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.

Компания «Ховеркрафт» передала заказчику грузо-пассажирское СВП, построенное под наблюдением Речного регистра по классу маломерное категории *3.

Назначение. Грузо-пассажирское амфибийное судно на воздушной подушке типа «Нептун 23ГрПасМл» предназначено для перевозки груза в количестве не более 1700 кг или пассажиров в количестве 6 человек и груза не более 1250 кг.

Допустимые районы эксплуатации. Судно может эксплуатироваться в прибрежных морских районах и внутренних водных бассейнах. Ограничения при эксплуатации — высота волны 1% обеспеченности до 1,2м, удаление от места убежища не более 11 км (6 миль). Местом убежища, является любой участок суши, залив, судно на рейде, где может судно спрятаться от непогоды.

Период эксплуатации. Судно может эксплуатироваться круглогодично. Вид поверхности: — по водной поверхности без ограничения по глубине;- по мелководью, в том числе при нулевой глубине и отмелям; - по замерзшей и заснеженной поверхности водоемов, при отсутствии по пути следования торосов высотой, превышающих высоту воздушной подушки; - по ледяной шуге и плавающему льду; - по обводненной болотистой поверхности и в редких зарослях камыша с высотой не препятствующей обзору для вождения.Допускается выход и движение судна на не затесненных участках ровного берега. При движении по льду или заснеженной поверхности водоемов ограничение от места убежища не предусматривается.

Температурные условия. Эксплуатация разрешается при температуре наружного воздуха от минус 40º С до плюс 40ºС.

Ограничения по ветру. Скорость ветра ограничена до 12 м/с.

Ограничения по времени суток. Судно может эксплуатироваться как в светлое, так и в темное время суток. При эксплуатации в темное время суток устанавливается дополнительное освещение (фары-прожекторы дальнего света).

Архитектурно-конструктивный тип. СВП амфибийного типа с двухъярусным гибким ограждением по всему периметру, раздельным подъемно-движительным комплексом с двумя сдвоенными центробежными нагнетателями и двумя воздушными винтами изменяемого шага в аэродинамических насадках, с кормовым расположением моторного отсека, с упрощенными формами корпуса, с пятью водонепроницаемыми переборками.

Нормы и Правила. Ховеркрафт разработан на соответствие требованиям «Руководства по классификации и освидетельствованию маломерных судов» Р.044-2016 Российского Речного Регистра и «Технического регламента о безопасности объектов внутреннего водного транспорта» Постановление Правительства РФ от 12.08.2010 N 623 (ред. от 30.04.2015).

Главные размерения:

Состав полезной нагрузки при перевозке груза и пассажиров:

Расход топлива. Расход топлива при движении по тихой воде с эксплуатационной нагрузкой со скоростью 40-45 км/ч составляет около 30 л/ч. Удельный расход при этих условиях составляет 0,6-0,8 л/км.

Расположение груза. Груз устанавливается на палубу. Палуба расположена между салоном и отсеком топливных баков. Палуба имеет размеры; длина 4,0м, ширина 2,0м. Предусматривается возможность закрытия палубы тентом. На палубе предусмотрены скобы для крепления груза. Палуба имеет противоскользящую поверхность.Предусмотрена возможность увеличения ширины грузовой площадки на навесные секции. Общая площадь палубы составит 4×4кв.м. В районе палубы на навесных секциях устанавливается съемное леерное ограждение.

Скорость хода. Ховеркрафт со средней, эксплуатационной нагрузкой имеет в безветренную штилевую погоду: скорость максимальная по воде — 65 км/ч скорость максимальная на ледяной поверхности 75 км/ч Эксплуатационная скорость хода. Эксплуатационная скорость хода на воде 40-45 км/ч, на заснеженной плотной поверхности 50-60 км/ч.

Амфибийные качества. Амфибийные качества ховеркрафта обеспечиваются отрывом корпуса от экрана за счёт, удержания под корпусом гибким ограждением воздушной подушки. Высота подъема зависит от оборотов нагнетателей (двигателей), нагрузки и угла ходового дифферента. Максимально достижимая высота воздушной подушки около 0,75 м. Высота воздушной подушки замеряется от опорной твердой поверхности до днища корпуса.

Гибкое ограждение. Для формирования воздушной подушки на судне по всему периметру предусматривается гибкое ограждение. Гибкое ограждение двухъярусное, состоящее из верхнего яруса — ресивера и нижнего яруса — съемных элементов. В гибком ограждении предусматривается внутренний контур, состоящий из продольного и поперечных надувных килей. Материал гибкого ограждения — прорезиненная ткань на основе капронового текстиля.

Корпус. Общие сведения. В качестве материала основного корпуса, набора, фундаментов принимается листовой и профильный прокат из алюминиевых сплавов. Листовой прокат применяется марки Амг5М, ГОСТ 21631-76. Профильный прокат марки Амг6М или Д16Т по ГОСТ 8617-75.

