Первые же проработки показали, что в принципе такую лодку сделать можно; я приступил к ее проектированию. Главные задачи, которые ставились при этом, можно сформулировать так:
- скорость с полной нагрузкой (2 человека плюс 20 кг багажа] при движении на подводных крыльях под мотором «Ветерок-12» должна быть не менее 45 км/ч;
- вес лодки (без мотора) не должен превышать 50 кг, но при этом необходимо обеспечить полную безопасность как в режиме плавания, так и в переходном режиме и при движении на крыльях; по условиям непотопляемости и аварийной остойчивости лодка должна удовлетворять требованиям ГОСТ t9105—79 «Суда прогулочные гребные и моторные»;
- условия подхода к необорудованному берегу должны быть не хуже, чем у обычных малых глиссирующих судов (отсюда вытекала необходимость применения откидной или подъемной конструкции крыльев);
- лодка должна иметь привлекательный внешний вид, быть удобной в эксплуатации (например, при посадке и высадке пассажиров), иметь мягкий и устойчивый ход на тихой воде и на волнении, быть легкой в управлении и удобной в обслуживании;
- и, наконец, лодка должна быть максимально простой по конструкции и технологичной.
Основные данные мотолодки «Каскад»
| Длина, м: | |
| наибольшая | 2,40 |
| габаритная (с мотором) | 2,7$ |
| Ширина наибольшая, м | 1,14 |
| Высота борта, м: | |
| полная | 0,52 |
| надводного в полном грузу | 0,23 |
| Осадка, м: | |
| максимальная с опущенным мотором | 0,57 |
| при ходе на крыльях | 0,25 |
| Водоизмещение полное, кг | 270 |
| Полезная грузоподъемность, кг | 170 |
| Координаты ЦТ при полном водоизмещении, м: | |
| по длине от транца | 0,90 |
| по высоте от ОЛ | 0,47 |
Выбраны обводы корпуса с малой килеватостью днища (5° на миделе и на транце), относительно большой шириной по скуле на миделе (1,05 м) при расчетной длине по КВЛ 2,1 м, с заостряющейся в районе ватерлинии и притупленной на уровне палубы носовой оконечностью. Такие обводы, ка мой взгляд, лучше всего соответствуют поставленным условиям.
По результатам проработок общего расположения и крыльевой схемы принято следующее распределение нагрузки между подводными крыльями: 45% веса приходится на носовое крыло, 55% — на кормовое. Крылья выбраны пересекающими свободную поверхность. Носовое крыло имеет обратную V-образность и стреловидность по передней кромке; кормовое крыло, прямоугольное в плане, — трапециевидную форму. Профиль крыльев — плосковыпуклый 6%-ный сегмент с расположением максимальной тол-шины на 0,4 и 0,5 длины хорды профиля от его носовой части. Корневая и концевая хорды носового крыла равны 220 и 140 мм, соответственно; хсрда кормового крыла — 140 мм. Размах носового крыла — 750 мм, кормового — 700 мм. Ординаты профиля приводятся в табл. 1 и 2.
Обводы корпуса и крыльевая схема мотолодки отрабатывались на масштабной модели в опытовом бассейне (на общественных началах). Полученные кривые буксировочного сопротивления для двух случаев нагрузки, соответствующих полному водоизмещению и водоизмещению с одним водителем, при нескольких вероятных центровках на тихой воде и волне использовались для расчетов ходкости.
С самого начала была принята мотоциклетная схема расположения водителя и пассажира — один за другим верхом на продольном сиденье. Эта схема обеспечила компактность конструкции и удобство посадки, позволила избежать осложнений при обеспечении поперечной остойчивости с обоими вариантами нагрузки. Применение ее определило и архитектурный тип мотолодки. Относительно высокое, по сравнению с существующими типами мотолодок, расположение центра тяжести при небольшой ширине корпуса потребовало применения активного управления остойчивостью при ходе на крыльях. Для этого опять-таки был использован велосипедно-мотоциклетный принцип поддержания равновесия.
Носовое крыло сделано поворотным и выполняет функцию руля направления; подвесной мотор закреплен в ДП и может только откидываться. Остойчивость на плаву и в переходном режиме обеспечивается водоизмещающим корпусом, а при ходе на крыльях — аналогично мотоциклу. Параметры носового крыла подобраны таким образом, что при наклоне лодки в какую-либо сторону достаточно повернуть в ту же сторону руль — на носовом крыле появляется сила, вызывающая восстанавливающий момент. Чем больше скорость, тем на меньший угол надо повернуть руль. Взаиморасположение центра давления носового крыла и оси его поворота способствует повороту крыла при наклоне мотолодки и возвращению его в нулевое положение при восстановлении равновесия. На верхнем конце рулевой колонки закреплен руль мотоциклетного типа.
