Поперечный редан что это
Что такое реданы?
В этой статье описаны такие темы:
Каждый, кто приобрел катер или моторную лодку, рано или поздно задумывается о том, как можно усовершенствовать свое судно. Разумеется, существует множество способов увеличить скорость, снизить сопротивление воды или улучшить маневренность. Одним из самых популярных методов считается установка реданов если они отсутствуют а так же если есть техническая возможность установки.
Редан — своеобразный выступ, который устанавливается на днище глиссирующих катеров. Различаются они по форме и расположению — поперечные и продольные.
Зачем нужны реданы?
Основное назначение реданов — снижение подсасывающего действия воды при разгоне лодки. Таким образом уменьшается сила сопротивления, а значит, гораздо легче быстро набрать скорость и сохранять ее длительное время. Кроме того, редан подойдет и любителями «водных самолетов» и «прыжков по воде» на катере или моторной лодке. Установка редана заметно снижает силу сцепления, облегчая отрыв от водной поверхности.
С целью увеличения маневренности моторные лодки и катера зачастую проектируют обтекаемой формы. Достигается это при помощи обводов. Спроектированная таким образом лодка легка в управлении, хорошо маневрирует. Однако если ваша цель — высокая скорость или прыжки, вам не обойтись без редана. Оптимальным вариантом для катеров и моторных лодок считается продольный редан.
При его установке нарушается плавность обводов лодки. Таким образом создаются водные завихрения. Их интенсивность прямо пропорциональна скорости судна. На определенной скорости происходит процесс кавитации — нарушения целостности водной массы, появление в них пузырьков, заполненных воздухом. Появившаяся водная прослойка упрощает отрыв днища от водной поверхности. Уровень погружения заметно уменьшается. Таким образом гораздо легче перейти в режим глиссирования, иначе называемый режимом бега на редане или режимом гидропланирования.
Если вы хотите купить лодку БУ обратите внимание на наличие реданов или подумайте о самостоятельной установке. Процесс монтажа реданов не займет много времени и стоит недорого, однако качество эксплуатации судна будет значительно выше.
Режим глиссирования считается наиболее выгодным по силе гидродинамического сопротивления, он позволяет значительно снизить нагрузку на двигатель, увеличив при этом скорость. Установка редана не только облегчит вам водное планирование, но и поможет сэкономить: правильно установленный редан заметно снижает расходы на топливо. Пониженная нагрузка на двигатель помогает продлить срок эксплуатации лодки.
Фото реданов на катере Yamarin 64 BR Cross
Поперечные реданы
Рулевой 1-го класса
В процессе изучения основ маломерного судостроения столкнулся с темой поперечных реданов.
Почитал много интересного, осознал что в глиссирующем режиме поперечный редан создает вентилируемую зону и увеличиивает max скорость.
Ознакомился с проектом «саночек Махоткина» которые имеют уникальное соотношение выводимое на глиссер 50 кг/л.с.
Они как раз базируются на поперечных реданах.
И возникло у меня несколько вопросов на понимание. Буду очень благодарен гуру разъяснившим мне что и как.
Привожу принципиальную схему поперечного реданирования.
Если рассмотреть вариант судна с плоским днищем (например Джонбот) то есть еще вопросы:
1) позволит ли редан А увеличить выводимую в режим глиссирования относительную массу?
2) нужен ли второй редан В и в каких случаях?
5) как расчитать высоту и длину редана?
Они как раз базируются на поперечных реданах
Дополнить можно планками Герни по кромке поперечного редана одновременно с небольшим смещением ЦТ в нос. Для упрощения можно отказаться от обратной килеватости на центральной секции днища, это ненамного ухудшит характеристики при такой нагрузке на площадь.
