Суперечливі вимоги до конструкції поплавців гідролітаків змушують вдаватися до компромісу при виборі форми поплавців.
- хороші гідродинамічні якості і остійність
- по можливості малий лобовий опір
- a - коефіцієнт повноти мидельшпангоута
- b - коефіцієнт повноти ватерлінії
- c - коефіцієнт повноти водотоннажності
- d - коефіцієнт лінійних відносин
- e - коефіцієнт моментів інерції
Значення b дорівнює відношенню площі ватерлінії поплавка до площі описаного прямокутника EFGN
Значення c дорівнює відношенню об'єму поплавка до обьему описаного прямокутного паралелепіпеда.
Значення d: якщо L - повна довжина поплавця, B - найбільша ширина, H - найбільша глибина, то H має дорівнювати 1,13B, а L має дорівнювати 8B.
Це співвідношення задає пропорції сучасного поплавка двопоплавковий гідролітака із закругленою палубою, V - образним днищем і з одним реданом, розташованим приблизно посередині поплавка.
Закруглена палуба є найбільш поширеним типом конструкції завдяки міцності перерізу і хорошому стоку води з верхньої частини поплавця. У тих випадках, коли це буває необхідно, можна зробити доріжку для ходіння по верхній частині поплавця.
Редан повинен бути розташований поблизу від центру ваги літака, так як при зльоті літак ковзає по поверхні води на реданом, і якщо він знаходиться далеко від центру ваги, виникають великі діфферентірующіе моменти.
Призначення Реда полягає в тому, щоб відірвати потік від задньої частини днища і тим самим зменшити подсасиваніе і водяне опір.
V - образна форма гліссірующей частини днища зменшує удар при посдки, чому їй віддається перевага перед плоскою, незважаючи на те, що плоска форма днища менше прилипає до поверхні води.
Для вищевказаного типу поплавця коефіцієнт повноти мидельшпангоута - 0,75, коефіцієнт повноти ватерлінії - 0,68, коефіцієнт повноти водотоннажності - 0,47.
Дані вище коефіцієнти являють собою середні значення для цілого ряду літаків. Користуючись цими коефіцієнтами можна отримати досить хороші обводи і пропорції поплавка.
Спосіб побудови обводів поплавка той же, що і в кораблебудуванні, різниця полягає лише в значенні коефіцієнтів, що застосовуються для гідролітаків.
Користуючись цими коефіцієнтами і приймаючи кут V гліссірующей частини днища рівним 30 градусам, легко знайти перетин мидельшпангоута, відповідне коефіцієнту повноти в 0,75, перевіряючи площа.
Увігнута частина днища нагадує носову частину торпедоносців і легких крейсерів. Вона виконує два призначення: зменшує кут нахилу бризок і збільшує поздовжнє остійність.
Далі слід побудувати кільову лінію, причому кільова лінія кормовій частині поплавця являє собою пряму, що утворить з горизонталлю кут близько 7 градусів. Вилична лінія в кормовій частині точно так же являє собою пряму, що переходила у самої корми в криву для з'єднання з кільової лінією.
Необхідна висота Реда залежить від злітної швидкості літака. У міру зменшення злітної швидкості висоту Реда слід збільшувати. В середньому висота Реда дорівнює 1/13 ширини поплавка.
Перетину шпангоутів передньої частини поплавця повинні бути підібрані таким чином, щоб центр водотоннажності був розташований попереду Реда, поплавці не закопуються носом у воду.
Верхня частина поплавця зазвичай горизонтальна по всій його довжині. Для поліпшення аеродинамічних якостей поплавці можуть бути сигарообразной форми. Однак вважається, що використання цієї форми поплавців для нескоростние літаків недоцільно.
Кут кілеватості в 30 градусів, взятий для мидельшпангоута зростає до носа до 40 градусів, а в кормі - до 35.
Тепер можна вважати, що перетину поплавка, що дають необхідний його обсяг побудовані, вантажна ватерлінія визначена і форма його дана в плані для порівняння, наскільки близько вона підходить до бажаного коефіцієнту повноти.
Крім хороших злітних якостей від гідролітака потрібно достатня остійність на воді.
Нижче наводиться приклад розрахунку статичної остійності:
На таку схему показаний літак, нахилений під невеликим кутом, на який діє дві рівні сили:- Вага, прикладений до центру тяжіння і спрямований вниз по перпендикуляру до ватерлінії.
- Гидростатическая подьемная сила, що проходить через носову ЧЕНТРО величини, т. Е. Через центр плавучості літака в нахиленому положенні і спрямована вгору по перпендикуляру до ватерлінії.
Коли літак нахилений, загальний обсяг поплавців, занурений у воду залишається постійним, але змінюється його форма, так що центр ваги обсягу поплавців, занурених у воду, також переміщається від B до B1.
Точка M. де вертикаль, що проходить через B1 перетинає центральну лінію літака називається поперечним метацентром.
Якщо тепер ми проведемо деяку лінію GZ. перпендикулярну вертикалі, що проходить через B1. то тоді все рівні сили 1 і 2 будуть діяти на плече GZ і момент, який прагне повернути літак в попереднє положення бует дорівнює D (GZ).
Для невеликих кутів крену (приблизно 8 градусів) можна вважати що відстань між точками G і M не змінюється і отже відновлює момент або момент статичної остійності дорівнює D (GM) sin
Якщо точка M буде лежати нижче точки G. то результуючий момент буде прагнути перевернути літак.
Не варто думати, що велика метацентрическая висота покращує літак. Велика метацентрическая висота викликає великі відновлюють моменти, стрімкість кутових переміщень і робить літак дуже чутливим до будь-якої хвилі через занадто великий остійності. Тому при проектуванні прагнуть звести величину (GM) до мінімуму, що забезпечує безпеку і зручність плавання.
за матеріалами:
І. Мунро "Проектування і розрахунок гідролітаків"