Подводные крылья

Подводные крылья

Пущенная на воды озера Маггиоре, лодка с надстроенными «крыльями», созданная итальянским изобретателем, достигла небывалой для 1906 года скорости – 68 км/ч. Двигатель лодки обладал мощность всего 60 лошадиных сил и приводил в движение два воздушных винта, вращающихся в противоположных направлениях.

Принцип действия

Принцип действия подводных крыльев

Подводные крылья – это устройства, входящие в конструкцию корпуса корабля, выполненные в виде крыльев (отсюда и название). Их основным назначением является уменьшение силы трения и сопротивления воды, корпусу корабля, а также уменьшение осадки судна. Принцип действия подводных крыльев, аналогичен крыльям летательных аппаратов. При больших скоростях, за счет изгиба крыла, корабль поднимается над водой. Погруженными остаются лишь крылья и двигатели. Оптимальная сила выталкивания судна зависит от его скорости. Так как плотность воды больше плотности воздуха в 800 раз, то и площадь крыла, как и скорость корабля, при той же силе выталкивания, что и у самолета, будет меньше в 800 раз.

Подобные суда способны перемещаться по воде в двух режимах:

  • В режиме обычного корабля. Каждый тип судна на подводных крыльях имеет расчетную скорость, при которой выталкивающая сила поднимает корпус корабля над водой (аналогично взлетной скорости самолета). До достижения этой скорости, судно погружено в воду, в соответствии с законом Архимеда. При этом сильно увеличивается осадка, так как крылья увеличивают ее. Для решения этой проблемы, применяются складные крылья и поднимающиеся винты.
  • В режиме судна на подводных крыльях. Достигая скорости выталкивая, корабль поднимается над водой, за счет уменьшения силы трения, скорость резко возрастает, а осадка становиться минимальной.

Существуют два основных типа подводных крыльев:

Крыло частично погруженное в водуКрыло частично погруженное в воду. При увеличении площади соприкосновения с водой подобных крыльев, увеличивается и создаваемая ими выталкивающая сила. Благодаря этому свойству, судно более устойчиво при возникновении волн. Для улучшения плавности движения корабля при сильном волнении, частично погруженные крылья можно оснастить закрылками с автоматическим управлением.

Крыло полностью погруженное в водуПолностью погруженное (U-образно) крыло. Управление выталкивающей силой при полном погружении крыла в воду, осуществляется путем изменения угла атаки (поворот крыла целиком) или отклонением закрылок, которые расположены на неподвижном крыле, вдоль задней кромки. Регулирование положения судна над водой, обеспечивается системой автоматического управления. Компьютер управления, отслеживает положение судна и автоматически осуществляет его балансировку.

Система управления должна обладать очень высоким коэффициентом надежности, так как при ее отказе, судно с U-образным крылом может перевернуться.

Подводные крылья могут располагаться по-разному, как относительно друг друга, так и относительно корпуса судна.

схема расположения подводных крыльев

Всего существует три типа, применяемых в практике, компоновок подводных крыльев:

  1. Расположение крыла аналогично авиационному (самолетная компоновка). При таком положении, крыло больших размеров (главное), расположено перед метацентром корабля, а крыло меньших размеров (второстепенное), находится позади центра тяжести. Крылья такого типа применяются на малых судах, с небольшой осадкой.
  2. Расположение крыла по схеме – «утка». Такая конструкция предполагает размещение меньшего крыла перед основным (напоминая по форме утку). Применяются аналогично «авиационным».
  3. Тандемная схема. Тандемные крылья равнозначны между собой и расположены спереди и сзади метацентра судна, на одинаковом от него расстоянии. Подобная схема используется в конструкции крупных, мореходных судах на подводных крыльях.

Двигательные установки судов на подводных крыльях

Для выхода на глиссаду (то есть достижения скорости, достаточной, что бы «встать» на крылья), судно должно обладать мощным двигателем. На судах с подводными крыльями применяются двигатели внутреннего сгорания (дизельные) и газотурбинные установки. Совместно с ними применяются водометные и винтовые движители. Крупнотоннажные суда оснащаются движителями обоих типов, переключающихся в зависимости от режима движения корабля, чаще всего они приводятся в действие газотурбинными установками.