Рулевой 1-го класса
1) с относительно большой шириною по скуле для создания достаточной подъёмной силы на умеренных скоростях;
2) оснастил кормовую часть днища целым набором планок Герни и клиньев
3) в районе основной глиссирующей поверхности поставил уширители-«ласты»
4) применил поперечный редан переменной высоты (т.е. работает он во многом аналогично редану с прямой стреловидностью)
5) Но! В неком ограниченном диапазоне скоростей.
6) Дополнить можно планками Герни по кромке поперечного редана одновременно с небольшим смещением ЦТ в нос.
7) Для упрощения можно отказаться от обратной килеватости на центральной секции днища, это ненамного ухудшит характеристики при такой нагрузке на площадь.
6) а картинки можно? хотя бы схематично
7) а килеватость вообще нужна? если считать что волнение нулевое
Рулевой 1-го класса
Поперечный редан
Рулевой 3-го класса
Да волна не вихрь, но при глиссировании гравитационное вытеснение воды корпусом сопровождается мощным вихреобразованием в погран слое.
Хочу вам показать еще фотографии.. и узнать ваше мнение по поводу пульсирующих брызг, сходящих с поперечного редана, и волн за кормой.
И это не плоскодонная воздушная китайка..
Полная Масса катера 1640 кг
Прикрепленные изображения
Рулевой 3-го класса
Для вас лично, уважаемый Will я лучше покажу усовершенствованное днище катера «Sea Magic»
Прикрепленные изображения
Для вас лично, уважаемый Will я лучше покажу усовершенствованное днище катера «Sea Magic»
Рулевой 3-го класса
Олег Анатольевич, может сначала лучше прояснить то, что человек показывает, не является «санями Уффы Фокса». Вы ведь сами высылали мне статьи когда то 4 года назад и знаете всю подноготную этих эскизов.
Рулевой 3-го класса
Прикрепленные изображения
Олег, мы же ещё пару лет назад этот катер разобрали по косточкам и пришли к выводу, что кроме понтов и восторга у одного водилы этот катер более ничего не даёт. Обрати внимание, все снимки и видео сделаны с одним водилой, больше в катере никого нет. Если в него дополнительно посадить четыре наши стандартные тушки, два по сто и два по 75, то все восторги кончатся, а скорость упадёт ниже аналогичной у обычного моногедрона. Теперь по псевдо-Фоксу, что показан на снимках. Ничего удивительного, у меня тримаран-кафедрал таких же размеров ходил с той же скоростью аж в 75 году с 23-м Нептуном, правда винт был неоригинальный, Днепр-240 со стальными лопастями. Это была моя первая лодка и я ещё ничего в этом деле не понимал, но брызгообразования от скул практически не было, т.к. они имели сравнительно острые кромки.
Считаю, что лучших обводов по качеству у меня не было.
предложен метод расчета реданных корпусов на основе данных модельных испытаний Савицкого-Морабито
А Вы не пробовали эту методику применять?
Прикрепленные файлы
А Вы не пробовали эту методику применять?
Да, именно такой подход. Как я понимаю это чья-то магистерская работа, но верификации также нет.
Речь о том, что если редан работает при давлении отличном от атмосферного, то такой подход может не работать.
Речь о том, что если редан работает при давлении отличном от атмосферного, то такой подход может не работать
Презентация была устной на IBEX, материалы организаторами не публикуются. Представляли коллеги из www.ocean5inc.com и обещали выложить материал на сайте.
Снова о поперечном редане, или На пороге реданного ренессанса?
Сегодня мы становимся свидетелями еще одного доказательства того, что мир, в том числе и мир техники, развивается по спирали: на авансцену возвращаются из полузабытья поперечные реданы на корпусах быстроходных прогулочных катеров. Хотя во многих случаях, пожалуй, их применение становится эффектным маркетинговым ходом, способом придать оригинальность патентуемому корпусу.
