Graças às conquistas de um excelente engenheiro e organizador, R. Alekseev, hoje o único meio de atingir velocidades ultra-altas na água é um ekranoplan.
O ekranoplan é uma implementação técnica de um princípio bem conhecido: quando a asa se move perto de uma superfície plana (tela), a sustentação aumenta notavelmente com um aumento mínimo na resistência. Esse aumento na elevação é chamado de "efeito de tela". Ele permite aumentar a capacidade de carga da aeronave em comparação a um objeto que se move longe da superfície, mas depende muito da distância (relativa) da asa à tela e diminui rapidamente com o aumento dessa distância.
Infelizmente, quando a asa se move perto de uma superfície agitada e "inquieta", surge o problema essencial da estabilidade desse movimento. A instabilidade força a pessoa a manter uma altitude suficientemente grande acima da tela - como resultado, o efeito de tela é reduzido.
Este efeito depende da relação entre a altura do vôo e o acorde da asa (seu tamanho ao longo da direção da viagem). Portanto, os designers estão tentando aumentar o acorde, o que, para uma determinada área, leva inevitavelmente a uma diminuição na envergadura (seu tamanho na direção do movimento).
Isso é fácil de ver, por exemplo, na foto do modelo da mais nova WIG, mostrada recentemente na impressão. De fato, para aumentar a altura do vôo - com perda mínima do efeito de tela - é necessário reduzir o alongamento relativo da asa, que é o principal fator que determina a qualidade aerodinâmica (a relação de sustentação e resistência). Como mostra a mesma foto, a nova proporção WIG de acorde e amplitude é aproximadamente igual a 1, o que é completamente inaceitável, por exemplo, para aviões.
(É interessante que a variante do biplano, que se sugere para baixas velocidades, seja implementada pela primeira vez na recém-criada WIG "The Seagull").
A instabilidade do movimento na superfície agitada é a principal desvantagem da peruca ao usá-la no mar. Essa deficiência, segundo o autor, é decisiva em relação ao uso de tais dispositivos em ambientes marinhos. A prática mostrou que mesmo um toque de uma onda a toda velocidade leva a danos significativos e pode causar um acidente. Assim, durante o teste de um experiente ekranoplan "Orlyonok" perdeu parte da popa, e apenas a experiência pessoal e intuição de R. Alekseev, que assumiu a pilotagem, impediu a destruição completa do ekranoplan.
O uso de fundos, tão pouco confiáveis em condições marinhas, é inaceitável.
Alternativa
Nos anos 80, como resultado da pesquisa do Instituto Central de Pesquisa, em homenagem ao acadêmico A.N. Krylov propôs um novo tipo de embarcação de alta velocidade, embora menos rápido, do que um ekranoplan, mas proporcionando uma confiabilidade muito maior.
Para velocidades aproximadamente 2 vezes maiores do que o início do deslizamento, foi proposto um trimarã de superdeslizamento (RHT) com descarga aerodinâmica com descarga aerodinâmica.
O complexo hidrodinâmico desta embarcação inclui três cascos de pequena extensão com contornos quebrados, com uma borda livre mínima e uma grande sela reversa da proa do convés de cada casco. As conchas estão localizadas em um triângulo no plano e são conectadas a uma asa tripulada de superfície por estantes com uma largura menor que a largura do corpo. Como hélices, hélices que cruzam a superfície são sugeridas, por exemplo, as hélices de Arneson. Para controlar o ajuste dinâmico e reduzir a inclinação, propõe-se a utilização de spoilers de alimentação em cada casco.
O complexo aerodinâmico é uma asa tripulada com um interceptador de popa, localizado acima dos cascos de popa, que fornece ao navio auto-estabilização durante rajadas de vento de proa. A asa está conectada ao suporte do casco do nariz com uma superestrutura aerodinâmica.
Planeja-se colocar as duas principais unidades de força nos cascos de popa e na usina do navio - no casco do nariz. A carga está localizada na asa e na superestrutura do nariz.
Na fig. 2 mostra uma variante de um PBT com um deslocamento de 300 toneladas a uma velocidade de 100 nós.
Resultados do teste chave
Testes de reboque mostraram que quando o número de Froude em deslocamento é maior do que 5, existe uma interação hidrodinâmica ligeiramente positiva dos cascos, e os testes foram realizados antes do número 7.5 de Froude. Portanto, velocidades relativas que são 2-2,5 vezes mais altas do que a velocidade do início do deslizamento, isto é, são tomadas como a faixa de velocidade calculada. 6,0 - 7,5.
Nessas velocidades relativas, planadores comuns perdem a estabilidade do movimento longitudinal: em águas calmas, começa o lançamento espontâneo, começa a chamada “delfinação”. No entanto, isso não foi observado no modelo de RHT. Provavelmente, a superestrutura da asa serve como amortecedor suficiente.
O principal resultado dos testes no mar foi a falta de bater em toda a faixa de comprimento de onda e em velocidades de até 55% completos. Isso significa uma redução significativa de até 7 a 10 vezes nas acelerações verticais de objetos em grande escala nas ondas. Provavelmente, não há nenhuma batida porque os cascos recebem os topos das ondas em decks invertidos, o que reduz o rolamento da quilha.
Testes em um túnel de vento nos permitiram estimar a qualidade aerodinâmica do RHT com a forma de asa originalmente considerada igual a 5 (veja abaixo).
O desenho esquemático das estruturas de casco de liga leve permitiu estimar sua massa, que é de cerca de 30 a 35% do deslocamento total.
Casos de uso
O esquema arquitetônico e construtivo proposto pode ser aplicado em uma ampla gama de deslocamentos e velocidades. Por exemplo, na fig. 3 mostra um barco de registro (com uma asa deserta) para uma velocidade de cerca de 150 nós.
A vantagem deste arranjo é que o barco não vai virar em uma rajada de vento de proa, como faz com os catamarãs de corrida existentes.
Um mini-ferry para 20 pessoas a uma velocidade de 50 nós, também com uma asa desabitada, é mostrado na fig. 4
A forma inicialmente considerada da ala habitável permite que você crie um barco de patrulha carregando um helicóptero, fig. 5
Na outra extremidade do intervalo de deslocamento considerado está o RHT transatlântico com uma velocidade de 130 nós e uma intensidade de onda calculada de 6 pontos, fig. 6
As vantagens e desvantagens do PBT estão resumidas na tabela abaixo.
| Em comparação com: | Benefícios | Desvantagens |
| Ekranoplan | Maior capacidade de gerenciamento e segurança, maior eficiência de propulsão | Menores velocidades alcançáveis |
| Hovercraft | Mais barato, sem barulho, mais condições de navegabilidade. | Mais resistência ao reboque em águas calmas |
| Navio de casco simples no submarino automaticamente asas guiadas | Mais velocidade, menos vibração, mais barato, mais espaço no convés | Ligeiramente pior em condições de navegabilidade |
| Aplainamento do corpo único | Sem desmaio, sem golfinhos, mais espaço no convés | Mais peso corporal construções |
| Catamarã | Velocidades mais viáveis, sem bater, auto-estabilização | Menos estudado |
Conclusão (recomendação)
Parece óbvio que o contato constante com a água fornecerá à embarcação super rápida de “dissecação de ondas” com alta segurança, tanto em termos de pitching quanto de controlabilidade.
Recomenda-se considerar opções para tal disposição ao projetar navios "super-rápidos" de vários objetivos.
