Dzięki osiągnięciom wybitnego inżyniera i organizatora R. Alekseeva, dziś jedynym sposobem osiągnięcia ultra-wysokich prędkości na wodzie jest ekranoplan.
Ekranoplan jest techniczną implementacją dobrze znanej zasady: kiedy skrzydło porusza się w pobliżu płaskiej powierzchni (ekranu), siła nośna wyraźnie wzrasta przy minimalnym wzroście oporu. Ten wzrost windy nazywany jest "efektem ekranu". Pozwala to zwiększyć nośność samolotu w porównaniu z obiektem oddalonym od powierzchni, ale silnie zależy od (względnej) odległości od skrzydła do ekranu i szybko maleje wraz ze wzrostem tej odległości.
Niestety, gdy skrzydło porusza się w pobliżu wzburzonej, "niespokojnej" powierzchni, pojawia się podstawowy problem stabilności tego ruchu. Niestabilność zmusza do utrzymania wystarczająco dużej wysokości nad ekranem - w wyniku czego efekt ekranowy zostaje zredukowany.
Efekt ten zależy od stosunku wysokości lotu do pasa skrzydła (jego wielkości wzdłuż kierunku jazdy). Dlatego projektanci starają się zwiększyć akord, który dla danego obszaru nieuchronnie prowadzi do zmniejszenia rozpiętości skrzydeł (ich wielkości w kierunku ruchu).
Łatwo to zobaczyć na przykład na zdjęciu modelu najnowszego WIG, ostatnio pokazanego w druku. W rzeczywistości, aby zwiększyć wysokość lotu - przy minimalnej utracie efektu ekranu - konieczne jest zmniejszenie względnego wydłużenia skrzydła, które jest głównym czynnikiem określającym jakość aerodynamiczną (stosunek wzniosu i oporu). Jak pokazuje to samo zdjęcie, nowy stosunek WIG akordu i rozpiętości jest w przybliżeniu równy 1, co jest całkowicie niedopuszczalne, na przykład w przypadku samolotów.
(Ciekawe, że wariant dwupłatowca, który sugeruje się dla niskich prędkości, jest po raz pierwszy zastosowany w nowo powstałej WIG "Chaika").
Niestabilność ruchu na wzburzonej powierzchni jest główną wadą peruki podczas używania jej w morzu. Ten niedobór, zdaniem autora, jest decydujący w odniesieniu do stosowania takich urządzeń w środowiskach morskich. Praktyka wykazała, że nawet jedno dotknięcie fali przy pełnej prędkości prowadzi do znacznego uszkodzenia i może być przyczyną wypadku. Tak więc podczas testowania doświadczonego ekranoplanu "Orlyonok" stracił część rufy, a jedynie osobiste doświadczenia i intuicja R. Alekseeva, który przejął pilotowanie, uniemożliwiły całkowite zniszczenie ekranoplan.
Wykorzystywanie funduszy, które są niewiarygodne w warunkach morskich, jest niedopuszczalne.
Alternatywa
W latach 80. XX wieku w wyniku badań Centralnego Instytutu Badawczego nazwanych Academician A.N. Kryłowa zaproponowano nowy typ statku o superszybkiej prędkości, choć mniej szybki, niż ekranoplan, ale zapewniający znacznie większą niezawodność.
Dla prędkości około 2 razy większych niż początek ślizgania zaproponowano "superszybowy" trimaran (RHT) z rozładunkiem aerodynamicznym.
Hydrodynamiczny kompleks tego statku obejmuje trzy małe kadłuby o wydłużonych konturach, z minimalną wolną burtą i dużym odwróconym siodełkiem dziobu pokładu każdego kadłuba. Pociski znajdują się w planie trójkąta i są połączone z powierzchnią załogowego skrzydła za pomocą regałów o szerokości mniejszej niż szerokość ciała. Jako śmigła, śmigła przechodzące przez powierzchnię są sugerowane, na przykład, śmigła Arnesona. Aby kontrolować dynamiczne wykończenia i zmniejszyć pitching, proponuje się stosowanie spoilerów na każdym kadłubie.
Kompleks aerodynamiczny to załogowe skrzydło z rufowym zbiornikiem przechwytującym, umieszczone nad kadłubami rufowymi, które zapewnia samostabilizację statku podczas porywów wiatru czołowego. Skrzydło połączone jest ze stelażem kadłuba nosa z opływową nadbudówką.
