Нека определим как възниква теглителна сила върху платното, която придава движение на ветроходния кораб.

Всички разсъждения са чисто качествени. В презентацията се правят предположения и не се разглеждат детайли, които не са фундаментални от гледна точка на физическите основи на платното, но опростяват както представянето на проблема, така и разбирането на представения материал.

Платното е подложено на въздушен поток, определен от скоростта и посоката на видимия вятър.

В този случай ние определяме, преди да започнем да разглеждаме, че платното е вертикално крило и разделя входящия въздушен поток на две части. Едната част от въздушния поток е от подветрената страна на платното, а другата от наветрената страна. И двата потока се срещат зад предната част на платното. От подветрената (изпъкнала) страна на платното потокът изминава по-голямо разстояние, отколкото по наветрената страна. Следователно дебитът на подветрената е фиг. 6-то завъртане на платната е по-високо.

Според закона на Бернули налягането е по-ниско там, където дебитът е по-висок. Това създава вакуум от подветрената страна на платното, което кара платното да се движи към по-ниско налягане (фиг. 6). Количеството вакуум, генериран от подветрената страна на платното, е пропорционален на скоростта на потока.

Изместването на ветроходен кораб става под действието на аеродинамична сила, която е резултат от две сили, действащи върху платното - силата на въздушното съпротивление на движението на платното и силата на повдигане (фиг. 7), която придава това движение към платното. От своя страна, получената аеродинамична сила може да бъде разложена на два компонента - вектор в посоката на движение на кораба и лента -

ориз. 7 е векторът, перпендикулярен на него. Първият вектор, насочен по протежение на движението на кораба, е силата на тягата, която придава движение на платното и през него на кораба, а вторият е силата на дрейф (сила на крен), която причинява отклонение към подветрената страна ( Фиг. 8). В литературата и на фигурата силата, перпендикулярна на силата на тягата, много често се нарича сила на крен. Това твърдение не е вярно и авторите го заменят с наклонния момент, който възниква в резултат на взаимодействието на съда не само с вятъра, но и с водата. Този въпрос ще бъде обсъден по-късно при разглеждане на нетната хидродинамична сила и рамото между силата на странично съпротивление на кораба и силата на дрейф.

Въз основа на факта, че стойността

ориз. 8, подемната сила е пропорционална на скоростта на насрещния поток, може да се заключи, че по-бърз кораб може да се движи по-рязко към видимия вятър. Това се дължи на факта, че при по-ниско съотношение на тягата към силата на дрейф, стойността на силата на тягата при висока видима скорост на вятъра ще бъде достатъчна, за да осигури движението на кораба. За кораби, движещи се в режим на изместване, това усилване ще бъде незначително, тъй като нарастващата скорост на кораба ще доведе до увеличаване на силата на съпротивление и ще се постигне баланс на силата на сцепление и съпротивление. За плавателни съдове с ниско съпротивление е възможно да се движат под много остри ъгли спрямо видимия вятър.

За да работи ефективно платното, то трябва да бъде настроено под определен ъгъл спрямо входящия въздушен поток. Този ъгъл се нарича ъгъл на атака на платното и се определя като ъгъл между посоката на вятъра и хордата на платното.

Ъгълът на атака на платното е силно зависим от напречното сечение на платното. Оптималният ъгъл на атака за повечето платна е около 15 градуса (фиг. 9).

При ъгли на атака над 15 градуса, потокът започва да спира и ламинарният поток от подветрената страна на платното се нарушава. В този случай потокът около платното се нарушава (потокът става турбулентен), което води до намаляване на скоростта на потока и съответно намаляване на

разтоварване от подветрената страна на платното. В допълнение, турбулентният поток увеличава триенето срещу платното и променя напречното сечение на платното чрез

ориз. 9 областта на пиявицата (фиг. 10). Всички тези явления, които възникват при увеличаване на ъгъла на атака на платното, водят до намаляване на ефективността на платното като крило и до намаляване на тягата на платното.

При ъгли на атака, по-малки от 15 градуса, потокът се нарушава от наветрената страна на платното. Тъй като платното е меко крило и неговата форма е осигурена от фиг. 10 само от потока на входящия въздух, тогава в границата, при много малки ъгли на атака, платното губи формата си и спира да работи.

И в двата случая ефективността на платното се влошава, което

ориз. 11 фиг. 12

води до намаляване на силата на тяга на платното. Следователно, всеки път, когато променяте курса, трябва да регулирате платната.

Платноходката може да се движи под ъгли спрямо вятъра в диапазона от 30-40 градуса до 180 градуса към всяка страна. В този случай платната са разположени под различни ъгли спрямо ДП на кораба, но винаги под ъгъл спрямо видимия вятър, което осигурява ефективната работа на платното.

На фиг. 11 показва промяната в положението на платната спрямо DP, когато яхтата е наклонена надолу по вятъра. В този случай се използва терминът „напълнете“.

На фиг. 12 показва промяната в положението на платната спрямо DP при привеждане на яхтата към вятъра. В този случай терминът се използва за по-стръмен (или по-рязък) към вятъра.

На фиг. 13 показва курса на яхтата спрямо видимия вятър и положението на платното на всеки курс.

Тази фигура може да бъде разделена на две половини с диаметър, перпендикулярен на посоката на видимия вятър. Тази посока на движение на кораба (90 градуса спрямо вятъра) се нарича gulfwind (половина вятър).

Курсовете, разположени над тази линия, се наричат ​​остри, а под тази линия - пълни.

Острите курсове включват отвъд вятъра (от 30-40 до 90 градуса спрямо вятъра) и левентичен (0 градуса спрямо вятъра).

Leventic не е работещ курс, тъй като платноходката не може да се движи строго срещу вятъра (както е показано от промиващото платно на снимката).

Червеният сектор в горната половина на ъглите на курса не работи, тъй като движението в тази зона е възможно, но не е ефективно.

ДА СЕ пълни курсовевключват заден стой (от 90 до 180 градуса спрямо вятъра) и преден вятър (180 градуса спрямо вятъра).

Интересно е да се разгледа зеленият сектор в района на преден вятър. Това също е нежелан сектор на ъглите на курса, тъй като в този сектор движението на ветроходен кораб с наклонено въоръжение (крило) не е ефективно. Платното работи като платно (поради площта на платното, а не поради свойствата на крилото). Скоростта на вятъра на кораба е ограничена от скоростта на вятъра и управляемостта на кораба по този курс, особено при вълни, не е висока.

ориз. 13 Втората интересна разделителна линия на тази фигура е вертикалният диаметър, който съвпада с посоката на вятъра, който разделя фигурата на две половини. В лявата половина на фигурата корабът плава по десен халс спрямо вятъра, а в дясната половина на десен халс.

1. Халсът е курсът на плавателния съд спрямо вятъра:

Вятър от левия борд - халс;

Десен вятър - десен халс.

2. Халсът е частта от пътя на лодката между завоите.

На фиг. 14 показва видимите посоки на вятъра при същия курс спрямо истинския вятър и позициите на платната на всеки курс.

От анализа на ri От това следва, че при еднаква скорост на истинския вятър и скоростта на движение на кораба под ъгъл от 45 градуса спрямо истинския вятър, ветроходният кораб има курсов ъгъл спрямо видимия вятър, равен на ~ 22 градуса.

И когато се движи по обратен курс по отношение на истинския вятър, корабът тръгва към страничния вятър по отношение на видимия вятър. И само при задния пергай видимият вятър тръгва към Gulfwind

В допълнение към положението на платното спрямо ДП на кораба е интересно да се разгледа и формата на платното в зависимост от условията на движение на кораба.

Много важен е напречният профил на платното – „коремът“ на платното, който се измерва като процент от дължината. 14 платна по хордата (фиг. 15).

Платната с голям корем осигуряват много повдигане, но имат голямо съпротивление (Фигура 15).

Плоските платна не осигуряват много повдигане, но в същото време имат малко съпротивление (фиг. 15).

От това следва, че за тежки кораби с голямо съпротивление на подводната част на корпуса е препоръчително да се използват платна с голяма дълбочина на платното, осигуряващи „висока тяга“ при ниски видими скорости на вятъра. А за спортни плавателни съдове, особено лодки за рендосване, предназначени за високи скорости, е препоръчително да се използват "по-плоски" платна, които имат малко съпротивление към въздушния поток, но осигуряват "добро сцепление" при висока видима скорост на вятъра.

От голямо значение е формата на платното в областта на лафа - "челото на платното". Когато "коремът" на платното се измести напред, платното става "чело", а при изместване назад получаваме платно "с плосък вход".

При "плоско влизане" остротата на курса е по-висока, но платното е от решаващо значение за промяната в ъгъла на атака. Изисква се висока прецизност при управлението и при всяка промяна на курса е необходимо да се регулират платната (фиг. 12).

ориз. 15 фиг. шестнадесет

При челно платно (коремът е изместен напред), съпротивлението на платното се увеличава и тежестта на курса спрямо вятъра намалява, но обхватът на промяната на курса без допълнително регулиране на платната (обхват на управление или сектор на посоката) се увеличава с увеличаване диапазонът на ъглите на атака на платното, при които то продължава да работи ефективно (фиг. 12).

