Gracias a los logros de un destacado ingeniero y organizador R. Alekseev, hoy en día el único medio para alcanzar velocidades ultra altas en el agua es un ekranoplan.
El ekranoplan es una implementación técnica de un principio bien conocido: cuando el ala se mueve cerca de una superficie plana (pantalla), el levantamiento aumenta notablemente con un aumento mínimo de la resistencia. Este aumento en la elevación se llama el "efecto de pantalla". Le permite aumentar la capacidad de carga de la aeronave en comparación con un objeto que se aleja de la superficie, pero depende en gran medida de la distancia (relativa) del ala a la pantalla y disminuye rápidamente al aumentar esta distancia.
Desafortunadamente, cuando el ala se mueve cerca de una superficie agitada e "inquieta", surge el problema esencial de la estabilidad de este movimiento. La inestabilidad obliga a uno a mantener una altitud suficientemente grande sobre la pantalla, como resultado de lo cual se reduce el efecto de la pantalla.
Este efecto depende de la relación entre la altura del vuelo y la cuerda del ala (su tamaño a lo largo de la dirección de viaje). Por lo tanto, los diseñadores están tratando de aumentar el acorde, lo que para un área determinada inevitablemente conduce a una disminución en la envergadura (su tamaño en la dirección del movimiento).
Esto es fácil de ver, por ejemplo, en la foto del modelo de la WIG más reciente, que se muestra recientemente en forma impresa. De hecho, para aumentar la altura del vuelo, con una pérdida mínima del efecto de pantalla, es necesario reducir el alargamiento relativo del ala, que es el factor principal que determina la calidad aerodinámica (la relación de elevación y arrastre). Como muestra la misma foto, la nueva proporción WIG de acorde y amplitud es aproximadamente igual a 1, lo cual es completamente inaceptable, por ejemplo, para aviones.
(Es interesante que la variante del biplano, que se sugiere a bajas velocidades, se implemente por primera vez en la recientemente creada WIG "Chaika").
La inestabilidad del movimiento en la superficie agitada es la principal desventaja de la peluca cuando se usa en el mar. Esta deficiencia, según el autor, es decisiva en relación con el uso de tales dispositivos en ambientes marinos. La práctica ha demostrado que incluso un solo toque de una ola a toda velocidad conduce a un daño significativo y puede causar un accidente. Por lo tanto, durante la prueba de un ekranoplan experimentado, "Orlyonok" perdió parte de la popa, y solo la experiencia e intuición personales de R. Alekseev, quien se hizo cargo del pilotaje, impidió la destrucción completa del ekranoplan.
El uso de fondos, tan poco fiables en condiciones marinas, es inaceptable.
Alternativa
En los años 80, como resultado de una investigación realizada por el Instituto Central de Investigación que lleva el nombre del académico A.N. Krylov propuso un nuevo tipo de embarcación de velocidad súper alta, aunque menos rápida que un ekranoplan, pero que ofrece una confiabilidad mucho mayor.
Para velocidades aproximadamente 2 veces mayores que el comienzo del deslizamiento, se propuso un trimarán súper-deslizante (RHT) de "corte de onda" con descarga aerodinámica.
El complejo hidrodinámico de este buque incluye tres pequeños cascos de extensión con contornos rotos, con un mínimo de francobordo y una silla de montar inversa grande de la proa de la cubierta de cada casco. Las carcasas están ubicadas en un triángulo en planta y están conectadas a un ala tripulada de superficie por medio de bastidores con un ancho menor que el ancho del cuerpo. Como propulsores, se sugieren propulsores que cruzan la superficie, por ejemplo, propulsores de Arneson. Para controlar el ajuste dinámico y reducir el lanzamiento, se propone utilizar spoilers de alimentación en cada casco.
El complejo aerodinámico es un ala tripulada con un interceptor de popa, ubicado sobre los cascos de popa, que proporciona a la embarcación una autoestabilización durante las ráfagas de viento en contra. El ala está conectada con el soporte del casco de la nariz con una superestructura aerodinámica.
