Géphajó tervezési útmutató

Átírás

1 Géphajó tervezési útmutató HU-1222 Budapest, Nagytétényi út 88/A/ Bp. Pf.: 130- T/F.: web:

2 UTH-géphajó Tervezési Útmutató SUBERT P (HU), EP (EU) Patent Bevezető előzmények: Az emberiség 4000 éve hajózik, kiszolgáltatva az elemek harcának, időjárásnak. A viharos tengerfelszín alatt néhány méterrel azonban mindig nyugodt a víz, melyet eddig a hajózásban sohasem használhattunk ki. Az ultravékony kialakítású UTH (Ultra Thin Hills) testekkel olyan megoldást találtunk, mellyel új kialakítású és viselkedésű hajótípusok hozhatók létre. Az UTH testek alkalmazása hozzáértő szemeknek az első pillantásra sok kellemetlen tulajdonsággal jár, mégsem vetettük el az ötletet azonnal. Ilyen a hasznos terhelés hatására bekövetkező nagy merülési mélység, a testkialakítás megoldása, a fedélzettel való összekapcsolódás problémája, a szárnyak elhelyezése. Ezeknek a problémáknak a szisztematikus elemzése és egyenkénti megoldása rendkívül élvezetes munka volt. Az így kialakult megoldás eddig nem alkalmazott lehetőségeket, szerkezeteket, új típusú hajózás lehetőségét képes biztosítani. A vízi sportokat, vizet kedvelők népes tábora bizonyára átélte már azt az érzést, melyet a végtelen tér meghódítása, a szabadság érzése, a felszabadult száguldás pótolhatatlan érzése okoz, miközben a nap süt, a szél arcunkba fúj és a víz széles országútja megnyílik előttünk. Az eddigi hajótípusok jellemzői Hagyományos kialakítású hajóknál a legkisebb súrlódást biztosító (legkisebb kerületű) félkörlapközeli keresztmetszetű testek jellemzőek, lapított, vagy csúcsosabb gerinckialakítással. A hajó dőlése esetén a vízbe merülő keresztmetszet alakja emiatt szinte változatlan. A testek víz alatti tere jól kihasználható. Arányai jellegzetesek. A testek kiszélesedése miatt a felhajtóerő a merüléssel arányosan nő, alig érzékenyek a terhelésre. Járása erősen függ a tenger állapotától, nyugodt, vagy hullámosabb vízfelülettől. A nyugodt vízen mért menetellenállás nagyságrenddel nő a nagyobb hullámzás keltette háromdimenziós bólintó mozgás kialakulása miatt. A hajó a hullámzás hatására kialakuló ritmikus ütések miatt fékeződik. Nyugodt vizen, a siklás állapotát elérve a test kisebb vízfelületen és buborékos vízen, kisebb menetellenállással siklik. Ennek eléréséhez olyan motorteljesítmény szükséges, mely a négyzetesen növekvő menetellenállást képes leküzdeni. Jellemző, hogy a testek kellően áramvonalas kialakítása mellett igen jelentős, szinte elsődleges szerepet kapott a motor teljesítményének növelése, mely azonban mind a gyártási, mind az üzelemtetési költséget jelentősen megemelte. Igen kis sebességnél a testek felületével arányos surlódási ellenállás jellemző, míg közepes-nagyobb sebességeknél a jellemzően a víz menetellenállása miatti torlónyomás fékezi a hajót. Katamarán-trimarán család közismerten a mai gyors hajók kategóriája. A különálló testek miatt a víz alatt kialakítható belső tere korlátozott, a testeket összekötő merevítők a fedélzet beépíthetőségét alapvetően megszabják. A testeket ritkán lehet kihasználni, akkor is szűkösen. Gyakori ezért a katamarán alsó test összeépítése mono felsőtesttel. A mi szempontunkból azonban ezek még nem elég vékonyak. Arányai jelentősen eltérnek az UTH-tól, bár ahhoz az összes hajótípus között a legközelebb áll. A vékony testek miatt a felhajtóerő kisebb, mint a hagyományos testeké. A katamarán-géphajók járása ugyan simább (kevésbé dobálja a hullámmal való keresztezés), de a test vízbefúródása is gyakoribb. 2

