МОДЕЛЬ ПАРУСНОГО КАТАМАРАНА КЛАССА ДП-0,2

Модель парусного катамарана победителя построена по катамаранной схеме с жестким крылом- парусом. В классе ДП-0,2 м2 конструкция корпуса и паруса правилами не регламентируется, поэтому мы и решили воспользоваться непривычным для этого класса, но более технологичным «взрослым» вариантом. Кроме преимуществ в быстроходности, модель, спроектированная в нашем кружке, имеет повышенную устойчивость по курсу в сравнении как с классической яхтой, таи и с катамараном, оборудованным мягким парусом.

Ценным оказалось еще одно ее свойство — простота обслуживания и, главное, регулировки. Перед ответственными стартами волнуются все. Чего уж говорить о мальчишке, для которого выступление на соревнованиях высокого ранга — первое в жизни. Перед самым запуском изменится ветер — и можно не сомневаться, что он примет ошибочное решение в переотладке модели.

Только со временем и юному спортсмену придет способность правильной оценки малейших перемен в погоде и ветре. Катамаран же с жестким крылом «прощает» многие погрешности предстартовой отладки, изменившиеся во время заезда условия на акватории не столь сильно уводят его с заданного курса, как классическую неуправляемую яхту. Изготовление модели начинается с выклейки стеклопластиковых «корок» корпусов.

Вследствие небольших размеров поплавков работа эта несложна, да и с наиболее прогрессивной технологией постройки корпуса современной судомодели ребята знакомятся на первом же своем аппарате. По теоретическому чертежу из дерева выстругивают точную болванку, по ней выполняется стеклопластиковая матрица. Последняя должна иметь достаточную толщину и жесткость, чтобы не деформироваться при выклеивании в ней корпусов.

Основной материал корпуса — стеклоткань толщиной 0,15 мм с эпоксидной смолой в два слоя; палуба — пластина фанеры толщиной 1 мм, с которой снят один слой. Траверсы и диаметральная балка — из дюралюминиевых трубой диаметром 14X1,5 мм*. Для уменьшения массы толщина стенки доводится на токарном станке до 0,4—0,5 мм. Оба шве т (для повышения устойчивости на курсе они разнесены по длине катамарана) из листа алюминиевого сплава марки АМГ толщиной 2—3 мм. После обрезки заготовок по контуру им придан обтекаемый профиль.

Некоторые трудности могут встретиться при изготовлении деталей, соединяющих траверсы с диаметральной балкой и швертами; довольно трудоемка работа и над сектором регулировки положения жесткого крыла. Но мы решили не пожалеть времени на обработку этих узлов, усилия полностью окупаются упрощением регулировки модели на соревнованиях. Да и сделать кажущиеся сложными детали нетрудно при наличии простейшего станочного оборудования.

В крайнем случае, узлы, обеспечивающие перерегулировку катамарана, могут быть выполнены и в более простом варианте. Материал указанных деталей — Д16Т или Д24. Из этих же сплавов выполнены и элементы крепления балок в корпусах. Для выступления в соревнованиях необходимы как минимум два крыла-паруса площадью 0,2 м2 и 0,1 м2 — для слабого и сильного ветра соответственно.

Хорошо зарекомендовали себя паруса размером 180X1100 мм и 150X650 мм. В обоих вариантах использован несимметричный вогнуто-выпуклый профиль. В отличие от симметричного он обеспечивает, болев высокие тяговые характеристики паруса: модель с таким крылом проходит дистанцию при том же ветре значительно быстрее. Технология изготовления жесткого паруса полностью соответствует постройке крыльев авиамоделей; во многих изданиях для авиамоделистов можно найти координаты профилей. Крепление паруса двухточечное.

Снизу его ось вставляется в гнездо на диаметральной балке, сверху раскрепляется краспицей и четырьмя вантами. Материал краспицы — дюралюминиевый профиль-уголок, ванты — из стальной корды диаметром 0,3 мм. Регулировка натяжения последних осуществляется траверсными рымами. При смене галса верх и низ крыла-паруса меняются места ли.

