Волков Г. Основы гидроавиации -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Волков Г. Основы гидроавиации. — М.: Воениздат НКО СССР, 1940. — 248 с. Цена 3 р. 10 коп. OCR, правка: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) Аннотация издательства: В книге изложены основные сведения по теории гидросамолета и по практике его обслуживания. Книга рассчитана на летно-технический состав гидроавиации. Книга в формате DjVu: — 3737 кб Невыправленный текст в формате TXT — 415 кб ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГИДРОСАМОЛЕТА Глава I. Теория корабля 1. Понятие о теории корабля (стр. 5) 2. Пловучесть (стр. 5) 3. Закон Архимеда (стр. 7) 4. Водоизмещение корабля (стр. 9) 5. Поперечная статическая остойчивость (стр. 11) 6. Продольная статическая остойчивость (стр. 15) 7. Диаграмма Рида поперечной остойчивости (стр. 16) 8. Динамическая остойчивость (стр. 18) Глава II. Пловучесть и остойчивость гидросамолета 1. Условия плавания гидросамолета (стр. 21) 2. Определение водоизмещения (стр. 22) 3. Остойчивость гидросамолета (стр. 23) 4. Влияние остойчивости на схему гидросамолета (стр. 31) Глава III. Плавание гидросамолета 1. Общие сведения (стр. 31) 2. Сопротивление трения (стр. 31) 3. Сопротивление формы (стр. 36) 4. Волновое сопротивление (стр. 37) Глава IV. Управление гидросамолетом на воде 1. Общие сведения (стр. 38) 2. Дрейф гидросамолета (стр. 39) 3. Плавание с работающим мотором (стр. 43) 4. Техника применения пловучего якоря (стр. 49) Глава V. Взлет гидросамолета 1. Предвзлетный разбег гидросамолета (стр. 50) 2. Силы, действующие на глиссирующую поверхность (стр. 51) 3. Испытание моделей в бассейне (стр. 56) 4. Гидродинамические характеристики (стр. 57) б. Характеристика взлета (стр. 60) 6. Влияние ветра на взлет гидросамолета (стр. 66) 7. Оценка взлетных свойств при помощи характеристик (стр. 67) 8. Остойчивость взлета (стр. 68) 9. Влияние глубины акватории на взлет (стр. 71) Глава VI. Посадка 1. Явления, происходящие при посадке (стр. 74) 2. Скорость в момент соприкосновения гидросамолета с водой (стр. 75) 3. Удар при посадке (стр. 78) 4. Давление на днище при посадке (стр. 81) Глава VII. Понятие о мореходности гидросамолета 1. Определение понятия о мореходности (стр. 84) 2. Характеристика состояния водной поверхности (стр. 84) 3. Элементы волн на морях СССР (стр. 86) 4. Выбор мореходной схемы гидросамолета (стр. 88) Глава VIII. Проверка мореходных качеств гидросамолета 1. Общие сведения (стр. 93) 2. Испытание пловучести (стр. 94) 3. Проверка затопления отсеков (стр. 94) 4. Замер тяги ВМГ на месте (стр. 95) 5. Проверка остойчивости (стр. 95) 6. Замер времени и длины разбега при взлете и посадке (стр. 97) Глава IX. Особенности аэродинамики гидросамолета Т. Влияние конструктивной схемы на летные характеристики (стр. 100) 2. Влияние конструктивной схемы на устойчивость (стр. 105) ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ПРАКТИКА ГИДРОАВИАЦИИ Глава I. Специальное оборудование гидроаэродромов 1. Назначение гидроаэродромов (стр. 108) 2. Акватория (стр. 108) 3. Оборудование акватории (стр. 111) 4. Якорные стоянки (стр. 113) 5. Оборудование береговой линии (стр. 117) 6. Спуски (стр. 117) 7. Маневренные площадки (стр. 118) 8. Оборудование для подъема и спуска гидросамолетов (стр. 120) 9. Пристани (стр. 126) 10. Назначение территории (стр. 127) 11. Ангары (стр. 127) 12. Склады и мастерские (стр. 128) 13. Снабжение электроэнергией (стр. 129) 14. Прочие специальные сооружения (стр. 129) 15. Пловучий гидроаэродром (стр. 133) 16. Организация стоянки гидросамолетов на необорудованном гидроаэродроме (стр. 135) 17. Устройство временных спусков и маневренных площадок (стр. 140) 18. Пловучие средства (стр. 145) Глава II. Приспособления для передвижения гидросамолета но маневренной площадке и спускам 1. Требования к конструкции тележек (стр. 146) 2. Конструкции тележек (стр. 150) 3. Порядок подъема и спуска гидросамолета (стр. 155) Глава III. Такелажные работы 1. Общие сведения (стр. 157) 2. Пеньковые тросы (стр. 158) 3. Конструкция пеньковых тросов (стр. 159) 4. Расчет пеньковых тросов (стр. 162) 5. Эксплоатация пеньковых тросов (стр. 165) 6. Металлические тросы (стр. 166) 7. Расчет металлических тросов (стр. 169) 8. Эксплоатация механических тросов (стр. 174) 9. Заделка концов троса в коуш (стр. 176) 10. Сравнение эксплоатационных качеств металлических и пеньковых тросов (стр. 177) 11. Такелажный инструмент (стр. 178) 12. Вязка узлов (стр. 176) 13. Сплеснивание (стр. 183) 14. Изготовление огонов (стр. 184) 15. Обработка кнопов и мусингов (стр. 186) 16. Наложение бензелей и найтовов (стр. 187) 17. Изготовление кранцев (стр. 190) Глава IV. Блоки, гаки, скобы и тали 1. Блоки (стр. 191) 2. Гаки (стр. 194) 3. Скобы (стр. 196) 4. Тали (стр. 197) Глава V. Оснастка гидросамолета 1. Назначение оснастки (стр. 199) 2. Причальное оборудование (стр. 200) 3. Якорное устройство (стр. 202) 4. Пловучий якорь (стр. 212) 5. Боковые мешки (стр. 214) 6. Причальные багры (стр. 214) 7. Стропы для подъема краном (стр. 215) 8. Швартовый и бросательный концы (стр. 216) 9. Спасательные средства (стр. 217) Глава VI. Маневрирование шлюпками и катерами при подходе к гидросамолету и буксировка 1. Маневрирование пловучими средствами при подходе к гидросамолету (стр. 220) 2. Буксировка (стр. 224) Глава VII. Зарядка гидросамолета горючим на воде 1. Общие сведения (стр. 231) 2. Зарядка механизированными средствами (стр. 231) 3. Прием горючего с баржи или корабля (стр. 233) 4. Прием горючего непосредственно из бочек или шлюпок (стр. 234) Глава VIII. Способы сохранения живучести гидросамолета и аварийные работы 1. Организация аварийных работ (стр. 235) 2. Мероприятия по сохранению живучести гидросамолета (стр. 236) 3. Снятие гидросамолета с мели (стр. 241) 4. Применение масла для уменьшения волнения (стр. 242) Приложения ======================================================= г. волков основы ГИДРОАВИАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НАРКОМАТА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР Москва - 1940 Г. Волков, Основы гидроавиации. Г. Волков, "Основы гидроавиации". В книге изложены основные сведения по теории гидросамолета и по практике его обслуживания. Книга рассчитана на летно-технический состав гидроавиации. К ЧИТАТЕЛЯМ Издательство просит присылать отзывы на эту книгу по адресу: Москва, Орликов пер. 3, Воениздат. Редактор Корольков В. А. Художник Копысов С. М. Технический редактор Стрельникова М. А. Корректор Коган С. С. Сдано в производство 25.XI.39. Подписано к печати 27.V.40. Формат бумаги 60x92/16. Объем 15'/j печ. л., 16,2 уч, авт. л. Уполн. Главлита J6 Г-12909 Издат. № 789 Зак. 3332 Цена книги 2 р. 45 коп., переплета № 5 65 коп. Отпечатано во 2-й типографии Государств, военного нзд-ва НКО СССР им. К. Ворошилов Ленинград, ул. Герцена, 1 ВВЕДЕНИЕ Если при эксплоатации гидросамолетов и самолетов в воздухе мы не наблюдаем существенного различия между ними, то эксплоатация гидросамолета на водной поверхности существенно отличается от эксплоатации самолета на земле. Для работы с водной поверхности гидросамолет имеет взлетно-посадочные приспособления в виде поплавков или лодки; наличие этих так называемых плавательных приспособлений и является его основной особенностью (рис. 1 и 2). Хотя гидросамолет, плавая по водной поверхности, подобен кораблю, и, казалось бы, его поведение должно быть аналогично поведению корабля и следовать законам, определяющим условия его плавания, однако плавание корабля происходит с постоянной скоростью и с постоянной осадкой (постоянным водоизмещением), в то время как гидросамолет в процессе предвзлетного разбега все время увеличивает скорость и меняет величину осадки плавательных приспособлений. Таким образом, в первый момент разбега п при рулежке, пока осадка гидросамолета остается неизменной и скорость движения невелика, поведение гидросамолета на воде ничем не отличается от поведения корабля п подчинено законам, изложенным в теории корабля. При увеличении же скорости разбега происходит уменьшение осадки плавательных приспособлений, и в этом случае гидросамолет становится подобным быстроходному глиссеру, и, следовательно, законы теории корабля уже не приложимы к нему. Однако и полной аналогии с глиссером провести нельзя, так как гидросамолет имеет несущие поверхности и хвостовое оперение, в результате чего он отрывается от воды, в то время как глиссер этим свойством не обладает, а приобретя наибольшую скорость, глиссирует (скользит) по поверхности воды. Изложенное свидетельствует, во-первых, о том, что изучение условий плавания гидросамолета значительно сложнее изучения условий поведения на воде корабля и глиссера и, во-вторых, что в известные периоды гидросамолет следует законам плавания корабля и глиссера. Таким образом, для уяснения законов плавания гидросамолета предварительно следует познакомиться с основами теории корабля. ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГИДРОСАМОЛЕТА • Глава I ТЕОРИЯ КОРАБЛЯ е 1. Понятие о теории корабля Теория корабля - это наука, изучающая мореходные качества корабля, как то: пловучесть, остойчивость, плавность качки, ход-кость и поворотливость. Применительно к теории гидросамолета нас могут интересовать лишь пловучесть и остойчивость. Плову ч сетью называется способность корабля держаться на воде (плавать), имея на себе все предназначенные по роду его службы грузы при определенной осадке. Особое значение имеет сохранение кораблем пловуч"сти при получении им пробоины и затоплении одного или двух соседних отсеков его корпуса. Остойчивостью называется способность корабля плавать в прямом положении, когда на него не действуют внешние наклоняющие усилия. Под действием же внешних усилий корабль, приняв наклонное положение, не должен опрокидываться, а по прекращении действия сил должен вернуться к первоначальному своему положению. Остойчивость корабля должна сохраняться во всех случаях плавания, а также при затоплении одного или двух соседних отсеков. Если корабль при затоплении отсеков сохраняет пловучесть и остойчивость, то говорят, что корабль обладает непотопляемостью. 2. Пловучесть На корабль, как и на любое плавающее тело, действует давление воды, направленное перпендикулярно к каждой точке подводной части его корпуса; при этом предполагается, что вода неподвижна относительно корабля и несжимаема (в пределах точности практических вычислений). Таким образом, давление воды на подводную часть корабля принимается действующим гидростатически. Вели в борту судна от ватерлинии до днища по обводу какого-либо шпангоута просверлить отверстия через каждый дециметр, то будем наблюдать воочию действие закона Паскаля и закона Бернулли: 1) о равномерном давлении жидкости на стенки сосуда и 2) о гидростатическом давлении, соответствующем постоянству поверхности уровня, т. с. высоте напора столба жидкости, находящегося над нашей точкой-отверстием. Струйки, втекающие внутрь судна, будут бить с силой, растущей по мере удаления отверстия от уровня ватерлинии к днищу (рис. 3). Рис. 3. Действие гидростатической Рис. 4. Давление воды на нодводную часть корабля Вертикальная составляющая равнодействующей всех элементарных давлений на бесконечно большое число бесконечно малых площадок подводной части корабля, находящегося в состоянии покоя, называется силой плов у чести или с и л о и поддержания. Пловучесть корабля равна по абсолютной величине, но об-ратна по знаку, весу воды в объеме погруженной части корабля; при этом сила пловучести проходит через центр тяжести объема, который называется центром величины или центром водоизмещения и обозначается двумя начальными буквами ЦВ (рис. 4). Указанные свойства корабля вытекают из основного закона! гидростатики, который был впервые открыт Архимедом1, а поэтому и носит его имя. 1 Архимед - величайший представитель греческой школы геометров. Жил с 287 г, по 212 г. до начала нашей эры. См. Архимед, Сталин, Галилей, Паскаль, Начала гидростатики, перевод с английского, ГТТИ, М. Д., 1933 г, 6 3. Закон Архимеда Закон Архимеда связывает геометрию корабля с механикой корабля, давая возможность по объему наружной части корпуса определить вес судна с его надводными и подводными устройствами. Закон Архимеда формулируется так: всякое погруженное в жидкость тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненный им объем жидкости. Закон Архимеда может быть проверен следующим образом. Если в ванну с водой, имеющую в одной из стенок отверстие для поддержания постоянного уровня, опустим деревянный брусок весом в 1 кг, то он, погрузившись в воду, вытеснит некоторый объем воды, которая выльется через отверстие в стенке ванны (рис. 5). Собрав вылившуюся воду в сосуд (вес его 0,3 кг) и взвесив его на весах, определим вес вылившейся воды. Сосуд с водой уравновесится гирями в 1,3 кг, следовательно, вес воды, вытесненной бруском, равен 1 т (рис. 6). Рис. 5. Экспериментальная проверка закона Архимеда Вынув из ванны деревянный брусок и долив воду до прежнего "ур°вня' опустим в ванну железную коробку таких же размеров, что и брусок. Будет ли железная коробка плавать? Железная коробка будет плавать, но лишь при соблюдении одного условия: вес объема вытесненной воды не должен быть меньше веса коробки. Если стенки коробки сделать настолько толстыми, что вес ее превысит вес вытесненного объема воды, то коробка погрузится в воду, вода нальется через борт внутрь, и коробка потонет. Однако, закрыв герметично коробку крышкой и положив внутрь груз, можно так подобрать ее вес, что коробка будет плавать под поверхностью воды на некоторой глубине, Пусть вес коробки в этом случае будет равен 2,5 кг. Коробка, погрузившись в воду, полностью вытеснила некоторый объем ее; взвесив вылившийся из ванны объем воды, найдем, что вес ее равен 1,5 кг, т. е. в этом случае наблюдаем явление ка'жу-Щейся потери веса телом, погруженным в жидкость. - т ftr+ I IDI -в № Рис. в. Определение веса воды, вытесненной тело" Рис. 7. Определение величины гидростатического давления воды Выясним причины кажущейся потери веса телом. В стеклянном сосуде, наполненном водой, выделим мысленно некоторый объем жидкости (рис. 7) и будем считать его отвердевшим (при этом условимся считать, что вес отвердевшего объема остался неизменным). Весу этой отвердевшей массы жидкости противодействуют силы давления воды, которые снизу отвердевшей массы жидкости больше, чем сверху. Это положение легко может быть доказано, исходя из следующих соображений (рис. 7). На каждый квадратный сантиметр верхней грани pl действует давленцр жидкости с высотой li^. Pi = hd> (1) где d - удельный вес жидкости. Точно таким же образом на каждый квадратный сантиметр нижней грани действует давление жидкости, равное !>,-=*,•<* (2) и направленное снизу вверх. Сила Pt, действующая на верхнюю грань, равна произведению давления pt на площадь грани s: а на нижнюю 8 PJ - р^ = 7i.j -d-s, Pg - p%s - Тг^-d-s, (3) (4) Равнодействующая Р сил Р, и Р., равна их разности: ?=Р*-Р" (5) Р = h.2ds - hids •-•- (k.2 - /tj) ds, но Ajj - hl = b - высоте тела, поэтому P=l-d-s, (6) а так как bs = v~~ объему тела, то P = v-d. (7) Но произведение объема на удельный вес жидкости есть не что иное, как вес жидкости в объеме данного тела. Возвращаясь к выделенному нами затвердевшему объему жидкости, мы из условия равновесия можем сделать следующее заключение: сила давления воды равна весу отвердевшего объема и направлена вверх. Если теперь часть жидкости, воображаемой ранее отвердевшей, заменить другим телом такого же объема, то силы давления жидкости, действующие на это тело, останутся прежними, но условия плавания будут зависеть от его веса. Если вес его будет равен силе давления жидкости, то тело будет плавать внутри жидкости, если же сила давления воды будет больше его веса, то тело всплывет и примет положение, определяющееся равновесием сил веса и давления воды. В том случае, если приходится поднимать какой-либо груз из воды, следует помнить о кажущейся потере веса и принимать это в расчет при определении прочности подъемных приспособлений. В качестве примера определим потребное усилие для подъема из воды сегмента весом в 600 т, объем которого равен 0,35 мъ. Следовательно, при погружении его полностью в пресную воду, он вытеснит 0,35 л<- воды, которая весит 350 т, и усилие, которое необходимо приложить к сегменту, для того 'чтобы поднять его со дна до уровня воды, будет равно: 600 - 350 - 250 т. Но как только сегмент начнет подниматься над уровнем воды, прилагаемое для его подъема усилие начнет увеличиваться и будет равно 600 т в тот момент, когда сегмент окажется над поверхностью воды. Поэтому если под водою для подъема сегмента можно было применить трос прочностью, достаточной для нагрузки в 350 кг, то при помощи этого троса вынуть из воды сегмент уже нельзя, так как он оборвется. Это следует учитывать при всех работах, связанных с подъемом грузов из-под уровня воды. 4. Водоизмещение корабля Вообразим, что наш корабль мгновенно вынут из воды, а сама вода так же мгновенно замерзла. В этом случае во льду должно образоваться углубление, своего рода отпечаток, в точности рав- ный подводному объему корабля (рис. 8). Наполним образовавшееся углубление водою точно до верхних краев, т. е. до уровня ватерлинии, измеряя израсходованное количество воды. Таким образом, мы определим объем углубления и заодно вычислим вес налитой воды. Теперь мысленно разморозим наш водоем. Что с ним получится? Оказывается, что равновесие, в котором находилась масса воды, окружающей корабль, когда он плавал, сохранилось и тогда, когда мы корабль подменили водою. А это и значит, что вес корабля, т. е. вес корпуса с внутренними пространствами трюмов, надводными устройствами, несущего на себе множество грузов, в точности равен весу воды, взятой в объеме воображаемого углубления, т. е. подводного объема корпуса корабля. Рис. 8. Водоизмещение корабля В теории корабля подводный объем корпуса корабля называется объемным водоизмещением, обозначается через F и измеряется в кубических метрах (м5). Если взять вес воды в объеме подводной части корабля, то получим так называемое весовое водоизмещение корабля, обозначаемое через D и измеряемое в тоннах (т). Если обозначим вес корабля со всеми находящимися на нем грузами через G, то, приравняв D к в, получим основное уравнение плавающего тела - так называемое уравнение пловучести Ю - G. (8) Весовое водоизмещение корабля I) равно объему р, умноженному на удельный вес воды d: D = d- V, (9) при этом удельный вес воды принимается равным: для Балтийского моря 1,015, для Черного моря 1,025, для Атлантического океана 1,025-1,026, для Азовского и Каспийского морей 1,010-1,012, для рек и озер (пресных) 1,000. 10 Для того чтобы вытеснить и в море и в реке равный вес объема воды, корабль должен в реке, где вода "легче", вытеснить больший объем, чем в море, где вода имеет большую плотность. Так как вытеснить больший или меньший объем воды корабль имеет возможность, только изменяя осадку, то, следовательно, в реке корабль должен погрузиться глубже, чем в море. Отношение осадок должно быть обратно отношению плотностей: осадка корабля в реке Hf равна осадке в море Ня, помноженной на удельный вес морской воды d: Я^ = -^; и =н.а, (ю) Н" dy т. е. при переходе из реки к море осадка уменьшается, а из моря в реку осадка увеличивается. Водоизмещение судна является мерой пловучести корабля, и чем больше водоизмещение корабля, тем его пловучесть больше. Однако одна величина водоизмещения еще не характеризует безопасности плавания корабля при изменении нагрузки или при его аварии. Главную роль при этом играет высота надводного борта, обеспечивающая запас пловучести. ЪшЯшшшшшяя^^ •>-_.-- - ^^ Рис. 9. Запас пловучести Запасом пловучести корабля называется дополнительное количество груза, которое может принять корабль до полного погружения, обладая пр.и этом пловучестью. Мерою запаса пловучести является величина непроницаемого для воды объема корпуса корабля, лежащего выше максимальной грузовой ватерлинии (рис. 9). 5. Поперечная статическая остойчивость Мы усвоили, что пловучесть корабля, т. е. способность держаться на воде, не изменяя своей осадки, обусловливается равновесием между силами тяжести (весом) и силами давления воды, равнодействующая которых направлена вверх и является силой пловучести. Благодаря симметричности форм корпуса корабля сила веса и сила пловучести лежат в одной диаметральной плоскости. Пусть для корабля, плавающего в прямом положении, АА является следом грузовой ватерлинии ГВЛ, а БВ - следом диаметральной плоскости (рис. 10). При наклонении на угол 6° под действием кренящей силы, приложенной извне, корабль будет плавать, погрузившись до некоторой другой ватерлинии, след которой будет А^А^, называемый действующей ватерлинией а ДВЛ в отличие от имевшейся первоначально ГВЛ. Для удобства рассуждения след ДВЛ нанесен на том же чертеже под углом крена 6° к первоначальной ГВЛ. Мы видим, что при этом правый борт вошел в воду больше, чем левый. Обратим внимание на то, что подводный объем корпуса изменил свою форму, а нам уже известно, что центр величины (ЦВ) является центром тяжести (ЦТ) погруженного объема, поэтому из прежнего положения (точка С) ЦВ переместится в сторону наклонения корабля и будет находиться в точке Ct. Так как вес корабля при крене не изменился и его водоизмещение осталось неизменным, то и сила веса G, приложенная в ЦТ корабля. M,=GKLsin& •А,(ДВЛ) А(ГВЛ) Рис. 10. Остойчивое плавание корабля Рис. 11. Треугольник остойчивости тоже осталась неизменной, а направление ее перпендикулярно к ДВЛ. Что же касается силы пловучести (D), приложенной уже теперь в точке Cv то она направлена вверх параллельно силе G. При наклонном положении корабля силы G и I), оставаясь равными и параллельными друг другу, уже не лежат в одной плоскости и образуют пару сил. Действие этих сил определяется величин oji^ м о м е н т а, зависящего от величины сил и плеча пары KL. Плечом пары (KL) называется расстояние между направлением силы пловучести (D) и силы тяжести (G) накрененного корабля; оно зависит от угла крена (6°) и от формы корпуса корабля. Плечо это является катетом прямоугольного треугольника, называемого треугольником остойчивости (рис. 11), у которого одной вершиной является центр тяжести (ЦТ) корабля, второй - основание перпендикуляра, опущеннного из ЦТ на направление силы плову- 12 чсстп, а третьи вергапйа йосит йазвайие меТацсйтра, обозначаемого буквой Ж. Из рис. 10 видно, что если точка М находится выше ЦТ корабля, то корабль остойчив, так как по прекращении действия внешней силы, вызвавшей наклонение корабля на угол 6°, пара сил, образуемая весом корабля G и силой пловучести Л), стремится уменьшить угол крена и вернуть корабль в прежнее положение. Рассмотренная нами пара сил имеет решающее значение для остойчивости корабля: чем больше величина этой пары, тем труднее кораблю опрокинуться, так как получающийся при этом момент стремится вернуть корабль в его прежнее положение; по этим соображениям эту пару сил называют выпрямляющей парой, а момент восстанавливающим. Величина плеча выпрямляющей пары определяется из треугольника остойчивости и имеет выражение: KL^=MK-sm№. (11) Соответственно с этим величина восстанавливающего момента будет: ___ ___ rK^G-KL= G-MK-smb0. (12) Если центр величины (ЦБ) при наклонении расположится на одной вертикали с центром тяжести (ЦТ) корабля, то момент пары равен нулю, и по прекращении действия внешней силы корабль останется плавать в новом положении с углом крена 6°. В этом случае точка М (метацентр) совмещается с центром тяжести корабля (точкой К), и корабль остойчивостью не обладает - находится в безразличном равновесии (рис. 12). И, наконец, если центр величины (ЦВ) лежит между отвесной линией, проведенной из центра тяжести (ЦТ) корабля, и точкой С, то пара сил создает момент, вращающий корпус корабля в ту же сторону, в какую действует и внешняя сила, вызвавшая крен корабля. Корабль будет стремиться увеличить угол крена и перевернуться. В этом случае точка М (метацентр) находится ниже центра тяжести (ЦТ) корабля, и корабль не остойчив (рис. 13). В этом случае пара сил и момент носят название опрокидывающей пары и опрокидывающего момента. Рис. 12. Безразличное равновесие корабля 13 Из изложением выше следует, что изучение остойчивости корабля сводится к рассмотрению взаимного^положения центра величины (ЦВ) и центра тяжести (ЦТ) корабля. Обычно вместо рассмотрения положения переменной точки Ct (ЦВ) исследуют положение точки М (метацентра). Возвышение метацентра (Ж) над центром величины (точкой С) носит название начального метацентрического радиуса р0 (рис. 14). Разность /г = Ро - а, (13) где а - возвышение центра тяжести над центром величины, называется начальной метацентрической высотой и представляет собою возвышение метацентра (М) над центром тяжести (точкой К). •\-ti "хГ _L ц.т Рис. 13. Неостойчивое плавание корабля Рие. 14. Начальный метацентрический радиус Если считать h положительной от центра тяжести вверх, то условия остойчивости могут быть выражены так: й>0 корабль остойчив й<0 корабль неостойчив h - о безразличное равновесие. Таким образом, степень остойчивости в начальном положении равновесия может быть охарактеризована знаком и величиной Тг. Обратившись к треугольнику остойчивости, мы увидим, что сторона Жк равна Ъ, и тогда формулы (и) и (12) перепишутся так: KL -= ЖК-sin6° = h-sin 6° (14) 14 и НЛП t---G.jr/.-=".A.sine6 SR = G (p0 ± a) sin 6°, (15) (16) Это выражение носит название метацеНтрической формулы остойчивости. Таким образом, нами установлено, что восстанавливающий момент равен произведению веса судна на метацентрическую высоту и на синус угла крена. Однако эта формула справедлива лишь для небольших углов крена, так как положение точки М (метацентра) не постоянно: при больших углах крена точка Ж довольно значительно перемещается по некоторой кривой вследствие резкой несимметричности погруженного в воду корпуса корабля. Но для кораблей с нормальными обводами корпуса и при малых углах крена (10-12°), перемещения ее столь незначительны, что ее положение на вертикали можно считать постоянным. Что же касается вычисления плеч выпрямляющей пары для больших углов крена, то оно возможно лишь при помощи довольно сложных математических расчетов и построений, и теория корабля в этом случае простых способов расчета не дает. Однако и в этом случае остается в силе установленное выше правило, вытекающее из метацентрической формулы остойчивости. Подводя итог изложенному выше, приходим к следующему заключению: остойчивость измеряется величиной плеча выпрямляющей пары и тем больше: 1) чем больше ширина корпуса корабля, 2) чем выше надводный борт из) чем ближе центр тяжести к центру величины. 6. Продольная статическая остойчивость При перемещении грузов по длине корабля его осадка по носу или по корме будет увеличиваться в зависимости от места расположения груза. Разность углублений носа и кормы называется д и ф е-рентой и выражается в линейных мерах. Если углубления носа и кормы одинаковы, то говорят, что корабль сидит на "ровный киль". В этом случае корабль будет вращаться относительно своей" поперечной оси, и, рассматривая его продольные наклонения, 15 Рис. 15. Продольная остойчивость корабля приходим к заключению, что и в этом случае возникает пара сил, аналогичная той, которую мы имели при боковых наклонениях (рис. 15). Эта пара сил стремится вернуть корабль по прекращении действия внешних сил, выведших его из состояния покоя, в прежнее положение. Величина восстанавливающего момента в соответствии с формулой (12) будет иметь выражение Wl = G-MK-sin fc* Л Рис. Q; U&F' Углы крена 16. Диаграмма Рида статической остойчивости он по знаку (направлению действия) противоположен восстанавливающему моменту, и через полученную точку проведем линию, параллельную оси Ох, тогда точка пересечения горизонтали с кривой и даст искомые углы крена. Таких точек пересечения получаем две: av соответствующую меньшему значению 6^ и а2 - большему углу 62°. Допустим, что корабль получил угол крена Ъ°, при котором по величине кренящий и восстанавливающий моменты равны и действие кренящего момента т прекратилось. По диаграмме мы видим, что на угле 6j° остается восстанавливающий момент противоположного знака; под его воздействием корабль начнет 2 Основы гидроавиации. -' уменьшать крен п возвратится в положение, определяемое углом 9'1-0°, т. е. в положение вертикального плавания. Отсюда делаем вывод, что корабль обладает остойчивостью. Если взять положение а.2, то при увеличении угла 62° видим, что восстанавливающий момент будет меньше кренящего и корабль в положении, соответствующем углу больше 6^°, не будет в состоянии равновесия, так как крен будет увеличиваться. Следовательно, наибольший угол, до которого можно допускать крен под действием внешней силы, определится точкой касания к кривой, если касательная проведена параллельно оси. (На рис. 16 предельный угол крена равен приблизительно 30°.) Остойчивость корабля при действии постоянного по величине кренящего момента, таким образом, определяется частью диаграммы, лежащей выше прямой а^, изображающей кренящий момент. Величина начальной метацентрической высоты может быть определена при помощи диаграммы Рида следующим образом: из точки О (начала координат) проведем касательную к кривой, а на оси абсцисс отложим в принятом масштабе отрезок, равный 57°,3 (угол, соответствующий длине дуги, равной радиусу); восставленный перпендикуляр и будет соответствовать искомой величине (см. рис. 16). Обычно начальная часть диаграммы на значительном протяжении сливается с касательной, проведенной через начало координат (примерно до 20°). До того угла, где кривая и касательная незначительно отличаются друг от друга, можно в кораблестроении с достаточной для практики точностью считать, что формула метацентрической остойчивости справедлива. 8. Динамическая остойчивость Динамическая остойчивость рассматривает работу сил, приложенных к кораблю во время его наклонения от внезапно приложенной силы, действующей сразу полной своей величиной в отличие от статической, когда действие силы нарастает постепенно, начиная от нуля и кончая полной своей величшщй. Предположим, что на корабль воздействует сила, момент которой относительно ЦТ корабля имеет конечную величину. Корабль будет наклоняться и приобретать угловую скорость вращения, которая будет увеличиваться до тех пор, пока кренящий момент не будет больше восстанавливающего. Когда величины моментов уравновесятся, корабль придет в положение статического равновесия с углом крена 63°, но все же, имея некоторую угловую скорость, он перейдет положение равновесия и будет увеличивать угол крена. При угле крена, большем 93°, восстанавливающий момент станет больше кренящего, вследствие чего угловая скорость начнет уменьшаться и, наконец, обратится в ноль, при некотором угле крена Oj0, большем 63°. 18 Работа восстанавливающего момента поглотят живую силу (энергию), накопленную за первую половину размаха, и когда живая сила будет погашена, корабль начнет возвращаться в положение равновесия, а так как восстанавливающий момент больше кренящего, он снова начнет приобретать живую силу и снова перейдет положение статического равновесия при угле б.,°. Таким образом, корабль будет качаться около нового положения равновесия до тех пор, пока вследствие наличия сопротивления воды не остановится на угле 03°, до которого он отклонился бы под действием внешней силы, если бы она не была сразу приложена всей своей величиной, а нарастала постепенно (рис. 17). Порыв ветра dv (c)г<@3<0, Рис, 17. Динамический крен Из изложенного видим, что при динамическом действии кренящей силы приходится сравнивать не величины получающихся при этом моментов, а величины работ этих си л. В теоретической механике доказывается, что работа пары сил равна произведению момента на угол поворота, На диаграмме Рида постоянный кренящий момент можно изобразить прямой, параллельной оси абсцисс, с ординатой т, отложенной в масштабе восстанавливающих моментов (рис. 18). В первый момент действия силы, т. е. на участке от 0 до Ь1 , получается избыток работы кренящего момента. Действительно, работа кренящего момента, приложенного сразу всей своей величиной, равна площади прямоугольника ОАБЬ1 (произведению величины момента т на угол поворота 6,), а величина работы восстанавливающего момента равна площади фигуры^ шл^. Получается избыток работы кренящего момента, равный площади фигуры ОАВ, за счет которой корабль при наклонении накопляет запас энергии (живую силу). Наклоняясь дальше, корабль уменьшает угловую скорость, расходуя накопленную 19 X X X живую силу на преодоление работы восстанавливающего момента, и получает наибольший угол крена (62°), когда израсходует весь запас живой силы. Очевидно, угол крена таков, что площадь фигуры БСЕ будет равна площади ОАВ. Действительно, при угле 62° работа кренящей пары равна площади прямоугольника ЛОв.2Е, а работа восстанавливающей пары равна площади фигуры 6ШС62. Отнимая от указанных площадей общую для них площадь OBE$t, получим, что для равновесия необходимо равенство площадей ОАВ и ВСЕ. 1. Рис. 18. Диаграмма Рида динамической остойчивости (сдучай осюйчивогэ корабля) Отсюда видим, что при динамическом действии кренящей силы корабль наклоняется в первый момент на значительно больший угол, чем при статическом действии той же пары. • Из диаграммы видно, что для начальной части кривой, где она почти сливается с прямой, угол 02° больше угла Ь°, так как кривая лежит ниже прямой ОК. Если кренящая постоянная сила столь велика, что площадь ОАВ больше площади ВСЕ, то она при внезапном действии на корабль опрокинет его, так как нет такого мв угла, при котором вся живая сила, выражаемая площадью ОАВ, была бы поглощена во второй период избытком работы восстанавливающей пары (рис. 19). Из сказанного видно, что динамическая и статическая остойчивости будут обеспечены тем больше, чем выше поднимается кривая моментов и чем большая площадь заключается между осью абсцисс и кривой. Эти же величины в свою очередь еависят от ширины корабля и высоты надводного борта. Чем выше надводный борт, тем на больший угод 20 Рис. 19. Диаграмма Рида динамической остойчивости (мучай неостойчивого корабля) 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 восстанавливающей пары, значит тем выше поднимается кривая над осью абсцисс. Этим мы заканчиваем рассмотрение теории корабля, считая, что только в этой части она может быть использована при изучении теории гидросамолета. Глава П ПЛОВУЧЕСТЬ И ОСТОЙЧИВОСТЬ ГИДРОСАМОЛЕТА 1. Условия плавания гидросамолета Нормальное плавание судна происходит при неизменном положении ВЛ, а следовательно, 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 движении в воде. Совершенно другая физическая картина наблюдается при плавании и движении гидросамолета. Назначение его плавающих приспособлений (лодок или поплавков) заключается Не ТОЛЬКО В ТОМ, Рпс. 20. Обводы корпуса корабля и лодки гидроса-ЧТОбы Поддержать ГИ- молета: а - лодка гидросамолета; б - корпус корабля дросамолет на воде в состоянии плавания (аналогично корпусу судна), но при движении создать гидродинамическую силу, как бы выталкивающую корпус самолета из воды и облегчающую отрыв при взлете. Следовательно, движение гидросамолета в отличие от судна происходит при переменном водоизмещении, и на больших скоростях (гидропланирование) водоизмещение почти равно рулю. 21 Это обстоятельство определяет различие в конструктивных обводах корпуса судна и плавающих 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. объем погруженной части. Численно определить величину необходимого нам объема мы можем только путем измерений. Благодаря сложности формы погруженной части плавательных приспособлений вычисление объема погруженной части требует значительной затраты времени как на чертежную, так и на вычислительную работу. Оёй> Рис. 21. Установка дан определения элементов шовучесги и остойчивости Практически удовлетворительным оказался метод так называемого "купания модели", который при несложном оборудовании дает возможность определить все необходимые данные как для расчета пловучести, так и остойчивости. Сущность этого метода заключается в следующем. Отлитую из парафина в определенном масштабе модель плавающего приспособления гидросамолета опускают в стеклянную ванну и за-меча-ют количество вытесненной моделью воды, которая сливается через специальный слив прямо в градуированный сосуд. Отсчитанный объем воды, помноженный на коэфициент масштаба, и даст водоизмещение гидросамолета. 22 Однако произведенное определение водоизмещения дает нал ошибочный результат, так как вес объема вытесненной воды соответствует только весу модели плавающего приспособления, а не модели всего гидросамолета. Для определения точного отсчета необходимо модель уравновесить. Уравновешивание модели производится следующим образом. Предварительно по общим правилам механики определяется ЦТ всего гидросамолета, и положение его координируется относительно нижней точки редана. Полная сила веса гидросамолета (рис. 21) имитируется на модели с помощью шарнира Гука, помещенного в ЦТ модели и укрепленного на двух стержнях (один из стержней крепится на модели, а другой 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 парафиновой 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 углубление носа и кормы и по разнице углублений определить диферент. При изменении веса и перемещении ЦТ как по длине модели, так и по высоте следует только переместить центр шарнира Гука в новое положение, заполнить ванну водой до уровня слива и, погрузив вновь модель, определить объем вытесненной воды и измерить новые значения углубления носа и кормы. Таким образом, при наличии несложного оборудования и модели плавающего приспособления определение водоизмещения не представляет больших затруднений. Ставя эксперимент для летающей лодки, мы не должны забывать нераздельности понятий пловучести и остойчивости, и поэтому для "купанья" в нашем распоряжении должна находиться полная модель плавательных приспособлений летающей лодки, т. е. кроме самой лодки должны быть устройства, обеспечивающие ее остойчивость (подкрыльные поплавки, жабры и т. п.), иначе модель в ванне перевернется. Ознакомившись с методом определения водоизмещения, перейдем к изучению остойчивости. 3. Остойчивость гидросамолета Характеристика остойчивости гидросамолета заключается в ознакомлении с поведением его под влиянием опрокидывающих (кренящих) моментов. Как известно, влияние опрокидывающих моментов на гидросамолет характеризуется диаграммой Рида как продольной, так и поперечной остойчивости. К построению диаграмм Рида мы и приступим, пользуясь для этого тем же оборудованием, каким 23 /" пользовались ц при определении водоизмещения. Усыновим прежде всего, что при действии какой-либо внешней рилы, не приложенной в ЦТ, гидросамолет получаст вращение около ЦТ (пренебрегаем тормозящим действием частей, погруженных 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 передвигаемыми по ним грузами. Замеряя величину момента (кренящего), 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. Двухпоплавковнй гидросамолет с подкрыльными поплавками Произведя опыт с различными схемами гидросамолетов и по-втроив 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) двухпоплавковые 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, Двухпоплавковые гидросамолеты при достаточном расстоянии между поплавками обладают необходимой поперечной остойчивостью, и установки добавочных подкрыльных поплавков не требуют. Однако при постановке сухопутного самолета на поплавки из-за невозможности укрепить их к фюзеляжу на 24 -=г- ^=T ^W^-^t---^ Рис. 23. Двухпошавковый гидрооамолет Бюм и Фосс "Гамбург На" - 139. Подетный вес 16 т Рис. 24. Двухлодочный гидросамолет 25 необходимом для надлежащей остойчивости расстояний поперечной остойчивости не всегда удается достигнуть. В/Зтом случае установка подкрыльных поплавков обязательна (рис. 22). Самым большим двухпоплавковым самолетом является "Гамбург На"-139, построенный фирмой Блом и Фосс (рис. 23). Итальянская фирма Савойя построила гидросамолет S-66 с тремя моторами Фиат по 500 л. с., схема которого ничем не отличается от схемы двухпоплавкового гидросамолета, но поплавки сделаны настолько большими, что вмещают всю поднимаемую нагрузку (рис. 24). Исходя из аналогии с летающими лодками, где грузы тоже располагаются в лодке, этот тип гидросамолета неправильно называют "двухлодочным гидросамолетом". Однопоплавковые гидросамолеты остойчивы только при наличии подкрыльных поплавков (рис. 25) и в этом случае принципиальной разницы между ними и летающими лодками нет. Рис. 25. Однопошавковый гидросамолет (морской разведчик Боот-Сикорский (052И-1) Наиболее разнообразны решения вопроса остойчивости в схемах летающих лодок. 1. Летающая лодка с не не сущ им и подкрыльными поплавками. Если лодка в спокойном состоянии совсем не касается подкрыльными, поплавками воды или же слегка наклонена на один поплавок, в то время как другой находится над уровнем воды, поплавки в расчет водоизмещения не входят и значения при глиссировании .не имеют. Их действие начинается лишь с появлением кренящих моментов: тогда один из них, погружаясь в воду, под действием гидростатических сил выправляет полученный гидросамолетом крен. Совершенно очевидно, что чем дальше от оси гидросамолета будут расположены поплавки, тем больше будет восстанавливающий момент при том же объеме поплавков. Поэтому в данной схеме поплавки стремятся расположить возможно ближе к концу крыла. 2. Летающие лодки с несущими подкрыльными поплавками. Впервые применил эту схему известный не- 26 мрцкий конструктор инженер Рорбах. По этой схеме гидросамолет плавает при погруженных обоих подкрыльных поплавках, которые несут часть веса гидросамолета. В некоторых случаях водоизмещение несущих поплавков до-сшгает 15% от водоизмещения всего гидросамолета. Описанная схема нашла свое применение в ряде конструкций гидросамолетов, например Блекборн "Сидней" (рис. 26). Рис. 26. Лодочный гидросамолет с несущими подкрыльными цопдавкамн (английская летающая лодка Блекборн "Сидней") 8. Летающие лодки с плавниками (штуммелями, жабрами). Немецкий конструктор Дорнье осуществил эту схему на целой серии своих гидросамолетов, начиная с "Либелль" и кончая Do-X (рис. 27). Особенность этой схемы заключается в том, что с обеих сторон лодки, примерно в средней ее трети, устроены уширения значительного объема, которые при плавании гидросамолета частично погружены в воду и тем самым обеспечивают устойчивость плавания. Рис. 27. 1одочныи гидросамолет с жабрами Дорнье "Либелдъ" (посадка на лед) Эта схема была использована и другими конструкторами (рис. 28 И 29). V Некоторые конструктора (американские и английские) делают уширедие подводной части лодки в комбинации с подкрыльными поплавками (рис. 30), достигая этим самым меньших размеров подкрыльных поплавков. 