3 Szárnyas hajók: a szárnyakon létrejövő felhajtó erő kell kiemelje a hajót, annak teljes tömegében. A szárnyak kialakítása fix (hátul) illetve állíthatók (elől), szárnytartókkal megoldott. Ezek merülési mélysége nem szabályozható. A szükséges emelőerő létrehozásához nagy sebesség elérése szükséges, melyet jelentős motorteljesítménnyel, megfelelő test-kialakítással lehet elérni, mely a kiemelés után már nem hasznosul. Az első szárnyak dőlésszögén egyes típusoknál lehet állítani, de a hátsó szárnylapok mindig fix rögzítésűek. Az első szárnyak V-alakú kialakítása a stabilitást növeli, de ugyanakkor állíthatóságukat korlátozza. A sebesség csökkenésével a test a vízbe érésekor hirtelen fékezőerő keletkezik, mely utazáskényelmi szempontból kedvezőtlen. Hátrányaik: A légmozgás, szél keltette hatás miatt a szabad vízfelületen hullámzás alakul ki. Mivel a hajó a felszínen halad, ennek befolyása a hajóra mindig jelentős. A vízbe merülő testek ellenállása a torlónyomás miatt nagy, és erősen függ a test sebességétől. A szárnyas hajóknál a testet teljes tömegében ki kell emelni, mely igen jelentős energiát igényel. Mentésnél gyors hajó kell, ennek ideális V test-alakja eleve magas hajóoldalt ad. Ezzel a mentés mindig nehézkes, oldalról szinte lehetetlen. A lapos hajók mentési szempontból ugyan kedvezőek lennének, de ezek meg nehezen bírják a viharos vizeket. Az új UTH testkialakítással lehetséges olyan hajótípusok kialakítása, mely újszerű megoldással az eddig alkalmazott hagyományos testeknél kedvezőbb menetellenállás elérését teszik lehetővé. A tervezést általánosságban a vonatkozó és érvényes szabványok betartásával (Magyarországon a 2/2000 VII.26. KöVIM rendeletben előírtak szerint) kell végezni. Jelen tervezési útmutató ezért NEM tér ki a kötelezően betartandó tervrészletekre, mint a biztonsági távolság mértéke, kapaszkodó fülek, fedélzet vízmentesítése, a csúszásgátlás, kikötőbakok, korlátok, habléc, látási viszonyok, úszóképesség, elárasztás, mentőeszközök, vészhelyzeti és kötelező felszerelés elhelyezése, menekülési utak, tűzvédelem. Jelen tervezési útmutató három kialakítási típust mutat be. A kialakítás kísérleti jellegű (ennek összes következményével), melynek megépítése után a hajókat tesztelni kell, elsősorban a számított menetellenállás igazolására, másrészt a szárnyak méretezésének pontosítására. A kísérleti példányok a tesztek elvégzése után értékesítésre kerülhetnek. Az UTH-hajó típusokat azonos motoros meghajtással célszerű tesztelni egy hagyományos és egy UTH test párhuzamos vizsgálatával, összehasonlításával. A kísérlet része kell legyen a vontatott testek menetellenállásának és az elérhető sebességek mérése, azonos fordulatszámnál. 3

4 UTH-géphajó tervezési szempontjai A géphajókra vonatkozó jellemző keresztemetszetet az alábbi árán muatjuk be. Az UTH test jellemzően három fő részre bontható, a test felsőre, a gerincre és a test alsó részére. A rajzon a legnagyobb testkeresztmetszet és az L/5 vonalát ábrázoltuk csak, az átláthatóság érdekében. A test felső részének kialakítása több módon lehetséges, de jellemző kell legyen a konkáv Y forma. A gerinc vastagsága a tervezett menetsebességtől függő, minél nagyobb a sebesség, annál vékonyabb a gerinc. A talpkialakítás a tervezendő hajótípustól függő, de a felhajtóerő növelésében is szerepet játszik. Túrahajóknál előnyös a szélesebb talp alkalmazása, mert a fövenyre futásnál a bevágódást mérésékeli. Valamennyi UTH test modulrendszerű kell legyen, azaz a jelenleg tervezett kísérleti kialakítás elkészült sablonjaival újabb típusok előállíthatóságára is célszerű gondolni. A modulrendszerre az UTH-Tanulmányterv ad útmutatót. 4

5 UTH-I. kisérleti hajótípus (hobby): - gépjármű csomagtartóján szállítható méretű és szétszedhető - kéttestes kivitelű legyen - hossza maximum 4 méter, testek kereszt-tartókkal rögzítve, biztonsági hálóval kialakított deck, minimum két, maximum négy személyre, motortartó bakkal. - Meghajtása, kormányzása külmotorral, hátúlról, középről, a legegyszerűbben - Kormányzása a külmotorral történik - Ajánlott motor a kísérlet során 10LE és 20LE általánosan elterjedt külmotor, hagyományos propellerrel - villamos-elektromos rendszert nem kell kiépíteni 5

6 UTH-II. kísérleti hajótípus (kicsi): - Személygépjárművel, utánfutóval szállítható méretű legyen - Két UTH testes kivitelű - hossza maximum 6 méter, fedélzet merev, maximum hat személyre - Meghajtása külmotorral, hátúlról, egyszerűen - Kormányzás kormányművel, hátsó kormánylapáttal - Ajánlott motor a kísérlet során 10LE és 20LE általánosan elterjedt külmotor, hagyományos propellerrel - Védőrács, korrcső-torony kialakítású kormányállás és villamos rendszer kell - Állóhelyes kormányzás középről UTH-III. kísérleti hajótípus (közepes): - Nagyobb személygépjárművel (kisbusz, terepjáró), utánfutóval szállítható legyen - Három UTH testes kivitel (II. típusúval egyező, de középső előretolt) - hossza maximum 9 méter, fedélzet merev, maximum hat személyre - Meghajtása két külmotorral, hátúlról, a legegyszerűbben - Kormányzás kormányművel, hátsó kormánylapáttal - Ajánlott motor a kísérlet során 40LE és 100LE általánosan elterjedt külmotor, hagyományos propellerrel - Vízvédő, védőrács, csőtorony vászonfedéssel és villamosrendszer kiépítés kell - Kényelmes kormányzás középről Az új hajótípus tervezendő általános jellemzői az alábbiakban foglalhatók össze: Célunk egy ultravékony, igen kis menetellenállású test, több test felhasználásával pedig egy új vízi közlekedési eszköz létrehozása. 1. Testkialakítás követelményei 1.1 A bemerülő hajótest igen keskeny L/W>>10, viszonylag magas W/H<<0,5 ezért nagy sebességeknél igen kis menet-ellenállású, a vízszálakat maga mögött jól záró test. A merüléskor kiszorított kis víztérfogat miatt azonban a terhelésre igen rosszul reagál, merülése a terheléssel lineáris. Ha azonban a test felső részét úgy tervezzük, hogy a tervezett nyugalmi vízszintnél a testet kiszélesítjük, alatta pedig magas és vékony testet meghagyjuk (ezt nevezzük konkáv Y alaknak) és az egyensúlyba állított testet a menetvíz nyomását kihasználva szárnyakkal emeljük meg, akkor a menetellenállást alacsonyan tartottjuk, és egyben közepesen terhelhető testet alkottunk. A konkáv Y kialakítás lehet homorú (hullámvizet kipörgető), illetve domború, vagy ezek kombinációja, mely a deckhez csatlakozik. 6

7 1.2. A vékony test nagy és bizonytalan merülését ballanszt kialakításával szabályozzuk. A tervezéskor a test alsó felén végigfutó üregben a gyártási ballansztot (helyét, tömegét) meg kell tervezni: a hajó hasznos terhelésére tervezett test méreteit úgy állítjuk be, hogy az UTH test konkáv Y alsó éle éppen a terhelt nyugalmi vízvonalra essen. Ez a durva beszabályozás. A finom beszabályozást üzemi ballanszt oldja meg, az Y alakú test víz feletti, alsó részében képzett üreg elárasztásával, vagy a víz kiszívásával, kiengedésével. Ezt a kész hajó minden elinduláskor automatikusan kell végezze a tényleges terheléstől függően. A tervezéskor a ballanszt-kamrák félig való vízfeltöltöttségét kell tervezni és a számításokban feltételezni A testek megemelkedését az elindulás után a menetsebességtől függően beálló