Парусное судно на подводных крыльях , парусная лодка на подводных крыльях или гидропарус — это парусное судно с крыльями, установленными под корпусом . По мере того, как судно увеличивает скорость, подводные крылья поднимают корпус вверх и из воды, значительно уменьшая смоченную площадь , что приводит к уменьшению сопротивления и увеличению скорости. Парусное судно на подводных крыльях может развивать скорость, превышающую скорость ветра в два, а в некоторых случаях и в три раза.
Как однокорпусные , так и многокорпусные парусные суда могут быть оснащены подводными крыльями, хотя большей устойчивости можно добиться , используя более широкую плановую форму катамарана или тримарана .
Некоторые многокорпусные суда используют три крыла; два главных передних крыла обеспечивают подъемную силу, так что лодка «летает», в то время как горизонтальное крыло на руле направлено для управления и контроля высоты. На катамаранах одно главное крыло может быть прикреплено между корпусами прямо перед центром тяжести и под углом 2 градуса, охватывая туннель поддерживающими стойками. Катамараны на подводных крыльях также называются фойлкэтами . [ требуется цитата ]
Многокорпусные парусные суда также могут использовать подводные крылья только для улучшения ходовых качеств. [ необходимо разъяснение ] Так же, как шверты и рули являются крыльями, которые улучшают управляемость судна, вспомогательные подводные крылья обеспечивают подъемную силу корпуса, уменьшая смоченную площадь, фактически не поднимая судно полностью из воды.
Однокорпусные суда обычно используют «лестничную» компоновку подводных крыльев, расставленных с двугранным углом 50 градусов, со стабилизирующим рулем-крылом. Одним из самых ранних примеров является лодка Monitor 1957 года. [1] Такая конструкция обеспечивает преимущества максимальной подъемной площади крыльев на малых скоростях и меньшей на более высоких скоростях, но с некоторым дополнительным сопротивлением, возникающим из-за двугранной поддержки внешних лестничных крыльев.
Существует четыре основных типа подводных крыльев, используемых в парусных лодках, в которых каждый тип использует схожие и различные преимущества друг друга. В целом, 'T' крылья попадают в свою собственную категорию однонаправленной подъемной силы, в то время как 'C', 'L' и 'S' попадают в категорию многонаправленной подъемной силы.
Крылья типа «Т», обычно встречающиеся в классах International Moth и AC75, содержат вертикальный компонент, соединяющийся с горизонтальным крылом, обеспечивая подъемную силу для крыла. Крылья типа «Т» обеспечивают подъемную силу только в перпендикулярном направлении от горизонтального компонента крыла и, следовательно, обычно используются только для подъема вверх, а не для обеспечения подъемной силы в вертикальном и горизонтальном направлении. Крылья типа «Т» 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]
'C' Foils, также известные как изогнутые daggerboards, имеют форму постоянной кривой и могут перемещаться вверх и вниз внутри корпуса, изменяя площадь доски, подвергающуюся воздействию воды. Когда доска стартует на максимальной высоте над водой, она близка к вертикали и использует подъемную силу, перпендикулярную к открытой поверхности или иным образом горизонтальную подъемную силу. Когда доска опускается ниже, форма 'C' заставляет большую часть доски стать горизонтальной, вводя большую вертикальную составляющую в подъемную силу. Такое изменение конфигурации позволяет многим лодкам обеспечивать более высокий угол против ветра из-за горизонтальной подъемной силы в сочетании с вертикальной подъемной силой. Изогнутые доски также решают проблему повышенного сопротивления на высокой скорости, при этом больше не требуя сильной горизонтальной подъемной силы, регулируя воздействие доски на воду. [2]
Фольга «S» имеет слегка выраженную форму буквы «S» и работает аналогично фольге «C», но в обратном порядке, так что при опускании фольги «S» горизонтальная подъемная сила увеличивается из-за более вертикальной ориентации доски. [2]
'L' Foils состоят из изогнутого края, за которым следует острый изгиб в 90 градусов, так что нижняя часть фольги находится вертикально, когда она не погружена в воду, и находится под углом 45 градусов к горизонтали, когда она полностью погружена. Подобно фольгам 'C' и 'S', величина опускания фольги изменяет величину создаваемой вертикальной и горизонтальной подъемной силы. [2]
Наиболее широкое применение подводных крыльев в парусных лодках на сегодняшний день было в классе International Moth . Энди Патерсон из лодок Bloodaxe на острове Уайт, как широко считается, разработал первый функциональный Moth с подводными крыльями, хотя его лодка имела три подводных крыла в трехопорном расположении. Бретт Бервилл управлял узким скифом Moth с наклонными подводными крыльями, пронзающими поверхность, и одержал победу в гонке на чемпионате мира Moth в 2001 году в Австралии , что стало первым случаем, когда подводное крыло Moth выиграло гонку на чемпионате мира. Эта конфигурация подводных крыльев была позже объявлена классом незаконной, так как считалось, что она представляет собой многокорпусное судно, что запрещено правилами класса. Первоначально Ян Уорд в Сиднее, Австралия, разработал первый Moth с подводными крыльями в центральной линии, который продемонстрировал, что плавание только на шверте и руле-фойлах возможно. Впоследствии Гарт и Джон Айлетт в Перте, Австралия, разработали систему из двух подводных крыльев для Moth с активным управлением закрылками для основного крыла с помощью поверхностного датчика. Компания Джона Fastacraft была первой, кто выпустил коммерчески доступное подводное крыло International Moth . Конструкция Prowler от Fasta Craft, замененная в 2008 году на F-Zero, имеет корпус из углеродного волокна , перевернутые «Т»-крылья на шверте и руле и может развивать скорость более 27 узлов. С тех пор к Fasta Craft присоединились несколько других компаний, включая Bladerider, Assassin, Exocet и Aardvark Technologies.
