В двадцатом веке появилось немало принципиально новых транспортных средств. К числу наиболее оригинальных по своей конструкции принадлежат корабли на воздушной подушке, успешно используемые в наши дни военными и спасателями.

НАРУШАЯ ЗАКОН АРХИМЕДА

Несмотря на разницу в размерах, тысячелетиями корабли были схожи между собой в одном: они держатся на воде за счет закона Архимеда, гласящего, что погруженное тело плавает в равновесии, когда его вес равен весу вытесненного им объема жидкости. И греческие триеры, и испанские галеоны, и громадные атомные авианосцы подчиняются этому правилу. И лишь один тип кораблей предпочитает обходной путь - суда на воздушной подушке. Вместо того чтобы по старинке разгонять килем воду, они взмывают над ней, опираясь на слой сжатого воздуха, создаваемый под корпусом с помощью специальных воздухонагнетателей.

Хотя первые подобные корабли появились в двадцатом веке, принцип, позволяющий им парить над водной гладью, был открыт еще в начале восемнадцатого столетия шведским ученым-естествоиспытателем Эммануэлем Сведенборгом. Изучая атмосферное давление, он предположил, что сжатый воздух можно использовать для подъема судна над водой. И даже разработал проект небольшого корабля с механическими лопастями, нагнетающими воздух под днище. Замысел так и не реализовали, поскольку мускульной силы для создания нужного давления явно не хватало, а двигателей человечество еще не знало.

ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ

Тем не менее работа Сведенборга взбудоражила умы изобретателей, долгое время пытавшихся реализовать его задумку. Подобные попытки предпринимались и в России - например, в 1853 году в Петербурге была рассмотрена заявка на патент «трехкильного духоплава». Небольшая экспериментальная лодка должна была приподниматься над водой за счет воздуха, закачанного с помощью системы мехов под днище. Впрочем, несмотря на ряд оригинальных находок, успеха изобретателю добиться не удалось.

Верную дорожку к созданию кораблей на воздушной подушке нащупали только в самом конце XIX - начале XX века. В1897 году американский изобретатель Кутбертсон запатентовал корабль со скегами - бортовыми стенками, которые удерживают нагнетаемый воздух от быстрой утечки, создавая повышенное давление между днищем и водой. В 1909 году шведский инженер Ханс Динесон предложил применять для удержания воздушной подушки резиновые перемычки. Наконец, в 1916 году, в разгар Первой мировой войны, появился работающий корабль, использовавший воздушную подушку.

Речь идет об экспериментальном глиссере конструкции австрийского инженера Дагобера Мюллера фон Томамюля. Его отличительной чертой стал нагнетающий винт, создававший повышенное давление под днищем скоростного катера и, тем самым, облегчавший переход в режим глиссирования. Разработку так и не приняли на вооружение, поскольку ее мореходные качества оставляли желать лучшего, а обстановка на фронтах не давала австрийцам ни малейшего шанса на доработку. И все же на развивший в ходе испытаний скорость в сорок узлов катер обратили внимание. Идеи Томамюля стали основой для появления первых советских скоростных кораблей со скегами.

СОВЕТСКИЙ ПРОРЫВ

В СССР 1920-30-х годов требовался новый, невиданный ранее транспорт, и суда на воздушной подушке подходили под этот образ как нельзя лучше. Честь быть первопроходцем в их создании принадлежит профессору Владимиру Израилевичу Левкову, начавшему работу над своими аппаратами еще в 1925 году. Первые шаги были сделаны собственными силами при поддержке студентов: построена аэродинамическая труба, открыта лаборатория. Вскоре на его разработки обратили внимание власти, стало поступать финансирование, первые заказы. В 1930 году Левкова сделали директором нового авиационного института в Новочеркасске.

Именно здесь был разработан трехместный катер на воздушной подушке «Л-1», испытанный летом 1935 года на Плещеевом озере. Небольшое судно имело три винта, On два из которых нагнетали воздух под корпус, а третий приводил конструкцию в движение.

Успех «Л-1» вызвал живой интерес, и вслед за первой моделью была спроектирована целая линейка экспериментальных аппаратов, в том числе дюралюминиевый «Л-5» водоизмещением 8,6 тонны, который развил скорость в фантастические для тех лет 73 узла. Его даже собирались использовать для спасения дрейфовавших на льдине полярников-папанинцев, и только внезапная поломка помешала реализации этого плана. Зато интерес проявил военно-морской флот, заказав разработку боевых катеров. В самом начале 1940-х годов на вооружение Балтийского флота были приняты четыре машины, вооруженные торпедами и пулеметами.

К сожалению, начавшаяся война заставила отказаться от планов по дальнейшему развитию аппаратов Левкова. Они имели ряд недостатков, требовавших доработки. В условиях критической обстановки на фронтах командование предпочло проверенные типы судов новым. Даже построенные скеговые корабли на воздушной подушке не приняли участия в боевых действиях.

ДАЛЬНЕЙШАЯ СУДЬБА

В послевоенное время в СССР о судах на воздушной подушке на некоторое время забыли - зато ими заинтересовались за рубежом. В середине 1950-х первые действующие экземпляры создал английский изобретатель Кристофер Коккерелл. В отличие от Левкова, он использовал не скеги, а замкнутое кольцевое сопло, которое полностью ограждало воздушную подушку по периметру. Установленные сверху аппарата турбореактивные двигатели позволяли развивать скорость до 120 километров в час.

Еще более революционным стал корабль Латимера-Нидхэма, который придумал использовать гибкое ограждение-юбку, способную одновременно удерживать воздушную подушку и с легкостью преодолевать различные препятствия. Схема оказалось столь удачной, что она до сих пор используется повсеместно. После покупки в 1961 году патента на это изобретение компанией «Уэстлэнд» начался выпуск первых в мире серийных судов на воздушной подушке.

С этого начался золотой век этого типа транспортных средств. Великобритания, США и СССР создают один транспорт за другим. Наиболее впечатляющими снова оказались советские разработки, вершиной которых стал десантный корабль «Зубр» - самое большое судно на воздушной подушке в мире. Его грузовой отсек рассчитан на три танка, десять бронетранспортеров или же до пятисот бойцов морской пехоты в полном вооружении. Плавучесть обеспечивает прямоугольный понтон, составляющий основную часть корпуса и включающий в себя, кроме десантного отделения, каюты, помещения для экипажа, силовые установки. Воздушная подушка создается за счет нагнетания под «юбку» воздуха четырьмя мощными турбинами диаметром в 2,5 метра каждая.

Еще три четырехлопастных винта создают тягу, которая разгоняет судно до 111 километров в час, а способность подплывать почти к любому побережью позволяет «Зубрам» производить стремительные десантные операции. Для самообороны и поддержки высадки морской пехоты корабли снабжены собственным вооружением: две 30-мм автоматические артиллерийские системы, две пусковые установки 140-мм неуправляемых реактивных снарядов и восемь переносных зенитно-ракетных комплексов «Игла». Созданный в 1980-х годах, «Зубр» получил заслуженное признание не только на родине, но и за рубежом, став первым советским кораблем, который закупило для своего флота государство-член НАТО.

И В СНЕГ, И В ЗНОЙ

И все же корабли на воздушной подушке не стал и по-настоящему массовым средством передвижения. Помимо большого перечня достоинств, им свойственен и ряд недостатков. Одним из наиболее критичных является сравнительно низкая мореходность: из-за почти полного отсутствия контакта с водой такие корабли испытывают на себе сильное влияние ветра, их нельзя использовать уже при скорости в 12-15 метров в секунду. Оставляет желать лучшего управляемость и маневренность таких кораблей. Но самый большой недостаток - достаточно высокая стоимость эксплуатации, обоснованная сложностью конструкции и повышенным износом из-за вибрации и огромного числа брызг, поднимаемых в воздух при движении и приводящих к коррозии.

По этим причинам разработка крупных транспортов на воздушной подушке пока приостановлена. Вместо этого делается акцент на маломерных гражданских судах, способных передвигаться по заболоченной местности, небольшим речкам, в том числе горным, там, где нет дорог. Такие транспортные средства достаточно прочно закрепились в парке спасательных служб всего мира.

Возможно Вам будет интересно:

• 
  
• 
  

Суда на воздушной подушке - парящие суда - представляют собой принципиально новое средство водного транспорта, обладающее высокой проходимостью и большой скоростью. Для них доступны скорости, превышающие 200 узлов; их эксплуатация возможна не только на мелких реках с выходом на пологий берег, но и на болотах, надо льдом и т. п. Парящие суда представляют значительный интерес и для любителей водно-моторного спорта и для туристов.

Проектирование и постройка судов на воздушной подушке сложнее, чем обычных водоизме-щающих или глиссирующих катеров. Однако опыт постройки мелких судов на воздушной подушке отдельными любителями (как в СССР, так и за рубежом) показывает, что и эта работа доступна не только специализированным проектным организациям и предприятиям.

Ниже рассмотрены основные вопросы проектирования и постройки мелких судов на воздушной подушке, причем некоторые вопросы теории изложены в упрощенной форме. Приведенные в статье практические коэффициенты выведены на основе данных, полученных в результате испытаний отечественных и зарубежных опытных аппаратов, в том числе и построенного (под руководством автора) студентами Одесского института инженеров морского флота опытного катера на воздушной подушке.

Существует несколько способов формирования воздушной подушки, однако опыт эксплуатации парящих судов еще недостаточен для того, чтобы уверенно дать предпочтение какому-либо одному из них. Существуют лишь примерные границы высот парения и скоростей, для которых может быть рекомендована та или другая схема.

Способы создания воздушной подушки

Камерный способ создания воздушной подушки . Как показано на рис. 1, днище судов этого типа представляет собой купол, являющийся камерой, в которую вентилятор нагнетает воздух. Повышенное давление в камере создает подъемную силу. Равновесное положение аппарата наступает, когда равнодействующая сил давления уравновешивает силы веса, а производительность вентилятора компенсирует вытекание воздуха из-под купола.

Однако камерная схема в таком виде не может быть применена для судна, так как она не обеспечивает одного из основных мореходных качеств - остойчивости. Этот недостаток судов, построенных по камерной схеме, может быть устранен устройством боковых поплавков (рис. 2), как у катамарана, или секционированием днища (рис. 3) продольными стенками (вдоль бортов и не менее одной в промежутке между ними) с одновременной установкой поперечных захлопок.

Благодаря установке продольных стенок - «ножей» и захлопок (1, 2 на рис. 2) значительно снижаются затраты энергии на создание подушки. Однако ножи при больших скоростях хода вызывают значительное сопротивление движению, поэтому такого типа суда проектируют для скоростей хода, не превышающих 40-60 узлов.

На рис. 4 и 5 показаны аппараты с камерной схемой образования воздушной подушки (характеристики ряда аппаратов приведены в табл. 1).

Сопловой способ создания воздушной подушки . Воздух от вентилятора поступает по соответствующим каналам к соплу, устроенному по периметру судна (рис. 6). Кольцевое сопло конструируется так, что воздух направляется под днище судна под некоторым углом к его центру, формирует область повышенного давления и создает воздушную завесу.

Мощность, затрачиваемая на создание воздушной подушки, у судов этого типа меньше, чем у аналогичных судов с камерной схемой (без ножей). Остойчивость обеспечивается лишь при малых углах наклона (до 2°), поэтому для улучшения остойчивости на больших углах крена устраивают два ряда сопел или секционированное днище (с перегородками или продольными и поперечными сопловыми устройствами).

Сопловая схема предпочтительна для судов с полным отрывом от поверхности воды и с большими, чем при камерной схеме, скоростями (до 60-80 узлов).

На рис. 7-13 показаны аппараты, имеющие сопловую схему.

Суда на воздушных крыльях . У судов этого типа - экранопланов - подъемная сила создается на воздушном крыле за счет скоростного напора встречного потока воздуха (рис. 14). Эти суда могут иметь и комбинированный способ создания воздушной подушки: подъем судна без движения создается вентиляторами, а по достижении определенной скорости вентиляторы отключаются, и парение осуществляется на крыльях.

Подъемная сила крыла у опорной поверхности значительно больше, чем при удалении от нее. Высота парения судов на воздушных крыльях предусматривается такой, чтобы она превышала высоту гребней волн, а скорость - достаточной для создания подъемной силы, обеспечивающей указанную высоту парения. Диапазон скоростей этих судов от 60-70 до 250-300 узлов.

Появившиеся недавно суда на воздушных крыльях проще, чем суда первых двух типов или суда с комбинированной схемой. Общие энергетические затраты на подъем и движение у них меньше, а возможности достижения высоких скоростей значительно больше.

На рис. 14 и 15 показаны аппараты этого типа. Они представляют собой крыло, наклоненное к горизонту на угол 10-15°, с боковыми ограждениями (шайбами). В передней части крыла установлен воздушный винт, ось которого также имеет наклон. Воздушный винт нагнетает воздух под крыло, что позволяет уже на стоянке поднять судно над поверхностью воды. При движении высота парения достигает 10-15% хорды крыла.

Наклонение аппарата в продольном направлении осуществляется специальным рулем, устанавливаемым в плоскости крыла. Поворотливость обеспечивается вертикальными рулями.

В настоящее время точный расчет судов этого типа теоретически, очевидно, не разработан, но простота их конструкций позволяет в большинстве случаев произвести опыты на моделях самостоятельно и получить основные исходные данные для расчетов.

Рассматриваемые ниже некоторые основные теоретические положения и практические данные, необходимые для проектирования судов на воздушной подушке, будут относиться лишь к судам камерного и соплового типов.

Аппарат «Чайка»

Достройка аппарата «Чайка» была завершена в конце лета 1963 г. Испытания его над землей (во дворе института) показали удовлетворительные качества по управляемости, остойчивости и ходкости. Однако слишком малая высота парения - всего 4-5 см - и перегрев двигателя над вентилятором не позволили испытать его в морских условиях осеннего периода.

Предполагалась окончательная доводка его в 1964 г., однако отсутствие более мощного двигателя (на вентилятор для увеличения высоты парения) послужило причиной прекращения работ по превращению «Чайки» в судно. Начались поиски новых путей.

Зимой 1963-1964 гг. был разработан новый проект и испытана модель более перспективной разновидности аппаратов на воздушной подушке с двигателями малой мощности - судна на воздушном крыле.

Совместно со студентами весной мы построили такой одноместный аппарат и провели некоторые его испытания уже не только во дворе, но и на море. Мы убедились, что на базе тех же двух моторов «ИЖ-60к» можно получить значительно более высокие характеристики, и в частности скорость порядка 100-120 км/час при высоте парения 20-25 см.

Конструктивно новый аппарат-экраноплан оформлен в виде катамарана с палубой в форме крыла. По окончании доводки и испытаний, которые, очевидно, состоятся весной или летом 1965 г., мы расскажем об этом аппарате подробнее.

Выбор основных характеристик судна

Высота парения . Одной из основных задач проектирования судна на воздушной подушке является выбор рациональной высоты парения. Высота парения определяет проходимость судна над твердой поверхностью, имеющей те или иные неровности, и, естественно, должна превышать их высоту.

Движение по взволнованной водной поверхности может осуществляться как в условиях парения корпуса судна над гребнями волн, так и при высоте парения меньшей, чем высота волн. В последнем случае движение сопровождается ударами волн о корпус судна, что приводит к потере скорости. Снижение скорости будет тем большим, чем больше высота волн превышает высоту парения; если высота волн превышает высоту парения в 1,5-2 раза, потеря скорости может составить 20-30%. Эксплуатация судов на воздушной подушке возможна даже в условиях, когда высота волны превышает высоту парения в 4 и более раз, однако потеря скорости при этом будет весьма значительной (около 50%).

Достижение высоты парения, которая обеспечила бы движение над гребнями волн при значительной их высоте, потребует больших энергетических затрат, растущих с увеличением высоты парения. По этой причине высоту парения следует выбирать умеренной, ограничивая район и условия плавания.
Минимальная высота парения, обеспечивающая нормальную эксплуатацию мелких судов в хорошую погоду:

• для малых рек и озер 3 см;
• для больших рек и озер 5 см;
• для прибрежного морского плавания 8- 10 см.

При выборе высоты парения следует учитывать, что на подъем каждых 100 кг веса малого судна на высоту 1 см необходимо затратить 0,6-1,0 л. с. мощности двигателя, приводящего во вращение вентилятор.

Форма и размеры судна . Минимальные энергетические затраты на подъем судна (при заданных высоте парения, весе аппарата и площади подушки) могут быть получены при минимальном периметре днища. Это обусловлено тем, что утечка воздуха из воздушной подушки пропорциональна ее периметру. Из всех геометрических фигур этому условию в наибольшей степени удовлетворяет круг.

Однако при определении сопротивления движению судна можно установить, что увеличение отношения длины судна к его ширине (L/B) желательно для снижения сопротивления движению.

Оптимальная форма днища в плане может быть получена путем варьирования. Обычно отношение L/B колеблется в пределах 2-2,5.

Для обеспечения нормальной эксплуатации судов на воздушной подушке над взволнованной водной поверхностью их носовую часть выполняют по форме, напоминающей носовые обводы обычных судов, С целью снижения сопротивления движению обводы корпуса судна на воздушной подушке следует выполнять удобообтекаемой формы.

Обеспечение остойчивости . Как известно, остойчивостью судна называют способность возвращаться в первоначальное прямое положение, из которого его вывели внешние силы.

Остойчивость судов на воздушной подушке достигается иными путями, чем для водоизмещаю-щих судов. Как уже отмечалось, для этой цели необходимы специальные устройства. На судах с общей подкупольной камерой - это боковые поплавки, которые при наклонениях опираются о воду, или разделение подкупольной части на отсеки с пластинами (ножами) в продольном и за-хлопками в поперечном направлениях; на судах с одноконтурной сопловой схемой образования подушки - это, обычно, устройство второго ряда сопел.

Как и для водоизмещающих судов, понижение центра тяжести - ЦТ судна или его повышение приводит соответственно к увеличению или уменьшению остойчивости аппарата.

Удифферентовка судна на режиме парения без хода обеспечивается при размещении ЦТ судна и центра давления воздушной подушки на одной вертикальной прямой. При хорошо обеспеченной остойчивости судна некоторое смещение ЦТ относительно центра давления к существенному дифференту не приводит, но оно может сильно повлиять на величину сопротивления движению (как в положительную, так и в отрицательную сторону). По мнению некоторых специалистов, для снижения горба волнового сопротивления ЦТ следует смещать в нос на 2-3% L.

Поворотливость и торможение . Обеспечение нормальных маневренных качеств судов на воздушной подушке представляет собой весьма сложную и недостаточно изученную задачу. Для обеспечения поворотливости малых судов обычно применяются воздушные рули. Иногда поворот осуществляется наклонением аппарата или отклонением воздушных струй, либо изменением режима работы двух воздушных винтов регулируемого шага.

Торможение осуществляется воздушными винтами регулируемого шага, наклонением аппарата либо направленным воздушным потоком. Достаточно быстрое торможение при движении над водной поверхностью может быть осуществлено при остановке двигателей вентилятора и движителей.

Брызгообразование . Одним из основных недостатков судов на воздушной подушке является большое брызгообразование, которое ухудшает обзор из рулевой рубки, особенно на малых скоростях движения, увеличивает сопротивление судна движению и требует герметизации электрооборудования двигателей, установки фильтров на карбюраторы и т. п. На больших скоростях движения брызги остаются за кормой и существенных неприятностей не приносят.

Уменьшение брызгообразования может быть достигнуто путем снижения давления в подушке, что связано с увеличением ее площади или уменьшением веса судна (брызгообразование отсутствует при давлении в подушке менее 10 кг/м 2).

Брызгообразование судов с камерной схемой обычно меньше, чем у сравнимых судов с сопловой схемой. Наименьшее брызгообразование может быть достигнуто у аппаратов с воздушными крыльями.

Конструкция корпуса . Конструкция корпуса должна обеспечивать достаточную прочность судна при минимальном весе. Отметим, что конструктивные узлы корпусов судов на воздушной подушке больше напоминают конструкции не судна, а самолета.

Толщина обшивки из алюминиевых сплавов на построенных в настоящее время судах весом до 30 т не превышает 1,5-2 мм, на судах весом до 10-15 т всего 0,7-1,5 мм. Как правило, листы большей толщины устанавливаются в носовой части и на днище, воспринимающих удары волн. Следует также учитывать, что при эксплуатации судна на воздушной подушке удары волн могут привести к резкому торможению и, следовательно, появлению больших усилий инерционного характера. В связи с этим крепления различных деталей и узлов, обладающих большой массой, должны быть достаточно прочными.

К материалу для изготовления корпуса предъявляются следующие основные требования:

• как можно меньшее отношение удельного веса к прочности;
• водо- и воздухонепроницаемость;
• устойчивость к коррозии;
• простота обработки и сборки конструктивных узлов.

Материалами, удовлетворяющими этим требованиям, могут быть: алюминиевые сплавы; пластические массы, армированные стеклянными или хлопчатобумажными тканями; водостойкая фанера и другие.

Для получения простого и легкого корпуса особый интерес может представить конструкция каркасного типа, обтянутая хлопчатобумажной тканью или пластмассовой пленкой. Для придания ткани водонепроницаемости и прочности ее следует пропитать эпоксидной или полиэфирной смолой.

Вес корпуса аппаратов на воздушной подушке, приходящийся на 1 м 2 площади в плане, колеблется в пределах от 10 до 30 кг.

Определение мощности, потребной для создания воздушной подушки

Камерный способ . Для аппаратов с камерной схемой создания подушки энергетические затраты связаны со свободной утечкой воздуха из-под днища по всему периметру судна или в его части, если имеются ограждения в виде бортовых ножей, носовых и кормовых захлопок и т. п. (рис. 16).

Производительность вентилятора должна равняться расходу воздуха. Расход воздуха или производительность вентилятора для камерной схемы:

где S - площадь прохода, через который воздух выходит из-под днища, м 2 ;
v - скорость истечения воздуха, м/сек.
Площадь прохода воздуха:
где П - периметр судна по нижней кромке купола, м;
h c - высота струи, м.

Так как при выходе из-под купола струя сужается, высота струи несколько меньше высоты парения h и может быть принята h c - 0,7÷0,8 h.

Скорость истечения может быть с достаточной степенью точности определена по формуле свободного истечения воздуха из сосуда, т. е.:

где Р - избыточное давление под куполом, кг/м 2 ;
g - ускорение силы тяжести, м/сек 2 ;
у - удельный вес воздуха, кг/м 3 .

Тогда производительность вентилятора определится как:

а мощность, затрачиваемая на подъем:

где η B - коэффициент полезного действия вентилятора.

Сопловой способ . У аппаратов с сопловой схемой образования воздушной подушки расход воздуха (рис. 17) относительно меньше, чем у аппаратов с камерной схемой.

Определение мощности, потребной для создания заданной высоты парения, характеристик вентилятора и других исходных данных проектирования при сопловом способе представляет собой более сложную задачу.

Для приближенных расчетов мощности, затрачиваемой на подъем, можно воспользоваться формулой:

При двухконтурной сопловой схеме потребная мощность должна быть увеличена примерно на 20%.

Выбор двигателя и вентилятора

После установления потребной мощности вентилятора следует приступить к подбору двигателя. Основные требования, которые следует предъявлять к двигателям судов на воздушной подушке:

1) минимальный вес двигателя, приходящийся на 1 л. с.;

2) надежность эксплуатации в условиях интенсивного брызгообразования.

При мощностях до 30 л. с. основному требованию (минимальный относительный вес) отвечают двигатели мотоциклетного типа. Однако следует учитывать, что условия эксплуатации этих двигателей на мотоциклах и на катере на воздушной подушке существенно отличаются как по характеру работы двигателя, так и по условиям его охлаждения. Поэтому при использовании мотоциклетного двигателя расчетной следует считать не максимальную мощность, а мощность, при которой может быть осуществлена долговременная его работа (примерно 0,7÷0,8 N макс).

Необходимо обеспечить интенсивное охлаждение двигателя при его работе и хорошую фильтрацию воздуха, поступающего в цилиндры через карбюратор.

Для получения минимального веса всей установки задачу по выбору типа двигателя надо решать комплексно, одновременно с выбором передачи от двигателя к вентилятору и конструкции вентилятора. Известно, что изменение числа оборотов вентилятора приводит соответственно к изменениям конструктивных размеров и веса при той же производительности.