4. Особая схема летающих лодок (рис. 31). В гидросамолете, построенном по схеме Электрической Компании, остойчивость достигается низким размещением нижних плоскостей, 27 Рис. 28. Лодочный гидросамолет с жабрами Дорнье До-24 имеющих большое V. Плоскости сделаны водонепроницаемыми, представляют одно целое с лодкой и являются особого рода плавниками. Эта схема распространения не получила. Ознакомившись со способами и схемами гидросамолетов и произведя исследования над моделями с различными типовыми приспособлениями для обеспечения остойчивости, мы получим диаграммы Рида, которые для удобства сравнения построим на одном графике (рис. 32). Будем помнить, что водоизмещение моделей было одно и то же. Рис. 29. Лодочный гидросамолет Боинг Как нам известно, на диаграмме Рида по оси ординат откладываются восстанавливающие моменты, а по осп абсцисс - соответствующие им углы крена. Из диаграммы видно, что с точки зрения наилучшего обеспечения остойчивости самой наивыгоднейшей схемой является схема двухпоплавкового (двухлодочного) гидросамолета, затем летающая лодка с несущими поплавками, лодка с ненесущими поплавками и, наконец, летающая лодка с жабрами-. Однопоплав-ковый гидросамолет аналогичен летающей лодке с ненесущими поплавками. 28 iSlSc?QSA^ Vac. 30. Гидросамолет Макки-99 Вспомним из теории корабля выражение момента восстанавли-вающрй пары 3}?-=G(porta)sin6. Представим его в виде 2Я - GРоsin6° ± Gasin6° = ОМ}sin6° ± (Шгsin6°, (18) где G - вес гидросамолета, Р0 - метацентрический радиус, а - расстояние между ЦВ и ЦТ, h - метацентрическая высота. Рис. 81. Гидросамолет Электрической Компании Первый член уравнения CMC sin 6° носит название остойчивости формы, так как он зависит лишь от момента инерции 1Х площади ВЛ, а не от веса судна, и объема его подводной части. Второй член GMKsin6° носит название остойчивости в е с а и исключительно зависит от веса и расстояния ЦТ и ЦВ. Ввиду того, что в процессе нашего исследования вес и положение ЦТ не менялись, то и величина члена остойчивости веса не изменялась и влиять на результат исследования не могла. 29 Следовательно, для остойчпвости^имеет большое значение при прочих разных условиях остойчивость формы, зависящая от момента инерции площади БЛ. Углы кр&ко Рис. 32, Диаграмма Рида статической остойчивости для различных схем гидросамолетов Моме'нтом инерции любой площади около какой-либо оси называется сумма произведений элементарных площадок на квадрат расстояния от центров тяжести их до этой оси. \ ЙЖ*""^"Й^ гл \ D С Рис. 33. Определение момента инерции пря- моггольника I Рис. 34. Определение момента инерциа площади ватерлинии лодочного 1идросамоаета Поясним это определение примером. Возьмем прямоугольник ABCD (рис. 33) и определим момент инерции I относительно оси eg, проходящей через ЦТ сечения. Обозначим ширину основания прямоугольника CD через Ь, а высоту АС через Ъ, 30 Разделим площадь прямоугольника ЛВС!) на отдельные элементы прямыми линиями, параллельными основанию и отстоящими одна от другой на величину у. Тогда площадь каждого такого элемента будет равна f=by, а момент инерции относительно горизонтальной оси zz будет / I = уЧ. Производя суммирование этих элементарных моментов по всей площади, получим момент инерции площади прямоугольника Т = - г~ 12 ' Из приведенного примера можно видеть, что момент инерции есть величина, характеризующая расположение площади относительно какой-либо оси, и чем дальше от оси расположена площадь, тем большей может быть получена величина момента инерции. Обычно при расчетах остойчивости за ось моментов инерции гидросамолета принимают его продольную ось симметрии, совпадающую с осью лодки или фюзеляжа (рис. 34), и тогда момент инерции площади БЛ определится по формуле _?---/,+2 (г-НЧ , (19) где /л - момент инерции площади БЛ лодки около собственной оси, г - момент инерции площади БЛ поплавка .около собственной оси, I - расстояние от оси лодки, г + Z2s - момент инерции площади ВЛ поплавка, отнесенной к оси лодки. Как видно из этой формулы, разнесение площади БЛ относительно оси гидросамолета весьма выгодно с точки зрения улучшения остойчивости. 4. Влияние остойчивости на схему гидросамолета Однако преимущества двухпоплавковых гидросамолетов не так велики, как это следовало бы ожидать из рассмотренного выше материала. Параллельно с поплавковыми гидросамолетами весьма успешно эксплоатируются и летающие лодки, причем в настоящее время все гидросамолеты, начиная с полетного веса 4-5 т и выше, делаются исключительно по типу летающих лодок. 31 Постараемся установить, почему это происходит. Инженер Шнадель (Германия)1 провел исследование по сравнению различных схем гидросамолетов с точки зрения их весовых соотношений, а также летных и гидродинамических качеств. В результате своих исследований он построил диаграмму (рис. 35). По оси абсцисс отложено отношение взлетной скорости к скорости полета по горизонтали, а по оси ординат - отношение водяного сопротивления к весу гидросамолета. Из диаграммы видно, что примерно на 50% скорости полета все гидросамолеты выходили на редан, исключение составлял лишь гидросамолет с жабрами, у которого выход на редан происходил несколько раньше, очевидно за счет более эффективного гидродинамического действия жабер с реданной частью лодки. Если же обратимся к оценке величины E/G, характеризующей конструктивное совершенство гидросамолета, то оказывается, что наиболее выгодной с этой точки зрения является летающая лодка с ненесу-щими поплавками, затем Рис. 35. Сравнившая диаграмма различных с Несущими; ЖабрЫ И конструктивных схем гидросамолетов ДВуХПОПЛаВКОВЫв ГИДрОСа- молеты стоят на последнем месте. Это обстоятельство объясняется весьма просто. Совершенно очевидно, что вес конструкции двухпоплавковых гидросамолетов с шасси и необходимыми усилениями фюзеляжа и коробки крыльев будет больше, чем лодки с подкрыльными поплавками, а водяное сопротивление одной лодки будет меньше, чем двух поплавков. Жабры в первый момент движения дают довольно значительное сопротивление, пока не приобретется достаточная скорость движения; кроме этого, они весьма чувствительны на перегрузку гидросамолета, и иногда значительно увеличенная против нормы осадка не позволяет оторваться гидросамолету из-за того, что жабры зарываются в воду. Как мы видим, исследование затронутого нами вопроса не дает возможности четко установить преимущества одной схемы перед другой, поэтому мы можем наблюдать в современных 1,0 Урозбега VDI. 1931. ZusammenhSnge zwischen Schiffbau und Seeflugzeugbau. 32 Конструкциях гидросамолетов любые из рассмотренных нами схем. Не следует забывать, что мы коснулись только одного вопроса, входящего в состав понятия мореходности гидросамолета, и, следовательно, проследили влияние одной лишь остойчивости на конструктивные формы гидросамолета. Для оценки целесообразности схемы гидросамолета необходимо ознакомиться с другими элементами мореходности, которые и рассматриваются дальше. Глава III ПЛАВАНИЕ ГИДРОСАМОЛЕТА • 1. Общие сведения При плавании гидросамолета с небольшой скоростью на него действуют, кроме силы гидростатического поддержания, уравновешивающей его вес, еще силы: от тяги винтомоторной группы, воздушного и водяного сопротивления. Под действием силы тяги гидросамолет приобретает способность к поступательному движению. Силы воздушного и водяного сопротивления направлены в обратную направлению дви-жения сторону и уравновешиваются силой тяги. При небольшой скорости движения сила воздушного сопротивления не имеет большого значения и лишь при наличии ветра увеличивается и требует увеличения тяги для передвижения гидросамолета с той же скоростью. Рассмотрение законов, которым следуют силы тяги и воздушного сопротивления, будет произведено при изучении взлета гидросамолета; что же касается водяного сопротивления при движении гидросамолета с неизменной осадкой (при постоянном водоизмещении), то оно и явится объектом нашего изучения в настоящей главе. Водяное сопротивление при движении гидросамолета с постоянной осадкой подразделяют на следующие три составные части: а) сопротивление трения, б) сопротивление фор мы (водоворотное сопротивление) и, в) волновое сопротивление. 2. Сопротивление трения Равнодействующая касательных сил, возникающих при движении на погруженной в воду поверхности плавательных приспособлений гидросамолета в области пограничного слоя, называется сопротивлением трения. Вода, обладая вязкостью, т. е. свойством, вследствие которого при перемещении одного слоя по другому возникает сила внутреннего трения, прилипая к шероховатой поверхности плавательных приспособлений, обра* 3 Основы гидроавиации. "5<5 зуст Прилегающий к ним весьма тонкий, так называемый пограничный с л о и. В этом пограничном слое совершается быстрый переход от нулевой скорости движения воды у смоченной поверхности к скорости окружающего потока. Очевидно, что в идеальней жидкости, не имеющей вязкости, и при совершенно гладкой поверхности плавательных приспособлений, трение отсутствовало бы. Течение жидкости в пограничном слое при обтекании твердого тела может быть как ламинарным, так и турбулентным. Проследим на опыте оба вида движения жидкости в пограничном слое и определим условия, при которых могут быть наблюдаемы как тот, так и другой режим движения. ъсГ \S 7__Л '/////////////'///////У////// Рис. 36. Прибор дм демонстрации ламинарного и турбулентного движения жидкости Пропустим воду, налитую в стеклянную банку, через трубку а, имеющую на входном конце коллектор Ъ с плавным окончанием (рис. 36). Через трубку с из бачка d в коллектор Ъ впускаем подкрашенную воду, скорость истечения которой регулируем краном д, а скорость течения воды в трубке а регулируем краном г. Среднее значение этой скорости определим по времени наполнения водой мерного стаканчика. Оказывается, что при малых скоростях движения воды в трубке а видна резко очерченная, окрашенная струйка, в то время как остальная масса воды осталась неокрашенной. Следовательно, в этом случае движение жидкости, в трубке а состоит из ряда параллельных струек и происходит слоями. Этот вид движения называется ламинарным. Скорость слоев неодинакова: к внутренней поверхности трубки частицы воды прилипают и остаются неподвижными; вслед- 34 Рис. 37. Распределение скоростей частиц жидкости при ламинарном движении ствие вязкости воды эти частицы тормозят движение соседних слоев и тем самым уменьшают скорость их движения. Чем дальше от стенок удалены слои воды, тем большую они имеют скорость, и на оси трубки мы имеем наибольшую скорость движения воды. Если мы определим скорости отдельных слоев в диаметральной плоскости трубки и изобразим их в определенном масштабе, то получим распределение скоростей потока, как показано на рис. 37. При увеличении скорости течения воды по трубке а, при некоторой скорости vKf, характер движения почти мгновенно меняется, и вся вода оказывается равномерно окрашенной. Это вызвано тем, что имевшееся правильное движение слоями перешло в беспорядочное и окрашенные частицы воды перемешались с чистой водой по всему объему трубки. Этот вид движения носит название турбулентного. Частицы воды , у стенок трубы точно так же прилипают к ним, но движение воды происходит уже не слоями, а беспорядочно. Вследствие этого и распределение скоростей по диаметру трубки совершенно иное. На небольшом расстоянии от стенок скорости значительно увеличиваются, в то время как в других точках возрастают значительно медленнее. ч Скорость, при которой происходит переход от ламинарного к турбулентному движению, называется критической скоростью. Если v •< vKp, то возможно лишь ламинарное устойчивое движение, случайное нарушение которого вызывает только местные возмущения; если же VK ^>v, то возможно лишь турбулентное устойчивое-движение, которое не может быть изменено какой-либо случайной причиной. В пограничном слое ламинарное движение занимает небольшой участок длины, начальные возмущения у входной кромки плавательных приспособлений и шероховатая поверхность их оказываются вполне достаточными для создания турбулентного движения воды в пограничном слое. Таким образом, частицы воды, приходя в соприкосновение со смоченной поверхностью плавательных приспособлений гидросамолета, будут увлекаться вперед по его движению, и благодаря вязкости это движение будет передаваться соседним слоям воды. При этом частицы воды будут не только двигаться поступательно, но получают и вращательное движение, дающее начало небольшим водоворотам в виде отделяющихся от поверхности вихрей. Результатом этого гидросамолет имеет сзади попутный поток, направленный вслед за ним и называемый трущим'ся попутным следом (рис. 38). 3* ' 35 Рис. 88. Трущийся попутный след Законы трения в воде определены В. Фрудом в следующем виде: 1) трение прямо пропорционально плотности воды; 2) трение прямо пропорционально смоченной поверхности; 3) трение зависит от рода поверхности, но не зависит от давления и глубины погружения тела; 4) трение возрастает с увеличением скорости в степени, близкой к 2; 5) отнесенное к единице поверхности трение уменьшается по мере удаления от входя щей кромки, но у корпуса гидросамолета в наиболее его широкой части скорости получаются несколько большими, нежели скорость свободного потока (примерно до 2%). 3. Сопротивление формы Сопротивление формы, или, как иногда называют, водоворот-ное сопротивление, возникает вследствие срыва вихрей, образующихся в пограничном слое в тех местах, где нарушена плавность обводов плавательных приспособлений гидросамолета, - непосредственно за реданом и за срезанной кормой поплавков. Рис. 88. Вихри 36 Это объясняется тем, что в этих местах происходит резкое падение давления в пограничном слое и разрыв струйного течения воды. Область возмущенной воды отстает от гидросамолета и создает постепенно затухающий попутный след в виде отдельных вихрей, отделяющихся попеременно то с правой, то с левой стороны попутного следа. Они почти мгновенно достигают своего окончательного расположения, состоящего в том, что за кормой образуется двойной ряд попеременно расположенных воронок, правых с правым вращением и левых с левым, на одинаковых интервалах (рис. 39). Водоворотное сопротивление для судов с плавными обводами корпуса по наблюдениям составляет в среднем около 10% от сопротивления трения. Для гидросамолетов водоворотное сопротивление может превышать указанную величину. 4. Волновое сопротивление Свободная поверхность воды под действием силы тяжести стремится установить плоский уровень и при всяком нарушении этого условия равновесия жидкости производит поверхностные движения, распространяющиеся в виде волн. Движение судна вносит возмущение в то распределение давления, обусловленное явлением тяжести, которое соответствует покою. В одних точках происходит увеличение давления, а в других понижение, но так как на поверхности, испытывающей равномерное давление атмосферы, оно должно оставаться постоянным, то нарушение распределения давления в жидкости должно вызывать изменение уровня, т. е. появление волн. В носу и корме, где происходит замедление относительного движения струек, обтекающих движущееся тело, благодаря их взаимному раздвиганию должно происходить повышение уровня, а против средней, наиболее широкой части тела должно происходить поперечное сжатие стесненных струй и ускорение их движения, сопровождающееся соответственным понижением уровня; все это вызывает появление волн. _ , __ _ v _ При равномерном движении тела _j^~ ^ •-----\ и спокойном состоянии свободного ' уровня воды система волн, поднимаемая телом, носит характер уста- ' - "~ - повившегося движения определенной рис. ^о. две системы воли формы ДЛЯ каЖДОЙ СКОрОСТИ; На Об- при движении судов 37 разование этих волн тратится часть энергии движения, что и обусловливает наличие волнового сопротивления. Судно при своем движении образует две системы волн: п о п е-речныеи расходящиеся (рис. 40). Гребни поперечных волн перпендикулярны направлению движения судна и посте- щ пенно убывают от носа к корме. Кормовая оконечность подобно ' носовой создает самостоятельную систему поперечных волн. При движении гидросамолета носовые волны не успевают затухнуть и достигают кормовой системы; при этом происходит так называемое явление интерференции, и в частном случае, если носовые волны в кормовой части сдвинуты относительно кормовых волн на половину их длины, то за кормой может и не образоваться поперечной волны, и судно будет иметь только одни носовые волны. Расходящиеся волны начинаются у носовой части судна и идут уступами. Теория сопротивления Фруда, проверенная и подтвержденная большим количеством опытов, дает возможность предварительно рассчитать величину водяного сопротивления при движении судов. Вопрос о водяном сопротивлении гидросамолета более сложен, и точного математического правила его определения нет. Закон Фруда приходится применять с некоторыми ограничениями и добавлениями, и поэтому для получения более полной картины волнового сопротивления определение его производится в специальных бассейнах путем буксировки (протаски) моделей плавающих приспособлений гидросамолетов с замером величин получающихся при этом сопротивлений. Глава IV УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОСАМОЛЕТОМ НА ВОДЕ • 1. Общие сведения Умение хорошо управлять гидросамолетом на воде при различно складывающейся обстановке на море обеспечивает летчику сохранность гидросамолета и дает ему возможность правильно выполнить необходимый маневр. Ввиду того что обстановка на море бывает чрезвычайно разнообразной, летчик должен хорошо знать в каждый момент соотношение сил, действующих на гидросамолет в целом и его органы управления, для принятия решения о применении правильного маневра. Хотя управление гидросамолетом на воде следует в большей части тем же законам, как и управление вполне оснащенным кораблем, но мореплавателю не приходится иметь дело с воз- 38 душными рулями при управлении кораблем, а также с воздушным винтом авиационного двигателя, который в нужный момент не сможет дать заднего хода. Таким образом, управление гидросамолетом гораздо сложнее того, что обычно называют "кораблевождением". Выполнение маневра на гидросамолете может происходить или при свободном плавании (при выключенном моторе), или при рулении с постоянным водоизмещением (при работающем моторе), 2. Дрейф гидросамолета Свободное плавание гидросамолета при наличии ветра сопровождается передвижением его назад, в плоскости ветра. Это плавание носит название дрейфа. Гидросамолет, находящийся в состоянии свободного плавания при отсутствии ветра и волны, является неуправляемым, так как действие внешних сил отсутствует. При наличии же ветра он имеет способность раз- с ворачиваться против ветра, )4J подобно флюгеру, и при отсутствии воздействия летчика на органы управления устойчиво сохраняет указанное положение. Это явление происходит по следующим причинам. Поток воздуха, набегая на гидросамолет, действует равномерно как на несущие поверхности, корпус гидросамолета, так и на хвостовое оперение, образуя с килем и рулем поворотов угол атаки я - '0°. Ввиду того что для киля и руля поворотов обычно выбирается симметричный профиль дужки (рис. 41), подъемная сила которого при а = 0° равна также О, поток воздуха, действуя на все части гидросамолета равномерно, обеспечивает ему устойчивое положение равновесия. При изменении направления потока воздуха он набегает уже на вертикальное оперение под некоторым углом а, отличным от 0°, и в результате этого появившаяся подъемная сила вращает гидросамолет до совпадения вертикальной плоскости сим"-метрии его с плоскостью ветра. Вращение происходит относительно центра тяжести (ЦТ) гидросамолета и определяется величиною момента (рис. 42) Р. / (сила, умноженная на плечо), * 39 20 20 Рис. 41. Характеристика симметричного Вращающий момент является по своей величине решающим, так как моменты от действия воздушного потока на боковую поверхность корпуса гидросамолета и на несущие поверхности по своей величине в данном случае будут второстепенными. Они могут превалировать при других условиях маневрирования, что будет рассмотрено в дальнейшем. При вращении в плоскости ветра гидросамолет, кроме вращающего момента, испытывает воздействие другой силы, тормозящей его движение. Этой силой является сила сопротивления и трения воды о корпус гидросамолета. Величина сопротивления воды зависит от осадки и формы подводной части плавательных приспособлений гидросамолета. Естественно, что у гидросамолета с большой осадкой и сильно выраженной килеватостью днища сопротивление будет больше, чем у мелко сидящего гидросамолета с плоской или весьма незначительной килеватостью. Величина вертикального хвостового оперения и надводной части корпуса гидросамолета при одной и той же силе ветра определяет для разных типов гидросамолетов время возвращения их в плоскость ветра. Этим объясняется необходимость увеличения площади вертикального оперения у гидросамолетов по сравнению с сухопутными. Примеры такого увеличения оперения можно наблюдать при постановке сухопутного самолета на поплавки, когда площадь вертикального оперения в среднем увеличивается на 10-12%- Свойство гидросамолета находиться в плоскости ветра следует учитывать при стоянке его на якоре. В этом случае гидросамолет всегда будет занимать положение против ветра и при изменении его направления будет вращаться относительно якоря. Обычно длина якорного каната равна двум-трем глубинам места стоянки, поэтому, обозначив длину гидросамолета через I, 40 Рпс. 42. Силы, возвращающие гидросамолет и плоскость ветра определим радиус окружности, по которой будет вращаться гидросамолет, из выражения: ______ г -= Ъ +1, где Ъ = У а2 + Л,2 м, а - длина якорного каната в .", h - глубина места стоянки в м. (20) .._-. 77J7///7/''''' '''''"'''iif/'/////////finIII Рис, 48. Определение расстояния между якорями Расстояние между двумя соседними якорями, в том случае, когда место стоянки находится в бухте с высокими берегами, не должно быть меньше 2г (рис. 43). Конфигурация берега изменяет направление ветра, и в разных местах бухты можно наблюдать различное его направление (рис. 44). Точно так же не следует организовывать постоянную стоянку гидросамолетов на воде у спусков, укрепляя хвостовую часть к спуску, а с носа отдавая якорь (рис. 45). В этом случае при внезапно налетевшем шквале, направление которого не совпадает с плоскостью продольной симметрии гидросамолета, он может быть опрокинут на крыло и получить повреждения, в то время как при стоянке на якоре гидросамолет будет находиться в плоскости ветра и для удержания его на месте требуется лишь достаточная держащая сила якоря, Если держащая сила якоря вызывает сомнения, то 41 Рис. 44. Влияние ветра на размещение гидросамолетов на якорной стоянке обычно прибегают к запуску моторов, и гидросамолет во всех случаях сохраняется без повреждений. Рассмотрим теперь, имеется ли возможность у летчика управлять дрейфом гидросамолета или, иначе говоря, вывести его из плоскости ветра. Рис. 45. Неправильное крепление гидросамолета у спуска В случае, если нет необходимости изменять направление дрейфа, угол между продольной плоскостью гидросамолета и плоскостью ветра можно получить, выпустив пловучий якорь так, как показано на рис. 46. Это может понадобиться при усло- Ветер Рис. 46. Вывод гидросамолета из плоскости дрейфа вии, что движение волн имеет одно направление, в то время как ветер переменился и дует в другом направлении. При этих условиях целесообразно гидросамолет поставить наискось одновременно к движению волн и направлению ветра. Положение 42 его при этом в каждом отдельном случае будет изменяться в зависимости от силы ветра, что вызывает необходимость укорачивать сторону уздечки пловучего якоря, находящуюся с наветренной стороны. Следствием этого положения гидросамолета является боковая качка. Однако если бы он стоял против ветра, то мог бы быть поломан гребнями волн, а против полны - или опрокинут ветром или набрал бы большое количество воды в лодку. Степень опасности в этом случае больше зависит от типа крепления крыльев, местонахождения центра тяжести, схемы гидросамо--лета и силы волнения, чем от ветра. Для того чтобы вывести гидросамолет из плоскости ветра и изменить направление дрейфа, надо нарушить имеющееся равновесие сил и приложить силу, которая выведет его из плоскости ветра, тогда и гидросамолет будет двигаться в направлении их равнодействующей. Обычно для изменения направления дрейфа необходимо положить руль поворота доотказа в сторону, обратную желаемому направлению движения, а элерон опустить в сторону вращения (положение органов управления обратно воздушному). Поворотом руля мы создаем на нем аэродинамическую силу, вращающую хвостовую часть гидросамолета относительно центра тяжести в сторону желаемого вращения, а опуская элерон, увеличиваем сопротивление этого крыла, облегчающее выход из плоскости ветра. Понятно, что поднятие элерона на другом крыле уменьшает силу его сопротивления. Под действием этих двух сил гидросамолет выйдет из плоскости ветра и, кроме этого, изменит направление дрейфа (рис. 47). 3. Плавание с работающим мотором При плавании с работающим мотором гидросамолет обладает ббльшей управляемостью, так как к имевшимся аэродинамическим силам при дрейфе добавляется еще одна сила - тяга винтомоторной группы (ВМГ). Действием этой силы летчик имеет 43 Рис. 47. Вывод гидросамолета из плоскосхв ветра возможность управлять, изменяя ее величину от нуля до максимально возможной. Сила тяги расположена в продольной плоскости симметрии одномоторного гидросамолета и на одинаковом расстоянии - у многомоторного. Сила тяги направлена вперед, и с точки зрения легкости управления гидросамолетом на рулежке разнесение моторов от продольной плоскости симметрии улучшает его маневренность, так как при увеличении оборотов одному из моторов получается момент, вращающий гидросамолет в сторону мотора, имеющего меньшее число оборотов. При рулежке против ветра, но в плоскости его, на гидросамолет действуют силы: Q - сила воздушного сопротивления и Ф - сила тяги ВМГ. Сила воздушного сопротивления Q действует в направлении, обратном силе тяги Ф, и в зависимости от соотношения этих сил может иметь три состояния плавания гидросамолета: а) сила воздушного сопротивления, зависящая от силы ветра, больше силы тяги (мотор работает на малых оборотах), т. е. <2>ф; б) сила воздушного сопротивления равна силе тяги ВМГ, т. е. ?=Ф; в) сила воздушного сопротивления меньше силы тяги, т. е. д<Ф. В первом случае мы имеем обычный дрейф гидросамолета, который уже был нами рассмотрен; во втором случае гидросамолет находится в состоянии покоя и, наконец, в третьем случае гидросамолет будет передвигаться против ветра, при этом скорость движения будет зависеть от его гидродинамических характеристик. Для каждого типа гидросамолета может быть установлена, в зависимости от состояния моря и силы ветра, наивыгоднейшая скорость руления. При небольших скоростях движения тяга винтомоторной группы (ВМГ) и реакция сопротивления воды образуют пикирующий момент, который у некоторых лодок (преимущественно плоскодонных) еще увеличивается подсасыванием, образующимся у форштевня. Появляющийся диферент на нос при наличии волны облегчает захлестывание кабины летчика водою, и брызги попадают на мотор и на верхнюю плоскость. Брызги затрудняют летчику обзор вперед. Для уменьшения брызгообразования скорость руления гидросамолета увеличивают и при помощи рулей высоты уменьшают диферент на нос, тогда гидросамолет рулит с приподнятым носом, и количество брызг уменьшается. 44 Факторами, уменьшающими брызгообразование, являются форма днпща лодки и высота надводного борта. Плоскодонные лодки пли поплавки при рулении с диферентом на нос обычно дают сильное брызгообразование, благодаря тому что набегающая волна не режется килем, а разбивается о плоскую поверхность днища. Лодки, имеющие острые формы носовой части, легко разрезают волну и отклоняют ее в обе стороны носа лодки. Поплавковые же гидросамолеты, имеющие поплавки со значительной килеватостыо, хотя и имеют меньшее брызгообразование, но все же благодаря небольшому расстоянию между поплавками, брызги и отклоненные струи воды сталкиваются между собою, и вода может попадать на винты и выводить их- из строя. Рулежка в плоскости ветра как одномоторного, так и многомоторного гидросамолета никаких трудностей не представляет, так как все силы находятся в равновесии. Однако в том случае, когда у многомоторного гидросамолета будут с одной стороны выключены моторы, уравновешивание действующих на него сил будет возможно лишь при условии: Фа = Р"Ъ + Ролс. (21) В том случае, если величины моментов крыла РЭ!-Ь и руля поворота Р0й-с будут недостаточны для удержания гидросамолета в плоскости ветра, необходимо использовать пловучий якорь, выпустив его со стороны работающего мотора. В результате получаем новый момент PK-d, парализующий вращающий момент от тяги винтомоторной группы Ф-а (рис. 48). 'on пя.якорь Рис. 48. Руление с одним остановленным мотором При рулении не в плоскости ветра на одномоторный гидросамолет действуют следующие силы: Ф - сила тяги ВМГ. Рв - сила ветра, действующая на несущие поверхности и на хвостовое оперение гидросамолета^ 45 Под влиянием действующих сил гидросамолет будет стремиться вернуться в прежнее положение, т. е. в плоскость ветра, так-как силы не уравновешены. Для равновесия необходимо, чтобы сумма действующих сил на гидросамолет была равна нулю Ф + Р=о. Это достигается отклонением руля поворота и элеронов в сторону вращения, однако при рулении удержаться на выбранном курсе значительно труднее, так как 'подкрыльный поплавок может быть погружен в воду, и гидросамолет развернется вокруг него. Парировать крен гидросамолета можно двумя путями: загрузкой наветренной плоскости (человеком или грузом) или выпуском пловучего якоря и путем регулировки точки его крепления (плеча момента), подбирая необходимую величину момента. При рулежке под моторами надо учитывать возрастающую эффективность как рулей, находящихся в обдувке винтом, так и элеронов, работающих при увеличенной скорости набегающего воздуха. В некоторых случаях выгодно выпускать пловучий якорь в плоскости действия силы тяги, так как его действие будет парализовать получающийся вращающий момент и рулежка будет носить устойчивый ^ характер. При рулежке на многомоторном гидросамолете с разнесенными от продольной оси симметрии моторами выдерживание выбранного курса значительно проще благодаря возможности менять величину силы тяги моторов, давая большие обороты наветренному мотору и при помощи руля направления и элеронов выводя их из плоскости ветра. При этом подветренный поплавок будет иметь большую осадку, вследствие крена, и гидросамолет может иметь тенденцию к развороту на 180°; в этом случае сто следует удерживать рулем поворота, перекладывая руль в обратную сторону. Рулежка двухмоторного гидросамолета не в плоскости ветра при одном остановленном моторе может быть осуществлена следующим образом: 1) выключением подветренного мотора; с целью уравновешивания вращающего момента от ветра необходимо положить руль поворота в сторону вращения, опустив с этой же стороны элерон и выпустив пловучий якорь; 2) выключением наветренного мотора; в этом случае, оставляя положение руля и элеронов таким же, как в предыдущем случае, выпускать пловучий якорь нет необходимости, так как тяга мотора создаст необходимое соотношение моментов для устойчивого движения гидросамолета не в плоскости ветра. При движении гидросамолета в направлении, образующем с плоскостью ветра угол 90°, удержать его на заданном курсе чрезвычайно трудно, так как действие вращающего момента 46 от ветра здесь достигает максимального значения и зависит от величины поверхности корпуса гидросамолета и вертикального оперения. В этом случае к рассмотренным ранее моментам от вертикального оперения и пловучего якоря необходимо добавить момент от погружения в воду подветренного подкрыльного поплавка от действия ветра на наветренную плоскость. Если погружение поплавка становится опасным, то опусканием элерона на наветренной плоскости необходимо его разгрузить. На двухмоторном гидросамолете сохранение курса облегчается выключением или уменьшением оборотов подветренного мотора. В случае же отказа наветренного мотора достичь равновесия моментов при одном работающем моторе не представляется возможным, а следовательно, рулежка с чистым боковым ветром невозможна. Рис. 49. Лавирование двухмоторного гидросамолета Движение гидросамолета по ветру неустойчиво, так как малейшее отклонение от плоскости ветра вызывает возрастание вращающего момента, стремящегося развернуть гидросамолет носом против ветра. Единственным мероприятием в этом случае, облегчающим сохранение движения в плоскости ветра и дающим летчику возможность своевременно парировать органами управления уклонение гидросамолета от курса, является пловучий якорь, выпущенный в продольной плоскости симметрии гидросамолета. При этом скорость руления должна обеспечить надлежащую работу пловучего якоря. В том случае если руление гидросамолета происходит в направлении, образующем с плоскостью ветра угол больше 90°, 47 То от действия ветра в первую очередь на хвостовое оперение, вращающий момент сильно возрастает. Кроме этого, уменьшается скорость воздуха, набегающая на плоскости, и этим самым уменьшается эффективность элеронов. В этих случаях целесообразно выпускать второй пловучий якорь в Jпродольной плоскости симметрии гидросамолета, чтобы удержать хвост гидросамолета от вращения. wmllшмltlm№lll!llllшulllls)lllu~m}lllll/lIllrrl Рис. 50. Подход к спуску Приведенный в это положение гидросамолет удерживается на курсе с большим трудом. Рассмотрим теперь способы управления гидросамолетом в более сложной обстановке, требующей применения различных комби-наций из разобранных нами элементарных маневров. Начнем с разбора наиболее сложного маневрирования и рассмотрим способ управления гидросамолетом при движении его вокруг отмели. ^шшдащшшждадашщ Рис. 61. Руление в увости Напомним, что наиболее неустойчивые положения гидросамолета при рулежке будут при боковом и попутном ветре, особенно если направление их совпадает с продольной плоскостью симметрии гидросамолета. На рис. 49 показано лавирование двухмоторного гидросамолета. ' о -io требо- ( Рассмотренные способы управлений Гидросамолетом целесообразно применять прп обстановке, указанной на рис. 50 и на рис. 51. В том случае, если при проходе узости ветер достаточно сильный, целесообразно лечь в свободный дрейф (с выключенным мотором). 4. Техника применения нловучего якоря Как мы уже видели, во многих случаях правильное применение пловучего якоря значительно упрощает управление гидросамолетом. Обычно к пловучему якорю предъявляют следующие вания: 1) тормозящая сила пловучего якоря должна 1 обеспечивать необходимую величину момента, | входящего в суммарный момент сил, удержи- j вающих гидросамолет на курсе, с одной сто- j роньт, и с другой - дающий гидросамолету i возможность продвигаться вперед; ,] 2) движение пловучего якоря должно быть | плавное, без рысканий и рывков (рис. 52); " 3) пловучий якорь не должен занимать много I места, изготовка и уборка должны происходить быстро; 4) пловучий якорь и якорный канат должны обладать достаточной прочностью. Пловучий якорь может быть использован как при дрейфе, так и при рулении под мотором. В первом случае желательна возможно большая тормозящая сила, во втором случае главную роль играет величина момента, равного произведению силы на плечо. Во всех Рис. 62. Правильное (я) и неправильное (б) движение пдо-вучего якоря Рис. 53. Шовучий якорь: " - кольцо; fi - вертлюг; б - амортизатор; г - якорный канат; д - фал для уборки якоря случаях выгодно иметь возможно большее плечо и меньшую силу. Отсюда следует, что дрейфовый пловучий якорь должен иметь возможно большую тормозящую силу, а маневровый - возможно меньшую. Теоретические расчеты, определяющие размерность пловучего якоря, требуют значительных поправок, специфичных для от- 4 Основы гидроавиации. 49 дельных типов гидросамолетов, а поэтому целесообразно решать вопрос о его размерности экспериментальным путем. Обычная форма плову чего якоря - усеченный конус с открытыми основаниями (рис. 53). Диаметр входного и выходного отверстий, а также высота конуса определяются опытным путем. Правильнее соотношение указанных размеров определяет величину тормозящей силы и плавность хода якоря при его движении в воде. Пловучий якорь состоит из усеченного конуса, сшитого из плотной парусины, в которую вшиты пеньковые стропы, соединяющиеся в кольцо; кольцо соединяется с якорным канатом при помощи вертлюга и амортизационного приспособления, смягчающего рывки при выпуске якоря. У вершины конуса устроена петля, к которой крепится фал для уборки якоря. Для крепления пловучего якоря на гидросамолете должны иметься рымы и утки. У лодочных гидросамолетов целесообразно рымы ставить у стоек подкрыльных поплавков и у хвостового гака на ахтерштевне лодки. В рымах удобно иметь ранее заведенный и закрепленный в лодке фал, при помощи которого в случае необходимости отдать пловучий якорь продевается в рым якорный канат. Если надо изменять величину момента, к пловучему якорю ввязывают второй канат и, действуя им, изменяют плечо силы. У поплавковых гидросамолетов с высоко расположенным крылом якорный канат можно крепить или за стойки шасси, или продевая его при помощи вспомогательного фала в рым, укрепленный на конце нижней стороны плоскости. Глава У ВЗЛЕТ ГИДРОСАМОЛЕТА • 1. Предвзлетный разбег гидросамолета Взлет заключается в следующем: при работе мотора на малом газу тяга винта настолько незначительна, что гидросамолет, не имея возможности преодолеть сопротивление воды, плавает, не продвигаясь вперед; с увеличением числа оборотов тяга винта увеличивается, гидросамолет преодолевает сопротивление воды и начинает двигаться вперед. Когда мотор развивает полное число оборотов, получается избыток силы тяги сверх того, что нужно на преодоление сопротивления воды и воздуха, и движение самолета ускоряется. Это ускоренное движение носит название разбега. В соответствии с законами аэро- и гидродинамики, действующими в процессе разбега, несущие поверхности по мере набирания гидросамолетом скорости начинают нести все больший и 50 больший Вес, помогай этим самым гидростатическим силам, действующим на днище плавательных приспособлений, выталкивать гидросамолет из воды. И в тот момент, когда гидросамолет приобретает такую скорость, при которой подъемная сила крыльев будет равна его весу, произойдет взлет, и гидросамолет отделится от воды. Процесс разбега, как мы увидим дальше, для гидросамолета не всегда может окончиться' взлетом, а в некоторых случаях сопротивление воды оказывается столь значительным, что максимальная тяга винта, вполне достаточная для полета, не может сообщить ему скорости, необходимой для получения подъемной силы, уравновешивающей его вес. Наличие волны еще более утяжеляет обстановку разбега. Взлет, таким образом, окажется возможным только при условии преодоления силой тяги винта всех возникающих при движении гидросамолета сопротивлений и достижении взлетной скорости. При разбеге гидросамолет находится под действием сил, действующих на глиссирующую поверхность со стороны воды, аэродинамических сил и силы тяги винтомоторной группы. 2. Силы, действующие на глиссирующую поверхность Силы, действующие на глиссирующую поверхность со стороны воды, разделяются на следующие группы1: а)гидростатическиесилы, б) гидродинамические силы, ,г в) силы трения. В процессе разбега гидросамолета каждая из этих групп проявляет себя в большей или меньшей степени, придавая тем самым определенную окраску каждому этапу разбега гидросамолета. Принято поэтому рассматривать следующие основные режимы разбега гидросамолета: а) режим плавания, б) переходный или критический режим, в) режим глиссирования (гидропланирование). Режим плавания простирается от начала разбега до скоростей, равных 0,25-0,30 скорости отрыва. Характерным для этого режима является преобладание гидростатических сил, уменьшающихся с увеличением скорости (рис. 54). Вначале при трогании с места момент от тяги винтов и от сопротивления вТ>ды вызывает резкий клевок гидросамолета на нос, так как Направление силы тяги обычно проходит выше центра тяжести гидросамолета. Угол диферента на нос увеличивается до тех пор, пока работа этого момента не сделается равной работе соответствующего восстанавливающего момента. 1 Труды ЦАГИ, вып. 255, изд. ЦАГИ, М., 1936 г. 4* " 51 Волны, образуемые Гидросамолетом при очень малых скоростях, аналогичны волнам, сопровождающим движущийся корабль; характер их образования рассмотрен нами в главе III. W 15 У и/сек Рис. 64. Соотношение гидростатических и гидродина5гаческих сил при режиме плавания С увеличениемтскорости носовая волна постепенно сдвигается от форштевня к,!"редану, а поперечная волна приУэтом пропадает и наблюдается только -у кормовой части гидросамолета. Затем в носу появляется так называемый шатер: [куполообразная водяная пленка небольшой толщины (рис. 55). С дальнейшим увеличением скорости шатер преобразуется в брызговые сгруи (усы),^при этом уменьшается также и всплывание центра тяжести,'вследствие понижения уровня [воды около гидросамо-л°та. Рис. 55. Образование шатра при плавании гидросамолета Одновременно с возрастанием скорости увеличиваются гидродинамическое давление на днище лодки и подъемная сила крыльев. Нагрузка на воду, представляющая разность веса самолета и подъемной силы крыльев, уменьшается. 