что такое редан на лодке
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.
Когда нужны реданы?
Катера и яхты, №17, 1969 год, «Всегда ли нужны реданы?»
После опубликования статьи Г. С. Малиновского о продольных реданах редакция получила много писем от читателей, особенно от владельцев «казанок», с самыми разными вопросами. Интересуются деталями установки реданов: их длиной, расположением по длине и ширине лодки, размерами, профилем поперечного сечения. А один любитель больших скоростей из Иркутска спросил, не получит ли он лишних 5 км/час, прикрепив реданы к своей «Струйке»?
Здесь нам придется сразу же разочаровать владельцев плоскодонных глиссирующих лодок: продольные реданы на таких судах большого эффекта не дадут. Напомним, что эффект от продольных реданов складывается из отсекания воды от днища лодки и создания дополнительной подъемной силы, уменьшающей осадку корпуса, а следовательно уменьшающей смоченную поверхность и сопротивление трения. При этом «работает» на реданах та часть потока воды под днищем, которая растекается в поперечном направлении, к бортам, и попадает на реданы под углом, близким к прямому. А такой поток тем интенсивнее, чем больше килеватость днища. Вот почему именно на катерах с килеватостью днища 15—20° впервые и появились реданы.
На плоскодонных лодках, таких как «Казанка», поперечный ноток невелик, и обычные длинные реданы вместо пользы принесут вред, так как только увеличат смоченную поверхность. Достаточно на таких лодках в носовой части, у границы ходовой ватерлинии, закрепить пару коротких (500—600 мм) брызгоотбойников.
Если моторная лодка имеет днище типа моногедрон с постоянной и достаточно большой (7—13°) килеватостью от миделя до транца, рекомендуется поставить два редана. Один из них следует расположить ближе к скуле и протянуть его до транца, второй — в передней трети длины днища лодки. Ставить большее число реданов, как это делается на мореходных и потому килеватых гоночных катерах, не имеет смысла. То, что подобные суда сплошь покрыты реданами, включая и борта, объясняется необходимостью эффективно отсекать воду от обшивки при входе корпуса в волну. Реданы на таких катерах чаще всего простираются от форштевня до транца, так как при ходе на волнении положение и площадь «рабочего участка» постоянно меняются — ведь катер то целиком выскакивает из воды и идет некоторое время на винте, то ложится на воду всем бортом.
Кстати, для мореходных катеров очень важно и свойство реданов снижать размахи бортовой и килевой качки. При резком крене на борт дополнительная подъемная сила возникает па реданах накрененного борта и оказывает большое сопротивление дальнейшему крену.
Другим важным признаком (кроме килеватости днища), говорящим в пользу установки реданов, является высокая скорость лодки. Лодка должна действительно глиссировать так, чтобы участки днища в носу и около скулы, где располагаются реданы, выходили из воды. На такой водоизмещающей и тихоходной лодке, как «Струйка», реданы будут обтекаться не поперек, а вдоль и, естественно, никакой подъемной силы на них возникнуть не может. Тем более, что подъемная сила на редане пропорциональна квадрату скорости лодки. Поэтому можно сделать вывод, что для четырех и пяти метровых лодок длинные реданы целесообразны лишь при скорости 40—50 км/час.
Если реданы ориентированы по батоксам, они в носу круто поднимаются вверх, поэтому волна ударяет в рабочую плоскость редана под большим углом и ход судна затормаживается, что сопровождается отбрасыванием воды вверх, в стороны, и даже вперед. Энергия тратится на бесполезный подъем этих брызг, пассажиры окатываются под настоящим водопадом. Поэтому от такого расположения продольных реданов, принятого па первых катерах Ханта, впоследствии отказались и теперь их располагают параллельно ватерлинии. Более того, на последних конструкциях катеров применяются реданы с разными углами наклона к ватерлинии с тем, чтобы их рабочие плоскости были направлены под наивыгоднейшим углом к набегающему потоку воды при различных условиях. Первый к килю редан обычно ему параллелен, а реданы у скулы и на бортах имеют небольшой наклон к плоскости ватерлинии. Но эта разница очень невелика. Следует помнить, что при глиссировании оптимальные углы атаки днища, а следовательно и реданов к набегающему потоку лежат в пределах 4—6°. Эти значения являются критическими и должны выдерживаться при установке реданов.