Одним из основных конструктивных элементов судна на воздушной подушке является вентилятор, поэтому выбор его размеров и конструкции должен быть произведен особенно тщательно. Как указывалось ранее, потребная производительность вентиляторов для судов с сопловой схемой на 30-40% меньше, чем для судов с камерной схемой при той же высоте парения. Это обстоятельство позволяет применять для сопловых схем вентиляторы меньших габаритов, что является дополнительным преимуществом сопловой схемы.

Определение основных элементов вентиляторов для судов на воздушной подушке производится методами, изложенными в специальной литературе, и обычно затруднений не вызывает.

В настоящее время для создания воздушной подушки применяются преимущественно осевые вентиляторы, однако с успехом могут применяться вентиляторы и других типов.

Расположение вентиляторов обусловливается необходимостью равномерного распределения давления по площади днища и весовой удифферентовки. Обычно их располагают симметрично относительно ЦТ площади подушки или на вертикальной оси, проходящей через него.

Заслуживают внимания вентиляторные схемы, использующие скоростной напор встречного воздуха. В отдельных случаях при использовании таких схем вентиляторы получают горизонтальную ось вращения и располагаются со смещением к носу. Несмотря на заманчивость применения этой схемы, следует иметь в виду, что решить такую задачу очень сложно. Вентиляторы на стоянке и при движении будут работать в различных условиях, а это может повлечь значительное усложнение их конструкции и привести к необходимости применения поворотных лопаток с целью сохранения постоянного значения к. п. д. при изменении условий работы, без чего преимущество такой схемы может быть сведено к нулю.

Особое внимание надо уделить обеспечению прочности вентилятора и его крепления к корпусу. При проектировании и изготовлении вентилятора следует помнить о необходимости его балансировки. Недостаточная отбалансированность может привести к сильной вибрации и даже к разрушениям вентилятора и связанных с ним конструкций.

Расчетные характеристики вентилятора должны выбираться с учетом схемы создания воздушной подушки. Для камерной схемы производительность Q можно найти по приведенным выше формулам, а напор И можно принять равным давлению в камере Р. Для сопловой схемы производительность вентилятора и давление следует определять с учетом потерь в воздухопроводах.

Статическое давление за вентилятором:

где k B - коэффициент, учитывающий потери давления в воздушных трактах. Для судов с сопловой схемой k B = 0,6÷0,7.

Тогда производительность определится по формуле:

Выбор параметров соплового устройства

Основными характеристиками соплового устройства, имеющими определяющее значение для выбора оптимальных параметров воздушной подушки, являются:

1) давление в воздушной подушке Р;

2) угол наклона сопла Θ (см. рис. 17);

3) ширина сопла t.

Давление в воздушной подушке для малых аппаратов колеблется в пределах 80-100 кг/м 2 .

Оптимальный угол наклона сопла 0opt может быть выбран по графику (рис. 18) в зависимости от отношений h/t и t/D O , где D O - эквивалентный диаметр:

Отношение высоты парения к ширине сопла принимается обычно в пределах от 2 до 3.

Сопротивление движению судов на воздушной подушке

Волновое сопротивление . Судно, парящее над водой, создает в ней углубление (рис. 19), глубина которого зависит от давления воздуха под днищем. При движении такого судна углубление водной поверхности перемещается вместе с ним и создает системы поперечных и расходящихся волн, картина которых аналогична волнообразованию водоизмещающего судна такой же формы. Таким образом, суда на воздушной подушке, так же как и водоизмещающие, испытывают волновое сопротивление.

По мере увеличения скорости движения картина волнообразования меняется. В начале движения волновое сопротивление растет довольно интенсивно, а затем столь же интенсивно падает. При числах Фруда:

превышающих 0,7, волновое сопротивление резко уменьшается. Из этого следует, что горизонтальный упор движителей должен обеспечивать преодоление максимума волнового сопротивления, а расчетная скорость должна быть выше:

Приближенно волновое сопротивление судна прямоугольной формы при различных отношениях сторон можно определить по формуле:

Произведя расчеты по указанной формуле, можно установить, что волновое сопротивление снижается с уменьшением соотношения сторон.

Воздушное сопротивление. Сопротивление воздуха движению судов на воздушной подушке является одним из главных видов сопротивления. Для определения величины воздушного сопротивления можно воспользоваться формулой:

Для точного определения величины коэффициента С х требуются специальные модельные испытания судна в аэродинамической трубе. Приближенно его значение можно принимать в пределах 0,3-0,5, причем для судов с удобообтекаемой формой оно будет ближе к 0,3.

Сопротивление потери импульса . При работе судов на воздушной подушке воздух захватывается вентилятором и переносится вместе с судном. Это обстоятельство приводит к потерям, называемым импульсным сопротивлением.

Сопротивление потери импульса для аппаратов, не предусматривающих отклонения струй воздуха в корму, может быть определено из выражения:

где Q - производительность вентилятора, м 3 /сек; V - скорость хода, м/сек.

В действительности же встречный поток воздуха при движении судна на воздушной подушке отклоняет в корму струи воздуха, выходящие из сопел. У большинства аппаратов отклонение струй предусматривается конструкцией, что позволяет получить дополнительный горизонтальный упор, величина которого может быть определена приближенно из выражения:

Если даже не учитывать сопротивление потери импульса и дополнительную тягу отклоненных струй, это не приведет к существенным ошибкам при проектировании судов со сравнительно малыми высотами парения; поэтому весь этот расчет практически можно не производить.

Движители

Создание упора для движения судов на воздушной подушке осуществляется различными способами (воздушные винты, водяные винты, возду-хометные движители и др.). Выбор типа движителя должен определиться в результате проектной проработки с целью получения наиболее экономичного аппарата.

Несмотря на разнообразие применяемых движителей, можно установить некоторые закономерности. Так, для судов весом до 0,7 т движение обычно осуществляется наклоном судна в нужную сторону или отклонением воздушной струи в сопловом устройстве специальными отклоняющими лопатками. Этим способом может быть получена скорость от 5 до 30 узлов, причем больший предел скорости может быть достигнут у судов, имеющих большую высоту подушки, так как это позволит осуществлять больший наклон.

На судах значительных размеров с камерной схемой и боковыми ножами с успехом применяются водяные винты. Поскольку наличие боковых ножей ограничивает их предельную скорость (20-30 узлов) и исключает выход судна на берег, установка водяных винтов, обеспечивающих на этих скоростях высокий к. п. д., оказывается наиболее целесообразной.

На судах с полным отрывом от воды и весом более 1 т в большинстве случаев в качестве движителей устанавливают воздушные винты. Это объясняется стремлением обеспечить возможность эксплуатации аппаратов на мелководье, на отмелях и с выходом на берег. Кроме того, проектные скорости судов с полным отрывом от воды (благодаря малому их сопротивлению) могут быть получены значительно более высокими (60-100 и более узлов). На этих скоростях к. п. д. воздушных винтов может быть даже большим, чем водяных, в то время как при меньших скоростях воздушные винты уступают водяным.
Подсчитаем (приближенно) составляющие весовой нагрузки.

1. Вес корпуса (принимаем 20 кг на 1 м 2 площади подушки) Р к = 20·S = 20·4 = 80 кг.

2. Вес двигателя вентилятора 50 кг.

3. Вес вентилятора 20 кг.

4. Вес двигателя воздушного винта 30 кг (предполагается работа двигателя «на прямую» со снятой коробкой передач и сцепления).

5. Вес воздушного винта 5 кг.

6. Вес фундаментов под двигатель вентилятора 8 кг.

7. Вес фундаментов под двигатель воздушного винта 12 кг.

8. Ограждение воздушных винтов 3 кг.

9. Рулевое устройство 7 кг.

10. Бензобаки и бензопроводы 5 кг.

11. Органы управления 5 кг.

12. Вес сиденья 5 кг.

13. Вес топлива 20 кг.

14. Грузоподъемность (2 человека) 140 кг.

Итого: 400 кг .

Литература

• Бенуа Ю. Ю., Корсаков В. М., Суда на воздушной подушке, Судпромгиз, 1962.
• Летунов В. С., Суда на воздушной подушке, «Морской транспорт», 1963.
• Корытов Н. В., X а л ф и н М. Я., Расчет энергетических характеристик судов на воздушной подушке, «Судостроение», № 9, 1962.

