Разработке принятых для всех этих трех типов катера обводов предшествовали модельные и натурные испытания исходного варианта — катера «Амур». Как известно, владельцы «Амура» отмечали его плохие мореходные качества; в частности, были зафиксированы жесткие удары корпусом при движении против волны. Поэтому и потребовалась отработка нового варианта обводов, которые апробировались при испытаниях модели в бассейне, при испытаниях опытного образца катера на реке Амур, а затем длительных испытаниях головного образца «Амура-М», на котором были поставлены новые, более совершенные кронштейн и руль.
Основные данные катера «Амур-2» и испытывавшейся модели
| Натура | Модель | |
| Длина наибольшая, м | 5,5 | 2,2 |
| Ширина по скуле, м: | ||
| на миделе | 1.7 | 0,68 |
| на транце | 1,55 | 0,62 |
| Высота борта, м: | ||
| в носу | 0,9 | 0,36 |
| на транце | 0,76 | 0,304 |
| Высота скулы, м: | ||
| в носу | 0,805 | 0,322 |
| на щп. 1 | 0,713 | 0,285 |
| Угол внешней килеватости, град.: | ||
| на шп. 1 | 46 | |
| на миделе | 18 | |
| на транце | 7 |
Многолетняя практика эксплуатации катеров «Амур-М» подтвердила их высокие мореходные и скоростные качества; отмечались они и на всесоюзных соревнованиях по водно-моторному спорту на приз сборника.
Отличительной особенностью принятых обводов является заостренная носовая часть с большой килеватостью шпангоутов и высоким расположением скулы. Благодаря этому удалось снизить силу ударов при ходе против волны с большими скоростями, уменьшить забрызгивание. В корме килеватость днища существенно меньше, что позволяет повысить гидродинамическое качество, в частности, облегчить выход катера на режим глиссирования с полной нагрузкой.
Поскольку те же обводы применены и на новых моделях, только запущенных в серию, очевидно, будет полезно характеризовать их более подробно и рассказать об испытаниях катеров и колонок, проведенных в свое время в опытовом бассейне.
В бассейне испытывалась модель, изготовленная в масштабе 1:2,5 натуральной величины из пенопласта. Днище и борта ее были покрыты парафином с целью получения технически гладких поверхностей. Испытания проводились на спокойной воде и при движении против волны. На спокойной воде измерялись буксировочное сопротивление, углы дифферента, осадка носом и транцем. При испытаниях на волне измерялось осредненное буксировочное сопротивление, а также динамические перегрузки в центре тяжести. Результаты испытаний модели были пересчитаны на натуру по известному методу Фруда.
Испытания показали, что в районе максимальных скоростей порядка 40 км/ч при полном водоизмещении 1250 кг буксировочное качество катера достаточно велико и равно 5,4. Экономической будет скорость движения катера 35 км/ч, также соответствующая режиму глиссирования.
Специально проведенные испытания модели при водоизмещении 70 кг (для натуры 1092 кг) и различных положениях центра тяжести по длине показали, что, переносом ЦТ в корму на 0,1 м (для натуры — на 0,25 м), можно снизить буксировочное сопротивление катера примерно на 10% и увеличить максимальную скорость на 2—3 км/ч.
Буксировочное качество опытного образца катера «Амур-2», на котором ЦТ располагался на расстоянии 1,94 м от транца, при полном водоизмещении 1316 кг составило К=5,8.
Испытания мореходных качеств на модели показали, что при скорости до 34 км/ч буксировочное сопротивление при движении против волны высотой 100 мм и длиной 2,5 м (для натуры 0,25 и 2,5 м) мало отличается от сопротивления на спокойной воде. При скорости 40 км/ч прирост сопротивления на волне составляет около 10%, что может привести к снижению максимальной скорости на 2—3 км/ч.
При всех скоростях движения против волны струи, отходящие от корпуса, не поднимаются выше палубы и она не забрызгивается. Обтекание имеет такой же характер, как и при движении на спокойной воде. Эти выводы отмечались и при испытаниях натурных катеров. При движении на волнении перегрузки в ЦТ оказались в 1,5 раза ниже, чем у исходного варианта «Амура» — с небольшими углами килеватости носовых шпангоутов и низко расположенной в носу скулой.
Отличительной особенностью последних моделей «Амуров» является поворотно-откидная колонка, которая заменила наклонный гребной вал с кронштейном и руль, имевшиеся на «Амуре-М». Буксировочное сопротивление колонки, особенно — ее части, расположенной ниже уровня днища, существенно влияет на скоростные характеристики катера. В связи с этим в опытовом бассейне были проведены буксировочные испытания натурного макета подводной части колонки, изготовленного из алюминиевого сплава (аналогичные испытаниям подвесных моторов; см. сборник №46). Вместо гребного винта на макете был установлен обтекатель по размеру его ступицы; водозаборные отверстия отсутствовали. Под антикавитационной плитой располагался небольшой руль, служащий гидродинамическим компенсатором реактивного момента мотора.
Колонка испытывалась при скоростях движения буксировочной тележки опытового бассейна до 40 км/ч при различных погружениях оси гребного вала. За исходное погружение — расстояние от оси гребного вала до днища — было принято 220 мм. При этом ватерлиния располагалась между антикавитационной плитой и верхней брызгоотражающей шайбой.
Информация об изображении
Буксировочное сопротивление, углы дифферента и буксировочное качество модели
При движении со скоростью свыше 20 км/ч набегающий на подводную часть колонки поток под действием динамического давления поднимался от антикавитационной плиты вверх и ударялся в шайбу, которая отбрасывала водяные струи не только в стороны и назад, но и вперед по направлению движения. Направленные вперед струи попадали на транец, разбивались там, и вода попадала внутрь катера; замывалась также и верхняя часть колонки. Образование струй и брызг значительно усиливалось с повышением скорости до 40 км/ч.
Буксировочное сопротивление, углы дифферента и буксировочное качество модели
Заметного снижения интенсивности направленных вперед струй удалось добиться при уменьшении погружения колонки до 200 мм. Поэтому на серийных катерах поворотно-откидная колонка вместе с двигателем была поднята на 20 мм от исходного положения.
Было проверено обтекание колонки и при еще меньшем погружении оси винта — до 170 мм (при этом на стоянке поверхность воды располагается непосредственно под нижней поверхностью антикавитационной плиты). На больших скоростях происходит перетекание воды из-под плиты вверх на часть колонки между нею и брызгоотражающей шайбой; замывается также и нижняя поверхность шайбы.
В ходе экспериментов была разработана специально спрофилированная брызгоотражающая шайба. Эта шайба в передней части колонки имеет наклон к антикавитационной плите 30° с плавным переходом до 45° в ее боковых частях (см. авторское свидетельство № 608705 от 7.II 1978 г. на изобретение «Движительная колонка плавсредства», авторы М. Б. Масеев, Э. Л. Чумаков; опубл. в «Бюллетене» № 20, 1978 г.). Даже при погружении оси винта 220 мм передняя часть такой шайбы отклоняет водяные струи вниз, устраняя их попадание на транец катера, а боковые части — уменьшают замывание корпуса колонки. Профилированная шайба может быть применена и на подвесных моторах.
Интересно сопоставить гидродинамические характеристики одного и того же катера «Амур-2» с 60-сильным двигателем и поворотно-откидной колонкой и с двумя 30-сильными подвесными моторами «Вихрь-30». Оказывается, буксировочное сопротивление колонки при погружении 200 мм ниже, чем у «Вихря-30» при меньшем погружении 180 мм (соответствующем высоте транца 380 мм). Величина сопротивления выражается зависимостью W=0,095V2 для колонки и W=0,108V2 для мотора, где V — скорость судна, м/с.
Несмотря на большую боковую площадь, колонка имеет меньшую относительную толщину и лучшую профилировку сечений, чем дейдвуд «Вихря-30». Сопротивление колонки по отношению к буксировочному сопротивлению корпуса катера «Амур-2» при скорости 40 км/ч и полной нагрузке составляет 6%, а сопротивление двух подвесных моторов — вдвое больше, около 12%.
Важное преимущество варианта с колонкой и стационарным автомобильным четырехтактным двигателем заключается в его экономичности. Двигатель «Амура-2» имеет удельный расход топлива 225 г/л. с. ч; дальность плавания катера при штатной емкости бензобаков 100 л составляет 200 км. У двухтактного «Вихря-30» расход топлива составляет 350 г/л. с. ч; это значит, что при установке двух моторов и той же емкости бензобаков дальность плавания катера сокращается до 130 км.