В принципе, любая ступенька, уступ на гладком днище и есть редан. В современной русской технической литературе под термином «редан» по традиции понимают прежде всего поперечные реданы (далее — ПР); о них в основном и пойдет речь. Продольные реданы сегодня — непременный атрибут любого катерного корпуса; функции их общеизвестны, о них не раз говорилось в «КиЯ», начиная с №11 (1967 г.), и мы не будем их здесь рассматривать отдельно. Не будем касаться также вопросов применения устройств подачи сжатого воздуха под днище — хотя и перспективного, но заведомо более сложного пути повышения эффективности пропульсивного комплекса катера (см. «КиЯ» №179).
Истории развития ПР почти столько же лет, сколько двигателю внутреннего сгорания. Как только этот двигатель появился, его сначала установили не на автомобиль, как многие думают, а на лодку, так как это было проще конструктивно. С появлением же достаточно мощных двигателей, способных вывести катер на режим глиссирования, захотелось на том же моторе все делать еще быстрее (разгон, скорость). Скорость-то — штука захватывающая!
Одним из путей реализации желаемого является снижение сопротивления воды движению — уменьшение трения корпуса о воду, что и было достигнуто частичным отделением поверхности днища от воды при помощи ПР. Чем быстрее корпус движется по поверхности воды, тем больше падает давление на резких изломах формы днища, и воздух с поверхности может начать проникать к ним, образуя каверны. Так вот, ПР можно рассматривать как организованные каналы для прохода атмосферного воздуха под днище. Воздух, подаваемый в нужные места правильным образом спроектированного корпуса, приводит к целому ряду положительных эффектов: снижению сопротивления корпуса, продлению несущей поверхности дальше в нос, а значит, улучшению управляемости и устойчивости движения.
Конечно, не все так просто. Эффективность ПР зависит от сочетания многих факторов, таких как центровка судна, форма днища перед реданом (килеватость, угол атаки, кривизна); форма самого редана в плане (сейчас все чаще ПР делается стреловидным); высота редана; форма бортовых обводов у концов редана, способствующая или препятствующая вентиляции его воздухом.
Если вспомнить историю, ПР на днище лодки появился практически сразу с выходом моторных судов на режим глиссирования. Патентованный корпус американца У. Г. Фобера, давший в начале прошлого века жизнь известному глиссеру «Maple Leaf IV» с его пятью поперечными реданами, выглядит вполне совершенным даже по нынешним меркам. В дальнейшем реданированные глиссеры широко использовались в военных и гражданских целях, и после Второй мировой войны оказались вытесненными более привычными нам безреданными катерами.
Охлаждение интереса к традиционным ПР легко объяснить. Они были эффективны на относительно плоскодонных, т. е. заведомо маломореходных катерах с носовой центровкой (вспомним хотя бы историю малокилеватых реданных торпедных катеров «Г-5», после войны сошедших со сцены). Корпус с ПР конструктивно и технологически становился существенно более сложным, а самое главное — со временем появился более широкий выбор моторов. Поставил мотор помощнее — и получил такую скорость, какую хотел. Справедливости ради надо отметить, что спортсмены о ПР не забывали никогда. В силу классификационных ограничений они были вынуждены выжимать и из моторов, и из корпусов все возможное, а вопросы мореходности стояли только перед создателями катеров «оффшор» (тоже, кстати, не пренебрегавшими поперечным реданированием удлиненных корпусов катамаранов).
Впервые принципиально переосмыслена роль ПР была, пожалуй, на корпусах «Эйрслот» («Airslot»), известных знатокам (см. «КиЯ» №52). Здесь он не столько служил «выжиманию» из корпуса гидродинамического качества в условиях спокойной воды, сколько способствовал не слишком большому его ухудшению при ходе на волне, когда замыванию подвергается существенно большая площадь днища. В таком варианте ПР невысок и имеет направленную в корму стреловидность в плане для перпендикулярности «ступеньки» основному потоку воды при растекании. При этом центровка лодки оставалась традиционной для безреданных судов — кормовой.