Краткая история создания и основные принципы работы судна на воздушной подушке

Аппараты на воздушной подушке - суда, катера, поддерживающие себя над опорной (земной или водной) поверхностью с помощью воздушной подушки, создаваемой судовыми вентиляторами. В отличие от обычных судов и колесного транспорта суда на воздушной подушке (СВП) не имеют физического контакта с поверхностью, над которой движутся. А в отличие от летательных аппаратов (самолётов, экранолётов, экранопланов) они не могут подняться над этой поверхностью на высоту, превышающую некоторую часть их горизонтального размера.

При заданных массе и скорости СВП требуется мощность в 3–4 раза больше, чем автомобилю; столько же они проигрывают и обычным судам. Однако для движения СВП требуется в 2–4 раза меньшая мощность, чем для полета самолетов или вертолетов.

Эффективное применение СВП

Аппараты на воздушной подушке находят применение в тех случаях, когда не может быть эффективно использован автомобильный, железнодорожный и обычный водный транспорт. Ховеркрафт может переправить десантные группы с большого десантного корабля на берег со скоростью, достигающей 60 узлов (100 км/ч).

В отличие от обычных средств переправы СВП могут не останавливаться около берега, а пройти дальше и даже преодолеть 5%-й подъем или препятствие высотой до трети высоты юбки. Эти транспортные средства могут использоваться на мелководье, в засоренных и арктических водах, в условиях открытой местности.

Идея движения на воздушной подушке

Идею движения на воздушной подушке впервые сформулировал шведский ученый Э. Сведенборг (1716). Ранее, чем в других странах, техникой СВП занялись в Австрии и России.

Основные типы судов на воздушной подушке

Существуют три типа СВП:

• камерного;
• соплощелевого;
• и многорядного соплового.

Во всех схемах между аппаратом и опорной поверхностью с помощью мощных турбореактивных двигателей и высоконапорных вентиляторов создается воздушная подушка.

Камерный тип

В простейшей из схем - камерной - под куполообразное днище (в успокоительную камеру) установленный по центру вентилятор подает воздух.

Соплощелевой тип

В соплощелевой схеме подушка создается потоком воздуха из кольцевого сопла, образованного юбкой и центральной частью с плоским днищем. Воздушная завеса по периметру судна препятствует выходу воздуха из подушки. Один из вариантов соплощелевой схемы – схема с периметрической водяной завесой, пригодная для движения над водной поверхностью.

Многорядный сопловой

В многорядной сопловой схеме подушка образуется рядами кольцевых рециркуляционных сопел с разными уровнями создаваемого давления. В последних двух случаях для создания подушки требуются менее мощные вентиляторы.

Отдельные разработки

Компания «Форд мотор» предложила создать СВП «Левапед», у которого воздушная подушка очень тонкая, как в своеобразном газовом подшипнике, и он может двигаться только над специальной гладкой поверхностью типа рельсового пути.

Канадское отделение фирмы «Авро» разрабатывает СВП соплощелевого типа с настолько мощными вентиляторами, что он может подниматься и лететь как реактивный самолет.

Создание тяги и управление

Поступательное движение судна на воздушной подушке (СВП) может обеспечиваться:

1. горизонтальными соплами, в которые поступает воздух от подъемных вентиляторов;
2. наклоном (дифферентом) судна в направлении движения так, чтобы возникла горизонтальная составляющая силы тяги;
3. установкой воздухозаборников подъемных вентиляторов в направлении движения таким образом, чтобы при всасывании воздуха также возникала нужная сила тяги;
4. обычными воздушными винтами. Иногда движущая сила создается комбинацией этих методов. Наиболее эффективно создание тяги с помощью воздушных винтов, однако вращающиеся винты на СВП представляют опасность и для пассажиров, и для команды.

Принцип торможения СВП

Режим торможения СВП, как и поворот без бокового заноса, обеспечиваются поворотом потока тяговых устройств. Для улучшения путевой устойчивости ставят вертикальные стабилизаторы, как у самолетов. Высота подъема регулируется основными вентиляторами ховеркрафта.

Для освоения природных ресурсов отдаленных районов нашей страны требуются транспортные средства повышенной проходимости, обладающие свойством амфибийности, то есть способностью переходить с воды на сушу и обратно. Однако практика показала, что в ряде труднодоступных и климатически суровых районов, характеризующихся большим количеством рек, озер и болот, использование гусеничных или колесных вездеходов крайне затруднено, а подчас и невозможно.

Это связано с тем, что здесь особенно сильно проявляются держащие свойства грунта. Известно, что на каждый квадратный метр поверхности корпуса машины, контактирующей с грунтом, налипает от 300 кг влажных песков до 4000 кг туго пластичных глин. Кроме того, из-за присасывания к грунту во время длительной стоянки или вынужденной остановки машина лишается возможности двигаться.

В зимних условиях движение затруднено тем, что вне дорог мала несущая способность снежного покрова. По льду рек и озер особенно сложно перемещаться в периоды ледостава, таяния и разрушения льда, когда даже плавающая техника не может преодолевать его сопротивление.

Следует также отметить, что в последнее время существенно возросли требования к экологичности транспорта, в частности, введены ограничения на степень разрушения им верхних слоев почвы.

С учетом всех перечисленных факторов наиболее целесообразным считают использование транспортных средств на воздушной подушке, у которых давление на грунт не превышает 2- 5 кПа, что существенно ниже, чем у гусеничных транспортеров-снегоболотоходов (17-24 кПа). Благодаря этому они обладают лучшей проходимостью и не разрушают поверхностный слой почвы.

Практическое применение катеров и судов на воздушной подушке в нашей стране было начато с 1935 г. Группой под руководством конструктора и ученого В. Левкова был проведен ряд исследований. За период до 1941 г. они создали и опробовали 15 аппаратов на воздушных подушках массой от 2,25 до 14,7 т. Например, в 1937 г. дюралевый катер на воздушной подушке Л-5 в ходе испытаний развил скорость 137 км/ч. Уже на раннем этапе развития судов на воздушной подушке была выявлена их уникальная способность двигаться над водой, болотом, песчаными перекатами, льдом залива и равнинной местностью.

В ходе эксплуатации судов и катеров на воздушной подушке накапливался опыт, стала определяться их специализация. Если раньше они использовались преимущественно на воде или в качестве амфибий, то теперь появились их наземные варианты - самоходные и буксируемые с помощью тягача, а также платформы на воздушной подушке, предназначенные для перевозки различных грузов в труднодоступных районах. Однако основным, магистральным направлением развития транспортных средств на воздушной подушке является создание судов и катеров, в наибольшей степени отвечающих потребностям народного хозяйства.

Воздушная подушка представляет собой полость под корпусом транспортного средства, в которую непрерывно нагнетается воздух под давлением более высоким, чем атмосферное Ее границы образованы твердыми или мягкими стенками, а также их комбинацией. Твердые стенки воздушной подушки судна принято называть скегами, а мягкие - гибким ограждением.

Устойчивость воздушной подушки обеспечивается за счет истечения воздуха, выходящего через узкий зазор между нижней кромкой стенок ограждения и опорной поверхностью. Струи воздуха вместе с податливым ограждением обеспечивают равномерное отслеживание неровностей грунта и взволнованной водной поверхности. Аппараты с бортовыми скегами, но с носовыми и кормовыми гибкими секциями стали называть скеговыми, а имеющие гибкое ограждение по всему периметру воздушной подушки - амфибийными катерами на воздушной подушке.

Суда на воздушной подушке - видео

Гибкое ограждение изготавливают из различных сортов химического волокна, образующего сетчатую тканевую основу, покрытую резиноподобными полимерами - типа неопрена, полиуретана, с добавками натуральных каучуков. Добавки способствуют сохранению эластичности материала даже при значительном понижении температуры воздуха (до -40-50 °С).

На практике хорошо зарекомендовало себя двухъярусное гибкое ограждение, состоящее из баллона-ресивера (верхний ярус) и набора съемных элементов в виде примыкающих друг к другу сегментов (нижний ярус). Воздух поступает из нагнетателя в ресивер, а из него через систему отверстий в полость воздушной подушки, ограниченную съемными элементами. В ресивере создается более высокое давление, чем в воздушной подушке, благодаря этому он выполняет формообразующую и амортизирующую роль при восприятии динамических нагрузок. Съемные элементы, раздвигаясь, «обтекают» сосредоточенные препятствия, при этом сохраняется заданный воздушный зазор. Это позволяет преодолевать пни, валуны и кочки высотой 0,5-0,8 м, что весьма затруднительно для гусеничных машин.