ориз. 17

В сложен ориз е препоръчително да се използва платно с корем, изместен напред. осемнадесет

метеорологични условия, в открито море, когато е необходимо да се осигури възможност за постоянна, лека промяна в курса, за да се гарантира стабилността и безопасността на кораба (например пресичане под прав ъгъл спрямо гребена на вълна или невъзможност за точно поддържане на курса на яхтата при поривист вятър).

Смяната на корема на грот се постига чрез огъване на мачтата. Когато мачтата се отклони, предните и задните крака на платното се раздалечават и поради това платното става по-плоско (фиг. 17), докато коремът на платното се измества назад. Коремът на пещерата в долната му част се променя от пълнежа от основния лист. За придвижване на корема напред, за да се възстанови правилното му положение в района на 40-50 процента от хордата, се напълва грота на фала. При по-нататъшно пълнене на грота на фала, коремът се измества още напред и челото на платното се увеличава.

Главното платно се регулира по същия начин. Пълнежът на главната баба променя дълбочината на корема, а пълнежа на фал-стала променя позицията на корема и предната част на платното.

В допълнение към напречния профил на платното голям интерес и значение представлява неговият надлъжен профил (промяната на профила на платното във височина). За да се осигури правилна работа на платното, платното трябва да има завъртане на височина, което да поддържа постоянен ъгъл на атака спрямо видимия вятър.

Тъй като скоростта на вятъра се увеличава с увеличаване на разстоянието от палубата на кораба и скоростта на платното в хоризонталната равнина не се променя, посоката на видимия вятър се променя (ъгълът между курса на кораба и посоката на привидният вятър се засилва - вятърът "заминава") и неговото укрепване (фиг. 18 ).

За да се компенсира промяната в посоката на видимия вятър, е необходимо да се промени положението на платното по височина - ъгълът на атака на платното. Това се постига чрез отклонение

ориз. 18 фиг. деветнадесет

към подветрената страна на горната част на платното е по-голяма от долната (фиг. 20).

Усукването на грота се осигурява чрез смяна на "опаковката" на стрелата и позицията на носача на стрелата върху преследването.

Усукването на дръжката се осигурява от опаковането на салфетката и позицията на носенето на салфетката върху преследването. Когато каретата се придвижи напред, платното става по-пълно и усукването на платното във височина намалява. Когато каретата се премести назад, платното става по-плоско и усукването на платното във височина се увеличава.

В. ДИГАЛО, кандидат на морските науки, професор, контраадмирал. Рисунки от автора.

Руският четиримачтов барк "Крузенштерн" е единственият представител на "летящата линия П", оцелял до наши дни. Построен през 1926 г. в Германия и все още служи като учебен кораб, помагайки за обучението на нови поколения офицери в руския флот.

Шампионът по ветроходство е петмачтовият гигант Preussen.

Най-бързата платноходка, машината за подстригване на чай Cutty Sark.

Фиг. 1. Ефектът на Магнус.

Първият ротационен съд "Букау".

Кораб с вятърна турбина с платно крило.

Товарен кораб "Дина-Шиф".

Танкер Шин Ейтоку Мару.

Съд с вертикални въздушни турбини тип въртележка.

Също толкова невъзможно е да се отговори на въпроса кога е изобретено платното, както е невъзможно да се посочи името на автора на известните палеолитни „Венери“ – примитивни женски статуи, открити от археолози на различни места на евразийския континент. Може би и двете - и платното, и "Венера" ​​- са се появили по едно и също време, в древната каменна ера? За това можем само да гадаем. Можем само да кажем с увереност, че преди 6000 години платното вече е съществувало – египтяните са използвали право платно, когато са плавали по Нил.

Развитието на платното върви успоредно с развитието на човечеството и достига своя връх към средата на 19 век, когато се появяват известните „вятърни изстискатели“ – ножици за чай, а до началото на 20 век – не по-малко известните кораби от типа "Flyins P" ("Flying P") на хамбургската компания "Laesh". В началото на 20-ти век нейният петмачтов кораб "Preussen" е смятан за най-големия ветроходен кораб в света: регистров капацитет - 5081 тона, водоизместимост - 11 000 тона. Рекордът е запазен на 6500-метрова площ от 45 платна (30 от тях бяха прави на пет мачти). Колкото и голяма да е била ролята на първите железни кораби, задвижвани от парен двигател, 19-ти век с право може да се нарече на моменти разцветът на дървеното ветроходство товарни кораби... Дизайнерите продължиха да работят за подобряване на качеството на ветроходните кораби в опит да увеличат скоростта им, което се превърна в един от основните фактори за нарастващата конкуренция между търговските компании. В надпреварата на корабостроителите начело бяха две държави - САЩ и Англия.

Американците първи построиха много леки, стройни и бързи кораби – клипера. Но британците не изоставаха и много скоро започна истинско състезание между британски и американски ветроходни кораби.

Средната водоизместимост на корабите е била 1000-2000 т, но някои от тях са с водоизместимост до 3500-4000 т. Дължината им е шест пъти по-голяма от ширината. Тогава се появи добре познатият принцип на корабостроенето - "пробег по дължина". Създавайки този тип кораби, корабостроителите създадоха истинско чудо. Корпусът на клипера беше композитен: кила и рамката бяха железни, обшивката беше дървена, покрита в подводната част с медни листове, за да се предотврати замърсяването с водорасли. Благодарение на това беше осигурена лекота на конструкцията на кораба, без да се жертва неговата здравина.

За да се намали броят на екипажа до 23-28 души и да се улесни работата им в морето, тези платноходки са използвали технологичните постижения от средата на 19 век: спираловидни задвижвания на кормилното управление, ръчни лебедки със зъбно задвижване, помпи с маховик и други механизми. На „морските пени“ всичко беше подчинено на постигането на най-висока скорост. Дълга и стройна, с гладко като змиорка тяло, машината за подстригване имаше грациозно извити остри стъбла, които режеха вълните като нож. Небостъргачните мачти и изключително дългите бушприти носеха такова изобилие от платна, които не можеха да бъдат надминати. Известните ножици за чай се смятаха за най-бързи: скоростта им достигаше 20 възела (37 км/ч). Повече от десет метра в секунда - хилядотонен кораб с остър нос летеше толкова бързо (летя точно!) От вълна на вълна. Търговските компании всяка година дадоха специална награда на кораба, който пръв донесе чай от новата реколта от Китай - откъдето идва и името. В сравнение с видовете ветроходно оборудване от миналите векове, вместо обичайните три или, в изключителни случаи, четири нива с прави платна, напълно оборудвана машинка за подстригване носеше до седем прави платна на всяка мачта. Имената им (започвайки от дъното) от английските моряци звучаха така: долно платно (предно платно или грот), долно горно платно, горно платно, brahmsel, upper brahmsel, "кралско" платно, "небесно" платно, "лунно" платно ( или "небостъргач"). В допълнение към основните платна, изброени отстрани, при благоприятни ветрове на тънки кръгли „дървета“ бяха поставени допълнителни лисичи платна, лисици, които се движеха по дворовете, а между мачтите бяха поставени ветрила. Общата площ на всички платна беше 3300 m2 и повече. Когато при благоприятен вятър клиперът беше под пълни платна, отстрани изглеждаше, че бял облак лети над повърхността на океана. За изящество, опростена форма, изобилие от платна и скорост на машинката за подстригване, те получиха друго име - "windjammers" ("ветрови стискащи").

Чаените състезания се превърнаха в истинско съперничество в скоростта. Например през 1866 г. пет машинки за подстригване с товар чай напуснаха Фуджоу (Китай) почти едновременно. Тази скоростна надпревара беше едно от най-вълнуващите морски пътувания в света. Всеки от петимата амбициозни капитани мечтаеше първо да дойде в Лондон. Всичко беше заложено на карта в състезанията. Един от ветроходните кораби, "Ариел", по време на силна буря в Атлантическия океан в продължение на много часове подред плаваше с голям крен. Стръмни вълни се търкаляха над палубата на машинката. Но вместо да премахне поне едно платно, екипажът затвори плътно люковете и всички други отвори с платно. За да не ги измие зад борда, моряците бяха вързани на работните си места със специални въжета. Борбата със стихиите продължи почти половин ден. Корабът излезе победител. На 6 септември, прекарайки по-малко от 99 дни, "Ариел" пристигна в Англия... След откриването на Суецкия канал през 1869 г., ветроходните кораби по линията "чай" стават нерентабилни. „Ариел“ вършеше странни задачи, транспортирайки въглища от Англия до Япония и Австралия.

