Форма баллонов для надувных катамаранов 1
Форма баллонов для надувных катамаранов (Часть 2)
Форма баллонов для надувных катамаранов (Часть 3)
В этой серии статей мы хотим обсудить формы надувных баллонов для катамаранов разных типов, таких как надувной катамаран под мотор, сплавной катамаран и парусный катамаран.
Но для начала совсем немного теории. Попробуем без формул и со значительными упрощениями, но достаточной, чтобы понять закономерности выбора формы баллона для катамарана.
Какие силы действуют на баллоны катамарана в динамике.
Во-первых, толкающая сила. Это парус, либо мотор, либо гребцы. Их усилия через раму передаются баллонам и заставляют в итоге надувной катамаран двигаться вперед.
Посмотрим, какие основные силы создают сопротивление толкающей силе.
На рисунке 1 видно, что баллоны для катамарана работают в 2 средах. Вода и воздух.
Одна из самых значительных динамических сил – это суммарное лобовое сопротивление, которое зависит от общей фронтальной площади баллона (и всего катамарана), степени его погружения в воду и скорости надувного катамарана.
Трение скольжения о воду. Сильно зависит от качества материала, из которого сделаны баллоны, смачиваемости ткани, гладкости и натяжения, то есть от давления в баллонах катамарана.
И еще одна значительная и важная для нас сила возникает в носовой части баллона в связи с отбрасыванием потока набегающей воды параллельно (вдоль) переменной плоскости баллона. (Вода приобретает ускорение, перпендикулярное плоскости набегания) Это порождает реактивную силу Sr. Ее можно разложить на два вектора. Один вдоль баллона и второй поперек (внутрь). См. рис 2.
Вектор силы вдоль баллона Si называется индуктивным сопротивлением. Он зависит от формы носа и целого баллона (угол атаки), жесткости (давления в баллоне) и общей скорости надувного катамарана.
Второй вектор Sv, что поперек баллона (внутрь), дает интересную картину. Так как баллон для катамарана находится в двух средах, и Sv достигает значительных уровней только в воде, то сумма всех векторов Sv создает динамическую выталкивающую силу, направленную вверх, из воды. См. рис. 3. Это не подъемная сила, как у крыла, а именно реактивная выталкивающая сила. (У крыла эта же сила существует лишь как часть общей подъемной силы)
Надо заметить, что имея реактивную природу, динамическая выталкивающая сила возникает только во время движения катамарана, в отличие от архимедовой выталкивающей силы, что действует на надувной катамаран постоянно. Яркий пример действия динамической выталкивающей силы – это детская забава запускания плоского камешка по поверхности воды, когда вместо того, чтобы сразу утонуть, камень начинает скакать по поверхности воды. Эта же сила удерживает лодки в глиссирующем режиме.
Однако, существует еще одна очень серьезная сила, действующая на баллоны катамарана в процессе движения. Эту силу мы рассмотрим во второй части статьи.
Форма баллонов для надувных катамаранов (Часть 2)