Увеличению остойчивости подобных транспортных средств способствует разделение полости воздушной подушки на отдельные отсеки (камеры) продольными и поперечными килями. Таким образом предотвращается возможность наиболее опасной аварии - опрокидывания вследствие подлома и затягивания гибкого ограждения под корпус. Энергозатраты на образование воздушной подушки, а также неизбежные потери части полезного объема под устройство каналов, подводящих воздух к ресиверу от нагнетателей, компенсируют, как правило, за счет повышения эффективности движителей.

Суда-амфибии на воздушной подушке

В амфибийных судах на воздушной подушке чаще используют движитель аэродинамического типа, например, воздушный винт. Его размещают в кольцевой насадке, что способствует увеличению сечения отбрасываемой воздушной струи по сравнению с открытым винтом. В результате чего увеличивается тяга и снижается шум при работе.

Другим способом, позволяющим увеличить тяговые характеристики судов на воздушной подушке, является применение, противоположно вращающихся винтов, которые располагают попарно. Стремление сохранить величину тяги воздушных винтов и при этом уменьшить их диаметр привело к созданию вентиляторных движителей. Они имеют увеличенные число лопастей и длину кольцевой насадки. Движители такого типа по конструкции максимально близки к осевым нагнетателям.

К аэродинамическим движителям относят также и воздушно-сопловые, в которых источником тяги является струя воздуха, истекающая через сопло из полости воздушной подушки или из выходного канала нагнетателя. Сопловой движитель судна на воздушной подушке прост по конструкции, однако его кпд в 2 раза ниже, чем у винтового. Поэтому в качестве маршевого движителя, как правило, применяют воздушный винт. Сопловой же в основном используют в качестве подруливающего устройства, обеспечивающего выполнение маневров на малых скоростях.

Большей эффективности подъемной силы воздушной подушки стремятся достигнуть снижением массы корпуса судна. Поэтому для его изготовления используют детали из легких алюминиевых сплавов, которые соединяют заклепками или сваркой. Надстройки и рубки скоростных аппаратов часто делают из стеклопластика.

При выборе двигателей для катеров и судов предпочтение отдают, как правило, автомобильным (карбюраторным или дизельным) с воздушным охлаждением. Для распределения мощности на валы нагнетателей и движителей, которые, как правило, располагаются на различных уровнях, применяют плоскозубчатые ременные передачи.

Уменьшение массы наряду с использованием благоприятных аэродинамических форм и совершенных двигателей позволяет транспортным средствам на воздушной подушке на скоростях, превышающих 50 км/ч, успешно конкурировать не только с быстроходными водоизмещающими судами, но и с глиссерами и судами на подводных крыльях.

Рассматривая амфибийные качества подобных судов, следует достаточно критично оценить распространенное представление о них как о неограниченно всепогодном, вездеходном и всесезонном транспортном средстве. Необходимо помнить, что отсутствие контакта с опорной поверхностью кроме преимуществ порождает и некоторые проблемы. Становится, например, сложно преодолевать подъемы, избегать бокового сноса и ветрового дрейфа.

Этапы развития судов на воздушной подушке в России

В нашей стране развитие транспортных средств на воздушной подушке прошло несколько этапов. Так, на заводе «Красное Сормово» в Горьком вначале был построен экспериментальный 5-местный катер «Радуга» массой 3,3 т с авиационным поршневым двигателем мощностью 162 кВт (220 л. с). Он имел жесткосопловую схему образования воздушной подушки, его скорость достигала 110 км/ч. Позднее катер был оборудован различными типами гибкого ограждения и продемонстрировал удовлетворительные амфибийные качества в летнее и зимнее время, мог преодолевать уклоны до 10°, переходить через поля плавающих бревен.

Несколько позднее было разработано и испытано судно на воздушной подушке «Сормович» пассажировместимостью 50 человек. В качестве двигателя на нем применялась авиационная турбина мощностью 1700 кВт (2300 л. с). Корпус судна был изготовлен из алюминиевого сплава. При массе 36,4 т машина развила скорость 100 км/ч. В ходе испытаний на аварийное торможение было установлено, что перегрузочные ускорения при отключении главного двигателя на скорости 50-70 км/ч составляют 0,2-0,5 g, что обусловило возможность эксплуатации судна с этими скоростями на мелководье. В конце испытаний «Сормович» совершил пробную перевозку пассажиров по линии протяженностью 274 км. В зимнюю навигацию была доказана возможность его перемещения над ледовым полем толщиной 35-40 см с отдельными торосами высотой 40-50 см и снежным покровом глубиной до полуметра.

Затем конструкторы вернулись к созданию новых вариантов катера «Радуга». Было построено судно на воздушных подушках «Радуга-3», предназначенное для перевозки сменных вахт бурильщиков в районе Сургутского нефтегазоместорождения. Этот 10-местный катер с дизельным двигателем мощностью 220 кВт (298 л. с.) и скоростью 70 км/ч изготовлен из легкого сплава и имеет массу 3,7 т. Нагнетатель типа осевого вентилятора выполняет две функции: создает воздушную подушку и обеспечивает движение.

В Центральном конструкторском бюро «Нептун» был глубоко проанализирован весь существующий опыт создания средств на воздушной подушке, основанный на использовании преимущественно авиационной техники. В результате установили, что из-за относительно высокой строительной стоимости и больших эксплуатационных затрат коммерческая эксплуатация таких судов убыточна.

С учетом этих факторов сформулировали основные направления дальнейшей деятельности: разработка сварного корпуса, использование дизельной энергетической установки, применение воздушных винтов с упрощенным приводом в направляющих насадках через плоскозубчатые ременные передачи. К научной и экспериментальной проработке проектов были привлечены специалисты ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова.

Катер на воздушной подушке «Барс»

Первым изготовили малый катер на воздушной подушке «Барс», который сразу нашел применение в народном хозяйстве, хотя упомянутые технические решения были реализованы на нем еще не в полной мере. К настоящему времени несколько десятков этих 8-местных аппаратов, оснащенных авиационными двигателями мощностью 176 кВт (230 л. с), несут почтовую службу в системе Минсвязи РСФСР, выполняют поисково-спасательные функции, а также успешно используются в качестве патрульных судов в системе МВД СССР. Эксплуатируются они в труднодоступных местах, включая мелководные соленые озера, участки засушливых степей, песчаные отмели, зоны лесосплава, как в летних, так и в зимних условиях. Как показала практика, эти катеры оказались значительно эффективней применявшихся ранее серийных аэросаней-амфибий. При массе 2,2 т максимальная скорость «Барса» 80 км/ч.

Катер на воздушной подушке типа «Гепард» имеет корпус из алюминиевых сплавов марок АМг5 и АМг61. На нем установлены два воздушных винта в кольцевых насадках. Благодаря специальной профилировке лопастей уменьшилась частота вращения винтов и снизился уровень шума при их работе. На входной кромке лопастей, выполненных из упрочненного стеклопластика, предусмотрена защитная накладка из нержавеющей стали.

Воздушная подушка образуется за счет подачи воздуха от центробежного нагнетателя, рабочее колесо которого снабжено стеклопластиковыми профилированными лопатками. Крутящий момент от автомобильного двигателя ЗМЗ-53 мощностью 88 кВт (120 л. с.) передается к нагнетателю с помощью карданных валов и плоскозубчатых ременных передач. Предусмотрена возможность отключения трансмиссии от двигателя, что облегчает его запуск при низких температурах. Для выдерживания курса, а также для управления дифферентом катера за кольцевыми насадками установлены вертикальные и горизонтальные аэродинамические рули.

Рубка имеет теплоизоляционное покрытие и снабжена системой воздушного обогрева. С помощью блоков плавучести, расположенных под навесными секциями, обеспечивается удержание судна на плаву при затоплении любого отсека. Это 4-местное малое судно массой 1,8 т развивает на воде скорость 60 км/ч, а на твердой ровной поверхности 70 км/ч и используется спасательными службами, водной милицией, различными административными подразделениями природных заказников, почтовыми службами, лесозаготовительными, нефтегазовыми и энергетическими предприятиями, крупными охотничьими хозяйствами Сибири. Серийное производство «Гепардов» было освоено на Свирской судоверфи.