И все пак, за кратко, машинките за подстригване се върнаха на мода. Австралия започна да произвежда много вълна, от която Европа и Америка имаха нужда. Нямаше достатъчно парни кораби, способни да плават на толкова дълги разстояния без допълнително товарене на въглища, трябваше да прибягват до ветроходни услуги. През октомври 1885 г. шест клипери заминават за Англия от австралийското пристанище Сидни, включително Cutty Sark, който е наричан „Кралицата на моретата“ заради красивите си линии, огромен плавателен капацитет и мореходност. На шестдесет и седмия ден от пътуването „Къти Сарк“ пръв пристигна в Лондон. Това беше безпрецедентен рекорд за ветроходни кораби. И не само ветроходство, но и пара. На връщане клиперът настигна най-бързия пътнически параход Британия по това време. Говори се, че офицерът на вахтата, събуждайки капитана, казал:

Господине! Стъпете на моста, случва се нещо изключително - изпреварва ни платноходка!

Капитанът се усмихна и не помръдна.

Защо да ходя. В крайна сметка това е "Cutty Sark" и е безполезно да се състезаваш с нея!

Епохата на машинките за подстригване свършва през 1924 г., когато една от последните красавици, Хаспер, е бракувана. И само "Cutty Sark" плава до 1949 година.

С края на военния и транспортен ветроходен флот обаче, платното не приключи. Като витло на спортни кораби и лодки, платното играе и ще продължи да играе огромна роля в обучението на моряците за дълго време.

Бързият технологичен прогрес беше придружен от появата на сериозни проблемите на околната среда, понякога причинявайки непоправими вреди на природата. Бедствията с петролни танкери и масовите пожари в морето доказват това. Новите идеи и решения трябва да помогнат на световния морски флот да стане екологично чист. И платното може да носи новостта.

За щастие на човечеството, винаги има хора, които могат да видят това, което другите не забелязват, и които притежават неизчерпаема любознателност - това присъщо качество на всички изобретатели.

Такъв човек е германският инженер Антон Флетнер (1885-1961). Веднъж, наблюдавайки по време на плаване на ветроход, усилията на моряците, работещи в буря с платна на височина 40-50 м, той си помисли: възможно ли е класическото платно да се замени с нещо, като се използва същата сила на вятъра? Размислите накараха Флетнер да си припомни своя сънародник физик Хайнрих Густав Магнус (1802-1870), който през 1852 г. доказа, че възникващата напречна сила, действаща върху тяло, въртящо се в поток от течност или газ, обтичащ го около него, е насочена към мястото, където скоростта на потока и въртенето са телата са едни и същи.

По-късно Магнус потвърди наличието на такъв ефект в експеримент с везни. Върху едната им купа хоризонтално е поставен цилиндър със свързан към него двигател, а в другата – балансиращи тежести. Цилиндърът беше продухван с въздух, но докато двигателят не се включи, той остава неподвижен и балансът на кантара не се нарушава. Трябваше обаче само да стартирате двигателя и по този начин да накарате цилиндъра да се върти, както купата, където се намираше, или да се издигне, или да падне - в зависимост от посоката на въртене. С този опит ученият установи: ако въздушен поток тече върху въртящ се цилиндър, тогава потокът и скоростите на въртене от едната страна на цилиндъра се добавят, а от другата се изваждат. И тъй като по-ниските налягания съответстват на по-високите скорости, движеща сила, перпендикулярна на потока, възниква върху въртящ се цилиндър, поставен във въздушен поток. Може да се увеличи или намали чрез завъртане на цилиндъра по-бързо или по-бавно. Именно експериментите на Магнус доведоха Флетнър до идеята за замяна на платното на кораба с въртящ се цилиндър. Но веднага се появиха съмнения. Всъщност на голям кораб такива ротори ще изглеждат като огромни кули с височина 20-25 м, което при буря ще създаде колосална опасност за кораба. На тези въпроси трябваше да се отговори и Флетнър започна своето изследване.

В последните дни на юни 1923 г. той прави първите експерименти с модела на езерото Ванзее, близо до Берлин. Това беше лодка с дължина по-малко от метър с хартиен цилиндър с диаметър около 15 см и височина около 1 м. За въртенето й беше използван часовников механизъм. Експериментите бяха успешни, но останаха много въпроси, включително за силите, възникващи върху ротора по време на въртене.

Всички по-нататъшни изследвания и свързани измервания бяха извършени в лабораторията. Техните резултати се свеждат до следното.

Ако вятърът действа върху повърхността на въртящ се ротор, скоростта на последния се променя. Когато повърхността се движи към вятъра, скоростта му намалява и налягането се увеличава. От противоположната страна на ротора скоростта на въздушния поток, напротив, се увеличава и налягането намалява. Получената разлика в налягането създава движеща сила, която може да се използва за преместване на съда.

Но най-изненадващото в изследванията на Флетнър беше нещо друго. Оказа се, че получената движеща сила е многократно по-голяма от налягането на вятъра върху неподвижния ротор. Изчисленията показват, че използваната вятърна енергия е около 50 пъти по-висока от тази, изразходвана за въртене на ротора, и зависи от честотата на неговото въртене и скоростта на вятъра. Установено е и друго важно обстоятелство - възможността за въртящ се кораб срещу вятъра с променлив курс (халс) близо до линията на вятъра. С други думи, за такъв кораб са останали валидни естествените закони на корабоплаването, които са били използвани от обикновените ветроходни кораби. Но в същото време перспективите му бяха оценени просто блестящо, тъй като площта на ротора по отношение на площта на платната на обикновен ветроходен кораб, сравнима по водоизместване с ротационен кораб, беше само 0,1-0,15 процента, а масата му (ротора) е била около 5 пъти по-малка от общото тегло на ветроходното оборудване.

Естествено, една част от усилията, получени поради въртенето на цилиндъра, се изразходват за създаване на дрейф (изместване на кораба в ход от линията на курса), а другата част за придвижване на кораба напред.

Продухването в аеродинамичен тунел показа, че тази движеща сила може да се увеличи почти 2 пъти, ако цилиндърът е покрит отгоре с диск (под формата на плоска плоча), чийто диаметър е по-голям от диаметъра на цилиндъра себе си. Освен това беше важно да се намери желаната връзка между скоростта на вятъра и ъгловата скорост на въртене на ротора. Величината на силата, причинена от въртене, зависи от това; ето защо роторите първо бяха тествани в аеродинамичен тунел, а след това и на модел на кораб. Експериментът дава възможност да се установят оптималните им размери за експериментален кораб и оттогава на необичайното задвижващо устройство се приписва името "ротор на Флетнер".

Като първи опитен кораб за изпитанията й е използвана добре износената тримачтова шхуна „Букау” с водоизместимост 980 тона електродвигател с постоянен ток с напрежение 220 V. Електричеството се генерира от малък дизелов генератор с мощност 33 kW (45 к.с.).

Тестовете започнаха в Балтийско море и завършиха успешно. През февруари 1925 г. корабът напуска Свободния град Данциг, насочвайки се към Англия. В Северно море "Букау" трябваше да се справи със силни вълни, но шхуната, поради правилното повторно баластиране, се люлееше по-малко от конвенционалните кораби. Опасенията, че тежките ротори ще се отразят негативно върху стабилността на съда или ще се пострадат по време на ролката, не бяха оправдани, налягането на вятъра върху повърхността им не достигна високи стойности. В същото време времето беше толкова лошо, че много кораби със същата водоизместимост като Bucau потърсиха убежище в близките пристанища. „Нито една платноходка не би могла да направи пътуването, което направи въртящата се шхуна“, пишат английските вестници.

Обратното пътуване до Куксхафен също беше придружено от бури. Този път "Букау" беше натоварен с въглища на ватерлинията и за пореден път показа своите предимства пред останалите ветроходни кораби. Вълните се претърколиха над палубата и разбиха спасителната лодка, но самите ротори не бяха повредени. Впоследствие шхуната е преименувана на „Баден-Баден“ и тя прави друго трудно плаване: издържа на силна буря в Бискайския залив, прекосява Атлантическия океан и пристига благополучно в Ню Йорк.

Ротационният задвижващ агрегат беше високо оценен. Оказа се, че е по-лесно за поддръжка от конвенционалните платна, бързо влезе в режим на работа и затова реши да продължи тестването. През 1924 г. в корабостроителницата на акционерното дружество "Weser" (Германия) е заложен първият кораб, предназначен специално за навигация с ротационно задвижващо устройство. Той е кръстен "Барбара" и е предназначен за транспортиране на плодове от пристанища. Южна Америкакъм Германия. С дължина 85, ширина 15,2 и газене 5,4 м, корабът е с товароносимост около 3000 т. Според първоначалния проект е трябвало да бъде оборудван с един гигантски ротор с височина 90 м и 13,1 м. в диаметър, но след това, като се вземе предвид опита на шхуната Букау, роторът на колоса беше заменен от три по-малки - с височина 17 м и диаметър 4 м. Те бяха направени от алуминиеви сплави със стени с дебелина малко повече от милиметър. Всеки ротор имаше един двигател с мощност 26 kW (35 к.с.), развиващ 150 об/мин. При вятър от 5 точки (8-11 m / s) в благоприятна посока (ъгъл на насочване 105-110 градуса), тягата на ротационните тласкачи беше еквивалентна на работата на двигател с мощност 780 kW (1060 к.с.). В допълнение, едновалов дизелов двигател с мощност 750 kW (1020 к.с.), задвижван от витло на витлото, допълваше тягата на ротора, което позволяваше на кораба да плава със скорост от 10 възела (18,5 km / h).