szárnyakkal befolyásoljuk, melyeket torziós rugókkal rögzítünk a testhez annak L/5-L/5 hosszának környékén, illetve a test lehető legmélyebb pontján, mindkét oldalon. Ezzel statikailag rugalmas ágyazású kéttámaszú tartót állítunk elő. A test hosszmerevítése is a szárnyakra támaszkodó legyen. A rugóerő az elfordulás arányában nőjön. A szárnyak alapállapotukban az áramló menetvíz irányával szöget szárnak be, mely miatt elinduláskor egyrészt a test emelkedni kezd, miközben a szárnyak a menetsebességtől függő mértékben elfordulnak, hátrahajlanak. Az elforduló szárnyak kialakítása olyan is lehet, hogy a szögelfordulás és a felületét képező többrétegű lemezek egymásra csúszása miatt nem csak szögállásuk, hanem akár felületük is fokozatosan csökkenthető a sebesség növekedésével, illetve fordítva. A szárnyakat a tervezés során méretezni kell Az UTH-géphajó több ilyen vékony testből áll. Legalább kettő, inkább három, de akár négy-öt is elképzelhető. Tőkesúlyos kivitelben egytestű kialakítás a vizimotor. Az UTH-testek egymáshoz való kapcsolását a deck (fedélzet) kialakításával, megfelelő merevítéssel kell megoldani. Ez egyik verzióban szétszedhető az UTH-hajó a könnyebb szállíthatóság érdekében, de többségében fix kialakítású. A kialakításban szokatlan igénybevétel a keresztirányú hajlítóerő (testet oldalra csavaró oldalhullám igénybevétele), melynek felvételéről gondoskodni kell. Ennek legcélszerűbb módja az UTH test megfelelő keresztirányú belső merevítése a kereszttartók környékén, a felső (konkáv Y) részen, illetve annak többpontos, vagy folytonos csatlakoztatása a fedélzethez. A vizszintes merevítés legegyszerűbb módja az andráskereszt-szerű feszítőpászmás, vagy merevítőbordás rögzítés. A fedélzet illesztése a keresztmerevítéshez a katamaránoknál gyakori merev, vagy vegyes, merev+hálós lehet Az így kialakított UTH hajó nem siklóhajó. Induláskor sohasem emelkedhet ki az orra, nem olyan a mozgása, mint a hagyományos motorcsónaké, mely a vizet tolva először megemeli az orrát, majd ha a sebességet növeljük, kiemelkedve az orrvíz fölé fut és végül a farát is felemelve és egy egyensúlyi állapotban siklik. Az UTH test ugyanis kéttámaszú, rugalmas ágyazású tartóként a szárnyaira, azaz a nyugodt vízszintre támaszkodik és szárnya a menetvízzel szöget zár be. Ha a sebességet növeljük, akkor a nyugvó vízszinttel párhuzamosan emelkedik meg, leálláskor pedig a konkáv Y élével jelölt terhelt-nyugalmi vízszintre süllyed. A 7

8 megemelkedéshez szükséges erő csupán a kiemelt testrész felhajtóerejének és levegőn mért tömegének különbsége. A test arányait, szélességét úgy kell meghatározni, hogy a szárnyakat rögzítő torziós rugó rögzítéséhez szükséges technikai befoglaló méret adja a legkisebb testvastagságot, a test hossza pedig a tervezett típustól függ. A magasság a megengedhető merülési mélységtől, illetve a szükséges teherbírástól függ Megemelés tervezett nagysága attól függ, milyen vízre tervezzük a hajót és 10-20cm-től akár másfél méterig terjedhet. A szárnyak arra szolgálnak, hogy elindulás után a hajó térfogatközéppontját a típustól függően cm-re (folyami-tavi), vagy 0,5-1,5 m-re (tengeri partihajó), illetve 1,5-2,5 m-re (tengeri nyíltvízi) kiemelje. Ehhez nem kell a teljes hajótömeget megemelni, mint a szárnyas hajóknál, csak a megemelt testrész felhajtóerejének és levegőn mért tömegének különbségét kell legyőzni, melyet a vízből ki akarunk emelni. A bemutatott megemelés növelése esetén a kialakítandó hajók egyéb méretei is nőnek. 8

