Гидрофойл что это такое простыми словами
Гидрофойл доска на подводных крыльях своими руками
Главная страница » Гидрофойл доска на подводных крыльях своими руками
Средства передвижения по воде, как показывает современная практика, развиваются технологически не менее активно, чем традиционно привычные наземные. Уже стали привычным делом морские развлечения на каяках, гидроциклах и досках для серфинга. Между тем для упомянутого последним вида своего рода морского судна, появился ещё более совершенный вариант – гидрофойл или фойлборд (Hydrofoil, Foilboard). Теперь развлечения на воде становятся доступны любому желающему, но уже с помощью доски на подводных крыльях. Рассмотрим подробнее конструкцию и возможности сделать это своими руками.
Что такое гидрофойл для морских развлечений?
Можно сказать, полноценное морское судно на подводных крыльях, коим является гидрофойл или другое название – фойлборд, это реально революция для водных видов спорта. Людям, увлекающимся серфингом, новое устройство позволяет выполнять все операции на более слабых волнах и даже при полном штиле, в течение длительных периодов времени.
Учитывая, что первые конструкции появились уже в 2017 году, отмечаются активные внедрения гидрофойлов серфингистами на средиземноморском побережье Каталонии и Южной Европы. Вместе с тем, открываются обширные возможности для платформы проектирования, которая помогает прогнозировать поведение такого рода устройств ещё до начала сооружения. То есть имеются пути, чтобы создать гидрофойл своими руками.
Многие молодые люди, накопившие опыт работы с механическими деталями, увлекающиеся парусным спортом, могут погрузиться в область аэрокосмической инженерии. В результате не исключается разработка и создание личного инструмента для водных видов спорта — гидрофойла, несмотря на все имеющиеся сложности разработки и производства.
Что такое кавитация + эффект глубины для гидрофойла?
Кавитация — явление, характеризующее фазовый переход от состояния жидкости к состоянию газа в жидкости по причине снижения давления при постоянной температуре. Образование пузырьков оказывает влияние на поток, изменяя тем самым гидродинамические силы.
Когда пузыри схлопываются, возникает структурная эрозия и шумовой эффект. Это одна из причин неприятия лодок на подводных крыльях по сравнению с традиционными плавучими технологиями. Однако для гидрофойла кавитация имеет мизерное значение, так как явление это возникает в условиях более высоких скоростей и перепадах давления, чем при серфинге с фойлбордом.
Эффект глубины учитывает снижение подъёмной силы по причине близости крыла к поверхности воды. Переход между воздушной средой и водой должен иметь давление в одну атмосферу. При таких условиях на переменном расстоянии возникает состояние контура, в отличие от неограниченного воздушного потока. Это уменьшение подъёмной силы увеличивается при уменьшении погружения гидрофойла, а уже на поверхности воды подъёмная сила равна нулю.
Гидрофойл – пять систем текущей современности
Рассмотрим кратко уже существующие технологии изготовления гидрофойлов (фойлбордов) на текущий момент времени. Проведём своего рода краткий экскурс с показательными примерами изготовления досок, что видится полезным моментом для самостоятельного проектирования и производства.
Гидрофойл #1: конструкция 2019 года «Hover Glide Fsurf»
Одна из современных разработок, где мачта и фюзеляж конструкции на подводных крыльях изготовлены из лёгкого моторного алюминия. Вместе с тем, рабочее крыло и хвостовое оперение устройства «Hover Glide Fsurf» выполнены из композитного материала.
Гидрофойл «Hover Glide Fsurf»
Длина мачты этой системы для серфинга составляет 61 см, то есть коэффициент удлинения равен — 3,7. Площадь поверхности отмечена параметром 1534 см 2 при размахе крыла 77 см. Это изделие – продукт профессионального промышленного производства. На рынке такой фойлборд оценивается суммой 1170 евро.
Гидрофойл #2: конструкция 2019 года «Foil Surf Thrust XL»
Ещё одна система под активный серфинг, практически аналогичная предыдущему изделию с точки зрения дизайна. Часть фюзеляжа и вертикальная опора, в этом случае, также изготовлены на базе материала — лёгкого моторного алюминия.
Фойлборд «Foil Surf Thrust XL»
Гидрофойл #3: конструкция 2019 года «Futura Sup Foil»
Очередной вариант из каталога 2019 водного спортивного инвентаря для серфинга. Данный конструктивный вариант фойлборда опять же изготовлен по большей части из алюминия. Этот материал, нужно отметить, зачастую является предпочтительным для изготовления досок.
Фойлборд «Futura Sup Foil»
Здесь алюминиевыми представлены такие детали устройства, как фюзеляж и мачта. А вот рабочие крылья системы сделаны из пластика, армированного дополнительно углеродным волокном. Эта система имеет размер мачты 61 см, коэффициент удлинения составляет — 3,3. Площадь поверхности достигает значения — 2066 см 2 при размахе крыла 84 см. Купить такую конструкцию доступно по цене 1040 евро.
Гидрофойл #4: конструкция 2019 года «Foil Wind Thrust»
Следующий оригинальный инструментарий серии 2019, по большей части пригодный не столько для занятий волновым серфингом, сколько для занятий виндсерфингом. Конструктивное исполнение незначительно отличается от систем, рассмотренных выше, но некоторые особенности всё-таки имеются.
Фойлборд «Foil Wind Thrust»
Гидрофойл #5: конструкция 2019 года «Fanatic Aero Sup Foil 2000»
Очередная система гидрофойл на подводных крыльях, по большей части предназначенная для спортивного серфинга на волнах. По конструктивному исполнению несколько отличается от предыдущих систем удлинённой мачтой. В остальном особых различий практически не наблюдается.
Гидрофойл «Fanatic Aero Sup Foil 2000»
Методология или как сделать гидрофойл самостоятельно
Гидродинамический дизайн берёт начало с формирования и оптимизации различных геометрических форм. Для этого в профессиональной среде используется программное обеспечение, например, «Open VSP». Программное обеспечение основано на методике вихревой решетки для вычисления всех требуемых коэффициентов.
Программным обеспечением в процессе проектирования для каждой итерации учитываются три кривые:
Оптимизация выполняется путём предложения геометрии и последующего изменения параметров размаха крыльев, стреловидности (распределения хорды). Весь этот процесс оптимизации реализуется с помощью программного обеспечения «Open VSP».
Результирующая геометрия для возможной системы
Геометрия «Альфа» — обычная конструкция. Одним из основных преимуществ, в данном случае, — крыло отделено от источника устойчивости — хвостового оперения. Однако, чтобы иметь возможность разместить две части этой системы внутри станка с ЧПУ, размах крыла не должен превышать 1 метра. Размах хвостового оперения должен составлять 0,5 м, чтобы поместиться в одну часть. Результирующая геометрия после всех итераций следующая:
| Свойства | Значения |
| Площадь поверхности (м 2 ) | 0.19 |
| Соотношение сторон | 5.26 |
| Коэффициент объёма хвоста | 1.67 |
| Угол равновесия (градус) | 1.0 |
| Кручение (градус) | 0 |
| Угол атаки крыла (градус) | 3.0 |
| Угол атаки хвоста (градус) | — 2.0 |
Геометрия «Бета» — конструкция летающего крыла гидрофойла. Главное преимущество такой конструкции – простота исполнения. Отсутствует хвостовое оперение и фюзеляж, поэтому эффективность обычно выше, чем у систем геометрии «Альфа». Однако отсутствие хвоста ставит трудную задачу разработки стабильной геометрии с высоким центром масс. Результирующая геометрия после всех итераций следующая:
| Свойства | Значение |
| Площадь поверхности (м 2 ) | 0.23 |
| Соотношение сторон | 7.35 |
| Угол равновесия (градус) | 0.2 |
| Кручение (градус) | — 5.0 |
| Угол атаки крыла (градус) | 3.0 |
Между тем, аэродинамический профиль — не единственное решение, необходимое для создания стабильного бесхвостого гидрофойла. Крыло должно иметь стреловидность. В данном случае 45º. Кроме того, для противодействия отрицательному моменту крыло также имеет отрицательную закрутку или размывку. Это снижает подъемную силу, создаваемую наиболее запаздывающей частью крыла, или даже делает эту силу отрицательной.
Это чисто теоретические представления относительно возможностей постройки гидрофойла своими руками. Практически рассмотрим сооружение прототипа в следующей статье.
При помощи информации: UPC
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Гидрофойл – новое увлечение для любителей активного отдыха
Мечта создателей фильма «Назад в будущее» наконец-то сбылась. Последние несколько лет мир стремительно захватывают летающие доски Hydrofoil Surf, правда, кататься на них можно только над водой.
Речь идет об гидрофойлах – досках для серфинга, оборудованных подводными крыльями и двигателями. Принцип действия таких устройств довольно прост, поэтому остается только гадать, почему человечество додумалось до них лишь в 2010-х годах.
Гидрофойл представляет собой простую конструкцию (доску для серфинга) из подводных крыльев и мачты, главное преимущество которой в том, что она расширяет возможности катания по воде. Обычно изготавливается из стали, алюминия и стекловолокна. Функционирует тоже очень просто – если вы наклоняете тело назад и давите на доску задней ногой, она поднимается выше по волне. А если вы наклоняете тело вперед и давите на доску передней ногой, то она будет больше погружаться в воду.
Электрогидрофойл представляет собой почти такую же конструкцию, к которой на штанге присоединен мотор, работающий от АКБ емкостью 40-50 А. Нижняя часть с винтом погружается в воду, на доску становится серфер, он включает двигатель и… начинает «парить» над водой со скоростью до 45 км/ч. Стабилизацию обеспечивают подводные крылья и, разумеется, координация ездока. Если учесть, что батареи обычного электрогидрофойла хватает на полтора часа, на одном заряде можно промчаться 100-120 км! Управляется доска с помощью пульта ДУ, похожего на джойстик, который серфер держит в руке.
Ожидалось, что электрогидрофойлы буквально перевернут мир любителей активного отдыха в летний сезон 2020 г. Скорее всего, так бы оно и случилось, если бы не нашествие коронавируса и крушение мировых объемов туризма. Между тем, ничто не мешает этому транспортному средству произвести революцию в умах серферов в сезоне-2021.
В России первые электрогидрофойлы появились в 2019 г., однако в очень малом количестве, скорее как экзотика. Сегодня ими активно торгуют в Интернете, а в городах-миллионниках начали появляться первые клубы и школы для любителей водного ховерборда. Впрочем, как утверждает один из энтузиастов это вида транспорта, основатель компании «Ибица Фойлз» Даниэль Ван-Доорен научиться парить над водой довольно просто. Чтобы суметь повторить маневры Марти Макфлая над водой достаточно потратить на обучение 2-3 часа.
Самое модное водное развлечение: электрический гидрофойл ❘ фото
В малом судостроении последнее десятилетие можно назвать временем подводных крыльев. На них встали яхты, катамараны, серфы, вейкборды и кайтсерфы. Хит нынешнего водного сезона – электрические гидрофойлы. И если в области больших кораблей на подводных крыльях наша страна была признанным лидером, то на малом флоте успехов пока не заметно.
В классических учебниках по конструированию гоночных яхт математически идеальный парусник состоит из паруса и шверта: корпус отсутствует, так как он только мешает движению. В некотором смысле к идеалу немного приблизился виндсерфинг, оставив от корпуса только небольшую палубу для ног (неслучайно долгое время рекорд скорости под парусом принадлежал именно виндсерфингу). В 1960-е годы появилась другая свежая идея — выносить корпус над водой, используя водные крылья. На крылья ставили все — начиная от ракетных катеров и пассажирских судов и заканчивая водными лыжами и собственно досками для серфинга. Пару лет причудливые устройства украшали обложки журналов, а потом исчезли так же стремительно, как и появились. Причина оказалась банальной: конструкции из нержавеющей стали были тяжелыми и плохо управлялись. Прижились подводные крылья только на каботажных пассажирских судах.
Гаражная революция
Один из основателей уже легендарной гавайской компании GoFoil инженер Майк Гиблин говорил: «Каждые пять лет подводные крылья, кажется, всплывают на поверхность, а затем погружаются обратно в глубину. Их пристраивали к стульям, лыжным ботинкам, к ним прикручивали велосипедные приводы и реактивные двигатели. Пока не прикрепили к доске, формы которой просты и чисты. Подводное крыло, доска и бесконечная поездка». Именно Майку многие приписывают форму современного подводного крыла для досок — гидрофойла: прочную и тонкую, как лезвие, мачту-киль и корпус с двумя плавниками, напоминающий маленький самолет. Как только на доске GoFoil с гидрофойлом прокатилась живая гавайская легенда Кай Ленни, все поняли, насколько это круто. И сразу все бренды начали делать свои аналоги крыльев. Да что там бренды! Ходит шутка, что в каждом десятом гараже на Гавайях и калифорнийском побережье серферы непрерывно выпиливают и выклеивают гидрофойлы. Революцию совершили новые легкие и прочные материалы: алюминиевые сплавы, углепластиковые композиты, хотя вовсю применяется и старая добрая фанера, усиленная углетканью.
Главная фишка крыла — когда серфер поднимается из воды, исчезает сопротивление доски. Когда взлетаешь на гидрофойле, ничто не тормозит и очень просто поддерживать скорость. Нет вибраций от волн, нет и шума. Просто, как ножом, режешь волны. Поддерживать необходимую скорость можно парусом, кайтом или волной. Но для этого нужен ветер или хорошая волна, а это встречается не везде и довольно ограниченное время. Поэтому очевидная идея — приделать к доске мотор.
Доска с мотором
Первую серфовую доску с мотором от мотопилы — JetBoard — сконструировал инженер Boeing в середине 1960-х годов, ее можно увидеть в Калифорнийском музее серфинга (есть и такой). Маломощного мотора не хватало для полноценного глиссирования — скорее, он служил помощником при гребле руками для захода на волну. Тема то пропадала, то вновь возвращалась. Сегодня одним из ведущих производителей серфов с двигателем внутреннего сгорания считается чешская компания JetSurf, выпускающая доски по цене примерно 15 тыс. долл. По сути это суперкомпактный водный мотоцикл с довольно мощным двухтактным бензиновым двигателем.
Сложность конструкции компенсировалась большим временем автономной работы — полной заправки 2,8-литрового бака хватает на 2−2,5 часа катания. Электрические варианты тут оказались не сильно конкурентными: при сравнимой мощности электромоторов вес батарей сводил все на нет.
Цена вопроса
Зато пошло у других. Одна из первых коммерческих реализаций электрических гидрофойлов — eFoil от компании Lift — уже стала именем нарицательным. Почти одновременно с Lift появилась австралийская компания Flite. Электрические гидрофойлы от двух этих брендов сейчас стоят в районе 15 тыс. долл. — развлечение не для среднего класса. Хотя конструкцию трудно назвать сложной: доска, шверт с подводным крылом, электромотор, блок литиевых аккумуляторов и беспроводной Bluetooth-пульт. Обе компании выпускают несколько модификаций: спортивные маневренные модели с небольшой доской, устойчивые большие модели для развлечений с аккумуляторами разной емкости. Батареи полностью заряжаются за пару часов, чего хватает на 1−1,5 часа покатушек. Lift и Flite снимают все сливки с этого рынка: электрические гидрофойлы сегодня самое модное водное развлечение. После того как в Доминикане Тимати прокатился на такой доске и его фотографии обошли весь российский интернет, гидрофойлы неминуемо стали культовыми и в России — продажи досок даже по таким ценам растут.
Понятно, что удержать цены производителям не удастся. Пока электрофойлы изготавливают в Пуэрто-Рико и Австралии с большой долей ручного труда, и цена более-менее оправданна. Но первый звоночек уже прозвенел: подводными крыльями занялся Takuma — японский бренд, принадлежащий французам, с производственной базой в Китае. Компания, которая раньше производила гидрофойлы для всех видов активности, запустила в этом году линейку электрофойлов e-Takuma, цена на которые в полной комплектации держится на отметке 6500 евро. Такое резкое снижение объясняется большими тиражами гидрофойлов, которые начинает выпускать фабрика в Китае.
Гидрофойл что это такое простыми словами
Как устроена конструкция гидрофойла?
Нынешние доски для гидрофойлинга состоят из:
Принцип работы фойла схож с самолетом, ведь аэро и гидродинамика функционируют по одним и тем же принципам. С небольшой разницей – вода с воздух различаются по плотности. Профиль крыльев фойла идентичен самолетным. А по закону Бернулли, когда давление над крылом снижается, возникает подъемная сила, выталкивающая доску вверх.
Но чтобы гидрофойл с райдером поднялся над водой, необходимо создать встречный поток, проще говоря – разогнаться до определенной скорости. Сделать это можно с помощью катера, водного мотоцикла, паруса, кайта или весла.
Виды гидрофойла
«Прародителем» современных фойлбордов считается книборд – доска, использующая фойл для гашения ударов при покорении волн на коленях. Чуть позже, изобретатели додумались поставить на фойл водные лыжи, оснастив их сидением. Но струя воды, которая била «в промежность» на сумасшедшей скорости, портила общее впечатление от катания. А лыжи были заменены на борд.
Так появился классический сидячий гидрофойл – небольшой стульчик, закрепленный перпендикулярно доске, с метровым плавником, уходящим под воду. А потом убрали и сидение, оставив доску, буквально, вылетающую над водной гладью. И начали придавать ей стартовый толчок всеми возможными способами.
Как выбрать гидрофоил для кайта?
Или кайтовый гидрофоил, что выбрать?
Многие из ведущих брендов теперь производят фойлы, предназначенные для райдеров начального уровня. Компания Slingshot сделала самый большой шаг вперед в доступности фойлов, предложив вариант с короткой мачтой, который дает пользователю возможность почувствовать, как фойл реагирует на те или иные команды райдера, и получить ощущение полета без ударов об воду, которые возникают из-за высокого положения доски по отношению к мачте. Практически все современные кайт школы стараются преуспеть в гидрофойлинге и предоставить полный курс обучения полетам на фойле. Да, вы не ослышались, именно полетам, так как после прохождения курса и частой практике, касания доской воды сводится к минимуму и вы как бы парите над кромкой воды.
Все это стало возможным благодаря специальной конструкции фойла, а именно мачты со специальными подводными крыльями. Не имеющие большого сопротивления, в связи с их обтекаемой формой, райдеры на фойле способны развивать большие скорости даже при минимальном ветре. А многие даже в последствии стали отказываться от кайта и всего остального оборудования оставляя в запасе лишь доску с подводным крылом, так как есть особые навыки для передвижения лишь с помощью энергии волны и собственных усилий. Но об этом мы расскажем в следующей статье, сейчас нам интересен другой вопрос, какой должен быть гидрофойл для кайта и как его собственно выбрать?
При выборе того или иного продукта, логичнее всего первым делом изучить из какого материала он собран и на что это может повлиять, а форма и конструкция это уже второй вопрос, хоть и не менее важный!
Карбон 100% имеет несколько преимуществ: он прочнее, долговечнее и не расслаивается. У алюминия тоже есть ряд преимуществ, но и сам по себе алюминий бывает разный. На сегодняшний день лучшим алюминием на рынке является T6061 из-за его высокой устойчивости к морской воде, его жесткости и того факта, что он намного меньше царапается. Анодирование (низкое качество 10 микрон, среднее качество 20 микрон и высокое качество 60 микрон) также играет важную роль в качестве фойла. Отличить количество микрон используемых в защитном слое очень легко, высококачественный анодированный слой будет легко заметен, потому что он будет иметь матовую поверхность, в то время как низкокачественный будет иметь глянцевую поверхность. Фюзеляж, как не странно, лучше приобретать из алюминия, так как он более долговечен.
Не маловажным аспектом является выбор высоты мачты. Чем короче мачта, тем легче будет начинающему, так как некоторые ошибки данная конструкция будет прощать. Соответственно чем выше ваш уровень катания на фойле тем выше мачта и выше вы над поверхностью воды, так сказать прямая пропорциональность. Компания Slingshot первые в мире, кто запустили летную школу на гидрофойле. Они сконструировали специальные учебные мачты маленьких размеров и даже выпустили видео уроки, которые помогут начинающим и немного напомнят уже умелым райдерам о нюансах, которые могут встретиться на пути совершенствования навыков полета на фойле.
Базовый набор составляющих, из чего состоят 90% фойлов на рынке, это доска, мачта, фюзеляж, переднее крыло, заднее крыло. От формы и конструкции крыльев зависит то, какое поведение будет у фойла и к какому классу его можно будет отнести. Гидрофоилы как правило бывают фрирайдовые и гоночные, но не все так однозначно как на первый взгляд. Существуют различные формы как переднего так и заднего подводного крыла, соответственно в зависимости от их формы фойл будет иметь те или иные характеристики. Можно выделить три основных формы переднего крыла, от наиболее простого и универсального до гоночного.
Размер крыла очень важен при выбор гидрофойла. Поверхность переднего крыла, профиль крыла, его толщина и контур имеют особое значение для характеристик фойла. Чем больше поверхность с толщиной профиля, тем фойл будет более стабильный и устойчивый, но большую скорость на таком крыле не развить. И наоборот, чем меньше переднее крыло, тем большую скорость можно развить, но такой тип крыла крайне не удобен для начального уровня. Для начинающих желательно выбрать переднее крыло от 650 до 800 см2, а по мере продвижения вы можете выбрать крыло меньшего размера для увеличения производительности.
Наиболее фрирайдовое крыло будет иметь низкое соотношение сторон и считается наиболее распространенной моделью рекомендуемой для новичков и тех, кто хочет просто наслаждаться полетами над водой. Это так же означает, что фойл будет генерировать подъем на более низких скоростях, что так же хорошо сказывается на начальном уровне, так как не нужно развивать огромные скорости что бы выйти на глиссирование. Форма такого крыла выглядит как наиболее широкое и короткое и с достаточно глубоким изгибом. Так же данная форма крыла отлично подходит для катания по волнам, так как данная конструкция наиболее стабильна и устойчива. Но однако настанет такой момент, когда вы достигнете максимальной скорости, тут уже возникнет вопрос о замене крыла на наиболее производительное с большим соотношением сторон. Ниже на фото представлен пример низкого соотношения сторон переднего крыла, что отлично подойдет для новичка.
Следующий вариант который мы рассмотрим это среднее соотношение сторон крыла, данная конструкция считается самой универсальной и подходит как новичку так и продвинутому пользователю. Лучше всего такая конструкция ведет себя с длинной мачтой, к примеру 90 см (данный размер является самым универсальным). В результате такая установка даст вам идеальный баланс между скоростью и стабильностью. Вы можете счесть эту настройку менее подходящей для катания на волнах, но в 90% случаях это то что вам нужно.
Что касается конструкции наиболее подходящей для катания на фойле по волнам, то стоит начать с длинны мачты, которую рекомендуют использовать в районе от 40 до 60 см и исключительно большие низкопрофильные передние крылья, которые дадут вам непревзойденную стабильность и способность развить неплохую скорость. Короткая мачта это лишь рекомендация, в реальности же можно использовать любую мачту в зависимости от ваших предпочтений.