52 Всшшвание центра тяжести начинает постепенно возрастать. Центр давления на днище перемещается к носу и вследствие этого увеличивается диферент лодки на корму. С дальнейшим увеличением скорости угол атаки и водяное сопротивление, возрастая, достигают своего максимального значения (критическая скорость), всплывание центра тяжести резко возрастает - наступает переходный или критический режим. Борта лодки постепенно очищаются от воды, которая срывается с днища по скуле. Расстояние между гребнями поперечных волн постепенно возрастает, волны делаются более пологими из-за быстрого уменьшения статической осадки. С задней кромки редана срываются две волновые стенки, замыкающиеся за кормой, и образуют при этом бурун (фонтанчик), удаляющийся от редана с увеличением скорости. Бурун, отставая от кромки редана, при этом совпадает с первым гребнем поперечной волны. Второй редан лежит во впадине от первого. Это обусловливает большие углы диферента. При критическом режиме гидродинамические силы имеют величину одинакового порядка с гидростатическими силами. Необходимо заметить, что этот режим, вследствие характерного для него максимума водяного сопротивления, является наиболее существенным при разбеге гидросамолета. При дальнейшем увеличении скорости наступает режим глиссирования (гидропланирование), при этом среднее погружение лодки (осадка по редану) делается настолько незначительным, что гидростатическими силами можно пренебречь. Основными силами поддержания будут теперь динамические подъемные силы. Смоченная площадь уменьшается, и центр давления опять начинает приближаться к редану, вместе с этим уменьшается и угол атаки днища. Второй редан отрывается от воды. Нагрузка на воду падает приблизительно пропорционально квадрату скорости; вместе с ней, как правило, падает и водяное сопротивление лодки. В то время, как при критическом режиме сопротивление обусловливается затратой энергии на волнообразование, теперь большее относительное значение приобретает сопротивление Рис. 5<>. Выход гидросамолета на редан 53 трения. Вся картина волнообразования в значительной степени видоизменяется. Волны уменьшаются. Брызги низко стелются над водой (рис. 56). При очень малых диферснтах иногда появляется неустойчивость при глиссировании, приводящая в некоторых случаях к преждевременному выбрасыванию лодки из воды, когда подъемная сила крыльев еще недостаточна для полета гидросамолета (барсы). Продольная неустойчивость также часто наблюдается в момент отрыва второго редана (дельфение). Силы водяного сопротивления при переходе из движения плавания к глиссированию возникают вследствие изменения характера обтекания водой плавательных приспособлений. При скоростях плавания равнодействующая Е сил водяного сопротивления близка к горизонтальному положению; местное увеличение скорости относительно средней части корпуса способствует Pud 57. Разложение равнодействующей сопротивления воды подсасыванию, понижению уровня свободной поверхности и увеличению осадки против нормальной. Перед моментом перехода на режим глиссирования происходит увеличение диферента на корму, вызванное смещением заднего ската носовой волны к корме, а переднего ската кормовой волны - за корму. Вследствие изменения диферента изменяется картина обтекания: днище начинает испытывать большие нормальные давления, которые отклоняют силу водяного сопротивления от ее начального горизонтального положения и создают вертикальную составляющую. Равнодействующую водяного сопротивления (рис. 57) можно разложить на две силы: одну, направленную по направлению движения, и другую - перпендикулярно ему. Вертикальная составляющая волнового сопротивления называется гидродинамической силой поддержания А, а горизонтальная составляющаяся силой гидродинамического сопротивления W. Таким образом, рассмотренные ранее группы сил приведены нами к двум силам А и W. Из рис, 57 сила поддержания будет выражаться 4 = К-cos ?, (22) •54 и сила сопротивления W = Е-sin a (23) или W=A-igv., (24) где а - угол атаки днища. Теоретическое исследование позволяет вывести следующую закономерность этих сил, а именно: 1) гидродинамическая сила поддержания не зависит от длины и формы всей глиссирующей поверхности, а определяется лишь шириной и формой реданного сечения и углами наклона, составляемыми поверхностью в реданном сечении с направлением движения; она изменяется пропорционально квадрату скорости движения; 2) хотя величина силы поддержания зависит исключительно от условий при редане, положение точки приложения этой силы определяется формой всей глиссирующей поверхности; 3) величина гидродинамического сопротивления зависит не только от формы ц наклона днища у редана, но и от изменения этой формы на протяжение всей поверхности; сила сопротивления изменяется пропорционально квадрату скорости движения1. Однако большое разнообразие обводов плавательных приспособлений, результатом чего является сложность процессов обтекания подводной их части, ведет к затруднениям при решении практических задач методами гидромеханики. Даже простейшие задачи о глиссировании плоской пластины конечной ширины, дающие в результате своего решения простые формулы и устанавливающие закономерность движения, требуют в итоге в каждом частном случае введения опытных коэфициентов на основе экспериментальных исследований. Таким образом, при определении водяного сопротивления эксперимент так же необходим, как и в аэродинамике. Аэродинамические исследования проще в том отношении, что они связаны с изучением обтекания тел, окруженных со всех сторон однородной средой - воздухом, в то время как плавательные приспособления гидросамолета движутся по поверхности раздела двух сред: воздуха и воды. Кроме этого, в зависимости от веса на воде и диферента плавательные приспособления имеют различную форму погруженной части. Эта переменность формы для одного и того же гидросамолета в зависимости от режима движения вносит новый аргумент в его гидродинамическую характеристику. Следовательно, для получения полной характеристики плавательных приспособлений требуется получение не одной кривой, а целого семейства их. Снятие характеристик плавательных приспособлений производится путем протаскивания моделей в специальных опытовых каналах. 1 Труды ЦА.ГИ, вып. 144, ОНТИ, М., 1932 г. , 55 3. Испытание моделей в бассейне / Бассейн для испытания моделей гидросамолета обычно представляет собой железобетонный канал с открытой водной поверхностью длиной 200-300 м, шириной 8-12 м и глубиной 4-5 м. Испытание производится буксировкой модели при помощи тележки, перемещающейся по проложенному с большой точностью рельсовому пути. Тележка перемещается с помощью электромоторов. Измерения во время испытания выполняются автоматически - самопишущими приборами на части всего пути с момента установления постоянной скорости движения до начала торможения. Максимальная скорость тележки до 15-20 м/сек. Установка модели производится в доках, расположенных в головной части канала; противоположный конец канала имеет специальное устройство для погашения волн во время испытания. Таким образом, после изготовления модели (обычно путем отливки из парафина) на нее наносится нормальная БД, и модель взвешивается. Для достижения требуемого водоизмещения модель нагружают или разгружают, пока не будет достигнута ее диферентовка по нанесенной ВЛ. Самый процесс буксировки может быть осуществлен либо при ускоренном движении модели, либо с выбранной постоянной скоростью. Для увеличения сходства с условиями движения гидросамолета модель крепится к тележке так, чтобы тяга была на линии действия винтомоторной группы гидросамолета. Испытание модели в бассейне не дает возможности осуществить все условия разбега гидросамолета в виду того, что: а) построить точную копию действительного гидросамолета с крыльями, винтами и оперением (как это делается для аэродинамических исследований) и осуществить его протаску невозможно; обычно проводят исследования только над плавательными приспособлениями; б) действительный гидросамолет при разбеге двигается с переменной скоростью, в канале же модель испытывается для получения точных отсчетов с постоянной скоростью, а следовательно, ускорение отсутствует. в) диферент модели определяется только гидродинамическими силами; диферент же гидросамолета, кроме этого, зависит и от аэродинамических сил; г) продольное раскачивание гидросамолета в известной мере тормозится действием хвостового оперения; у модели это отсутствует; д) в канале влияние волн на сопротивление и диферент модели не учитывается, тогда как действительный гидросамолет большей частью эксплоатируется при наличии волны и ветра. Однако других способов исследования плавающих приспособлений гидросамолета в настоящее время не существует и приходится пользоваться при исследовании взлета и посадки полу- 56 чаемыми при протасках данными. Полученные при буксировке записи приборов после обработки позволяют построить графики, характеризующие гидродинамические качества плавательых приспособлений. 4г. Гидродинамические характеристики Основной характеристикой гидродинамических свойств плавательных приспособлений гидросамолета является график, показывающий изменение сопротивления воды в зависимости от Рие. 68. Зависимость сопротивления воды от скорости движения скорости (рис. 58). Гидродинамическое сопротивление с увеличением скорости возрастает и доходит до своего максимума при скорости, называемой критической, после чего начинает уменьшаться и при скорости отрыва v0 равно нулю. 0,8 ^ и/сен Рис. 69. График вертикального смещения центра тяжести 57 / / При этом v^ равно от о,зо до 0,40 скорости отрыва ("^. Для полной характеристики плавательных приспособлений, кроме этого графика, необходимо иметь: а) график вертикального смещения центра тяжести, б) график углов атаки днища, в) график качества лодки или поплавка и г) график моментов. Рнг тлпл \ 2900 \ /ьии \ 1 2700 аьии / 2500 Ч &4UU 2300 - "* 2200 ._ 6IUU i f° 5" 5й 7° i ?J 9" 0" /" ги I з" 4° М U / v j it/ (/ ffj rv/ Угль/ ecnpew строительной горизонтали Рис. СО. График изменения гидродинамического сопротивления в зависимости от углэв встречи строительной горизонтали График вертикального смещения центра тяжести доказывает смещение центра тяжести гидросамолета в зависимости от скорости. Из рис. 59 видно, что на небольших скоростях движения центр тяжести смещен вниз от нормального положения, соответствую- Гидродинамическое wovecmeo О - М Со Л tn Ol ^^Э О \ \ ^_ X >~ III I ..... •' II 1 ----- ~ 111 ^ ""-•". , ________ 0 Н 18 22 2R 30 34 38 42 46 Уузлав РИС. 61. Гидродинамическое качество лодки щего режиму плавания. Это объясняется тем, что при режиме плавания под днищем происходит понижение давления, вследствие увеличения скорости движения воды в наиболее широкой части корпуса. При увеличении скорости движения гидросамолета осадка уменьшается, и происходит так называемое всплыва- ние ЦТ. На рис. 60 показан график углов атаки днища, отнесенных к углам встречи строительной горизонтали. 58 Гидродинамическое сопротивление с увеличен нем угла встречи начинает уменьшаться, имеет минимум при 7-8°, затем увеличивается и при 11-12° снова начинает уменьшаться. Этот график служит для определения наивыгоднейшего угла атаки днища при разбеге гидросамолета. Г и д р о д и на мич с-ским качеством плавательных при-'способлений называется отношение веса гидросамолета на воде к гидродинамическому сопротивлению, т. е: , о-ку л---• ----^ W К \ Гидродинамическое нaчecmв^ э - ^oto--^0>v \ \ ч - ,, * где О - вес гидросамолета, Ry - подъемная сила крыльев, W - гидродинамическое сопротивление. /0 14 18 ZZ 2B 30 -34 3S 42 46 V if злое Рис. 62. Гидродинамическое качество поплавков 40000 30000 20000 WOOD 0 | WOOO * ^гоаоо ts ^ зато 40000 ~\ Ч \ * \ Скорость V= 40 узлам Углы дцферент 12° \ \ ----- \ \. \ \ 4 5 J 7 8 9 \10 11 60000 70000 Рис, 63. Изиенецве монещов гидродинамических сад 59 / Из этого соотношения видим, что качество тем больше, чем меньше гидростатическое сопротивление. Эта величина служит для оценки гидродинамических качеств плавательных приспособлений. Величина •/ имеет среднее значение для лодок от 4,5 до 5,5 и для поплавков от 3,5 до 4,5. На рис. 61 и 62 качество показано в зависимости от скорости. На рис. 63 показано изменение моментов гидродинамических сил в зависимости отчуглов атаки или углов диферента плавательных приспособлений при постоянной скорости. Положительные моменты соответствуют малым углам атаки и вызывают пикирование; на больших углах атаки моменты меняют знак и создают кабрирование. Этот график, сопоставленный с моментами от действия аэродинамических сил, дает возможность проверить размерность органов горизонтального оперения для обеспечения необходимой продольной управляемости и устойчивости при взлете и посадке. 5. Характеристика взлета Как мы уже видели, взлетные свойства гидросамолета зависят от взаимодействия целого ряда сил (рис. 64), а именно: G - силы веса, приложенной в центре тяжести гидросамолета, направленной вертикально вниз (от скорости движения не зависит), Ф - силы тяги винтомоторной группы, Q - силы аэродинамического сопротивления, W - силы гидродинамического сопротивления, Р - подъемной силы крыльев, А - гидродинамической силы поддержания, Gi - силы инерции] разбега. \Р *д-.Ы G, 6 Рис. 64. Силы, действующие на гидросамолет при взлете Разложим все действующие силы на два направления: горизонтальное и вертикальное, а затем составим уравнение равновесия горизонтальных сил: ф - Q - W - G,-=0. (25) 60 Рассмотрим изменение величин этих сил В зависимости от скорости. В теории винта доказывается, что сила тяги зависит от скорости движения и имеет следующее выражение Ф - у-'1-75 ~ V ' (26) где N - мощность мотора в л. с., т] - коэфициент полезного действия винта, равный в среднем 0,8, v - скорость движения в м/сек. • При сохранении постоянной мощности и величины ц с увеличением скорости v сила тяги Ф должна уменьшаться. Физически это явление объясняется тем, что с увеличением скорости движения уменьшаются углы атаки лопастей; при уменьшении углов атаки лопастей в свою очередь уменьшаются подъемная сила, сопротивление, а следовательно, и тяга, а уменьшение торможения ведет к увеличению оборотов. f"E щ 600 500 ~400 к 300 200 ^ "Г|7 и_, /900 1800 то \ woo ^ чэ 1500 Q 1400 •"•-. - --, *---. •"*-_, Ф- 5 / Тяге ^*~ >---. ----- V / / / •--. .S / ^ ^ Обороты - - _^-" О 40 80 КО 160 200 240 280 320 360 400Унм/час> Рис. 66. Изменение силы тяги винта в зависимости от скорости Графическое изображение изменения силы тяги по скорости дано на рис. 65. Закон изменения силы тяги очень близок к прямой линии, идущей от некоторой точки максимальной тяги при стоянке гидросамолета на месте к нулевой тяге на некоторой большой скорости (примерно в 2 раза превышающей максимальную скорость полета). Сопротивление воздуха определяется величиной е-р^-я---'. (27)1 1 В последнее время воздушное сопротивление принято выражать: 0^2 2 С = С^ам"5-Т, где г------скоростной напор. 61 Следовательно, величина силы сопротивлений воздуха прими пропорциональна: а) плотности воздуха^-[p;f б) несущей поверхности 8 и в) скорости полета в квадрате v2; кроме того, она зависит от профиля крыльев, размаха и ширины их, угла атаки, формы и размеров остальных частей самолета. Последнее учитывается коэфициентом лобового сопротивления самолета Сх в отличие от Сх - коэфпциента лобового сопротивления крыльев. Ввиду того, что разбег и взлет гидросамолета происходят при незначительных изменениях угла атаки крыльев, для упрощения наших рассуждений величину Сх будем^ считать постоянной СЙЫ и зависящей только от скорости пробега. По некоторым данным при 40% взлетной скорости величина 'сопротивления воздуха соответствует 1,6 - 3,2% полетного веса гидросамолета, в зависимости от его конструкции. Рис. Скорость разбега 66. График предвзяетного разбега гидросамолета Водяное сопротивление оказывает на разбег значительно большее влияние, чем рассмотренное нами сопротивление воздуха. При рассмотрении водяного сопротивления мы будем говорить 'только о плавательных приспособлениях, снабженных реданом. Поперечный уступ на днище, называемый реданом, имеет назначение нарушать струйное обтекание водой поплавков или лодки для того чтобы избежать прилипания воды к днищу и бортам. Момент разрыва особенно важен, когда плавательное приспособление при разбеге выйдет на редан, т. с. выйдет из воды и начнет скользить по ней при сильно уменьшенном водоизмещении. Выход на редан оказывает влияние на продольную остойчивость гидросамолета и сопровождается значительным уменьшением водяного сопротивления; этому способствует и уменьшение смачиваемой поверхности плавательного приспособления при его выходе из воды. 62 В Начале разбега водяное сопротивление возрастает приблизительно в линейной зависимости от скорости и достигает наибольшей величины, равной в среднем 15 - 25% полетного веса гидросамолета при 30 - 40% взлетной скорости. Эта скорость носит название критической скорости. Унритич. Ум/сен Уёориз полета Рис. 67. График предвзжетпого разбега гидросамолета (взлет в озможен) Величина водяного сопротивления при этом примерно в 10 раз превышает силу воздушного сопротивления. После выхода на редан, что происходит примерно для нормальных условий при указанной выше скорости, сопротивление быстро падает и исчезает V, Укритцч Спорость разбега Ум/сек: Рис. 68. График предвзлетного разбега гидросамолета (взлет невозможен) совершенно в момент отрыва. Отсюда следует, что чем скорее гидросамолет выйдет на редан, тем меньше будет величина водяного сопротивления и тем быстрее произойдет отрыв. Графическое изображение изменения водяного сопро^вления от скорости движения гидросамолета показано на рис. 58. 6" Имея изменение сил Ф, К и Q по скорости, мы можем построить график суммарного изменения действия этих сил в зависимости от скорости (рис. 66 и 67). На графике (рис. 67) сила инерции Gi для любого значения скорости будет выражаться разностью ординат Ф и В + Q и по величине равна избытку силы тяги, сообщающей ускорение гидросамолету О; = ДФ. Из графика видно, что взлет возможен лишь при условии прохождения кривой силы тяги выше суммарной кривой. Если кривая тяги пересекает кривую суммарного сопротивления (рис. 68) в точке а, то гидросамолет не выйдет даже на редан, так как соответствующая этой точке скорость v меньше критической скорости "ЕГ. Унритич Скорость разбега Рис. 69. Графив предвзлетного разбега гидросамолета (взлег невозможен: гидросамолет гидродланируег на редане) В том случае, когда кривая тяги пересекает суммарную кривую сопротивления на критической скорости в точке в (рис. 69) раньше достижения взлетной скорости "0, гидросамолет хотя и выйдет на редан, но не взлетит, так как подъемной силы крыльев еще недостаточно для его отрыва от воды. Переходя к рассмотрению совокупного действия вертикальных сг!л, уравнение равновесия мы должны написать в следующем виде: - G + P + A - Gt = 0, где G - вес гидросамолета, А - вертикальная составляющая сопротивления воды, Р - -подъемная сила крыльев, Gf - вертикальная сила инерции, 64 (28) Графически совокупность действий этих сил в зависимости от скорости изображена на рис. 70. Ввиду того, что вес гидросамолета в процессе взлета не изменяется, он на графике изображается прямой линией. Величина подъемной силы определяется выражением: P--=?CySv*. (29)1 Следовательно, величина подъемной силы Р прямо пропорциональна: а) плотности воздуха р; б) площади несущей поверхности /§ив) квадрату скорости полета "2; кроме того, она 6= вес гидросамолета (неизменен}-} 3000 2000 1000 Рис. 70. Диаграмма вертикальных сил, действующих на гидросамолет при взлете зависит от профиля крыльев, размаха и их ширины, угла атаки и формы несущих поверхностей в плане. Последние факторы учитываются коэфициентом Са, носящим название коэфициента подъемной силы. Приняв, что гидросамолет в конце разбега скользит по поверхности воды, скорость взлета можно найти из выражения: P=PG>- = G, (30) откуда _ -./ryiy-r 1 Си. примечание на стр. 61. 5 Основы гидроавиации. 65 Положив р = - для уровня моря, получим " = 4^/-j (? _1_ s о" (31) Это уравнение дает постоянную скорость, при которой гидросамолет будет передвигаться в воздухе горизонтально; для отрыва и подъема необходимо, чтобы мотор развил мощность большую, чем это нужно для горизонтального полета. Из формулы (31) следует, что понижение взлетной скорости может быть получено при уменьшении нагрузки на квадратный метр поверхности -н- или увеличением коэфициента подъемной силы G,a путем увеличения угла атаки или подбора хорошего профиля крыла. ^ v Сила А с увеличением скорости уменьшается и при "0 будет равна нулю, что соответствует выходу гидросамолета на редан. При отсутствии вертикальных ускорений в = - (А + Р). (32) Внезапное увеличение силы А (удар волны или по*геря подъемной силы) вызывает появление силы инерции, что связано со значительными напряжениями в корпусе плавательного приспособления вследствие удара о воду. 6. Влияние ветра на взлет гидросамолета 4>;ff;Q"l Ум/сея опар. Рис. 71. Влияние ветра на разбег гидросамолета На рис. 71 изображены диаграммы, показывающие влияние ветра на взлет гидросамолета. Дело в том, что при той же скорости движения гидросамолета относительно воды влияние ветра заключается в увеличении скорости набегающего на него потока воздуха. Это обстоятельство вызывает уменьшение силы тяги винта и увеличение сопротивления воздуха, но одновременно с этим увеличивается подъемная сила и уменьшается водяное сопротивление. Взаимодействие всех этих сил вызывает увеличение ускорения движения гидросамолета, а вместе с этим и уменьшение времени взлетного разбега (рис. 72). 66 25 сел 20 4Д 60 80 Скорость относительно воды /00 Ум/сен Рис. 72. Влияние ветра на скорость отрыва гидросамолета 7. Оценка взлетных свойств при помощи характеристик Влияние изменения удельной нагрузки несущей поверхности либо перегрузки во время взлета показано на рис. 73. о ю го Перегрузна Р"с. 73. Влияние перегрузки на разбег гидросамолета 5* 67 Из диаграммы видно, что повышение удельной нагрузки для того же гидросамолета означает повышение взлетной скорости в отношении т/ - и водяного сопротивления, особенно на больших скоростях. Одновременно с этим увеличивается и время разбега. Кривые водяного сопротивления и тяги ложатся близко друг к другу, и после критической скорости они должны итти не параллельно, а постепенно расходиться, так как иначе ускоряющая сила будет мала и разбег окажется длинным (рис. 74). .-- Перегрузка 0% *-• X " 10% О - О •> " 20% Ум/се О 10 20 30 Скорость разбега Ряс. 74. Вяяние перегрузки на время разбега а При увеличении удельной нагрузки на силу ~- кривая тяги пойдет ниже, пропорционально повышению удельной нагрузки; это поведет к уменьшению запаса тяги ДФ и, следовательно, вызовет изменение взлетного периода, а в случаях, когда сопротивление окажется больше, чем тяга, взлет вообще станет невозможным. 8. Остойчивость взлета Поперечная остойчивость при взлете не имеет того значения, какое она имеет при плавании гидросамолета. Необходимая поперечная остойчивость, которая достигается, как мы это видели, различными вспомогательными средствами, с момента выхода на редан появляется автоматически, благодаря воздействию гидродинамических сил и, кроме этого, на больших скоростях движения за критической скоростью на остойчивость оказывают влияние и аэродинамические силы. Продольная же остойчивость требует специального рассмотрения. 68 Рис. 75. Силы, действующие на гидросамолет при разбеге При разбеге гидросамолет находится в равновесии под действием следующих сил (рис. 75); G - вес гидросамолета, Pk - подъемная сила крыльев, Р0 - подъемная сила оперения, Ф - тяга винта, А - вертикальная составляющая сопротивления воды, W - горизонтальная составляющая сопротивления воды, Q - воздушное сопротивление, г - -сила инерции. При начале разбега тяга винта и реакция сопротивления воды образуют пикирующий момент, который у некоторых лодок еще увеличивается подсасыванием, получающимся у форштевня. Поэтому некоторые гидросамолеты имеют диферент на нос при критической скорости во время разбега; это, конечно, дает увеличенную против нормальной величину водяного сопротивления. Диферент на нос в этих случаях может быть уменьшен действием рулей высоты. Однако действие рулем высоты затрудняет отрыв, увеличивает водяное и воздушное сопротивления, так как вызывает увеличение угла атаки. Для лучшего отрыва стараются \ центр величины сдвинуть так, чтобы гидросамолет плавал с приподнятым носом; тогда он автоматически при разбеге примет нужный диферент. По мере увеличения скорости разбега гидродинамические силы возрастают, и под их действием диферент гидросамолета изменяется; одновременно гидростатические силы уменьшаются и оказывают все меньше и меньше влияния на положение гидросамолета. Если вертикальная составляющая сопротивления воды находится на одной линии с центром тяжести гидросамолета, то диферент гидросамолета во время разбега останется неизменным (рис. 76). 69 Риг. 76. Нормальное положение центра тяжести гидросамолета относительно редана W Рис. J7. Центр тяжести отнесен за редан, для взлета необходимо воздействие рулем высоты ! При положении ЦТ сзади редана вертикальная составляющая сопротивления воды создает кабрирующий момент и вызывает необходимость при разбеге большого отклонения руля высоты и еще большее увеличение водяного сопротивления (рис. 77). Совершенно ясно, что момент от действия руля высоты при этих сравнительно еще небольших скоростях должен получиться достаточной величины, чтобы противодействовать пикирующим моментам гидродинамического сопротивления. Эффективность работы рулей высоты по американским исследованиям разбега гидросамолетов с различными положениями рулей изображена на рис. 78, причем во всех случаях дается изменение диферента гидросамолета. Ум/сен о 30 35 40 tcsK'. Врет с момента Saw полного еаза Рис. 78. Характеристика поведения лодочного гидросамолета при взлете: а - активное управление ручкой; б - ручка отклонена назад Из диаграммы видно, что влияние рулей сказывается вскоре после начала разбега, особенно если они расположены в струе винта. Перед выходом на редан рули могут дать продольные раскачивания самолета, а во время бега на редане изменять ди-ферент в значительных пределах. Гидросамолет, имеющий хорошие обводы и правильную центровку, совершает разбег без участия рулену и лишь иногда необходимо искусственное раскачивание для облегчения выхода на редан и легкого подрыва при отрыве от воды. При скольжении на редане (гидропланаже) может случиться, что самолет оторвется от воды раньше, чем достигнет взлетной скорости," тогда он снова касается воды (барс), при этом все его части испытывают значительные перегрузки, а иногда при потере скорости самолет может скользнуть на крыло и упасть в воду. Барсы могут быть вызваны также продольным колебанием - наличием волн, особенно если период колебаний гидросамолета совпадает с волновыми ударами, а также неправильными действиями летчика, раскачавшего гидросамолет или прижавшего сильно носовую часть лодки (дал ручку много^от себя). 70 Тот же эффект получается, если ЦТ гидросамолета оказался выдвинутым слишком вперед относительно редана (рис. 79), или фюзеляж расположен неправильно относительно поплавков, или, наконец, моменты действующих сил и реакции дают невыгодный диферент. Ф \РГО. W Рис. 79. Ценгр тяжести гидросамолета вынесен относительно редана слишком вперед Неправильно выбранная форма лодки, а особенно слишком большая реданная поверхность, дающая повышенный гидродинамический эффект, может создать постоянное стремление гидросамолета к барсам при разбеге. Устранить это стремление в зависимости от его причины 4 можно или при помощи перемещения ЦТ, или правильной работой рулями. 9. Влияние глубины акватории на взлет ^ Как показали исследования над движением судов на мелководье, волновое сопротивление на малых скоростях почти что ничем не отличается от сопротивления их движению на глубокой воде. С увеличением же скорости движения волновое сопро- ш 15 го 25 зо 40 45 SO'VM/сек Рис. 80. Водяное сопротивление пря движении судна на мелководье и на глубокой воде 71 тивление лодки значительно увеличивается, а следовательно, взлетная характеристика гидросамолета изменится и избытка тяги для выхода на редан может оказаться недостаточно. На рис. 80 показан характер кривых волнового сопротивления при движении судна на мелководной и на глубокой воде. По оси ординат отложены величины водяного сопротивления, а по оси абсцисс - скорости. Из сравнения кривых сопротивления на мелководье и на глубокой воде становится совершенно очевидным большое значение глубины акватории для обеспечения нормальных условий взлета гидросамолетов. Характер волнообразования определяет'ся числом Уд*' где v - скорость движения, # - земное ускорение, h - глубина воды. Максимум сопротивления примерно соответствует скорости v = Уд-h, затем оно несколько понижается и далее снова увеличивается, но уже оставаясь по величине меньше сопротивления на глубокой воде. Оказывается, что при v <-г>7 Г7=г ^- >' Уд-h волнообразование на мелководье почти такое же, как и на глубокой воде; с приближением значения этого числа к единице угол между линией расположения гребней расходящихся волн и направлением движения близок к 90° (рис. 81). При р _ j vpf °"" система периодических волн исчезает, а за кормой появляется одна поперечная волна, вызывающая значительное увеличение сопротивления. За точкой максимальной величины сопротивления поперечная волна исчезает, а вновь появляется система расходящихся волн, гребни которых имеют вид кривых линий (рис. 82), начинаются у носовой оконечности и расположены выпуклостью наружу. Однако изложенное выше применимо к решению задачи об увеличении волнового сопротивления при движении корабля, что же касается влияния глубины акватории на взлет гидросамолета, то можно делать лишь некоторые качественные 72 сравнения, так как этот вопрос еще в достаточной мере не изучен. *;, При определении минимально необходимой глубины акватории следует по возможности точно установить: а) основной горизонт, от которого ведется отсчет глубин; б) наибольшую осадку hl гидросамолета с учетом возможной его перегрузки (до 20°/0); в) необходимые и достаточные в местных условиях запасы глубин под килем. / Рис. 81. Волнообразование при движении судна на мелководье до критической скорости Рис. 82. Волнообразование при движении судна на мелководье при критической скорости (а) и за критической скоростью (б) Определение основного горизонта зависит от амплитуды колебания уровня моря. При незначительности колебаний (примерно не более 0,5 м) за горизонт может быть принят либо наинизший уровень, либо ординар, отвечающий среднему уровню за ряд лет, или какой-либо уровень между наинизшим и ординаром, по возможности близкий к первому. Запас глубин под килем зависит от: а) А! - осадки гидросамолета с полным грузом; б) \ - запаса под килем при движении с малой скоростью (эта величина принимается при слабых размываемых грунтах в 0,15-0,3 м, при плотных песках и глинах средней плотности 0,3-0,4 м и при неразмываемых плотных грунтах и скале в 0,5-0,6 м); 73 в) hs - дополнительного запаса при движении с большими скоростями^ г) Л4 - запаса на отложение наносов (величина /*ф опреде- ляется по наблюдениям над заносимостъю в данном месте побережья); д) hb - запаса на волнение, которое принимается равным по- ловине высоты волны, наблюдаемой в данном районе. Таким образом, обозначив через Н минимальную глубину акватории, имеем: ^ tt^hi + hi + ht + ht + hs (33) Поскольку достаточно точно обосновать выбор величины Ъ3 не представляется возможным, для предварительных подсчетов можно рекомендовать брать /*3 = /^ с последующей экспериментальной проверкой его. 9 Глава TI ПОСАДКА 1. Явления, происходящие при посадке При посадке все явления происходят в порядке, обратном взлету, поэтому все отмеченное нами при исследовании взлета будет справедливо и в случае посадки. Новым является только момент касания гидросамолетом поверхности воды. При приближении кромки редана к водной поверхности днище гидросамолета все больше погружается в воду и медленно затормаживает скорость гидросамолета благодаря растущему сопротивлению "го продвижению и одновременному уменьшению подъемной силы крыльев. Сопротивление, тормозящее движение гидросамолета, зависит в этом случае не только от водяного сопротивления, но еще и от затраты энергии на сообщение ускорения определенной массе воды, вызванного погружением в воду движущегося тела. Если днище очень быстро погружается в воду, что обычно бывает при посадке на встречную волну, то усилие на придание массе воды ускорения становится настолько большим, что во много раз превосходит водяное сопротивление. После касания поверхности воды гидросамолет скользит по ней до тех пор, пока скорость движения не окажется ниже критической скорости, а затем начинает постепенно погружаться в воду до нормального водоизмещения и таким образом переходит в состояние плавания. 74 2. Скорость в иолент соприкосновения гидросамолета с водой Момент касания воды для гидросамолета является переходным моментом от состояния полета к состоянию плавания. Нормально из режима горизонтального полета гидросамолет производит посадку после планирования и выравнивания над поверхностью воды, при этом необходимо, чтобы гидросамолет коснулся ее без толчка и с минимальной скоростью. На процесс, происходящий в момент касания гидросамолетом воды, оказывают влияние как вертикальная, так и горизонтальная составляющие скорости движения его по траектории. Как видно из рис. 83, горизонтальная составляющая имеет следующее выражение: wr = vt cos p, (34) а вертикальная составляющая " =VsiDP- (35) *в0*!_ Рис. 83. Вертикальная и горизонтальная составляющие скорости снижения Скорб'сть гидросамолета при движении его по траектории определяется по формуле v/S- t w где G - вес гидросамолета, Р - плотность воздуха, % S - площадь крыльев, Са - коэфициент подъемной силы, соответствующий углу атаки гидросамолета при движении по траектории. Соответственно скорость в момент -посадки будет равна *(tm) =У]^ёг ' ' <37) где О - коэфпциент подъемной силы, соответствующий посадочному углу атаки. Как мы видим, скорость по траектории не равна посадочной скорости и разнится на величину значений С, которые зависят от угла атаки и определяют скорость движения по траектории. 75 Таким образом, устанавливая гидросамолет под тем или другим углом атаки, летчик достигает той или иной скорости движения по траектории, причем наилучшие условия посадки будут при угле атаки, соответствующем С^шах. В формулы, определяющие скорости движения гидросамолета по траектории, помимо коэфициента Су, входит величина G/S, показывающая величину нагрузки на 1 м2 поверхности крыльев. Величина G/8 зависит от конструктивных особенностей гидросамолета, точно так же как н возможности получения максимально больших значений Су (применение щитков, цапов и т. п.). Подставив значения г>т в формулы (36) и (37), получим "r =V pJ.c."cosP' - № ",==1/-жг-81пР- (39) г ос Так как величина угла р обычно не превосходит 10°, то cosp можно считать приближенно равным единице и тогда ", = "V (40) Таким образом, для избежания удара при посадке нужно стараться получить наименьшие значения вертикальной составляющей скорости движения по траектории "в, для чего нужно временно увеличить подъемную силу для создания некоторого ускорения, направленного вверх, путем увеличения С1. В этом заключается необходимость выравнивания гидросамолета перед посадкой. В процессе выравнивания скорость гидросамолета уменьшается, а поэтому перед началом выравнивания надо иметь запас скорости. При выдерживании над водой гидросамолет имеет скорость, превосходящую посадочную. Для уменьшения насколько возможно скорости летчик увеличивает угол атаки до сохранения подъемной силы путем увеличения Сх соответственно уменьшенной скорости. Когда Са - Су шах) дальнейший горизонтальный полет станет невозможным, и гидросамолет сам опустится на воду. Если скорость гидросамолета была велика, то выдерживание над водой будет длительным. Достигнув С Л1, гидросамолет начинает опускаться, так как подъемная сила становится меньше силы веса и появляется ускорение, направленное вниз и создающее вертикальную скорость - парашютирование гидросамолет а. Чем больше высота парашютирования, тем больше вертикальная скорость и сильнее удар о воду. Следовательно, для нормальной посадки необходимо довести гидросамолет до минимальной скорости в тот момент, когда 76 траектория его движений плавно коснется поверхности води. Однако производство такого рода посадки требует от летчика большого умения и навыка. Отклонения от нормальной посадки могут заключаться в следующем: 1) посадка на скорости (на передний редан); 2) посадка с парашютированием; з) посадка на скорости с барсом, при этом гидросамолет, имея скорость больше минимальной, касается воды с ударом, последствием которого является выскакивание его из воды (барс) и последующее парашютирование. Рис. 84. Посадка гидросамолета на передний редан Посадка на скорости (рис. 84) может обойтись без особых последствий при наличии спокойной водной поверхности, при посадке на волну может получиться барс, вследствие того, что гидросамолет после касания воды стремится опустить хвост; при этом угол атаки увеличится, и подъемная сила возрастет - гидросамолет снова взлетит и опустится на воду с парашютированием. Рис. 85. Посадка на большие водны Для величины силы удара решающее значение имеет отношение величины гидросамолета к величине волн. При сравнительно малых волнах только малая часть днища лодки сталкивается с гребнем волны; при больших же волнах, напротив - значительная часть, и тогда сила удара возрастает. Если волны сравнительно с гидросамолетом малы, то последний при своей посадке более или менее одновременно ударяется о волну передним и задним реданом, и в этом случае значительного раскачивания лодки не наблюдается. Если же гидроса- 77 молет мал по сравнению с волнами (рис. 85), то он может воспринять удар сначала частью днища перед передним реданом, отчего его подбросит кверху. Так как от удара скорость гидросамолета уменьшится, и если она будет меньше скорости, при которой сохраняется еще управляемость, то рули могут не подействовать, и гидросамолет с силой ударится о следующую волну, что может^ привести к аварии. Если при больших волнах ги- Рис. 86. Посадка на второй редан дросамолет сначала ударится хвостом, то, так как точка приложения силы лежит далеко от центра тяжести, замедление движения является незначительным, гидросамолету сообщается вращательное движение вперед, и нос лодки ударяется о воду со значительной скоростью и почти всей передней поверхностью днища одновременно (рис. 86). 3. Удар при посадке Пусть лодка с килеватым днищем движется вертикально вниз с некоторой начальной скоростью v. При этом лодка соприкасается с плоской поверхностью воды и при погружении дает воде движение вниз, получая в то же время некоторый толчок вверх; при этом вода вытесняется слегка и в стороны (рис. 87). Рис. 87. Направление движения частиц воды при ударе В результате удара вода по бокам лодки поднимается, и так как на поверхности ее имеется везде одинаковое давление, то градиент давления должен быть направлен перпендикулярно к уровню жидкости, так что н ускорение частиц жидкости, лежащих на поверхности, будет так же перпендикулярно к ней. Следовательно, скорость жидкости направлена приблизительно кверху. Изображенное на рис. 88 распределение давления на днище станет понятным, если принять во внимание, что давление воды на днище в сущности есть реакция воды против приведения ее в движение книзу. В середине днища вода уже имеет скорость, направленную вниз. Так как с течением времени ширина поверхности удара с возрастает, то вода у края поверхности удара 78 вытесняется вверх с весьма большой скоростью и, наконец, целиком сворачивает наружу и разлетается в стороны. В этом месте поворота возникает весьма большое давление на днище. Выбрасываемые струи соответствуют потере энергии движения в процессе Удара. Так как лодка во время удара испытывает силу, направленную вверх, то первоначальная скорость движения v уменьшается, точно так же как и скорость приведенной в движение воды. Когда поверхность удара распространяется до краев днища лодки, - явление удара заканчивается. При дальнейшем погружении гидросамолета в действие приходят гидростатические силы, которые во время самого удара почти не имели никакого влияния. Кроме таких факторов, как высота волны, вес гидросамолета, величина посадочной скорости, размер и форма "днища лодки или поплавков, -большое влияние на величину будара имеет эластичность конструкции гидросамолета. Значительная по величине, но кратковременная ударная нагрузка (средняя продолжительность от 0,25 _до 0,50 сек.), распределяясь по гидросамолету, сообщает всем его частям различную перегрузку, зависящую от степени жесткости конструкции. По мере удаления от места приложения силы удара перегрузка падает и в наиболее удаленных точках она превращается в свободные колебания. Так, например, на рис. 89 изображены перегрузки при посадке большого гидросамолета с большой консольной частью лодки. В этом случае_период свободных коле- а 2.0 Ряс. 88. Распределение давления воды по ширине лодки W О.о Ф1 ^ Si - • ; 1 s ^ *N ч / / ч| ^ Г \ Т Of ft Т" п / п ч \ О Ч Ч / Г" 2 \ S" _L 0, 7 и 8 /, 5\ - ' ^ 1, ? ,> Рис. 89. Перегрузки в корме при посадке гидросамолета 79 баний хвоста и период действующей силы - величины одного порядка, и перегрузки, возникающие при последующем толчке, складываясь с незатухшими еще колебаниями от предыдущего толчка, могут достигать значительной величины. Исследование посадочного удара пяти гидросамолетов, произведенное ЦАГИ1, показало что если перегрузку на первом редане принять за единицу, то в других точках гидросамолета перегрузки не превзошли следующих величин: Редаи.....•.......1,00 Ное ... •..........0,85 Центр тяжести........ . 0,80 Моторная установка.......0,65 Корма.............0.65 Начало крыла.......... 0,70 Конец крыла..........0,60 Таким образом, инерционные силы, вызванные ударом плавательных приспособлений о воду, поглощаются всей конструкцией гидросамолета, и, следовательно, его следует рассматривать не абсолютно жестким, ,а как систему связанных упругих масс. < J • с JM. S-62 bu ч Кп / V ___ р вычислен 0,0 / ч^ \ - р мам. ср Чп ^\ О Ч о Ci ш МП-1 0,0 Л k ч - "-> - - ^s \ fSsv :) N * - . ___ А , - -~ ^****^^ An i ^. J ~~~ - | ^Ssx" 1,U ' ' ЧН N. ] ^^ ^ \-~~~ - \ p^.^^ 3,0* ; } ( g ^^^^ -л ; j ' Е 1 \ е-ч ?,U ( , \ р } 1 Е § i 1 1 о ; г ! ' L U' g- 1,0 < i> 1 К 1 1 § =r s Л % -i =i- i 4 S~ ~ ё Рис. 90. Максимальные перегрузки в различных частях гидросамолетов с кияеватым и вогнутым днищем лодки Из эксплоатационной практики известно, что днища поплавков обычно ломаются чаще всего в тех местах, где они наиболее жестки, т. е. вблизи переборок. О влиянии формы днища плавательных приспособлений на величину перегрузок при посадках гидросамолетов можно судить 1 Абрамов и Повицкий, Перегрузки при посадках гидросамолетов, ЦАГП, работа № 147, 1936 г. 80 по диаграмме на рис. 90. Как видно, перегрузки будут во всех частях гидросамолета* при наличии килеватого днища на 30-40% меньше, чем у вогнутого. Столь значительную разницу в величине перегрузок можно объяснять исключительно разными формами днища лодок; увеличение килеватости днища уменьшает величину силы удара при посадке. Следует отметить, что наличие радиуса закругления на киле у некоторых современных машин значительно повышает величину перегрузок по сравнению с той же формой днища, но острокилевой (рис. 91). Поплавки или лодки должны иметь килевую донную часть если не по всей длине, то хотя бы на части днища, сразу касающейся воды при посадке. Поплавкам придают в хвостовой части днища большую килеватость, а борта сводят к острому прямому ахтерштевню; такую же форму должны иметь и хвостовые части лодок. Дорнье для обеспечения мягкости посадки применяет клинообразный уступ за главным реданом, оказавшийся весьма рациональным Рис. 91. Форма днища " - лодки, увеличивающая на практике. Редану дается тоже некоторая Вв-И4ияы перегрузок килеватость из соображения уменьшения напряжений на донную часть. В немецких конструкциях ранее встречалась плоская носовая часть лодок или поплавков. Это объясняется стремлением при большой удельной нагрузке на днище уменьшить сопротивление при разбеге. Также считали, что поплавок с плоским днищем, а следовательно, с большой гидродинамической силой является гарантией против капота гидросамолета при посадках. Пикирующее положение наблюдается в момент касания воды и вызывается внезапно нарастающим водяным сопротивлением и силами инерции, которые развиваются вследствие замедления движения гидросамолета и приложены в его ЦТ. Для килевых поплавков или лодок нужна длинная носовая часть, для того чтобы погасить возникающие при этом кренящие моменты. Наличие моментов относительно поперечной оси самолета может вызвать продольное его раскачивание, чему следует всемерно препятствовать; в этом отношении плоское днище дает большую продольную динамическую остойчивость. * 4. Давление на днище при посадке На рис. 92 показано распределение максимальных давлений на днище лодки "Саутгемптон" по данным английских опытов1. Как видно из диаграмм, картина распределения давления при 1 Е. Т. Sonos and W. H. Davies, AVater pressure on Hulle of Boat seaplane, R. and M. ARC № 1638, 1935 r. Основы гидроавиации. 