9 1.7. Az UTH-testek ki nem használt, egyéb víz alatti részeit habbal kell kitölteni. A konkáv Y felső részének nem ballansztra használt üregeit, részeit olyan mértékben, hogy a szükséges elmerülés-mentességet biztosítani lehessen. A konkáv Y alsó részét talpszerűen kell kialakítani a bevágódás csökkentésére fövenyre futáskor. A talpkialakításban hosszirányú üreget kell képezni a gyári ballansztnak, mely célszerűen henger alakú, ólom és műanyaghab hengersor, hosszirányban elosztva, akár előre-hátra mozgatható kivitelben. Vészhelyzetben eltávolítható, vagy kirobbanó kivitel is kialakítható. A konkáv Y függőleges szára és a ballansztra használt üregek részeit szintén habbal kell kitölteni Lényeges a test alakja, mely felülnézetben nyíl alakú, igen vékony, emiatt nagy merülési mélységű. Ökölszabály az, hogy a Y alakú konkáv test menetvíznél mért vastagsága annál kisebb kell legyen, minél nagyobb sebességre tervezzük a hajót. Ez összhangban van a szárnyfelülettel is, annak is annál kisebb kell lenni, minél nagyobb a tervezett sebesség. Szélső eset a papucs versenyhajó, melynél a függőleges test már nem rendelkezik felhajtó erővel sem, szerepe csak a nyugodtvíz-szintre helyezett szárnyak távolságának tartása és ezek merevítése. Ekkor a hajó siklása nem a test alsó részén jön létre, hanem a nyugodt vízszintre helyezett szárnyakon és gyakorlatilag egy speciális fordított T-lábú szárnyas hajóként működik. Ezek szárnyfelülete néhány dm 2 és éppúgy kell (lehet) használni emelésre, mint forduláskor a hajó vízreszorítására Vízvonal beállítás üzemi korrekciója: Mivel ennél a formakialakításnál a merülés lineárisan függ a terheléstől, ezért a merülést limitálni kell. Elinduláskor a test alján oldalt elhelyezett szárnyak menetvízzel szembeni ellenállása emeli meg a hajót. A kiemelés mértékét a tervezéskor kell meghatározni, a konkáv Y élvonallal, a vízvonal pontos tervezésével. Mivel ennek beállítása a hasznos terheléstől erősen függő, ezért ennek kiegészítő, üzem alatti korrekciójára is gondolni kell a tervezéskor. Ezért a test konkáv Y részének víz feletti üregeit több vízzel töltjük fel, ha a hasznos terhelés kevés. Ennek módját szivattyúval, automatikusan kell megoldani úgy, hogy a kellő stabilitás, egyensúly a feltöltés alatt végig biztosított legyen. Ez lehetséges úszóval ellenőrzött elektronikával, vagy mechanikával (lásd WC tartály, vagy szivattyútechnika). A ballansztvíz előre-hátra mozgását, alul összenyitott áramlásgátló fallal elválasztott ballansztüregekkel kell kivédeni és ezeket a súlyelosztás miatt egyszerre kell tölteni. Extrém igénybevételnél, nagy UTH-hajóknál a ballansztvíz által átjárható horizontális ballansztfalakat is be kell tervezni. Az üzemi ballanszt beállítása minden elinduláskor (a hajó kifutása, kihajózás alatt) automatikusan, megfelelő időn belül meg kell történjen, a már fedélzeten lévő legénységgel és üzemi terheléssel, szabályozott, üzembiztos módon. A víz ürítése leálláskor, a parkoló-állásban szintén automatikus kell legyen. 9

10 1.10. A testek hosszirányú beállítását, úszását, annak menet közbeni korrekciós lehetőségét az alsó testrészen (papucsban) végigvezetett üregben előre-hátra mozgatható, felfűzött ólomhengersor ballanszttal lehet megoldani. Ezeket a prototípuson nem feltétlenül kell kialakítani Havária esetére felkészülve, előnyös az üzemi ballansztvíz azonnali ürítésének megoldása, valamint az alsó testrészen (papucsban) végigvezetett üregben felfűzött ólom-hengersor ballansztsor gyors eltávolítása is. Ezzel a felhajtó erő számítható mértékben megemelhető és a havaria-állapot vízvonala is tervezhető. Ennek statikai