18-местный пассажирский катер на воздушной подушке «Пума» оснащен двумя бензиновыми двигателями ЗМЗ-53. Одной из его модификаций является реанимационный катер скорой медицинской помощи, который может служить плавучей операционной. Он способен достигать самые отдаленные и труднодоступные пункты речных бассейнов.

Скорость катера, несмотря на увеличение его массы до 5,7 т, ос
талась такой же, как у «Гепарда». Каждый из двух двигателей приводит в действие спаренный центробежный нагнетатель и воздушный винт в кольцевой насадке. Возможно перемещение судна при" работе одного двигателя. В остальном конструктивные решения повторяют принятые ранее на «Гепарде».

Катер на воздушной подушке «Пума» в медицинском варианте была испытана в районах Томской области, где преодолела 400 км по торосистому льду с высотой препятствий до 0,6 м, то есть равных высоте гибкого ограждения. Пассажирский вариант катера прошел испытания на шельфе Северного Каспия, осуществив самостоятельный переход в этот район от Волгограда. Установлено, что зимой амфибийным катерам на воздушной подушке-требуется мощность главных двигателей" на 20- 30% меньше, чем летом при скорости на 5-10 км-выше.

Последней разработкой ЦКБ «Нептун» стало судно на воздушной подушке типа «Ирбис», которое имеет следующие характеристики: число мест в морском варианте вместе с экипажем 30, в речном варианте 34, масса 10,7 т, максимальная скорость хода 57 км/ч, мощность двух дизелей 280 кВт (380 л. с).

В этом судне получили развитие многие конструкторские решения, которые ранее были применены при создании «Пумы». Главным отличием является то, что «Ирбис» имеет дизельный двигатель с воздушным охлаждением вместо бензинового. Это позволило сделать судно более экономичным. Глубоко были проработаны вопросы повышения прочности корпуса. В результате обеспечена возможность движения в прибрежных морских районах с высотой волны до 1,25 м.

В ходе испытаний головного судна были осуществлены переходы по маршрутам Москва-Ленинград и Москва- Северный Каспий (около 15 тыс. км). Мореходные испытания состоялись в Финском заливе. При этом была выполнена серия измерений напряженного состояния конструкций судна при движении на волнении. По результатам испытаний судно типа «Ирбис» рекомендовано использовать при температурах окружающего воздуха от -30 "С до +40 °С на засоренных и порожистых участках рек с сильным течением, в зарослях камыша и на болотах, ледяных и заснеженных поверхностях, плавающем льду.

При сравнении судна на воздушной подушке «Ирбис» с гусеничными плавающими машинами ГТ-Т и К-61, а также с американским судном на воздушной подушке «Хаски» 2500ТД (все имеют дизельные силовые установки) по затратам на топливо для перевозки 1 т груза на 1 км было выявлено его преимущество перед всеми амфибиями в режимах движения по воде. Сопоставимые данные для суши (вернее, для ровного твердого экрана) имеются только по группе транспортных средств с бензиновыми двигателями. Из их анализа следует, что катер на воздушной подушке «Пума» сохраняет свое преимущество перед автомобилем-амфибией БАВ, если водная часть пути составляет не менее 63% его общей протяженности.

В настоящее время накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации скоростных катеров и судов на воздушной подушке подтверждает способность отечественного судостроения поставлять народному хозяйству целый набор таких катеров и судов, а также возможность создания в перспективе транспортных средств, в большей степени ориентированных на озерно-морскую эксплуатацию и имеющих пассажировместимость 100 человек и более.

На просторах нашей страны любители активного отдыха не упускают возможностей обеспечить себе комфортное передвижение по бездорожью, включая водные преграды, в любое время года. И если снегоходом, гидроциклом и аэроботом уже никого не удивишь, то использование военной техники привлекает к себе внимание. В фокусе данной статьи - катер на воздушной подушке, его технические характеристики, возможности использования в мирное время, отзывы пользователей и краткий обзор цен на данный вид транспорта.

Принцип действия

Катер на воздушной подушке, благодаря законам аэродинамики, использует поток воздуха, создаваемый двигателем не только для движения, но и для снижения силы трения. Воздушная подушка представляет собой слой сжатого воздуха под днищем транспорта, который удерживается за счёт силы тяжести судна. Превышение давления воздуха приводит к его стравливанию в зоне соприкосновения днища судна с поверхностью земли или воды. В момент стравливания лишнего воздуха сила трения между днищем транспорта и поверхностью земли практически отсутствует - это даёт возможность не только перемещать судно с помощью аэродвигателя, но и свободно им управлять.

Помимо статической работы, направленной на преодоление трения, движительно-нагнетательная система создаёт и динамическую работу, заставляя судно двигаться. Для этого на корпусе катера установлен огромный вентилятор, который мощным потоком воздуха придаёт ускорение катеру. Расположенные за вентилятором перекрытия позволяют управлять потоком воздуха, регулируя направление движения транспорта.

Технические возможности

Технические характеристики катеров на воздушной подушке не позволят любителям активного отдыха равнодушно пройти мимо.

1. Любая поверхность для передвижения. Водоём с высотой волны до 25 см, ледяной или снежный покров - это родная стихия для судна. Допускается передвижение по траве, песку, болоту, гравию или асфальту, однако в таких случаях нужно быть готовыми к быстрому износу гибкого ограждения воздушной подушки.
2. Грузоподъёмность. Если речь касается гражданских судов, то грузоподъёмность, включая пассажиров, составляет примерно 1000-1500 килограмм. В большей степени данный параметр зависит от мощности двигателя.
3. Скорость движения и расход топлива. Стандартом принято считать расход в 20 литров топлива в час на крейсерской скорости в 60 км/ч. Максимальные показатели не должны отклоняться от арифметической прогрессии. То есть скорость катера 120 км/ч увеличит расход топлива в два раза, но не более.

Ограничения использования

Малые, средние или большие катера на воздушной подушке имеют ряд ограничений, которые необходимо знать всем без исключений покупателям.

1. При высоте волны более 30 см на водной поверхности движение катера будет затруднено и может привести к затоплению, так как рывки и удары о гребни волны снижают давление воздуха под гибким ограждением, погружая судно наполовину в воду.
2. Густая и высокая растительность ограничивает плотное прилегание гибкого ограждения к поверхности земли, что также может затруднить перемещение.
3. Жёсткие преграды свыше 35 см (коряги, пеньки, камни) не только понижают давление под днищем судна, но и могут повредить гибкое ограждение. Пусть ремонт катеров на месте не является проблемой при наличии шила и проволоки, однако это лишние временные затраты.

Откуда возник интерес

Речные и морские катера на воздушной подушке в XX веке считались лучшим транспортом для совершения прогулок по водной глади. Огромная скорость, прекрасная манёвренность и высокая безопасность привлекали не только туристов, но и местное население, которое перемещалось на загородные участки и обратно по морям, озёрам и рекам нашей огромной страны. А вот внимание охотников и рыбаков привлёк десантный катер после демонстрации фильма «Ответный ход» на закате двадцатого столетия. Именно тогда зародилась эра малых суден на воздушной подушке, ведь в фильме наглядно были представлены все технические возможности данного вида транспорта, для которого практически не существует преград.

Десантные катера до сих пор стоят на вооружении многих стран мира. Мир и покой россиян оберегает самое большое в мире судно на воздушной подушке под названием «Зубр». Ему не составит особых проблем пересечь всю акваторию Чёрного моря, имея на борту пару танков и десяток БТРов. Помимо перевоза грузов судно имеет на борту крылатые ракеты, что делает его боевой единицей в военное время.

Юный техник - начало всех начал

Воспроизвести десантный катер в приемлемых для транспортировки размерах русским кулибиным не составило особых проблем. Проведя испытания и предоставив технологию производства амфибии в научно-технические издания страны, народные умельцы дали возможность военным технологиям послужить в мирных целях. Если открыть любой технический журнал того времени, на фото можно обнаружить не только моторные катера на воздушной подушке либо с жёстким дном. Для преодоления сухопутных и водных просторов мастера придумывали всевозможные симбиозы автомобильных транспортов и плавучих средств, отдалённо напоминающих БРДМ.