81 0,15-0.3бяг/слг ^р 0.35-0.70 "г/смг '01Ш^О,70"/СМ" as 0.6. fe* о О.в-036"*м" il вао,35-а?о i . . . .. ~s; "N IP i /1 s 7^= ч i ars-ass"^*1 0,35-0,7rf'f- d~d' Рис. 106. Размещение реек при проверке затопления отсеков 94 затопления от пробоины отсека, открытого сверху и сообщающегося с забортной водой. По рейкам отмечают положение ватерлинии л углов дифе-рента. Совпадение уровней можно установить при устройстве, показанном на рис. 105, когда на рейке, помещенной внутри лодки и снаружи, показания будут одинаковые. 4. Заяер тяги ВМГ на месте Гидросамолет, находящийся на плаву, укрепляется за корму тросом, к которому включен динамометр, укрепляемый с другой стороны к спуску или к бочке так, чтобы он был хорошо виден наблюдателю. Затем мотору даются разные режимы ра-~ боты и производится замер числа оборотов и показаний динамометра по методу мгновенных отсчетов. Показания динамометра должны быть исправлены на угол, образованный линией тяги и направлением крепящего троса. В том случае, если имеются крановые весы, то можно обойтись без динамометра, если трос от гидросамолета пропустить через блок и прикрепить к крановым весам, при помощи которых и может производиться замер тяги. По полученным результатам строят график зависимости силы тяги от оборотов. 5. Проверка остойчивости Статическая остойчивость гидросамолета может быть проверена путем опытного определения восстанавливающих моментов в зависимости от угла крена или диферента. Ввиду того что во время замеров гидросамолет не должен подвергаться действию ветра и волн, замеры должны производиться в штиль, а гидросамолет может быть с этой целью заведен в док. Определение восстанавливающих моментов статической остойчивости сводится к замеру углов крена или диферента и моментов, вызывающих крен или диферент. Обычно для этого искусственно создают кренящие моменты при помощи грузов, сдвинутых относительно диаметральной плоскости корабля. Результаты полученных измерений изображают графически, строя диаграммы Рида. При загружении гидросамолета для получения крена можно применить следующий способ. Через имеющееся на конце крыла кольцо или другое устройство укрепляют трос, присоединенный через таль к мертвому якорю (рис. 106). В эту систему включается динамометр. Подтягивая трос при помощи тали по динамометру, определяют кренящую силу. Расстояние от оси симметрии гидросамолета до точки крепления троса замеряют при помощи рулетки. Далее уже нетрудно определить кренящие моменты и углы наклонения. Для замера углов может быть предложено следующее устройство. К какой-либо из высоко расположенных над отверстием 95 V/W//V//*?' rfarKTT/?? Vtf7?r77n~Vr77Vr7^S^7777??/r//7> Ряс. 106. Схема замера опрокидывающих моментов в палубе лодки точек (верхняя плоскость, моторная рама и т. д.), совпадающих с диаметральной плоскостью гидросамолета, крепится нить с отвесом; в лодке этот отвес касается рейки с нанесенными точно делениями. Рейка поставлена по уровню, и нулевое деление ее совпадает с диаметральной плоскостью. Определение угла ясно из рис. 107, откуда: tgee = -?. (42) Подсчитав восстанавливающие моменты, строят диаграмму Рида (рис. 108). Пользуясь известным свойством диаграммы Рида, что тангенс угла касательной к диаграмме в начале координат пропорционален метацентрической высоте, т. е. h = X tg а, и находится метацентрическая высота (см. рис. 16). м (43) ' " Ч \ \ \ V) \ \ \ \ \ 0 \ 1 ____ "_^"^ --------- : --------------- 'а-\ 1 ч § S I Рис. 107, Замер величины крена Углы крена Рис. 108. Диаграмма Рида 96 Точно таким же способом может быть проверена и продольная остойчивость. Обычно бывает необходимо знать величины опрокидывающих моментов, возникающих от действия бокового ветра, как на спокойной воде, так и на волне. Влияние волны будет увеличивать опрокидывающий момент для одной и той же силы ветра за счет увеличения угла, образованного крылом с направлением ветра, когда гидросамолет находится на подветренной стороне волны. Для измерения опрокидывающих моментов поступают следующим образом. Гидросамолет расчаливается За нос и корму в двух точках перпендикулярно ветру, который кренит его на некоторый угол. Производя замер величины его, находят по диаграмме Рида величину соответствующего этому углу кренящего момента. Произведя отсчеты углев для нескольких случаев, характеризующих различный по силе ветер, устанавливают его предельное значение. Определенные моменты следует сличить с данными боковых обдувок гидросамолета, проделанных в аэродинамической трубе. (). Замер времени и длины разбега при взлете и посадке Замер времени разбега гидросамолета перед взлетом может быть определен с берега и на гидросамолете путем хронометража. Обычно за начальный момент отсчета прднимают момент дачи полного газа, а конец отсчетов - момент выхода из воды нижней точки редана. Но ввиду того, что наблюдатель на Рис. 109. Приспособление ддя определения момента отрыва гидросамолета земле не может точно установить момент дачи полного газа (засечка обычно производится по слуху), а наблюдатель на гидросамолете не имеет возможности видеть выход нижней точки лодки из воды, замер времени взлета может быть произведен не точно. 7 Основы гидроавиации. У OJ5 Поэтому J для [уточнений замеров предлагается следующее устройство. По борту лодки крепится двухплечий рычаг А с точкой вращения -В (рис. 109). На его концах укреплены: на нижнем - тело обтекаемой формы С, на верхнем - пружина D и контакт Е. При помощи этого контакта замыкается цепь, питающаяся от аккумуляторной батареи с включенной в цепь электрической лампочкой. При плавании гидросамолета по воде вода, действуя Ze на обтекаемое тело С, отклоняет t°. :• " • рычаг назад и замыкает контакт, включая лампочку. При выходе лодки из воды на обтекаемое тело начинает действовать воздух, плотность которого меньше плотности воды, вследствие чего надлежащим образом отрегулированная пружина разомкнет контакт, и лампа потухнет. Техника замера такова: наблюдатель на гидросамолете, уловив момент дачи летчиком полного газа, включает секундомер и в тот момент, когда погаснет лампочка, выключает его. Произведенный таким образом замер даст достаточную точность. Время взлета зависит от следующих факторов: силы ветра и удельной нагрузки на лошадиную силу. Обычно теоретические подсчеты времени и длины взлета производятся без учета ветра, или при помощи эмпирических формул," т. е. в условиях, когда скорость движения гидросамолета относительно воздуха и воды одинакова. На практике же мы имеем взлеты при наличии ветра, поэтому желательно приводить время взлета к стандартным условиям. На основании произведенного большого количества опытов английской морской испытательной станцией в Феликстоне построен график поправок на время взлета и на длину пробега (рис. 110). По оси абсцисс отложен коэфициент 050 025 О L- Рис. 110. График учета влиянии ветра на взлет гидросамолета П = *>i где "1 - скорость ветра в м/сек, v0 - взлетная скорость в м/еек, а по оси ординат А. *i где ?0 - время разбега в сек., ^_ время разбега в сек. при стандартной скорости ветра. 98 Нрп этом скорость стандартного ветра принята в ю узлов, что соответствует п = 0,2. Построенное в указанных координатах семейство кривых дано в функции удельной нагрузки на лошадиную силу. Приведение к стандартным условиям производится путем замера взлетной скорости, скорости ветра и времени разбега. Затем подсчитывается величина " и для имеющейся удельной нагрузки по графику находится значение отношения ~ , по которому и определяется t. Длина разбега перед взлетом и пробега после посадки может быть измерена при помощи двух теодолитов. На берегу разбивается база, и расстояние между ее крайними точками измеряется. В этих точках устанавливаются теодолиты Произведя замер углов одновременно с обоих пунктов базы (рис. ill) и построив на длине базы треугольники в определенном масштабе, соединив их вершины прямой линией, можно получить длину пробега. Рис. 111. Схема размещения приборов для определения ддины разбега гидросамолета Кроме указанного способа, длина разбега может быть определена путем воздушной фотосъемки. В этом случае гидросамолет, находящийся в воздухе, снимает бурун воды, остающийся после разбега испытываемого гидросамолета. Ввиду того что на снимке заснят и самый гидросамолет, то, измерив на фотоснимке его длину или размах крыльев, можно установить масштаб фотоснимка и непосредственным измерением на нем длины буруна получить длину пробега. Указанные способы проверки с достаточной для практики эксплоатации точностью позволяют выявить действительные мореходные качества гидросамолета. 99 Глава IX ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИКИ ГИДРОСАМОЛЕТА 1. Влияние конструктивной схемы на летные характеристики Принципиальной разницы в поведении гидросамолета в воздухе по сравнению с сухопутным самолетом нет, однако конструктивная схема гидросамолета, определяющаяся наличием взлетно-посадочных приспособлении в виде лодок или поплавков, все же оказывает влияние как на его летные характеристики, так и на устойчивость. Влияние конструктивной схемы гидросамолета на его летные характеристики сказывается по сравнению с сухопутным самолетом в основном в увеличении лобового сопротивления и взаимного влияния винтомоторной группы и несущих поверхностей. Оба эти фактора, естественно, зависят от схемы гидросамолета, но во всех случаях увеличивают потребную мощность, что ведет в свою очередь к снижению как горизонтальных, так и вертикальных скоростей по сравнению с сухопутными самолетами такого же тоннажа и назначения. Увеличение лобового сопротивления гидросамолета происходит по следующим причинам: а) вследствие несовершенства, с точки зрения аэродинамики, форм плавательных приспособлений; о) наличия добавочного лобового сопротивления в виде подкрыльных поплавков остойчивости; в) невозможности уборки шасси поплавкового гидросамолета; г) увеличения лобового сопротивления у одномоторных гидросамолетов за счет вынесенной над крылом винтомоторной установки. Плавательные приспособления, предназначенные для обеспечения взлета и посадки гидросамолета, имеют в нижней части корпуса обводы, обеспечивающие в первую очередь получение гидродинамических сил, необходимых для взлета, и во вторую - необходимую амортизацию для смягчения ударов при посадке. Поэтому обводы корпусов плавательных приспособлений отличаются резкими изгибами и отсутствием плавных переходов, как это имеет место у фюзеляжей сухопутных самолетов. Кроме этого, наличие редана, прямое назначение которого нарушать струйность обтекания корпуса ПпВмп ВОДОЮ> естественно и при обтекании корпуса воздухом значи- ;^____{(развит тельно увеличивает его лобовое t - .rr^ •> -• сопротивление. * Таким образом, при сравнении Рис. ИЗ. Коэфициенты нбового сопро- КОЭфиЦПвНТОВ ЛОбоВОГО Сопротивления фюзеляжа и юдьи тивления лодки и фюзеляжа 100 (рис. 112) легко убедиться в аэродинамическом несовершенстве форм плавательных приспособлений, и поскольку несовершенство форм обусловливается специфическими условиями работы гидросамолета с водной поверхности, каких-либо радикальных мероприятий по значительному улучшению обтекаемости корпусов лодок и поплавков, нашедших практическое применение, пока не предложено. Некоторое усовершенствование форм корпусов, по сравнению с имевшимся ранее, заключается в улучшении обтекаемости передней части лодки (рис. ИЗ), изменении конфигурации Гидросамолет ..С" 1936 год с о ? Рис. 113. Развитие обводов лодок фирмы Шорт реданов (вместо поперечного уступа делают продолговатый и клинообразный) и улучшении обтекаемости отдельных деталей лодок (рис. 114). Имевшиеся попытки осуществить взлет на лодках без реданов, уборка реданов в полете, а также сдувание вихрей путем прокачивания воздуха в зареданную область, находятся в стадии эксперимента и пока существенных результатов не дали. Борьба с лобовым сопротивлением подкрыльных поплавков ведется более успешно и уже имеется конструкция, проверенная практикой эксплоатации, обеспечивающая возможность ч'астичной уборки подкрыльных поплавков в полете. Гидросамолет Консолидейтед имеет устройство, позволяющее в полете подобрать поплавки и уложить их к внешней части крыльев (рис. 115), причем стойки поплавков укладываются заподлицо с нижней поверхностью крыла. В результате большой экспериментальной работы установлено, что наивыгоднейшим расположением винтомоторной группы по 101 ^aflbkyma" - .. -7- Рис. 114. Развитие схем гидросамолетов фирмы Шорт отношению к крылу является установка ее перед передней кромкой крыла примерно на расстоянии 0,25 хорды крыла. В этом случае при соответствующем капотировании моторной установки влияние винта на работу крыла и работа самого винта будут наилучшими, и лобовое сопротивление всей установки будет наименьшим. Однако эта конструкция может быть применена лишь для многомоторных гидросамолетов с высоко расположенным крылом (моноплан-парасоль), так как только в этом случае возможно присоединение моторной установки к высоким полкам переднего лонжерона и одновременно удается достаточно высоко расположить винтомоторную группу от поверхности воды. В противном случае брызги воды будут попадать в плоскость вращения винтов и вызывать их поломку. Рис. 115. Гидросамолет с' убирающимися в полете подкрыльными поплавками (американская летающая лодка Вонсолядейтед) 102 Поэтому во всех остальных случаях винтомоторная группа устанавливается над крылом (рис. 116) в виде отдельной установки или же входит в конструкцию центроплана (см. рис.116) 4Л~?йвйЖН=;(tm)йШ;ж~=;? ^^ss^SKiSSSKSi^^:. Рис. 116. Расположение ВМГ над лодкой и коробки крыльев (рис. 117). Как в первом, так и в третьем случае создается добавочное лобовое сопротивление от самой конструкции и, кроме этого, увеличивается взаимная интерференция крыла и винта. Обычно конструктор стремится возможно ниже опустить центр тяжести гидросамолета для получения возможно большей поперечной остойчивости, чего можно достигнуть в основном лишь опусканием возможно ниже винтомоторной установки. Низший предел опускания винтомоторной установки определяется расстоянием от конца нижней лопасти винта до палубы лодки или от уровня водной поверхности, в том случае если установка размещена не над лодкой. Рис. 117. Расположение ВМГ между плоскостями Снижение центра тяжести в этих пределах может быть достигнуто или за счет уменьшения диаметра винта (увеличением числа лопастей) или установкой толкающего винта, так как в этом месте палубу лодки можно несколько опустить. 103 Таким образом, при наличии толкающего винта увеличение скорости потока, набегающего на моторную гондолу от влияния винта, невелико, однако увеличивается лобовое сопротивление гондолы, так как задняя часть ее находится в области пониженного давления перед винтом (рис. 118 и 119). Для улучшения аэродинамики гидросамолета необходимо убрать мотор или в крыло или в лодку. Над разрешением этой задачи в настоящее время и работают конструкторы. Для того чтобы убрать мотор в крыло или лодку, необходимо осуществить передачу от мотора винту. Трудность выполнения этой задачи заключается в том, что длинный вал при больших числах оборотов мотора начинает вибрировать, вызывая опасные вибрации во всех остальных частях гидросамолета. Фирма Юнкерс разработала после долгих и кропотливых экспериментальных исследований целый ряд конструкций эластичных соединений и подвесок вала, обеспечивающих его хорошую работу с достаточно мощными моторами (самолет 6?-38). Подобного рода конструкции разработаны для гидросамолетов фирмами Лиоре Оливье и Кодрон, но сравнительно для маломощных моторов. Рис. 118. Схема установки толкающего винта Т и *^> . i * 1 IN - 4е .......... ---- ^41_ е? сеГ "" '" Рис. 119. Распределение скоростей и давление воздуха при установке толкающего винта Некоторые проекты предусматривают размещение моторов непосредственно в крыле, и, очевидно, в ближайшем будущем эти проекты будут осуществлены. Эти улучшения аэродинамики гидросамолетов, несомненно, в значительной степени уменьшат лобовое сопротивление и повысят их летные качества. 104 2. Влияние конструктивной схемы на устойчивость Высокое расположение оси мотора, а следовательно, и тяги винтомоторной группы оказывает значительное влияние на устойчивость гидросамолета в моторном полете и, кроме этого, большой момент тяги относительно центра величины затрудняет взлет, уменьшая угол атаки днища лодки. Рис. 120. Балансировка сухопутного самолета - В сухопутном самолете центр тяжести и центр давления могут быть совмещены достаточно близко, и линия тяги проходит в непосредственной близости от них (рис. 120). Ф Рис. 121. Бадансвровка гидросамолета Что же касается гидросамолета, то при любых схемах расположения крыла относительно лодки центр тяжести, центр давления и тяга не находятся вблизи друг друга, и если даже удастся сблизить центр давления и центр тяжести, то сила тяги увеличит свое расстояние от них (рис. 121). 105 Балансировка гидросамолета представляет значительные трудности, и многие из них при'остановке мотора начинают кабри-ровать вследствие резкого нарушения равновесия моментов: пикирующий момент от тяги винта исчезает, и гидросамолет переходит на планирование только путем воздействия пилота на руль глубины, в то время как сухопутные самолеты при остановке мотора переходят на планирование автоматически. Рис. 122. Испытание гидросамолета в аэродинамической трубе Высок^расположение тяги винтомоторной группы, помимо затруднений в балансировке гидросамолета, влияет также на устойчивость пути при планировании. В горизонтальном полете вертикальное|оперение обдувается мощной струей от работающего винта и, следовательно, находится в области повышенных скоростей набегающего воздуха; при планировании же, когда тяга отсутствует, моторная гондола затеняет все вертикальное оперение. Затенение вертикального оперения снижает в значительной степени его эффективность. Горизонтальное оперение обычно размещается возможно выше над поверхностью воды для предохранения его от повреждения, от брызг и ударов волн. Для уменьшения затенения вертикального оперения нижнюю часть руля поворота, лежащую ниже горизонтального оперения, делают уширенной, стремясь этим самым получить руль направления достаточно сильный для вывода гидросамолета из штопора. 106 Рорбах в проекте, пока еще не осуществленном, стабилизатор и руль глубины располагает сверху киля, размещая руль поворота ниже горизонтального оперения1. Если сравнить такую схему расположения хвостового оперения со схемой гидросамолета Савойя-62 бис, имеющей руль направления, уширенный в верхней его части, выше стабилизатора, и в отношении штопора неблагополучного, то преимущества схемы Рорбаха очевидны. Следует отметить, что высокое расположение хвостового оперения может при штопоре затеняться крылом, что в комбинации ct, затенением горизонтальным оперением руля поворота в значительной мере затруднит штопор гидросамолета. На рис. 122 изображена аэродинамическая труба' для испытания гидросамолетов. 1 II. Д. Самсонов, Проектирование и конструкции гидросамолетов, ОНТИ, 1936 г. ЧАСТЬ ВТОРАЯ ПРАКТИКА ГИДРОАВИАЦИИ • ' х Глава I СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ГИДРОАЭРОДРОМОВ • 1. Назначение гидроаэродромов Нормальная эксплоатация материальной части гидроавиации возможна лишь при наличии соответствующим образом оборудованных гидроаэродромов. Требование безотказной работы гидросамолетов в любую погоду и любое время суток вызывает необходимость земного оборудования, без которого невозможна нормальная и надежная эксплоатация материальной части. Основной и необходимой составной частью всякого гидроаэродрома, независимо от его назначения, является соответствующим образом оборудованный и отвечающий целому ряду требований участок водной поверхности, называемый акваторией. Этот участок водной поверхности служит для взлета, посадки, передвижения и отчасти стоянки гидросамолетов. Помимо акватории, гидроаэродромы имеют устройства для выхода гидросамолетов на сушу и обратно с суши на воду, оборудование для транспортировки гидросамолетов по суще и места для стоянки и хранения. Таким образом, каждый гидроаэродром должен иметь участок суши, называемый территорией, на котором размещаются различного рода сооружения, как то: ангары, мастерские и другие специальные устройства. Размеры территории определяются назначением гидроаэродрома. Границей между территорией и акваторией гидроаэродрома является б е р е г о в а я л и н и я. • 2. Акватория Акватория гидроаэродрома состоит из двух частей: рабочей, оборудованной пловучими знаками и предназначенной только для взлетных и посадочных операций, и второй, остающейся свободной для движения служебных судов и гидросамолетов, причем в пределах ее обыкновенно отводится площадь, приспособленная под якорную стоянку. 108 Рабочая часть акватории обычно разделяется на в з л е т Н у ю, посадочную и нейтральную полосы (рис. 123). Для того чтобы гидросамолет мог безопасно произвести взлет и посадку, акватория должна иметь надлежащие размеры, глубину и достаточно спокойную водную поверхность. Размеры акватории определяются главным образом длиною полосы, необходимой для предвзлетного разбега гидросамолета. Акватория располагается по направлению господствующих в данной местности ветров. ; cJH В I Рис. 128. Схема разбивки акватории гидроаэродрома: а - центральный буя; б - ограждение акватории; в - якориая стоянка; г - спуск; д - гидросамолет на посадке; в - гидросамолет на взлете Пробег после посадки у гидросамолетов обычно меньше пред-взлетного разбега, а поэтому величину его можно в расчет не принимать. Что же касается поверхности акватории, то неспокойное ее состояние может не только создать опасные условия 1 для взлета и посадки, но даже исключить самую возможность полетов. -Максимальная высота волны на современных регулярно работающих гидроаэродромах обычно не должна превышать 0,5-1 м, что легко достигается в речных и частью в озерных условиях и очень сложно в морских, где иногда бывает необходимо производить постройку сложных оградительных сооружений (дамб, молов, волноломов и пр.), отделяющих акваторию от открытого моря. Эти сооружения служат также иногда для ограждения акватории от ледохода и наносов, причем применение их ввиду большой стоимости целесообразно лишь в крупных воздушных портах или в условиях крайней необходимости. Совершенно 109 очевидно, что глубина акватории, так же как и площадь, зависит от типа работающих гидросамолетов: чем тоннаж гидросамолета больше, тем больше и его осадка и соответственно тем глубже должна быть акватория. Помимо безопасности в смысле задевания гидросамолета о дно пли посадки его на мель, глубина воды также влияет на продолжительность взлета. Основания для расчета глубины акватории нами уже были разобраны в гл. V, ч. I, (стр. 73). Однако вопрос глубины воды, представляющийся на первый взгляд легко разрешимым, к сожалению, при изысканиях н проектировании гидроаэродромов осложняется целым рядом трудноучитываемых и изменяющихся факторов. Рис. 124. Границы воздушного пространства над гидроаэродромом Основным недостатком является постоянное колебание уровня воды: на морских гидроаэродромах вследствие приливов и отливов, сгонов и нагонов ветром, волнения и пр.; на речных и озерных - частью вследствие тех же причин, а частью и вследствие паводков (весенних и осенних), ливней и т. п. На изменение глубин акватории большое влияние оказывает также изменение рельефа дна, вызываемое движением наносов, поэтому часто получение надлежащих глубин приходится обеспечивать производством весьма значительных дноуглубительных работ как в период постройки, так и в процессе эксплоатации. Воздушное пространство над гидроаэродромом с летной точки зрения является неотъемлемой частью акватории. Границы этого воздушного пространства непостоянны и зависят от крутизны траектории планирования данного типа гидросамолета (угла планирования) с остановленным мотором. Смысл определения границ воздушного участка гидроаэродрома заключается в том, что гидросамолет, летающий в установленных границах, в случае какой-либо неисправности, обнаружившейся после взлета, должен иметь возможность с остановленным мотором произвести посадку на акваторию, не подвергая себя?' риску посадки вне гидроаэродрома (рис. 124). Требование хороших подходов к акватории, обеспечивающих благополучную посадку гидросамолетов, особенно важно при базировании на озерах, гаванях и при расположении гидроаэродрома вблизи больших городов. ПО 3. Оборудование акваторий Площадь акватории, расположенная в портах, гаванях и мостах с оживленным судоходством отделяется от остального водного пространства специальными буйками и бакенами на якорях с приспособлениями для освещения в ночное время (рис. 125). Если прилегающее к акватории водное пространство не предназначается для судоходства, то границами ее могут служить естественные очертания береговой полосы, острова, мели и т. п. с установленными на них створными знаками (рис. 126), освещаемыми ночью. Для обеспечения экс-плоатации акватории в ночное время по ее периметру устанавливаются на буях пограничные огни белого цвета в водонепроницаемой арматуре. В качестве источника света могут быть применены или электрические лампы или керосиновые и ацетиленовые. Условия эксплоатации (легкость и гибкость управления) заставляют предпочесть в качестве источника света электрические лампы накаливания, несмотря на то что оборудование шговучих буев пограничными огнями, гтт Рис. 125. Буйкп для ограждения акватории ЧНМгН-^ 30^8 щ ъ Рис. 126. Створные знаки 111 питаемыми и управляемыми с берега, представляет большие трудности технического порядка и требует больших денежных затрат. Вопрос освещения акватории для посадки гидросамолета ночью является одной из труднейших задач. Осветить водную поверхность так, как это делается для сухопутных аэродромов, не представляется возможным, так как вода почти зеркально Рис. 127. Цепочка конусов для посадки гидросамолета ночью отражает световой поток. Создать внутреннее подводное освещение представляется также мало реальным, так как световые лучи, идущие от световых приборов, расположенных под водой, в большей части претерпевают полное внутреннее отражение. Освещение водной поверхности до некоторой степени возможно при условии создания ряби на поверхности воды или же, если набросать в воду какие-либо мелкие частицы (стружки дерево, пробки и т. п.). Но практически эти способы сложны, мало реальны и не могут быть рекомендо-^ваны без надлежащего усовер-^шенствования. Производились опыты по освещению места посадки прожекторами с малым вертикальным углом излучения и большим горизонтальным, которые освещали небольшой толщины слой воздуха (вернее - взвешенные частицы воды) в том месте, где должна быть произведена посадка. Пилоту это место должно казаться освещенным. Однако недостаток этого способа заключается в том, что освещенная площадь получается выше водной поверхности и, таким образом, пилот ориентирован при посадке на ложную освещаемую поверхность и поэтому посадка затруднительна и может сопровождаться парашютированием. Возможно произвести посадку по лучу прожектора с небольшим углом излучения: световой сноп рассеянным светом освещает близлежащую водную поверхность. Пилот садится параллельно снопу. При современном положении вопроса об освещении водной поверхности для посадки гидросамолета наилучшие 112 Рис. 128. Центральный буй условия можно получить, ориентируясь на цепочку плавающих буев (бакенов), освещаемых прожектором с малым углом излучения (рпс. 127). От центрального буя, выполненного в виде окрашенного в белый и черный цвета конуса с установленным на вершине его ацетиленовым фонарем, с поясной линзой Френеля, вытягивается по линии старта цепочка плавающих конусов, также окрашенных в черный и белый цвета, которые освещаются прожектором с катера или парома, установленного на якорь.- Посадка при этом производится в направлении луча прожектора. Эта система плавающих конусов может применяться и днем для разбивки акватории на полосы. Для обозначения ночью центра акватории устанавливается центральный буй (рис. 128), который обычно обозначается водонепроницаемым светильником зеленого цвета; кроме того, устанавливают два светильника белого цвета, расположенные один над другим на берегу около спусков для указания гидросамолету направления рулежки. 4. Якорные стоянки Постоянные якорные стоянки предназначаются для хранения гидросамолетов на воде в условиях основной базы - гидроаэропорта. Исходя из этого, устройство их должно обеспечивать надежное хранение гидросамолетов при волне и ветре, а также удобство подхода и крепления. Якорные стоянки оборудуются или бочками или крестовинами, поставленными на мертвых якорях. И то и другое устройство должно быть выполнено так, чтобы при постановке гидросамолет не мог повредить себе лодки или поплавки. Рис. 129. Якорные стоявки Рис. 130. Ловушка В зависимости от маневренных качеств гидросамолета на воде обычно применяются следующие виды якорных стоянок: а) бочки или крестовины, поставленные независимо друг от друга (гидросамолет подходит и швартуется непосредственно к ним); 8 Основы гидроавиации. ИЗ б) бочки пли крестовины, соединенные тросом; гидросамолет выходит на этот трос, при этом кто-либо из состава экипажа, взяв его крюком, перетягивает гидросамолет к бочке или крестовине (как это показано на рис. 129). Иногда бочки расставляют так, что получается так называемая л о в у ш к а (рис. 130). При таком размещении бочек, если на гидросамолете Рис. 131. Бочка для якорной стоянки: а ~~ резиновые камеры, наполненные юддухом; 0 - железная бочка не успели своевременно ухватиться крюком за канат, гидросамолет обязательно будет дрейфовать на другой канат, поймав который крюком или кошкой можно будет перетянуть гидросамолет и стать на бочку. Обычно бочка представляет собой полый металлический шар диаметром около 1,0 м (рис. 131); через бочку пропускается насквозь железный стержень, имеющий на обоих концах по рыму с вертлюгами. За верхний рым крепится гидросамолет, а за нижний - бридель мертвого якоря. Бочка должна быть герметична для обеспечения необходимой пловучести. Для того чтобы предохранить гидросамолет от повреждений при касании его о бочку, она' обивается мягким кранцем или снабжается резиновыми подушками, наполненными воздухом. Подушки в данном случае можно сделать из старых кам(р пневматикой самолетных колес. Крестовины представляют собой легкий деревянный крест, который соединен пеньковым концом с поплавком, находящимся под водой на такой глубине, чтобы гидросамолет не смог его 114 Рис. 132. Крестовина для якорной стоянки: а ~~ крестовина; 0 - трос; в - мягкая обшивка; г - пеньковын трое; <) - поплавок; е ~ вертлюг; ж - цепь-бридели.; з - мерт! i-tii якорь задеть при рулежке. Задача поплавка удержать на весу тяжелый бридель мертвого якоря (рис. 132); от поплавка для крепления гидросамолета идет трос. Английская авиационная фирма Шорт выпустила буй для причала гидросамолетов, который в отличие от прежних металлических буев представляет собой резиновый шар, надутый воздухом. Преимущества его состоят в том, что при столкновении с ним гидросамолета последний не испыты- Рис. 133. Причальный буй Шорта Рис. 134. Адмиралтейский якорь вает вредного удара. С другой стороны, такие буи могут быть использованы для нанесения границ акватории, так как видимость их с воздуха вполне достаточна. Диаметр буя примерно Рис. 135. Сегменте-видный якорь Рис. 136. Грибо-видный якорь Рис. 137. Якорь Мичельса 70-80 см. На рис. 133 показан такой буй, подвешенный на якорной цепи, от которой проходят усы для швартовки гидросамолета. Шар буя окаймлен металлическим прутом, за который можно держаться крюком, пока усы буя не будут извлечены из воды. 8* }15 \f. С точки зрения удобства эксялоатации для устрайства ловушек целесообразно применять бочки, так как они, обладая достаточной пловучестыо, в состоянии поддерживать на должной глубине систему 'тросов, образующих ловушку. Для одиночных стоянок удобны буи Шорта, но лишь там, где вода не действует вредно на резину. Расстановка бочек должна бнлть организована так, чтобы обеспечить гидросамолету возможность стать по ветру в любом направлении, как это было указано в главе IV части I. Для установки бочек и крестовин можно применять мертвые якоря. На рис. 134 показан обыкновенный адмиралтейский якорь, у которого срезана одна лапа, чтобы гидросамолет не мог за нее задеть. На рис. 135 изображен сег- ментовидный якорь с выемкой в нижней части. Такие якоря особенно хороши в мягком грунте, благодаря тому, что они крепко всасываются в него; для каменистого грунта такие якоря не пригодны. На рис. 136 изображен грибовидный якорь; его нижняя часть представляет сегмент, которым якорь зарывается в грунт. Мертвые якоря укладываются на место краном или килектором. От мертвых якорей идут цепи, называемые бриделями, на которых стоят бочки, или концы их крепятся к крестовинам при помощи троса. ^,9 \ -6 ь-а^в-srf-0-*^ '//'///////////А yiri?"?as-e~o-ca-L ФЗ////Я7//% fH ° Рие. 138. Якорь Мичедьса: в - якорь; в - бридель; в - пеиько-ВЫЁ канат; г - поплавок Щ^Й^^^^Ш:5{^^Ш<^^Ш;59"^ Рис. 139. Схема расположения якорей На рис. 137 и 138 показан якорь Мичельса, держащая сила которого особенно велика, но он годен только для мягкого грунта, в который ввертывается при помощи рычага с несколькими стержнями, вставленными друг в друга, и в отверстие в голове якоря. В том случае если мертвый якорь нельзя укрепить в дно, можно рекомендовать бочку ставить на несколько якорей. Показанная на рис. 139 схема расположения якорей несколько 116 неудобна тем, что нельзя растянуть цепь так туго по грунту, чтобы нижняя центральная скоба неизменно оставалась на постоянном месте. В этом отношении удобнее якоря располагать, как показано на рис. 140 и 141. Рис. 140. Схема расположения Рис. 14L Схема расположения якорей якорей 5. Оборудование береговой линии Оборудование береговой линии, которая является единственной связью между двумя основными частями гидроаэродрома - территорией и акваторией, - имеет исключительно важное значение для нормальной работы, в особенности крупного гидроаэродрома; от ее оборудования в большой степени зависит пропускная способность гидроаэродрома. Береговая линия укрепляется от размыва набережными различного типа, начиная с простого замощения откосов берега и кончая каменными и железобетонными подкреплениями, и оборудуется спусками, маневренными площадками, пристанями и всевозможного типа подъемными и транспортными устройствами. 6. Спуски Спуски служат для подъема гидросамолетов из воды, а также для подачи их на воду и представляют собой наклонные деревянные или бетонные площадки, уходящие в воду на такую глубину, чтобы при любом положении уровня воды гидросамолет своими колесами или тележкой, подводимой под него в воде, всегда мог бы встать на спуск. Во всех случаях у места выхода гидросамолета из воды на спуск желательно устраивать деревянный настил для предохранения днища лодки от повреждения. Иногда спуски делаются составными, с верхней частью из бетона и нижней, уходящей в воду, из дерева (рис. 142). Нормальный уклон спуска (отношение высоты к длине) берут не более 1:10; в зависимости от местных условий (величины колебания уровня, рельефа берега и т. п.) спуски делаются и круче, что обычно усложняет работы по подъему гидросамолета, 117 ,а Jms?mms^sm^3s^^^ ^Я^^Гч???-.'-^. Г^-^IWl^ Угол накло I / *•}, '•3 i мп ilk- угол пакли- п г . ~7ia~r-lJ7 °-(tm) л/"'-4 •••••" г^Ь^ / мм (Троена воды, ^% ге*^тг*? Рис. 142. Спуск для гидросамолетов: л - площадка; 6 - бетонная часть (спусь); в - деревлиныИ настил Размеры спусков определяются следующими соображениями: длина зависит от условий местности и рельефа дна и определяется нормальным уклоном спуска; наименьшая ширина обусловливается наибольшей шириной лодки или поплавков гидросамолетов и необходимым местом около них для работы с тележкой; наибольшая же ширина зависит от характера береговой полосы и мощности гидродрома. Так, ширина спусков в больших гидроаэропортах доходит до 20 и более метров. Нижний конец спуска при минимальном уровне воды должен быть погружен на глубину не менее 1,0 м, для того чтобы иметь возможность принимать тяжелые гидросамолеты на тележку для уборки их в ангар или на маневренную площадку. 7. Маневренные площадки На береговой линии, обычно между ангарами и спусками, устраивается маневренная площадка. Маневренная площадка представляет собой бетонную поверхность, предназначенную для вывода из ангаров и спусков гидросамолетов, для осмотра и подготовки их к полету, в то же время она является средством сообщения между ангарами и спусками. Маневренная площадка делается в уровень с верх- Рис. 143. Вариант расположения манетреняой н.ющадкп; я - ангар; б - маневренная площадка; - \ ^ / S S J. '- \ /~ \ N^ ** / \ Ч / 4. 1 Ч _ У I • . . • v ' v О Рис. 154. Подход гидросаио1етов к бочкам: а - место ожидания; б - створы Прожектор миганием вызывает гидросамолеты по порядку. Луч прожектора нужно держать перед гидросамолетом на расстоянии 10-15 м, перенося его по мере продвижения гидросамолета. Гидросамолет должен быть освещен рассеянным от луча светом (на бочке луч прожектора задержать до момента взятия \ конца). При посадке с ги- дросамолета на шлюпку нужно луч либо опустить в воду метрах в 30 - 40 перед гидросамолетом, чтобы освещать отраженным светом, либо держать в стороне и освещать рассеянным светом. Особенное внимание нужно уделить очищению района расстановки створов и других каких-либо огней, которые могут помешать. Для этого необходимо заранее выйти на шлюпке подальше от берега и проверить разли-чаемость створов. На рис. 155 показаны: место шлюпок при подходе гидросамолета к бочке, на- Рис. 155. Размещение прожекторов и шлюпов: иболее удобное МвСТО Про- •э - прожектор установлен правильно; б - прожектор ЖСКТОра И НаПраВЛвНИв 6ГО установлен неправильно; в - крестовина; i - шдюцка; тттттта д - створы ЛуЧЛ. 138 с ° 6 / Чапраьпение отнуда/доп/кны прийти гидросамолеты Рас. 156. Размещение створов: а - место стоянки; б - прожектор на берегу (он же обеспечивает подход к крестовинам); б - прожектор на катере ЕСЛИ прием гидросамолетов предположен в сумерках или в темноте, стоянка должна обеспечить наиболее верный подход к месту •базирования установкой створа из прожекторов. Направление, откуда должны прибыть гидросамолеты, известно и согласно этому надо установить прожекторы в нужном направлении на расстоянии 2 - з км и дальше в зависимости от силы прожекторов и удобств местности, причем один из прожекторов, ближайший к гидросамолетам, должен быть мигающим, а дальний - постоянным. Прожектор, установленный у стоянки, должен быть расположен с расчетом возможности указать направления посадки гидросамолетам. Рис. 156 дает представление о створах и использовании одного из прожекторов для обеспечения посадки. Небольшие гидросамолеты с плоским днищем лодок или поплавков имеют возможность подходить прямо к берегу (пляжу) и в случае необходимости быть вытащены на берег на тележках по желобам, сделанным из досок (рис. 157). В тех случаях, когда организация якорных стоянок предполагается на более продолжительное время и особенно при наличии поплавковых гидросамолетов, целесообразно для удобства обслуживания их строить временные пристани. Пристань обычно ^^^Г^'^'^^^Щ^Щ^^Щ:^^^^, лл;.....^' Песок ' -••'••-• ^V::^:,r?.;;- Рис. 157. Вытаскивание гидросамолетов на низкий песчаный берег 139 делается на деревянных сваях, а мостки укладываются на козлах, настил из досок с основанием укрепляется при помощи железных скоб. • 17. Устройство временных спусков и маневренных площадок Там, где береговая полоса, а также акватория не позволяют ограничиться только якорной стоянкой, устраивают временные спуски и маневренные площадки или же специальные пристани для посадки пассажиров и грузов. Рама деревянного спуска обычно укрепляется на сваях или просто лежит закрепленной на фундаменте или непосредственно на грунте. Сверху * спуск обшивается двумя рядами толстых сосновых или дубовых досок. Направление досок каждого ряда Рис. 158. Ручная лебедка делается различным во избежание перекоса, причем доски верхнего ряда обыкновенно кладутся перпендикулярно к протяжению спуска или под углом 45°, чтобы при рассыхании в надводной части в щели между досками не могли попасть колеса тележки. Часть спуска, находящуюся в воде, предварительно смолят или пропитывают креозотом для предохранения от гниения. На гидроаэродромах с течением или сильным прибоем грунт около части спуска, омываемого водой, укрепляют с боков 140 и у конца камнями во избежание его размыва, а деревянную обшивку набивают со щелями - для прохода воды между отдельными досками. В местах, подверженных большим прибылям воды, спуски устраиваются на сваях, поднятых над уровнем низкого берега, причем при постройке надо обращать внимание на их надежное укрепление в грунте. Деревянные маневренные площадки строятся подобно спускам: на сваи или грунт кладут и скрепляют обтесанные бревна-лежни, на которые нашиваются двумя взаимно перпендикулярными рядами сосновые доски. Для подъема гидросамолетов из воды устраиваются или ручные лебедки (рис. 158), или шпили. При наличии спуска небольшой крутизны для вытаскивания гидросамолета может быть использован тягач или трактор. Другая конструкция простого и дешевого спуска показана на рис. 159. Спуск состоит из двух рядов деревянных свай, забитых в грунт. В продольном направлении спуска сваи связаны деревянными прогонами с рельсами, по которым двигается тележка. Гидросамолет при подходе к спуску заруливает на опущенную тележку и устанавливается на нее поплавками. Тележка поднимается по спуску при помощи лебедки или тягачом. В поперечном направлении сваи связываются деревянными брусьями. По одной стороне спуска укладываются две доски, по которым в случае необходимости можно пройти до конца спуска. В верхней части спуска уклон делается меньше, так как в этом месте тележка с установленным на ней гидросамолетом остается до тех пор, пока не возникнет необходимость в обратном спуске его на воду. В том случае, если постоянные деревянные Рис. 159. Временный деревянный спуск 141 спуски делать неудобно или же является необходимость в приемке единичных гидросамолетов, например, для приема или высадки пассажиров, то на таких промежуточных станциях применяют следующие устройства. Для приема одиночного небольшого гидросамолета (рис. 160), на берегу, на деревянных Рис. 160. Понтон для причаливания гидросамолетов сваях устраивается помост, от которого спускается лестница к небольшому деревянному понтону. Понтон имеет основанием несколько цилиндрических бочек, скрепленных вместе, на бочки накладывается настил из досок. Гидросамолет подруливает к пон- ^ №: 7ГТГ DOCJ(pC|jCJOCjOCJ^^^^^ Рис. 161. Понтон для причаливания гидросамолетов тону, швартуется к нему и производит разгрузку. Для того чтобы при подходе гидросамолета к понтону предохранить поплавки или лодку от повреждений, наружный край понтона обивается мягким кранцем. Понтон укрепляется к сваям при помощи деревянных распорок, фиксирующих его положение. 