ellenőrzése fontos, mert burulásra méretezni kell. Ez adja a hajó borulás ellen szükséges szélességét. A ballanszt ólomsor eltávolítása kirántószalaggal és/vagy pirotehnikával lehetséges. Az ballanszt eltávolítása jelentősen növeli a hajó úszóképességét, ezáltal a személyzet biztonságát. Ilyen eseteknél a szárnyak rögzítőrugói is ki kell lazuljanak (alapállásba), és ekkor a hullámzás hatását csillapítják. A szárnyak ugyanis fékezik a hullám emelő hatását, míg a víz kifutásakor lecsapják azokat és a vízre támasztanak. A szárnyak normális menetben mélyebben, a nyugodtvíz szinten futnak, ilyenkor azonban feljebb kerülnek a hullámosabb övezetbe, így a hajó viselkedése más lesz. A szárnyak ekkor jelentősen csökkenteni képesek a hánykolódást, mivel egyrészt a hullámmozgást jelentősen lefékezik, másrészt a testek kéttámaszúsága is segít a nagyobb stabilitás elérésében Veszteglésnél a hajó üzemi ballansztvize automatikusan eltávolítandó és a szárnyak rugóerőit is minimalizálni kell (alapállás). Ez a tervezésnél a veszteglési vízszint, mely személyzet és hasznos terhelés nélkül kell megállapítani. Így a hajó viselkedése megint más lesz, ekkor a szárnyak a hullámzás hatását csillapítják. A szárnyak lefékezik a hullám emelő hatását, míg a víz kifutásakor lecsapják azokat és a vízre támasztanak. A szárnyak normális menetben mélyebben, a nyugodtvíz szinten futnak, ilyenkor azonban feljebb kerülnek, a hullámosabb övezetbe. Azon túl, hogy a szárnyak jelentősen csökkentik a hullámzás hatását, a testek kéttámaszúsága is csökkenti a hajó bólintó mozgását, hánykolódását. 2. Motoros meghajtás kialakításának szempontjai 2.1. A motoros meghajtásnál az ideális elhelyezés is lehetséges páros test esetén, mely a súlypontközeli helyzet. Ez a hosszirányú hasznos terhelés elosztását kedvezően befolyásolja (nem kell orrfelé tolni). Ha a motor külmotor, akkor annak elhelyezése a helytakarékosság miatt lehetőleg a hátsó szárnyak vonalában legyen. Ezzel a stabilitás kedvezően alakítható, megőrizhető. A motor súlyvonalának egybeesése a hátsó szárnyak hatásvonalával a határeset, erre a pontra, vagy ennél kissé előbbre kell tervezni. Nem kizárt, hogy a súlyelosztás miatt a hátsó szárnyak mérete is eltérő kell legyen A motoros meghajtás páratlan test esetén az előző pont szerinti elméleti kialakítású azzal, hogy a külmotort tartó test víz alatti része ennek megfelelően rövidebb lehet A motoros meghajtás lehet testenként külön-külön, ezek összhangjáról ekkor gondoskodni kell A testek végein elhelyezett motor a testsúrlódás által fékezett menetvízben üzemel, ezért jobb hatásfokú. A testek között elhelyezett motor előnye viszont, hogy akár 360 -ban elfordítható. Az előnyök megfontolása szerinti elhelyezés tervezhető. 10

11 3. Szárnyak kialakítása, tervezése 3.1.Az UTH testeken a víz alatti kisméretű szárnyak miatt a test kéttámaszú tartóként viselkedik. A szárnyak a test két oldalán, minél mélyebben, ideálisan a testhossz L/5-L/5 távolságában helyezkednek el, a végektől mérve. A szárnyak rögzítése különleges és a hajó működésének egésze szempontjából igen lényeges. A torziós rugó egy működést jelző fogalomnak tekintendő, melynek legegyszerűbb változata egy sugárirányú lapokkal kialakított hengertok, melyben az elfordulás miatt deformálódó gumibetét ellenállása adja a rugó elfordulással növekvő erejét. Természetesen más megoldások is lehetségesek, a spirál-rugótól a számítógép vezérlésű pneumatikáig. A kiegyenlítő légnyomástartállyal kialakított megoldás viszonylag bonyolultabb technikát igényel, de üzemzavar esetén előnye, hogy a rugóerő automatikusan alapállásba áll. A kísérleti hajó egyszerű változatát gumi torziós rugóval kell kialakítani. Ez egyszerűen cserélhető kell legyen, illetve előny, ha ezekből egymás fölé (mellé) több is helyezhető. Bonyolultabb kialakításoknál a rugó karakterisztika megválasztása, menet közbeni változtatása is meghatározhatja a hajó kiemelkedését a sebességtől függően, melyek ideálisan akár számítógép vezérelt is lehet és a szárnyfelület változtatással is kombinálható A szárnyak kialakítása legyen áramvonalas, keresztmetszetében vékony, szimmetrikus, nyújtott csepp alakot közelítő, felülnézetben pedig cápauszony-szerű. Rögzítése excentrikus legyen (a felülnézeti kialakítása miatt eleve az), mellyel a szárny könnyű elmozdulását kívánjuk elősegíteni. A szárnyakat oldalirányban védi a test talpkialakítása, másrészt a felső konkáv Y test oldala, attól kijjebb nem lóghat. A szárnyak felületének nagyságát a típushoz, testhez, de főleg a tervezett sebességhez kell tervezni. Emiatt lassú sebességeknél nagyok, nagy sebességeknél kisebbek lehetnek. A szárnyméretek menet közbeni változtatása (gépészeti megoldása ismert) a teljes menettartományban hasznosítható emelőerő kialakítását teszi lehetővé. A testeknek és ezzel a szárnyak számának is összhangban kell lenni a tervezés során. 3.3.A szárnyakat a tervezés során méretezni kell. A szárnyak alapállása 42 -nál ne legyen nagyobb és menetben a végsebességnél legalább 4 maradjon, a menetvíz áramlásához képest. A tervezéskor a menetellenállás hatására átlagos elfordulással kell számolni és a szárny méretének meghatározásakor a szükséges kiemelő erő elérésére kell törekedni. Ez a mindig a hajó működési területén jellemző hullámmagassággal egyező legyen Az első és hátsó szárnyak lehetnek egyformák és különböző felületűek. Ez csak statikai tervezés kérdése, mely a feltámasztás helyét is alapvetően meghatározza. Külmotoros meghajtásnál előnyös a nagyobb hátsó szárny, mert a hátrább helyezett súlypontot ellensúlyozni képes menetben. Az ilyen kialakítások tervezése bonyolultabb és előnyei-hátrányai ma még nem beláthatók. Kísérleti kialakításoknál célszerű egyforma szárfelületeket tervezni. 3.5.A kísérleti kialakítás során a szárnyaknak cserélhetőnek kell lenni, illetve a torziós rugó a legegyszerűbb, gumibetétes kivitelű legyen, azzal, hogy a gumibetétek különböző keménységű gumikkal csereszabatosak kell legyenek. A kísérleti hajóknál szükséges mérések során ezek hatásait és tervezéskor figyelembe vehető számítási módját pontosítani kívánjuk. 3.6.A szárnyaknál elkerülhetetlen olyan kialakítás, mely az elfordulás létrejöttekor a szárny alkotóelemeit képező részek, lemezek forgásirányba eső elcsúsztatásával a szárnyméretet menet közben növelni, vagy csökkenteni képes. Minél meredekebb a szögállás annál nagyobb felületű legyen a szárny és fordítva. Kisebb hajótípusoknál ennek igen egyszerűnek, meghibásodás mentesnek és kis súrlódásúnak kell lenni. (A legegyszerűbb típusnál a felületnövelés 11

12 elhagyható). Nagyobb, bonyolultabb típusoknál ennek vezérlése igen izgalmas és hosszú kísérletezésű része lesz a kísérleteknek A szárnyak torziós rugóval rögzülnek a testhez, melyet a sebesség miatt növekvő víznyomás vízszintes irányba fokozatosan elfordít. Emiatt a kiemelkedés mértéke a sebesség növekedésével egyre kisebb és egy idő után szinttartó lesz, melyet tervezni szükséges. Lassulásnál a folyamat fordított: a torziós rugó miatt a szárny a vízszintestől jobban elfordul és emiatt a testet kiemelő erőt megállásig egyre erőteljesebben