Во многих областях техники похожие или даже одинаковые результаты можно получить разными способами и технологиями. Примером тому в яхтенном сегменте служат интерцепторы и транцевые плиты.
Для чего они нужны?
Интерцепторы и транцевые плиты — устройства, применяемые на лодках, движущихся в режиме глиссирования или близком к нему, призванные воздействовать на ходовую посадку лодки, ускорить выход на глиссирование и погасить дельфинирование. Неверно считать, что эти устройства служат исключительно для того, чтобы исправлять промахи конструкторов: неудачно выбранные обводы, ошибки с распределением нагрузки по длине или расположением трансмиссии. Есть еще непредсказуемые внешние воздействия: боковой ветер и волны, — также влияющие на посадку лодки.
.JPG)
Изменение угла наклона подвесных моторов или транцевых колонок позволяет корректировать дифферент, теряя при этом часть полезного упора винтов; но как быть с креном и чем управлять дифферентом на лодках с гребными валами или днищевыми колонками? Для этого и придумали транцевые плиты и интерцепторы. Разные по конструкции и принципу действия, эти устройства, по сути, выполняют одну и ту же работу — регулируют положение лодки на ходу.
Транцевые плиты
Транцевые плиты (trim tabs) — это парные пластины за корпусом, условно продолжающие плоскость днища; когда их принудительно опускают, создавая угол атаки относительно потока вдоль днища лодки, возникает подъемная сила (момент силы), и происходит всплытие кормы/опускание носа. Если задействовать только одну из плит, появится крен, и также изменится дифферент. Чем дальше плиты отстоят друг от друга, тем меньше требуется угол их атаки для компенсации вызывающего крен внешнего воздействия, и, соответственно, меньше создаваемое ими дополнительное сопротивление.
Оптимальный ходовой дифферент лодки зависит от ее размеров, обводов, загрузки/центровки и режима движения; к примеру, у быстроходного судна с высокой килеватостью корпуса («глубокое V») он будет выше по отношению к корпусу с более плоским днищем. Поэтому на разные лодки для получения наилучшего эффекта устанавливают транцевые плиты разных размеров и конструкции. При этом, чем меньше плит, тем лучше, поскольку в рабочем положении они создают дополнительное сопротивление. Тем не менее встречаются крупные лодки с двумя парами транцевых плит.
Первые транцевые плиты были с предустановкой, без возможности изменять положение пластины при движении лодки. Сегодня распространены два основных типа регулируемых транцевых плит: электрогидравлические и электромеханические. Первые используют электромотор для привода гидравлической помпы высокого давления и масляный резервуар. У электромеханических плит электромотор соединен с червячной передачей; считается, что у таких плит выше быстродействие (скорость реагирования на управляющий сигнал), и обычно они могут выдерживать большие нагрузки по сравнению с гидравлическими.
Линейные размеры транцевых плит зависят от характеристик лодки; известна рекомендация, что ширина пластины должна составлять 1/12 длины лодки. Изготавливают транцевые плиты из алюминия, нержавеющей стали и композитного пластика. Следует заметить, что нейтральное положение транцевых плит, когда на них не возникает подъемная сила, не есть продолжение пластиной плоскости днища; плиту следует установить чуть выше плоскости днища, чтобы под нее попадал воздух.
Наиболее известные бренды транцевых плит — американские Bennett, Lenco, Livorsi, Twin Disk, Lectrotab, а также elTrim (Германия).
(1).jpeg)
Интерцепторы
Функция интерцепторов (interceptors) такая же, как и у транцевых плит, — корректировка дифферента и крена лодки на ходу. Но на основе других физических принципов. Интерцептор представляет собой смонтированный на транце блок с выдвижной пластиной/лезвием (их устанавливают также парно относительно диаметральной плоскости судна), которое, вертикально опускаясь, повышает давление под корпусом в районе транца, что способствует изменению дифферента: корма поднимается, а нос, соответственно, опускается. При этом для создания требуемой подъемной силы в корме достаточно незначительного выдвижения лезвия под днище, и негативное сопротивление интерцептора сказывается меньше, чем у транцевой плиты.
Системы интерцепторов разных производителей по большей части имеют электрический привод. Им требуется минимальная мощность для перемещения лезвия вверх и вниз даже на высокой скорости. Сервопривод полностью выдвигает лезвие всего за 1–2 с — быстродействие существенно выше, чем у транцевых плит с относительно большой площадью пластины. Интерцепторы легче транцевых плит, их проще монтировать; кроме того, нижняя кромка лезвия может быть «фигурной», соответствуя форме линии пересечения транца с днищем. Что касается установки интерцепторов, их рекомендуют размещать между продольными реданами корпуса.
