Речной катер
 | Эта статья , возможно, содержит оригинальные исследования . ( декабрь 2010 г. ) |
катер Реактивный — это лодка , приводимая в движение струей воды, выбрасываемой из кормовой части судна. В отличие от моторной лодки или моторной лодки , в которой используется внешний гребной винт в воде под лодкой или позади нее, реактивный катер всасывает воду из-под лодки через водозаборник в водометный насос внутри лодки, а затем выбрасывает ее через сопло на корме. .
Современный реактивный катер был разработан новозеландским инженером сэром Уильямом Гамильтоном в середине 1950-х годов. Его целью была лодка, которая могла бы плавать по быстрым рекам Новой Зеландии , слишком мелким для гребных винтов.
Предыдущие попытки создания водометных двигателей имели очень короткий срок службы, как правило, из-за неэффективной конструкции агрегатов и того факта, что они предлагали мало преимуществ по сравнению с обычными гребными винтами. В отличие от предыдущих разработок водометов, таких как Campini и Hanley Hydrojet , у компании Hamilton была особая потребность в двигательной установке для работы на очень мелководье, и водомет оказался идеальным решением. Популярность реактивного агрегата и реактивного катера быстро росла. Было обнаружено, что водометы лучше, чем гребные винты, для широкого спектра типов судов, и в настоящее время водометы широко используются на многих высокоскоростных судах, включая пассажирские паромы, спасательные суда, патрульные катера и морские суда снабжения.
Реактивные катера очень маневренны, и многие из них можно развернуть с полной скорости и остановить на расстоянии немногим больше их собственной длины с помощью маневра, известного как «аварийная остановка». Хорошо известный поворот Гамильтона или «реактивное вращение» - это высокоскоростной маневр, при котором дроссельная заслонка двигателя выключается, рулевое управление резко поворачивается и дроссельная заслонка снова открывается, заставляя лодку быстро вращаться с сильными брызгами воды.
Не существует инженерных ограничений на размер реактивных катеров, хотя их полезность зависит от типа применения. Классические винтовые приводы, как правило, более эффективны и экономичны на низких скоростях, примерно до 20 узлов (37 км/ч; 23 мили в час), но по мере увеличения скорости лодки дополнительное сопротивление корпуса , создаваемое стойками, рулями направления , валами и т. д., означает, что водометы более эффективны до 50 узлов (93 км / ч; 58 миль в час). Для очень больших гребных винтов, вращающихся на малых скоростях, например, на буксирах , водомет такого же размера был бы слишком большим, чтобы его можно было использовать на практике. Поэтому подавляющее большинство водоструйных установок устанавливается на высокоскоростных судах и в ситуациях, когда главными требованиями являются малая осадка, маневренность и гибкость нагрузки.
Самые большие суда с реактивным двигателем используются в военных целях, а также в сфере высокоскоростных пассажирских и автомобильных паромов. Южноафриканские фрегаты класса Valour США длиной 127 метров (417 футов) (длиной примерно 120 метров или 390 футов) и прибрежный боевой корабль входят в число крупнейших кораблей с реактивным двигателем по состоянию на 2020 год. [update]. Даже эти суда способны выполнять «аварийные остановки». [ нужна ссылка ]
Функция
[ редактировать ]
Обычный винтовой гребной винт работает в толще воды под корпусом лодки, эффективно «прокручивая» воду и двигая судно вперед, создавая разницу в давлении между передней и задней поверхностями лопастей гребного винта и ускоряя массу воды. назад. Напротив, водоструйная установка обеспечивает «толчок» под высоким давлением из кормы судна, ускоряя объем воды, когда он проходит через специальный насос, установленный над ватерлинией внутри корпуса лодки. Оба метода дают толчок благодаря Ньютона третьему закону — каждое действие имеет равное и противоположное противодействие.
В реактивном катере водометная струя всасывает воду из-под корпуса, где она проходит через ряд крыльчаток и статоров , известных как ступени, которые увеличивают скорость потока воды. Большинство современных водометов являются одноступенчатыми, тогда как более старые водометы могут иметь до трех ступеней. Хвостовая часть водометной установки выступает через транец корпуса выше ватерлинии. Эта реактивная струя выходит из устройства через небольшое сопло с высокой скоростью и толкает лодку вперед. Рулевое управление осуществляется путем перемещения этого сопла в любую сторону или, реже, с помощью небольших заслонок с каждой стороны, которые отклоняют реактивную струю. Поскольку для управления реактивным катером используется поток воды через сопло, управлять обычным реактивным катером без работающего двигателя невозможно.
В отличие от обычных гребных систем, в которых вращение гребного винта меняется на противоположное для обеспечения движения назад, водометная струя будет продолжать работать нормально, пока дефлектор опускается в струйную струю после того, как она покинет выходное сопло. Этот дефлектор перенаправляет силы тяги вперед для обеспечения обратной тяги. Наиболее развитые обратные дефлекторы перенаправляют реактивную струю вниз и в каждую сторону, чтобы предотвратить повторную рециркуляцию воды через струю, что может вызвать проблемы с аэрацией или увеличить обратную тягу. Рулевое управление по-прежнему доступно при опущенном обратном дефлекторе, что обеспечивает полную маневренность судна. Когда дефлектор опущен примерно на половину пути в реактивную струю, прямая и обратная тяги равны, поэтому лодка сохраняет фиксированное положение, но рулевое управление по-прежнему доступно, позволяя судну разворачиваться на месте, что невозможно с обычным одиночным гребным винтом.