142 На рис. 161 показано устройство, позволяющее принять больше чем один гидросамолет; принципиальной разницы с только что-описанным устройством в данном случае нет - увеличено лишь число понтонов. Borfee сложное устройство пловучих спусков показано на рис. 162 и 163. На рис. 162 показан пловучий спуск, устроенный из нескольких понтонов, соединенных вместе и имеющих наклонный настил, одним концом уходящий в воду. Спуск рассчитан на прием небольших гидросамолетов (на рис. амфибия) при помощи людей или ручной лебедки. Пловучий спуск укрепляется на якорях и соединяется с берегом посредством двух деревянных мостков. Рис. 162. Дловучий спуск На рис. 163 показан пловучий спуск с вращающейся платформой. Он представляет собой металлическую клепаную пространственную ферму, имеющую сверху деревянный настил длиной 25 м и шириной 14 м. Ферма поддерживается на плову при помощи цилиндрических цистерн, наполненных воздухом,, и специального балластного отсека, расположенного на конце пловучего спуска, уходящего в воду. В средней части имеется вращающаяся платформа диаметром 14 м. Большой резервуар с сжатым воздухом и специально установленный воздушный компрессор обеспечивают быстрое маневрирование балластным отсеком при приеме гидросамолета, поддерживая ватерлинию спуска в безопасных пределах. Электромотор мощностью в 20 л. с.. приводит в движение вращающуюся платформу со скоростью на одного оборота в минуту. В момент приема гидросамолета ватерлиния спуска проходит через центр вращающейся платформы, и гидросамолет, подруливая на моторах, входит на платформу, опираясь на свои поплавки или, если это амфибия, выходя на колесах. Платформа поворачивается на 90°, под колеса или поплавки устанавливаются подкладки, для того чтобы гидросамолет не мог сдвинуться с места, и платформа поворачивается на 180° от своего первоначального положения. Вся операция по подъему гидросамолета занимает от 20 до 30 сек. Рис. 163. Пдовучии спуск: а - резервуар для сжатого воздуха; б - балластные цистерны Спуск гидросамолета производится в обратном порядке. Наличие помещений для пассажиров и достаточно удобное место для производства посадки их, а также быстрое маневрирование гидросамолетом является большим удобством пловучего спуска. Все рассмотренные нами понтоны и спуски не зависят от колебания уровня воды и могут быть быстро переведены из одного места в другое, наконец, если в этом месте зимой водная поверхность замерзает, они могут быть быстро убраны и сохранены до следующей навигации. Таким образом, условия эксплоатации гидросамолетов выявляют целый ряд специфических требований к оборудованию как постоянных, так и временных аэродромов. Поставив задачу - познакомить в общих чертах с оборудованием гидроаэродромов, считаем необходимым отметить, что при выборе места для размещения гидроаэродрома и проектировании его оборудования следует исходить из соображений всемерно сократить трудоемкие операции по подъему и спуску гидросамолетов, обслуживанию его в ангаре, а также правильно расположить якорные стоянки для обеспечения свободного и безопасного маневрирования гидросамолета на воде. 144 18. Пловучие средства Для обслуживания гидросамолета на воде в процессе его эксплоатащш необходимы так называемые пловучие средства. Пловучие средства бывают самоходные и несамоходные. К самоходным пловучим средствам относятся различного назначения катера, глиссеры и моторные лодки со стационарным или подвесным двигателем, самоходные баржи, самоходные пловучие краны и т. п. К несамоходным пловучим средствам относятся шлюпки разных размеров, понтоны различного назначения, грузовые баржи, пловучие краны и т. п. ^ Катера по своему назначению делятся на: буксирные рейдовые, буксирные мореходные, катера быстроходные, технической помощи, по обслуживанию полетов. Специализация их назначения характеризуется соответственными элементами водоизмещения мощностью двигателя и наличием специального оборудования Рис. 104, Быстроходный катер с тентом На рис. 164 показан катер ^английских ВВС с установленным тентом. Особую форму имеет корпус: в носу сечение подводной части заострено в -виде клина, который по мере приближения к корме приобретает все более и более полные очертания, переходя у кормы в днище плоской формы, где расположены два винта. Подобного рода катера могут быть использованы как для буксировки гидросамолетов, так и для перевозки пассажиров, а также для оказания помощи гидросамолету при вынужденной посадке. 10 Основы гидроавиации, 145 Глава II ПРИСПОСОБЛЕНИЯ для ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ГИДРОСАМОЛЕТА ПО МАНЕВРЕННОЙ ПЛОЩАДКЕ И СПУСКАМ 1. Требования к конструкции тележек Конструкция современных гидросамолетов требует специальных устройств для подъема их на маневренные площадки, передвижения по ним, а также спуска на воду. В том случае, когда подъем и спуск гидросамолетов производятся при помощи кранов или стрел, необходимость в специальных устройствах для передвижения гидросамолетов по спускам отпадает и появляется необходимость лишь в устройствах, позволяющих передвигать гидросамолеты по маневренной площадке и в ангаре. Если же аэродром не оборудован кранами, то устройства для передвижения гидросамолетов должны обеспечивать передвижение их как по спускам, так и по маневренным площадкам. Исходя из условий работы приспособлений для передвижения гидросамолетов, которые мы в дальнейшем будем называть тележками, к их конструкции можно предъявить следующие требования: а) конструкция тележки должна позволять удобно и без усилий ставить на нее гидросамолет, находящийся на плаву; б) тележка должна быть достаточно Рис. 165. Схе"а тележки ^ОЧНОЙ, ИМСТЬ ЛеГКИЙ ХОД И ПРИ ДВИ- жении не повреждать поверхности маневренной площадки и спусков; в) тележка должна позволять установку лодки или поплавков таким образом, чтобы вес гидросамолета распределялся равномерно через силовые элементы конструкции во избежание местных деформаций как при передвижении, так и при стоянке; г) тележка должна иметь оборудование, облегчающее ее установку под гидросамолет и крепление при вытаскивании; д) тележка не должна повреждать окраску лодок или поплавков. Исходя из указанных выше соображений, принципиальная схема тележки обычно представляет собой следующее устройство (рис. 165). Верхняя часть тележки сделана в виде кильблока, на который устанавливается лодка или поплавок. Кильблок имеет опорные поверхности, подогнанные под форму днища. Верхняя часть тележки имеет ось, на которую надеты колеса, при помощи которых она имеет возможность передвигаться. Весьма важно правильно установить ось тележки по отношению к центру тяжести гидросамолета. 146 На рис. 166 показаны три возможных варианта тележки: в первом случае ЦТ находится впереди оси тележки, и, следовательно, гидросамолет будет иметь стремление опуститься на нос; во втором случае гидросамолет будет находиться в безразличном положении и в третьем случае опускаться на кормовую часть поплавка. Эти случаи нами рассмотрены при условии нахождения гидросамолета на ровной поверхности и при положении сто в линии горизонтального полета. При продвижении гидросамолета по наклонной поверхности (по спуску) или при спускании его на нос или 'корму положение силы тяжести относительно оси тележки изменяется, так как при свойственном гидросамолетам высоком положении ЦТ (особенно у поплавковых гидросамолетов) направление вектора силы тяжести изменяется значительно в зависимости от угла наклона его строительной горизонтали по отношению к горизонту (рис. 167). Из этого рисунка видно, что наиболее выгодным является размещение оси тележки несколько вперед относительно ЦТ, так как при этом положении при вытаскивании гидросамолета по наклонному спуску сила тяжести может пройти или через ось тележки, или близко от нее. В этом случае не потребуется приложения усилий для поддер- Ътяяг/хъ оНТ г^7/7^777,^9. Рис. Ifi6. Установка оси колеса тележки относительно центра тяжести гидросамолета Рис, 167. Изменение направления силы веса при движении по спусъу жания носовой или хвостовой части поплавка. При передвижении же гидросамолета по горизонтальной площадке безразличное положение опасно, так как от случайно перемещенного груза (перемещение человека и т. п.) гидросамолет может резко опуститься в ту или другую сторону, что повлечет за собой его поломку. ю* 147 ? При стоянке гидросамолета на тележке во всех случаях более выгодно утяжелять его хвостовую часть соответствующим смещением оси тележки, так как диферент на корму является более естественным его положением. Поскольку мы уточнили, что при постановке гидросамолета выгодно иметь утяжеленной хвостовую часть, то при передвижении его по маневренной площадке возникает вопрос, каким способом поддержать кормовую часть, для того чтобы она не касалась земли и не тормозила движения? Вели потребное усилие для поддержания поплавков или лодки невелико, то можно применить силу людей, если же усилия значительны, то под заднюю часть поплавка подставляется вторая тележка, но уже с ориентирующимися колесами для облегчения разворотов при передвижении. Во время спуска гидросамолета на воду, при наличии хвостовой тележки, надо учитывать следующее: при погружении носовой части плавательного приспособления в 'воду появляется гидростатическая сила (рис. 168), РИС. 168. Образование гидроматиче- равная весу вытесненного объема ской силы при погружении носа лодка ВОДЫ, Которая СОЗДавТ МОМ6НТ, 6 в ВОДУ прижимающий хвостовую те- лежку к спуску. Под влиянием возникшей силы тележка может сломаться и, кроме того, при недостаточной крепости продольного набора поплавка возможна деформация его корпуса. Подобные случаи бывали в практике спуска гидросамолетов, особенно большого тоннажа. Для удобства постановки тележки под поплавок в воде необходимо обеспечить некоторую пловучесть, так как в противном случае она будет тонуть, и для укрепления ее к поплавку водолазам необходимо применять значительные усилия, что является нежелательным, так как увеличивает потребное для установки время и усложняет всю операцию подъема. Быстрота и легкость установки являются основным требованием к тележке, учитывая необходимость выполнения подъема в свежую погоду при волне и ветре. Пловучесть тележки может быть определена, исходя из следующих соображений: при постановке тележки под поплавок гидросамолета, осадка которого h соответствует ч, его нормальному полетному весу, осадка опорных подушек кильблока должна быть на 1-2 см меньше, т. е. Ъ - 2 см. Это делается для того, чтобы небольшим усилием можно было, затопив тележку, подвести ее под поплавок и отпустить, тогда она всплывет и плотно станет на свое место. После этого остается укрепить ее концом к поплавку, для того чтобы она не сдвинулась с места при вытаскивании, и приступить к подъему. В некоторых случаях при правильно рассчитанной пловучестн' тележки можно обойтись без водолазов, выполняя всю необходимую работу непосредственно с поплавка. Пловучесть тележки 1 18 достигается в случае необходимости установкой специальных цистерн, заполненных воздухом. Легкость тележки на ходу зависит от диаметра колеса и •оси, а также ширины шины; помимо этого, легкость на ходу зависит от состояния поверхности, по которой она передвигается, так как ясно, что при движении тележки по рельсам ход ее будет легче, чем по цементной площадке или по песку. С увеличением диаметра колес, при всех равных условиях, легкость на ходу увеличивается, так как большее колесо менее глубоко входит между неровностями местности, чем малое, и поэтому при перекатывании тележки потребуется приложить к центру большого колеса и меньшее тяговое усилие. Обычно диаметр колеса, вернее высота размещения оси тележки, определяется из соображений предельной высоты гидросамолета при хранении его в ангаре, и из этих соображений выгодно иметь ее возможно меньшей, с другой стороны, диаметр колеса целесообразно увеличивать, исходя-из соображений более плавного движения без ударов об имеющиеся на маневренной площадке неровности (в частности при перекатывании через направляющие рельсы в воротах ангара). Переходя к вопросу о диаметре оси, следует сказать, что с уменьшением диаметра конца оси, на котором надето колесо, легкость на ходу возрастает. Переходим к вопросу влияния на легкость "хода* ширины шины колеса. Чем шире шина колеса и, следовательно, чем большая поверхность хода соприкасается с маневренной площадкой, тем меньшее давление получается в каждой точке поверхности, вследствие чего колесо меньше вдавливается в грунт. Кроме того, необходимо добавить, что легкость хода, помимо указанных выше соображений, зависит также и от надлежащей смазки оси колес, для чего в конструкции следует предусматривать установку грундбукс и масленок для смазки (например по типу Щтауфера). Опорные поверхности кильблока тележки обычно имеют мягкие подушки из войлока, покрытого сверху брезентом для предохранения днища поплавка от местных деформаций и сохранения его окраски. Для того чтобы предохранить поплавок от сырости, которая может возникнуть от намокших в воде подушек, они пропитываются смолой. Для крепления тросов, при помощи которых тележка с установленным на нее гидросамолетом вытаскивается из воды по спуску, устраиваются в соответствующих местах кольца. Кроме того, тележка имеет крючки, за которые закладываются концы, крепящие ее к поплавку. Кольца для тросов необходимо располагать так, чтобы сила тяги проходила через ось колеса, что устраняет появление излишних моментов. Расчет прочности тележки никакой сложности не представляет и производится по общим правилам строительной механики. Запас прочности обычно принимается трехкратный, 149 2. Конструкции тележек ГТеоеходя к оассмотреншо существующий конструкций тележек следует &ме7итъ что в этой области хотя и существует болшхое "разноббразие 'конструктивных форм, но все же можно Tepl^S^^ ^^ ci?SSc?no рельсам на определенную глубину перед тем, (ши^ Рис. 169, Крепление гидросамолета к тележке-платформе: л - растяжки- 6 - диагональный продольный if ос; в - выдвижное прово-ра-ивающееся колесо; г - поверечнн" трос- чили? "в H^nS/^rsi s?s. ~M- имевшие навыка в пользовании такими приспособлениями, постоянно или недотягивали или перетягивали гидросамолет, вследствие че?о он становился на тележке не в должном поло- Рис. 170. Тележка для поплавкового гидросамолета ж*нгш и вместе с ней стремился опрокинуться либо вперед, ?ибо наЭД и требовалось много усилий, чтобы правильно его TSl^r^T^^f^^^^^ слегка выпуклыми по ободу и имели дышло. 150 На деревянном помосте прикреплялись козелки (кильблоки), имевшие форму днища поплавков или лодки гидросамолета. Ерли тележка рассчитывалась для гидросамолетов разных типов, то эти козелки крепились к платформе болтами и барашками так, чтобы/ их легко можно было заменить другими. Для того чтобы во время подъема гидросамолет находился на козелках всегда в правильном положении, тележки имели продольные и поперечные тросы, которые прикреплялись к гидросамолету, пока последний плыл над тележкой перед спуском (рис. 169 и 170). Самый подъем производился примерно в следующем порядке. Гидросамолет рулил, насколько возможно медленно, к спуску; тележка стояла на берегу, чтобы в случае волнения не повредить нечаянно плавательные приспособления гидросамолета. Рис. 171. Тележка дм поплавкового гидросамолета На каждом поплавке гидросамолета становилось по человеку из его экипажа, которые затем баграми медленно осаживали гидросамолет, а тем временем тележка скатывалась по спуску под гидросамолет и задерживалась чуть впереди его. Швартовые тросы тележки были снабжены поплавками; таким образом люди легко могли поймать имеющие каждый свою метку поплавки и закрепить тросы к надлежащим местам гидросамолета. При наличии ветра, дующего в поперечном направлении относительно спуска, необходимо протянуть со спуска к гидросамолету один-два каната. Когда тросы закреплены, что делается в момент нахождения гидросамолета прямо над тележкой, экипаж гидросамолета осаживает его багром; тросы удерживают гидросамолет в правильном положении на козелках. Кроме описанной нами конструкции тележки, которая применялась главным образом для плоскодонных поплавков и лодок, где не требовалась точная фиксация их положения относительно тележки, применяются также деревянные тележки для каждого поплавка в отдельности (рис. 171). Преимущественно эти тележки 151 передвигаются не по рельсовому пути п имеют достаточную есте/ отвенную пловучесть. Пловучесть необходима для того, чтобы при волнении килеватая лодка не могла повредиться о стоящую неподвижно под водою тележку. Порядок установки тележки в этом случае примерно следующий. Гидросамолет подходит к спуску, тележка опускается в воду, слегка погружаемая водолазами, подводится под поплавок и точно устанавливается на свое место. Обладая необходимой Рис. 172. Тележка-щатформа для двухпоплавкового гидросамолета • пловучестью, тележка прилегает плотно к поплавку, затем ее остается укрепить к нему тросом. После этого гидросамолет может быть поднят из воды. В случае, если естественной гою-вучести у тележки достичь не представляется возможным в ней устраиваются воздушные отсеки. На рис. 172 показана тележка-платформа для двухпоплавко-вого гидросамолета. Ряс. 173. Лодочный гидросамолет на тележке На рис. 173 ^показана деревянная тележка с установленным лодочным гидросамолетом; тележка двигается по рельсовому пути. Особый интерес представляет тележка, при помощи которой передвигается гидросамолет Дорнье - До-Х (полный вес 52 от). Тележка весит около 37 да и перемещается по рельсам. Для приведения ее в движение установлен электромотор мощностью в 35 л. с. и для вращения верхней части платформы по кругу вместе с установленным на нее гидросамолетом имеется специаль- 152 ный электромотор в 15 л. г,. Электромоторы смонтированы в двух водонепроницаемых ящиках, которые при погружении в воду, ломимо обычного уплотнения, еще держатся под повышенным воздушным давлением для обеспечения большей герметичности, Питание и управление электромоторами производится с берега при помощи бронированного кабеля. Управление движением тележки дублируется установкой поста управления и на самой тележке. Ко второй группе, которая в своем конструктивном оформлении значительно богаче первой, относится так называемое приставное шасси. Основной принцип приставного шасси заключается в том, что колеса, служащие для передвижения гидросамолета при помощи разнообразных устройств, прикрепляются к поплавку или лодке. Такая конструкция объясняется наличием у лодок и поплавков значительной килеватости днищ. Это обстоятельство затрудняет пользование тележками из-за невозможности распределить давление гидросамолета на большую поверхность кильблоков тележки, так как в таком случае они получались бы слишком большими, а следовательно, и громоздкими и, кроме того, очень высокими. Высота гидросамолета на тележке определяет и высоту ангара, а излишнее увеличение высоты ангара, естественно, является экономически невыгодным. Наиболее простой конструкцией выкатного шасси является следующее. В поплавке устроено отверстие, в которое вставляется стальная труба, служащая осью для двух колес. Колеса имеют пневматики, обеспечивающие плавный ход гидросамолета по маневренной площадке. "G"-?:=_ ~......- ч"_ """.--"-_ ^ .:-=-"= Рис. 174. Приставное шасси Дорнье / 153 На рис. 174 показано приставное шасси гидросамолета Дорнье - Валь, состоящее из двух больших колес, склепанных из железных листов и имеющих внутри герметические отсеки, обеспечивающие ему необходимую пловучестъ, а также деревянный обод, предохраняющий поверхность маневренной площадки от разрушения. В жабру лодки вставляется стальная полуось, укрепляемая специальным стопором. На полуось надевается колесо и крепится чекой. Под хвостовую часть лодки устанавливается ориентирующаяся тележка на двух колесах, имеющая дышло, при помощи которого можно управлять при движении гидросамолета по земле. Другим вариантом приставного шасси является конструкция, применяемая Рорбахом. Под каждое крыло подводится тележка, состоящая из металлической рамы, установленной на два колеса с широкими обо-дами, на раме укреплены стойки, длина которых может изменяться при помощи червячной передачи. Концы стоек соединяются со специальными ушками, сделанными на нижней поверхности крыла в местах установки шасси. Для того чтобы тележка имела необходимую пловучесть, к ней прикреплены два металлических поплавка (рис. 175). При помощи двух съемных деревянных ручек тележка подкатывается под гидросамолет, плавающий у спуска. Так как она обладает пловучестью, то не представляет большого труда Рис. 175. Приставное шасси Рорбаха 154 подвести ее под крыло и соединить концы стоек с плоскостью; укрепив тележку, гидросамолет поднимают по спуску. Наиболее простая конструкция приставного шасси показана на рис. 176. Лодка гидросамолета имеет узлы, к которым, при подъеме его из воды, крепится с каждой стороны конструкция, состоящая из стоек и колеса, Иногда для создания необходимой пло"-вучссти к стойкам прикрепляют поплавки. Рис, 176. Гидросамолет на, приставном шасси (американская летающая додка Ковсоидейтед XPB-2-y-l) Очевидно, в данном случае наиболее рациональной конструкцией приспособлений для передвижения гидросамолетов является для поплавковых - тележка с кильблоками под каждый поплавок, обеспеченная надлежащей пловучестью и имеющая, помимо основных двух колес, еще по паре добавочных в передней и задней своей части. Эти колеса должны делаться управляемыми для облегчения разворотов и предохраняющими от опускания поплавка на нос или корму. В этом случае отпадает необходимость в специальной тележке под корму, которая может оказывать некоторое влияние на деформацию поплавка. Для летающих лодок, особенно с резко выраженной киле-ватостью, наиболее рациональной конструкцией будет приставное шасси и тележка с управляемыми колесами, подставляемая под лодку около второго редана. 3. Порядок подъема и спуска гидросамолета Подъем гидросамолета из воды может производиться вручную, тягачом, механической лебедкой или при помощи крана. Вручную подъем гидросамолета производится следующим образом: гидросамолет подводится к спуску кормовой частью плавательных приспособлений, причем в сильный накат его необходимо удерживать при помощи буксировки моторным катером от чрезмерного приближения к спуску. Под плавательные приспособления при помощи людей, одетых в гидрокостюмы, подводятся тележки или /укрепляются колеса (в зависимости от конструкции), одновременно укрепляется и хвостовая тележка, за утки лодки или рымы тележки 155 укрепляются концы для вытаскивания, и люди расстанавливаются шеренгами. При этом чрезвычайно важно, чтобы тянущее усилие по обоим концам было одинаково, иначе возможно заворачивание гидросамолета в одну из сторон, что будет тормозить движение и не исключает разворота на 180°. Количество потребной рабочей силы для подъема гидросамолета с нормальным уклоном спуска 1:10 ориентировочно можно взять из графика (рис. 177). В том случае, когда гидросамолет поднимается посредством механической лебедки, после установки тележки или колес на утки или за рымы укрепляются усы, которые присоединяются к тросу лебедки. В месте присоединения усов к тросу лебедки для смягчения рывков целесообразно включить амортизационное устройство. Когда все готово, по команде руководителя "выбирай" стоящий у лебедки, включив мотор, начинает осторожно выбирать слабину троса, а один из команды, став у дышла хвостовой тележки, направляет движение гидросамолета. У колес при подъеме Полетный вес _. а ел о ей ч / / / / / Количество людей. РИС. 177. График дня расчета рабочей силы по спуску идут 2 человека, передвигая все время за колесами тормозные колодки для предупреждения скатывания гидросамолета при обрыве или случайном стравливании троса. Как только гидросамолет выйдет на маневренную площадку, трос отъединяется, и гидросамолет при помощи выводной команды отводится в сторону от спуска для уборки. В ангаре гидросамолет стоит обычно на тележке пли колесах. Движение по ангару и маневренной площадке осуществляется при помощи специальной команды, численность которой зависит от веса гидросамолета и конструкции тележек или колес. При движении гидросамолета люди располагаются симметрично по обеим его сторонам; хвостовой тележкой управляет один человек. Старший команды, обычно техник, руководит выводкой гидросамолета и подает команды. Скорость движения по маневренной площадке не должна превышать одного метра в секунду, чтобы избежать резких ударных нагрузок при перекатывании через неровности. Подача гидросамолета на воду производится носом вперед, для того чтобы, запустив моторы, он отошел от спуска без разворачивания. У конца маневренной площадки, перед началом спуска, гидросамолет останавливается, и к нему укрепляется трос лебедки, после чего команда, подав гидросамолет на спуск, 156 освобождает его; дальнейшее движение гидросамолета Происходит посредством потравливания троса лебедки под тормозом. В этот момент надо следить за тем, чтобы у троса лебедки не было большой слабины, наличие которой может под действием внезапно приложенной нагрузки вызвать обрыв троса. Большая скорость при вхождении гидросамолета в воду недопустима, так как при быстро возрастающем водоизмещении носовой части плавательных приспособлений гидростатическая сила вызывает изгиб корпуса. Как только .гидросамолет войдет в воду, тележка освобождается и убирается при помощи лебедки на маневренную площадку, а гидросамолет швартуется у спуска или переводится на бочку. Если спуск и подъем гидросамолета производятся при помощи крана, то предварительно следует проверить его грузоподъемность, вылет и скорость подъема, если они ранее не были известны. Гидросамолет подруливает под подъемное устройство крана, на нем за специальные рымы закладывается подъемный строп и одновременно с концов крыльев или лодки передаются на берег оттяжки. Кран поднимает гидросамолет, разворачивает и ставит на подготовленные на маневренной площадке приспособления для перекатывания. При вращении гидросамолета краном посредством оттяжек его совмещают с плоскостью крана, так как он будет стремиться все время встать в плоскости ветра и кружиться. При подъеме гидросамолета с воды во время волнения необходимо установить максимальную скорость подъема, пока он находится на плову полностью или отчасти; начало подъема следует приурочивать к .лому моменту, когда гидросамолет окажется на гребне волны, тогда волна уйдет из-под лодки, и гидросамолет без рывка пойдет вверх. При спуске краном во время волнения между гаком крана и стропом гидросамолета следует включать аммортизатор достаточной прочности и эластичности, чтобы предохранить его от ударных нагрузок, когда волна уходит из-под частично погруженной лодки или поплавков. • Глава III ТАКЕЛАЖНЫЕ РАБОТЫ 1. Общие сведения В процессе эксплоатацпи гидросамолетов, а в особенности при эксплоатации гидроаэродромов постоянно приходится сталкиваться с вопросами выбора надлежащего качества и прочности .тросов, блоков, гаков и других предметов такелажа. Без от- 157 четлпвого представления о такелажном деле очень легко сделать ошибку, которая может привести к очень тяжелым последствиям вплоть до аварии гидросамолета, а поэтому в этой главе рассматриваются случаи применения такелажного дела применительно к потребностям гидроавиации. Все веревки и канаты, употребляемые на кораблях, называются тросами или линями. Тросами называются такие веревки, толщина которых по окружности более 25 мм, а линями - веревки, толщина которых менее 25 мм. Все тросы в зависимости от материала, из которого они сделаны, подразделяются на: 1) пеньковые, изготовляемые из конопляной пеньки или из луба диких бананов (манильские). 2) проволочные - из железной или стальной проволоки, в большинстве случаев предварительно оцинкованной. 2. Пеньковые тросы Главнейшим материалом для производства пеньковых тросов и линей служит советская и манильская пенька. Советская пенька представляет собой лубяную ткань конопли (лучшей по волокну считается смоленская пенька). Манильская пенька добывается из луба диких бананов; тросы, изготовленные из нее, плавают на воде. Если отдельные пеньковые волокна расположить параллельно друг другу в виде ленты и затем попробовать эту ленту растянуть, то лента расползется, так как нет никакой связи между волокнами, кроме незначительного трения. Для придания крепости необходимо эту ленту скрутить. Волокна при скручивании будут располагаться по винтовой линии, натягиваться и удлиняться, вследствие чего " ,." т, достигается прижимание воло- 1ИС<вд\кПиРа;аоЯсаИЛеВаЯ кон друг к %угу и трение между ними увеличивается. Поэтому группа волокон, скрученная в пряжу, получает известную крепость и способность противостоять разрывным усилиям. Пряжа характеризуется следующими основными свойствами: толщиной, круткой, крепостью, упругостью, жесткостью, ровно-той, гигроскопичностью и др. Толщина пряжи измеряется ее диаметром, но в связи с трудностью такого измерения пользуются взвешиванием определенной длины пряжи, прибегая к так называемой нумерации. Пряжа, идущая на изготовление тросов, называется каболками. Номер каболок определяется количеством мотков, длиной - 4,5 м в 500 г пряжи. 158 Круткой называют отношение шага витков к длине окружности троса. Крутку различают правую и левую (рпс. 178). Крутка характеризуется углом между осевой линией троса и наклоном витка, называемым углом крутки. Крепостью пряжи называют ее способность противостоять разрывающим усилиям. Каболка может разорваться или от того, что волокна расползутся в месте разрыва, что укажет на недостаточное трение между волокнами (малая крутка), или от разрыва самих волокон. Крепость каболки зависит: от природы волокон, их абсолютной крепости, состояния поверхности, длины и от их обработки (крутки, ровности и др.), а также от влажности. Упругостью каболок называют их способность после прекращения растягивающих усилий принимать первоначальную форму. Упругость, так же как и гибкость, зависит от свойств волокон и степени крутки. Пеньковые волокна, так же как все волокна растительного и животного происхождения, обладают гигроскопичностью. Нормальной влажностью для пеньковых волокон считают то количество влаги, которое волокно поглощает из окружающего воздуха при температуре 15° и влажности 80%- Для пеньки влажность определяется в 10-12% от ее веса. 3. Конструкция пеньковых тросов Пеньковые тросы разделяются: а) по роду свивки или, как говорят, по спуску на канаты: простой (тросовой) свивки и кабельной (отворотной); б) по числу прядей: на трехпрядные, четырехпрядные и т. д. Из прочесанных волокон пеньки свиваются каболки, из каболок на специальных машинах спускаются (свиваются) пряди. Рис. 179. Свивка прядей Рис. 180. Свивка трехпрядного троса прядей четырех- прядного -роса Полученные пряди свиваются в трос простой свивки или в стренги для тросов кабельной свивки; из стренг свивают кабельные тросы. Для того чтобы трос сохранил свою круглую форму и не смог распуститься, каболки, пряди и стренги свивают в разные стороны. Если каболки имеют правую крутку (см. рис. 178), то пряди свивают левой круткой, а стренги - правой. 159 Трехпрядные тросы простой свивки (рис. 179) изготовляются из трех прядей. При свивке такого троса отдельные пряди, имевшие до свивки троса в сечении круг, должны быть постоянно прижаты друг к другу, чтобы заполнить пустоту в середине троса. Пряди, очень сильно скрученные, не могут расплющиться и дают сердцевинную пустоту. Это обстоятельство является дефектом, так как попадающая в середину троса сырость способствует его быстрому разрушению. В четырехпрядных тросах пряди (рис. 180) не могут быть сплющены так, чтобы заполнить образовавшуюся между ними пустоту, а поэтому четырехпрядный трос свивается с сердечником.' Сердечник представляет собой слабо скрученную прядь такой -величины, чтобы заполнить пустоту и не вызвать расхождения прядей. ' wy Рис. 181. Трех- ирядный трос простой свивки Рпс. 182. Четырехпрядный трос простой свивки Рис. 183. Девятипрядный трос кабелт.нои свивки Тросы кабельной свивки изготовляются из трех и четырех стренг, при этом стренги по существу являются тросами простой (тросовой) свивки. На рис. 181 показан трос трехпрядный простой (тросовой) свивки, на рис. 182 - четырехпрядный, а на рис. 183 - девяти-прядный трос кабельной свивки. Тросы четырехпрядные более гибки, чем трехпрядные, кроме того, они обладают более гладкой поверхностью, таким образом в тех случаях, где требуется особая гибкость, надлежит применять четырехпрядные тросы. Эти тросы, кроме того, благодаря более гладкой поверхности, менее подвержены механическому' износу. Пятипрядные тросы имеют еще более гладкую поверхность, чем четырехпрядные. Тросы кабельной свивки эластичнее тросов простой свивки. Для изготовления 100 м троса простой свивки требуются каболки длиной около 150 м, а для 100 м троса кабельной свивки длина каболок должна быть около 160 м. Поэтому тросы кабелъ- 160 ной свивки обладают большей способностью вытягиваться, не надрываясь. Вследствие более крутого спуска кабельные тросы менее впитывают в себя влагу и ввиду неровности поверхности быстрее высыхают, но неровность поверхности способствует их большому механическому 'износу. По толщине тросы кабельной работы разделяются на: а) канаты-тросы толщиной свыше 356 мм; б) кабельтовые толщиною от 152 до 356 мм; в) лини толщиною от 100 до 152 мм. Тросы тросовой и кабельной работы тоньше 100 мм особого названия не имеют и называются просто тросами. Лини спускаются также из растительных волокон, хорошо прочесанных. Лини выделываются следующих видов: а) линь в 12 нитей, т. е. в три пряди по четыре нити каждая; б) линь в 9 нитей (или девятерик), т. е. в три пряди по три нити каждая; в) линь в 6 нитей (или шестерик), т. е. в три ряда по две нити каждая; г) стеклинъ - тот же шестерик, но спущенный из лучше прочесанных растительных волокон, а поэтому более тонкий, чем шестерик; д) юзень - в три нити; е) марлинь - в две нити; ж) лаглинь и лотлинь - тот же девятерик или же линь в две нити; з) диплотлинь - спускается в 27 нитей кабельной работы; и) меловая нитка - состоит из шести белых тонких нитей. Все лини, за исключением меловой нитки, могут быть как белыми, так и смолеными. К линям следует отнести также плетеные фалы, которые отличаются от обыкновенных линей тем, что они не спускаются, а плетутся на особых машинах из парусной нитки № 1 в три сложения и не смолятся. Как тросы, так и лини иногда изготовляются из худших сортов растительных волокон, имеющих значительное количество оставшейся после прочесов костры; такие тросы и лини носят название бородочных. Из бородочного волокна свивают также шкимушгар в шесть, три и две нити, отличающийся от бородочных линей тем, что все нити свиты вместе и не имеют прядей. В настоящее время тросы как тросовой, так и кабельной работы спускаются до 200 м длины, а по мере необходимости и длиннее. Лини спускаются до 100 м, а шкимушгар и меловая нитка - до 50 м. Размеры пеньковых тросов определяются длиной их окружности. Наиболее простым способом измерения толщины троса является измерение при помощи полоски бумаги; для этого плотно обхватывают бумагой трос, и когда полоска бумаги сделает полный оборот, то делают ею еще полоборота, после чего, держа ее натянутой, прокалывают булавкой в месте, где полоска начинает итти вторым слоем. Бумагу снимают и дырочками, полученными на ней от булавки, прикладывают к мерительной 11 Основы гидроавиации. *OJ * линейке. Расстояние между дырочками дает толщину данного троса. Измерить толщину троса можно также каболкой. Для этого обхватывают каболкой трос по окружности; в том месте, где каболка сойдется, ее осторожно разрезают ножом. Отрезанный кусочек каболки измеряют, полученная длина каболки дает толщину троса. 4. Расчет пеньковых тросов Крепость тросов зависит от качества волокна, из которого сделан трос, от чистоты чески, от правильности выработки и его конструкции, от лежалости троса, а также от степени осмолки и качества смолы. Крепость троса определяется как сумма крепостей составляющих его каболок. Практически же крепость троса значительно меньше этой суммы, так как невозможно добиться совершенно равномерного натяжения всех каболок; кроме этого, каболки от скручивания ослабляются. Неизменным фактором крепости нового троса является крепость его каболок. Наибольшая крепость его каболки может быть в том случае, когда крутка каболки будет произведена с таким расчетом, чтобы крепость была равна силе трения, возникающего в каболке между отдельными волокнами. Однако при изготовлении тросов руководствуются не наивыгоднейшей круткой, а теми усилиями, для которых канат предназначается в работе. Крепость троса уменьшается с увеличением числа свивок, вследствие этого крепость отдельных каболок выше, чем крепость троса, свитого из этих каболок, и крепость троса прямой свивки выше, чем крепость троса кабельной свивки. Приблизительно можно считать, что крепость каболок в трех-п/рядном тросе равна 76% крепости несвитых каболок, а в тросе кабельной свивки крепость свитых каболок равна 53°/0 крепости несвитых каболок. Если принять крепость трехпрядных бельных тросов за 100%, то крепость четырехпрядных того же размера будет равна примерно 83%, следовательно, четырехпрядный канат слабее трех-прядного на 17%. Тросы кабельной свивки слабее тросов простой свивки примерно на 30%. Осмолка троса влечет за собою понижение его крепости. Принято считать, что тросы смоленые слабее бельных тросов на 10%. Более крутая свивка влечет снижение крепости троса; тросы сухие крепче мокрых. При повторных натяжениях, хотя бы и значительно меньших разрывных усилий, крепость тросов уменьшается, так как эти натяжения нарушают сцепления между волокнами. Если трос оставить долгое время лежать, то он теряет часть своей крепости. Для смоленых тросов, пролежавших в складах более трех лет, снижение крепости обычно принимают в пределах 15 - 20%. Перед разрывом трос вытягивается. Эта вытяжка достигает 'ю - 12% первоначальной длины. 162 Для определения разрывного сопротивления смоленых тросов с достаточной для практики точностью можно пользоваться следующей формулой: Р=М)*, где Р - разрывное усилие в кг, D - окружность каната в мм, I - коэфициент, равный: для трехпрядных тросов простой свивки 0,566, четырехпрядных - 0,465, девятипрядного кабельной свивки 0,412. Рабочая нагрузка для тросов должна быть принята 25 - 30% от разрывного усилия. При измерении окружности в дюймах расчет разрывных сопротивлений для тросов может быть произведен по следующей формуле: Р = Ш, где Р - разрывное усилие в кг, D - окружность каната в дюймах и Jc - для смоленого трехпрядного каната равно 366, для смоленого четырехирядного равно 1ВОО и для смоленого девятипрядного. кабельного равно 266. л Пеньковые тросы спускаются из каболок разной толщины, обычно из № 20, 25 и 37 (чем больше номер каболки, тем она тоньше), но бывают случаи выработки и из других номеров. Тросы, идущие на вооружение кораблей, спускаются обычно из каболок № 20, а лини - из № 25 и 37. Для проверки, из какого номера каболки спущен трос, отрезают (вырубают) от бельных тросов конец (отрезок) примерно около 5 м, распускают его и берут отдельные каболки длиной каждая 4,6 м и свертывают ,каждую каболку в моточек. Когда моточки (около 20-40) будут готовы, берут проверенные технические весы и на одну чашку помещают гирю в 500 г, а на другую накладывают по одному приготовленные моуечки. Когда весы придут в равновесие, то считают число моточков; число это покажет номер каболки, из которой сделан трос. Например, весы пришли в равновесие, когда на чашку было положено 25 моточков. Это значит, что трос спущен из каболки № 25. Сказать, что этот способ абсолютно точен, нельзя, точность его зависит от влажности троса, при которой происходит определение, и от других причин, например от погрешностей при отмере каболок. Крепость отдельных каболок № 20 приведена в табл. 1 (см. приложение I). Крепость каболок в лежалых или бывших в употреблении тросах значительно меньше, чем у новых, примерно на 16-20 кг. ц* 163 Разрывное усилие плетеных фалов определяется по формуле: Р=№ кг, где с, - толщина фала на окружности в см, и - коэфициент, равный 70. Чтобы перейти от крепости каболок к крепости всего троса, необходимо сосчитать, сколько каболок данного номера во всем тросе, и полученное число умножить на указанное разрывное усилие каболки данного троса. Например, чтобы узнать разрывное усилие или, иначе говоря, разрывную крепость пенькового больного трехпрядного троса прямого спуска толщиной в 100 мм, раскручивают трос с конца на пряди, а пряди - на каболки и подсчитывают их. Допустим, получим число 104 и разрывное усилие каболки, равное 68 кг. Разрывная крепость троса будет: 104 X 68 - 7072 т. От разрывной крепости можно перейти к рабочей, разделив полученное число на шесть. Это разрывное усилие теоретическое, на практике оно меньше. Иногда встречается надобность в определении веса троса, например при подъеме троса при его перевозке на катерах, по железным дорогам или гужевым дорогам. Приближенные веса пеньковых и манильских тросов определяются по следующим формулам: а) вес 1 м смоленого пенькового троса тросовой работы -,_ ],78<г- Or - --Jig- "", п l,50d3 e~-wTm> б) вес 1 м бельного пенькового троса тросовой работы А в) вес 1 м тяанилъского троса тросовой работы а-*?-". где d означает толщину троса в ем. Например, требуется найти вес бухты трехпрядного смоленого троса прямого спуска длиной 200 м и толщиной 75 мм, Вес 1 м будет а _ 1'Ш2 - *i78 х 7>г'2 - W*х 56>25 пы т ** - ~ш 187" m-и'50 **' Вес троса длиной 200 м будет 0,55 X 200 §ё 100 кг. 164 5. Эксплоатация пеньковых тросов Продолжительность службы пеньковых тросов зависит от правильного их использования и надлежащего за ними ухода. Основное условие для сохранности тросов заключается в том, чтобы рабочая нагрузка на них не превышала 25-30% его разрывного сопротивления. Надлежащий подбор тросов для тех или иных работ устанавливается практическими соображениями. Способность волокон подвергаться гниению заставляет принимать некоторые меры для их предохранения. Срок службы пеньковых тросов в значительной мере зависит от способности их противостоять гниению. Рис. 184. Раскатка бухты троса Для предохранения волокон пеньковых тросов от разрушения их микроорганизмами прибегают к стерилизации канатов путем осмолки. Хотя осмолка предохраняет канат на известное время от разрушительной деятельности микроорганизмов, но при этом получается ослабление волокон каната от воздействия на них смолы. Осмолка производится древесной смолой: пеньковая пряжа протаскивается через котел со смолой, разогретой до 90 , и затем отжимается для удаления лишней смолы. Если каболки имеют лишнюю смолу, то при натяжении каната в работе смола будет выступать наружу; при слабо осмоленных каболках, когда они сильно скручены или смола густа, осмолка не проникает внутрь каболок и в значительной мере теряет свой смысл. Принято считать, что для осмолки 100 кг бельной пакли нужно около 16 кг смолы, следовательно, смоленый канат на 16% тяжелее канатов белъных. Меньшая прочность смоленых канатов компенсируется более продолжительными сроками их службы. 