Като по същество ветроходни кораби, ротационните съдове имаха колосални предимства пред тях. Нямаше нужда да викате екипажа на палубата за почистване и нагласяване на платната; само един офицер (на мостика) контролира движението на роторите с помощта на няколко дръжки. При страничен вятър (срещу вятъра) тези плавателни съдове са плавали до 30 градуса, докато при повечето обикновени ветроходни кораби ъгълът между посоката на вятъра и посоката на движение е най-малко 40-50 градуса. Скоростта на курса се регулираше от скоростта на въртене на роторите, а маневрирането се контролираше от промяната в посоката на тяхното въртене. Ротационните съдове могат дори да се обърнат.

Въпреки това, сложността на дизайна на въртящите се двигатели и най-важното, фактът, че корабите, оборудвани с тях, продължават да бъдат ветроходни кораби с всички недостатъци, първият от които е пълна зависимост от вятъра, не доведе до тяхното широко разпространение използвайте.

Въпреки това дизайнерите се върнаха към идеята да използват вятърната енергия отново и отново. В средата на 60-те години на ХХ век в много морски страни са създадени специални конструкторски бюра, които се занимават с проблема с вятърното задвижване, тоест движението на кораб с помощта на вятърни турбини и вятърни турбини. В първия случай преобразуването на вятърната енергия в сцепление става по веригата: вятърна турбина - трансмисия (механична или електрическа) - витло. По конструкция вятърните турбини се различават с хоризонтална ос на въртене (1-, 2-, 3- или многолопаткова турбина) и с вертикална, например барабанна турбина; по отношение на скоростта на въртене - високоскоростни, с висока скорост на въртене (те са добре комбинирани с електрически генератори по отношение на честотата на въртене) и нискоскоростни, създаващи голям въртящ момент директно върху витлото. Когато се използва вятърна турбина, корабът не е ограничен в избора на курс спрямо посоката на вятъра, но той, вятърна турбина, има ниска ефективност поради многократно преобразуване на енергия. Вятърната турбина е ефективна при скорости на вятъра от 3-4 до 12-14 m/s, а корабът се движи по-добре при попътен вятър, отколкото при попътен вятър; при скорост на вятъра 15-20 m / s, той трябва да бъде спрян, тъй като съществува заплаха от неговото унищожаване.

Опитни вятърни турбини с различни конструкции са успешно тествани на яхти. Въпреки това, на големите транспортни кораби те дори не се използват като задвижвания за електрически генератори, въпреки че експериментите в тази посока продължават.

Във втория случай силата на тягата, привличаща кораба, възниква директно върху вятърната турбина, но плаването директно срещу вятъра и в определен диапазон от ъгли на курса близо до тази посока е невъзможно; скоростите на такива плавателни съдове зависят от скоростта на вятъра и са относително ниски - 7-10 възела (13-18,5 км/ч). Основните типове вятърни турбини включват вече познатите ротационни, wing-sail и класически платна Flettner, които все още се усъвършенстват, освен това в посока на създаване на най-новите материали. Появиха се лавсан без бръчки и топлоустойчив нитрон, материали от пластмаса и синтетични влакна, които се характеризират с повишена здравина и лекота. Използват се за съвременни ветроходни кораби.

Първите пълномащабни проучвания на вятърни турбини са извършени през 1960-1967 г. в Хамбургския институт по корабостроене, където е разработен проект за товарен кораб с дедуейт 17 000 т. Резултатите от последващата упорита работа, включително издухване на повече от 50 модела в аеродинамичен тунел и тестване в пилотски басейн, направиха възможно построяването на кораба "Дина-Шиф" през 1982 г., който дълго време нямаше аналози в света. Това е платноходка, която може да приеме 16 500 тона товар и се отличава с впечатляващи размери: дължина - 160,5 м, ширина - 21 м. Височина на борда - 13 м, газене - 9,1 м. Всяка от шестте въртящи се мачти носи пет прави платна, които се простираха върху профилирани ярдове без празнини и като цяло представляваха едно ефективно (високо и тясно) гигантско платно с площ от 1200 m2 (общата площ на всички платна достигна 7200 m2). Отговорен офицер контролира електрическите двигатели, повдигащи или прибиращи някое от 30-те платна от контролната зала, където е инсталиран компютърът. В допълнение към платната, Dine-Schiff е оборудван с три дизелови двигателя с мощност 330 kW (448 к.с.). Корабът развива средна скорост от 12 възела, а при благоприятен вятър - до 16.

По-нататъшното усъвършенстване на проекта Дина-Шиф беше продължено от изследователското дружество на Фридрих Вайс от германския град Аренсбург. Той създаде грандиозен ветроход за сух товар с автоматично прибиране на платната, всяко от които беше навито на вал, разположен в профилирана прежда. Дължината на кораба за насипни товари е 65 m; той може да вземе на борда 1000 тона товар. Всяка от трите въртящи се мачти носи пет прави платна; освен това, в случай на тихо време, на кораба е монтиран спомагателен дизелов двигател с мощност 350 kW (476 к.с.). Използвайки само ветрило витло, такива плавателни съдове могат да достигнат скорост от 12-14 възела, а при силен попътен вятър - до 20 (37 км / ч). Това съответства на скоростта на модерен контейнеровоз.

Дина-Шиф и сухотоварният кораб от Аренсбург не са сами по сегашните морски маршрути – от юни 1990 г. към тях се присъединява флагманът на Грийнпийс Rainbow-Urrior, преоборудван в Хамбург по маниера на Дина Шиф. При сила на вятъра 5, корабът достига скорост от над 12 възела (22 км/ч).

Като се имат предвид добрите ветроходни качества на тези кораби, сега се проектират ветроходни сухотоварни ветроходни кораби с товароподемност от 900 до 2000 т. Вярно е, че германските учени смятат, че те едва ли ще бъдат рентабилни за Европа поради непостоянството на ветрове, които духат близо до бреговете му, и те предлагат да се оборудват обикновените сухотоварни кораби и контейнеровозите с допълнително ветроходно оборудване, което ще доведе до спестяване на гориво от 10-25 процента.

Развитието на вятърни турбини и вятърни турбини е особено сериозно в онези страни, където природните петролни запаси са ограничени или липсват изобщо. И така, в Япония само за периода 1980-1986 г. са пуснати в експлоатация 10 кораба, които освен механично и вятърно задвижване са пуснати в експлоатация. Типичен техен представител е крайбрежният танкер Shin Eitoku Maru с водоизместимост 1600 тона, пуснат на вода през юли 1980 г. от компанията Imamur Shipbuilding. Основните му размери са: дължина - 66, ширина - 10,6, газене - 4,4 м. Оборудван с две платна с площ от 97 m 2 всяко и двигател с мощност 1177 kW (1600 к.с.). Средната скорост на танкера е 12 възела (22 км/ч). Времето, през което той плава за една година, е 15 процента от общото.

Най-високото постижение в строителството на кораби по схемата "механичен двигател плюс вятърно задвижване" е японският кораб "Usiki Pioneer". С водоизместимост от 26 хиляди тона, той има дължина 162,4, ширина 25,2 и газене 10,6 m, два основни двигателя с мощност 2427 kW (3300 к.с.) и две платна по 320 m 2 всеки. С комбинираното използване на платна и един от двигателите, корабът може да плава със средна скорост от 13,5 възела (25 км/ч). Вятърното задвижване се управлява от компютърни команди.

Японски инженери разработиха и проект за платноходка, способна да превозва 17 000 тона товар и 250 пътници. Цялата работа, свързана с поставянето и прибирането на платна, ще бъде напълно механизирана. Това ще позволи на един човек с помощта на компютър да се справи с 1500 m 2 платна, поставени на шест мачти за 20 секунди. Максималната скорост на кораба е около 20 възела (37 км/ч). Той е в състояние да "улови" и най-малкия бриз. При пълно затишие е предвиден монтаж на двигатели.

През 1985 г. от полски учени и конструктори са проведени многофункционални и доста скъпи тестове на вариантите за ветроходно въоръжение. На 50-метровия експериментален кораб "Океания" с водоизместимост 550 тона бяха монтирани три мачти, изработени от здрава и лека сплав с прави платна с обща площ 700 m 2. Те бяха поставени и отстранени с помощта на хидравлични задвижвания и със специална предавка, изработена от свръхздрав синтетичен материал - кевлар. Когато вятърът се усили, площта на платната намалява, а когато вятърът е повече от 25 m / s, те се сгъват под формата на кутии около мачтата.

Този опит позволи на корабостроителите на корабостроителницата в Гданск да построят през 1986 г. круизен кораб "Gwarek", чието ветроходно оборудване беше почти същото като инсталираното на "Океания". "Гварек" стана собственост на "Туристично бюро" като плаваща почивна база, пътниците на която се настаняват в 100 комфортни двойни каюти. Цялото управление на кораба се осъществява от мостика с помощта на компютър и хидравлични системи.