Planowane jest umieszczenie dwóch głównych jednostek napędowych w kadłubach rufowych i elektrowni okrętowej - w kadłubie nosa. Ładunek znajduje się w nadbudówce skrzydła i nosa.
Na rys. 2 pokazuje wariant PBT o pojemności 300 ton z prędkością 100 węzłów.
Kluczowe wyniki testu
Testy holowania wykazały, że gdy liczba Froude'a w przesunięciu jest większa niż 5, występuje nieznaczne dodatnie oddziaływanie hydrodynamiczne kadłubów, a testy przeprowadzono przed liczbą Froude'a 7.5. Dlatego też prędkości względne, które są 2-2,5 razy wyższe niż prędkość początku ślizgu, są przyjmowane jako obliczony zakres prędkości. 6,0 - 7,5.
Przy tych względnych prędkościach zwykłe szybowce tracą stabilność ruchu podłużnego: na spokojnej wodzie zaczyna się spontaniczne pitching, zaczyna się tak zwana "delfinacja". Jednak nie zaobserwowano go w modelu RHT. Prawdopodobnie skrzynia-nadbudówka służy jako wystarczająca amortyzacja.
Głównym wynikiem prób na morzu był brak trzasków w całym zakresie długości fal i przy prędkościach do 55% ukończonych. Oznacza to znaczną, do 7-10-krotną redukcję pionowych przyspieszeń obiektów na pełną skalę na falach. Prawdopodobnie nie ma trzaskania, ponieważ kadłuby otrzymują wierzchołki fal na pokładach z odwróconym nachyleniem, co zmniejsza staczanie się stępki.
Testy w tunelu aerodynamicznym pozwoliły nam oszacować aerodynamiczną jakość RHT z pierwotnie uznanym kształtem skrzydła równym 5 (patrz poniżej).
Szkicowy projekt konstrukcji kadłuba ze stopu lekkiego umożliwił oszacowanie ich masy, co stanowi około 30-35% całkowitego przesunięcia.
Przypadki użycia
Zaproponowany schemat architektoniczny i konstrukcyjny można zastosować w bardzo szerokim zakresie przemieszczeń i prędkości. Na przykład na rys. 3 pokazuje rekordową łódź (z opuszczonym skrzydłem) dla prędkości około 150 węzłów.
Zaletą tego rozwiązania jest to, że łódź nie zawróci pod wpływem wiatru, podobnie jak w przypadku istniejących katamaranów wyścigowych.
Mini-prom dla 20 osób z prędkością 50 węzłów, również z niezamieszkanym skrzydłem, pokazano na rys. 4
Początkowo rozważana forma skrzydła mieszkalnego pozwala na stworzenie łodzi patrolowej z helikopterem, ryc. 5
Na drugim końcu rozpatrywanej linii przemieszczeń znajduje się transatlantycki RHT o prędkości 130 węzłów i obliczonej intensywności fali 6 punktów, ryc. 6
Zalety i wady PBT podsumowano w poniższej tabeli.
| W porównaniu z: | Korzyści | Wady. |
| Ekranoplan | Zwiększona łatwość zarządzania i bezpieczeństwo, zwiększona wydajność napędu | Niższe osiągalne prędkości |
| Poduszkowiec | Tańsze, bez hałasu, więcej zdatności do żeglugi. | Większy opór holowania na spokojnej wodzie |
| Statek jednokadłubowy na łodzi podwodnej automatycznie sterowane skrzydła | Więcej prędkości, mniej wibracji, tańsze, więcej miejsca na pokładzie | Nieznacznie gorsza zdolność żeglugowa |
| Struganie jednokomorowe | Bez slemowania, bez delfinów, więcej miejsca na pokładzie | Więcej masy ciała konstrukcje |
| Szybownictwo katamaran | Bardziej osiągalne prędkości, brak trzaskania, samostabilizacja | Mniej badane |
Wniosek (zalecenie)
Wydaje się oczywiste, że stały kontakt z wodą zapewni statek o wysokim bezpieczeństwie oferowanym przez superszybkie "fale rozdzielające", zarówno pod względem pitchowania, jak i sterowalności.
Zaleca się rozważenie opcji takiego układu podczas projektowania "superszybkich" statków o różnych celach.