biztosítja. Szárnykialakítási alternatívák: - a szárnyfelület excentrikus, ettől önbeálló, konzolos rögzítésű. - szárnyfelület mérete az elfordulástól mértékétől függően csökken, vagy nő (többrétegű kialakítással) - A torziós rugó ereje a szállított tömegtől függően állítható bizonyos határok között, illetve cserélhető. UTH géphajók előnyei Az UTH hajó rugalmas ágyazású kéttámaszú tartóként viselkedik, mely jelentősen eltérő statika az eddigiekhez képest, amikor a hajótest tervezését csavarásra, hajlításra stb. is méretezni kellett. Emiatt a test tervezése egyszerűbb és tartószerkezet-szerű. Az UTH testek stabilizáló szárnyai a nyugodtvíz-szinten futnak, arra támaszkodnak fel. Emiatt a hajó futása hullámos vízen is nyugodt, egyenletes. Az alkalmazott megoldás miatt az UTH hullámbarát hajó. A hullámzással szembeni haladáskor bukdácsolás helyett: a szárnyak a vízmozgás irányába fékezetten állnak be, a hullámmozgás a torziós rugót elmozdítani képes mindkét irányba: emiatt korrigált, hullámmozgást követő, csökkent bólintó mozgás következik be. Ha a szárnyak a hullámzás alatti nyugodt vízrétegbe beleérnek (mely a tervezés egyik célja), akkor a hajó biztosan siklik ezen a vízfelületen, függetlenül a felszín hullámzásától. Az UTH hajó menetellenállása jóval kisebb, mint a hagyományos hajóké, beleértve a katamarán, vagy trimarán testeket is. Emiatt kisebb energiával meghajthatók, illetve azonos meghajtás esetén menetsebességük magasabb. A kisebb meghajtási energia, kisebb motor alkalmazása esetén jelentős üzemeltetési költségcsökkenés várható. Az UTH hajónál további szerkezeti elem lehet a fék, mely a nagy sebesség miatt szükséges biztonsági berendezés a farban elhelyezve. A közel függőleges, kopoltyúszerűen nyitható oldallapok a vízfalba kapaszkodva fejtenek ki fékezőerőt, a hajós szándékai szerint: szimmetrikusan lassul, aszimmetrikusan fordul-lassul. A féklemezek geometriája olyan kialakítású, hogy a vízsugarat szűkíti, tereli és a növelt vízsugár sebességét a kormánylapátra nyomja. Emiatt a hajó a fékezés közben igen gyorsan megfordulhat, pördülni tud. Az UTH hajó teljesen új menettulajdonságokat mutat. Igen gyors, fordulékony, borulásbiztos, álló helyzetben alacsony merülésű, gyorsulása kiemelkedően jó, fékezhető. A motor a súlyponthoz közelebb, vagy akár a súlypontba helyezhető. Hullámzásra szinte érzéketlen, menetben is, álló helyzetben is. Az UTH hajó vezetése és ennek élménye teljesen új, és jelentősen eltér az eddigi hajóktól. 12

13 Az UTH hajók tervezése jelentősen eltér a hagyományos hajóktól. Tervezése és kialakítása igazi mérnöki feladat, mely felöleli a XXI század valamennyi lehetséges technikájának alkalmazását, ezzel a szárazföldi közlekedési eszközöknél megszokott komfort és technika biztosítható. A hajó igényes változata komoly vezérléstechnikai és számítógépes szabályozási lehetőségeket teremt, méltó vetélytársként a szárazföldi járművekhez. Az UTH hajó új alapra helyezheti a vízi személyszállítást, mert kényelmes, gyors és hullámfüggetlen közlekedést tesz lehetővé. A hullámzást kedvezőbben viselkedő hajóval a hajózható időszakok nagyobbak, a menetrend szeinti közlekedésben a járatkimaradások száma alacsonyabb. A nyugodtvíz-szinten történő személyközlekedés a mai technikával párosítva biztonságos és rendkívül nyugodt utazást biztosít. A vízi közlekedés kiemelten hasznos lehet a vonalas létesítményekben (vasút, úthálózat) szegény országokban, illetve olyan földrajzi körzetekben, ahol a hagyományos szárazfödi közlekedés kialakítása, vagy korszerűsítése jelentős költségeket igényelne. 13