Новите платна изискваха и по-модерно закрепване и почистване. Разработени са няколко дизайна на мачти, като всеки има своя собствена "жар". И така, някои мачти са монтирани на въртящи се платформи, а платната се изнасят от дворовете и се прибират вътре в тях, като филмов екран. А полският изобретател А. Боровски от Шчечин през далечната 1977 г. получава патент за мачта, която се състои от множество метални тръби, свързани в едно цяло чрез тънка външна обвивка, изработена от свръхздрав синтетичен материал. Този дизайн е по-лек от обичайния и не е по-нисък от него по сила.

Разработени са нови видове платна и за спортни лодки. По-специално, вече е използвано ново задвижващо устройство - крило-платно. Изработен е под формата на твърдо платно, подобно по дизайн на крилото на планер или самолет, но със симетричен профил на напречното сечение. Поставя се на дерета и ветроходни катамарани, като развива високи скорости, при които действа при ниски ъгли на атака. Още по-ефективно е платно с крило, което има изпъкнал-вдлъбнат профил, който се променя в зависимост от ъгъла на атака и от халса, с който плава корабът или корабът. Например, в дизайна, използван на катамарана Passenger-Lady U (САЩ), платното на крилото се състои от шест части, които се настройват автоматично от компютър под определени ъгли спрямо вятъра. Изработен е от шперплат, фибростъкло, дунапрен и синтетичен плат и тежи само 46 кг с площ от 28 m 2.

Дизайнерите на вятърни турбини и двигатели са най-привлечени от проекти, които увеличават скоростта на корабите до 20 възела, тоест достигат скоростта на машините за подстригване на чай. Правят се опити за възраждане на ветроходния флот на съвременна основа, като се използва принципът на корабите на въздушна възглавница и подводните криле.

Има положително развитие в развитието на нови видове вятърни турбини. Например немските инженери са предложили двигател "въртележка", в който шест полиестерни равнини са разположени върху две вертикални оси, завъртени една спрямо друга под ъгъл от 60 градуса. Вятърът, действащ върху такива въздушни турбини, ги кара да се въртят - по този начин кинетичната му енергия се преобразува в механична енергия на въртене на вала на витлото на кораба.

Днес има много различни проекти на вятърни турбини и вятърни турбини, както реализирани, така и в етап на разработка. Има от какво да избирате, но експертите стигнаха до извода, че най-подходящият вариант е да се монтира вятърна турбина на морски и речни плавателни съдове като допълнение към основния механичен двигател. Това ще даде 25-30 процента икономия на гориво и ще осигури на корабите доста приемлива скорост от 16 възела, а освен това ще позволи използването на сравнително малка електроцентрала вместо мощна електроцентрала. И още една предпоставка: използването на всички нови типове витла на платна изисква широко разпространение на компютрите. Само високоскоростната компютърна технология може да вземе предвид всички параметри, влияещи върху движението на кораба, и по този начин да повиши безопасността на неговата навигация.

Надписи на илюстрация

Фиг. 1. Както се вижда от фигурата, върху въртящия се цилиндър започва да действа сила, напречна на посоката на въздушния поток. Следователно е очевидно, че най-изгодният курс за ротационен съд е, когато вятърът духа строго встрани. А посоката на движение зависи само от това дали роторът се върти по посока на часовниковата стрелка или обратно.

Фиг. 2. Beidewind се нарича пълен, ако този ъгъл е повече от 66°, и стръмен, ако е по-малък. Движението напред се осигурява от този компонент на налягането на вятъра (а), който съвпада с хода на платноходката, докато действието на страничния компонент (б) се неутрализира от кила на кораба.

Високоскоростен екологичен транспорт

Абсолютният световен рекорд за скорост на вода за ветроходен кораб е 46,52 възела (86,16 км/ч), а скоростта на рекордьора - триточковото устройство "Yellow Pages End-voor" надхвърли скоростта на вятъра (20 възела) повече от два пъти.
Световният рекорд за скорост на утайка е много по-висок - 230,1 км/ч. Той е инсталиран преди 60 години на едно от северноамериканските езера. На колела (плажна) яхта рекордът за скорост надвишава 160 км/ч. Както можете да видите, минималното съпротивление на кънките и липсата на дрейф осигуряват максимална скорост за платноходка, движеща се по лед.
За плаване по вода условията са най-неблагоприятни. Първо, това е високо хидродинамично съпротивление, което рязко нараства с увеличаване на скоростта. Второ, за да се развие висока скорост, е необходим много силен вятър и колкото по-силен е той, толкова по-високи са вълните, които увеличават съпротивлението на водата спрямо движението на яхтата. На трето място, с усилването на вятъра все по-значителен дял на съпротивлението се добавя от търкалянето и особено - отклонението на яхтата във вятъра. И да не пречи на растежа на търкаляне и дрифт - ако сложиш платната на максимална тяга, няма да има скорост.
Така че трябва да отидете на всякакви трикове, за да увеличите скоростта на водата. В резултат на това същият настоящ световен рекордьор, триточковият "Yellow Pages Endeavour" (виж "C&Y" № 159), на практика по никакъв начин не прилича на традиционна килова яхта, начините за подобряване на която са били до голяма степен изтощени.
Характерно е, че преди "ЕЛЕ" в продължение на шест години световният рекорд за скорост на вода под платно се държеше от платна, която също има много малко общо с класическата яхта. С площ на платното от само 4 m2, такава рендосваща платноходка има минимално изместване и следователно минимално хидродинамично съпротивление. И дрифтът, и търкалянето на дъската се противодействат от собственото тегло на яхтсмена, което е много по-високо от теглото на уиндсърфиста, и хидродинамичната сила, възникваща върху централната дъска. Много е трудно да се комбинира това с кормилното управление, което осигурява най-висока ефективност на платното при достатъчно силен вятър, да не говорим за факта, че са необходими много усилия, за да държите платното в ръцете си. Едно нещо е добре: освен ускорението, самото движение по измерена 500-метрова писта отнема по-малко от половин минута ...
Разбира се, на малка дъска за рендосване не можете да се противопоставите дори на много висока вълна. Пристиганията за счупване на рекорда се извършват само по тесни канали, на ограничената повърхност на които вълните нямат време да се развият дори при вятър от 20 m / s.

Фигура от "Описание на изобретението към свидетелство за изобретател 8 и 1699860 А 1 - Windg - Lider". Автор - Ю. В. Макаров. Въплъщението на идеята за комбиниране на уиндсърф иделтаплан, план; 6 - страничен изглед по време на ускорение чрез халс ", в- изглед отпред с движение.