У всего есть разумные пределы, вот и с мощными моторами тоже. В Нью-Йорке на водномоторной выставке 2003 г. я поинтересовался у представителя фирмы «Меркури»: «Сколько стоит их спортивный мотор типа «Скорпион» сил на 500-800 и каков его ресурс?» Ответ сразил меня наповал: «Моторы такого типа стоят 100-110 тыс. долл., а их ресурс. примерно 10 часов, в цену входит один капитальный ремонт». Так что есть резон и в сегодняшних условиях использовать все преимущества поперечно-реданированных корпусов, тем более что технология производства стеклопластиковых катеров позволяет реализовывать любые фантазии конструкторов без особого удорожания конечного продукта (рис. 1), а необычной формы днище хорошо поддается патентованию и в дальнейшем становится как бы «визитной карточкой» фирмы-новатора. Первой поняла это здесь, в Америке, основанная 34 года назад компания «Regal», девиз которой: «Лучший выбор». Семь лет назад это семейное предприятие представило публике первый глубоко-килеватый корпус с одиночным ПР. Сегодня из 16 моделей ее катеров (есть еще четыре модели моторных яхт), от самого маленького 5.5-метрового до 10.5-метрового флагмана, уже 12 имеют ПР несколько видоизменяемой от модели к модели конфигурации (рис. 2 и 3). Компания называет свою систему «FasTrac» (о ней уже рассказывалось — см. «КиЯ» №181).
Вот так «Regal» сам описывает достоинства своего нововведения: «По сравнению с традиционными корпусами, корпуса с «FasTrac» позволяют достичь значительно большей скорости при меньшей мощности, более быстрый выход на глиссирование, существенную экономию топлива, более плавные повороты и неизмеримо мягкий ход». Я спросил у представителя компании, что они имеют в виду под словами «значительно большую скорость». Ответ был весомым: «До 20%».
Трудно подтвердить все слова, сказанные о «Regal» в статье в «КиЯ» №181 как о компании, проведшей большие исследовательские работы в области гидродинамики корпусов на моделях. Скорее благодаря волевому решению руководства, вдохновению чувствующего материал талантливого морского архитектора (так называют здесь строителей корпусов) и знаментому американскому принципу «ищу-строю-ломаю-нахожу» ПР вернулись в повседневное использование. И вот почему.
На корпусе «Regal» с ПР первого типа есть еще два плавных скошенных, высотой 1530 мм поперечных уступчика в носовой части между первым и вторым, вторым и третьим продольными реданами, а на некоторых типах — между вторым и третьим, и третьим и скулой. Эти ПР помогают корпусу подвсплывать во время разгона и отсекают случайные замывы на волне и при маневрировании (см. рис. 14). У корпусов с ПР второго типа число продольных реданов уменьшено до двух, но они крупнее, а уступчики-ПР исчезли.
На рис. 5 показан катер длиной 6.1 м с ПР второго типа. Видны два источника «усов» — до и после редана; катер сидит мельче, брызгообразование невелико — все как надо!
Сегодня компания отдает предпочтение второму варианту ПР (особенно на катерах средних и старших классов) как чуть более простому в производстве и в целом более эффективному.
Я не удивлюсь, если в самое ближайшее время мы увидим на прогулочных катерах, как на рис. 6 и 7, два, а то и три ПР, а вот какая компания окажется новатором, трудно предсказать. Сейчас уже есть с десяток фирм, выпускающих прогулочные моторки с различными схемами вентиляции днища. Одни ограничиваются пока полумерами (на рис. 8 и 9 так называемая AAC — Air Assist Chine — вентилируемая скула, позволяющая дольше удерживаться на глиссировании при пониженных скоростях, что полезно, например, для вейкбординга. — Прим. ред.), другие строят полноразмерные ПР (рис. 10 и 11), а третьи, хотя и чуть боязливо, предлагают ПР второго типа (рис. 12).