Однако все они так и остались лишь на бумаге, чего не скажешь о самом популярном в мире транспорте, для которого не существует преград, - средстве на воздушной подушке (СВП). В средствах массовой информации даже сейчас можно найти множество подробных инструкций, подтверждённых фото и видеозаписями, по производству плавсредств собственными руками с нуля. Однако профессионалы рекомендуют воздержаться от таких предложений, ведь СВП считается травмоопасным.

Выше только звезды

Самым лучшим плавающим средством на воздушной подушке признан катер серии «Пегас». В первую очередь, он отличается от конкурентов возможностью использования в любое время года. Все новые катера имеют салон закрытого типа. Выполнен он с системой отопления и позволяет сохранять комфортные условия даже в тридцатиградусный мороз. В летнюю жару кабина легко трансформируется, позволяя улучшить циркуляцию свежего воздуха. В зависимости от модификации плавсредство способно принимать на борту от 5 до 8 человек со снаряжением 350-500 кг.

Если учесть малый расход топлива и хорошие показатели дальности хода и скорости, то можно сделать вывод, что это самый лучший катер. Цена такого устройства способна смутить обычного человека - 30 000 условных единиц. Однако если суммировать стоимость вместе взятой техники - моторной лодки, квадроцикла и снегохода, станет ясно, что средство на воздушной подушке имеет очень привлекательную цену.

Если интересен корпоративный сегмент, то лидером здесь признано судно серии «Нептун». Имея в распоряжении множество модификаций, устройство в первую очередь позиционируется как транспорт высокой проходимости для перевозки пассажиров.

Отечественная альтернатива

Помимо «Пегаса» на российском рынке хорошо зарекомендовали себя судна на воздушной подушке «Марс», «Неотерик», «Стрелец», «Мираж», а также морские катера для перевозки до 15 человек серии «Аэроджет». Все они относятся к туристическому классу, из-за чего имеют ряд ограничений, в первую очередь касающихся режимов эксплуатации. Например, судно «Мираж» можно использовать круглый год, включая сильные морозы, однако перемещение его по волнам и неровным поверхностям ограничено из-за некоторых особенностей конструкции. А вот малыш «Неотерик» способен пройти там, где не ступала нога человека, не говоря уже про низкий расход топлива (5 литров в час) и огромную скорость катера. А вот с грузоподъёмностью и эксплуатацией при отрицательных температурах у него большие проблемы.

Чудом российской промышленности считают средство на воздушной подушке, носящее название «Жук». После просмотра СВП на фото ни у кого не повернётся язык назвать его плавсредством. Он больше напоминает мотоцикл на воздушной подушке. Двухместное устройство малых размеров показывает высокие характеристики проходимости на разных поверхностях и под большими углами.

СВП для развлечения

Судя по многочисленным отзывам владельцев, большую популярность в России завоевал катер на воздушной подушке «Торнадо». Изготовлен он украинским производителем ООО «Артель» на Николаевской верфи. Изначально катер позиционируется как плавсредство для развлечений и культурного отдыха. Достаточно увидеть фото катера, чтобы убедиться в его непригодности к рыбалке или охоте. Малые габариты, низкая грузоподъёмность дают возможность СВП нарушать все законы физики и аэродинамики как в скорости и манёвренности, так и в прохождении всевозможных преград. Чем же он заинтересовал российского покупателя?

1. Низкая цена. Всего за десять тысяч условных единиц можно приобрести себе универсальное средство передвижения.
2. Возможность модернизации. Катер СВП прекрасно переоборудуется как для охоты, так и для рыбалки для двух человек.
3. Запчасти российского производства. Помимо двигателя РМЗ-550 все компоненты можно найти на отечественном рынке.

Недорогой, но и маломощный катер на воздушной подушке Hov Pod SPX, представленный заводом Англии, является самым популярным плавсредством в Европе. Также он стоит на вооружении двух десятков стран мира и пользуется спросом в миссиях спасения ООН. На розничном рынке катер позиционируется как транспорт для всей семьи - рыбалка, туризм, активный отдых, пикник - все это ему подвластно. Производитель утверждает, что простота, удобство и безопасность - главные атрибуты этого судна, а управление катером можно доверить ребёнку.

Английские высокотехнологичные устройства и механизмы всегда отличались от конкурентов своей безукоризненностью. Катер Hov Pod SPX на воздушной подушке выполнен из уникального композитного материала, который применяется для изготовления ограждений в «Формуле-1». Рулевое управление сделано из нержавеющей стали Teleflex. Основание корпуса, защита двигателя, а также все металлические компоненты в конструкции кузова хромированы. Таким образом, производитель даёт понять своим покупателям, что морские прогулки на судне не запрещены.

Потребность государственных структур

Помимо активного отдыха и развлечений средства на воздушной подушке нашли своё предназначение в Министерстве внутренних дел и чрезвычайных ситуаций. Например, плавсредство «Север» применяется транспортной полицией для поиска и задержания подозреваемых в совершении преступления. Аппарат на воздушной подушке не только показывает прекрасные скоростные характеристики (150 км/час на воде), но и способен преодолевать затяжные уклоны до 30 градусов. Данное судно было замечено на вооружении у рыбинспекции. Прекрасные тактико-технические характеристики всегда сумеют привлечь к себе внимание.

Для ремонта мостов и сооружений, обслуживания нефтедобывающих платформ, проведения всевозможных водолазных работ, а также если необходим ремонт катеров, яхт и грузовых судов, стоящих на рейде, используют плавсредство на воздушной подушке серии «Шельф». Огромная мощность двигателя и большие размеры позволяют размещать на судне до двух тонн груза без учёта 20 рабочих. Разворот на 360 градусов без смещений позволяет легко маневрировать в любом труднодоступном месте.

Японские моторы

Преимущественно все катера на воздушной подушке снабжаются двигателями японских гигантов автомобилестроения Honda и Subaru. Такой выбор неслучаен. В отличие от обычных моторных лодок, где приоритетным является количество оборотов в минуту карданного вала, плавсредствам с движительно-нагнетательной системой больше важна высокая мощность. Естественно, экономичность расхода топлива всегда в приоритете у любого владельца. Двухлитровые и 130-сильные моторы Honda D15B и Subaru EJ20 нашли себе применение на катерах с воздушной подушкой.

И если изначально их выбор обосновывался высокой производительностью и долговечностью в процессе эксплуатации, то на данный момент популярность заключается в возможностях модернизации. Народные умельцы не только подняли двигателям мощность до 150 лошадиных сил, но и значительно их облегчили, произведя замену некоторых компонентов. В результате получается очень резвый катер на воздушной подушке.

Законность использования

Катер на воздушной подушке относится к маломерным судам, а значит, подлежит регистрации в государственной инспекции с соответствующим названием. Для управления плавсредством его также необходимо поставить на учёт и получить специальные права. Эти процедуры очень просты, они не вызывают каких-либо проблем. Хлопоты может доставить лишь получение медицинской справки для сдачи на права. Ведь не каждый день врачи принимают владельцев маломерных судов. Судя по многочисленным отзывам владельцев СВП, при прохождении комиссии рекомендуется говорить про обычную проверку на управление автотранспортом. Таким образом, владелец значительно ускорит прохождение комиссии и избавит себя от вопросов и шуток со стороны медицинского персонала.

В заключение

Как оказалось, рынок плавсредств на воздушной подушке не пустует. Большое количество моделей как отечественного, так и импортного производства имеют доступную цену и открывают широкий спектр возможностей. Делая выбор среди моделей, нужно поначалу очертить сферы использования - прогулки, развлечения, путешествия, охота, рыбалка. После этого рекомендуется определиться, в какой сезон будет использоваться катер. Цена плавсредства сильно зависит от этого выбора.

Определиться нужно с количеством пассажиров и грузоподъёмностью. А вот выбор двигателя, топливной системы и рулевого управления особой роли не играет, так как большинство устройств имеют очень схожие характеристики, которые незначительно отразятся на цене. Если только потенциальный покупатель не решит отдать своё предпочтение английскому болиду, который имеет 65-сильный двигатель и не способен разогнаться свыше 70 км/ч.