CrewTraffic - Maritime community CrewTraffic - Maritime community

Побеждая водную преграду

В конце XIX века многие инженеры и изобретатели занялись внедрением в практику новых судовых проектов. В скором времени стало ясно, что лучший способ преодолеть естественное сопротивление воды и следовательно, увеличить скорость движения судна - это исключить трение корпуса судна о воду, подняв его во время движения целиком над ее поверхностью. Кроме того, для удобства пассажиров необходимо было разработать транспортные средства, исключающие возможность постоянного воздействия волн на корпус судна.

СодержаниеСвернутьСудно на воздушной подушке Экраноплан Гибкие ограждения Энергетические установки Системы подъема Движители Воздушные движители Водяные движители Движение в контакте с землей Парение над рельсами Водометные движители

Первые опыты, проведенные такими изобретателями, как Портер, Ханс, Денесон, Томамхул, Форланини, Крокко и др., ознаменовали собой рождение двух абсолютно новых типов судов - на воздушной подушке и подводных крыльях. СВП поднимается целиком над поверхностью воды посредством действия, либо статической, либо динамической воздушной подушки. СПК движется благодаря разнице в гидродинамическом давлении, возникающем на верхней и нижней плоскостях подводного крыла во время его движения сквозь водную среду. Оба типа могут иметь техническое воплощение на разных судах, поэтому нет ничего удивительного в том, что при отнесении СВП и СКП к определенному классу нередко возникают разногласия. Тем не менее каждый проект обладает своими отличительными особенностями.

Судно на воздушной подушке

Существуют два основных типа аппаратов, использующих близость опорной поверхности. Одни из них движутся над поверхностью, с помощью ими же создаваемой статической воздушной подушки, другие при движении получают аэродинамическую подъемную силу как и самолет, но под корпусом у них образуется динамическая воздушная подушка.

Существуют две схемы образования статической воздушной подушки:

Камерная, когда воздух подается непосредственно в подкупольное пространство;Сопловая, когда он подается через сопла, расположенные по периметру.

В камерной схеме получила отражение простейшая из концепций эффекта близости опорной поверхности. Воздух с помощью нагнетателя системы подъема подается непосредственно в подкупольное пространство, имеющее очертания колокола или перевернутой миски для пудинга, где он создает подушку из сжатого воздуха, которая обеспечивает подъем судна над поверхностью на заданную высоту парения. Воздух подается в подкупольное пространство в объеме, достаточном для восполнения его потерь в результате утечки из-под днища судна. Современные суда с камерной схемой образования воздушной подушки снабжены гибким пологом из эластичного материала, который провисает между корпусом и поверхностью, обеспечивая больший клиренс над препятствиями или волнами.

Современное судно на воздушной подушке

Среди судов, созданных по этой схеме, следует отметить СВП со скегами, у которых воздушная подушка удерживается жесткими бортовыми стенками или килями и поперечными гибкими ограждениями в носу и корме и сконструированные Бертином СВП типа „Нэвиплан” и платформы „Терраплан”, имеющие многокамерную схему образования воздушной подушки, состоящую из множества куполов-камер, каждая из которых снабжена легким гибким ограждением. Ввиду относительной простоты конструкции, суда с камерной схемой образования воздушной подушки, снабженные гибким ограждением, получили предпочтение у энтузиастов легких СВП, особенно у тех, кто занимается конструированием и постройкой таких аппаратов в домашних условиях.

Существует тип СВП, в которых воздушная подушка образуется по сопловой схеме, разработанной на основе оригинального принципа, выдвинутого Кристофером Кокереллом. В данном случае воздушная подушка возникает и удерживается с помощью постоянно подаваемых струй воздуха, которые вырываются через сопла, расположенные по внешнему периметру основания корпуса судна. Гибкие ограждения, которыми оснащается этот тип судов, могут иметь вид продолжения, либо только внешних стенок воздушных каналов, либо как внутренних, так и внешних.

Экраноплан

В зависимости от принципов аэрогидродинамической компо­новки экранопланы выполняют по схемам „летаюшее крыло” и самолетной. В первом случае корпус экраноплана обычно представляет собой, крыло малого удлинения, по бортам которого, установлены концевые шайбы-поплавки. При движении в результате скоростного напора воздуха, на крыле образуется аэродинамическая подъемная сила. Корпус и весь планер, включая хвостовое оперение экраноплана, выполненного по самолетной схеме, как правило, напоминает обычный одно или двух корпусной гидросамолет (летающую лодку). Основной особенностью экраноплана, отличающей его от самолета, является то, что его аэродинамическая и конструктивная компоновки обеспечивают возможность полета аппарата на небольшой высоте от экрана (поверхности воды или земли).

При этом существенно повышается аэродинамическое качество, что в свою очередь приводит к уменьшению расхода топлива и тем самым к увеличению почти вдвое, дальности полета и полезной нагрузки экрано­плана. Преимущества полета с использованием эффекта близости опорной поверхности, были доказаны еще 50 лет тому назад. Тогда этот эффект помог пилотам первых гражданских самолетов, увеличить дальность полета при пересечении районов Южной Атлантики. Летчики королевских ВВС и транспортной авиации Великобритании, во время второй мировой войны часто прибегали к его „услугам”, при возвращении к родным берегам, особенно если горючее было на исходе или самолет был поврежден.

