Основы гидроавиации (Волков Г., 1940 - Основы гидроавиации), страница 4

17). 110 вв Гнс. 17. Дннанннескна крен Из изложенного видим, что при динамическом действии крепящей силы приходится сравнивать не величины получающихся при этом моментов, а величины работ этих сил. В теоретической механике доказывается, что работа пары сил равна произведению момента на угол поворота. На диаграмме Рида постоянный крепящий момент можно изобразить прямой, параллельной оси абсцисс, с ординатой ев, отложенной в масштабе восстанавливающих моментов (рис. 18). В первый момент действия силы, т.

е. на участке от 0' до 0,", получается избыток работы крепящего момента. Действительно, работа крепящего момента, приложенного сразу всей своей величиной, равна площади прямоугольника ОАВ0, (произведению величины момента ей иа угол поророта 0,), а величина работы восстанавливающего момента равна площади фигуры ОВОг Получается избыток работы крепящего момента, равный площади фигуры ОЛВ, за счет которой корабль при наклонении накопляет запас эйергии (живу1о силу), Наклоняясь дальше, корабль уменьшает угловую скорость, расходуя накопленную яе 19 живую силу на преодоление работы восстанавливающего момента, и получает наибольший угол крена (в,,о), когда израсходует весь запас живой силы.

Очевидно, угол крена таков, что площадь фигуры ВСЕ будет равна площади ~н ОАВ. Действительно, пРи Угле авто Работа крепящей пары равна площади прядгоугольника ЛОВеЬ; а работа восстанавливающей пары равна площади д в и фигуры ОВСВ,. Г Е. Отнимая от указан- ных площадей об- 1 1 щую для них пло- ЩаДЬ ОВВВа, ПОЛУЧИМ, з е, о, е, что для ~авновеРиа.

18. Диаграмма Рида динамической остойчивости сия нео ходимо 1сдтчай остойчивого корабди) равенство площа- дей ОАВ и ВСЕ. Отсюда видим, что при динамическом действии крепящей силы корабль наклоняется в первый момент на значительно болыпий угол, чем при статическом действии той же пары. Из диаграммы видно, что для начальной части кривой, где она почти сливается с прямой, угол йео больше угла Вго, так как кривая лежит ниже прямой ОК.

Коли крепящая постояннзя сила столь велика, что площадь ОАВ больше площади ВСЕ, то она при внезапном действии на корабль опрокинет его, так как нет такого Мо угла, при котором вся живая сила, выражаемая площадью ОАВ, была бы поглощена С во второй период избытком работы вос- 0 1 станавливающей пары 1 1 (рис. 1З). 1 Из сказанного видно, и что динамическая н 1 1 статическая остойчивости будут обеспечены тем больше, 9, сгт чем выше поднимается Рмс. 1й. диаграмма Рида динамической остойчивости Крниая МОМЕНТОВ И (сдтчай нсостойчивого норабда) чем ббчьшая площадь заключается между осью абоцисс и кривой.

Эти же величины в свою очередь зависят от ширины корабля и высоты надводного борта. Чем выше надводный борт, тем на больший угол 20 можно статически накренить корабль, следовательно, тем дальше от оси абсцисс будет отстоять наивысшая точка кривой, Чем шире корабль у ГВЛ, тем больше будут по численной величине плечи восстанавливающей пары, а следовательно, и моменты восстанавливауощей пары, значит тем выше поднимается кривая над осью абсцисс. Этим мы заканчиваем рассмотрение теории корабля, считая, что только в втой части она может быть использована при изучении теории гидросамолета.

Глава П иловучжсть и остойчивость гидросйиолжы Ь условия плавания гидросамолета Нормальное плавание судна происходит при неизменном положении ВЛ, а следователоно, и при неизменном водоизмещении. Приняв на борт определенный груз, судно плывет с определенной скоростью, и обводы его корпуса таковы, что при движении оно не приобретает гидродинамической силы поддержания, стремящейся уменьшить его водоизмещение и тем самым уменьшить вредное сопротивление корпуса при двиясении в воде.

Совершенно другая физическая картина наблюдается при плавании и движении гидросамолета. Назначение его плавающих приспособлений (лодок или поплавков) заклю- 6 ЧаЕТСя НЕ ТОЛЬКО В ТОМ, Рио. 20. Обводи кориуса корабля и лодки гидроса. чтобы поддержать ги- колола: о — лодка гидросаиолола; б — иороус корабля дросамолет на воде в состоянии плавания (аналогично корпусу судна), но при движении создать гидродинамическую силу, как бы выталкивающую ко пус самолета из воды и облегчающую отрыв при взлете.

ледовательно, движение гидросамолета в отличие от судна происходит при переменном водоизмещении, н на больших скоростях (гидропланирование) водоизмещение почти равно нулю, 21 Это обстоятельство определяет различие в конструктивных обводах корпуса судна и плававощих приспособлений гидросамолета.