РЕГУЛИРОВКА И НАСТРОЙКА МОДЕЛИ ПАРУСНОГО КАТАМАРАНА

Подготовка катамарана с жестким парусом к старту имеет ряд особенностей. Чтобы тяга крыла была оптимальной, необходимо уточнить следующие параметры (рис. 1): положение крыла по длине и ширине модели, угол (β) установки крыла относительно ДП, площадь бокового сопротивлении (SБС) и положение центра бокового сопротивления (ЦБС), а также положение центра тяжести модели по ее длине и ширине.

Выбирается также величина парусности и положение ее центра (ЦП) по длине модели. Курс модели выбирается по максимальной силе тяги крыла. Однако надо не забывать, что при различных направлениях расстояния до финишного створа будут различными. На рисунке 3 показаны варианты различных курсов на гоночной дистанции. Попробуем выбрать из них такой, при котором время ее прохождения было минимальным, иначе говоря — оптимальный курс.

Величину аэродинамической силы в зависимости от скорости набегающего потока и угла атаки для определенного профиля можно определить по диаграммам — их часто приводят справочники для авиамоделистов. Зная угол атаки для определенной скорости потока, при которых возникает максимальная аэродинамическая сила, а также ожидаемую скорость катамарана (которая определяется экспериментально, при тренировочных запусках), можно построить векторный треугольник скоростей (рис. 4).

Крыло устанавливается под углом а к вектору вымпельного ветра VВ, что дает возможность получить максимальную аэродинамическую силу. Второй этап настройки — выбор курса — зависит от направления ветра, его скорости и расположения акватории. Для удержания модели на курсе необходимо центр бокового сопротивлении и центр парусности совместить на одной вертикали. В этом случае момент сил, разворачивающий модель вокруг вертикальной оси, становится равным нулю. Дрейф, возникающий вследствие действия поперечной силы, зависит от величины погруженных частей корпусов и швертов.

При изготовлении жесткого паруса-крыла использовались следующие профили: симметричный и вогнуто-выпуклый (типа NACA) и плоско-выпуклый (типа «Гетинген»). Как оказалось, симметричный профиль менее эффективен по сравнению с остальными, но дает возможность быстро перенастроить катамаран при резком изменении ветра. Вогнуто-выпуклый и плоско-выпуклый профили оказались приблизительно одинаково эффективными.

Модель парусного катамарана класса ДП-0,2 м2

Модель парусного катамарана класса ДП-0,2 м2: 1 — корпус, 2 — диаметральная Салка 3 — кронштейн шверта, 4 — шверт. 5 — шпилька, 6 — втулка (гнездо оси), 7 — поводок. 8 — жесткое крыло-парус. 9 — гайка, 10 — кронштейн сектора, 11 — кронштейн крыла, 12 — рым. 13 — траверса. 14 — краспица, 15 — винт. 18 — планка. 17 — сектор. 18 — хомут диаметральной балки, 19 — ванта.

* 0т редакции. Если нет возможности подобрать необходимые дюралюминиевые трубки-заготовки и, главное, проточить их до требуемой толщины, попробуйте использовать деревянные, многократно покрытые водостойким лаком стержни. Попробуйте поэкспериментировать и с рулонной пищевой алюминиевой фольгой толщиной 0,015 мм. Отмотав и расправив кусок фольги нужного размера, его обезжиривают и покрывают с одной стороны тончайшим слоем эпоксидной смолы. После этого лист-заготовка аккуратно наматывается на равный металлический пруток диаметром 10 мм. На последний обязательно должен быть предварительно нанесен воск или другой разделительный состав.

Схема катамарана с жестким парусом-крылом и основные параметры выбора и настройки

Рис. 1. Схема катамарана с жестким парусом-крылом и основные параметры выбора и настройки: 1 — установка крыла по длине модели, 2 — установка ЦБС по длине модели, 3 — установка величины бокового сопротивления, 4 — вариант установки ЦБС, 5 — установка крыла по ширине модели, 6 — регулировка угла установки крыла относительно ДП.

Схема действия аэродинамических сил на парус-крыло

Рис. 2. Схема действия аэродинамических сил на парус-крыло: Fa — полная аэродинамическая сила, Fn — сила тяги, Fл.с. — сила лобового сопротивления профиля.

Выбор        возможного направления

Рис. 3. Выбор возможного направления (курса).

Построение векторного треугольника скоростей в зависимости от угла атаки профиля,

Рис. 4. Построение векторного треугольника скоростей в зависимости от угла атаки профиля, а также скорости катамарана в данных условиях.

Чертежи моделей кораблей