Катер - Jetboat
Скоростная лодка это лодка приводится в движении струи воды выбрасывается из задней части корабля. В отличие от моторной лодки или моторной лодки , в которых используется внешний гребной винт в воде ниже или позади лодки, водометный катер забирает воду из-под лодки через водозабор в водометную струю внутри лодки, прежде чем выбросить ее через сопло на корме. .
Гидроциклы были первоначально спроектированы сэром Уильямом Гамильтоном в 1954 году. Его целью была лодка, которая могла бы подняться по быстротечным рекам Новой Зеландии, которые были слишком мелкими 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 давали мало преимуществ по сравнению с обычными гребными винтами. В отличие от этих предыдущих разработок гидроабразивных двигателей, таких как Campini и Hanley Hydrojet , у Гамильтона была особая потребность в силовой установке для работы на очень мелководье, и гидрорезка оказалась идеальным решением. Популярность реактивного самолета и катера быстро росла. Было обнаружено, что водомет лучше, чем гребные винты, для широкого спектра типов судов, и в настоящее время водометные двигатели широко используются на многих высокоскоростных судах, включая пассажирские паромы, спасательные суда, патрульные катера и морские суда снабжения.
Гидроциклы 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 маневр на высокой скорости, при котором дроссельная заслонка двигателя лодки снижается, рулевое управление резко поворачивается, а дроссельная заслонка снова открывается, в результате чего лодка быстро вращается с большими брызгами воды.
Нет инженерных ограничений на размер реактивных лодок, 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 миль / ч), но по мере увеличения скорости лодки дополнительное сопротивление корпуса, создаваемое стойками, рулями , валами и т. Д., Означает водомет более эффективен до 90 км / ч; 60 миль в час). Для очень больших гребных винтов, вращающихся на малых скоростях, например, в буксирах , водомет эквивалентного размера будет слишком большим, чтобы быть практичным. Поэтому подавляющее большинство гидроабразивных установок устанавливается на высокоскоростных судах и в ситуациях, когда малая осадка, маневренность и гибкость нагрузки являются основными проблемами.
Самые большие реактивные суда используются в военных целях и в индустрии высокоскоростных пассажирских и автомобильных паромов. Южноафриканские фрегаты типа Valor (примерно 120 метров или 390 футов в длину) и 127-метровый (417 футов) боевой корабль Соединенных Штатов Littoral Combat Ship являются одними из крупнейших реактивных судов по состоянию на 2020 год. Даже эти суда способны выполнять «крушение» останавливается ".
Функция
Обычный винтовой гребной винт работает внутри водоема под корпусом лодки, эффективно «прокручивая» воду, чтобы продвинуть судно вперед, создавая разницу в давлении между передней и задней поверхностями лопастей гребного винта и ускоряя массу воды. назад. В отличие от этого, гидроабразивная установка обеспечивает толчок под высоким давлением с кормы судна за счет ускорения объема воды, проходящего через специальный насос, установленный над ватерлинией внутри корпуса лодки. Оба способ дает тягу из - за Ньютон «с третьим законом - каждое действие имеет равную и противоположную реакцию.
В реактивном катере водомет забирает воду из-под корпуса, где она проходит через ряд крыльчаток и статоров, известных как ступени, которые увеличивают скорость потока воды. Большинство современных форсунок являются одноступенчатыми, в то время как более старые гидрорезки могут иметь до трех ступеней. Хвостовая часть гидрорезки проходит через транец корпуса над ватерлинией. Этот реактивный поток выходит из устройства через небольшое сопло с высокой скоростью, толкая лодку вперед. Рулевое управление достигается перемещением этого сопла в любую сторону или, что реже, небольшими заслонками с обеих сторон, которые отклоняют струйный поток. Поскольку управление реактивным катером зависит от потока воды через сопло, невозможно управлять обычным катером без работающего двигателя.