Поперечное сечение реданов — треугольник с плавным переходом в днище и по возможности острой свободной (рабочей) кромкой. Нижняя, рабочая грань редана должна быть горизонтальна; ее ширина составляет от 35 мм на мотолодках длиной 4 м со скоростью хода 30— 40 км/час до 70—80 мм па катерах длиной 6 м и скоростью свыше 50 км/час.
Для последних новинок характерно расположение реданов, принятое, например, на французском шести местном пластмассовом катере «Сман». Основные данные этого катера: длина 5,50 м; ширина 2,20 м; высота борта 0,99 м; вес порожнем — 785 кг. С двумя установками фирмы «Кресчеит» (колонка под 45°) мощностью по 55 л. с. катер развивает максимальною скорость 51 км/час, с одной установкой мощностью 155 л. с. — 69,4 км/час.
Днище катера имеет отформованные заодно с обшивкой скуловые брызгоотбойники и по три продольных редана на борт. На снимке можно заметить, что два ближайших к килю редана простираются лишь на части длины лодки, заканчиваясь у вероятной границы смоченной поверхности днища. Угол внешней килеватости днища на транце 30°, ширина редана около 80 мм. Можно заметить, что расположены реданы почти по ватерлиниям и лишь слегка поднимаются у форштевня.
Выявлен еще одни положительный эффект от продольных реданов — они существенно повышают устойчивость лодки па курсе и в то же время сокращают радиус циркуляции. Это происходит благодаря работе боковых, вертикальных граней реданов, которые при боковом смещении корпуса (дрейфе) при повороте, от ветра, волны и т. п. действуют аналогично фальшкилю. Вот с целью повышения устойчивости на курсе можно рекомендовать установку реданов и на плоскодонных лодках, т. е. там, где прироста скорости реданы практически не дают.
В заключение отметим, что схема поперечного обтекания продольного редана несколько упрощена. На самом деле поток воды здесь направлен не в какой-то одной плоскости, а пространственный. Размеры поперечного сечения редана невелики, расположен он в непосредственной близости к обшивке судна, где действуют законы вязкости и пограничного слоя. Поэтому изучение влияния реданов на ходовые качества судна и выбор их оптимальных размеров на масштабных моделях чрезвычайно затруднены: испытания часто дают противоречивые результаты. Полностью эффект от реданов можно выяснить только на натурном судне. Поэтому целесообразно, учитывая отсутствие надежных данных для проектирования реданов, выполнять их в виде днищевых накладок, которые можно легко снимать, передвигать или заменять.
Реданы на лодке — что это?
Решили усовершенствовать своё плавсредство? Многие говорят, что в этом деле серьезным помощником может стать редан. Польза от них есть, но для каждого ли судна? Что такое реданы на лодке, и нужны ли они на лодке ПВХ? Сейчас расскажем.
Что такое реданы?
Это слова нам подарили французы: redan переводится как “уступ”. По сути — ступенька на днище глиссирующих катеров. Реданы бывают поперечными и продольными.
Посмотрите, как они выглядят:
Считается, что первые реданы стали спутниками катеров с килеватостью 15-20°.
Зачем нужны реданы?
Они позволяют снизить подсасывающее влияние воды, когда плавсредство разгоняется. Сокращают смоченную поверхность за счёт отрыва потока воды от днища, за счёт этого сила сопротивления становится меньше. Это важно, если вы стремитесь быстро набрать скорость и долго держать её.