Но ето какво е интересно. Професионалните уиндсърфисти, участващи в състезания „вълна” – на сърф вълна, не гонят скоростта на движение, а демонстрират чудесата на акробатиката с платно в ръце.
Например, като се ускори, яхтсменът насочва платното хоризонтално към вятъра и, излитайки на 2-3 м, продължава полета за 8-10 секунди, като се държи за стрелата като трапец на делтапланер. Неконтролираният полет завършва с падането на уиндсърфиста обратно във водата. Не е изненадващо. Полетът е нестабилен, аеродинамичното качество на тази версия на "самолета" не надвишава 1,5-2,0.
Гледката на платно по време на такъв ветроходен полет е "приятелска карикатура" за делтапланерист. И наистина. Виждаме същото крило-платно, само половината от площта, и вместо трапец в размаха на крилото на делтапланера - стрелата на платното. Въпреки това, на платна не можете да летите много (не е осигурен контрол на баланса), а на делтапланер не можете да ускорите с помощта на вятърна енергия. Опитайте се да манипулирате крилото на делтапланер спрямо вятъра с размах на крилете 10 м и тегло над 30 кг!
И тук неволно възниква въпросът. Ами ако комбинирате тези две устройства в един дизайн, за да разширите обхвата им от приложения?
По време на процеса на проектиране беше наистина възможно да се оптимизира дизайна на делтапланера, така че да може да се използва като платно на уиндсърфист.
Идеалното платно е реещият се планер, който отдавна се използва успешно в спортната авиация. Използвайки го, можете да създадете редица интересни платноходки. Резултатите от тази работа са докладвани още през 1979 г. на 1-вия Всесъюзен научно-технически симпозиум "Изследване, проектиране и строителство на съвременни ветроходни кораби". Първо, беше проектиран многофункционален делтапланер с ново оформление. Това е твърдо композитно крило, чиято централна част има ниско съотношение на страните и дъгообразен заден ръб, а конзолите са закачени под ъгъл от 30 ° спрямо централната секция и свързани с скоба, която служи като контролен трапец .
Такъв делтапланер може да се използва по традиционен начин, т.е. за полет извън склоновете, като моторен делтапланер, но също и като платно с висока въздушна ефективност за уиндсърфист на катамаран или лек шамандура. Делтапланер на ролкови кънки може да се движи с висока скорост, например - по пистата във всяка посока - чрез промяна на халс. През зимата, пързаляйки се на добър лед, той може да достигне скорост над 160 км / ч. Можете също да карате ски, като възможностите за избор на място за летене с помощта на вятъра ще бъдат много по-широки, особено в северните райони на страната.
Предимството на този многофункционален делтапланер е, че може да се използва за излитане с помощта на вятърна енергия.
Случва се така. Делтапланерът на кънки или ски настройва платното на крилото (т.е. делтапланера) вертикално - под ъгъл спрямо вятъра и започва ускорение. С увеличаване на скоростта той обръща крилото към истинския вятър и достига скорост от 80-130 км/ч (в зависимост от условията на пистата - асфалт, лед, плътен сняг). Сега той поставя крилото хоризонтално и, увеличавайки ъгъла на атака, плавно набира височина от 20-30 m и извършва плъзгащ полет. Разбира се, полетът в този случай е значително по-различен от краткосрочния полет с платно на уиндсърфист. Тук се осигурява дадено положение на центъра на тежестта спрямо хордата на крилото (което осигурява стабилност на полета) и най-важното е класическа система за контрол на баланса с кормилния трапец. Изкачването се осъществява поради високата скорост на движение, придобита преди излитане. Като се има предвид, че минималната скорост (кацане) на полета на делтапланера е Zbkm/h (при натоварване на крилото около 10 kg/m2), а скоростта в момента на излитане е 80-130 km/h, т.е. два до три пъти по-високо, делтапланерът може да продължи да се изкачва, докато скоростта падне до 40-45 км/ч. Постигнатата височина от 30 м ще бъде динамичният таван на делтапланера за дадените условия на полет.
Интересно е да се отбележи, че предвоенният изтребител I-16, след като се ускори в хоризонтален полет на земята, набирайки максимална скорост (400 km / h), можеше вертикално да скочи на височина от 700 m, докато извършва изкачване въртене. И известният пилот BK Sole на пилотажния планер A-13 на въздушния парад в Тушино премина над цялата глава на полето на земята на височина 3 м със скорост 360 км / ч и след това отиде вертикално до височина от 400 м.
Разбира се, такива скорости и динамични тавани не са необходими за ветроходен делтапланер. Той се нуждае от скорост от около 150 км/ч, пространство и полет на височина 1,5-2 m с високо аеродинамично качество при слаб вятър (около 5-6 m/s).
И такъв екзотичен полет над водата вече не е фантазия, а реалност, напълно постижима за екраноплан с ветроходен такелаж. Ветроходното въоръжение на екраноплана е U-образно "люлеещо се" твърдо крило с площ 6 m2 и размах 8 m, монтирано на върха на къса мачта. За управление на въртенето на крилото се използва пръстеновидна стрела, а за преместване (смяна на халса) се използва дръжка с тяга.

Корпусът на екраноплана е направен под формата на крило с ниско съотношение на страните с две крайни поплавъци, върху които са монтирани централни бордове. Третият - централният, въртящ се централен борд е разположен на задния ръб на крилото под вертикалната опашка с въздушен кормил. (За земен или леден екраноплан се монтират колела или кънки вместо плувки и централни бордове).
След като се ускори, ветроходният екранолет запазва контакт с водата само от крайните секции на трите централни бордове и лети, използвайки ефекта на земята. Краткосрочният подход на екраноплана не предвещава спешна ситуация, тъй като устройството има аеродинамична система за управление.

Едноместен екраноплан с V-образно "люлеещо се" твърдо крило

В този случай екранопланът извършва плъзгащ се полет над екрана, но загубата на контакт с водата води до изчезване на тягата на платното и екранопланът, спускайки се, отново влиза в контакт с водата с централни бордове. Така яхтсменът периодично е в свободно плъзгане над повърхността на водата, след това в контакт с водата, като възобновява тягата на платното.
Скоростта на плавателния екраноплан е 90-120 km / h при скорост на вятъра само 5-8 m / s; с други думи, скоростта на движение е три до четири пъти по-висока от скоростта на вятъра, а не два и половина, както е в "EPE". На магистралата ветроходният екраноплан - буер ускорява до скорост от 140-160 км / ч.
Разгледаните по-горе платна и крилати платноходки имат малко, според концепциите на авиацията, аеродинамично качество - около 10-15 (е, нека 20 - с помощта на ефекта на земята). И имаме постижимо аеродинамично качество на платното от поне 40-45! И този оптимизъм има практическо потвърждение: съвременните реещи се планери от открит клас имат аеродинамично качество 63-65!
Твърдо аеродинамично платно от типа планер крило често се използва на високоскоростни платноходки, но се използва само една (лява или дясна) конзола. Можете да плавате само на един халс с такова платно, защото те използват асиметричен профил на крилото за максимална тяга. За излитане трябва да се използват противотежести - като пилотска кабина, издигната до вятъра, е необходима сложна система за управление на крило-ветрило.

Схема на Екраноплан

б - обща формакатамаран с "люлеещ се" планер - платно. един- сериен двоен планер, монтиран на панта 12; 7 - "вертикално" крило на планера, което служи като високоефективно платно - крило; 8 - ~ поддържащ поплавък с въртящ се кил; 9 - "хоризонтално" крило на равнинния отвор и осигуряващо аеродинамично разтоварване; 12 - панта; 13 - корпус на катамаран; 14 - волан; 15- V-образен управляем централен борд, v - устройство за централно устройство - универсално

Рекордният ветроход, ако конструкцията на стандартен планер се използва в ролята на неговата ветроходна система, се оказва примитивно прост, лек и издръжлив, с отлична стабилност и управляемост на ветроходната система, с голямо аеродинамично качество.

Той, разбира се, ще трябва да бъде леко модифициран - добавете опора за крило, променете ъгъла на напречната Y-образна форма на крилото и инсталирайте универсална шарнир за закрепване на планера към горната част на "мачтата".
Лека платноходка, предназначена за рекордни състезания, представлява катамаран с рендосващи корпуси, върху къса мачта на която е монтиран двуместен платнопланер върху универсална грес (карданова) панта, като пантата е разположена в центъра на тежестта на планера. В пилотската кабина има колело за управление на въздушния рул. Системата за управление на планера остава непроменена, но сега е система за управление на оръжието.
При смяна на халс крилата се "изместват" с помощта на елерони: крилото, което е служило за платно, става хоризонтално - люлеещо се (с поддържаща плувка и контролиран кил (централен борд) в края) и което се люлее - става почти вертикален и работи като високоефективно твърдо платно с високо съотношение на страните.
Ускорението и движението на платноходката се извършва чрез настройване на платната спрямо вятъра с помощта на аеродинамичните кормила на корпуса (елерони, елеватори и рули) и кормилата на яхтата. Тъй като планерът има необходимата стабилност и перфектна система за управление, предназначена за висш пилотаж (и дори за свободен полет - още повече!), няма проблеми при плаване на платноходката.
В случай на извисяване (краткосрочно излитане), планерът може спокойно да избяга от "извънземния" елемент, за разлика от класическата състезателна платноходка, когато отделянето от водата за него завършва с инцидент.
Силата на тягата на крилата на планера е насочена напред и нагоре, което значително намалява момента на преобръщане, а подемната сила на хоризонталното крило осигурява аеродинамично разтоварване на яхтата. Аеродинамичното разтоварване може да бъде до 80-100% от теглото. В този режим платноходката докосва водата само с централни бордове, а с резерв от хоризонтална скорост може дори да извършва плъзгащи полети над водата; в този случай и двете крила са разположени симетрично спрямо водната повърхност, а поплавъците (или колесника на шамандурата) са фиксирани по надлъжната ос на корпуса.
Платноходката за щурмуване на световни рекорди за скорост, направена с помощта на сериен двуместен планер 1-13 "V! AtK" (аеродинамично качество 28), има следните технически данни. Максималното тегло с двама яхтсмени на борда е 550 кг. Площта на вертикалното платно-крило е 10 m2 (общата площ на крилото е 20 mg). Максималното аеродинамично качество във варианта на яхта-катамаран е 10, във версията на buer -18.
Изчисленията показват, че максималната скорост на ветроходния кораб се развива, когато вятърът на залива духа под ъгъл от 90 ° спрямо посоката на движение. За идеална платноходка (при липса на дрейф, крен и хидродинамично съпротивление), скоростта на кораба - V би била равна на скоростта на вятъра V, умножена по аеродинамичното качество на платното:
y = KU.
Погледнете по-отблизо този израз. Да, това е формулата за определяне на хоризонталната скорост на планера! И наистина - идеалната яхта е планер. А планерът е перфектната платноходка. Основната му характеристика е аеродинамичното качество. В крайна сметка той няма дрейф, търкаляне и хидродинамично съпротивление. И лети без спускане под въздействието на възходящи течения (вертикален вятър). Ако няма възходящи течения, планерът винаги има "изкуствен вятър" за полет, освен това винаги духа във вятъра на залива: това е вертикалната скорост на неговото спускане - Vв. В този случай скоростта на полета на ниво - Vg се определя, както следва:
Vg = KVv.