В отличие от обычных пропеллерных систем, в которых винт вращается в обратном направлении, чтобы обеспечить движение назад, водомет будет продолжать работать в обычном режиме, в то время как дефлектор опускается в струю после того, как он покидает выпускное сопло. Этот дефлектор перенаправляет силы тяги вперед, создавая обратную тягу. Наиболее совершенные обратные дефлекторы перенаправляют струю вниз и в каждую сторону, чтобы предотвратить повторную циркуляцию воды через струю, что может вызвать проблемы с аэрацией или увеличить обратную тягу. Рулевое управление по-прежнему доступно с опущенным реверсивным дефлектором, поэтому судно будет иметь полную маневренность. Когда дефлектор опущен примерно на полпути в струю реактивного потока, прямая и обратная тяга равны, поэтому лодка сохраняет фиксированное положение, но рулевое управление все еще доступно, чтобы судно могло развернуться 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 водные мотоциклы используют обычный глиссирующий корпус для передвижения по водной поверхности, при этом только задняя часть корпуса вытесняет воду. Поскольку большая часть корпуса находится в стороне от воды, снижается лобовое сопротивление, что значительно увеличивает скорость и маневренность, поэтому реактивные лодки обычно эксплуатируются на глиссирующей скорости. На более низких скоростях с меньшим количеством воды, прокачиваемой через водометный блок, катер потеряет некоторую управляемость и маневренность и будет быстро замедляться, поскольку корпус выходит из глиссирующего состояния и сопротивление корпуса увеличивается. Однако потерю управляемости на низких скоростях можно преодолеть, слегка опустив реверсивный дефлектор и увеличив дроссельную заслонку - таким образом, оператор может увеличить тягу и, таким образом, управлять без увеличения самой скорости лодки. Обычный речной катер будет иметь корпус с пологим углом (но не с плоским дном), чтобы улучшить его управляемость при прохождении поворотов на высокой скорости и стабильность, а также позволит ему пересекать очень мелкую воду. На скорости водные мотоциклы могут безопасно управляться на глубине менее 7,5 см (3 дюйма).
Одним из наиболее значительных достижений в развитии гидроабразивной системы было изменение конструкции, позволяющее вытеснить струю воды над линией воды, вопреки интуиции многих людей. Гамильтон рано обнаружил, что это значительно улучшенные характеристики по сравнению с выталкиванием ниже ватерлинии, а также обеспечение «чистого» дна корпуса (то есть ничего, что не выступает ниже линии корпуса), что позволяет лодке скользить по очень мелкой воде. Нет никакой разницы в величине создаваемой тяги, находится ли выпускное отверстие выше или ниже ватерлинии, но его расположение выше ватерлинии снижает сопротивление корпуса и осадку. Первая конструкция гидроабразивного двигателя Гамильтона имела выходное отверстие под корпусом и фактически перед входным отверстием. Это, вероятно, означало, что возмущенная вода поступала в реактивный блок и снижала его производительность, и это основная причина, по которой изменение положения выше ватерлинии имело такое значение.
Квинстаун, Новая Зеландия , где реактивные катера широко используются для приключенческого туризма , претендует на звание мировой столицы реактивных катеров, а реактивные катера очень распространены для многих прибрежных и речных туристических мероприятий в стране, таких как Excitor в заливе островов .
Приложения
Применения для реактивных лодок включают большинство видов деятельности, где также используются обычные гребные винты, но, в частности, пассажирские паромы, береговая охрана и полицейское патрулирование, военно-морской и военно-морской флот, приключенческий туризм (который становится все более популярным во всем мире), операции с лоцманскими катерами, спасательные работы на серфинге , сельское хозяйство. , рыбалка , разведка , прогулка на лодке и другие водные виды спорта с использованием моторных лодок. На гидроциклах также можно участвовать в спортивных соревнованиях, как по рекам ( марафон чемпионов мира по водным мотоциклам, проводимым в Мексике, Канаде, США и Новой Зеландии), так и на специально разработанных ипподромах, известных как спринтерские трассы. В последнее время все чаще используются реактивные лодки в виде надувных лодок с жестким корпусом и в качестве тендеров на роскошные яхты . Многие реактивные лодки достаточно малы, чтобы их можно было перевозить на прицепе или буксировать на машине.
Поскольку у реактивных лодок нет внешних вращающихся частей, они более безопасны для пловцов и морских обитателей , хотя могут быть поражены корпусом. Само по себе преимущество безопасности 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 реактивных катеров был потоплен другом Хиллари.
Недостатки
На эффективность использования топлива и характеристики реактивного катера может повлиять все, что нарушает плавный поток воды через реактивный двигатель. Например, пластиковый пакет, засосанный на воздухозаборную решетку струйного блока, может иметь весьма неблагоприятный эффект.
Другой недостаток реактивных лодок, по-видимому, состоит в том, что они более чувствительны к несовпадению двигателя / реактивного двигателя по сравнению с проблемой несоответствия двигателя / гребного винта в винтовых судах. Если водометная установка не соответствует характеристикам двигателя, это может привести к неэффективному расходу топлива и снижению производительности.