Особенности движения крыла в воде

эффект кавитации на подводном крыле

При движении подводного крыла в воде, на его верхней поверхности образуется зона пониженного давления. Это способствует возникновению воздушных пузырьков, этот эффект называется – кавитацией. Схлопываясь, воздушные пузырьки способны повредить крыло. Область низкого давления, достаточная для возникновения пузырьков, образуется при достижении судном определенной скорости.

По возникновению кавитации, подводные крылья делятся на два типа:

  • Бескавитационныые крылья. Их максимальная скорость, ниже скорости, необходимой для возникновения кавитации.
  • Суперкавитирующие. Крылья для сверхскоростных судов. Профиль крыла выполнен таким образом, что кавитационные пузырьки схлопываются на расстоянии от поверхности крыла.

В 1956 году был разработан новый тип профиля крыла, призванный стать независимым от кавитации. Он представляет собой симметричный клин. При движении в жидкости на его гранях возникает положительное динамическое давление. На его внешней выпуклой стороне давление уменьшается, а на вогнутой – повышается. В области высокого давления, возникающей на выпуклой стороне искривленного клина, эффект кавитации отсутствует, а при больших углах атаки крыла, отгибы задних кромок затягиваю возникновение кавитации.

Особенности применения подводных крыльев

судно на подводных крыльях

Внедрение подводных крыльев привело к изменению архитектуры использующих их судов. Для уменьшения аэродинамического сопротивления корпуса, суда данного типа стали обтекаемых форм. Из-за малой грузоподъемности, основное назначение таких кораблей стала перевозка пассажиров и экскурсии, их внутреннее расположение салона, соответствует салону самолета.

Рулевая рубка (капитанский мостик) располагаются в носовой части корабля для улучшения обзора при прохождении извилистых рек. Хозяйственные помещения, размещаются между пассажирским салоном и машинным отделением, тем самым ослабляя шум двигателей (проникающий в салон) и повышая комфорт пассажиров.

Вам будет интересно  Рейтинг лучших часов для дайвинга на 2021 год

Для проектирования судов на подводных крыльях, были разработаны новые методики разработки корпуса. С учетом увеличенного изгибающего момента. К тому же, особенности эксплуатации предполагают сильные удары волн о корпус, в режиме глиссирования судна.

Все эти факторы определяются конструкцией крыльевого устройства, особенно носового. В результате применения подводных крыльев, разработанных под руководством доктора технических наук, профессора Н.В. Маттеса, удалось снизить динамические нагрузки на корпус до 50 – 60%.

Подводные крылья и корпус судна, в среднем составляют 45 – 55% от его порожнего веса. Поэтому оптимальными материалами для создания глиссеров являются легкие и прочные сплавы алюминия и нержавеющая сталь, для изготовления крыльев. В настоящее время на многих малых судах применяются крылья из стеклопластиков с армированием, позволяющие значительно уменьшить вес судна.

Технология изготовления судов на подводных крыльях очень дорогая. Поэтому в отдельных случаях, конструкторы идут на ухудшение гидродинамических характеристик, уменьшая стоимость постройки корабля. Например, клепаные сочленения корпусов заменяются сварными соединениями. Это утяжеляет конструкцию в целом, но многократно снижает трудоемкость и стоимость работ.

Способы управления подводными крыльями

Управление выталкивающей силой на судне с подводными крыльями осуществляется изменением угла атаки крыла, либо закрылками. В настоящее время, все системы управления – автоматизированы. Оператор производит лишь грубое управление – поворот, замедление и ускорение судна, а стабилизацию движения обеспечивает центральный процессор управления судном. Получая информацию о положении судна с датчиков, он передает сигналы на изменение угла атаки крыла или закрылок. Удерживая судно в заданном оператором положении. Для глиссеров применяются только самые быстродействующие процессоры и датчики, так как время прохождения и обработки сигнала на больших скоростях, должно быть минимально.

Как выбрать снаряжение для дайвинга?