1 - сила на тяга, 2 - обща аеродинамична сила, 3 - сила на дрейф

Както можете да видите, и двата израза са идентични. Тук K е същото аеродинамично качество на корпуса на самолета. Нищо чудно, че на много езици думите „планер“ и „платноходка“ звучат еднакво.
И сега идеалната яхта е съвместима с истинска платноходка. За да направите това, планерът трябва да бъде монтиран на мачтата, така че крилата му (платната) да са във вертикално положение. Тогава, с вятър от само 2 m / s и без дрейф (в противен случай силата на вятъра ще изчезне), можем да получим максималната скорост на нашата яхта при K = 50, равна на:
2 m/s x 50 = 100 m/s или 360 km/h
тези. 50 пъти скоростта на вятъра. Ето как летят планерите. Но трябва да посветим част от енергията си за борба с дрейфа, а малко повече за преодоляване на търкалянето и хидродинамичното съпротивление. В действителност имаме останали около 8 единици: Kx - 8, където Kx е характеристиките на управление на яхтата. Следователно максималната и абсолютно реална скорост на яхтата с вятър от 5 m / s ще бъде равна на:
5 m / s x 8 = 40 m / s (144 km / h), т.е. надвишава скоростта на вятъра осем пъти (да припомним още веднъж: за „EPE“ – повече от два пъти). Както можете да видите, платното играе ролята на аеродинамичен "усилвател" на действието на вятъра.
Сега нека обобщим предварителните резултати. Какво имаме в актива? Можем да поставим два световни рекорда и да вземем награда от 3 милиона долара с рекордна яхта – ветроходен планер.
Световният рекорд за скорост на утайка (230,1 km/h) може да бъде увеличен до 280 km/h при скорост на вятъра 5 m/s; това изисква Kx - качеството на движение на буер, равно на само 16. Е, съществуващият рекорд за скорост на ветроходна яхта ще бъде счупен със същия вятър дори при Kx = 6, което ще осигури скорост от 30 m/s, т.е 108 км/ч Днес рекордът за скорост е 86,16 км/ч, но при вятър от 10 м/сек!
Световните рекорди за скорост на ветроходство се провеждат ежегодно в Уеймут, Англия. Желаещите да побързат!
Досега говорихме за спортни ветроходни кораби, които демонстрират границите на възможните постижения – рекордни резултати. За транспортни цели по морски товарни и пътнически линии са необходими екологично чисти високоскоростни плавателни съдове с минимален разход на гориво, лесни и надеждни в експлоатация.
Ветроходният екран-самолет, проектиран в MAI, предназначен за 40 пътнически места, може да послужи като пример за такъв екологичен и високоскоростен морски експрес. Скоростта му при вятър от 5-8 м/сек ще бъде около 90-110 км/ч. Максималното тегло на крилата платноходка е 5800 кг, теглото на конструкцията е 1800 кг.
Маршрутът Ню Йорк – Кейп Лизард (Англия) на този ветроходен кораб може да бъде завършен само за три дни, докато рекордният тримаран Jet Services-5 отне два пъти повече.

Екологичен транспорт.

Известно е, че френската шоколадова фирма "Poulet" обяви наградата от 1 милион долара. първият самостоятелен яхтсмен, който обиколи земното кълбо за 100 дни, а настоящите носители на трофея Жул Верн вече обиколиха света - прекосиха всички меридиани и екватора - за 71 дни. Но за ветроходен екраноплан с предложения дизайн, 25 дни "обиколно плаване" (дори когато плавате сами) ще бъде продължителността на редовното пътуване, посочено в графика. В крайна сметка екраноплан-ветроходният кораб е предназначен не за записи, а за пътнически полети. Например за полети на совалки в Черно море. 40 пътници от Одеса ще бъдат в Ялта след 5 часа и в Истанбул за 8 часа, като екипът ще изразходва максимум 10 кг дизелово гориво за подходи към стоянката в посочените пристанища.
Пътувайте "по-евтино" и с по-малко въздействие върху заобикаляща средаможете, може би, само да се носите по леда! Използвайки енергията на въздушния океан, ние не замърсяваме атмосферата с въглеродни оксиди, азот и въглеводороди и най-важното - не хвърляме пари в канала, изгаряйки енергийни ресурси. Едно зареждане с гориво на океански кораб с голям капацитет струва 1,5-5 милиона долара. Плавателен съд с водоизместимост 20 хиляди тона при скорост 16 възела консумира 35-40 тона гориво на ден. Но горните цифри могат да бъдат намалени с 5-10 пъти!

Разработено е спомагателно ветроходно оборудване, което осигурява голяма тяга на платното и позволява при ветрове от 5-10 m / s да се намали средният разход на гориво по време на движение на товарен кораб с 50-70%, а при ветрове с по-голяма сила, за да елиминира напълно необходимостта от силов механичен агрегат, без да намалява скоростта на движение. Такива оръжия могат да се използват преди всичко на насипни превозвачи с дедуейт 10-25 хиляди тона.
Фигурата показва товарен кораб с водоизместимост 37 000 тона (мощност 23 000 тона) с три твърди платна тип планер с въртящи се крила1. Всяко крило е с размах 60 м и хорда 10 м. Общата площ на платната е около 1800 м2. Проектната скорост на кораба с вятър от 7 m/s е 16 възела, при 12 m/s - 23 възела. Намаляването на необходимото захранване с гориво (20 пъти) увеличава полезния обем на съда. Максималната мощност на корабните двигатели може да бъде намалена 10 пъти, като се използват само за управление и в аварийни ситуации.
Няма нужда да сваляте платното от типа планер при бурно време или при ураган; необходимо е да поставите стабилизаторите под нулеви ъгли и да освободите фиксацията на ветроходната инсталация, тогава тя ще се превърне в обикновена флюгера, чието съпротивление е по-малко от съпротивлението на мачтата на кораба.
Ветроходното оборудване от типа планер позволява да се намали водоустойчивостта при движението на кораба, тъй като осигурява известно аеродинамично разтоварване поради появата на подемната сила върху платната на крилото. Такива платна повишават стабилността на кораба, тъй като силата на тягата на платната преминава през неговия CG, което елиминира появата на пета. А голямата площ на самите платна, когато се търкаля, овлажнява кораба: при голямо вълнение платната не са в състояние незабавно да преместят големи маси въздух. Корабът като че ли виси на крилати платна, което осигурява до 5% от аеродинамичното разтоварване на кораба.
Огромната икономическа ефективност на платната с крило планер се потвърждава и от изчисленията, извършени в Московския авиационен институт по време на разработването на ветроходен сухотоварен кораб с водоизместимост 170 хил. тона за посоките на транспортиране "пасат". . Крилат кораб за насипни товари може да бъде напълно автоматизирана системадори дистанционно - от брега - управление на платна. С помощта на сателитна комуникация центърът получава всички данни за времето и обстановката, компютрите оптимизират хода и графика на движението на кораба и предават команди на бордовия контролен панел. Корабът "скитник" може да отиде в автоматичен режим - без екипаж. Вятърът, в съответствие с програмата, ще го закара до дадена точка на света, за да се срещне с екипажа, който слиза от хеликоптер или обслужващ кораб преди да влезе в пристанището или да премине труден участък от маршрута.

Съвременният напредък в науката и технологиите позволява да се гарантира пълната безопасност на тази версия на "Летящия холандец" за навигация с помощта на традиционни плаващи плавателни съдове.
Всички платноходки, разглеждани в тази статия, са защитени с патенти за изобретения Проекти на плавателни съдове с аеродинамично ветроходно оборудване за високоскоростен екологичен морски транспорт бяха изложени на XXV Международен салон на изобретенията в Женева през 1997 г. и бяха наградени с диплом и бронзов медал .

Вече сме свикнали с факта, че платното се изчислява като крило на самолет, а при проектирането на яхти се използват възприетите в авиационната индустрия методи. Това обаче не пречи на дизайнерите, отдавайки почит на традициите, да строят кораби, които принципно се различават малко от тези, които са построени преди петдесет години. Вероятно подобряването на чисто състезателните яхти ще продължи да се извършва чрез малки промени в техните дизайни и контури. Можем ли да предположим, че ветроходните лодки за туризъм и отдих, които от ден на ден набират все по-голяма популярност, също ще запазят класическия си вид на яхта? В крайна сметка, ако комфортът и дори рискът от преобръщане не са от съществено значение за спортистите, тогава, да речем, за семейно ветроходно пътуване, нивото на комфорт на борда и безопасността на плаване далеч не са безразлични неща.

Джон Уокър, млад английски учен, си постави задачата да реши този проблем радикално. Без да се натоварва с грижи за традициите, той проектира и построи ветроходен кораб, който според него е най-подходящ за развлекателно плаване. Дизайнът на Plainsale (плъзгащи се платна) е почти изцяло базиран на методите за изграждане на самолети. От нормална яхта, според запознати, в нея са останали само котвата и котвеното въже.

