Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Планирование (англ. Planing, PLAYning) — режим работы судна, в котором его вес в основном поддерживается гидродинамической подъёмной силой, а не гидростатической подъёмной силой (выталкиванием). Многие виды морского транспорта используют планирование, включая скоростные паромы, гоночные лодки, гидросамолеты и водные лыжи. Большинство досок для серфинга имеют планирующие или полупланирующие корпуса. Помимо планирования, в конструкциях быстроходных судов наблюдается переход к гидрокрылам.
Mode of watercraft operation
Planing ('/p//l//eɪ//n//ɪ//ŋ/// PLAYning) is the mode of operation for a waterborne craft in which its weight is predominantly supported by hydrodynamic lift, rather than hydrostatic lift (buoyancy). Many forms of marine transport make use of planing, including fast ferries, racing boats, seaplanes, and water skis. Most surfboards are planing or semi planing hulls. Beyond planing, fast vessel designs have seen a transition to hydrofoil designs.
История
Самым ранним документально подтвержденным парусным судном, способным к глиссированию, был проа, построенный в 1898 году коммодором Ральфом Манро. Он развивал скорость более чем в два раза превышающую скорость корпуса. Популяризацию глиссирования на парусных шлюпках начал Уффа Фокс в Великобритании. В 1928 году Фокс представил глиссирование в мире гонок на своей лодке класса "International 14" – "Avenger". В том году он выиграл 52 гонки, дважды занял второе место и трижды третье, стартовав в 57 гонках. Этот результат был замечен другими конструкторами, которые продолжили развивать эту технологию. За прошедшие годы многие шлюпки приобрели способность к глиссированию. Усовершенствование материалов позволило создавать более легкие лодки, которые глиссируют быстрее и при слабом ветре. Сегодня существует множество высокоскоростных шлюпок (иногда называемых скифами), способных глиссировать против ветра.
The earliest documented planing sailboat was a proa built in 1898 by Commodore Ralph Munroe. It was capable of speeds of more than twice the hull speed. Planing a sailing dinghy was first popularised by Uffa Fox in Britain. In 1928 Fox introduced planing to the racing world in his International 14 dinghy, Avenger. That year he gained 52 first places, 2 seconds, and 3 third places out of 57 race starts. This performance was noticed by other designers who further developed them. Over the years, many dinghies have acquired the ability to plane. Materials advances have allowed for lighter boats that will plane faster and in lighter air. There are now many high performance dinghies (sometimes called skiffs) that can plane to windward.
Как работает планирование
В состоянии покоя вес судна полностью уравновешивается силой Архимеда. Любой корпус на малых скоростях функционирует как корпус вытеснительного типа: сила Архимеда в основном обеспечивает поддержание судна на воде. С увеличением скорости возрастает гидродинамическая подъемная сила, а сила Архимеда уменьшается по мере подъема корпуса из воды и снижения вытесненного объема. При определенной скорости подъемная сила становится основной вертикальной силой, действующей на корпус, и судно переходит в режим глиссирования. Простой моделью этого эффекта служит плоская пластина из материала, плотность которого больше плотности воды (например, стальная пластина), но имеющая форму и ориентацию, обеспечивающие положительный угол атаки. В состоянии покоя пластина тонет, поскольку ее вес превышает силу Архимеда. Однако, если пластину удерживать в том же положении и тянуть горизонтально по воде, она будет направлять поступающую воду вниз. Это создает реактивную силу, направленную вверх на пластину. При достаточно высокой скорости эта реактивная сила (в сочетании с небольшой силой Архимеда) превысит силу тяжести, и пластина останется на поверхности. Таким образом, горизонтальная сила (создаваемая двигателем или парусом) преобразуется в вертикальную подъемную силу. Концепция глиссирования часто рассматривается как аналог аэродинамической подъемной силы (см. подъемная сила на крыле). Однако действующие силы различны. Хотя любой корпус может глиссировать при достаточной мощности и скорости, корпус, спроектированный для глиссирования, часто характеризуется плоской кормовой частью. Иными словами, в боковом проекте дно имеет более или менее прямую линию к корме. (Исключения составляют доски для серфинга и другие корпуса для отдыха, которые используют киль для повышения маневренности при поворотах). В отличие от этого, в корпусе вытеснительного