Вы решили купить снаряжение для дайвинга? Верное решение! Собственное оборудование — это необходимая составляющая Вашего увлечения, если Вы собираетесь регулярно погружаться. Снаряжение для подводного плавания, которое было подобрано специально под Вас, не раз докажет свое преимущество перед арендованным. Вы будете меньше волноваться, лучше отдохнете и больше увидите. Кроме того, хорошее снаряжение приятно выбирать и покупать.

  • МАСКА для дайвинга
  • ТРУБКА для дайвинга
  • ЛАСТЫ для дайвинга
  • ГИДРОКОСТЮМ для дайвинга
  • ЖИЛЕТ для дайвинга (BCD)
  • Регулятор
  • Компьютер

МАСКА для дайвинга

Наверно Вы уже прочитали разные советы и знаете, что маска для дайвинга должна иметь закаленное стекло. (а не пластиковые стекла) с маркировкой TT, tempered. Маска должна быть изготовлена из гигиенического силикона. Но на рынке дайверского оборудования огромное количество масок для дайвинга удовлетворяющих этим условиям.

Как же выбрать маску для подводного плавания из этого разнообразия? Для ответа на этот вопрос давайте разделим маски для плавания на следующие виды (группы):

Первый вопрос, на который вы должны ответить, нужны ли Вам диоптрии. Использование во время плавания контактных линз, не одобряется всеми обучающими системами. Если у Вас проблемы со зрением — выбирайте двухстекольную маску, к которой имеются нужные Вам линзы. Например: маска TUSA M20. Одностекольная маска Вам не подойдет.

Одностекольные маски не имеющие пластиковой рамки, позволяют расположить стекло очень близко к глазам, за счет этого достигается хороший обзор и уменьшается подмасочное пространство. Эти два качества очень важны для Вас при выборе маски.

Идея использовать в маске для плавания более двух стекол (многостекольные маски) призвана тоже улучшить обзор. Но на самом деле большое количество стекол, находящихся под разными углами, сильно увеличивают подмасочное пространство и искажают видимое Вами пространство (только под водой, из-за физических свойств воды!). Вы будите видеть не один объект (рыба, партнер и пр.), а четыре, пять и т. д. (прямо связано с количеством стекол). Стоит отметить еще раз, что, примеряя такую маску на воздухе, Вы никогда не увидите этого эффекта.

Клапан в маске для плавания используется для облегчения очистки подмасочного пространства от воды. Но на начальном курсе подводного плавания все студенты учатся очищать маску и без использования клапана (это не сложная операция), а клапан, это механизм, который может отказать или неправильно работать (например, при попадании песка), и создаст больше проблем, чем пользы. Использование такой маски больше оправдано для сноркелинга (плавание с трубкой и маской по поверхности), а не для дайвинга.

Полнолицевая маска — сложный и дорогостоящий прибор, использующийся, в основном при специальных погружениях. Очень удобны при погружениях в холодной воде и при необходимости использовать специальное оборудование, например переговорное устройство. Погружения в полнолицевой маске требуют определенной подготовки и приобретения специальных навыков, а так же наличие запасной обычной маски при погружении.

В завершении хочется посоветовать при выборе маски руководствоваться главным критерием — личными ощущениями, обязательно померяйте выбранную модель маски и убедится, что она подходит по геометрии именно для вашего лица.

ТРУБКА для дайвинга

Трубки для плавания тоже достаточно разнообразны по внешнему виду и наличию дополнительных элементов, выполняющих различные функции.

Самый простой вид трубки (и самый дешевый) это пластиковый гнутый корпус самой трубки, селиконный загубник, и практически у всех современных трубок для плавания защита (специальный колпачок) от заливания волной трубки. На наличие и устройство этого колпачка лучше сразу обратить внимание. Он так же должен не препятствовать очищению (выплевыванию) воды из трубки.

Очень удобно, если трубка имеет гофрированную силиконовую вставку, которая делает трубку гибкой. в

Трубки могут иметь один, или несколько клапан, облегчающих очищение трубки от воды. Если вы выбираете трубку с клапаном, обратите внимание на его расположение. Клапан должен быть немного утоплен в корпус трубки. Не лишним будет и защита перед клапаном, препятствующая к непосредственному доступу к мембране. Это позволит избежать засорения клапана.

Вам будет интересно  Дайвинг в Турции: лучшие места для погружения

Некоторые трубки имеют верхний запирающий клапан, не позволяющий попадать воде в трубку при нырянии. Эта функция очень полезная, но трубка становится громоздкой и возрастает ее цена.

Обратите внимание на удобство крепления кронштейна трубки к ремешку маски.

Выпускается очень интересный вариант трубки, отлитой целиком из силикона. Такая трубка очень компактно убирается в любой карман жилета и не мешает во время погружения.

ЛАСТЫ для дайвинга

Как правильно выбрать ласты для подводного плавания? При выборе ласт, ответе себе на вопрос, Вы будете заниматься дайвингом или сноркелингом.

Для сноркелинга подойдут ласты с закрытой пяткой (с галошей) одевающиеся на босую ногу. Такие ласты подбираются строго по размерам.

Для дайвинга используются ласты с открытой пяткой, одевающиеся на бот (специальный ботинок). Бот препятствует потере тепла телом и предохраняет стопу от повреждений об ласту.

В общем, о ластах можно сказать, что более жесткие и длинные ласты позволяют делать сильный толчок (гребок) в воде, способствуют резкому ускорению. Более короткие и эластичные ласты позволяют совершать более точные маневры (остановки, повороты и т.д.). Потребитель, как правило, хочет совместить эти качества, и производители изобретают разнообразные модели, используя современные материалы и разработки.

Лучше остановить свой выбор на ластах средней длинны, многокомпонентных, сделанных из материалов с различной плотностью и гибкостью. Это позволяет ластам, используя гидродинамику, способствовать движению с меньшими усилиями.

Отдельно нужно отметить ласты с разрезом по середине, вдоль ласты. Такие ласты, как правило, отличает очень легкий гребок (без усилий) с высоким КПД, но в экстремальных ситуациях (например, течение) придется приложить больше усилий, чем в цельной ласте.

ГИДРОКОСТЮМ для дайвинга

Для упрощения выбора, разделим гидрокостюмы на первом этапе на следующие категории:

Мокрые неопреновые гидрокостюмы могут быть короткие (шоти) и длинные, а также моно (из одной части) и составные (монокостюм и утеплитель). Они также используются как гидрокостюмы для серфинга, гидрокостюмы для сплава, гидрокостюмы для катания на гидроцикле и водных лыжах.

Гидрокостюм шорты вы можете приобрести в случае, если Вам нужен гидрокостюм для катания на гидромотоцикле или у Вас имеются уже длинные гидрокостюмы. В других случаях Вам стоит рассматривать покупку только длинного гидрокостюма. Для этого есть две причины: уменьшение теплопотерь тела (даже если вода 30 градусов по Цельсию, тело все равно имеет большую температуру 36.6, а вода все равно в 20 раз теплопроводнее воздуха), и вторая причина — защита рук и ног от острых предметов, от кораллов и прочих жгучих морских организмов.

Мы с Вами определили, что костюм должен быть длинный и остается решить вопрос о его толщине.

Гидрокостюмы в подавляющем большинстве бывают 3мм, 5мм, 7мм, или близкие по толщине к ним.

В самое время решить для себя, где преимущественно Вы будите нырять. Если это средняя полоса России и Черное море, Вам стоит задуматься о приобретении сухого, полусухого гидрокостюма или мокрого костюма не тоньше 5мм (лучше 7мм) с утеплителем.

Если Вы собираетесь нырять в жарких странах (Египет, Таиланд, Мальдивы и т.д.) остановите свой выбор на 5мм костюме. Он будет универсален. Трехмиллиметровый гидрокостюм будет очень удобен для воды в 30 градусов Цельсия, но его стоит приобретать только при наличии у вас более теплого.

Теперь в мокрых костюмах обратите внимание на детали.

Гораздо удобнее, если костюм имеет молнии на руках и ногах, облегчающие одевание, Внутренние манжеты, служащие для уменьшения циркуляции воды под костюмом.

Обратите внимание на внутреннюю часть костюма. Лучше чтоб внутренняя часть была покрыта плюшем (в более дорогих костюмах), он облегчает одевание и создает дополнительную теплоизоляцию.

Еще один способ решения теплоизоляции, это резина на внутренней стороне костюма с микропорами (преимущественно охотнечъи костюмы) или титановым покрытием (имеет блеск металла). Теплоизоляция данным способом достигается за счет прилегания костюма к телу как вторая кожа то есть очень плотно как присоска. Большой недостаток таких костюмов — одевание и снятие очень сложное, необходимо использовать мыло (в буквальном смысле).

Обратите внимание, чтоб внутренние швы костюмов были ровные, не выпирающие, на стыке более двух кусков проклеены специальным образом.

Стоит отметить разницу в свойствах гидрокостюмов из-за разных неопреновых материалов используемых при изготовлении.

Неопрен бывает обычный, компрессионный, стреч.

Компрессионный неопрен более прочен, обеспечивает лучш ую теплоизоляцию, не деформируется (не сжимается) при воздействии давления воды на глубине, но менее эластичен.

Стреч — это очень мягкий неопрен, его очень удобно надевать, в костюме удобно двигаться, но он сильно подвержен сжатию под водой (из 5мм костюм превращается в 2-3 мм) что приводит к тепловым потерям.

Предпочтение в расположении молнии спереди или сзади на гидрокостюме сугубо индивидуальное. Молнию спереди удобно застегивать/расстегивать самому, но снимать такой костюм должен помочь партнер. Расположение молнии сзади, часто приводит к образованию свободного пространства, где циркулирует вода, что, приводит к ознобу.

Осталось разобраться с сухими гидрокостюмами. Сухие костюмы используются для погружений в холодных водах, например, Баренцево море, для зимних погружений, а также для погружений, связанных с очень долгим пребыванием в воде (например, технические погружения). Сухие гидрокостюмы дороги , но при этом срок их службы гораздо дольше, чем у мокрых гидрокостюмов.

Сухие гидрокостюмы по использованию материалов и устройству у разных производителей, существенно различаются. Более подробно Вы сможете узнать о них в рамках курса сухого гидрокостюма.

Вам будет интересно  Триламинатные сухие гидрокостюмы

ЖИЛЕТ для дайвинга (компенсатор плавучести, BCD)

Начнем, опять с классификации жилетов для подводного плавания. Жилет бывает типа:

Жилет для подводного плавания типа жилет удобен для начинающих и дайверов практикующих рекреационные погружения. Крыло больше подойдет для продвинутых дайверов, практикующих фото и видео съемку. Т.к. открытая грудь позволяет с легкостью разместить дополнительное оборудование (фото, видео, свет и пр.) Крыло обеспечивает большую устойчивость под водой (это важно для съемки), надувающаяся на спине камера не сдавливает бока, что гораздо комфортнее, чем в обычном желтее. Но о степени надутости жилета типа крыло можно судить только по плавучести, что абсолютно не трудно делать опытным дайверам, а вот с новичками может сыграть плохую шуткою. Убьем крыла, как правило, больше, чем у обычного жилета, что обеспечивает большую подъемную силу. Надутое крыло на поверхности воды пытается положить дайвера лицом в воду, но с этим не сложно справится, имея определенные навыки плавания в крыле. Для предотвращения опрокидывания нужно ложиться на спину (на крыло).

Псевдокрыло — это симбиоз между двумя типами жилетов. Такой жилет имеет большую камеру на спине , раздувающуюся по типу крыла, и надувающиеся бока. При покупке крыла нужно иметь в виду, что для технического дайвинга обычный жилет-крыло (представляет цельную конструкцию камеры и подвески) не подойдет.

Для технического дайвинга используются модульные конструкции. Подвеска, камера и прочие элементы собираются как конструктор исходя из предпочтений дайвера и задач погружения. Модульные конструкции подходят профессиональным техническим дайверам или тем, кто собирается таковыми стать.

Общие рекомендации, относящиеся ко всем жилетам, следующие: лучше выбирать регулируемый жилет со встро енной грузовой системой (позволяет не пользоваться грузовым поясом, это не относится к модульным системам).

Толщина материала (преимущественно нейлона) не должна быть тоньше 800 DEN.

Очень удобно, если имеются карманы для мелочей (фонарик, буй, и пр.).

Очень удобно, если на спине, на камере имеются дополнительные грузовые карманы. Позволяющие распределить центр тяжести.