165 Необходимо иметь в виду, что пеньковые тросы подвергаются порче от жары, копоти, сажи и особенно масла, и наиболее неблагоприятные условия для троса бывают в тех случаях, когда он частью находится в воде, частью - вне воды. Сборка и разборка тросов должна производиться так, чтобы на тросах не образовались колышки. Новые бухты скатаны очень плотно, поэтому раскатка их должна производиться в следующем порядке. Бухту кладут ребром (боком) на ровное место и обрезают связки, затем берут внутренний конец троса, продевают его через пустоту в середине бухты и пропускают его таким образом, чтобы отдельные шлаги шли ровно, для чего их придерживают рукой (рис. 184). Если распускать бухту с наружного конца, то верхние шлаги будут сходить раньше внутренних и собьют их, отчего вся бухта перепутается. Крепость волокна канатов зависит от известной влажности; если эта влажность будет понижена, а в жару это почти неизбежно, то крепость волокон, а вместе с ними и каната понижается. Храниться тросы должны обязательно в таком месте, где они не подвергаются действию дождя, снега и сырости. Хранение тросов в помещениях без достаточной вентиляции рекомендовать нельзя. Если тросы хранятся в плохо вентилируемых помещениях под железной крышей, то летом, особенно в жару, они будут находиться в самых неблагоприятных условиях. 6. Металлические тросы Металлические тросы изготовляются из проволоки различного диаметра. Проволоки завиваются вокруг мягкого или жесткого сердечника по спирали и образуют пряди. Пряди свиваются также по спирали и образуют тросы простой свивки или стренги, которые при последующем свивании дают тросы кабельной свивки. Основными характеристиками всякого металлического троса являются: а) материал, из которого изготовлены проволока и сердечники; б) толщина проволоки; в) число сердечников; г) число проволок в каждой пряди и во всем тросе; д) конструкция троса. Проволока может быть изготовлена тремя различными способами: прокатыванием между вальцами, волочением через волочильные доски и прессованием или продавливанием металла через отверстия. Прокаткой изготовляется железная и стальная проволока. Волочением обрабатывается проволока из любого металла, когда требуется получить проволоку диаметром меньше 3-3,5 мм. Продавливанием изготовляется проволока из цветных металлов. Для металлических тросов применяется железная и стальная проволока, изготовленная волочением. Размеры проволоки, изготовляемой для тросов, крайне разнообразны. В настоящее время имеется несколько калибров (размеров) проволоки. Наши заводы пользуются различными калибрами, поэтому при всех заказах на тросы размер проволоки надлежит указывать в миллиметрах. 166 i Госпромдветметом разработан метрический калибр на проволоку, по которому номер калибра (номер проволоки) в сто раз больше диаметра проволоки в миллиметрах. Так, № 10 калибра соответствует проволоке с диаметром в ОДО мм, № 90-0,9 мм, № 125- ~ 1,25 мм и т. д. Для проволоки установлены следующие размеры в миллиметрах: одо; о,15; о,20; о,25; 0,30; 0,35; о,40; о,5о; 0,60; о,7(); о,80; 0,90; 1,00; 1,25; 1,50; 1,75; 2,оо; 2,50; з,оо; 3,50; 4,оо и т. д. до ю,оо. Выбор материала проволоки зависит от назначения троса. Проволока с малым разрывным сопротивлением более мягка и пластична, поэтому тросы из железной проволоки легче навиваются на барабан малого диаметра, чем тросы из стальной проволоки. Несмотря на это, необходимо учесть следующее. Гибкость проволоки зависит от малого упругого сопротивления металла, как это имеет место у железной проволоки. Железная проволока гибка, вследствие своей мягкости. Гибкость проволоки зависит от величины удлинения. Стальная проволока труднее сгибается, чем железная, но, будучи согнута по определенному диаметру, она способна принять вновь свою первоначальную форму. Проволока же железная, вследствие малой величины удлинения, может остаться в согнутом положении. Последующие изгибания повлекут за собою уменьшение прочности и опасность разрыва. В эксплоатации для всех ответственных работ следует применять металлические тросы из стальной проволоки, однако в тех случаях, когда тросы не подвергаются наматыванию на барабаны или блоки, или перегибам возможно применение тросов и из железной проволоки. Толщина проволоки для тросов имеет большое значение: чем тоньше проволока, тем гибче трос. Проволока обычно для предохранения от ржавления оцинковывается, но это мероприятие ослабляет ее крепость на 10-15°/0- Металлические тросы изготовляются с сердечниками, причем последние разделяются на мягкие и жесткие. Мягкие сердечники изготовляются из пеньки. Сердечники должны быть ровными по всей длине и не иметь ни костры, ни узлов. Очень важно, чтобы сердечники не изменялись (не увеличивались) в объеме от сырости (не были гигроскопичными), так как сырые сердечники способствуют образованию ржавчины. Сердечники играют большую роль для гибкости каната: чем больше в канате сердечников, тем гибче канат; однако увеличение числа сердечников влечет за собою увеличение диаметра троса, что в некоторых случаях может быть нежелательным. Мягкие сердечники придают тросам следующие свойства: гибкость, эластичность, хорошее сопротивление внезапным сотрясениям и ударам, поперечную сжимаемость, уменьшающую в известных пределах изнашиваемость тросов. Твердые сердечники представляют собою одну пли несколько проволок, свитых в.прядь. Проволока для сердечников берется 167 возможно мягче, чтобы при всех изгибах изнашивались не внутренние проволоки троса, а сердечник. Тросы с твердыми сердечниками обладают значительной жесткостью, плохим сопротивлением внезапным ударам и сотрясениям и сравнительно большим весом. Конструкции тросов весьма разнообразны и зависят от тех условий, которым должны отвечать тросы в работе. Встречающиеся в практике тросы могут быть разделены на три основных типа: тросы одинарной свивки (спиральные), тросы двойной свивки и тросы кабельной свивки. Тросы одинарной свивки (спиральные) свиваются следующим образом: проволоки, предназначенные для спиральных тросов, укладываются по концентрическим окружностям и скручиваются в одинарную винтовую линию. Спиральные тросы изготовляются с сердечниками и без сердечников. Эти тросы характеризуются числом проволок, числом сердечников и диаметром проволоки. Рис. 185. Альбертовская свивка Основные особенности этих тросов - гладкая поверхность с очень небольшими углублениями между проволоками, что позволяет тросам хорошо сопротивляться механическому износу. К отрицательным свойствам спиральных тросов следует отнести малую гибкость, способность к самораскручиванию и слабое сопротивление динамическим нагрузкам. Обрыв одной проволоки влечет за собой раскручивание этой проволоки на значительную длину. Рис. 186. Крестовая свивка Тросы двойной свивки изготовляются следующим образом: проволоки свиваются в пряди так же, как свиваются и спиральные тросы. Пряди навиваются вокруг сердечника и образуют трос двойной свивки. Различается два вида свивки: альбертов-ская, когда свивка проволоки в прядях и пряди в тросе направлены в одну сторону (рис. 185), и свивка крестовая, когда проволоки в пряди свиваются В одну сторону, а пряди в тросе - в Другую (рис. 186). 168 Тросы двойной свивки пользуются наибольшим распространением, и, сопоставляя их с тросами спиральной свивки, необходимо отметить, что у них отсутствует стремление к самораскручиванию и обрыв проволок не влечет за собой их раскручивание, однако эти тросы имеют шероховатую поверхность и поэтому подвержены большему механическому износу. Конструкции тросов двойной свивки могут быть выражены формулой bXeXd + e, где 6 - число прядей, с - число проволок в пряди, и - диаметр проволоки,,. • е - число сердечников. Тросы кабельной свивки образуются свиванием проволок в пряди, прядей - в стренги и стренги - в тросы (рис. 187). Тросы кабельной свивки обладают значительной гибкостью. Поверхность их неровная, поэтому сопротивляемость их механическому износу меньше, чем тросов двойной свивки. Рис. 187. Трос кабельной свивки Конструкция кабельных тросов характеризуется формулой aXbXcy.d + e, где а - число стренг, Ь - число прядей в каждой стренге, с - число проволок в пряди, d - диаметр проволоки, е - число сердечников. 7. Расчет металлических тросов Основное преимущество металлических тросов перед пеньковыми канатами заключается в их большой прочности и легкости. Прочность всякого троса зависит от прочности материала, из которого трос изготовлен (железная или стальная проволока), а также от конструкции троса. Проволоки троса в процессе его изготовления растягиваются, изгибаются и отчасти скручиваются. Металл, из которого изготовлен трос, имеет некоторое напряжение. Следовательно, напряже- 169 ния, которые возникают в тросе при его растяжении, должны складываться с теми, которые возникали в канате при его изготовлении. Как и в пеньковых канатах, прочность троса меньше, чем прочность всех проволок, из которых трос изготовлен. Уменьшение прочности троса можно принять в среднем в 10% против суммарной прочности составляющих трос проволок. Так как всякий трос работает с известным запасом прочности, то обычно это уменьшение прочности во внимание не принимается. Тросы в работе подвергаются растягивающим нагрузкам, а если в процессе работы тросы наматываются на барабаны, огибают блоки и т. п., то, кроме растяжения, тросы подвергаются изгибу. Напряжения от изгиба тем больше, чем меньше диаметр блока, барабана и т. п.; эти напряжения могут иметь значительную величину. Для определения напряжений, возникающх в тросе от растяжения и изгиба, применяют формулу К=^+8000~, где _?--напряжение материала троса в кг на .ш"2, Р - рабочая нагрузка на трос в кг, F - площадь всех проволок троса в мм*( F = г -^-, где " - число проволок), d - диаметр проволоки в мм, Б - диаметр барабана или блока, на который наматывается трос при работе в мм. Напряжение материала проволоки является для каждого сорта металла величиной определенной. Величина разрушающего проволоку напряжения К равна для железной проволоки 50-65 кч/мм* и выше. Рабочее напряжение, безопасное для металла, должно быть не свыше 20-25% от разрушающего, следовательно, К рабочее для железной проволоки должно быть в среднем 15 кг/мм*, а для стальной проволоки в среднем 35 т/мм*. Как показывает приведенная формула, напряжение троса зависит в значительной мере от отношения -^: чем меньше это отношение, тем меньше напряжение от изгиба. Отношение-^выгоднее брать не больше -^, т. с. чтобы диаметр барабана, блока и пр. был в 300 раз больше диаметра проволоки. При этом напряжение в тросе от изгиба будет равно 80001; = 8000 5^ = 26,6 кг/мм2, и оии 170 Следовательно, если стальной трос в работе будет наматываться при соблюдении отношения ^ = щ, то при этом в тросе возникнет напряжение, равное 26,6 кг/мм*, или примерно 20% работоспособности троса как бы теряется. Если допустить наматывание металлического троса на шкив, барабан, шпиль и т. п. при условии, что диаметр барабана только в 100 раз больше диаметра проволоки троса, т.е.-^ = ущ, то наряжение от изгиба будет равно; 8000 ^-= 8000 щ = 80 кг/мм2 или свыше 50% разрывного. Это обстоятельство указывает на одну важнейшую сторону работы троса - опасность резких перегибов. Металлический трос легко портится резкими перегибами. Образование на тросе колышков, как следствие этих перегибов, влечет за собой понижение прочности троса от 30 до 50%, и выпрямление колышков не увеличивает его прочности. Расчет металлических тросов, которые по условиям работы должны наматываться на барабан, ворот или огибать блок и пр., можно производить следующим образом. Допустим, что требуется заменить 154-лш смоленый канат, имеющий разрывное усилие по стандарту 13 200 кг, металлическим тросом. Для безопасной работы троса диаметр барабана должен быть больше диаметра проволоки по крайней мере в 300 раз, т. е. I) = 300d. Если трос будет изготовлен из стальной проволоки с разрывным сопротивлением К - 130 кг/мм2, то по приведенной формуле можно найти величину площади сечения всех проволок в тросе К =-р + 8000-4 или 130 =---^ + 8000 --L, откуда F - 128 мм2. Следовательно, площадь сечения всех проволок в тросе должна быть равна 128 .мм2, т.е. F= -^f i = 128 мм*. Чтобы подобрать нужную конструкцию троса, следует задаться толщиной проволоки и определить общее число проволок в тросе и по справочным таблицам найти конструкцию троса. Если же трос при работе не наматывается на барабан, то расчет упрощается, и трос подбирается, исходя только из разрывного сопротивления. Число проволок в тросе не может быть произвольным, оно ограничивается его конструкцией, поэтому в стандартах приведены числа проволок в соответствии с существующими конструкциями. 171 Необходимо отметить одно важное обстоятельство в отношении определения прочности металлических тросов. Диаметр металлических тросов не дает возможности определить разрывное усилие троса, для этого нужно знать не диаметр троса, а диаметр проволок, составляющих трос, и их число. Диаметр троса в значительной мере зависит от размеров и числа сердечников троса, которые не имеют значения для прочности троса и нужны лишь для того, чтобы придать ему гибкость. Из одного и того же числа проволок определенного диаметра могут быть изготовлены тросы различных диаметров. Например, из 216 проволок диаметром 20 мм можно изготовить трос спиральной свивки, составленный из восьми концентрических кругов с одним сердечником; диаметр этого троса 34 мм. Из тех же проволок можно изготовить трос крестовой свивки конструкции 6 X 36 х 2 + 1 при диаметре троса 42 мм и, наконец, из тех же проволок можно свить кабельный трос конструкции 6X6X6X2+ + 1 при диаметре этого троса 54 мм. Рис. 188. Правильное измерение диаметра троса Рис. 189. Неправильное измерение диаметра троса Как уже было указано, прочность троса в первую очередь зависит от качества материала проволоки, а поэтому проволока металлических тросов подвергается целому ряду испытаний. У троса, подлежащего испытанию, должны быть произведены следующие измерения: толщина проволоки, диаметр отдельных прядей, стренг и всего троса, затем должны быть проведены испытания проволоки на разрыв, изгиб и кручение и всего троса на разрыв. Кроме этого, должно быть проверено качество сердечников и оцинковки троса. Измерение диаметра троса производится по наибольшему диаметру (рис. 188); измерение по меньшему диаметру (рис. 189) неправильно. Измерение толщины проволоки необходимо для определения сопротивления материала на разрыв. Так как толщина проволоки выражается в десятых долях миллиметра, то для ее изме- 172 рейия приходятся прибегать к микрометру. В случае его отсутствия можно рекомендовать следующий достаточно точный способ измерения толщины проволоки. Проволока наматывается на цилиндр любого диаметра, отдельные витки наматываются возможно плотнее друг к другу (без зазоров), причем нужно намотать 20-25 витков; затем измеряется ширина намотанных витков, полученная ширина делится на число витков, частное от этого деления дает диаметр проволоки. 6 1 1 1 - Д9-- '///////////т МЩ^| т г 1 -1 1 о Рис. 190. Испытание проволоки на изгиб Рис 191 Качество металла для проволоки определяется испытание испытаниями на разрыв, на изгиб, кручение и вяз- проволоки кость. Наиболее правильным было бы испытание на на кручение разрыв всего троса, но ввиду отсутствия достаточно мощных разрывных машин во многих случаях-приходится отказываться от этого способа и ограничиваться испытаниями на разрыв отдельных проволок. Для испытания на разрыв берется по одной проволоке длиною 1,5 м от каждой пряди троса. Проволока закрепляется в зажимах испытательных машин и постепенно нагружается. Зная диаметр проволоки и величину нагрузки, под действием которой проволока разорвалась, определяют величину разрывного усилия на 1 мм"- площади сечения проволоки. Средние величины разрывных нагрузок на проволоки дают возможность определить общее разрывное усилие троса. Для испытания на изгиб от каждой пряди троса отрезаются проволоки длиною в 200 мм. Проволоки зажимаются одним концом в тиски, радиус закругления щек которых должен быть равен 5-6 мм (рис. 190). Проволока из положения а перегибается в положение б, затем в положение вит. д., пока не сломается. Испытание на изгиб дает возможность судить о степени хрупкости проволоки. 173 Испытание проволоки на кручение является лучшим мерилом качества материала. Для испытания берется проволока длиною в 200 мм, один конец закрепляется в неподвижном зажиме, а другой - в подвижном (рис. 191). Подвижный зажим вращается до тех пор, пока проволока не сломается; по числу кручений (поворотов) определяют способность проволоки выдерживать скручивание. Данные, характеризующие проволоку для тросов по ее способности сопротивляться скручиванию и изгибу, приведены в приложении П. При испытании на вязкость материала проволока по одной отбирается от пряди троса и испытывается на вязкость путем навивания ее вокруг себя. Число витков испытуемой проволоки, плотно прилегающих друг к другу, должно быть не менее восьми ~~,"^~^ (Рпс- 192). После навивания вокруг r'Tfflwrowr-себя проволока развивается и выпрямляется. Проволокой, выдержавшей испытание на вязкость, счи-Рис. 1Э2. Испытание вязкости тается та, у которой после развп-проволош вания и выпрямления не будет повреждений. Кроме указанных испытаний материала проволоки тросов, производится осмотр троса: трос должен быть однообразной толщины и крутки и иметь надлежащих размеров пеньковый или металлический сердечник. Пеньковый сердечник должен быть обязательно просмолен или пропитан веществом, предохраняющим его от гниения, а сам трос оцинкован, в целях предохранения проволок от ржавления. 8. Экспдоатадия металлических тросов Основное условие, необходимое для правильного использования тросов, заключается в том, чтобы не допускать в работе и при хранении резких перегибов троса. Трос, на котором вследствие перегиба образовались колышки, теряет значительную часть своей прочности, и простым выправлением образовавшихся колышков прочность троса не восстанавливается. При всех применениях тросов необходимо учесть возможность таких перегибов в работе и принять меры к тому, чтобы все перегибы были безопасны для троса. Для тросов, которые в работе не навиваются на барабан, шкив и т. п. по значительной длине, а только закрепляются концами за бабки, бревна и пр., резкие перегибы также опасны, поэтому следует избегать закрепления концов троса за предметы малого диаметра. В большинстве случаев этого можно избежать путем специальной подготовки концов троса. Тросы должны оканчиваться коушами или петлями, что облегчает работу с ними, предохраняет концы от быстрого изна- 174 •ч шивания и упрощает соединение тросов между собой, так как связывать металлические тросы узлами, как пеньковый, нельзя (в узлах получаются крутые изгибы, что ослабляет прочность троса). Лучшим способом предохранения троса от ржавления является смазка его жировыми веществами. Основными требованиями, которым должны удовлетворять смазочные материалы, являются следующие: в составе смазки не должно быть кислот, смазка должна быть достаточно густой, чтобы вода не могла смыть ее с троса, смазка должна хорошо прилипать к тросу и не отставать от него во время изгибания, не твердеть и не быть хрупкой. <^-^-i-> ^& Рис. 198. Катушка со спицами Рне. 194. Правильное разматывание троса В практике могут быть применены следующие составы смазок: 1) 100 частей по весу древесной смолы нагреть до точки кипения и в таком состоянии оставить до тех пор, пока происходит испарение примесей воды, после этого добавить в нее 15-20 частей говяжьего сала; 2) две части смолы и одна часть льняного масла; 3) шесть частей канифоли, две части льняного масла, одна часть мыла; 4) одна часть смолы, одна часть льняного масла, одна часть говяжьего или бараньего жира. Трос получается с заводов намотанным на деревянные катушки (вьюшки). Различают два вида катушек: катушки со сплошным барабаном и со спицами (рис. 193). Катушки со сплошным барабаном лучше. Диаметр барабана катушек должен быть не менее 300 диаметров проволоки. Разматывать тросы с катушек надо в порядке, указанном на рис. 194. Перед употреблением трос обязательно следует смазать, а после употребления очистить от грязи, песка, ила и т. п. и промыть, просушить, смазать, намотать на катушки и перенести в склад. При временном хранении троса на берегу необходимо под бухту 175 подкладывать подкладки. Хранить тросы нужно в бухтах, положенными плашмя на подкладках или же на катушках. Нельзя хранить металлические тросы в подвешенном состоянии, как пеньковые снасти. В случаях разрыва отдельных проволок в тросе необходимо концы проволоки обломить в месте выхода их из троса, так как выступающие концы проволок могут причинить серьезные ранения при работе и, кроме того, могут служить причиной повреждения соседних целых проволок. Для правильного использования металлического троса следует подбирать его применительно к конкретным условиям работы не только по разрывному усилию, но и по длине. Разрубки тросов следует избегать, но если ее необходимо сделать, то нужно предварительно положить на трос две "марки" на расстоянии 180-200 мм и затем производить разрубку троса между ними. Заделывание "марки" заключается в тугом обвязывании проволокой или тонким стальным канатиком. 9. Заделка концов троса в коуш Во избежание порчи концов троса, от узлов в концы тросов вделываются специальные приспособления, называемые коушами. Коуш изготавливается из желобчатого оцинкованного железа. Конец троса сгибается в петлю, в которую заводится коуш. Рис. 195. Задета коуша заплеткой Заделка коуша может быть произведена различными способами. Наиболее целесообразным является способ, показанный на рис. 195, когда конец троса сплеснивается (сплетается) и обматывается тонким стальным канатиком (бензелем). Иногда прежде Рис. 186. Заделка коуша обвязыванием чем обмотать бензелем, место сплетения троса "обматывают^про-смоленной парусиной для предохранения от сырости |и]ржавчины. Другой способ заделки коуша показан на рис. 196; хотя этот способ проще по выполнению, но менее_^надежен в работе. 176 Рис. 197. Зажим для коуша О О I Е 1 Э Рис. 198. Зажим для коуша I_____ IQi )О 1 Рис. 199. Американский зажим для коута На рис. 197 и 198 показаны коуш и детали простого зажима для закрепления троса, а на рис. 199 - детали американского зажима стальных тросов, которые более надежны в работе. 10. Сравнение эксплоатационных качеств металлических и пеньковых тросов Основные преимущества металлических тросов по сравнению с пеньковыми следующие: значительная прочность при меньшем весе, более продолжительные сроки службы. Наряду с этим металлическим тросам присущи и недостатки. Основные из них следующие: опасность порчи троса при неправильном пользовании (образование колышков), меньшая эластичность и трудность обращения, вызываемая скользкостью троса. Металлический трос менее упруг, чем пеньковый, перед разрывом он тянется на 2-3%' тогда как пеньковый способен вытягиваться на 10-12%" поэтому металлический трос слабее сопротивляется динамическим нагрузкам (рывкам). Необходимо отметить, что в силу 12 Основы гидроавиации. 177 различной упругости металлических и пеньковых тросов применять их для совместной работы нельзя, так как нагрузка будет передаваться только на менее упругий металлический трас и регулировать равномерность их загрузки крайне затруднительно. 11. Такелажный инструмент Для обделки троса употребляется такелажный инструмент, который состоит из следующих предметов: Свайка (рис. 200) делается обыкновенно деревянной или железной и служит для раздвигания прядей троса при работе. Рис. 2иО. Свайка Рис. 201. Драек Драек (рис. 201) делается из крепкого дерева в виде продолговатого цилиндра с заостренными концами. Посередине драек имеет желобок (кип), вокруг которого вяжется тонкая веревочка (шкерт). Драек употребляется там, где свайка недостаточно толста, чтобы раздвинуть пряди толстого троса, и во всех случаях, где приходится вытягивать снасть втугую. Мушкетель (рис. 202) представляет собой деревянный молоток, употребляемый в такелажных работах там, f де приходится ударять по тросу. Машинка дл я "с лома такелажа [(троса) рис. 203] служит для сближения двух проволочных или пеньковых тросов и при наложении бензелей. 12. Вязка узлов Узлы служат для временного связывания тросов между собой и для прикрепления концов снастей в оснастке или при производстве работ. 178 T\S^. Рис. 202, Мушкетель Рис. 203. Машинка дяя слома такелажа Основное требование, Предъявляемое к вязке узлов, заключается в том, чтобы получить крепкое и надежное соединение двух концов и в некоторых случаях возможность быстро раздер- ESSSssss: Рис. 201. Прямой узел Рис. 205. Рифовый узел Рпс. 206. Шкотовый узел нуть узел. В последнем случае неправильно связанный узел может в нужный момент не раздернуться и привести к поломке гидросамолета. Все узлы носят названия, сохранившиеся со времен парусного флота и поэтому на первый взгляд кажутся странными. Рассмотрим, какими "Узла)Ш целесообразно пользоваться в гидроавиации. Прямой узел (рис. 204) употребляется для соединения двух концов, если тяга не слишком сильна, в противном случае узел так затянется, что его нельзя будет развязать. Поэтому он очень удобен, когда требуется связать два конца так, чтобы они не развязались. Рифовый узел (рис. 205) вяжется так же, как и прямой, но с петлей, чтобы его легко было развязать. Шкотовый узел (рис. 206) отличается от прямого тем, что его ходовой конец пропускается не в очко, а под самого себя. Этот узел употребляется для ввязывания конца троса в очко. Брамшкотовый узел (рис. 207) отличается от шкотового тем, что его ходовой конец дважды обнесен кругом петли (очка), служит для той же цели, что и шкотовый, но Гон является более надежным. Брамшкотовый узел удобен для связывания двух тросов, если они не очень толсты. Выбленочный узел (рис. 208) вяжется когда требуется туго затягивающийся узел. 12* . 179 Рпс. 207. Брамшко-ювый узел Рис. 208. Выбденочный узел Рис. 209. Удавка Удавка (рис. 209) применяется в тех случаях, когда снасть надо привязать быстро, прочно и не надолго. Для образования удавки следует обнести ходовый конец вокруг деревянной части, а затем обвить его несколько раз вокруг самого себя. Удавка со шлагом (рис. 210) употребляется при буксировке длинных бревен. Штык простой (рис. 211) служит для вязки пеньковых швартовых концов за береговые тумбы или рымы. Этот узел можно рекомендовать при ввязывании буксирного конца к буксирному тросу гидросамолета; отрезав бензель, его можно легко и быстро отдать. Для того чтобы правильно связать штык, обносят его ходовой конец вокруг пала или продевают в рым и, накрыв им сверху коренной конец, снизу продевают в образовавшуюся петлю. Таким образом, получается один завиток, называемый полуштыком. Затем ходовым концом накрывают обязательно сверху коренной конец и, продев его снизу вверх в новую образовавшуюся петлю, Рис. 210. Удавка со шлагом Рие. 211. Штык простой Рис. 212. Штык простой: а - завязан правильно; б - завязан неправильно получают штык. Когда штык связан, ходовой конец прихватывают к коренному ворсой, которая берется не прямо вокруг обоих концов, а в виде восьмерки. Если при связывании двух перлиней или кабельтовых вышеуказанным способом с каждой стороны будет сделано три или четыре завитка, то говорят, что с каждой стороны сделано пол- 180 тора или два штыка. Чтобы убедиться, верно ли сделан штык, нужно два соседних заворота (завитка) сблизить, и если при этом получится выбленочный узел, то штык сделан правильно (рис. 212). Рис. 213. Штык с двумя шлагами Штык с двумя шлагами (рис. 213) применяется в тех случаях, когда не требуется иметь конец готовым к быстрой отдаче, например, при швартовке гидросамолета к бочке. Он имеет то преимущество перед штыком простым, что не может Рис. 214. Рыбацкий штык затянуться. Чтобы сделать штык с двумя шлагами, продевают ходовой конец в рым и делают им полный оборот. Затем вяжут полштыка и закаоаливают конец, как указано выше. Рыбацкий штык (рис. 214) применяется при ввязывании перлиня в скобу донного или пловучего якоря. Рис. 215. Задвижной штык Рис. 216. Беседочный узел Задвижной штык (рис. 215) употребляется для вязания на шлюпке конца за банку, когда она стоит около гидросамолета на бакштаге или шкентеле; кроме этого, узел применяется при наложении бензелей. 181 Беседочный узел (рис. 2J6) применяется в тех случаях, когда требуется обвязать концом человека при посылке для работы в таких местах, откуда легко упасть в воду. Для того чтобы связать этот узел, на некотором расстоянии от конца делается петля, которую держат на высоте груди, а ходовой конец продевают в петлю, обносят вокруг коренного конца и продевают опять в петлю. Правильно связанный беседочный узел не может затянуться. При работе человека в опасных местах образовавшуюся петлю надевают ему на грудь, или он садится в эту петлю. Рис. 217. Гачный узел Гачный узел простой (рис. 217) служит для закладывания конца толстого троса на крючок (гак). При вязании гачного узла следует обратить внимание, чтобы конец, идущий к тяге, лежал сверху и тем самым нажимал бы на свободный конец. Рис. 318. Двойной гачнай узел Двойной гачныйузел (рис. 218) применяется при закладывании на гак тонкого троса. Чтобы связать двойной гачный узел, кружат трос в некотором расстоянии от конца спирально вправо и, поддерживая левой рукой образовавшуюся двойную петлю, 182 Fuc, 219. Плоский узед пропускают в нее справа налево ходовой конец. Получив таким образом шлаг справа, продевают ходовой конец обратно в двойную петлю и получают шлаг слева. Затем соединяют правой рукой оба шлага, наблюдая, чтобы их восьмеркообраз-ное положение не изменилось, и надевают на гак по направлению тяги. Плоский уз ел (рис.219) ^применяется для соединения двух тросов, обыкновенно толстого с тонким. Чтобы связать плоский узел одним концом толстого троса, делают иетлю, тонкий трос, несколько отступя от конца, подносят ." образовавшемуся у петли троса углу так, чтобы ходовой конец шел снизу вверх. 13. Сдлеснивание Если трос лопнет и необходимо его срастить, то самым простым будет связать трос одним из указанных выше узлов, но это не всегда возможно, так как трос иногда идет по шкиву или в клюз, а узел (по своей толщине) не позволит тросу пойти по шкиву; вследствие этого приходится тросы сращивать или сплеснивать. Крепость сплеснсн-ного троса на У8. меньше крепости целого троса. \^К\// На пРактике приметают Х\ k\\^-^|РШ1 Ш!!!! различные сплесни. Рас-^^/1Ь_\^в^ШШШ^ смотрим наиболее употребительные. К о р о т к и'й с п л е се н ь (рис. 220 и 221) делается так: концы троса распускают на пряди или стренги на достаточном расстоянии; на тросе, где оканчивается развивка, и на концах прядей или стренг кладутся для удобства марки. Распущенные концы одного троса вкладывают в распущенные концы другого троса в шахматном порядке, при этом наблюдают, чтобы марки, положенные на концах тросов, были как можно ближе друг к другу; затем пряди или стренги одного троса подбивают под пряди или стренги другого троса. Пробивка делается не менее двух раз; обычно, сделав две пробивки, уменьшают пряди или стренги наполовину, 'а затем посде двух пробивок еще на- Ш Рис. 220. Короткий сплесень Рис. 221. Короткий сплесень половину, т. е. до четверти первоначальной толщины, и пробивают их два раза, затем свободные концы осторожно отрезают чтобы не попортить трос. Длинный сплесень (рис. 222) начинают делать с распускания концов тросов на пряди, и марок на тросы и концы прядей не кладут. Присоединяя тросы друг к другу (как в коротком сплесне), выводят любую прядь одного конца (правого) на расстояние не менее 2 м, зополняя свободное место соответствующей прядью другого троса, затем концы затягивают в узел, причем последний располагают по спуску, вследствие чего он не будет выступать наружу. Рис. 222. Длинный сгаесевь Таким же образом выводят одну прядь другого конца (левого) и, заполнив это место соответствующей прядью правого конца, связывают их вместе. Чтобы закончить длинный сплесень, остается только связать две остающиеся пряди в середине сплесня и пробить все пряди в разные стороны полтора раза, т. е. сначала целой прядью, а потом в i/2 пряди; оставшиеся концы осторожно отрезать. Четырехпрядный трос сплеснивается так же, как и трехпряд-ный, но сердечник на месте сплесня отрезается. Проволочный трос сплеснивается так же, как и тросы из растительного волокна, но пробивок делается не менее трех. Вели проволочный трос жесткий, то для облегчения его в работе концы отжигаются. Проволочные тросы сплесниваются коротким сплеснем, и самый сплесень всегда оплетается. Сердечники обрезаются, а марки кладутся мягкой проволокой. 14. Изготовление огонов Постоянная петля, сделанная на конце или посередине троса, называется огоном. Огоны бывают: простые, подкововидные и разрубные, 184 Простой огон (рис. 223) делается следующим образом. От конца троса отмеряют некоторую длину троса и кладут марку; отмеренный трос распускают на пряди до положенной марки. От марки откладывают по тросу длину окружности, которой должен соответствовать огон, и на этом месте на трос кладут Рис. 228. Простой огон Рис. 224. Оплетка огона вторую марку. Распущенные пряди пробивают по очереди в середину троса у второй марки; пробивка идет подобно пробивке короткого сплесня. Огон обычно оплетают, как показано на рис. 224. Для подкововидного огона сгибают трос пополам и на должном расстоянии сплеснивают с обоими концами троса отдельный кусочек троса необходимой длины. Толщина кусочка троса Рис. 225. Подкововидный огон Рис. 226. Разрубной огон должна быть такой же, как и самого троса. Сплеснивание производится подобно короткому сплесню. Огон оплетают, как показано на рис. 225. Разрубили огон (рис. 226). Трос разрубается на нужном расстоянии, а концы троса сплеснивают, образуя петлю требуемой величины, 185 15. Обработка клопов и мусингов В том случае, если является необходимость коренной колец троса укрепить или удержать, вяжется узел, называемый к н о-пом, если же кноп сделан на середине троса, он называется м у с и н г о м. Чтобы сделать кноп, недалеко от конца троса кладут марку, конец распускают на пряди и на концах их кладут марки. Рис. 227. Полукоаесо Рис, 228. Колесо Пряди обносятся одна под другой и равномерно обтягиваются - от этого получается полуколесо (рис. 227). Если пряди пробиты рядом с прядями полуколеса, получаем колесо (рис. 228), если же оставшиеся свободными пряди отрезать, то получим простой Рис. 229. Простой кнои и Рис. 280. Репка Ряс. 231. Репка без полуколеса кноп (рис. 229). Если над полуколесом положить одну прядь под другую и обтянуть их равномерно, то получится репка (рис. 230). Репка иногда употребляется для того, чтобы конец троса не размочаливался; в этом случае пряди после образования репки пробивают в трос, как в коротком сплесне, и репка делается без полуколеса (рис. 231), 136 Чтобы сделать стопорный к нон, делают сначала полу колесо и сверху него репку, а затем пряди пробивают рядом с полуколесом; оставшиеся пряди обрезают (рис. 232). Рне. 282. Сгоцпрный кнсш 16. Наложение бензелей и найтовов Бензелем называется перевязка двуЪ- тросов линем или тонким тросом, а найтовом перевязка тросом двух или нескольких деревянных частей, а также соединение тонким тросом двух тросов, направленных друг к другу навстречу и кончающихся очками (огонами). Способы наложения бензелей и найтовов ничем не отличаются друг от друга, поэтому все, что будет говориться о бензелях, относится и к найтовам. Рис. 233. Бензель "Рис. 234. Крыжева-ние бензеля Бензеля по месту и способу их наложения носят различные названия: круглый или прямой, полубензель, коренной, плоский, стопорка. Круглый или прямой - служит для соединения двух тросов, идущих рядом. Для этого оба троса прижимают друг к другу посредством драйков или машинки, употребляемой для слома такелажа. Когда тросы плотно сойдутся, их покрывают древесной смолой и обвертывают парусиной, после чего приступают к наложению бензеля. ^ 187 Линь, которым кладется бензель, имеет на одном конце небольшое очко, другой конец обносят вокруг тросов и продергивают в очко. Обтянув вторую образовавшуюся затяжную петлю, начинают накладывать шлаги бензеля один подле другого, при этом обтягивают все шлаги одинаково туго (рис. 233). Когда бензель по длине примет надлежащий размер, на него кладут Рве. 235. Коренной бензежь Рис. 236. Коренной бензель протаску (сложенный вдвое тонкий линь) петлей к началу бензеля и поверх нее располагают второй ряд шлагов, которые кладутся также линем, как и первые шлаги, но в другую сторону; когда конец (ходовой) дойдет до конца протаски, его продевают в петлю с некоторой слабиной, затем другие концы протаски втягивают и продевают под верхний ряд шлагов бен- ^Г^ё* Рис. 237. Плоский бензель (найтов) Рис. 238. Сгопорка зеля. Чтобы бензель не расползался, его крыжуют, т. е. вяжут поперек бензеля задвижной штык и свободный (ходовой) конец прихватывают к одному из тросов (рис. 234). Пол у бензель - тот же прямой бензель, но шлаги его положены в один ряд и свободные концы протаски пропущены сквозь начальное очко бензеля. Иногда ходовой конец бензеля, для того чтобы шлаги не расползались, продевается в виде 188 зигзага между крайними шлагами поверх средних. Такой полубензель называется также бензелем со змейкой (рис. 235). Коренной бензель служит для связывания двух пересекающихся тросов. Этот бензель всегда кладется с крыжом (рис. 236). При наложении коренного бензеля необходимо, чтобы крайние шлаги были несколько слабее средних, для того чтобы при натяжении тросов, соединенных бензелем, шлаги последнего подверглись одинаковому натяжению. Плоский бензель, или найтов, служит для связывания двух тросов, идущих друг к другу навстречу, при этом тросы должны оканчиваться очками. Чтобы положить такой бензель, берут тонкий трос и продергивают один конец в правое, затем в левое очко; при этом следует наблюдать, чтобы конец продергивался все время сверху пли все время снизу, вследствие чего шлаги будут перекрещиваться (в виде восьмерок). Когда положено достаточное числе Рис. 289. Вензель проволочного троса шлагов, бензель крыжуется тем же тросом обоими концами. По окончании крыжевания концы связывают и пробивают в бензель, на пробитых концах вплотную к бензелю делают полуколесо или простой кноп (рис. 237). С т о п о р к а служит для скрепления двух смежных тросов и кладется из нескольких свитых каболок (шкимушка) в виде восьмерки. Когда положено достаточное число шлагов, стопорку крыжуют, как прямой бензель (рис. 238). Бензель из проволочного троса накладывается несколько иначе, чем из троса растительного волокна. Бензель из проволочного троса всегда накладывают серединою вокруг обоих тросов, один конец бензеля протягивают по тросу, а другим кладут шлаги поверх первого. Когда вторым концом будет положено достаточное количество шлагов, его пробивают помощью драйка между частями троса, после4 чего первым кладут верхний ряд шлагов и конец его пробивают навстречу второму концу. Приготовления перед наложением бензеля делают те же, что и при тросе, спущенном из растительного волокна. Трос для 189 бензеля употребляют мягкий. Шлаги обтягиваются помощью М54-шкетеля или средней частью драйка. При наложении бензеля следует с большим вниманием наблюдать, чтобы на тросе, которым кладут бензель, не образовалось колышков, которые нельзя будет расправить (рис. 239). 17. Изготовление кранцев Кранцем называется подушка, которая помещается между бортом гидросамолета, шлюпки, катера и т. п. и пристанью (стенкой) или между бортами при стоянке их рядом для предохранения от повреждений и трения (рис. 240). Рис. 210. Кранцы Рис. 241. Оплетка кранца В гидроавиации обычно употребляются: а) тросовые, набитые крошеной пробкой или щипаной ворсой и затем оплетенные тонким тросом или шкимушкой, называемые в отличие от других тросовыми; б) шлюпочные. 190 Тросовый кранец изготовляется следующим образом: берут толстую парусину и шьют из нее мешок той формы, какую желают придать кранцу, наполняют его пробкой или щипаной ворсой и мешок зашивают. Затем берут конец трехпряд-ного смоленого 75-лг.и троса, складывают его в петлю и, положив бензель, распускают концы на пряди. Этими прядями обхватывают мешок, обтягивают их и вяжут пряди попарно так, чтобы положенный бензель пришелся у мешка, после чего кранец оплетают (рис. 241). Для того чтобы можно было пользоваться кранцем на любой высоте, в петлю кранца ввязывают или вплеснивают конец троса. Толщина конца зависит от веса кранца .и характера работы, для которой он предназначается, а длина - главным образом от высоты борта над водою. Формы кранца бывают различные: шар, цилиндр, цилиндр с закругленными концами и т. п. Шлюпочные кранцы делаются из парусины, но не оплетаются, по форме они бывают круглыми или продолговатыми (рис. 242). Рис. 242. Шлюпочные кранцы Глава IV БЛОКИ, ГАКИ, СКОВЫ И ТАЛИ а f г 1. Блоки Блок состоит из шкива, сплошного или со спицами, имеющего по окружности жолоб для прохода троса или цепи и вращающегося на штыре. Обычно блоки употребляются при подъеме грузов для получения выигрыша в силе, уменьшения трения, а также для изменения направления силы тяги. Блоки бывают как деревянные, а так и металлические. Деревянный блок (рис. 243) состоит из следую-,/ щих частей: а) щеки (боковые наружные стенки); б) шкив (колесо с жолобом по окружности); в) нагель (болт, проходящий сквозь щеки), на котором вращается шкив; г) вкладыши. S д г Рис. 248. Деревянный блок 191 Если блок имеет два или более шкивов, то между шкивами вставляется переборка, которая носит название доски блока д. Деревянные шкивы делаются из твердых пород дерева (например бакоута), в центре находится врезанная металлическая Рис. 244. Деревянный блок с металлическими щеками Рис. 245. Острапливание блоков втулка с отверстием, внутри которого имеется жолоб для помещения в нем смазки. Втулка делается для того, чтобы шкив не разрабатывался о нагель. У небольших деревянных блоков шкивы' иногда делаются из меди. Щеки, доски и вкладыши в деревянных блоках скрепляются между собой сквозными заклепками на медных шайбах. Деревянные блоки для крепости и удобства обращения с ними оковываются внутри или снаружи железной оковкой или же обтягиваются (острапливаются) проволочным или пеньковым Тросом (рис. 244 И 245). Металлические блоки (рис. 246) имеют щеки из железа, скрепленные между собой оковкой или болтами; шкивы чугунные; иногда эти блоки имеют лишь одну оковку без щек. Непременной принадлежностью всякого блока являются гак или скоба. Гак представляет самую слабую часть блока, поэтому блоки, служащие для подъема больших тяжестей, 192 Рис. 246. Металлический блок Рис. 247. Канифасблок имеют вместо гаков скобы, так как в скобе железо работает на разрыв, а в гаке - на изгиб. По способу применения блоки разделяются на: а) толстоходные, имеющие относительно толстые шкивы и щеки; диаметр шкива небольшой; эти блоки употребляются при работе с большими тяжестями при сильном натяжении троса; б) тонкоходные с тонкими шкивами и щеками, диаметр шкивов большой; эти блоки употребляются при быстрой тяге и для работ сравнительно нетяжелых; в) обыкновенно сделанные, имеющие наибольшее применение; эти блоки являются по своей конструкции промежуточными между толсто- и тонкоходнымд блоками. Несколько отличным от обычных блоков является так называемый канифасблок (рис. 247). Он употребляется при тяге троса, и имеет откидную часть оковки, так что в него можно заложить трос серединой, не продергивая его с ходового конца. Перед тем как пользоваться деревянным блоком, необходимо убедиться в его исправности, яля чего блок осматривают: а) не имеют ли щеки трещин, которые обыкновенно появляются у заклепок, скрепляющих щеки, доски и вкладыши; б) исправны ли стропы или оковки: они должны обхватывать блок; в) 'не погнулся или не стерся ли нагель (для чего его выколачивают); г) не имеет ли шкив трещин; д) не размололась ли втулка; е) не сбита ли кромка жолоба шкива. Неисправные части следует заменить, а затем собрать блок. Перед сборкой снимают оставшуюся после осмотра старую смазку и вытирают блок внутри щипаной ворсой, а затем тряпкой. Шкив вытирают тряпкой и в очищенный жолоб втулки кладут смазку (смесь растопленного говяжьего сала с графитным порошком). Этой же смазкой покрывают тонким слоем и отверстие во втулке. Затем вкладывают в блок шкив, вставляют нагель и укрепляют его, провертывают шкив и смотрят, легко ли он идет (вращается). Убедившись в правильной сборке, надевают оковку или острапливают блок. Металлические блоки осматривают подобно деревянным. Если блок почему-либо сильно заржавел и, несмотря на смазку керосином (маслом, скипидаром), не проворачивается, то его нагревают, снова смазывают минеральным маслом и проворачивают. Все деревянные блоки, за исключением канифасблоков, измеряются по длине щеки; так, например, если длина щеки 30 см, то говорят, что блок тридцатисантиметровый. Канифасблоки измеряются от верхней грани перемычки по оковке до низа блока. Металлические блоки измеряются по диаметру шкива. В случаях, когда шкив закрыт и измерить диаметр его нельзя, измеряют 13 Основы гидроавиации • / 1Уо окружность шкива и делят на три. Полученное число дает весьма близкий размер блока. Для подбора блоков, соответствующих толщине данных тросов, руководствуются следующими правилами, выработанными практикой. Для проволочного троса диаметр шкива должен быть не менее четырех-шестикратной толщины троса, для гибких тросов диаметр шкива должен быть не меньше шестикратной толщины троса. Вообще следует заметить, что чем больше диаметр шкива, тем это лучше для троса. Для пенькового троса длина деревянного блока должна быть не менее трехкратной толщины троса и для-быстрой и легкой тяги не менее пятикратной толщины троса. 