Корпус спроектирован клепаным из алюминиевых сплавов, причем обшивка сделана разворачивающейся на плоскость.
Подводные крылья выполнены сварными из алюминиево-магниевого сплава АМг61 (при крупносерийном производстве их можно было бы изготавливать методом литья 1 под давлением из сплава АЛ27-1).
Для удобства подхода к берегу крылья сделаны поднимающимися, с приводом из кокпита. Носовое крыло откидывается в нос вместе с рулевой колонкой; для этого нужно нажать на рычаг фиксатора, расположенный на левой рукоятке руля, и потянуть руль на себя и вниз. Чтобы зафиксировать вышедшее из воды крыло в верхнем положении, рычаг надо опустить. Прорезь в носовой части корпуса, сделанная для подъема рулевой колонки вплоть до упора в закрепленную на палубе скобу, на ходу закрывается шторкой из прочной ткани. Один конец этой шторки (ее можно видеть на фотоснимке носовой части «Каскада») закреплен к палубе, другой — нижний — к самой колонке.
Кормовое крыло откидывается вслед за мотором с помощью специального тросика, который при натяжении сначала открывает замки крыла, а затем поднимает его.
В верхнем положении крыло и мотор удерживаются фиксатором подвесного мотора. При опускании крыла и мотора в штатное положение замки крыла защелкиваются автоматически.
Управление двигателем и его запуск — дистанционное. Рукоятка включения хода и ручка запуска расположены на продольной балке перед сиденьем. Ручка управления дросселем (мотоциклетного типа) находится на правой половине руля. В сиденье вмонтирован микровыключатель, автоматически разрывающий цепь зажигания двигателя при непреднамеренном выпадении водителя за борт.
Информация об изображении
Первый выход на гидроцикле «Каскад». Мотолодка начинает разгон для выхода на крылья
Для удобства перевозки на автомобиле ветровое стекло сделано съемным на двух «патефонных» замках; центральная часть откидывается на петлях для посадки и высадки людей через носовую часть лодки. Ширина кокпита (800 мм) и размеры сиденья вполне достаточны для удобного размещения водителя и пассажира. Для гребли распашными веслами установлены две пары подуключин.
Первый выход на гидроцикле «Каскад». Мотолодка начинает разгон для выхода на крылья
В снабжение гидроцикла обязательно должны входить два спасательных жилета, черпак, швартовный конец и ремонтная аптечка.
Для проверки правильности принятых решений, доводки в натурных условиях крыльевого комплекса и гребного винта, а также оценки остойчивости, управляемости и удобства мотолодки в эксплуатации был построен экспериментальный образец с корпусом из авиационной фанеры толщиной 2 мм. Основной несущей связью корпуса этого образца является проходящая от шп.1 до транца пространственная продольная коробчатая ферма, выполненная из дюраля Д16 толщиной 0,8 мм. На концах этой жесткой фермы закреплены транец и наклонная переборка на шп. 1, на верхних частях которых установлены шарниры крыльев. Ферма к корпусу лодки крепится шурупами и винтами.
Шпангоуты и продольные связи корпуса выполнены из сосновых брусков и реек и соединяются между собой и с обшивкой на эпоксидном клею. Непотопляемость обеспечивается непроницаемыми отсеками в носовой части корпуса и закреплением под палубой в корме, в районе рецесса, пенопласта; для надежности в носовых отсеках размещены еще и надувные емкости.
Первый выход на «Каскаде» состоялся в августе 1979 г. Взвешивание показало, что корпус с подводными крыльями, сиденьем, сланями и снабжением весит 47 кг, а полностью снаряженный гидроцикл с подвесным мотором «Ветерок-12Э» и 10-литровым запасом топлива — 85 кг.
На спуск я пригласил несколько товарищей, попросив их сопровождать меня на «Прогрессе» и быть готовыми ко всяким неожиданностям. Дело в том, что далеко не все разделяли мою уверенность в благополучном исходе предприятия. Больше всего выражалось сомнений по поводу остойчивости в момент выхода на крылья и при движении на крыльях. Некоторые высказывались категорично, утверждая, что «Каскад» перевернется, как только выйдет на крылья. Другие формулировали свои предсказания несколько помягче: дескать, чтобы удержаться на этом аппарате, надо обладать сверхбыстрой реакцией и иметь подготовку циркового артиста. Будучи человеком несколько суеверным и помня, что первый блин может оказаться комом, я просил приглашенных не то, чтобы соблюдать конспирацию, но, во всяком случае, не делать рекламы. Тем не менее, собралось человек сорок — сорок пять.
Мы подняли лодку на руки и очаровательная супруга одного из моих товарищей окропила ее шампанским. (Бутылка выглядела значительно прочнее «Каскада», поэтому мы не решились разбивать ее о корпус, а попросту открыли.) Когда лодка очутилась на воде, она показалась очень маленькой. Над в жилет и мотоциклетный шлем, я приступил к делу. Для начала попытался, сев на сиденье, резко накренить, раскачать и опрокинуть лодку — не удалось. Пошевелил рулем. Убедившись, что все в норме, запустил мотор и на малом газу двинулся вперед. Медленно наращивая скорость, я то и дело покачивал лодку — проверял остойчивость и немного поворачивал руль то в одну, то в другую сторону — оценивал управляемость.
Корпус понемногу начал глиссировать. Сначала вышел из воды нос, «Каскад» пошел на носовом крыле и транце. Остойчивость заметно повысилась за счет появления гидродинамических сил — накренять лодку стало труднее. Дифферент в этот момент был около 8°. С дальнейшим повышением числа оборотов корпус полностью оторвался от воды, «Каскад» пошел на крыльях. И опять — все нормально. Еду, как на мотоцикле по ровной дороге (я — мотоциклист со стажем и имею соответствующие навыки]. Если надо повернуть, одновременно в сторону поворота наклоняю корпус. Повороты проходят плавно и под моим контролем. На всех режимах движения сохраняется продольная устойчивость.
Чтобы окончательно развеять сомнения в управляемости и остойчивости «Каскада», я попросил пройтись на нем товарища, знакомого с лодками и моторами, но никогда не и Алевшего дела с мотоциклами. Он поехал сразу, не испытывая никаких затруднений с управлением. Осенью 1979 г. на «Каскаде» в тихую погоду и на волне, кроме меня, ходили еще шесть человек (причем двое из них не помнят, когда последний раз пользовались велосипедом); все справлялись с управлением легко.
Когда после первого выхода я подошел к берегу, друзья стали меня поздравлять и в конце концов прямо в одежде бросили в воду. Ничего не оставалось делать, как взобраться в лодку через борт. «Каскад» накренился, но выдержал. Так исчезли последние сомнения в остойчивости.
Затем мы приступили к испытаниям мореходных качеств и замерам скорости мотолодки, заодно обкатывая новый мотор (по инструкции для этого нужно выработать три 20-литровых бака топлива). К концу третьего бака вывели «Каскад» на мерную милю. Замеры проводились в условиях тихой воды со штатным винтом (диаметр 210, шаг 225 мм) и несколько видоизмененной анти-кавитационной плитой. На первых выходах выявился прорыв воздуха к гребному винту, поэтому на антикавитационную плиту пришлось установить наделку — пластину толщиной 3 мм из алюминиевого сплава, по ширине равную ширине плиты, но выступающую в нос за пределы дейдвуда на 75 мм.
«Каскад» очень быстро набирает скорость. С одним водителем он при резкой подаче ручки газа на себя за 4—5 сек достигает скорости 24 км/ч и выходит на крылья. Максимальная скорость движения с полной нагрузкой составила 36 км/ч, с одним водителем — 41,8 км/ч.
Расчеты показывают, что штатный винт подвесного мотора оказался легким: на таких скоростях он использует лишь около 7 л. с., т. е. порядка 60% мощности двигателя. Для полного использования мощности «Ветерка-12» нужен гребной винт с увеличенным шагом. Оптимальный гребной винт, как показали предварительные оценки, позволит поднять скорость до 52—53 км/ч. Он имеет диаметр 186 мм и шаговое отношение 1,4.
Практически волну высотой до 0,15 м гидроцикл «не чувствует». На более высокую волну «Каскад» начинает реагировать периодическими изменениями крена и дифферента. Управляя им, приходится подруливать, подобно тому, как это делается при езде на мотоцикле по неровной дороге. Мне приходилось ходить при волнении высотой до 0,35 м. На всех курсовых углах гидроцикл уверенно разгоняется с места и идет в крыльевом режиме, слегка покачиваясь в такт волне. Перегрузки почти не ощущаются.
Наибольшего внимания от водителя требует движение попутным волне косым курсом (около 135°). В один из первых выходов, обгоняя на этом курсе «большую» мотолодку, я отвлекся от управления и въехал в крутую волну. «Каскад» споткнулся и стал переворачиваться через скулу. Меня приподняло с сиденья, в этот момент сработал аварийный выключатель зажигания — мотор заглох и лодка, сразу потеряв ход, плюхнулась корпусом на воду. Я че вылетел из лодки, а, упершись руками о борта, остановил движение вперед и вбок и вернулся на сиденье.