Рубка. Обшие сведения. Рубка выполнена из стеклопластика и имеет аэродинамически обтекаемую форму. Рубка выполнена трехслойной конструкции, средний слой которой является изоляцией. Наружный слой выполнен — из стеклопластика на основе полиэфирной смолы с армирующим материалом из стеклоткани. Средний слой — из плиточного пенопласта. Внутренний слой выполнен — из стеклопластика, оклеенного зашивкой — ворсовой тканью.

Главные двигатели. Предусматривается в качестве главных двигателей устанавливать два автомобильных дизеля производства Cummins, марки ISF2,8 — четырехцилиндровые с рядным вертикальным расположением цилиндров, с турбонаддувом, с промежуточным охлаждением надувочного воздуха, с распределенным впрыском топлива «Common Rail». Максимальные допустимые обороты 3200 об/мин. Основные характеристики каждого двигателя: мощность максимальная, кВт (л. с.) — 110 (149,6); число цилиндров, шт. — 4; объем цилиндров, л — 2,8.

Топливная система. Топливная система состоит из двух топливных баков, вместимостью 200 л каждый.

Трансмиссия. На ховеркрафте установлены два силовых блока, обеспечивающих раздачу мощности двигателя на нагнетатель и на винт. В состав силового блока входят плоскозубчатые приводные ремни, шкивы с валами, установленными в подшипниках. На ховеркрафте предусматриваются две независимые трансмиссии левого и правого бортов, каждая из которых по своему борту передает крутящий момент от силового блока к воздушному винту и нагнетателю.В состав трансмиссий входят карданные передачи.

Движители. В качестве движителей на ховеркрафте предусматриваются два воздушных винта изменяемого шага в аэродинамических неповоротных насадках. Опорный узел винта изменяемого шага и механизм реверса размещены в пилонах каждой насадки. Материал лопастей винта — стеклопластик с покрытием арамидной тканью (кевлар). Угол поворота лопастей винта узменяется электрическими педалями и контролируется указателями поворота, установленными в пульте управления.

Нагнетатели воздушной подушки. В качестве нагнетателей воздушной подушки предусматриваются два сдвоенных центробежных нагнетателя. Нагнетатели воздушной подушки работают раздельно, каждый на свой борт. Нагнетатели установлены на валах, опирающихся с двух сторон на самоустанавливающиеся подшипники. Материал нагнетателей — стеклопластик с добавлением угле и арамидной тканей (карбон и кевлар).

Транспортировка. Предусмотрена транспортировка автомобильным транспортом без ограничений в габарите 2,5м. Предусмотрена отправка судна в 40HC контейнере. При этом производится демонтаж бортовых навесных секций, насадок с навешанными на них рулями и пилонов пропеллера. Демонтированные изделия отправляются отдельно в 40-ка футовом контейнере или автотранспортом.

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:

• 
  
• 
  

Вопросы проектирования малых судов 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.

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 таблице ниже).

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.

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).

С точки зрения науки судно на воздушной подушке - вовсе не судно, а воздушная подушка, которая может еще и двигаться. На отдыхе она плывет по воде, но в работе передвигается по воздуху на прослойке толщиной 5 футов.

И лишь гибкая резиновая завеса подушки касается поверхности воды. А внутри завесы мощное нагнетающее воздух устройство дует на поверхность воды, образуя подушку. В это же время воздушные винты, установленные на палубе, толкают корабль вперед. Газотурбинные двигатели обеспечивают работу и дутьевого устройства, и воздушных винтов.

Суда на воздушной подушке могут двигаться и по суше, но чаще всего они используются как паромы. И достигают скорости около 75 миль в час, что вдвое больше скорости самых быстроходных кораблей. Однако такие суда на воздушной подушке недостаточно устойчивы, чтобы выходить на штормующие моря или ветра.

Преодолевая водные пространства по воздуху

Втянутый воздух с помощью дутьевого устройства давит на воду, попав внутрь гибкой завесы.

Подушка из сжатого воздуха приподнимает судно над водой. Воды касается лишь край гибкой завесы.

Обратная тяга, создаваемая кормовыми воздушными винтами, переходит (по принципу реактивного движения) в движение самого судна вперед.

Такое судно на воздушной подушке перевозит пассажиров. Более крупные модели используются как паромы для автомашин и тяжелых грузов.

Остановка и разворот судна на воздушной подушке

Для выполнения быстрых либо трудных маневров из корпуса судна вниз выдвигается пара удлинителей, названных гидротягами.

Как поворачивает судна на воздушной подушке

В движении судно разворачивается с помощью рулей. Повернув их влево, судно отворачивает к левому борту, то есть поворачивает налево.

Если надо дать право руля, то это выполняют с помощью поворота рулей направо

Боковые движители нужны для того, чтобы прекратить боковой снос судна. Кроме того, если работает движитель с правого борта, судно отворачивает нос к левому борту.

Похожие статьи