Если вы — любитель бороздить по озёрам или гоняться за рыбой на высокой скорости, да ещё и предпочитаете “прыгать” на воде (рыбаки-экстремалы поймут), без редана на катере или моторной лодке вам будет тяжко. Установка редана позволяет снизить силу сцепления, и отрываться от поверхности воды будет значительно приятнее.
При этом наиболее эффективным считают редан, расположенный продольно. Его установка нарушает плавные обводы плавсредства, благодаря чему образуются водные завихрения. Они настолько интенсивны, насколько высокая скорость судна. При достижении определенного скоростного режима начинается кавитация, то есть водная масса перестаёт быть целостной, появляются пузыри, внутри которых — воздух. Благодаря водной прослойке днище отрывается от воды не так тяжело, заметно меньше становится и степень погружения. Таким образом легко начать глиссировать (ещё одно заумное слово, которое можно определить как скольжение по воде; кстати, весьма необычное и приятное ощущение).
Можно выделить 2 важных признака, кричащих о том, что вам нужно установить редан:
Есть мнение, что на лодках с плоским дном реданы не нужны. Мы не столь категоричны. Поперечные реданы на плоскодонных суднах позволяют снизить давление воды на днище. Да, особых изменений в скорости вы не увидите, а вот процесс управления станет проще.
Нужны ли реданы на лодке ПВХ?
А нужны ли реданы в надувной лодке из ПВХ? Почему бы и нет, тем более что эти плавсредства тоже могут быть килевыми (в нашем магазине немало таких моделей, смотрите здесь). Продольные реданы помогут увеличить скорость судна в режиме глиссирования. Но учитывайте, что:
Реданы — очень полезное дополнение для многих плавсредств. Если хотите установить их самостоятельно, тщательно продумайте тип и место расположения. А затем радуйтесь, рассекая по водным просторам в поисках подходящего места для настоящей рыбалки!
Рыбачьте с удовольствием!
Вопрос — ответ
Вопрос: Реданы на твердой и надувной лодке — что это такое?
Имя: Тимур
Ответ: Реданы — это ступеньки или выступы на днище судна (с внешней стороны, то есть эти элементы контактируют с водой). Есть и у надувных лодок. Реданы снижают подсасывающее влияние воды при разгоне плавсредства. С ними приятнее отрываться от водной поверхности.
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
Правильные продольные реданы
К примеру, согласно статье из N11, стр 40-43, рекомендуется сечение редана с короткой стороной перпендикулярной гипотенузе, и козырьком (рис А). В то же время большинство современных лодок имеют реданы в сечении которых малый катет перпендикулярен большому (горизонтальному, рис Б).
Безусловно, смачиваемая поверхность редана по варианту А больше чем по варианту Б. В разгонном режиме это явно не пойдет на пользу. На глиссировании же, как мне кажется, редан должен играть роль своего рода трамплина для воды, тут козырек вроде бы понятен, но к чему в этом случае его параллельность гипотенузе (линии поперечного сечения днища)? Актуальна ли подобная форма, или ее можно считать устаревшим решением, не подтвердившим свои теоретические + на практике. Прошу высказать мнения.
Прикрепленные изображения
Рулевой 2-го класса
Большинство современных катеров имеет реданы, как на рисунке Б потому, что это оправдано технологически. У пластиковых катеров необходимостью выема из матрицы, а у алюминиевых тем, что профили реданов проще всего делать из уголка.
На мой взгляд решающее значение имеет расположение продольного редана по ширине корпуса, и ширина полки, а не профиль.
Острая кромка тоже важна.
Нужен отрыв потока без зализывания, это идеал. Т.е. острая кромка.
Зачем смачивать большую поверхность,когда нужно уменьшать?
Рулевой 2-го класса
Острая кромка нужна, в идеале. На пластиковых катерах реализуется плохо.
Зачем смачивать большую поверхность,когда нужно уменьшать?
Реданы катера Волга, сделаны именно так. Они и работают как реданы, образуя срыв потока воды.
В других случаях, реданам видимо не придаётся особенного значения, и результата от них не ожидается.