Принцип проектирования ПР, на первый взгляд, несложен; они могут быть в плане прямыми, скошенными вперед, а чаще назад, или сложной комбинации; важно правильно нащупать их положение на днище и количество, а также удачно вписать в обводы корпуса и в комплекс с продольными реданами. Чем нестабильнее нагрузка, тем при меньшей их высоте число ПР должно быть больше, и, я бы сказал, они должны выразительнее выглядеть. Но все эти общие рассуждения должны быть подтверждены опытом.
О сопротивлении воды
AB 100. Призрак в море
Все, что вы хотели знать о сопротивлении воды движению корпуса, включая влияние на расход топлива.
Просматривая сообщения на форуме сайта mby.com, я наткнулся на дискуссию, где затрагивалась тема природы сопротивления воды движению лодки. В обсуждениях упоминался греческий математик-гений Архимед, чей закон: «На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости» — одна из основ судостроения.
Сопротивление воды движению — сложная проблема. Было время, когда все довольствовались тем, что архимедова сила успешно держит лодки на плаву, пока люди бездельничают в гавани, и вопросы о том, как возникает сопротивление, что происходит при движении лодки, ученых не особенно волновали. И все же, какие силы воздействуют на корпуса различных лодок на ходу?
Водоизмещающий режим
Если оставить «за бортом» специфические моменты, почти каждый катер испытывает шесть видов воздействия воды: сопротивление волновое и трения, аэродинамическое (его редко учитывают) плюс три менее известных — сопротивление формы, индуктивное и брызговое.
На малом ходу почти все корпуса с обычными обводами создают две волновые системы — в носу и корме. Их вызывает энергия, передаваемая воде корпусом, и часть ее проявляется как волновое сопротивление. Сопротивление трения (как и аэродинамическое) характерно для всех лодок, но при низкой скорости его величина незначительна: она пропорциональна квадрату скорости судна. То есть при прочих равных условиях увеличение скорости с 10 до 30 узлов может означать девятикратное увеличение этой составляющей полного сопротивления.
Глиссирование. Обычно топливная экономичность повышается при относительной скорости выше 2,5
Переходный режим. Максимальная относительная скорость достигает значения 4,0
Водоизмещающий режим. Форма корпуса вызывает значительное волновое сопротивление
Корпуса всех типов — водоизмещающие, глиссирующие и переходного режима — испытывают сопротивление формы. Его вычислить сложнее всего, поскольку оно связано с большинством других составляющих полного сопротивления. Проще говоря, сопротивление формы можно рассматривать как «нежелание» корпуса с теми или иными обводами двигаться в воде. При этом, например, широкие корпуса Nordhavn покажут высокое сопротивление формы, в отличие от узких катамаранных корпусов. Но для первых, вызывающих высокую волну, часто применяют подводный носовой бульб; он создает собственную волну, компенсирующую ту, что генерирует корпус. Сопротивление формы подводных объектов немалое, и это заметно при сравнении сопротивления днищевой колонки и системы «вал-винт-руль».
Обводы и большая масса лодок водоизмещающего типа вкупе предопределяют значительное полное сопротивление и — при умеренной мощности двигателя — изначально невысокую скорость. Она обычно ограничена величиной максимальной теоретической «скорости корпуса», которую определяют как 1,34 x √LWL (где LWL — длина ватерлинии в футах). К примеру, для Linssen Grand Sturdy 52.9 с длиной ватерлинии 44 фута скорость корпуса составит около 10 узлов: в полном сопротивлении определенную величину составляет сопротивление формы; сопротивление трения и аэродинамическое незначительны, а волновая составляющая доминирует.
Золотая середина
Все популярнее становятся лодки переходного типа. Их небольшое водоизмещение, увеличенная мощность и более стройные корпуса позволяют легко преодолевать пороговое значение «скорости корпуса». Как правило, они начинают «побег из водоизмещающего плена» при значении относительной скорости (скорость, поделенная на длину ватерлинии) около 4,0 — для AquaStar 57 с длиной по ватерлинию 49 футов она определяется как 4,0 x √LWL = 28 узлов.