Хотя изначально это бурно обсуждалось в классе, принятие подводных крыльев оказалось успешным для класса International Moth, с быстрым ростом флота с 2001 года. Все чемпионаты мира с 2004 года были выиграны Moth, оснащенными подводными крыльями, которые могут стать подводными при ветре всего в шесть узлов, если ими управляет опытный моряк с меньшим весом. Правило класса остается открытым для разработки всех компонентов лодки, включая системы подводных крыльев, и развитие в классе продолжает стимулироваться как коммерческими, так и индивидуальными/любительскими усилиями.
Класс Waszp , основанный в 2016 году, практически идентичен текущей конфигурации класса International Moth. Класс содержит тот же дизайн крыльев «T» на шверте и руле, с той же узкой формой корпуса. Наибольшее различие между двумя классами заключается в том, что Wazsp тяжелее, поскольку крылышки изготовлены из алюминия, а не из углеродного волокна. Из-за более тяжелой конструкции максимальная скорость waszp составляет всего 26,7 узлов, однако его более дешевые материалы сделали его популярным и доступным классом, несмотря на его относительную молодость. Совсем недавно класс Waszp объединился с SailGP , чтобы разработать путь для молодых моряков, чтобы они могли пробиться в профессиональную сферу парусного спорта. [3] [4]
69F, также известная как Persico 69F, представляет собой 3-4-местный полностью карбоновый однокорпусный корабль, напоминающий лодку , спроектированный Wilson-Marquinez и построенный Persico Marine. Недавно созданный класс с одним дизайном провел свою первую гоночную серию в 2020 году, начав в Европе, а затем переместившись в Соединенные Штаты в 2022 году. Лодка состоит из единственного руля руля в форме буквы Т, двух 'L'-крыльев с каждой стороны и единственного шверта в центре лодки для устойчивости. Длина 69F составляет 6,9 метра, и она содержит полностью задраенный главный парус и стаксель рядом с генакером, что в общей сложности составляет площадь парусности 69,0 метра. [5] [6]
Первый раз Laser Foiled был в декабре 2009 года Яном Уордом в Сиднее , Австралия. С этим комплектом возможна максимальная скорость около 23-25 узлов. Фойла можно снять, и лодка останется в классе. Эта система Foiling уникальна тем, что она убирается, имеет крылышки без закрылков, а датчик высоты «Wand» встроен в шверт.
«Наименее продвинутая парусная лодка в мире» была переоборудована в судно на подводных крыльях в Технологическом университете Чалмерса в Швеции в 2017 году. [7] [8]
Optimist, длиной всего 2,3 метра и площадью паруса 3,3 квадратных метра, обычно ограничен скоростью ниже 4 узлов. Гидрокрылья позволяют шлюпке Optimist развивать скорость до 12 узлов при ветре всего в 12 узлов.
AC75 (класс America's Cup 75) — это класс парусных лодок длиной 75 футов, регулирующий строительство и эксплуатацию яхт, используемых в America's Cup 2021. Тип лодки — однокорпусное судно с наклонными балластированными подводными крыльями T-образного крыла, установленными на продольных барабанах левого и правого бортов, рулем направления T-образного крыла по центру и без киля. Скорость в 50 узлов была предсказана на основе компьютерного моделирования [9] и фактически была превышена в Prada Cup лодкой America Magic в январе 2021 года. В октябре 2024 года во время Louis Vuitton Cup INEOS Britannia достигла заявленной скорости в 55,5 узлов.