На глиссерах каверна за локальной кромкой образуется при условии, что глубина ее погружения сопоставима в ее локальной шириной. Т.е. при реальных углах атаки 2-4° продольный редан высотой 20-25 мм провентилируется на длину не более метра под действующую ВЛ. Вот и считайте, где реданы уместны, а где их логичнее оборвать.
На глиссерах каверна за локальной кромкой образуется при условии, что глубина ее погружения сопоставима в ее локальной шириной. Т.е. при реальных углах атаки 2-4° продольный редан высотой 20-25 мм провентилируется на длину не более метра под действующую ВЛ. Вот и считайте, где реданы уместны, а где их логичнее оборвать.
. не забывая при этом учитывать: будет ли впоследствии устанавливаться двигатель бОльшей или меньшей мощности по сравнению с текущим планируемым.
А воздушная каверна у глиссирующего не повредит излишней кавитацией ГВ?
Бывает что и вредит
Кстати, на картинке «а» в первом посту геометрия редана выдаёт желание разрушить сходящий «поток», погасив часть его энергии, раздробить на мелкие брызги. Например, для того, что бы снизить вторичное замывание корпуса отражёнными от поверхности воды брызгами. Решение НЕ эффективно.
А на нем еще и вертикальная сила должна появляться. Может и небольшая по величине, но все в плюс.
А нужна ли она? Безреданный «Фастер» мне больше понравился на ходу чем реданированный «Бустер». Не бьется о волну. Ну скорость пониже, расходы на бензин повыше. Подъемная сила в любом случае будет точно равна весу.
Кстати, на картинке «а» в первом посту геометрия редана выдаёт желание разрушить сходящий «поток», погасив часть его энергии, раздробить на мелкие брызги. Например, для того, что бы снизить вторичное замывание корпуса отражёнными от поверхности воды брызгами. Решение НЕ эффективно.
На счёт торцевых шайб доставило, не ожидал от такого умственного теоретика.
Вопрос всегда прост и лаконичен, величина затрат должна быть ниже полученного положительного эффекта, при этом горизонтальный угол не столь строго играет свою роль, сколько выигрыш от воздушной каверны, её размеров в ширину и протяжённости, о чём Лёша Даняев уже сказал, нюансы почти неуловимы, важно только то, что эффективнее продольные реданы работают на килеватых моногедронах, и чем больше килеватость, тем лучше. Старые мастера за счёт создания и испытания большого количества самоходных моделей, которые сами и испытывали, чувствовали это на уровне интуиции, в бассейне этого чувства не воспитать. От правильности выбора геометрии и расположения реданов зависят не только скорость и качество, но и комфорт пассажиров на борту.
А на нем еще и вертикальная сила должна появляться. Может и небольшая по величине, но все в плюс.
Т.е. продольный редан как бы выгоднее выполнять а)с «завалом» наружной кромки вниз б)с интерсептором на длине пересечения поверхности и образования брызговых струй.
.Зачем же приводить в пример заведомо нехорошие корпуса? И для безреданки можно подобрать наилучшее сочетание нагрузки, ширины, килеватости, чтобы указанных несчастий не наблюдалось.
Битва титанов началась!
Но, пролетарии не дремлют.
Ихнее сознание подсказывает, что проще оперировать скоростью поперечного потока.
Если она велика, то чем проще сечение редана, тем лучше.
Это идеология прежних времен, когда моторов не было и качество выскребали как могли. Хотя любой глиссерист знает, что чем выше качество глиссера, тем ниже его мореходность.
Продольные реданы полезны даже на глиссирующих катамаранах с аэродинамической разгрузкой, у которых ширина по скуле минимальна. и всё равно она превышает оптимальную ширину глиссирования на расчётных скоростях вдвое-втрое.
Ихнее сознание подсказывает, что проще оперировать скоростью поперечного потока.
Если она велика, то чем проще сечение редана, тем лучше.