Интерцепторы изготавливают преимущественно из композитных материалов; это дает небольшой вес устройства, а также исключает коррозию и необходимость использовать расходуемые аноды.
До недавнего времени интерцепторы применялись только на боевых кораблях; на «гражданский» рынок первой эту технологию вывела компания Humphree (Швеция). Ее интерцепторы первого поколения BTS (Boat Trim System) можно было устанавливать на лодках длиной от 4,5 до 18 м. В 2016 году Volvo Penta купила контрольный пакет акций Humphree, и началось внедрение устройств второго поколения, известных как IS (Interceptor System). Главным отличием второго поколения стала конструкция механизма лезвий, привод (электродвигатель с редуктором) был вынесен из корпуса интерцептора, что позволило повысить мощность привода и быстродействие системы. Аналогичная система с другими органами управления продается и под маркой Humphree.
В настоящее время три наиболее известных в Европе производителя: Humphree/Volvo Penta, Zipwake (Швеция) и Hydrotab (Греция) — предлагают решения для широкого ряда прогулочных судов — от трейлерных лодок до суперяхт длиной 100+ м.
Специалисты из компании Hydrotab предложили свое решение для интерцепторов — с пневматическим приводом и оригинальной конструкцией блока с пластинами/лезвиями, которые выдвигаются пневмокамерой, более всего похожей на сложенную пополам велосипедную. При подаче воздуха под давлением порядка 4 бар из компрессорного блока (располагается в корпусе лодки) пневмокамера изменяет объем и давит на направляющие лезвия. Лезвие, выдвигаясь, сжимает пружины, которые обеспечивают его возврат в нейтральное положение при падении давления, по команде от блока управления или выключении/отказе системы. Такое решение делает блок интерцептора простым и надежным, однако коммутация и начальная регулировка пневматических клапанов представляют определенную сложность. Также вызывает вопрос быстродействие системы при возврате лезвий в начальное положение.
Плюс электроника
Корректировать дифферент и крен на ходу посредством интерцепторов можно вручную, но существуют и автоматические системы. Сегодня наиболее распространены автоматические транцевые плиты брендов Insta-Trim, Lenco, Bennett и Lectrotab. Датчики реагируют на изменение дифферента/крена лодки и посылают информацию на центральный процессор. Последний определяет требуемое положение плит и передает управляющий сигнал мастер-модулю для воздействия на сервопривод.
Похожие системы применяются и для интерцепторов. Например, у Humphree/Volvo Penta более простая система BTS состоит из пары (двух пар) блоков лезвий с интегрированными электродвигателями, панели управления и электронного блока, преобразующего команды. BTS может быть установлена даже на небольших катерах, а в случае отключения электропитания лезвия интерцепторов автоматически убираются в корпус. В такой конфигурации доступно только ручное управление, однако система может быть дополнена блоком положения (двухосевым акселерометром) и антенной GPS. Это позволяет автоматически поддерживать заданный дифферент, парировать крен, вызываемый ветром или перераспределением нагрузки, и не реагировать на естественный крен в повороте.
Более продвинутая система IS оснащается центральным процессором уже с трехосевым датчиком ускорений и также коммутирована с GPS. Использование более точных мгновенных данных о положении корпуса яхты в сочетании с бóльшими (по сравнению с BTS) выбегом лезвий и скоростью их перемещения (вот для чего нужен более мощный электромотор) позволяет превзойти функционал первой системы. И дополнить его возможностью стабилизировать качку во время глиссирования (Active Ride), а также управлять креном в повороте со снижением воздействия центростремительного ускорения на пассажиров и сокращением радиуса циркуляции. Управление системой IS интегрировано в платформу EVC, и она может работать совместно с функцией PowerTrim Assistant.
Интерцепторы как системы коррекции положения глиссирующих корпусов по крену и дифференту становятся все более популярными. Причина не только в том, что они обладают меньшим комплексным сопротивлением движению, а в большей степени в скорости их реакции, то есть влиянии на рост/снижение давления под днищем в кормовой части корпуса. Это их качество вкупе с использованием датчиков положения в пространстве, которые теперь есть в любом смартфоне, позволило создавать быстродействующие системы коррекции ходовой посадки корпуса. Например, Zipwake предлагает в дополнение к стандартным функциям автоматический корректор крена в циркуляции, успевающий при входе неудачно спроектированной лодки в поворот менять у нее наружный крен на устойчивый и безопасный внутренний.
Все эти устройства, которые могут управляться как вручную, так и автоматически, способствуют повышению ходовых качеств лодки; предложений с разными размерами, конструкцией и, конечно, эффективностью немало, поэтому остается подобрать устройство, подходящее для вашей лодки и вашего бюджета. Также важно отметить, что во время тестов плиты/интерцепторы приводят в нерабочее положение, чтобы оценить, насколько удачно лодка спроектирована.