Основата на плавателния съд (или "апаратура", както го нарича самият конструктор) е тримаран, по своите контури обаче, който има малко общо с известните кораби от този тип. Средният корпус на Plainsale най-много напомня на рендосваща лодка с остри скули и плоско, широко дъно. Както и в лодката, рулевите и пътническите седалки са разположени точно зад палубния нос и са оградени отпред с панорамно предно стъкло.

Дългите тесни плувки на Plainsale имат асиметрична форма - те представляват сякаш две части от едно тяло, изрязани в диаметър. Външният изпъкнал борд се простира до цялата си височина само една трета от дължината на плувките от носа; след това се изрязва до водната линия и палубата върви косо, свързвайки горния ръб на плоската вътрешна страна с външната скула.

Целта, която Уокър преследваше при проектирането на такава конструкция - да се получи минимално тегло и достатъчна плаваемост - може да се счита за постигната. С дължина от 9,1 м "Plainsale" тежи не повече от 600 кг. Още 200 кг се падат върху системата от аеродинамични и хидродинамични крила, която е основната и най-интересна част от конструкцията на кораба.

Ветроходното въоръжение на Plainsale, според принципа на действие и на външен вид, почти точно копира схемата на самолета (за да се убедите по-ясно в това, вижте снимките на самолета през Първата световна война). Четири твърди крила с обща площ от 26 m 2 с рамка, изработена от алуминиеви тръби и обшивка от фибростъкло, когато ги обтичат с въздушен поток, създават мощна повдигаща сила. Ако бяха разположени хоризонтално, тогава вече със сила на вятъра от 8 точки (18 m / s) "Plainsale" можеше да излети във въздуха (подемникът би надвишил теглото на кораба).

Общата площ на крилото е S = 26 m 2. Ако го разделим на изместването D на съда, намерете характерното съотношение:

според което се сравнява съотношението мощност към тегло на ветроходните кораби, се оказва, че Plainesale е най-близо до най-бързите катамарани и състезателни лодки по този показател.

Известно е, че високоскоростните ветроходни кораби обикновено плават под остри ъгли спрямо посоката на вятъра (посоката на видимия вятър W се измества забележимо поради насрещния въздушен поток, произтичащ от движението на самия кораб). В такива случаи е полезно да имате високи, тесни платна, които създават високо повдигане с минимално съпротивление. Въпреки това, колкото по-високо е платното, толкова повече ролката причинява силата на вятъра, приложена към него. И това не само намалява ефективността на ветроходното въоръжение, но и влошава морската годност на кораба. Използвайки система от четири крила, Уокър получи възможност, без да влошава аеродинамичните качества на оръжието, значително да намали центъра на наклона, и следователно намаляване на ефекта на вятъра върху търкалянето на плавателния съд.

Всъщност съотношението на страните на всяко крило на Plainesale (относителното им съотношение) е около λ = 6,5: 1 = 6,5 (за сравнение, за катамараните λ = 3,6 ÷ 6). При същото съотношение височината на едно платно с площ от 26 m 2 би била 13 м. Леко намаляване на аеродинамичното качество при замяна на едно крило с няколко не е от значение за скоростите, за които може да бъде плаващ ветроходен кораб изчислено.

Системата от успоредни крила ("каквото", както я наричат ​​в авиацията) на Plainesale е допълнена от пета, която играе приблизително същата роля като асансьорите в самолета. С негова помощ водачът има способността с минимални усилия да завърти "какво ли не". Нека видим как се прави това. Петото крило - тримерът - е свързан с гъвкав кабел към дръжката в кабината на водача (на снимката Уокър го държи с дясната си ръка). В нормалното си положение той е успореден на посоката на видимия вятър (при нулев ъгъл на атака). Да кажем, че има нужда от завъртане на цялата система на крилата, така че да се увеличи ъгълът на монтаж на теглещите крила спрямо вятъра. Преместете дръжката, за да отклоните тримера, така че да има ъгъл α спрямо посоката на вятъра. Тогава повдигащата сила Y, приложена към тримера, благодарение на голямото рамо (разстоянието между точката на приложение на силата Y и оста на въртене O), лесно ще завърти цялата система до необходимия ъгъл.

Ако завъртите теглещите крила успоредно на посоката на вятъра (наляво), плавателният съд ще се понесе. При по-нататъшно преместване, повдигането на крилата ще промени посоката и тримаранът ще се обърне (което не може да се постигне на никой друг ветроходен кораб).

Системата за управление на кораба също работи на принципа на действие на крилото. Воланът, който се държи от Walker, е свързан чрез твърд прът към подпорите на подводно криле, които са шарнирно закрепени в средата на плувките. Ъгълът на атака на крилата, нулев в нормално положение, чрез завъртане на волана се променя така, че на едната плувка получава отрицателна стойност (повдигането е насочено надолу, крилото сякаш се забива във вода), а от другата той е положителен (повдигането е насочено нагоре, частично изстисква плувката от водата, намалявайки нейното съпротивление). В резултат на това корабът получава лек крен и се обръща към потопената плувка. Такава система също е заимствана от Уокър от авиацията - известно е, че самолетът прави завой в хоризонталната равнина повече поради изместване на елероните, отколкото чрез отклоняване на вертикалното кормило.

Не е трудно да си представим друго предназначение на подводните криле на Плейнсейл. Ако е възможно да приберете лодката, тогава в обратен ред можете също да я отделите.

Например, кораб плава на десен халс. Дясната - наветрена плувка има тенденция да излезе от водата, а лявата - подветрена плувка е потопена. Преместваме волана така, че поради повдигащата сила на крилата да възстановим нарушения баланс, тоест да задържим десните плувки във водата и да накараме левите плувки да изплуват нагоре.

Поради факта, че в напречната посока под дъното на плувките крилата са монтирани с наклон от 45 °, повдигащата сила върху тях е насочена не вертикално, а под подходящ ъгъл. Хоризонталната компонента на тази сила е насочена в посока, противоположна на дрейфа и по този начин намалява стойността й. Това се улеснява и от подпорите на крилото, направени под формата на плочи с голяма площ.

В кърмата рулята са окачени на поплавъци, които служат като допълнително средство за управление на кораба. В края на всяко перо, което е дълга тясна плоча, има малко хоризонтално крило, което играе ролята на крайна шайба, която повишава ефективността на кормилата, а също така, поради определен предварително определен ъгъл на атака, възприема част от натоварването на тялото на прав курс. Кормите се преместват с помощта на педал, инсталиран в кабината на водача.

Както можете да видите, въпреки необичайния характер на цялата система за управление, тя е изключително лесна за използване. Можем да се съгласим с Уокър, че дори човек, който никога не е плавал през живота си, ще се научи да лети в Плейнсейл за по-малко от час. Поне това няма да отнеме повече време, отколкото е необходимо, за да свикнете с шофирането на лодка. Между другото, системата за управление на Plainsale (лостът за „скорост“, свързан с кабел към тапицерията и волана) не се различава много по дизайн от тази, използвана на лодки и автомобили, което несъмнено опростява обучението още повече.

Колумнистът на английското списание "Yachts and Yachting" Джак Найт, след като се запозна с дизайна на Plainsale в деня на пускането му (16 май 1968 г.), изрази мнението си с думите: "Може би имаме яхта отпред от нас, който ще бъде построен през 1984 г. в огромни серии“. Трудно е да се каже защо Найт харесва 1984 г. Едно е сигурно – „странните“ платна, проектирани от Джон Уокър, няма да останат незабелязани от яхтсмените и дизайнерите, които мислят за бъдещето на ветроходството.

Истинските фенове на екстремните спортове знаят колко скъпо е спортното оборудване. А за тези, които се занимават с няколко различни екстремни спорта, разходите се увеличават експоненциално. Решението на проблема може да бъде кайтване с ветрило крило.

кайтинг- универсално крило. Той е подобен на делтапланер и може да се използва като екипировка за практикуване на различни екстремни спортове. Кайтингът е лек, а при навиване размерите му не са по-големи от обикновения ски сак.

Основната характеристика на кайта е, че под краката на екстремното може да има всичко: кънки, ролки, сноуборд, алпийски ски, скейтборд и можете да карате по сняг, пясък, лед, вода - основното е, че е доста плоска площ големи размери.

Така кайтингът може да се счита за всесезонно и универсално оборудване - всичко на краката ви, крило в ръцете ви, което ви позволява да ускорявате с помощта на вятъра и най-важното - много удоволствие и адреналин.

Кайтингът е лесен за използване и интуитивен за използване. Дори начинаещ бързо ще овладее основите на боравенето с крилото, а това, което опитните атлети могат да направят с кайта, е трудно да се опише, трябва да го видите. Някои любители на екстремното успяват да ускорят с крило в ръцете си до 100 км/ч, докато изпълняват луди каскади.

Катането на хвърчило не само дава драйв, но и учи на самоконтрол, развива координацията на движенията и може да бъде полезен при различни видовеспортни.

За тези, които се интересуват от историята на спорта, сме подготвили материал за.