2. Гаки ' Гаками называются крючки, употребляемые для различных работ, а именно: а) гак вплеснивается в конец троса для того, чтобы пользоваться им при подъеме или перемещении груза с одного места на другое; б) гак вводится в коуш стропа или оковки блока для пользования им в случаях, указанных выше; Рис. 248. Гак Рис. 249. Простой гак в) гак закладывается (задевается) за обух (железное, особо сделанное толстое кольцо, надежно укрепленное в стенке или палубе корабля) или в рым (железное кольцо, введенное в обух или особое приспособление для удержания при тяге одного блока на месте). Гаки выделываются из железа и иногда во избежание ржавления оцинковываются; при этом надо иметь в виду, что горячая оцинковка несколько снижает допустимую нагрузку на него. У гака (рис. 248) различают следующие части: А - обух с коушем для стропа, Б - спинку, О - носок. 194 Гаки разделяются на: а) простые (рнс. 249), у которых плоскость носка перпендикулярна плоскости обуха; б) повернутые (рис. 250), у которых носок н ебух - в одной плоскости; Рис. 250. Повернутый гак Рис. 261. Храпцы Рис. 262. Вертлюжный гак в) складные храпцы, или храпы (рис. 251), употребляются там, где нужно, чтобы снасть никоим образом- не могла выложиться; Рис. 268. Закладывание гака в рым: а - правильно; С - неправильно Рис. 254. Закладывание гака в обух: а - правильно; б - неправильно г) вертлюжные (рис.252), которыми снабжаются канифас-блоки и т. п. Простые гаки различаются по номерам. Номер гака выбивается на боковой стороне спинки. Всего выделывается 18 номеров. 13* 195 Для грубых подсчетов рабочего сопротивления гаков (в кг) можно пользоваться формулой P-0,Q-d2 кг, где d - большая ось спинки гака, ed (см. рис. 248) ъ мм. Если размеры гаков даны в дюймах, то их рабочая крепость может быть определена по формуле P-=0,4.da "г, где d - большая ось спинки в дм, Гаки нужно закладывать в обухи или рымы так, чтобы они смотрели носком вверх (рис. 253 и 254), а не вниз, иначе носок может упереться в палубу, и ему придется принять на себя все усилие, отчего он может разогнуться. Во всех случаях надо гак закладывать так, чтобы держащая сила была приложена к середине загиба гака. Если гак обыкновенных блоков заложен горизонтально, то он должен смотреть носком по направлению тяги (рис. 255). '/////"///т'///^///^^^ Рис. 255. Правильное закладывание гака Чтобы расходить заржавленный вертлюжный гак, нужно его трущиеся поверхности смочить скипидаром и расходить его, после чего шейку смазать теплым салом. 3. Скобы Скобы (рис. 256) имеют следующие части: а) спинку (закругленная часть дужки), б) лапки (прямые части дужки), в) проушины (отверстия) для болта, г) болт с головкой. Болт удерживается или чекой, или шпилькой, пропущенной через него, или гайкой, навинчиваемой на конец. Самая слабая часть скобы - ее проушина. •Рабочая нагрузка скобы приблизительно определяется по формуле Pd2 = Tw' Рис, 256. Скоба где d - диаметр стержня в см. Если размеры даны в дюймах, то для прямой скобы Р = 3d'2, и для закругленной Р ~ 2,5 • d?, где d - диаметр и дюймах. 196 • • 4. Тали Приспособление, состоящее из двух блоков с проведенным между ними и по их шкивам тросом, называется талями. Назначение талей заключается в том, чтобы при подъеме тяжестей можно было приложить силу, меньшую, чем вес этой тяжести, т> е. добиться выигрыша в силе. При подъеме тяжестей непосредственно талями (рис. 257) выигрыш (теоретически) в силе зависит от числа шкивов в обоих блоках или от числа лопарей, на которых груз висит (не считая ходового). Если число шкивов в талях два, то сила выигрывается ' вдвое, если число шкивов три, то сила выигрывается втрое и т. д. Другими словами, если груз G висит на талях, положим, с двумя одношкивными блоками, то для удержания его в равновесии к ходовому лопарю талей надо приложить силу, вдвое меньшую, т. е. Р = 0,5 G. G=2 6=2 % Я////////////, Рис. 258. Выгода применения талей Рис. 257. Схема подъема талями: ^7кГП-оГо'ГивЯВьГ"^, При тяге талями снастей (рис. 258), как "-конец^ который-ян--; г- это бывает обычно на судах, выигрыш "-Вод"ношХныгГ"лок;0ж-вдз в силе (теоретически) равен числу шкивов Н- 1 или числу лопарей в талях вместе с ходовым. Если шкивов два, то сила выигрывается в 2 + 1, т. е. в три раза; если шкивов три, то сила выигрывается в 3 + 1, т. е. в четыре раза, и т. д. Сравнивая эти системы талей, мы видим, что во втором случае (т-яга снастей) сила выигрывается в большее число раз, чем в первом (подъем тяжестей). При этом тяга ходового лопаря талей направлена вниз и подвижный блок идет также вниз. В первом случае тяга ходового лопаря так же направлена вниз, как и во втором, а подвижный блок с тяжестью идет вверх. Отсюда следует, что больший выигрыш в силе получается тогда, когда подвижный блок перемещается в ту сторону, куда'направлена тяга. 197 Вот почему при надобности передвинуть груз в горизонтальном направлении, выгоднее закладывать тали так, чтобы тяга их была направлена в ту же сторону, в какую требуется переместить груз. В действительности выигрыш в силе, при пользовании талями, бывает меньше теоретического, так как на преодоление жесткости тросов и трение в блоках необходимо приложить еще некоторую силу сверх требуемой для удержания груза в равновесии. Когда тали находятся в покое, то вес висящего на них груза распределяется равномерно на все лопари, и поэтому они испытывают одинаковое напряжение. При подъеме же груза наименьшее напряжение испытывает коренной лопарь талей. Следующий за Рис. 259. Механические тали ним лопарь испытывает такое же напряжение, плюс трение одного шкива; третий лопарь имеет такое же напряжение, как коренной, плюс трение двух шкивов н т. д. Таким образом, при выбирании талей наибольшее напряжение падает на долю ходового лопаря, а наименьшее - на долю коренного, а при потравливании талей - наобор от. На практике считают, что трение шкивов и жесткость тросов, в зависимости от толщины и материала последних, увеличивают общее напряжение талей на 0,1 G (поднимаемого груза), на каждый шкив. Если вес поднимаемого груза G, а число шкивов п, то общее напряжение всех лопарей будет равно <2-l-0,lG--w, 198 т. е., другими словами, вес поднимаемого груза будет как бы увеличен на 0,1 G-n (произведение веса груза на число шкивов). Полагая в талях два одношкивных блока, мы увидим, что для подъема груза G к ходовому лопарю надо приложить силу не 0,5 G, а g + 0.l G X 2 ^/^5> + ла. Из двух последних формул следует, что вес погонной единицы якорного каната р оказывает большое влияние на работу якоря, и поэтому в морской практике в качестве якорных канатов употребляют исключительно железные цепи (рис. 267). Рис. 267. Якорная цепь 204 При цепных якорных шеймах обеспечивается большая надежность стоянки, так как якорная цепь, будучи спущена с якорем в воду, имеет больший провес, чем пеньковый канат, ввиду того, что вес погонной-единицы длины цепного каната одного и того же сопротивления разрыву значительно больше. Помимо этого, при действии на гидросамолет внезапно приложенных нагрузок (ветер, шквал и т. п.) часть этих нагрузок поглощается эластичностью цепи, так как до отрыва якоря от грунта необходимо некоторое усилие для ее натяжения (рис. 268). ;Г - ^------^ z^^^^^^^^^?^^^;: Рис. 268. Амортизирующее действие якорной цепи Из формул также видно, какое значение для удержания гидросамолета имеет длина якорного каната. Если увеличивать длину каната, то это повлечет за собою значительное увеличение держащей силы якоря. Ьтот вывод находится в полном соответствии с практикой, где для увеличения держащей силы травят якорные канаты, как уже было сказано, на длину от трех до четырех глубин места стоянки. Практически основные требования, предъявляемые к якорям в морской практике, сводятся к 'следующему: 1) якорь должен иметь такую форму, которая при данном весе обеспечивала бы ему наибольшую держащую силу; 2) якорь должен забирать во всяком грунте; 3) якорь должен забирать возможно скорее; 4) при подъеме якорь должен возможно легче отделяться от грунта; 5) якорь должен быть прост для изготовления, легок и дешев; 6) якорь должен быть удобен и прост в эксплоатации. Лучшая работа якоря - быстрое забирание и надлежащая держащая сила - может быть примерно обусловлена следующими основными конструктивными элементами (рис. 269): 1) величиной угла а (угол атаки) или соответствующим ему углом р (угол забирания), разнящимся обычно от дополнения угла а до 180° на 2-3°; 2) положением центра тяжести якоря; 3) формой поверхности лап. Ввиду отсутствия точных данных, определяющих наилучшие конструктивные формы якорей, что подтверждается большим их разнообразием в морской судовой практике, можно только дать общие соображения о выборе рациональной конструкции. 205 Величина угла а должна быть такова, чтобы усилие К, являющееся равнодействующей от натяжения шейм Р, и вес якоря G, было направлено по касательной к носку лапы якоря (рис. 269). Так как якорю приходится работать на различных грунтах и при различных натяжениях шейм, то ясно, что направление V. '? \ У4- \ Jb ^"^ >7А "П 1 \ \ ' С, ??Щ Иг' У/////"* В -гч-г^Т'0//// '////'"'"' / //' /-/ / / \ ^ \ \ V i- S*' •"'b s- / V, ^ 1 2 У////777'/ Рис. 269. Конструктивные элементы якоря силы К будет меняться, и поэтому для каждого частного случая величина угла а будет различной. В непосредственной связи с величиной угла а находится угол т - угол построения рогов якоря. Если представить себе, что величина угла ? очень велика (свыше 90°), якорь забирать не будет (рис. 270). В положении б держащая сила будет мак-р. симальной, ввиду того что для выворачивания якоря необходимо будет снести массу грунта А2С и в изображенном на рис. 270 положении веретена эта масса будет наибольшей. В положении а способность якоря зарываться в грунт будет небольшой. В положении в, когда угол у небольшой, способность якоря зарываться в грунт будет значительной, но держащая сила незначительна, так как масса ] грунта АзС невелика. Теоретическое определение величины углов а и у является весьма сложным, а поэтому обычно при определении этих углов исходят из огГытных данных. Положение центра тяжести якоря определяет его устойчивость: чем ближе центр тяжести расположен к рогам, тем лучше якорь будет забирать. . 206 Рис. 270. Влияние величины угла f на держащую силу якоря Учитывай, что якорю приходится работать на наклонном грунте, следует достигать его устойчивого положения, соблюдая размещение центра тяжести таким образом, чтобы вертикальная линия, проведенная через центр тяжести и изображающая вес якоря, находилась где-то между точками А и С (рис. 271). Если же эта вертикальная • линия будет находиться за точкой С (центр, тяжести располагается близко к рогам), то якорь будет неустойчив и перевернется по направлению стрелки (рис. 272). Что же касается формы лап и их рабочей поверхности, то теоретическое их определение пока не представляется возможным и их определяют опытным путем. <^~ С Рис. 271. Влияние положения центра тяжести якоря на держащую силу Рис. 272. Неустойчивое положение якоря Указанные выше соображения относятся преимущественно к якорям, применяемым в судовой практике, где якорь подбирается по весу при помощи эмпирических формул: а) G = KD'k; б) G = D (1,25-0,00015Z); в) G = 44TF, где С?--вес якоря в кг, D - водоизмещение в т, W - площадь погруженной части миделя в м2, К - коэфициент 8,0-10,5. Размеры же якорного каната определяются также эмпирически: а) d = 2,85J/xJ; б) d = VG, где d - диаметр звена якорного каната в мм, D - водоизмещение в т, G - вес якоря в кг. К якорному устройству, применяемому в гидроавиации, помимо приведенных выше требований, добавляется еще одно, имеющее решающее значение, - наименьший вес. Это условие вызывает значительные трудности, так как при подборе якоря по указанным выше формулам вес якоря получается чрезмерно большим. 207 Для гидросамолета водоизмещением в 8 м* вес якорного устройства обычно не превосходит зо кг (Дорнье-Валь, ЮГ-1 и т. п.). Для судна такого же тоннажа вес якоря по формуле 6? = 10,51/3 получается 42 "*; вес якорного каната для диаметра звена в 6,5 мм длиной в 20 м равен 25 кг. Таким образом, все якорное устройство весит 67-70 кг. При ветре в 15 м/сек можно ожидать, что тянущая сила гидросамолета будет 230 т и при скорости 20 м/сек увеличится до 400 кг. Между тем при тех же условиях тянущая сила судна будет не более 150-200 кг. Отсюда следует, что на судне мы имеем возможность установить якорное устройство в два, два с половиной раза тяжелее при наличии тянущей силы, примерно во столько же раз меньшей. Это свидетельствует о том, что механически переносить конструктивные формы якорей из морской практики в гидроавиацию нельзя. По имеющимся в литературе указаниям1, бывшие одно время в эксплоатации в Германии патентованные донные якоря, .сконструированные специально для гидросамолетов, признаны неудовлетворительными. У Юнкерса F-13 и ТР-33 подобный якорь весом в 8,5 кг не выдерживал ветра даже силою в 2-3 балла. Обычные адмиралтейские якоря держат много крепче, но они неудобны в обращении. Опыты с новой конструкцией якоря, сделанной из тонкостенных стальных труб, показали, что он хорошо удерживает гидросамолет при ветре в 5-6 баллов, причем вес его оказался для Юнкерса JP-13 (рис. 273) 3,7 кг и для G-24 - 8 кг. Указанные обстоятельства свидетельствуют о том, что одно облегчение якоря и придание ему конструктивных форм, обеспечивающих хорошую держащую силу, не вполне достигает своей цели, так как мы уже видели, насколько большую роль играет вес якорного каната. Обычно в гидроавиации для облегчения якорного "каната его изготавливают из пенькового троса. Обладая небольшим весом по сравнению с цепью и, кроме того, имея пловучесть, пеньковый трос не дает провеса и не ложится на дно; поэтому направление тянущей силы, приложенной к шейке якоря, направлено не под углом в) 2-3° к горизонту, а значительно большим. В результате этого якорь плохо забирает, а при наличии волны все время подергивается. Отсюда следует, что вес якоря может быть значительно уменьшен при создании для него надлежащих условий работы. 1 Hans v. Schiller. Обслуживание гидросаяодетов в гавани, "Illustrierte Flugwoche," № 8/9 и № 10 за 1929 г. 208 Учитывай невозможность применения для Якорных канатов цепей из-за их большого веса, единственным выходом является создание пеньковому тросу соответствующей стрелы прогиба путем подвешивания к нему груза. Ряд опытов, проведенных* в АНГЛИИ, показал, что, подвешивая к якорному канату парусиновый мешок, наполненный галькой, можно значительно повысить держащую силу якоря, причем наибольший эффект получился при грузе в 20 т; дальнейшее прибавление груза вызвало увеличение держащей силы на величину, только немного большую, чем прибавленный вес. Рис. 278. Якорь Юнкерса Объяснение этому надо, видимо, искать в том, что при первых 20 кг усилие, действующее на якорь, становится горизонтальным, тогда как удерживающее действие прибавляемого груза сверх 20 кг зависит исключительно от трения его о дно. Следовательно, неэкономично увеличивать груз, подвешиваемый к канату, после того как усилие, вытягивающее якорь, становится горизонтальным. Далее было выяснено, что груз дает наибольший эффект при некотором определенном положении на якорном канате: во время опытов наивыгоднейшая точка для подвески груза оказалась на расстоянии от 1,00 до 1,2 м от якоря. Невидимому, точка подвеса груза определяется из условий веса и пловучести якорного каната. На основании произведенных опытов было предложено устроить на якорном канате в этой точке род стопора и опускать якорь обычным способом. В этом случае особые парусиновые мешки, 14 Основы гидроавиации. 209 которые везутся с собой На гидросамолете, наполняются на берегу галькой, железным ломом или другим подобным материалом, подвешиваются к канату и спускаются по нему до стопора. На практике, видимо, не требуется для этой цели возить с собой специальный балласт, поскольку в случае вынужденной посадки можно использовать для этой цели любые подходящие части оснастки гидросамолета, как то: инструмент, подставки для боеприпасов и т. п. ^"Z^TT^Z^^tktt^^^TTTTTTTTttTTT^^T^r;,^ &/'ff///&/yyyifl'ff///W///Sr/fff//S//fr/rS/Ss/f///7y/fSfrf/r/t Рис. 274. Постановка на гусек В некоторых^ случаях для усиления держащей силы якорей можно становиться'"на гусек". Для того чтобы стать "на гусек", отдают один якорь и травят его якорьцепь возможно больше, затем ее соединяют с якорной скобой другого якоря я травят его якорьцепь. Такой способ постановки (рис. 274) позволяет применять якорь меньшего веса и обеспечивает яадежную стоянку даже при сильном шторме. Рис. -76. Рациональное крепление якорного каната На держащую силу якоря оказывает влияние и место крепления якорного\ каната к гидросамолету. Обычно канат, идущий к подводному грузу, всегда наклонен вниз от гидросамолета, и когда он закреплен около носа, то образуется направленный книзу момент, тянущий нос и стремящийся таким образом уменьшить угол атаки крыльев. При волнении угол атаки все время меняется и может превысить нормальную свою величину на 10-12°. 210 Крепление якорного каната в точке, имеющей минимальное перемещение, уменьшит до минимума .колебание усилий, приложенных к якорю (рис. 275). Таким образом, наиболее рационально ставить гидросамолет на легкий якорь с пеньковым канатом, к которому подвешен груз и который укреплен к гидросамолету в точке, расположенной недалеко от центра величины. Основным вопросом дальнейших изысканий чисто экспериментального порядка является наиболее рациональная форма якоря, обеспечивающая при его наименьшем весе хорошую держащую способность. В настоящее время за границей широко распространен складной якорь нового образца, изготовляемый фирмой Northill Coni-panj (рис. 276), и якорь, показанный на рис. 277. Якоря предназначены для летающих лодок, являются компактными, имеют Рис. 276. Складной якорь Рис. 277. Складной якорь 14* 211 достаточную держащую Силу и сравнительно небольшой вес. Изготовляются они из хромомолибденовой или нержавеющей стали и при испытании показали, что при весе 12,5 кг имеют держащую силу в 740 кг. Уборка якоря на небольших гидросамолетах производится вручную, после чего якорный канат свертывается в бухту или наматывается на специальную катушку. На больших гидросамолетах для подъема якоря ставятся ручные лебедки (рис. 278 и 279). На рис. 280 показано устройство для уборки якоря на гидросамолете CAMS. Якорный канат выбирается при помощи лебедки L, которая приводится в движение двумя вставными Рис. 278. Ручная лебедка "Лилипут" рычагами В. После ТОГО Как якорь будет поднят, его убирают в лодку через окно А и крепят по-походному (рис. 281). Рычаги лебедки тоже вынимаются и укладываются по борту лодки. I'm1. 279. Ручные лебедки На рис. 281 показано крепление якоря по-походному на одной из английских летающих лодок. 4. Плову чий якорь Как уже указывалось в части I, гл. IV, одним из наиболее полезных предметов оснастки гидросамолета являются пловучие якоря. Обычно пловучие якоря во время полета хранятся внутри 212 Рис. 2-0. Крепление якоря на гидросамолете .U '• Рис, 281. Крепление якоря по-походному 213 лодки в легких металлических ящиках, снабженных отверстиями для стока воды наружу. В^ случае поражения ящика коррозией, смена его не представляет затруднений. 5. Боковые мешки Боковые мешки создают сопротивление боковой качке гидросамолета при стоянке его на воде. Устройство боковых мешков напоминает устройство пловучих якорей, и разница заключается лишь в том, что они имеют дно (рис. 282). Боковая качка, особенно гидросамолетов большого тоннажа, может вызывать в некоторых элементах конструкции гидросамолета такие большие напряжения, что они могут поломаться или деформироваться. Подвешенные под каждым крылом боковые мешки, заполненные водой, устраняют получающиеся при качке большие "мовогГмешка амплитУДы колебаний и являются в данном случае своего рода амортизаторами (рис. 283). Рис. 282. Рис. 288. Боковые мешки 6. Причальные багры Каждый гидросамолет снабжается багром (отпорным крюком) для захвата причалов и для отталкивания предметов, могущих повредить обшивку плавательных приспособлений. Багор состоит из деревянного ^шеста, длина которого зависит от высоты лодки и крюка. Форма крюков может быть различной (рис. 284). Иногда к другому концу шеста укрепляется карабин, в который закладывается кольцо от троса, привязанного к лодке (рис. 285). Это устройство позволяет удержать снасть, захваченную крюком, в том случае, когда крюк вырвало из рук. Некоторое видоизменение представляет крюк, имеющий карабин (рис. 286) и автоматически отделяющийся от шеста при захвате снасти. В- этом случае к крюку укрепляется трос. 214 fk Рис. 284. Формы крюков Деревянные ясеневые шесты целесообразно заменять на дюралюминиевые трубы, имеющие с обоих концов деревянные заглушки для создания пловучести. В этом случае, помимо экономии в весе, увеличивается прочность шеста (в случае повреждения его легко разогнуть и выправить). Рис. 285. Багор с карабином Рис. 286. Крюки с карабином 7. Стропы для подъема краном Для крепления подъемных строп в конструкции гидросамолета должны быть предусмотрены специальные узлы. Гидросамолет должен подвешиваться так, чтобы направление силы тяги проходило через центр тяжести, а поэтому обычно узлы крепления строп располагаются на лонжеронах. Что же касается конструкции отроп, то они зависят от схемы гидросамолета (рис. 287 и 288). 215 Рис. 287. Схема подвески биплана Рис* 288. Схема подвески моноплана Стропы состоят из" металлических тросов определенной для каждого типа гидросамолетов длины и толщины. Один конец троса заделывается в коуш, • который надевается на общее для всех тросов кольцо, за которое можно закладывать гак подъемного устройства крана. Другой конец стропа имеет карабин (для гидросамолетов небольшого тоннажа) или скобу, при помощи которых он и укрепляется за рым, установленный на гидросамолете. 8. Швартовый и бросательный концы Для швартовки на гидросамолете имеются пеньковый конец длиной в 30-40 м и бросательный конец. Бросательный конец делается обычно кз фалы, к одному концу которой прикреплен груз, называемый легкостью (рис. 289). Назначение бросателъ- Рис. 289. Бросательный колец 216 ного конца - передавать швартовые снасти на некоторое расстояние от гидросамолета, например на катер, когда он не имеет возможности подойти к гидросамолету борт о борт. Пользуются бросательным концом так: в левую руку аккуратно собирают шлагами бросательный конец, а в правую - конец с грузом. Раскачав груз, его бросают и одновременно спускают с левой руки ровными шлагами фал, к которому прикреплен швартовый конец. 9. Спасательные средства К спасательным средствам гидросамолетов относятся: спасательные пояса, лодки и насосы для откачки воды. Спасательные пояса являются индивидуальным средством спасения, и их количество определяется количеством экипажа гидросамолета. Спасательные пояса бывают пробковые, резиновые, надувные и в виде капковых жилетов (рис. 290). Рис. 590. Спасательные пояса Пробковые пояса представляют собой парусиновый пояс, внутрь которого в специальные карманы вложены призматические бруски из пробки. Резиновый пояс представляет собой кольцеобразную полую камеру из прорезиненной материи. В нерабочем положении эта камера имеет вид обычного пояса. Для того чтобы пояс приготовить к действию, его надо надуть ртом или же заполнить из специального баллончика сжатым воздухом. Капковый жилет имеет подкладку из растительного волокна капок. Наиболее удобен резиновый спасательный пояс, его недостатком является лишь то, что он в момент аварии может быть легко проколот или порван. Пробковый пояс тяжелее и мало удобен, 217 f" Рис. 291. Резиновая лодка / * Рис. 292. Резиновая лодка Рис. 293, Резиновая лодка с подвесным которой 218 fi CJ B но зато значительно надежнее. Недостаток капкового жилета заключается в том, что он теряет "-^ способность сохранять плову-честь через 8-10 часов. Коллективным средством спасения являются надувные резиновые лодки (рис. 291 и 292). Они не тяжелы, уложенные по-походному, занимают немного места и быстро подготавливаются к действию, будучи накачиваемы сжатым воздухом при помощи ручных мехов или из баллона с сжатым воздухом. Надувная резиновая лодка может быть использована и для связи гидросамолета с берегом, в этом случае возможна установка на ней подвесного двигателя (рис. 293). РеЗИНОВЫе ЛОДКИ ИМеЮТ не- Рие. 2"4. Насос для откачки воды большой вес, хорошую плову-честь и остойчивость. Наличие водоотливных средств в целом ряде случаев обеспечивает сохранность гидросамолетов. Наиболее употребительным средством для откачки воды является обычный поршневой насос Рис. 295, Оснастка гидросамолета S-43 219 с клапанами, производительностью в 300-350 л в час. Он дол-жен быть сделан из нержавеющего металла и легко разбираться. Всасывающий шланг должен быть бронирован снаружи и изнутри и иметь на конце сетку для предохранения насоса от загрязнения (рис. 294). Такого рода насос служит в основном для откачивания из лодки воды, скопляющейся от течи через небольшие отверстия (выскочившие заклепки) и в том случае, если при взлете сильно заливало лодку. Совершенно очевидно, что при наличии больших пробоин он становится непригоден. В гидросамолетах большего тоннажа имеется возможность установки механической приводной водяной помпы, включенной в дренажную систему лодки, объединяющей все водонепроницаемые отсеки. В зависимости от тоннажа и назначения гидросамолета оснастка его может видоизменяться. В качестве примера на рис. 295 показана оснастка гидросамолета Сикорского. Глава YI МАНЕВРИРОВАНИЕ ШЛЮПКАМИ И КАТЕРАМИ ПРИ ПОД. ХОДЕ К ГИДРОСАМОЛЕТУ И БУКСИРОВКА • 1. Маневрирование пловучпими средствами при подходе к гидросамолету Для работы с гидросамолетом обычно используются как гребные, так и моторные шлюпки и катера. В целях безопасного обслуживания плавсредствами гидросамолетов командиры должны хорошо знать маневренные качества своих шлюпок и катеров. При любом маневрировании около гидросамолета следует обращать внимание на состояние моря, ветра и течения, помня, что стоящий на якоре гидросамолет всегда поворачивается по ветру (за исключением сильного течения) и что дрейфующий гидросамолет двигается по ветру. Плавсредства должны маневрировать так, чтобы избегнуть касания какой-либо части гидросамолета, особенно плоскостей, хвостового оперения и поплавков, так как они легко при этом могут быть повреждены. При подходе к гидросамолету в основном руководствоваться следующим: а) не иметь на плавсредствах скорость, большую, чем это действительно необходимо для маневрирования ими; б) при нахождении борт о борт с гидросамолетом для приемки или высадки экипажа, если возникнет опасность повреждения гидросамолета, следует как можно быстрее отойти от него; 220 в) во всех случаях возможно меньшее Время задерживаться борт о борт с гидросамолетом. При обслуживании гидросамолетов большими плавсредствами, трудно управляемыми, рекомендуется становиться на дрек (рис. 296) впереди гидросамолета и затем, потравливая дректов, сдаваться назад на желаемое расстояние, при этом надо следить, чтобы шлюпочный дрек не запутался за якорь гидросамолета. Различают два основных способа маневри- [рования около гидросамолета в зависимости от его положения: Т а) когда гидросамолет стоит на якоре и * б) когда гидросамолет дрейфует по ветру. Рис.'296. Постановка на дрек Рис. 297. Подход к гидросамолету с подветра 9 ^ Рис. 288. Подход к гидросамолет}' с наветра В первом случае следует подходить к гидросамолету с под-ветра или против течения, как указано на рис. 297, и во втором - с наветра (рис. 298). Никогда не следует подходить к гидросамолету, стоящему на якоре, не будучи уверенным, что шлюпка или катер находится в полной готовности отойти от него. Подходить к гидросамолету необходимо из сектора позади плоскостей и уменьшать ход за такой промежуток времени, чтобы катер не мог оказаться ближе чем на 2 м от какой-либо части конструкции гидросамолета. Уменьшая в дальнейшем расстояние между катером и гидросамолетом, следует соблюдать крайнюю осторожность. В свежую погоду катер никогда не должен маневрировать с наветра, так как в случае остановки мотора его может нанести на гидросамолет или на его якорную цепь. Кроме случаев очень сильного течения или прилива, гидросамолет, как уже говорилось, дрейфует в плоскости ветра. Когда гидросамолет дрейфует, то обычно требуются подача на него 221 конца и буксировка для отвода на якорную стоянку или спуск. Для выполнения этого маневра всегда подходят с' наветра, так как гидросамолет благодаря большей парусной поверхности дрейфует быстрее, чем шлюпка или катер (рис. 299). Если гидросамолет нужно взять на буксир, то следует подходить на такое расстояние, чтобы можно было подать на него бросательный конец. Бросательный конец должен иметь мягкую легкость, причем ни в коем случае нельзя бросать конец до тех пор, пока пропеллер не перестанет вращаться. Для четкости выполнения маневра все действия по управлению плавсредствами при подходе к дрейфующему гидросамолету можно разделить на: 1) подход, 2) разворачивание, 3) занятие позиции впереди и 4) сдавание назад. п у \ \ \ 1Г Рис. 299. Подход к дрейфующему Рис. 800. Приближение пшошш гидросамолету к гидросамолету Приближаясь к гидросамолету, шлюпка или катер должны маневрировать так, чтобы оказаться несколько впереди траверза гидросамолета и передней кромки плоскостей; такое приближение обычно будет происходить с наветра (рис. 300). Подойдя на катере или шлюпке на расстояние около 5 м и находясь при этом несколько впереди плоскостей гидросамолета, следует сделать разворот так, чтобы оказаться в том же положении относительно ветра, как и гидросамолет. При правильном выполнении маневра подхода и поворота шлюпка или катер окажутся впереди и несколько в стороне от поплавка или лодки гидросамолета (рис. 301). Для занятия позиции впереди гидросамолета шлюпка или катер проходят несколько вперед и с этой позиции начинают .сдаваться кормой (рис. 302). 222 При сдавании Назад шлюпка или катер сдаются ост оро чтобы подойти возможно медленнее к поплавку или лодке гидросамолета и встать о борт с них (рис. 303). Шлюпочные крюки при подходе к гидросамолету не должны употребляться; предотвратить удар или толчок можно только руками, в противном случае может получиться пробоина в поплавках, плоскостях или других частях гидросамолета. Если море очень неспокойно и нахождение шлюпки у борта гидросамолета представляет большую опасность, следует подходить задним ходом к одному из концов плоскостей. О" о ^ Л О Рис. 801. Разворот Рис. 802. Занятие позиции впереди Рис. 808. Подход к борту гидросамолета В общем можно рекомендовать соблюдение следующих основных положений: 1) командир плавсредств должен ожидать сигнала от летчика прежде чем подходить борт о борт; 2) подходить следует с наветра к дрейфующему гидросамолету и с подветра к стоящему на якоре; 3) следует всегда помнить о хрупкости конструкции гидросамолета и подходить к нему насколько возможно малым ходом; 4) по бортам шлюпки следует иметь мягкие кранцы; б) командир шлюпки или катера должен принять меры к недопущению прохода их под плоскостями или другими частями гидросамолета, так как случайным шквалом шлюпку может бросить на гидросамолет и повредить его; 6) никогда не следует подходить борт о борт к гидросамолету с работающим на нем мотором, за исключением ..приказания летчика; 7) прежде чем подходить борт о борт, опробовать способность катера или шлюпки давать задний ход; 8) во всех случаях выполнять указания летчика. 223 Следует иметь в виду, что при ветре 4-6 м/сек (3-4 балла) гидросамолет размахом в 14-16 м буксируется шестеркой с большим трудом, даже при наличии хорошо натренированных гребцов. Это объясняется тем, что гидросамолеты имеют большую парусную поверхность и сопротивление продвижению при буксировке следует закону, выраженному следующей формулой: ? = РХС>'2, где Сх - коэфициент лобового сопротивления, р - плотность воздуха, 8 - площадь крыльев в л<2, v - скорость движения в м/сек. Из этой формулы видно, что если при силе ветра 1 м/сек во время буксировки тяговое усилие было, допустим, 50 кг, то при ветре в 4 м/сек это усилие увеличится в 16 раз, т, е. достигнет 800 кг. 2. Буксировка Буксировка гидросамолета бывает необходима, если по каким-либо причинам он не имеет возможности взлетать или маневрировать на воде и если продолжение полета становится невозможным. Причины этого следующие: а) повреждение гидросамолета или его моторов; б) невозможность совершить взлет из-за тумана; в) маневрирование на воде затруднено сильной волной и ветром. Прежде чем начать буксировку, необходимо решить: 1) каким способом безопаснее всего для гидросамолета передать ему буксирный конец; 2) как закрепить буксирные концы на гидросамолете; 3) каким ходом и курсом буксировать гидросамолет., Во всех случаях решение следует принимать, исходя из условий наибольшей сохранности гидросамолета. Для того чтобы взять гидросамолет на буксир, подходят к нему малым ходом параллельно и становятся на траверзе носовой его части, в расстоянии от плоскостей, достаточном для передачи буксирного конца. С корабля ему подают бросательный конец и по нему передают буксирный конец, закрепляемый на гидросамолете. При хорошем состоянии моря и ветра передача буксира на гидросамолет не представляет больших трудностей. В свежую погоду требуются большая опытность и сноровка, особенно при большом дрейфе гидросамолета. В этом случае буксирующему судну рекомендуется пройти под кормой у гидросамолета, учитывая его быстрый снос, выпустить длинный буксирный конец манильского троса или, за отсутствием последнего, обыкновенного 224 пенькового троса, подвязанного к деревянным или пробковым буйкам (спасательным кругам). Конец, если он плавает на поверхности воды, может быть легко подхвачен с гидросамолета в то время, когда последний дрейфует через него. Этот способ передачи буксира по скорости и безопасности в большинстве случаев оказывается наиболее действительным (рис. 304). Для буксировки рекомендуется брать гибкий и проч-> ный конец средней толщины. При закреплении конца на гидросамолете следует помнить, что его необходимо расположить относительно центра тяжести гидросамолета так, чтобы он не имел стремления зарываться носом при действии на него волны или тяги буксира. Обычно гидросамолет имеет специальные рымы, за которые следует крепить буксирный конец. Между швартовым тросом и буксирным концом вставляется амортизирующее приспособление, смягчающее рывки при буксировке (рис. 305). Рис, Передача буксира на гидросакокт Рис. 305. Буксирное устройство Для поплавковых гидросамолетов, имеющих из-за особенности их центровки способность при движении по воде поднимать носовую часть поплавков кверху, требуется введение в буксирное устройство троса а (рис. 306), укрепляемого за втулку пропеллера и удерживающего гидросамолет от опускания кормовой части поплавков. Длину этого троса нужно всегда подбирать так, чтобы буксируемый гидросамолет шел с таким диферентом на корму, при котором поплавки легко всходят на волну. Сообразно 15 Основы гидроавиации. 225 с длиной троса а подбирают и длину носовых оттяжек в (см. рис. 306), не давая им большой слабины при буксировке; для этого оттяжки следует заводить серьгой. При ввязывании тросов на гидросамолете следует избегать затягивающихся узлов при сильной тяге; их рекомендуется вязать простым или рыбацким штыком, который легко развязать, срезав бензель. После передачи буксирного конца буксирующее судно занимает положение впереди гидросамолета, держась при этом все время параллельно ему. Закрепив буксирные концы и оттяжки, если гидросамолет готов к буксировке, дают малый ход вперед. При этом, если гидросамолет стоит на якоре, его экипаж убирает якорь как только буксирующие шлюпки или катер дают малый ход вперед. Когда якорь поднят, можно начинать буксирование. В начале буксирования гидросамолета должны соблюдаться общие указания о равномерном натяжении (без рывков) буксира в момент дачи хода. Если гидросамолет во время хода начинает рыскать, следует тотчас же выровнять оттяжки таким образом, чтобы гидросамолет занял правильное положение относительно направления движения. Ни в коем случае нельзя допускать буксирования гидросамолета за оттяжки. На корабле буксирный конец должен быть взят в клюз и завернут на кнехт, но не привязан, для того чтобы в случае необходимости его можно было выбрать или потравить. Особенное внимание должно быть обращено при буксировке на то, чтобы не делать крутых поворотов, так как это ведет к опрокидыванию гидросамолета. При повороте необходимо следить за тем, чтобы натяжение буксирного троса не ослабевало, для чего и пользуются оттяжками. Если при повороте буксирный конец ослабеет, гидросамолет тотчас же начнет разворачиваться по ветру; наветренная оттяжка при этом примет на себя все буксирующее усилие под большим углом относительно диаметральной плоскости гидросамолета. Гидросамолет будет итти лагом, и если оттяжка во-время не будет потравлена или буксирующие шлюпка или катер не засто- 226 Рис. 8. Буксирное устройство для поплавкового гидросамолета порят, гидросамолет может перевернуться через крыло. На рис. 307 показаны два положения: а) когда поворот сделан правильно; б) опасное положение гидросамолета при неправильном положении буксира и оттяжек. Длина буксирного конца выбирается в зависимости от состояния моря. Длинный буксир всегда будет утяжелять нос гидросамолета и способствовать зарыванию в воду носа лодки или поплавков. Например, в условиях Балтийского моря можно рекомендовать буксировку на коротких тросах, а на Черном море - на большой зыби - концы полезно несколько удлинять, но отнюдь не перегружая носа гидросамолета. Правда, укороченные буксиры сильнее нагружают детали крепления на гидросамолете и дают ему более резкие движения, чем длинные, но зато они не позволяют ему рыскать и зарываться носом. Минимальная длина буксирного троса определяется формой волны за кормой корабля и зависит от скорости хода. При буксировке быстроходными кораблями рекомендуется длину троса выбирать так, чтобы гидросамолет находился за его первой или второй поперечной волной, образующейся за кормой от работы винтов. Обычно эти корабли дают довольно крутую и широкую поперечную волну, сохраняющую свою форму далее при значительном волнении. Если гидросамолет все время находится на одном месте этой волны, то он почти не испытывает толчков. Следя .за буксиром и потравливая его, когда буксирующее судно будет всходить на волну, и снова подбирая слабину, можно безопасно буксировать при состоянии моря до 5-6 баллов со скоростью до 18 км/час. При буксировке судами малого водоизмещения рекомендуется подтянуть гидросамолет до 4-5 м от кормы. Окончательную длину буксирного троса устанавливают, наблюдая за бортовой и килевой качкой корабля. Курс и скорость нужно выбирать так, чтобы и гидросамолет и корабль лучше всего держались на волне. Скорость буксирования во всех случаях зависит от состояния моря и силы ветра. Нормальной скоростью буксировки будет та, при которой гидросамолет имеет устойчивое положение и не страдает от ударов волн. Никогда не следует увеличивать ход с самого малого на больший прежде чем не будет уверенности, 15* 227 Рис. 307. Разворачивание гидросамолета при буксировке: я - правильно, б - неправильно что гидросамолет держится хорошо. Предельная скорость буксирования 18 км/час. Буксирование против ветра представляет наименьшие трудности в силу тенденции гидросамолета устанавливаться по ветру. Тем не менее ив этом случае гидросамолет может значительно рыскать, если оттяжки, как было указано выше, плохо выровнены или если гидросамолет плохо удиферентован. Поэтому перед началом буксирования необходимо принять все меры к получению наивыгоднейшего диферента гидросамолета. Для лодочного гидросамолета при всяком состоянии погоды выгоднее как можно больше поднять нос лодки, чтобы облегчить всхождение ее на волну; для поплавкового же гидросамолета, наоборот, предпочтителен диферент на нос, чтобы исключить опасность опрокидывания гидросамолета на хвост при ударах волн и порывах ветра. Рис. 308. Буксировка гидросамолета за корму Буксирование с боковым ветром представляет наибольшие трудности, так как ветер действует на гидросамолет, как на флюгер. Для предотвращения разворачивания гидросамолета к ветру с кормы гидросамолета следует опустить пловучий якорь. При очень сильном боковом ветре бывает полезно послать на наветренную плоскость человека, чтобы умерить крен гидросамолета и предотвратить зарывание подветренной плоскости в воду. Буксирование по ветру обычно рекомендуется только в тихую погоду. При неспокойном море и сильном ветре, если обстоятельства позволяют, лучше всего предоставить гидросамолету дрейфовать по ветру самостоятельно, задраив внутренние помещения (закрыв их чехлами) и отдав с носа пловучий якорь. Опыт показывает, что во время буксировки гидросамолета в свежую погоду весьма полезно пользоваться выпусканием масла за корму для успокоения волны; движение гидросамолета в масляном пятне будет спокойнее. В тихую погоду и в узкостях гидросамолет можно буксировать за хвост (рис. 308). В этом случае катер проходит у кормы дрейфующего гидросамолета, и с него задевают специальным крючком за хвостовой рым (рис. 309). Удобство этого способа заключается в том, что закрепление буксирного конца происхо- 228 дит просто и быстро и возможность повреждения катером лодки гидросамолета сводится к минимуму. Недостаток этого способа заключается в том, что при наличии ветра гидросамолет будет стремиться стать против ветра, а по- Рис. 309. Крюк для буксировки гидросамолета за корму этому будет рыскать в направлении своего движения. Если двигатель буксирующего катера обладает недостаточной мощностью, гидросамолет будет, разворачиваясь против ветра, тянуть за собой и катер. Из сказанного можно заключить, что на устойчивость пути гидросамолета в значительной мере влияет направление ветра, что является большим осложнением при его буксировке не в плоскости ветра. Это обстоятельство в связи с увеличением тоннажа гидросамолетов и зависящей от этого увеличения парусной поверхности еще более усложняет их буксировку. v. Направление ветра F Рис. 810. Буксирное устройство Ариаиа Исходя из этих соображений для буксировки гидросамолетов в 30-40 т французским капитаном Арман была сконструирована и испытана на практике специальная буксирная снасть (рис. 310). 