Управляемость гидроцикла на всех режимах движения хорошая. На малой скорости — при водоизмещающем плавании диаметр циркуляции равен 2,0—2,3 длинам лодки, в переходном режиме — 8—10, а на максимальной скорости, полученной в 1979 г., — 20—22.
Отличий в поведении гидроцикла при испытаниях с одним водителем и с полной нагрузкой отмечено не было.
В ходе испытаний проверялась возможность подхода к необорудованному берегу. И в этом отношении принятая схема оправдала себя.
Мотолодка «Каскад» имеет, по мнению автора, целый ряд достоинств. Это — небольшие размеры и вес, обеспечивающие возможность транспортировки на крыше легкового автомобиля и простоту хранения, высокая скорость хода при сравнительно небольшой мощности мотора и, следовательно, экономичность; наконец, удобство управления лодкой.
Уверен, что при серийном выпуске «Каскад» мог бы заинтересовать многих любителей водно-моторного спорта и в первую очередь — молодежь. Привожу основные эскизы «Каскада» для тех, кто захочет построить подобное динамичное суденышко своими силами. Детальные рабочие чертежи не разрабатывались, поскольку в принципе имелось в виду на базе «Каскада» подготовить проект с учетом возможностей предприятия, которое возьмется за производство усовершенствованного варианта гидроцикла. По оценке специалистов, при запуске в серию и прогрессивной технологии изготовления мини-мотолодки (в первую очередь — крыльев) стоимость ее не превысит 400 руб.
В заключение считаю долгом выразить свою благодарность Н. Л. Малюкову, А. Г. Козину, С. Ф. Ларионову, О. В. Солодкому и Л. П. Левшанову, принявшим активное участие в формировании внешнего вида «Каскада», испытаниях его буксируемой модели, разработке и изготовлении отдельных узлов.
Вместо послесловия
Статья была подготовлена к печати еще в 1980 г., но по разным причинам ее публикация автором откладывалась.
Между тем, работа продолжалась. В сентябре 1981 г. мотолодка была показана представителям одного из промышленных предприятий. В октябре того же года в Москве состоялось совещание, на котором были доложены первые результаты испытаний, предложения о разработке рабочего проекта и о выпуске пробной серии мотолодок «Каскад».
Предложения были одобрены, лодка включена в Межведомственный координационный план работы по прогулочным судам. С целью расширения возможностей сбыта по предложению промышленности лодка готовится к выпуску в нескольких исполнениях: на подводных крыльях; глиссирующая мотолодка без крыльев; весельная. Из 50 лодок, запланированных к выпуску в 1984 г., удельный вес каждого исполнения пока неизвестен. Его помогут определить письма читателей журнала в адрес татарской оптовой базы «Роскультторга»: 420111, Казань, ул. Чернышевского, 5.
В 1981 г. был к сожалению снят с производства лодочный мотор «Ветерок-12».
Мотолодка «Каскад» будет выпускаться под мотор «Ветерок-8». В крыльевом исполнении на ней будут установлены подводные крылья, обеспечивающие движение мотолодки с полной нагрузкой со штатным гребным винтом со скоростью 32 км/ч. Используя оптимальный гребной винт, скорость можно будет повысить до 40 км/ч.
Допустимая высота волны в крыльевом режиме — 0,25 м.
Глиссирующая модификация со штатным винтом на тихой воде будет иметь скорость около 20 км/ч, допустимая высота волны при выходе в плавание — 0,1 м.
Еще раз прошу читателей написать, какая лодка им нужна.
В экспозиции образцов на проходившей весной этого года оптовой ярмарке «Культтовары-84» «Каскад» вновь был показан представителям торговой сети. Принимались первые заказы на новинку, серийный выпуск которой осваивают производственники.
Работники промышленности подтвердили, что «Каскад» действительно будет выпускаться в четырех модификациях, включая парусный вариант с подвесным парусом.
Первые образцы серийного «Каскада» с «Ветерком-8» уверенно развивают скорость 36 км/ч. Небольшой вес «Каскада» — всего 48 кг с крыльями и оборудованием — позволяет перевозить его на верхнем багажнике легкового автомобиля.
В отличие от фанерного прототипа, о котором речь шла в статье, серийные лодки изготовляются из легкого алюминиевого сплава. Замена материала потребовала, естественно, и соответствующего изменения обводов корпуса мотолодки. Учитывались и возросшие требования к «Каскаду» как к чисто глиссирующей мотолодке.
Эта скоростная мини-мотолодка совершенно нового для нашего прогулочного флота типа адресуется в первую очередь молодежи.