Se planea colocar las dos unidades de poder principales en los cascos de popa y la central de energía de la nave - en el casco de la nariz. La carga útil se encuentra en el ala y la superestructura de la nariz.
En la fig. 2 muestra una variante de un PBT con un desplazamiento de 300 toneladas a una velocidad de 100 nudos.
Resultados clave de la prueba
Las pruebas de remolque mostraron que cuando el número de Froude en desplazamiento es mayor que 5, hay una ligera interacción hidrodinámica positiva de los cascos, y las pruebas se llevaron a cabo antes del número 7.5 de Froude. Por lo tanto, las velocidades relativas que son 2-2.5 veces más altas que la velocidad de inicio de deslizamiento, es decir, se toman como el rango de velocidad calculado. 6.0 - 7.5.
A estas velocidades relativas, los planeadores ordinarios pierden la estabilidad del movimiento longitudinal: en aguas tranquilas, comienza el lanzamiento espontáneo, comienza la llamada "delfinación". Sin embargo, no se observó en el modelo RHT. Probablemente, la superestructura de ala sirve como un amortiguador suficiente.
El principal resultado de las pruebas en el mar fue la falta de golpe en todo el rango de longitud de onda y en velocidades de hasta el 55%. Esto significa una reducción significativa, hasta de 7 a 10 veces, de las aceleraciones verticales de objetos a gran escala en ondas. Probablemente, no se produzca ningún golpe porque los cascos reciben la parte superior de las olas en las cubiertas con una reversa transparente, lo que reduce la rotación de la quilla.
Las pruebas en un túnel de viento nos permitieron estimar la calidad aerodinámica del RHT con la forma del ala originalmente considerada igual a 5 (ver más abajo).
El diseño esquemático de las estructuras del casco de aleación ligera permitió estimar su masa, que es aproximadamente el 30-35% del desplazamiento total.
Casos de uso
El esquema arquitectónico y constructivo propuesto puede aplicarse en una amplia gama de desplazamientos y velocidades. Por ejemplo, en la fig. 3 muestra un barco de registro (con un ala desierta) para una velocidad de unos 150 nudos.
La ventaja de esta disposición es que el barco no dará vuelta en una ráfaga de viento en contra, como lo hace con los catamaranes de carreras existentes.
Un mini-ferry para 20 personas a una velocidad de 50 nudos, también con un ala deshabitada, se muestra en la fig. 4
La forma inicialmente considerada del ala habitable le permite crear un bote patrullero que lleva un helicóptero, fig. 5
En el otro extremo de la línea de desplazamiento considerada está el RHT transatlántico con una velocidad de 130 nudos y una intensidad de onda calculada de 6 puntos, la fig. 6
Las ventajas y desventajas de PBT se resumen en la tabla a continuación.
| En comparación con: | Beneficios | Desventajas. |
| Ekranoplan | Mayor capacidad de administración y seguridad, mayor eficiencia de propulsión | Menores velocidades alcanzables |
| Aerodeslizador | Más barato, sin ruido, más navegabilidad. | Más resistencia al remolque en aguas tranquilas. |
| Barco de un solo casco en submarino automáticamente alas guiadas | Más velocidad, menos vibración, más barato, más espacio en cubierta | Navegabilidad ligeramente peor |
| Cepillado de cuerpo único | No slemming, no hay delfines, más espacio de cubierta | Mas peso corporal construcciones |
| Catamarán de planeo | Velocidades más alcanzables, sin golpes, autoestabilización | Menos estudiado |
Conclusión (recomendación)
Parece obvio que el contacto constante con el agua proporcionará a la embarcación una alta seguridad ofrecida por las "ondas de disección" súper rápidas, tanto en términos de inclinación como de control.
Se recomienda considerar las opciones para tal diseño cuando se diseñan embarcaciones "súper rápidas" para varios propósitos.