229 Гидрвсамолет буксируется при помощи двух буксирных концов R и RI, которые пропущены через блоки & и uj, укрепленные на специальных поплавках F и Fv навернутых на барабаны лебедок Т и 1\. Поплавки F и Ft в свою очередь буксируются кораблем при помощи буксирных перлиней. Назначение поплавков отклонять основные буксирные концы Е и -R, и таким образом образовать веревочный четырехугольник АКВК^А, для чего они имеют в своей подводной части большие килевые поверхности (рис. 311). Буксирный конец поплавка присоединяется при помощи кольца С к уздечке, укрепленной к килевой поверхности; к этому же кольцу присоединен и блок D, через который свободно проходит основной буксирный конец, идущий от корабля к гидросамолету. В момент буксировки поплавки, поставленные под некоторым углом к направлению движения, благодаря большой килевой поверхности стремятся разойтись в стороны и разводят буксирные концы, вследствие чего гидросамолет буксируется как бы за две оттяжки. •; При буксировке гидросамолет имеет возможность вращаться около точки В и тем самым автоматически принимать равновесное положение как от действия ветра, так и от тяги буксирующего корабля, и направление его продольной оси будет совпадать с равнодействующей этих сил. Благодаря тому что положение поплавков можно регулировать длиной буксирных перлиней, укрепленных на лебедках Т и '1\, всегда можно будет подобрать наивыгоднейший угол КВК^. При увеличении силы ветра или если ветер шквалистый, увеличение сопротивления гидросамолета движению или резкие рывки амортизируются сближением поплавков и двумя грузами Р и Р0, подвешенным к перлиням. Когда шквал или волна прошла, вш система автоматически принимает свое первоначальное положение. Опытная буксировка гидросамолета Латэкоэр при волне 1 м и скорости ветра в 8-9 м/сек со скоростью 7,5 узла показала устойчивость пути на всех направлениях относительно ветра, полную безопасность гидросамолета от повреждений, причем он принимал автоматически равновесное положение, находясь одновременно под действием силы тяги буксира, аэродинамических сил и силы ветра, и сохранял его, как бы эти силы ни изменя- 230 Рис. 31Ь Поплавки Армана дись. Отмечено также, что качка гидросамолета была меньше, так как поплавки, находясь впереди, предварительно разрезают волну; кроме того, на них было установлено специальное приспособление для покрытия водной поверхности масляной пленкой. Глава VII ЗАРЯДКА ГЯДРОСАЭШЛЕТА ГОРЮЧИМ НА ВОДЕ 1. Общие сведения Обеспечение готовности гидросамолета к вылету имеет большое значение, и этому вопросу должно быть уделено значительное внимание при оборудовании как основных, так и промежуточных гидроаэродромов на воздушных линиях. В обеспечении гидросамолета одно из основных мест занимает заливка горючего. Имеется несколько способов заправки горючим, которые можно применять в зависимости от обстоятельств, начиная с зарядки из бочки, которая находится на плаву около гидросамолета, подвозя бочки с горючим на различных пловучих средствах и кончая подачей горючего по шлангу непосредственно с берега. Совершенно очевидно, что способ зарядки определяется наличием соответствующего оборудования, его пропускной способностью и рентабельностью: то, что выгодно иметь в гидроаэро-порте с большой пропускной способностью, невыгодно иметь на запасном гидроаэродроме и т. п. 2. Зарядка механизированными средствами В гидроаэропортах горючее подается в гидросамолеты из раздаточных колонок (основных бензохранилищ), проходя через специальные фильтры, или непосредственно из автобензораздат-чиков, или, наконец, из бочек. Перекачка горючего производится по шлангам с помощью механических или ручных насосов. В этом случае гидросамолет подводится к стенке или спуску и на него передается шланг. Гидросамолет обычно становится хвостом к берегу, в этом положении он удерживается концом, заложенным за хвостовой гак и переданным на берег (рис. 312). Горючее подается по шлангу, СНаЙТОВЛенНЫМ С ПеНЬКОВЫМ КОН- Рис. 812. Зарядка горючим у спуска 231 /^^ Шланг цом, как показано на рис. 313. Следует всегда помнить, что конец на гидросамолете надо хорошо привязать, так как он под тяжестью шланга с горючим может соскользнуть и упасть в воду. Кроме этого способа, пользуются специальными самоходными плотиками-цистернами, снабженными механическими насосами. В этом случае нет необходимости подводить гидросамолет к берегу, - он может оставаться на месте якорной стоянки. 22222й2222?27 Рис. 313. Крепление шланга дли зарядки горючим у спуска Плотик-цистерна подходит и становится на якорь или бочку метрах в ю - 15 от хвоста гидросамолета; шланг передается на гидросамолет при помощи шлюпки и таким образом производится зарядка. Для того чтобы удержать шланг на плаву, на него надеваются деревянные поплавки, как показано на рис. 314. Рис. S14. Крещение шданга к поплавкам В некоторых случаях для подачи горючего на гидросамолет можно использовать стрелу крана, проложив к ней трубопровод и спустив с нее раздаточный шланг. Гидросамолет подводят под стрелу и присоединяют раздаточный шланг непосредственно к горловинам баков (рис. 315). Оборудованный таким устройством кран значительно облегчает и ускоряет зарядку гидросамолетов и позволяет производить ее в любую погоду. 232 ^шшшдашшшшщщшжшшш ' Рпс. 815. Подача шланга при "помощи врана 3. Прием горючего с баржи или корабля Прием горючего непосредственно с баржи-цистерны или с корабля производится следующим образом. Гидросамолет становится за кормой корабля на бакштов (рис. 316). За концы крыльев вяжутся оттяжки, которые передаются на корабль. Это делается для того, чтобы не дать возможности гидросамолету удариться плоскостями о корму корабля, так как при смене ветра он скорее развернется, чем корабль или баржа. Питающий шланг подается на гидросамолет снай-тованным с пеньковым концом, и горючее насосом перекачивается в баки. В том случае если погода и состояние моря не позволяют установить непосредственную связь корабля с гидросамолетом при помощи шланга, горючее может быть передано следующим путем. Корабль, передающий горючее, проходит с наветренной стороны и, кинув бросательный конец, устанавливает связь с гидросамолетом, принимающим горючее. Затем корабль, передающий горючее, дает малый ход и буксирует гидросамолет против ветра; хорошо закупоренные бидоны с горючим, привязывают к концу и по воде передают на гидросамолет; буксировка против ветра необходима для ускорения передачи. Если состояние моря не позволяет наладить связь с гидросамолетом, то корабль, передающий горючее, проходя с подветренной стороны от принимающего рис 316 гидросамолета, буксирует конец с привязанными подача горю-бидонами, поддерживаемый на поверхности воды чего с корабля 233 буйками или спасательными поясами. Когда гидросамолет нанесет на конец, экипаж выбирает его и бидоны к себе на борт. Если гидросамолет, принимающий бензин, может перемещаться самостоятельно, то корабль, передающий горючее.просто стравливает нужное количество бидонов с горючим, привязанных к маниль-скому тросу, за борт и продолжает свой путь; гидросамолет подруливает к бидонам, вылавливает трос и принимает бидоны. 4. Прием горючего непосредственно из бочек или шлюпок В тех случаях, когда гидросамолет имеет возможность подойти к берегу на расстояние 5-6 м, на него может быть подан шланг, как это было описано выше, если же берег отлогий и расстояние получается большое, порядка 20 - зо м, и под руками не имеется никаких плавсредств, то бочку с горючим, предварительно хорошо закупорив, можно доставить к гидросамолету на плаву, так как удельный вес горючего на __ ___ ___ _ __ 20 - 25°/о ниже удельного веса _ _ __ __ __ II Ц I воды. Необходимо только следить за тем, чтобы в момент Рис. 817. Крепление поадавков к бочке зарЯДКИ, КОГДа ГОрЛОВИНа у бочки открыта, она не перевернулась и горючее не вылилось в воду, так как центр тяжести бочки находится в середине и она на воде неустойчива. Рекомендуется в этих случаях подвязывать к бочке по бокам по поплавку (например Полянского), как это показано на рис. 317. Прием горючего на гидросамолет со шлюпки производится следующим образом. По формуле определяется грузоподъемность шлюпки: v - 0,6 (L X В X Щ м\ где L - наибольшая длина от форштевня до ахтерштевня, В - наибольшая ширина (от обшивки до обшивки), Я - высота от планширя до верхней кромки киля. Определив грузоподъемность, на шлюпку грузят бидоны или бочки с горючим при помощи стрелы или специально сделанных накатов. При погрузке следует учитывать осадку шлюпки, так как может оказаться, что при загрузке она сядет на мель. Бочки с горючим надо размещать на шлюпке возможно ниже, иначе центр тяжести повысится, и шлюпка перевернется. Если гидросамолет стоит на якоре, шлюпка подходит к нему вдоль лодки или фюзеляжа или с одной или с другой стороны малым ходом, при этом люди должны быть готовы оттолкнуться руками от гидросамолета для избежания повреждения плоскостей или поплавков. После подачи шланга на гидросамолет 234 шлюпке дают дрейфовать под ветер и удерживают ее на конце на безопасном расстоянии от хвоста и поплавков; для этого конец пропускают через хвостовой гак или стойки поплавкового шасси и оба конца его берут на шлюпку, чтобы иметь возможность быстро подтянуться. Если необходимо подать горючее на дрейфующий гидросамолет, следует подходить к нему с подветра, а если он дрейфует быстрее, чем шлюпка, то последняя может удержаться у передней части поплавка или лодки на таком расстоянии, чтобы можно было подать на гидросамолет конец и шланг для горючего. Во время подачи горючего во всех случаях следует иметь под рукой ящики с песком, огнетушители и принимать все обычные противопожарные меры. Глава ГШ СПОСОБЫ СОХРАНЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ГИДРОСАМОЛЕТА И АВАРИЙНЫЕ РАБОТЫ 1. Организация аварийных работ Помощь экипажу гидросамолета, потерпевшему аварию, может заключаться: а) в передаче экипажу спасательных кругов и поясов; б) в извлечении из воды плавающих людей и подачи им первой медицинской помощи; в) в поисках утонувших около гидросамолета людей при помощи опытных ныряльщиков и водолазов; г) в тщательном осмотре обломков гидросамолета и внутренних помещений фюзеляжа или лодки для извлечения оттуда людей, не имевших возможности выбраться из помещений или находящихся там в бессознательном состоянии. Во всех случаях следует помнить, что первой задачей является спасение личного состава, а затем уже гидросамолета. Лишь в том случае, когда с момента аварии до прихода спасательной партии прошел слишком большой промежуток времени (3-4 часа), исключающий надежду на возможность спасения утонувших,, целесообразно сразу приступать к спасению гидросамолета. Если при спасении будет обнаружен не весь экипаж, прежде всего производится осмотр внутренних помещений гидросамолета, причем на эту работу посылаются самые опытные ныряльщики и водолазы. При производстве этой работы нужно учесть положение гидросамолета на воде и предварительно принять все меры к удержанию его в данном положении, чтобы избавить людей от опасности самим остаться в гидросамолете при возможном его перевертывании. 235 Люди сдасательной партии, вооружившись нужным инструментом, как можно скорее прокладывают себе путь во внутренние помещения, разрубая мешающие тросы, отпиливая обломки, и в случае обнаружения под обломками человека принимают все меры к его извлечению включительно до прорубки отверстий в палубе, борту или днище лодки, если это может принести пользу. При этом, однако, необходимо следить за тем, чтобы прорубка отверстия не повлекла за собой быстрого погружения всего гидросамолета, так как тогда эта мера не только не спасет человека, но повлечет за собой бесполезную гибель всего гидросамолета. В случае явной невозможности извлечь человека из гидросамолета без риска утонуть вместе с ним, спускается водолаз и одновременно гидросамолету придается добавочная пловучесть, чтобы затем попробовать извлечь утопающего через прорубленный борт или днище. Если поблизости имеется мелкое место или берег, то нужно немедленно приступить к буксировке гидросамолета, не прекращая при этом работ по спасению людей, если только гидросамолет это допускает. Дать указания для производства работ, действительные для каждой аварии гидросамолета, невозможно, так как они зависят от причин, учесть которые заранее нельзя. Поэтому ниже указываются общие положения, которые могут быть применены в каждом частном случае в зависимости от состояния данного гидросамолета, характера его повреждения и метеорологических условий. 2. Мероприятия по сохранению живучести гидросамолета Общее состояние гидросамолета на воде определяется осмотром всех его частей и оценивается по следующим признакам: а) количеством заполненных водой отсеков; б) высотой надводного борта при положении на ровном киле; в) величиной крена или диферента на плаву; г) состоянием конструкции. В зависимости от положения гидросамолета могут быть применены следующие работы: а) поддержание гидросамолета на плову приданием ему добавочной пловучести; б) уменьшение водоизмещения путем разгрузки; в) заделка пробоин; г) подкрепление переборок; д) перенесение центра тяжести вниз для увеличения остойчивости; е) водонепроницаемое укрытие всех люков на палубе для предотвращения от заливания водой лодки. Чрезвычайно важно в первую очередь локализировать проникновение воды и прекратить дальнейшее заполнение отсеков, что достигается следующими мероприятиями. 236 В случае проникновения воды сквозь отверстия в переборках вода откачивается из отсека и отдельные отверстия в переборках заделываются. Отверстия в переборках могут быть: для прохода [тросов управления (их легко найти по проводке); для установки на переборках приборов, креплений труб и т. п. (они также легко видны) и, наконец, щели, появившиеся в результате аварии как в самой переборке, так и в местах присоединения ее к бортам и днищу. Последние, как менее заметные, могут быть обнаружены после заделки прочих отверстий и откачки воды, причем быстрота откачивания дает суждение о величине щелей. В случае проникновения воды через пробоину или разошедшиеся швы, последние заделываются, конопатятся промасленной паклей и к ним подводится пластырь, с последующей заделкой после откачки воды из отсека. В случае просачивания воды сквозь деформировавшуюся переборку, она подкрепляется распорками и швы конопатятся. Для заделки пробоин, в зависимости от их величины и состояния краев, могут быть применены различные способы. Наиболее действительными из них являются: подведение пластыря, заделка фанерой или листовым металлом изнутри гидросамолета, затыкание пробками и т. п. Необходимо отметить, что заделка пробоин хотя и является самым действительным средством борьбы с проникновением воды, но она сложна и требует большой опытности. При наличии водолазов заделку следует применять как наиболее надежный способ удержания гидросамолета на плаву? В противном случае эта работа не всегда может дать благоприятнкй результат, поэтому следует параллельно с заделкой пробоин попытаться обеспечить пловучесть гидросамолета иными вспомогательными средствами: подвязыванием к гидросамолету пустых анкеров и бочек, подводкой под крылья шлюпок или запасных гидросамолетных поплавков, надувных резиновых мешков и лодок и т. п. К работам по заделке пробоин следует приступать только в том случае, если гидросамолет плавает с достаточной остойчивостью и нет опасений, что он может перевернуться; всегда нужно сначала обеспечить его от переворачивания, одновременно не давая воде распространяться в другие отсеки, а затем уже приступать к заделке пробоин и к откачиванию воды из поврежденных отсеков. Подкрепление переборок осуществляется при помощи деревянных брусьев: поперечного (горизонтального) - приблизительно на Ys высоты переборки от киля и вертикального - по диаметральной плоскости переборки. Наложенные бруски или доски подкрепляются горизонтальными или наклонными распорками, упираемыми в жесткие части набора. Необходимо помнить, что при буксировке гидросамолета давление на кормовую переборку заполненного отсека значительно возрастает в зависимости от скорости хода (пропорционально 237 квадрату скорости), что особенно заметно, если заполнен носовой отсек и переборке приходится выдерживать полностью все давление воды. В этом случае подкрепление переборки обязательно, а если она частично пострадала при аварии или недостаточно прочна, то целесообразно буксировать гидросамолет за корму. Меры для придания гидросамолету пловучести приходится применять, когда гидросамолет на ровном киле постепенно заполняется водой или же когда он получает большой крен или диферент, благодаря заполнению концевых отсеков и, обладая достаточной шювучестъю, рискует перевернуться, потеряв остойчивость. Первый случай возможен, когда гидросамолет получил повреждение больших средних отсеков, оставшись с неповрежденными концевыми; второй случай, наиболее частый, когда пострадали носовые или кормовые отсеки. В первом случае можно предполагать, что гидросамолет сохранит свою остойчивость до тех пор, пока вода не покроет верхнюю палубу, а значит, все старания должны быть направлены на поддержание гидросамолета на плаву. Для этого, кроме работ по заделке пробив и откачиванию воды, нужно придать гидросамолету добавочную пловучесть, как это было указано выше. Для обеспечения добавочной пловучести можно использовать бензиновые бочки. Бензиновые бочки охватываются попарно концами, которые обносятся под килем лодки и притягиваются к борту. Между бортом и бочками прокладывают маты или кранцы; подкилъные концы берутся из мягкого пенькового троса. Для повышения подъемного эффекта следует бочки притопить возможно глубже и в таком положении притянуть к борту гидросамолета. Притопить их можно, приложив усилия или же частично заполнив водой; в последнем случае, после закрепления их у борта гидросамолета, воду выкачивают насосами. Бочки располагаются равномерно с обоих бортов по всей длине лодки или в центральной ее части в один или несколько рядов, в зависимости от размеров гидросамолета, его положения на воде и количества принятой им воды. Весьма полезно в некоторых случаях подвести бочки под крыло (нижнее у биплана) и крепить их к лонжеронам крыла у борта лодки; привязывать бочки в этом случае нужно непосредственно к лонжеронам крыла, вскрыв обшивку. Буксировка гидросамолета, удерживаемого на бочках, крайне затруднительна и может быть осуществлена лишь на небольшие расстояния и в совершенно тихую погоду. Если гидросамолет плавает с большим диферентом на нос, то следует опасаться его переворачивания, и все старания должны быть направлены к тому, чтобы выровнять гидросамолет. Если есть возможность использовать стрелу, следует тотчас же завести хороший подкильный строп и слегка приподнять нос гидросамолета. Кроме того, целесообразно завести за втулку 238 пропеллера добавочный конец, а за подкрыльные поплавки - оттяжки; первый подается на шлюпку, которая держится на веслах под кормой гидросамолета, вторые же берутся на катер илп корабль для удержания гидросамолета на месте. Описанные выше меры будут действительны только в тихую погоду. Если подъемные средства (кран или киллектор) не могут быть быстро доставлены, рекомендуется немедленно же приступить к съемке мотора для возможного понижения центра тяжести. Кроме того, всегда следует вязать надежный конец за подъемный рым гидросамолета, чтобы потом с его помощью поднять гидросамолет, если он внезапно затонет до прихода подъемных средств. Бухта этого конца укладывается на катере вместе с привязанным к нему буйком и находится в полной готовности для выбрасывания его за борт, если гидросамолет начнет тонуть. При наличии диферента на нос у поплавкового гидросамолета применяются те же меры, что и для лодочного, с той лишь разницей, что добавочная пловучесть в виде бочек, подвязываемых к форштевням поплавков, будет играть в этом случае менее действительную роль, так как восстанавливающий момент из-за меньшей длины поплавков будет меньше. При плавании лодочного гидросамолета с диферентом на корму (пробиты кормовые отсеки) количество воды, проникающее внутрь, невелико из-за небольшой величины отсеков и их герметичности (нет люков в палубе). Кроме того, хвостовое оперение, дойдя до воды, в первый момент дает значительную пловучесть, которая постепенно уменьшается по мере заполнения водой стабилизатора и рулей. В данном случае даже незначительная поддерживающая сила, приложенная к хвостовой части, из-за большой длины плеча создает значительный эффект в смысле поддержания гидросамолета на плаву. Приподняв корму и подвязав бочки под хвостовую часть, можно буксировать гидросамолет. Большой диферент поплавкового гидросамолета на корму из-за незначительной длины кормовых частей поплавков от центра тяжести гидросамолета может вызвать касание воды хвостовой частью фюзеляжа. Гидросамолет будет плавать, опираясь на три точки (два, поплавка и оперение) до тех пор, пока оперение сохраняет свою пловучесть из-за медленного проникновения воды внутрь оперения. Однако, как только пловучесть оперения будет потеряна, гидросамолет неизбежно перевернется. Здесь поддержка хвоста на стреле будет действительна, так же как и подведение бочек под стабилизатор и укрепление их к кормовой части фюзеляжа. Если диферент вызван повреждением хвостовых частей поплавков, но проникновение воды в них локализовано, то гидросамолет может с подведенными бочками плавать очень долго. После того как заведенный за хвост конец будет взят на стрелу и приготовлены бочки, обшивку стабилизатора и рулей следует разрезать, чтобы выпустить воду, иначе при подъеме лонжероны под тяжестью воды могут переломиться; то же самое нужно сделать и с обшивкой фюзеляжа. Если перекидывание гидросамолета на хвост произошло как следствие неудачной 239 посадки и при этом поплавки не пострадали, то, подтягивая кверху хвостовую часть (срезая обшивку для выпуска воды), нетрудно возвратить гидросамолет в его нормальное положение. Для выравнивания гидросамолета лодочного типа, получившего крен в результате потери подкрыльного поплавка с повреждением или без повреждения части нижнего крыла, следует нагрузить противоположное крыло (посылкой на него человека), и, по возможности, приподняв пострадавшее крыло стрелою, подвести под него бочку или шлюпку. В противном случае при постепенном наполнении крыла водой крен увеличится, и гидросамолет неизбежно перевернется. При отсутствии стрелы можно подвести бочку под опущенное крыло у самой лодки и продвигать ее постепенно вдоль лонжерона, пока она не выровняет крен. Как только бочка будет доведена до первой стойки, у биплана для облегчения подъема срезают обшивку с конца крыла и выпускают из него воду. При поднимании стрелой следует подложить под крыло доску, за концы которой взять подъемный строп; этим будет предотвращено повреждение крыла. Подведя бочки или шлюпки под крыло, снимают мотор и, накренив гидросамолет на другой борт, в таком положении буксируют его. При наличии крена у гидросамолета поплавкового типа, в результате повреждения одного из поплавков, прежде всего стараются поддержать гидросамолет за конец крыла, подводят по обеим сторонам поплавка бочки и этим обеспечивают поперечную остойчивость гидросамолета. Предельное остойчивое положение гидросамолета будет при погружении поплавка до верхней кромки палубы; уход последней в воду повлечет потерю остойчивости, перевертывание гидросамолета на бок и на нос и полный капот. Для надежности буксировки производят заделку поврежденного поплавка. Необходимо помнить, что во всех случаях, когда нужно поднимать из воды крылья или оперение, необходимо прорезать на них обшивку, чтобы вода сразу же вытекала из них при подъеме; иначе лонжероны могут не выдержать нагрузки и сломаться, чем гидросамолет будет поставлен в опасное положение. На практике встретятся, конечно, аварии, когда гидросамолет на плаву будет иметь одновременно и крен и диферент. Поэтому в каждом частном случае следует определить, что является наиболее опасным, после чего применять вышеописанные способы в определенной постепенности или одновременно, в зависимости от местных условий, состояния погоды и наличия спасательных средств. В том случае, когда приходится иметь дело с гидросамолетом, общая целость которого нарушена, все стремление должно быть направлено на спасение отдельных ценных частей. При спешной разборке в трудных условиях нужно жертвовать менее ценным для спасения более ценного. Например, спасая мотор, вырубают или распиливают моторную раму; желая сохранить крыло, жер- 240 твуют Стойками и центральным аланом; для спасения поплавков жертвуют стойками шасси; бросают измятые, изломанные крылья, чтобы спасти фюзеляж или лодку и т. д. 3. Снятие гидросамолета с мели Если аварийный гидросамолет стоит на мели, то задача спасения заключается либо в разборке гидросамолета на месте на части и транспортировании их в базу, либо в стаскивании гидросамолета с мели и его буксировке до крана, вызванного к месту аварии, но не могущего подойти к гидросамолету из-за мелководья. Необходимо помнить, что съемка гидросамолета с мели должна быть произведена как можно скорее, так как ухудшение погоды может повести за собою гибель гидросамолета. Если гидросамолет мало или совсем не поврежден, то, заделав мелкие повреждения и по возможности разгрузив его (в случае необходимости - снять мотор), нужно попробовать стащить его с мели, пользуясь соответствующими пловучими средствами. Предварительно должен быть обследован район посадки гидросамолета на мель и выбрано направление для стягивания его, наиболее благоприятное в смысле качества грунта, отсутствия камней и наличия достаточных глубин. Гидросамолет с повреждениями плавающих частей предварительно исправляется указанными выше способами, а затем, если это нужно, разбирается и лишь после этого стягивается с мели. Для облегчения схода с мели рекомендуется во время стягивания раскачивание гидросамолета (продольное и поперечное), что во многих случаях дает хорошие результаты. Буксирные концы для стягивания гидросамолета должны крепиться за наиболее прочные его части (реданный уступ, башмаки крепления подмоторной рамы или лонжеронов и т. п.). Число мест крепления должно быть таково, чтобы распределить действующие усилия на возможно большую площадь, уменьшив этим напряжения в местах закрепления тросов. Перед началом стягивания рекомендуется заготовить некоторое количество бочек на тот случай, если заделки повреждений бортов или днища гидросамолета пострадают при стягивании и появится необходимость при помощи бочек поддержать гидросамолет на плаву или выровнять его диферент. Если аварийный гидросамолет выбросило на берег, то рекомендуется первым делом оттянуть его от воды, чтобы обеспечить от ударов прибоя и заноса песком, для чего в помощь людям можно применягкгали или ворот, укрепляя их к кольям, вбитым в землю, а также доски и катки. Гидросамолет следует поставить на доски и затем катить по каткам. Оттащив гидросамолет, надлежит прочно установить его на продольных досках, что значительно облегчит впоследствии спуск его на воду после ремонта. После этого из баков гидросамолета, принимая все меры предосторожности, перекачивают бензин в бочки, откатывают их от места стоянки и выставляют охрану. 16 Основы гидроавиации. /41 Если повреждения днища невелики и осмотр его можно произвести с внутренней части гидросамолета, то поднимать его не стоит и проще подкопать песок между продольными распертыми досками, чтобы работать у днища. [Если грунт не позволяет таким способом добраться до днища, то гидросамолет необходимо приподнять при помощи домкратов, подкладывая бруски или доски так, чтобы они не мешали при производстве работ. Когда гидросамолет установлен в удобное для работ положение, его укрепляют тросами, ввязанными в колья или штопоры, чтобы обеспечить от перекидывания порывами ветра. В дальнейшем в зависимости от состояния гидросамолета и расстояния, отделяющего место посадки гидросамолета от базы, решается вопрос об его полной разборке и транспортировании частей на базу или об исправлении повреждений на месте аварии и спуске его на воду. Спуск гидросамолета на воду, если нет тележки, производится по временному спуску на катках. Для облегчения работы по спуску на воду тяжелого гидросамолета с успехом применяется буксировка с помощью наличных пловучих средств, а в случае невозможности их подхода к берегу заводятся якоря, и гидросамолет спускается на талях. Стаскивание гидросамолета с помощью пловучих средств требует большой сноровки и осторожности. Не следует при этом прибегать к работе машин, а лучше стаскивать гидросамолет, .юдбирая стравленную в достаточном количестве якорьцепь. Перед спуском необходимо произвести обследование глубин и убедиться в отсутствии камней, соответственно отмечая вешками безопасный фарватер. 4. Применение масла для уменьшения волнения Во всех случаях производства работ у гидросамолета на волне рекомендуется выпускать масло для успокоения волнения. Многолетняя практика показала, что масло представляет собой прекрасное средство для сглаживания верхушек волн при сильном волнении. Масло имеет свойство распространяться по воде с большой быстротой, образуя тонкий масляный слой'на поверхности воды. Толщина этого слоя чрезвычайно мала, и небольшого количества масла совершенно достаточно, чтобы покрыть слоем очень большую поверхность. Следует указать, что в открытом море действие масла более заметно, особенно на больших глубинах, когда волны образуются исключительно под действием ветра, чем на мелководье и особенно на прибое, когда действие его почти что сводится к нулю. Правильное использование указанного выше свойства масла состоит в том, чтобы со стороны, откуда идет волнение, распространить вокруг гидросамолета возможно широкое масляное поле. Количество вылитого масла не усиливает его действия, оно отражается лишь на величине покрытой поверхности; важно 242 только, чтобы оно распространялось непрерывно, ибо гидросамолет, благодаря дрейфу, будет выходить из окружающего его масленого поля. Если масло будет выливаться по каплям, то и этого уже будет достаточно для распространения его по воде. Лучше других действуют животные масла, затем растительные и, наконец, минеральные. Смесь минерального масла с касторкой вполне пригодна для этой цели, но в холодное время года его нужно разбавлять бензином для разжижения. Простейший масленый успокоитель можно сделать из свертка пакли, пропитанного маслом, завязанного в носовой платок и подвешенного к форштевню лодки, второй же пакет можно подвесить к хвостовому оперению. Стекающее масло по каплям будет падать в воду и таким образом создаст вокруг гидросамолета зону спокойной воды. Если нет пакли, то можно взять ветошь или набивку сидений. Если волна бортовая, то рекомендуется мешочек с масленой наклей подвесить к тому крылу, откуда идет волна. При буксировке буксирующий корабль вывешивает мешки с маслом с двух сторон форштевня и с крыльев мостика; тогда зона спокойной воды образуется около кормы корабля, т. е. как раз вокруг буксируемого гидросамолета. Когда судно подходит к гидросамолету, чтобы взять его на буксир, то, проходя мимо него с наветренной стороны, оно должно лить на воду масло, чтобы создать возможно большее спокойное иоле между собой и гидросамолетом. Если гидросамолет несет на берег или на мелководье, то с носа и кормы нужно выпустить масленые мешки и, кроме того, бросить вперед, насколько возможно дальше, бутылку или банку с маслом; бутылка утонет, масло же всплывет и образует впереди гидросамолета в линии прибоя относительно спокойную поверхность, дав возможность гидросамолету достигнуть берега, быть может, с меньшими повреждениями. На кораблях могут применяться мешки длиной до 0,5 м и шириной 15-20 см, сшитые из неплотного материала или из парусины с отверстиями для выхода масла; чем гуще применяемое масло, тем тоньше должен быть материал мешка. Мешки заполняются пропитанной маслом паклей, которую не следует набивать туго; они доливаются еще маслом и натуго затягиваются. Длина концов, на которых висят мешки, должна быть такой, чтобы последние находились близко от поверхности воды и при качке попадали в воду. Благодаря ветру и волнам капли масла будут широко разбрасываться по воде, что несравненно выгоднее, чем если бы мешки, находясь в воде, буксировались судном; давление воды сильно затрудняло бы в последнем случае просачивание масла, 16* Приложение 1 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА ПРОЧНОСТИ КАБОЛКИ Длина в м Крепость каболки в т Трос 1 8 68 " кабельной работы ........ 1 а 64 Трос 1 Я 61 4 J,0 1 8 57 3 Приложение II ТАБЛИЦА РАЗРЫВНЫХ УСИЛИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРОСОВ Испытание на изгиб Испытание на кручение Дни метр IlpOiO.'IOKU при разрывном радиус закру- ЧИСЛО при разрывном число круче- в мм сопротивлении гления зажимов сопротивлении нии для длины в кг/.кж2 в тм изгибов в кг'тм1 в 200 мя 0,40 120-140 5 120 120-140 125 0,50 120-140 5 90 120-140 100 0,60 - 120-140 5 74 120-140 82 0,70 120-140 5 58 120-140 68 0,80 120-140 5 46 120-140 56 0,90 120-140 5 37 120-140 49 1,00 120-140 5 32 120-140 45 1,10 120-140 5 27 120-140 40 1,20 120-140 5 23 120-140 38 1,30 120-140 5 21 120-140 37 1,40 120-140 5 19 120-140 36 1,50 120-140 5 17 120-140 35 1,60 120-140 5 15 120-140 34 1,70 120-140 5 14' 120-140 32 1,80 - 120-140 5 13 120-140 30 1,90 120-140 5 12 120-140 28 2,00 120-140 5 10 120-140 26 2,10 120-140 5 10 120-140 23 2,20 120-140 5 9 120-140 21 2,30 120-140 5 9 120-140 19 2,40 120-140 5 8 120-140 17 2,50 120-140 5 8 120-140 16 2,60 120-140 5 7 120-140 15 2,80 120-140 5 6 120-140 14 3,00 120-140 5 5 120-140 13 244 ТАБЛИЦ! ВЕСА И РАЗРЫВНЫХ УСИЛИЙ СМОЛЕНЫХ КАНАТОВ Приложение III ПЕНЬКОВЫХ Размеры во окружности Тросовые Кабельные (отворотпые) трехпрядные четырехпрядные девяти и рядные двенадцатиирядные * S; и И ей Я 32 6 " приблизительный вес 100 м каната в кг [\ IE приблизительный вес 100 м каната в кг разрывное усилие в кг приблизительный вес 100 м каната в кг разрывное усилие в кг " приблизительный вес 100 -к каната в кг разрывное усилие в кг 20 "/" 3,4 192 3,3 160 - - - - 26 1 5,5 384 5,3 310 - - - - 32 'W" 9,0 555 8,7 450 - - - - 38 1'/2 13,5 890 13,0 740 - - - - 44 13Д 17,0 1100 16,5 910 - - - - 50 2 23,5 1550 25,5 1290 - - - - 63 2V" 36,0 2S50 34,5 1950 - - / - 76 3 51,5 3300 50,0 2800 - - - - 89 3'/" 71,0 4550 68,5 ,. 3 800 - - - - 102 4 92,0 5950 88 4900 90 4700 86 3900 115 4V, 115 7400 111 6100 105 5600 100 4600 128 5 144 9250 139 7600 125 6550 120 5400 141 51/" 170 11 000 164 9100 160 8400 155 6900 154 6 200 13200 193 11 000 185 9800 175 8000 179 7 275 18000 265 15000 250 13100 240 . 10700 204 8 365 23500 352 19500 330 17300 315 14200 229 9 460 30000 440 25000 420 22000 400 18000 254 10 569 36600 550 30000 520 27000 495 22000 279 11 690 44500 660 37000 625 33000 595 27000 304 12 820 53000 790 44000 740 39-000 700 33000 329 13 965 62000 930 51000 880 46000 840 38000 354 14 1110 72000 1070 60000 1000. 53000 950 44000 381 15 1280 82000 1230 68000 1170 60000 1110 49 000 407 16 1450 92000 1400 76000 1330 68СОО 1260 56000 432 17 1640 105 000 1580 87000 1500 77000 1430 63000 457 18 1840 118 000 1 770 97000 1680 860СО 1600 70000 483 19 2050 132 000 1970 109 000 1880 96000 1780 79000 508 20 2280 146 000 2200 120 000 2070 106 000 1970 87000 245 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГИДРОСАМОЛЕТА Глава I. Теория корабля 1. Понятие о теории корабля 5 2. Пловучесть............................. - 3. Закон Архимеда ........................... 7 4. Водоизмещение корабля....................... 9 5. Поперечная статическая остойчивость................. 11 6. Продольная статическая остойчивость................. 15 7. Диаграмма Рида поперечной остойчивости............... 16 8. Динамическая остойчивость...................... 18 Глава II. Пловучесть и остойчивость гидросамолета 1. Условия плавания гидросамолета ................... 21 2. Определение водоизмещения..................... 22 3. Остойчивость гидросамолета...................... 23 4. Влияние остойчивости на схему гидросамолета............. 31 Глава III. Плавание гидросамолета 1. Общие сведения...................-....... 31 2. Сопротивление трения........................ 31 3. Сопротивление формы.................•...... 36 4. Волновое сопротивление ..........I............. 37 Глава IV. Управление гидросамолетом на воде 1. Общие сведения..........•................ 38 2. Дрейф гидросамолета......................... 39 3. Плавание с работающим мотором................... 43 4. Техника применения пловучего якоря................. 49 Глава V. Взлет гидросамолета 1. Предвзлетный разбег гидросамолета.................. 50 2. Силы, действующие на глиссирующую поверхность........... 51 3. Испытание моделей в бассейне.................... 56 4. Гидродинамические характеристики.................. 57 б. Характеристика взлета....................... 60 6. Влияние ветра на взлет гидросамолета................ 66 7. Оценка взлетных свойств при помощи характеристик...........67 8. Остойчивость взлета.......•................. 68 9. Влияние глубины акватории на взлет...............71 Глава VI. Посадка 1. Явления, происходящие при посадке................. 74 2. Скорость в момент соприкосновения гидросамолета с водой....... 75 3. Удар при посадке......................... 78 4. Давление на днище при посадке................... 81 Глава VII. Понятие о мореходности гидросамолета 1. Определение понятия о мореходности................. 84 2. Характеристика состояния водной поверхности...... 84 3. Элементы волн на морях СССР.................... 86 4. Выбор мореходной схемы гидросамолета................ 88 Глава VIII. Проверка мореходных качеств гидросамолета 1. Общие сведения........................... 93 2. Испытание пловучести........................ 94 3. Проверка затопления отсеков..................... 94 4. Замер тяги ВМГ на месте...................... 95 5. Проверка остойчивости................. 95 6. Замер времени и длины разбега при взлете и посадке......... 97 Глава IX. Особенности аэродинамики гидросамолета Т. Влияние конструктивной схемы на летные характеристики ....... 100 2. Влияние конструктивной схемы на устойчивость............ 105 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ПРАКТИКА ГИДРОАВИАЦИИ Глава I. Специальное оборудование гидроаэродромов 1. Назначение гидроаэродромов................... 108 2. Акватория............................. 108 3. Оборудование акватории....................... 111 4. Якорные стоянки.......................... 113 5. Оборудование береговой линии.................... 117 6. Спуски............................... 117 7. Маневренные площадки....................... 118 8. Оборудование для подъема и спуска гидросамолетов .......... 120 9. Пристани............................. 126 10. Назначение территории....................... 127 11. Ангары.............................. - 12. Склады и мастерские........................ 128 13. Снабжение электроэнергией..................... 129 14. Прочие специальные сооружения................... 129 15. Пловучий гидроаэродром....................... 133 16. Организация стоянки гидросамолетов на необорудованном гидроаэродроме 135 17. Устройство временных спусков и маневренных площадок........ 140 18. Пловучие средства.......................... 145 Глава II. Приспособления для передвижения гидросамолета но маневренной площадке и спускам 1. Требования к конструкции тележек.................. 146 2. Конструкции тележек........................ 150 3. Порядок подъема и спуска гидросамолета ............... 155 Глава III. Такелажные работы 1. Общие сведения................157 2. Пеньковые тросы.......................... 158 3. Конструкция пеньковых тросов ................... 159 4. Расчет пеньковых тросов....................... 162 5. Эксплоатация пеньковых тросов................... 165 6. Металлические тросы........................ 166 7. Расчет металлических тросов..................... 169 8. Эксплоатация механических тросов.................. 174 9. Заделка концов троса в коуш..................... 176 10. Сравнение эксплоатационных качеств металлических и пеньковых тросов 177 11. Такелажный инструмент...............178 12. Вязка узлов............................ 176 13. Сплеснивание............................ 183 14. Изготовление огонов....................... 184 15. Обработка кнопов и мусингов..................... 186 16. Наложение бензелей и найтовов................... 187 17. Изготовление кранцев........................ 190 Глава IV. Блоки, гаки, скобы и тали 1. Блоки............................... 191 2. Гаки................................ 194 3. Скобы.............................. 196 4. Тали................................ 197 Глава V. Оснастка гидросамолета 1. Назначение оснастки........................ 199 2. Причальное оборудование ...................... 200 3. Якорное устройство ........................ 202 4. Пловучий якорь.......................... 212 5. Боковые мешки........................... 214 6. Причальные багры.......................... - 7. Стропы для подъема краном..................... 215 8. Швартовый и бросательный концы.................. 216 9. Спасательные средства....................... 217 Глава VI. Маневрирование шлюпками и катерами при подходе к гидросамолету и буксировка 1. Маневрирование пловучими средствами при подходе к гидросамолету . . . 220 2. Буксировка.............................. 224 Глава VII. Зарядка гидросамолета горючим на воде 1. Общие сведения........................... 231 2. Зарядка механизированными средствами................ - 3. Прием горючего с баржи или корабля................. 233 4. Прием горючего непосредственно из бочек или шлюпок......... 234 Глава VIII. Способы сохранения живучести гидросамолета и аварийные работы 1. Организация аварийных работ.................... 235 2. Мероприятия по сохранению живучести гидросамолета 236 3. Снятие гидросамолета с мели..................... 241 4. Применение масла для уменьшения волнения.............. 242 Приложения