На рис. 20 изображены наружные обводы корпуса современного быстроходного судна и обводы лодки современного гидросамолета. 2, Определение водоизмещения Для характеристики пловучести и остойчивости плавательных приспособлений гидросамолета необходимо знать их водоизмещение, т. е. обьеи погруженной части, Численно определить величину необходимого нам объема мы можем только путем измерений. Ьлагодаря сложности формы погруженной части плавательных приспособлений вычисление объема погруженной части требует значительной затраты времени как на чертежную, так и на вычисл|гп льную работу. Рпс, ВЬ установва дта определение еаеиентов пвовучестн н остойчивости Нрактически удовлетворительным оказался метод так называемого скупания модели", который при несложном оборудовании дает возможность определить все необходимые данные как для расчета пловучести, так н остойчивости.

Сущность этого метода заключается в следующем. Отлитую из парафина в определенном масштабе модель плавающего приспособления гидросамолета опускают в стеклянную ванну и замечатот количество вытесненной моделью воды, которая сливается че ез специальный слив прямо в градуированный сосуд, 3 тсчитанный объем воды, помноженный на коэфициент масп1таба, и даст водоизмещение гидросаиолета. 22 Однако произведенное определение водоизмещения дает нам ошибочный результат, так как вес объема вытесненной воды соответствует только весу модели плавазощего приспособления, а не модели всего гидросамолета. Для определения точного отсчета необходимо модель уравновесить.

Уравиовешивание модели производится следующим образом. Предварительно по общим правилам механики определяется Ц7 всего гидросамолета, и положение его координируется относительно нижней точки редана. Полная сила веса гидросамолета (рис. 21) имитируется на модели с пожощью п|арнира Гука, помещенного в ЦТ модели и укрепленного на двух стержнях (один из стержней крепится на модели, а другом проходит через направляющую и имеет на другом конце тарелочку для грузиков), и гирьки, соответствующей весу гидросамолета в натуре. При подсчете веса гирьки принимается во внимание вес парафиновон модели и вес описанного выше устройства.

При этих условиях подобие опыта и натуры будет соблюдено, и поведение модели будет аналогично поведению плавающего гидросамолета. По укрепленным на носу и корме рейкам со шкалой можно прочесть углубленно носа и кормы и по разнице углублений оп еделить днферент. ри изменении веса и перемещении скак по длине модели, так и по высоте следует только переместить центр шарнира Гула в новое положение, заполнить ванну водой до уровня слива и, погрузив вновь модель, определить объем вытесненной воды и измерить новые значения углубления носа и коржы. Таким образом, при наличии несложного оборудования и модели плавающего приспособления определение водоизмещения не представляет больших затруднении.

Ставя эксперимент для летающей лодки, мы не должны забывать нераздельности понятий пловучести и остойчивости, ~ поэтому для „купанья" в нашем распоряжении должна находиться полная модель плавательных приспособлений летающей лодки, т. е. кроме самой лодки должны быть устройства, обеспечива|ощие ее остойчивость (подкрыльные поплавки, жабры и т. и.), иначе модель в ванне перевернется. Ознакомившись с методом определения водоизмещения, перейдем к изучению остойчивости, 3. Оетойчивоеть гидросамолета Характеристика остойчивости гидросамолета заключается в ознакомчении с поведением его под влиянием опрокидывающих (к енящих) моментов. (ак известно, влияние опрокидывающих моментов на гидросамолет характеризуется диаграммой 1'ида как продольнои, так и поперечной остойчивости. К построению диаграмм Рида мы и приступим, пользуясь для этого тем же оборудованием, каким 23 пользовались и при определении водоизмещения.

ус)гневим прежде всего, что при действии какой-либо внешней силы, не т ' ° ° Ф иложенной в ЦТ, гидросамолет получает вращейие около (пренебрегаем тормозящим действием частей, прФруженных в воду), но при этом сам ЦТ гидросамолета не перемещается и остается неподвижным. Таким образом, установив модель в ванне, как'это было при определении водоизмещения, будем наклонять ее как в продольном, так и поперечном направлении при помощи укрепленных на ней рычагов с передвигаемымя по ним грузами. Замеряя величину момента (кренищего), одновременно отсчитываем по рейкам угол крена на тот или другой борт или диферент на нос или корму.

По полученным цифрам строим диаграмму Рида. Рис. 22. двухпопвавиовпк гихиосаиавсх с поаввихвииии попхавиаии Произведя опыт с различными схемами гидросамолетов и повтроив для них диаграмму Рида, на основе сравнения можно сделать вывод о преимуществах одной схемы перед другой в отношении остойчивости. В настоящее время известны следующие схемы: а) двух поплавков ые гидросамолеты; при дальнейшем увеличении поплавков они превращаются в лодки (двух- лодочные гидросамолеты); б) однопоплавковые гидросамолеты; в) летающие лодки. Поплавковые гидросамолеты появились как результат перенесения на воду уже разработанных и оправдавших себя на деле конструкций сухопутных самолетов.

Схема таких самолетов принципиально не отличается от схемы сухопутного самолета, и видоизменение заключается в замене колесного шасси на поплавковое. Двухпсплавковые гидросамолеты прн достаточном расстоянии между поплавками обладают необходимой поперечной остойчивоствю, и установки добавочных подкрыльных поплавков не требуют. Однако при постановке сухопутного самолета на поплавки из-за невозможности укрепить их к фюзеляжу на 24 — = »'~,-.Ф~ Рис. 23. Двухмоплавмовый гмдрооамолох Влом и Фосс, Гамбург На" — 139.