Класс виндсерферов IQFoil , выбранный организацией World Sailing для использования на летних Олимпийских играх, начиная с 2024 года. [10]
Класс IMOCA 60 , изначально нефойлинговый оффшорный гоночный корабль, участвовавший в гонках по всему миру, таких как Volvo Ocean Race и Vendeé Globe, был перепроектирован с S-образными килями. Новые конструкции крыльев позволили достаточно поднять часть лодки из воды, сделав ее частично фойловой лодкой, уменьшив общее сопротивление и увеличив максимальную скорость лодки. [11] IMOCA 60 Hugo Boss 7 , управляемая британским шкипером Алексом Томсоном, является одной из последних лодок IMOCA 60 с полуфойловыми характеристиками.
Находясь только на стадии проектирования, MW40OF смоделирован по образцу 69F и похож на другие гоночные яхты в открытом море, представляя собой полностью оффшорную гоночную яхту, оснащенную С-образными крыльями шверта и Т-образными крыльями руля направления, а также экипажем из 5 человек. [12]
Рапиры используются в Кубке Америки с 2013 года.
GC32 — это катамаран на подводных крыльях из углеродного волокна длиной 32 фута (9,75 метра). Он развивает максимальную скорость около 40 узлов (74 км/ч; 46 миль/ч). [13] [14] Они участвуют в гоночном туре GC32 и заменили Extreme 40 в серии Extreme Sailing . [15]
В Кубке Америки 2013 года были представлены катамараны с швертовыми досками . По условиям протокола, эти швертовые доски не могли иметь триммеров, не могли превышать ширину лодки в поднятом состоянии и не могли регулироваться в опущенном состоянии, но лазейка, использованная тремя командами, состояла в создании Т-образных рулей и L-образных швертовых досок, из которых подветренный выступ служил подводным крылом во всех точках условий плавания при ветре более 10 узлов. 6 сентября 2012 года в Окленде во время пятого дня испытаний команды Новой Зеландии их лодка достигла 40 узлов (74 км/ч) с ровной дифферентовкой и без крена при ветре в 17 узлов. [16]
В гонках Мировой серии Кубка Америки 2015–16 годов участвовали катамараны на подводных крыльях AC45f, которые представляют собой уменьшенные версии AC72.
Гонки Кубка Америки 2017 года проводились в классе AC50 с полным покрытием .
Парусная лодка F50 одного класса дизайна адаптирована из класса AC50 с модификациями в новых системах управления, модульных крыльях и новых технологиях углеродного слоя в подводных крыльях и корпусе. Класс используется в серии SailGP и является первым классом парусных лодок, который преодолел 50,0 узлов (57,5 миль/ч/92,6 км/ч) во время гонки, и утверждается, что максимальная скорость лодки составляет 52,2 узла. Лодка также имеет различные рулевые крылья, бортовые крылья, крылья и стакселя, 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 активных лодок с командами из США, Испании, Японии, Франции, Дании, Австралии, Новой Зеландии и Великобритании. В предстоящем сезоне 2022–2023 годов две команды из Канады и Швейцарии планируют присоединиться к соревнованию. [17]
Недавние международные катамараны класса C потерпели неудачу, и ожидается их дальнейшее развитие. [18]
Международное правило 8 для катамаранов класса А изначально разрешало использование подводных крыльев, но в 2009 году было изменено с целью частично ограничить их использование в ответ на совершенствование технологий. Правило требовало, чтобы «все подводные крылья были вставлены сверху корпуса, и чтобы между концами нижних досок было минимальное расстояние в 75 см от центральной линии». [19] Чемпионат мира по катамаранам класса А 2014 года в Такапуне, Новая Зеландия, продемонстрировал ранние возможности подводного плавания для этого класса. [20] Теперь класс А может стабильно ходить на подводных крыльях по ветру со скоростью 6 узлов и против ветра со скоростью 12 узлов и более. Сообщается, что пиковая скорость составляет около 30 узлов и 2,5X скорости ветра. [21] Класс А установил стандарт для 4-точечного подводного плавания, который сейчас принимают многие классы. [22]
Nacra 17 , участвовавшая в гонках на Олимпиаде 2016 года, была способна к повышенному подводному плаванию при некоторых условиях. Для чемпионата мира 2017 года Nacra была модернизирована до полностью подводной яхты, чтобы участвовать в гонках на Олимпиаде в Токио в 2020 году . [23]
Nacra F20 — это двухместный катамаран, похожий по конструкции на бывший 20-футовый катамаран Nacra Sailing и Nacra 17; однако каждый компонент изготовлен из карбона, от корпуса, мачты и крыльев. Nacra F20 использует 'L'-образный килевой шверт на каждом корпусе и Т-образные рулевые крылья.
