Суда на воздушной подушке

Вопросы проектирования малых судов на воздушной подушке

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. Суда на воздушной подушке представляют значительный интерес и для любителей водно-моторного спорта и для туристов.

Проектирование и постройка судов на воздушной подушке сложнее, чем обычных водоизмещающих или глиссирующих катеров. Однако опыт постройки мелких судов на воздушной подушке отдельными любителями 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.

Рис. 1. Камерная схема с общей подкупольной камерой.

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,

Рис. 2. Камерная схема с боковыми поплавками.

или секционированием днища (рис. 3) продольными стенками (вдоль бортов и не менее одной в промежутке между ними) с одновременной установкой поперечных захлопок.

Рис. 3. Камерная схема с продольными стенками.

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 таблице ниже).

Рис. 4. Аппарат на воздушной подушке конструкции инж. В. Н. Кожохина.	Рис. 5. Судно на воздушной подушке «Эйркар-2500» на ходу со скоростью около 45 узлов.

Проектные данные некоторых малых аппаратов на воздушной подушке

Наименование аппарата и место постройки	Год постройки	Размеры, мм			Полный вес, кг	Грузоподъемность, кг	Скорость, узл.	Высота парения, см	Род движителей	Мощность, л. с.
		длина	ширина	высота габаритная
Аппараты на воздушной подушке с кольцевым соплом
«Радуга» (СССР, «Красное Сормово»)	1962	9,4	4,12	—	3000	—	65	15	Возд. винт	2х160
«Чайка» (СССР, ОИИМФ)	1962	D-2,4*	—	1,8	400	100	35	4-5	То же	2х18
«Кушенкрафт БН-1» «Бриттен-Норман», Англия	1960	D-5,75*	—	3	2000	1000	35	30-40	2 возд. винта рег. шага	170
«Аэромобиль» (США)	Проект	4,9	2,4	1,7	1000	360	35	30	—	208
«Эйркар-2500 АСМ-3-1» (США)	1960	6,4	2,4	1,5	1750	650	50	15	—	2х180
Модель 55 («Джирдайн К°», США)	—	2,8	1,8	1,6	360	120	—	15	—	72
«Ховер-Скуттер» («Родес», США)	1961	—	—	—	270	90	5	20	Наклон аппарата	23
«GEM-I» (США)	—	4,4	2,5	1,3	450	110	33	23	То же	2х40
«Х-3» — «Гамма-3» (США)	—	D-6,1*	—	1,2	490	100	20	35-40	То же	43
«Х-4» (США)**	—	D-2,8*	—	1,2	270	90	17	7	То же	15
«Х-2» (США)	—	D-2,4*	—	1,2	220	80	8-5	10	То же	5
Аппараты на воздушной подушке с подкупольной камерой
«Хайдростик XHS-I» («Хьюз-Тул», США)***	1960	6,8	3,2	2,5	3000	1000	25	Без отрыва	2 водяных винта	3х80
«DTV» (США)****	—	4,8	2,5	1,3	430	70	—	То же	—	—
«Аэроскутер» (США)*****	1960	2,1	1,4	0,9	230	70	25	5	Воздушно-реактивный	16
Модель инж. В. Н. Кожохина (СССР)	—	2,0	1,5	—	300	80	25	6	То же	2х13
«Аэромобиль» (США)	1959	2,5	1,8	0,8	270	80	34	15	Оклонение воздушной струи	72
«Эйркар АСМ-1-1» («Керитс-Райт», США)	1959	4,9	3,3	1,8	700	200	26	15	То же	85
«Эйркар АСМ-2-1» («Керитс-Райт», США)	1960	6,4	2,4	1,5	1750	650	26	30	То же	2х180
«Би» (США)	1960	3,6	1,8	1,3	800	300	50	10	То же	100
Опытная модель («Спертроникс», США)	1959	5,5	2,8	—	450	90	—	10	—	—
Аппараты на воздушном крыле
«Аркоптер GEM-II» (США)	1962	5,73	2,33	—	637	273	75	30	Возд. винт	115
«Аркоптер GEM-III» (США)	1962	7,33	2,39	2,06	1140	685	90	46	То же	150
Примечание	*Для круглых аппаратов указан диаметр D. **Эластичная юбка. ***Бортовые кили и водяная завеса в носу и корме. ****Водяная завеса по периметру судна. *****Для движения по земле.

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.

Рис. 6. Сопловая схема.

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 и 8 показаны суда на воздушной подушке, имеющие сопловую схему.

Рис. 7. Судно на воздушной подушке «Кушенкрафт БН-1».

Рис. 8. Конструктивный чертеж судна на воздушной подушке «Чайка» Корпус изготовлен из 2-миллиметровых листов дуралюмина Д16АТ. Заклепки Ø=3-4 мм. В — вентилятор (условно); П — пенопласт ПС-1; К — кольцевой воздушный ящик.

Суда на воздушных крыльях

У судов этого типа — экранопланов — подъемная сила создается на воздушном крыле за счет скоростного напора встречного потока воздуха (рис. 9). 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.

Рис. 9. Схема большого судна — воздушного крыла.

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. 9 показан аппарат этого типа. Он 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 некоторые основные теоретические положения и практические данные, необходимые для проектирования судов на воздушной подушке, будут относиться лишь к судам камерного и соплового типов.

Ю. А. Будницкий, «Катера и яхты», 1965 г.

В раздел «Мотолодки, катера, яхты — обзоры, советы, справочники»

Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Присоединяйтесь!

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное