Проектирование носового крыла для однокрылого варианта и его гидродинамический расчет почти не отличается от расчета схемы с двумя крыльями. Описанные выше преимущества и недостатки той или иной конструктивной схемы подводного крыла в полной мере справедливы и для однокрылых систем. Единственное отличие конструкции с одним крылом — это более короткие стойки, уменьшающие ходовой дифферент.
Установка носового подводного крыла целесообразна в том случае, если скорость хода будет не менее
где D — водоизмещение судна, м3.
При меньших скоростях носовое крыло для создания необходимой подъемной силы должно иметь очень большую площадь, а, следовательно, и сопротивление.
Величину максимальной скорости катера с носовым крылом можно ориентировочно определить, исходя из значений водоизмещения D и мощности двигателя Nе:
С помощью графиков, приведенных на рис. 82, можно оценить увеличение скорости и коэффициента пропульсивного качества Кη глиссирующих катеров при установке ПК.
Рис.
82. Приближенные зависимости гидродинамического качества К и пропульсивного
коэффициента Кη от числа Фруда.
1 - однокрылый катер; 2 - обычный
остроскулый катер; 3 - двукрылый катер.
Это увеличение характеризует пунктирная линия, проведенная на рисунке. Переходя параллельно этой линии с одной кривой на другую, оценивается прирост скорости для разных типов катеров.
Место установки крыла можно определить из выражения
где хн - отстояние от транца точки приложения подъемной силы на крыле; xg - отстояние от транца ЦТ лодки; хтр - отстояние от транца точки приложения подъемной силы глиссирующего участка днища.
Ориентировочно хтр = 0,1L.
Для пояснения метода расчетов ниже приводится пример определения основных элементов носового подводного крыла для мотолодки "Прогресс".
Пример расчета
Основные данные мотолодки Прогресс
| Длина наибольшая, м | 4,65 |
| Ширина, м: наибольшая наибольшая по скуле по скуле у транца |
1,70 1,50 1,40 |
| Водоизмещение полное D, кг | 550 |
| Мощность мотора, л. с. | 25 |
| Скорость хода vs, узлы | около 20 |
| Число Фруда FrD | 3,63 |
| Пропульсивное качество Кη | 3,02 |
На рис. 82 проводим через точку с координатами Кη = 3,02 и FrD = 3,63 прямую, параллельную вспомогательной пунктирной линии, до пересечения с кривой 3 и получаем, что для однокрылой мотолодки Кη = 4,1.
Далее, приняв общий вес крыльевого устройства равным 40 кг и увеличив D до 590 кг, определяем примерную скорость хода при установке крыла:
Таким образом, крыло может дать прирост скорости порядка 5 узлов, т. е. 25 %.
Поскольку крыло должно нести около 55 % D, определяем необходимую подъемную силу:
Yн = 0,55×590 ≈ 325 кг.
Далее находим расстояние точки приложения подъемной силы от транца:
хн = 1,8×1,9 — 0,8×0,5 ≈ 3,0 м,
где хтр ≈ 0,5 м.
Для максимальной скорости хода можно принять, что Су = 0,15 и, исходя из этого, найти несущую площадь крыла
Далее необходимо проверить реальность обеспечения нужного значения Су на какой-либо промежуточной скорости, например, 15 узлов. Оно должно было бы составлять
Поскольку обеспечить такое значение коэффициента подъемной силы затруднительно, на крыле необходимо установить наклонные стабилизаторы. С учетом их установки размах плоского участка крыла для данной лодки принимаем равным 1,4 м. При хорде 0,16 м и угле наклона стабилизаторов ~ 30° рабочая часть крыла будет почти оптимальной — 1,5-1,6 м. Удлинение крыла в данном случае составит α ≈ 9 и позволит получить достаточно высокое гидродинамическое качество. Полный же размах крыла со стабилизаторами должен составлять 2,0-2,1 м.