типа дно изогнуто в боковом проекте (этот изгиб называется "киль") по всей длине от носа до кормы, чтобы минимизировать волновое сопротивление. В плане вид спереди, секции в кормовой части могут быть прямыми, как в гоночном гидроглиссере, для максимизации подъемной силы и скорости при глиссировании, но по практическим соображениям стабильности и комфорта хода часто имеют V-образную форму, особенно на лодках, предназначенных для использования в открытом море. Для глиссирования, особенно для начала глиссирования, необходимо высокое отношение мощности к весу, поскольку режим глиссирования предполагает движение корпуса со скоростью, превышающей его естественную скорость. Все проекты лодок для глиссирования выигрывают от минимального веса; глиссирующие моторные лодки обычно изготавливаются из легких сплавов или используют другие технологии облегченной конструкции. RIB (жестко надувные лодки) являются типичным примером. Глиссирующим парусным лодкам требуется большая площадь парусов, а моторным лодкам – мощный двигатель. Для облегчения глиссирования и повышения стабильности в конструкцию могут быть включены ступени и килевые гребни. Большинство досок для серфинга, хотя и не имеют двигателя, являются глиссирующими или полуглиссирующими корпусами. Они используют толчок волны в сочетании с гравитацией и определенными углами атаки для создания максимальной движущей силы и уменьшения результирующей нисходящей силы, тем самым достигая подъемной силы при глиссировании.
At rest, a vessel's weight is borne entirely by the buoyant force. Every hull acts as a displacement hull at low speeds: the buoyant force is mainly responsible for supporting the craft. As speed increases, hydrodynamic lift increases, and the buoyant force decreases as the hull lifts out of the water, decreasing the displaced volume. At some speed, lift becomes the predominant upward force on the hull and the vessel is planing. A simple model of this effect is a solid slab of material that is heavier than water (like a steel plate) but is shaped and oriented to have a positive angle of attack. At rest, the slab will sink because it is heavier than water; the buoyant forces are overwhelmed by the force of gravity. However, if the slab is kept in the same orientation and pulled horizontally through the water, it will force the incoming water downward. This results in a reactionary force upward on the slab. At a high enough speed, this reactionary force (plus any small buoyant force) is larger than the force of gravity and the slab will stay afloat. In this way, the horizontal force (which may be supplied by a motor or a sail) is converted into a vertical force upwards. The concept of planing is often interpreted as analogous with aerodynamic lift (See lift on an airfoil). In reality the acting forces are different. Although any hull will plane if enough power is provided and enough speed is attained, a hull designed for operation in the planing realm is sometimes distinguished by a flat run aft. In other words, in side view, the bottom is more or less a straight line towards the stern. (Exceptions to this include surfboards and other recreational planing hulls, which utilize rocker throughout for enhanced maneuverability when banking through turns.) In contrast, in a displacement, or non planing hull, the bottom is curved in side view (the curvature is called "rocker") all the way from bow to stern, in order to minimize wave drag. In front view, the sections in the aft area may be straight, as in a racing hydroplane, to maximize planing forces and speed, but for practical reasons of stability and comfortable ride are often V shaped, especially in boats intended for offshore use. To plane, especially to initiate planing, the power to weight ratio must be high, since the planing mode of operation involves moving the hull at speeds higher than its natural hull speed. All boat designs for planing benefit from minimised weight; planing powerboats are commonly made from light alloy or use other reduced weight construction techniques RIBs are typical examples. Planing sailing boats need a good sail area and powerboats need a high power engine. Steps and chine ridges may also be incorporated into the design to encourage both ease of planing and stability. Most surfboards, although unpowered, are planing or semi planing hulls. They utilize the push of the waveform more or less in combination with gravity and specific angles of attack for the airfoil to maximise propulsive force and reduce the net downforce and thus achieve planing lift.