Flying Phantom — это катамаран, похожий на Nacra, в котором на каждом корпусе используются L-образные крылья, а на рулях — Т-образные.
iFLY15 — 15-футовый катамаран на подводных крыльях, оснащенный автоматическими подводными крыльями, построенный CEC Catamarans GmbH. Он использует механическую автоматическую систему для стабилизации горизонтального дифферента в продольном и поперечном направлениях. Повороты облегчаются четырьмя Т-образными подводными крыльями, которые всегда находятся в воде и стабилизируют лодку. [24]
Похожая по конструкции на Moth, UFO представляет собой небольшую одноместную лодку с килем и рулем T-foil. Лодка изготовлена из стекловолокна с карбоновым такелажем и должна была быть удобной в использовании и недорогой по сравнению с Moth или Waszp. Управление лодкой в условиях слабого ветра оказалось проще и приятнее, чем на Waszp или Moth, поскольку катамаранные корпуса обеспечивали повышенную устойчивость. [25]
G4 — это юниорская гоночная яхта с круизным содержанием и комфортом, созданная DNA Performance Sailing. Конструкция лодки основана на катамаране класса А, имеющем 'L'-образные крылья на каждом корпусе и 'T'-образные крылья для рулей, и, как утверждается, она может развивать максимальную скорость 35 узлов. G4 была разработана как гибрид гоночных лодок и крейсерских яхт, способная использовать или не использовать подводные крылья в зависимости от желаний пользователя. Лодка была предназначена для плавания с 6 людьми и могла вместить больше. G4 больше не выпускается. [26]
В 1990-х годах компания Hobie Cat выпустила TriFoiler (больше не производится), двухпарусный тримаран с гротом на каждом аутригере, способный развивать скорость более 35 узлов в типичных условиях плавания, что сделало TriFoiler самым быстрым серийным парусником в мире. Прототип Hobie TriFoiler, названный Longshot, был разработан братьями Дэном и Грегом Кеттерманами совместно с Расселом Лонгом. Хотя он более обтекаемый, чем Trifoiler, и имеет меньшие подводные крылья, Longshot по-прежнему удерживает рекорд скорости 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 скорости, установленный судном на подводных крыльях, но недавние рекорды Hydroptère пополнили этот список рекордными пробегами через Ла-Манш. [27]
В 1998 году WindRider LLC представила WindRider Rave, [28] популярный двухместный тримаран на подводных крыльях, способный подниматься в воздух при скорости ветра всего в 12-13 узлов. Rave способен плыть со скоростью, превышающей скорость ветра в 1,5-2 раза. [29] Грот лодки не имеет гика. Rave проложил новые пути в разработке крыльев с закрылками и систем управления.
Windfoiling, также известный как Windsurf Foiling, — это доски для виндсерфинга, оснащенные двумя Т-образными крыльями на подводных крыльях противоположной ориентации, соединенными фюзеляжем и мачтой, вставляемой в доску. Переднее крыло больше и обеспечивает подъемную силу вверх, в то время как заднее крыло обеспечивает устойчивость с подъемной силой вниз. Многие из подводных крыльев, используемых в windfoiling, могут различаться по размеру, чтобы получить большее сочетание подъемной силы и максимальной скорости. Последним достижением в windfoiling стало создание класса IQFoil one design Olympic Windsurfing компанией Starboard Windsurfing, который заменил RS:X на Олимпийских играх 2024 года. IQFoil содержит полностью обшитый латами изогнутый парус вместе с доской, изготовленной из сэндвич-конструкции Carbon Reflex и фольги из углерода и алюминия. Класс был создан в 2020 году и похож на класс открытого windfoiling, используемый в соревнованиях PWA (Professional Windsurfing Association).
Класс Formula Kite был представлен на летних Олимпийских играх 2024 года как класс non-one design. Оборудование содержит одиночный T-образный фойл и доску. Похожая установка также используется для любительского фойлового кайтсерфинга. [30]
Wing Foiling развился из Windfoiling, Foil Kitesurfing и серфинга. Он использует T-образный фойл на небольшой доске, в которой человек держит надувной парус, небольшой по размеру и похожий на воздушного змея, известный как крыло. [31]
Созданы опытные образцы несерийного производства:
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )