Исследование устойчивости движения по воде амфибийных колёсных транспортно-технологических комплексов в режиме глиссирования

Обоснование. Амфибийные колёсные транспортно-технологические комплексы (АКТТК) критически важны для спасательных и других специальных операций, но их скорость на воде ограничена из-за высокого сопротивления колёс и неоптимальной гидродинамики. Существующие исследования не учитывают режим глиссирования комплексно.

Цель — разработка математической модели движения амфибийного транспортного средства по воде в режиме глиссирования, которая учитывает не только гидростатические силы, но и гидродинамические.

Методы. На основе интеграла Коши-Лагранжа выведены уравнения для определения избыточного давления на поверхности корпуса, разработана расчётная схема взаимодействия плоскодонного корпуса с водной поверхностью. Получены аналитические выражения для подъёмной гидродинамической силы, силы сопротивления, гидродинамического момента. Проведён анализ устойчивости движения с учетом положения центра тяжести, величины силы тяги водоходного движителя, угла дифферента.

Результаты. Установлено, что при числах Фруда Fr > 3.0 гидродинамические силы обеспечивают 95–97% поддержания АКТТК на плаву. Получены критерии устойчивости движения: при отрицательном плече действия силы движителя устойчивость зависит от величины тяги, при положительном плече определена критическая скорость движения. Выявлено, что толщина «обратной струйки» пропорциональна углу атаки, сила сопротивления имеет квадратичную зависимость от скорости, плечо гидродинамического момента линейно зависит от угла дифферента.

Заключение. Разработанная математическая модель позволяет анализировать движение АКТТК в режиме глиссирования с учётом ключевых гидродинамических факторов. Полученные результаты создают теоретическую основу для проектирования высокоскоростных амфибийных машин и требуют дальнейшей экспериментальной валидации.