В отличие от судов на подводных крыльях , которые используют подводные крылья или стойки для подъема судна над водой, стандартные реактивные катера используют обычный глиссирующий корпус для движения по водной поверхности, при этом только задняя часть корпуса вытесняет воду. Поскольку большая часть корпуса находится над водой, сопротивление снижается, что значительно повышает скорость и маневренность, поэтому реактивные катера обычно эксплуатируются на глиссирующей скорости. На более низких скоростях с меньшим количеством воды, прокачиваемой через водометный агрегат, реактивный катер потеряет некоторую управляемость и маневренность и быстро замедлится, поскольку корпус выходит из состояния глиссирования и сопротивление корпуса увеличивается. Однако потерю управления рулевым управлением на низких скоростях можно преодолеть, слегка опустив реверсивный дефлектор и увеличив газ – таким образом, оператор может увеличить тягу и, следовательно, управление, не увеличивая скорость самой лодки. Обычный речной реактивный катер будет иметь неглубокий (но не плоскодонный) корпус, чтобы улучшить его управляемость и устойчивость на высокоскоростных поворотах, а также позволит ему преодолевать очень мелководье. На скорости реактивные катера можно безопасно эксплуатировать на глубине менее 7,5 см (3 дюймов).
Одним из наиболее значительных прорывов в разработке водомета было изменение конструкции таким образом, чтобы струя выбрасывалась выше ватерлинии, вопреки интуиции многих людей. Гамильтон сразу обнаружил, что это значительно улучшает характеристики по сравнению с выбросом ниже ватерлинии, а также обеспечивает «чистое» днище корпуса (т.е. ничего не выступающее ниже линии корпуса), что позволяет лодке скользить по очень мелкой воде. Для величины создаваемой тяги не имеет значения, находится ли выпускное отверстие выше или ниже ватерлинии, но расположение его выше ватерлинии снижает сопротивление корпуса и осадку. Первая водометная конструкция Гамильтона имела выпускное отверстие под корпусом и фактически перед входным отверстием. Вероятно, это означало, что возмущенная вода попадала в водометный агрегат и снижала его производительность, и это была основная причина, по которой изменение положения выше ватерлинии имело такое значение. [ нужна ссылка ]
Приложения
[ редактировать ]
Применение реактивных катеров включает в себя большинство видов деятельности, в которых также используются обычные гребные винты, но, в частности, пассажирские паромные перевозки, береговая охрана и полицейское патрулирование, военно-морской и военный флот, приключенческий туризм (который становится все более популярным во всем мире), операции с лоцманскими лодками, спасательные операции при серфинге , сельское хозяйство. , рыбалка , разведка , катание на прогулочных лодках и другие водные развлечения, где используются моторные лодки. На водных мотоциклах также можно участвовать в спортивных гонках, как на реках ( марафон чемпионов мира по водным лодкам проводится в Мексике, Канаде, США и Новой Зеландии). [1] ) и на специально спроектированных ипподромах, известных как спринтерские трассы. В последнее время все чаще используются реактивные катера в виде надувных лодок с жестким корпусом и в качестве тендеров для роскошных яхт . Многие реактивные катера достаточно малы, чтобы их можно было перевозить на прицепе и буксировать на машине.
Поскольку у реактивных катеров нет внешних вращающихся частей, они более безопасны для пловцов и морских обитателей , хотя их корпус может ударить. Повышение безопасности само по себе иногда может быть достаточной причиной для использования этого типа силовой установки.
В 1977 году сэр Эдмунд Хиллари возглавил экспедицию на реактивном катере под названием «Океан в небо» от устья реки Ганг до ее истока. Один из катеров был потоплен другом Хиллари. [2]
Недостатки
[ редактировать ]На топливную экономичность и производительность реактивного катера может повлиять все, что нарушает плавный поток воды через водометный агрегат. Например, пластиковый пакет, засосанный на впускную решетку струйного агрегата, может оказать весьма неблагоприятное воздействие.
Еще одним недостатком реактивных лодок является то, что они более чувствительны к несоответствию двигателя и водометного агрегата по сравнению с проблемой несоответствия двигателя и воздушного винта на винтомоторных судах. [ нужна ссылка ] Если водометный движитель не соответствует характеристикам двигателя, это может привести к неэффективному расходу топлива и снижению производительности.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Гоночный дивизион – Орел-преступник» . Преступник Орел . Проверено 31 января 2017 г.
- ^ Хиллари, Эдмунд (ноябрь 1980 г.). От океана до неба: путешествие на реактивном судне по Гангу (крупное издание). Лестер: Ulverscroft Large Print Books Ltd., с. 16. ISBN 0-7089-0587-0 .