Одним из ведущих конструкторов аппаратов этого класса, является доктор Александр Липпиш, „отец” дельтавидного крыла и создатель самого скоростного истребителя, периода второй мировой войны - Me-163. Характерная особенность конструкции экраноплана „Аэрофойлбоут” Х-112А, выполненного по самолетной схеме, заключается в том, что путем использования перевернутого V - образного крыла, удалось устранить килевую неустойчивость - одну из главных проблем для всех, кто совершал полет близко к поверхности, особенно на самолетах с обычными крыльями, в момент сближения с поверхностью. Нормальным явлением в авиации считается смещение центра давления в направлении хвоста аппарата, что приводит при движении к наклону носовой части. Конструкция доктора Липпиша выполнена иначе.

Экраноплан на воздушной подушке

Его экраноплан благодаря удачно выбранной схеме хвостового оперения и форме крыла демонстрирует надежную устойчивость полета. Устойчивость его такова, что он может при необходимости совершать полет над экраном или свободный полет практически на любой высоте, а затем снова возвращаться в режим полета над экраном. Это позволяет ему преодолевать высокие берега, береговые или портовые сооружения, речные извилины, мосты и т.п. Однако при выходе из зоны действия экрана экономические преимущества экраноплана утрачиваются, поскольку для свободного полета и поддержания высоты, необходимо увеличить мощность двигателей, а тем самым и расход топлива.

Гибкие ограждения

Если бы не было изобретено гибкое ограждение, то идея создания судна на воздушной подушке, вряд ли продвинулась далеко от той стадии, на которой к ней относились как к просто интересной технической новинке. Благодаря использованию гибких ограждений увеличилась высота воздушной подушки при заданной подъемной силе, в десять раз и уменьшились на 75 % размеры судов, предназначенных для эксплуатации в условиях волнения моря. Полученные при этом экономические преимущества, пожалуй, лучше всего проиллюстрировать, сравнив размеры оснащенных гибкими ограждениями судов с не оснащенными, которые потребовались бы для обслуживания линии через Ла Манш, где нередко высота волн превышает 2 м. Полная масса судна без гибкого ограждения, обладающего для обеспечения клиренса в 2,2-2,4 м, необходимыми размерами и мощностью двигателя составила бы, примерно 700-800 т.

Использование ограждений на современном СВП SR.N4 позволяет уменьшить его массу до 200 т. Кроме того, для более крупного судна, лишенного гибкого ограждения, мощность двигателя составила бы 54,4 тыс. л. с., т. е. в четыре раза больше, чем обеспечивают четыре газовые турбины „Мэрин Протей” на СВП SR.N4. Ведущими фирмами по проектированию и изготовлению гибких ограждений для СВП являются: „ФПТ продактс лимитед”, входящая в состав фирмы „Бритиш ховеркрафт корпорейшн”, „Ховеркрафт дивелопмент лимитед”, „Эейвон раббер компани”. После первых испытаний простейших типов гибкого ограждения в виде резиновой полости фирма „Бритиш ховеркрафт корпорейшн” в 1965 г. решила переключить всю исследовательскую деятельность на разработку типа ограждения, на основе так называемого двухъярусного гибкого ограждения с сегментными элементами.

В такой системе, сжатый воздух от нагнетателей системы подъема, сначала поступает в гибкий ресивер, а затем через сопла в зону под днищем судна, что и приводит к образованию воздушной подушки. В основании гибкого ресивера ниже каждого сопла, имеется раскрытый на конце сегментный элемент, через который воздух направляется внутрь к центру зоны воздушной подушки. Первоначально сегментные элементы применялись для устранения разбрызгивания и уменьшения сопротивления, при движении в открытом море. Но они существенно предотвращают износ и старение всего гибкого ограждения, а так как их можно легко заменять, способствуют уменьшению эксплуатационных расходов.

Чертеж гибкого ограждения на СВП

Поначалу высота сегментных элементов по отношению к высоте всего гибкого ограждения составляла примерно 30 %, со временем это отношение увеличилось до 50 %. В соответствии с первоначальными проектами такие суда, как SR.N4 и SR.N6, эксплуатировались с дифферентом на корму 1,5°, со слегка приподнятым носом, что снижало возможность резкого уменьшения скорости в случае, если бы носовая часть гибкого ограждения „загребла” воду. В результате такого режима работы, кормовые сегментные элементы имели значительно больший износ, чем носовые. Они выдерживали эксплуатацию в течение 100 ч, в то время как носовые - около 500 ч.

В значительной степени благодаря исследованиям, предпринятым фирмами «Бритиш ховеркрафт корпорейшн” и „Бритиш рейл” на судах SR.N4 и SR.N6, в 1972 г. появилось новое понижающееся к корме конусообразное гибкое ограждение. Высота его в носовой оконечности была увеличена приблизительно на 75 см, что позволяло поддерживать необходимый дифферент судна, а затем она уменьшалась до нормальной в кормовой оконечности. Это означало, что судно теперь как бы „посажено” на ограждение, сконструированное с дифферентом на корму в 1,5°C. В результате этого усовершенствования на обоих судах, было отмечено значительное уменьшение износа сегментных элементов гибкого ограждения в кормовой оконечности. Достойной внимания особенностью гибких ограждений, сконструированных фирмой „Бритиш ховеркрафт корпорейшн”, является наличи&

No comments yet. Be the first to add a comment!
By continuing to browse the site, you agree to our use of cookies.