Наличие D-колец на BCD в достаточном количестве, важно. Они позволяют удобно располагать дополнительное оборудование.

Если жилет имеет брасовый ремень (пропускается между ног и не позволяет BCD сползать на уши) или возможность установки ремня (как опцию) очень хорошо.

Не зависимо от того, какую модель BCD Вы выберете или Вам посоветуют, обязательно меряйте и оцениваете насколько это удобно именно Вам.

Регулятор

Мы не будем утомлять Вас разбором технических особенностей разных регуляторов. Остановимся на нескольких моментах, на которые особенно нужно обратить внимание при приобретении регулятора.

Все современные регуляторы от известных производителей являются достаточно надежными. При выборе, решите для себя, для каких погружений вам нужен регулятор и за какой комфорт вы готовы платить.

Если Вы допускаете возможность погружений в холодной воде и (или) готовы приобрести модель стоимостью выше бюджетной приобретайте регуляторы с повышенной стойкостью к обмерзанию. Иногда, такие регуляторы имеют маркировку в виде снежинки.

Не важно купите ли Вы мембранный или поршневой регулятор, главное, чтоб регулятор был от известного и уважаемого производителя, а вы производили регулярное техническое обслуживание (каждые 100 погружений, но не менее 1-го раза в год).

Гораздо важнее выбрать регулятор со сбалансированной второй ступенью. Такой регулятор обеспечит Вам легкое дыхание на любой глубине и при совершении повышенной нагрузки (плавание в течении и пр.). Можете отказаться от этой функции если хотите сэкономить и не собираетесь совершать глубокие погружения.

Для рекреационных погружений выбирайте регулятор поточного типа. Такой регулятор, при неисправности обеспечит постоянную подачу газовой смеси (free flow).

Существуют регуляторы с соединением DIN и YOKE. Соединение DIN более предпочтительное, т. к. более надежное. Недостаток заключается в том, что в некоторых регионах мира распространены YOKE (DIN все больше завоевывают популярность). Для использования регулятора DIN с баллоном YOKE необходимо иметь переходник (струбцину).

Компьютер для дайвинга

Подводный компьютер — очень важная часть экипировки дайвера. Именно этому прибору Вы доверяете следить за параметрами погружения : глубина, время на данной глубине, скорость всплытия, пересчет декомпрессионных пределов исходя из параметров конкретного погружения и погружений совершенных ранее, и т. д.. Компьютер стоит на страже нашего здоровья, безопасности и жизни.

В основе декомпрессионых расчетов любого компьютера используются различные математические алгоритмы .

Если Вы буд е те довольствоваться исключительно рекреационными погружениями на воздухе, вам подойдет самый обыкновенный воздушный компьютер для дайвинга.

Если Вы предполагаете расширять возможности своих погружений используя найтрокс (воздух обогащенный кислородом) — выбирайте найтроксный компьютер для дайвинга .

Если Вы планируете учиться техническим погружениям, обязательно выбирайте компьютер со следующими параметрами: поддерживающий режим bottom timer, считать глубину и время не менее чем до 100 метров (а лучше-более 100 м, всегда лучше распологать запасом прочности).

Дружественность — Показания Вашего компьютера должны быть легкочитаемы и понятны., а органы управления легкодоступны и удобны в обращении.

Подсветка экрана — особенно полезна в условиях ночных погружении и плохой видимости.

Встроенный логбук (память) — и чем этой памяти больше, тем лучше! Но не только! Ценность хранимой информации возрастает, чем она разносторонней и доступней для вывода.

Показания расхода рабочей смеси — весьма важный показатель. Воздушно-интегрированные компьютеры позволяют точно учитывать Ваше "воздушное" время, которое понадобится вам для выполнения всех декомпрессионных мероприятий. Кроме того, желательно, чтобы компьютер отслеживал интенсивность Вашего дыхания, имел возможность пользовательской коррекции пределов и сохранял данные в логбуке и передавал их в PC.

Источник https://zewerok.ru/podvodnye-krylya/

Источник http://ivanovo-diving.ru/about-equipment-diving.php

Источник

Источник

Рекомендованные статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.