Как и у глиссирующей лодки, такой корпус будет создавать динамическую подъемную силу, но его более округлые обводы редко могут генерировать подъемную силу, достаточную, чтобы легко избавиться от волновой системы и обусловленного ею сопротивления. Кроме того, на этих скоростях традиционный длинный и глубокий киль будет добавлять сопротивление трения, снижающее скорость.
Факт, что по мере увеличения скорости сопротивление трения будет возрастать даже на самом гладком из корпусов переходного типа. На малом ходу молекулы воды, обтекающей корпус, замедляются из-за трения, но поток в тонком пограничном слое является ламинарным (невозмущенным). С увеличением скорости поток утолщается, меняет свою структуру и разрушается, становясь турбулентным. Это приводит к увеличению вязкостного сопротивления не столько между водой и поверхностью корпуса, сколько в самом потоке, который отделился от корпуса.
Ламинарный поток служит объяснением одной из причин высокой скорости дельфинов по отношению к их «энергетической установке». Суперобтекаемая форма позволяет воде плавно огибать тела дельфинов, и поток смыкается сразу за хвостом; так дельфины эффективно сохраняют ламинарный поток, хотя и не всегда.
Глиссирование — победа в гонке
При скорости свыше 28−30 узлов глиссирующая лодка получает преимущество. Хотя ее корпус все еще испытывает обе составляющие сопротивления трения, результаты моих тестов показывают увеличение топливной эффективности по сравнению с аналогами переходного режима при соотношении «скорость/длина» более 2,5−3,0. Для лодок типа Azimut 60 при длине ватерлинии 49 футов это соответствует диапазону скоростей 18−21 узел. Это принципиально: на таких скоростях лодка начинает глиссировать, и доля волнового сопротивления падает.
Однако при глиссировании вначале возрастает дифферент на корму, и появляется негативный побочный эффект в виде индуктивного сопротивления. Динамическая подъемная сила действует под прямым углом к смоченной поверхности корпуса (или основной линии), и результирующий вектор несколько отклонен от вертикали назад. Разложив его на составляющие, видим, что значительная величина приходится на подъемную силу, а небольшой вектор (доля энергии) направлен в корму в виде индуктивного сопротивления. Поэтому дизайнеры крайне внимательны к текущему дифференту глиссирующих лодок: чем он больше, тем больше подъемная сила, но и индуктивное сопротивление выше, так что оптимальный баланс сил здесь существен.
Природа брызгового сопротивления глиссирующих лодок очевидна: суть в затратах энергии на создание брызговой пелены в передней части корпуса, прежде чем пелена будет им же и подавлена.
Поперечный редан
Бытует миф, который стоит развенчать. Корпуса с поперечными реданами преподносят как гидродинамически более эффективные, поскольку «воздушная вентиляция днища снижает сопротивление трения». Это явление действительно имеет место, но основная причина высокой эффективности таких корпусов — более выгодное соотношение подъемной силы и сопротивления.
Корпус с двумя поперечными реданами и тремя меньшими по площади, но более эффективными опорными поверхностями (носовой, средней и кормовой)
Обычный корпус с большой площадью смоченной (опорной) поверхности
При разбиении смоченной поверхности корпуса такими реданами на два или три участка на каждом возникает подъемная сила; ее отношение к силе сопротивления существенно выше такового для эквивалентного безреданного корпуса. Главная причина — форма реданов, меняющая характер обтекания и распределение давления по днищу.
Хотя глиссирующие лодки не имеют природных ограничений, как корпуса водоизмещающие и переходного режима, их скорость дается не бесплатно. Оценивая грубо, требуемая им мощность пропорциональна квадрату скорости: желая увеличить скорость с 30 до 40 узлов, будьте готовы к тому, что расход топлива возрастет на 78%! И при любой манере управления лодкой единственный надежный способ реально снизить сопротивление и расход топлива — сбросить скорость.