Парусник на подводных крыльях , парусник на подводных крыльях или гидропарус — парусник с крыловидными крыльями, установленными под корпусом . По мере того, как судно увеличивает скорость, подводные крылья поднимают корпус вверх и над водой, значительно уменьшая площадь смачивания , что приводит к уменьшению сопротивления и увеличению скорости. Парусное судно на подводных крыльях может развивать скорость, вдвое, а в некоторых случаях и втрое превышающую скорость ветра.
Как однокорпусные , так и многокорпусные парусные лодки могут быть оснащены подводными крыльями, хотя большей устойчивости можно добиться, используя более широкую форму катамарана или тримарана в плане .
На некоторых многокорпусных судах используется три крыла; два основных передних крыла обеспечивают подъемную силу, так что лодка «летит», в то время как горизонтальное крыло на руле направления балансируется для движения и контроля высоты. На катамаранах между корпусами можно прикрепить одно основное крыло прямо перед центром тяжести и под углом 2 градуса, перекрывая туннель поддерживающими стойками. Катамараны на подводных крыльях еще называют фойлкэтами . [ нужна цитата ]
Многокорпусные парусные лодки также могут использовать подводные крылья только для повышения производительности. Точно так же, как шверты и рули направления представляют собой крылья, которые улучшают управление лодкой, вспомогательные крылья на подводных крыльях обеспечивают подъемную силу корпуса, уменьшая площадь смачивания, фактически не поднимая лодку полностью из воды.
На однокорпусных лодках обычно используется «лестница» из подводных крыльев, развернутых под двугранным углом 50 градусов, со стабилизирующим рулем направления. Одним из самых ранних примеров является лодка Monitor 1957 года выпуска. [1] Эта конструкция предлагает преимущества максимальной площади подъемного крыла на малых скоростях и меньшей на более высоких скоростях, но с некоторым дополнительным сопротивлением, возникающим из-за двугранной поддержки крыльев внешней лестницы.
В парусных лодках используются четыре основных типа судов на подводных крыльях, каждый из которых имеет схожие и разные преимущества. В целом, крылышки «T» относятся к отдельной категории подъема в одном направлении, тогда как «C», «L» и «S» относятся к категории подъема в разных направлениях.
Т-образные крылья, обычно встречающиеся в классах International Moth и AC75, содержат вертикальный компонент, соединяющийся с горизонтальным крылом, обеспечивающий подъемную силу крыла. Т-образные крылья обеспечивают подъемную силу только в перпендикулярном направлении от горизонтального компонента крыла и, следовательно, обычно используются только для подъемной силы вверх, а не для обеспечения подъемной силы в вертикальном и горизонтальном направлениях. Т-образные крылья часто оснащены регулируемой задней кромкой, которая крепится к какому-либо датчику управления полетом для обеспечения устойчивого полета. Эта система была легко реализована в классе Moth. [2]
Фойлы «C», также известные как изогнутые кинжалы, имеют форму постоянной кривой и могут перемещаться вверх и вниз внутри корпуса, изменяя площадь доски, подвергающуюся воздействию воды. Когда доска начинается на максимальной высоте над водой, она находится почти вертикально и использует подъемную силу, нормальную к открытой поверхности, или иной горизонтальный подъем. Когда доска опускается ниже, форма буквы «С» заставляет большую часть доски становиться горизонтальной, внося большую вертикальную составляющую в подъемную силу. Такое изменение конфигурации позволяет многим лодкам обеспечивать больший угол против ветра за счет горизонтальной подъемной силы в сочетании с вертикальной подъемной силой. Изогнутые доски также решают проблему повышенного сопротивления на высокой скорости, при этом больше не требуется сильный горизонтальный подъем за счет регулировки воздействия доски на воду. [2]
Крылья «S» имеет небольшую форму буквы «s» и действует аналогично крылу «С», с обратным порядком операций, так что при опускании крыла «S» возникающая горизонтальная подъемная сила увеличивается из-за к более вертикальной ориентации доски. [2]
L-образные фольги состоят из изогнутого края, за которым следует резкий изгиб на 90 градусов, так что нижняя часть фольги находится вертикально, когда она не погружена в воду, и находится под углом 45 градусов от горизонтали, когда она полностью погружена в воду. Как и в случае с крыльями «C» и «S», степень опускания крыла изменяет величину создаваемой вертикальной и горизонтальной подъемной силы. [2]
На сегодняшний день наиболее широкое использование судов на подводных крыльях в парусных лодках приходится на класс International Moth . Считается, что Энди Патерсон из лодок Bloodaxe на острове Уайт разработал первый функциональный фойл Moth, хотя его лодка имела три крыла в виде штатива. Бретт Бервилл управлял узким яликом Moth с наклонными крыльями на подводных крыльях и одержал победу на чемпионате мира Moth в 2001 году в Австралии , что стало первым случаем, когда Moth на подводных крыльях выиграл гонку на чемпионате мира. Эта конфигурация судна на подводных крыльях позже была признана классом незаконной, поскольку считалось, что она представляет собой многокорпусный корпус, что запрещено правилами класса. Первоначально Ян Уорд в Сиднее, Австралия, разработал первый «Мотылек», который продемонстрировал, что плавание только на шверте и руле направления возможно. Впоследствии Гарт и Джон Илетт в Перте, Австралия, разработали для «Мотылька» систему с двумя подводными крыльями и активным управлением закрылками основного крыла с помощью поверхностного датчика. Компания Джона Fastacraft была первой, кто выпустил коммерчески доступное судно на подводных крыльях International Moth . Конструкция Prowler от Fasta Craft, замененная в 2008 году моделью F-Zero, имеет корпус из углеродного волокна , перевернутую букву «Т» на шверте и руле направления и может развивать скорость более 27 узлов. С тех пор к Fasta Craft в производстве Moth на подводных крыльях присоединились несколько других компаний, в том числе Bladerider, Assassin, Exocet и Aardvark Technologies.
Несмотря на то, что поначалу в классе активно обсуждались, внедрение судов на подводных крыльях оказалось успешным для класса International Moth с быстрым ростом флота в годы, начиная с 2001 года. при ветре всего шесть узлов под управлением опытного моряка с меньшим весом. Правило класса остается открытым для разработки всех компонентов лодок, включая системы на подводных крыльях, и развитие внутри класса продолжает стимулироваться как коммерческими, так и индивидуальными/любительскими усилиями.
Класс Waszp , основанный в 2016 году, практически идентичен нынешней конфигурации класса International Moth. Этот класс содержит одинаковый Т-образный дизайн крыльев на шверте и руле направления, а также ту же узкую форму корпуса. Самая большая разница между этими двумя классами заключается в том, что Wazsp тяжелее, поскольку крылья изготовлены из алюминия, а не из углеродного волокна. Из-за более тяжелой конструкции максимальная скорость «Осы» составляет всего 26,7 узла, однако более дешевые материалы сделали этот класс популярным и доступным, несмотря на его относительную молодость. Совсем недавно класс Waszp стал партнером SailGP , чтобы открыть для молодых моряков путь к профессиональной карьере в парусном спорте. [3] [4]
Модель 69F, также известная как Persico 69F, представляет собой однокорпусный корпус с карбоновым покрытием для 3-4 человек, напоминающий лодку , спроектированный Wilson-Marquinez и построенный Persico Marine. Недавно основанный класс с единым дизайном провел свою первую гоночную серию в 2020 году, начиная с Европы, а затем в 2022 году отправившись в Соединенные Штаты. Лодка состоит из единственного Т-образного руля направления, двух L-крыльев на каждом. борт и единственный шверт в центре лодки для устойчивости. Модель 69F имеет длину 6,9 метра и содержит полностью закрепленный грот и стаксель рядом с генакером, общая площадь парусов составляет 69,0 метра. [5] [6]
Впервые лазер был сорван в декабре 2009 года Яном Уордом в Сиднее , Австралия. С этим комплектом возможна максимальная скорость около 23-25 узлов. Фольгу можно снять, и лодка останется легальной. Эта система крыльев уникальна тем, что она выдвижная, имеет безлопастные крылышки, а «палочка» измерения высоты встроена в шверт.
«Наименее совершенная парусная лодка в мире» была переоборудована на суда на подводных крыльях Технологическим университетом Чалмерса в Швеции в 2017 году. [7] [8]
«Оптимист» длиной всего 2,3 метра и площадью парусов 3,3 квадратных метра обычно ограничен скоростью ниже 4 узлов. Подводные крылья позволяют лодке-оптимисту развивать скорость 12 узлов всего при ветре 12 узлов.
AC75 (класс Кубка Америки 75) — это класс парусных лодок длиной 75 футов, регулирующий строительство и эксплуатацию яхт, используемых в Кубке Америки 2021 года . Лодка представляет собой однокорпусный корабль на подводных крыльях с наклонными Т-образными крыльями с балластом, установленными на верхних продольных барабанах левого и правого борта, рулем направления Т-образного крыла по средней линии и без киля. Скорость в 50 узлов была предсказана на основе компьютерного моделирования [9] и фактически была превышена на Кубке Prada лодкой America Magic в январе 2021 года.
Класс виндсерфинга IQFoil , выбранный World Sailing для использования на летних Олимпийских играх, начиная с 2024 года. [10]
Класс IMOCA 60 , изначально представлявший собой оффшорные гонщики без крыльев, участвовавшие в гонках по всему миру, таких как Volvo Ocean Race и Vendeé Globe, был переработан с использованием S-образных крыльев с кинжалом. Новая конструкция крыльев позволила поднять часть лодки над водой, что сделало ее лодкой с частичным крылом, уменьшив общее сопротивление и увеличив максимальную скорость лодки. [11] IMOCA 60 Hugo Boss 7 под управлением британского капитана Алекса Томсона является одной из последних яхт IMOCA 60 с функциями полуфойла.
MW40OF, находящийся только на стадии проектирования, смоделирован по образцу 69F и похож на другие морские гонщики, чтобы представлять собой полностью оффшорный гоночный самолет, оснащенный C-образными крыльями-швертами и Т-образными рулями направления и экипажем из 5 человек. [12]
Рапиры используются на Кубке Америки с 2013 года.
GC32 — катамаран на подводных крыльях из углеродного волокна длиной 32 фута (9,75 метра). Его максимальная скорость составляет около 40 узлов (74 км/ч; 46 миль в час). [13] [14] Они участвуют в гонках GC32 Racing Tour и заменили Extreme 40 в серии Extreme Sailing Series . [15]
На Кубке Америки 2013 года участвовали катамараны с швертовым бортом . По условиям протокола, эти шверты не могли иметь триммеров, не могли выходить за ширину лодки при подъеме и не могли регулироваться при опускании, но лазейка, использованная тремя командами, заключалась в создании Т-образных рулей и Г-образных рулей. профилированные шверты, подветренный придаток которых служит подводным крылом во всех точках плавания при скорости ветра более 10 узлов. 6 сентября 2012 года в Окленде, во время пятого дня испытаний команды Новой Зеландии , их лодка достигла скорости 40 узлов (74 км/ч) с ровным дифферентом и без крена при ветре в 17 узлов. [16]
Мировая серия Кубка Америки 2015–16 годов проводилась на катамаранах AC45f на подводных крыльях, которые представляют собой уменьшенные версии AC72.
Кубок Америки 2017 года проводился в полностью проваленном классе AC50 .
Парусная лодка F50 первого класса дизайна адаптирована из класса AC50 с модификациями в новых системах управления, модульных парусах и новых технологиях углеродного слоя внутри крыльев и корпуса . Этот класс используется в серии SailGP и является первым классом парусных лодок, который во время гонки развивает скорость 50,0 узлов (57,5 миль в час/92,6 км/ч). Утверждается, что максимальная скорость лодки составляет 52,2 узла. Лодка также оснащена различными рулями, бортами, крыльями и стакселями, которые можно использовать в различных комбинациях с экипажем из 3-5 человек в зависимости от скорости ветра. В настоящее время существует в общей сложности 8 действующих лодок с командами из США. Штаты, Испания, Япония, Франция, Дания, Австралия, Новая Зеландия и Великобритания. В предстоящем сезоне 2022–2023 годов к соревнованиям планируют присоединиться две команды из Канады и Швейцарии. [17]
Последние международные катамараны C-класса потерпели неудачу, и ожидается дальнейшее развитие. [18]
Правило 8 международного катамарана класса А изначально разрешало использование судов на подводных крыльях, но было изменено, чтобы частично ограничить их в 2009 году в ответ на совершенствование технологий. Правило требовало, «чтобы все крылья должны быть вставлены сверху корпуса и чтобы между кончиками нижних досок должно было быть минимальное расстояние в 75 см от осевой линии». [19] Чемпионат мира по катамаранам А-класса 2014 года в Такапуне, Новая Зеландия, продемонстрировал этому классу ранние возможности срыва. [20] Теперь А-класс может стабильно преодолевать препятствия по ветру на скорости 6 узлов и против ветра на скорости 12 узлов и более. Сообщается, что пиковая скорость составляет около 30 узлов, а скорость ветра увеличивается в 2,5 раза. [21] А-Класс установил стандарт четырехточечного срыва, который сейчас принимают многие классы. [22]
Nacra 17, участвовавшая в гонках на Олимпийских играх 2016 года, при некоторых условиях была способна преодолевать повышенные препятствия. К чемпионату мира 2017 года Nacra была модернизирована до полностью парусной яхты, которая будет участвовать в гонках на Олимпийских играх в Токио в 2020 году . [23]
Nacra F20 — двухместный катамаран, по конструкции похожий на бывший 20-футовый катамаран Nacra Sailing и Nacra 17; однако все компоненты, включая корпус, мачту и крылья, изготовлены из углерода. На Nacra F20 используется фольгированный шверт L на каждом корпусе и руль направления Т-образной формы.
Flying Phantom — это катамаран, похожий на Nacra, в котором используются L-образные крылья на каждом корпусе и T-образные крылья на рулях направления.
iFLY15 — это 15-футовый катамаран на подводных крыльях, оснащенный автоматическими крыльями, построенный компанией CEC Catamarans GmbH. В нем используется механическая автоматическая система стабилизации горизонтального дифферента в продольном и поперечном направлениях. Повороты облегчаются четырьмя Т-образными крыльями, которые всегда находятся в воде и стабилизируют лодку. [24]
НЛО, похожий по конструкции на мотылька, представляет собой небольшую лодку с одним человеком, плывущую на крыльях с помощью Т-образного кинжала и Т-образного руля направления. Лодка сделана из стекловолокна с карбоновым такелажем и должна была быть удобной и недорогой по сравнению с Moth или Waszp. Управление лодкой при слабом ветре оказалось проще и приятнее, чем на Waszp или Moth, поскольку корпуса катамарана обеспечивали повышенную устойчивость. [25]
G4 — это юниорская гоночная яхта с круизным характером и комфортом, созданная DNA Performance Sailing. Конструкция лодки была основана на катамаране А-класса, имеющем L-крылья на каждом корпусе и Т-образные крылья на рулях направления, и, как утверждается, развивает максимальную скорость 35 узлов. G4 был разработан как гибрид гоночных лодок и крейсерских яхт, способный преодолевать или не преодолевать препятствия в зависимости от желаний пользователя. Лодка была рассчитана на шесть человек и могла вместить еще больше человек. G4 больше не производится. [26]
В 1990-х годах компания Hobie Cat произвела TriFoiler (больше не производится), двухпарусный тримаран с гротом на каждой выносной опоре , способный развивать скорость более 35 узлов в типичных условиях плавания, что сделало TriFoiler самой быстрой серийной парусной лодкой в мире. Прототип Hobie TriFoiler под названием Longshot был разработан братьями Дэном и Грегом Кеттерманами совместно с Расселом Лонгом. Хотя Longshot более обтекаемый, чем Trifoiler, и имеет меньшие по размеру суда на подводных крыльях, он по-прежнему удерживает рекорд скоростного парусного спорта класса А в 43,55 узла на 500-метровой дистанции, установленный в Тарифе, Испания, в 1993 году. До недавнего времени это был единственный существующий рекорд скоростного парусного спорта, установленный на подводных крыльях. , но недавние рекорды Hydroptère пополнили этот список рекордными пробегами через Ла-Манш. [27]
В 1998 году компания WindRider LLC представила WindRider Rave, [28] популярный двухместный тримаран на подводных крыльях, способный подниматься в воздух при скорости ветра всего 12-13 узлов. Rave способен развивать скорость ветра в 1,5–2 раза. [29] Грот лодки не имеет гика. Rave открыл новые горизонты в разработке закрылков и систем управления.
Виндфойлинг, также известный как виндсерфинг-фойлинг, представляет собой доску для виндсерфинга, оснащенную двумя Т-образными крыльями на подводных крыльях противоположной ориентации, соединенными фюзеляжем и мачтой, вставленной в доску. Переднее крыло больше и обеспечивает подъем вверх, а заднее крыло обеспечивает устойчивость при подъеме вниз. Многие суда на подводных крыльях, используемые в ветровом крыле, могут различаться по размеру, чтобы получить большее сочетание подъемной силы и максимальной скорости. Последним достижением в области виндсерфинга стало создание класса олимпийского виндсерфинга IQFoil one design компанией Starboard Windsurfing, который заменил RS: X на Олимпийских играх 2024 года. IQFoil состоит из полностью изогнутого паруса с латами и доски, изготовленной из сэндвич-конструкции Carbon Reflex и углеродно-алюминиевой фольги. Класс был создан в 2020 году и аналогичен открытому классу виндсерфинга, используемому в соревнованиях PWA (Профессиональной ассоциации виндсерфинга).
Класс Formula Kite был представлен на летних Олимпийских играх 2024 года как отдельный класс дизайна. Оборудование содержит одну Т-образную фольгу и плату. Подобная установка также используется для развлекательного кайтсерфинга на фольге. [30]
Фойлинг с крыльями произошел от виндфойлинга, кайтсерфинга на фольге и серфинга. В нем используется Т-образная фольга на небольшой доске, на которой человек держит небольшой по размеру надувной парус, похожий на воздушный змей, известный как крыло. [31]
Построены несерийные опытные образцы: