CrewTraffic - Maritime community CrewTraffic - Maritime community

Суда на подводных крыльях и воздушной подушке

С древнейших времен мореплаватели мечтали нестись по волнам со скоростью ветра и с безмятежной грацией чаек. Прошедшие века были ознаменованы многочисленными изобретениями, однако до недавнего времени возможность воплотить эту мечту в жизнь неизменно ускользала от них. Оказалось, что гораздо проще совершать сверхзвуковые полеты, покорить ядерную энергию и даже осуществить посадку на луну, нежели создать конструкцию аппарата, способного поддерживать высокую скорость движения среди яростных волн морей и океанов.

СодержаниеСвернутьМир парящих судов Мчащиеся по воздуху

Мир парящих судов

В течение многих лет судовладельцы беспомощно наблюдали за тем, как все более безнадежно отставала скорость движения судов, по сравнению с конкурирующими с ними транспортными средствами. Нет ничего удивительного в том, что в судостроении властвуют консерватизм и недоверие, по отношению к новым концепциям постройки судов. Действительно, если в течение 5000 лет истории мореплавания никому не удалось сконструировать судно, способное прийти на смену обычному водоизмещающему, то стоит ли надеяться, что такое судно будет создано в наши дни? Каковы же эксплуатационные качества обычных водоизмещающих судов по сравнению с другими транспортными средствами? Скорость движения поездов, автомашин и гражданских авиалайнеров, со временем возросла в десятки раз.

Судно на воздушной подушке SR.№1

К моменту открытия в 1825 г. железнодорожной линии Дарлингтон - Сток­тон, скорость поездов составляла 10 миль в час, а сейчас превысила 100 миль в час. Первая автомашина двигалась со скоростью не более 12 миль в час, скорость современной автомашины 120 миль в час. Еще более быстрыми темпами возрастала скорость самолетов, от 60 - 75 до 600 миль в час, а с началом эксплуатации самолета „Конкорд” она увеличится в 20 раз по сравнению с первоначальной цифрой. В противоположность этому с 1858 г., когда скорость крупнейшего корабля того времени „Грейт Истерн” достигла 14,5 уз, скорость судов возросла менее чем втрое. Сегодня один из самых быстрых пассажирских лайнеровПассажирские суда „Куин Элизабет II” движется со скоростью 30 уз, т.е. всего в два раза быстрее. На европейских озерах и реках самые современные водоизмещающие суда движутся со скоростью лишь в два раза больше той, какую развивали их предшественники 100 лет тому назад. Но еще более удивительным выглядит замедленное развитие судостроения на фоне того обстоятельства, что прошедшее столетие в техническом смысле почти во всех областях человеческой деятельности оказалось наиболее плодотворным периодом.

В течение столетий две главные проблемы, стоящие перед создателем судна в его стремлении к совершенствованию технических характеристик, оставались неизменными:

Основные свойства среды, в которой движется корабль;Широкий диапазон изменения состояния моря.

Поскольку плотность воды в 815 раз больше чем воздуха, при движении судна возникает значительное сопротивление. Кроме того, сопротивление воды или сила торможения, увеличивается в геометрической прогрессии, по отношению к скорости судна, а это означает, что для обеспечения даже незначительного улучшения эксплуатационных характеристик требуется существенно увеличить мощность двигателя. И еще одно препятствие, чем выше скорость водоизмещающего судна при волнении моря, тем больше неудобств испытывают его пассажиры и тем больше вероятность того, что либо судну, либо грузу будет причинен ущерб.

Судно на воздушной подушке

Вначале создатели судов были убеждены в невозможности улучшить общую форму корпуса судна и считали, что единственным путем, ведущим к сокращению сопротивления воды движению, является уменьшение размеров погруженной в воду части корпуса. Первый шаг вперед в этом направлении связан с созданием целого ряда судов с плоскими мелкосидящими V - образными обводами днища, у которых по мере возрастания скорости под действием гидродинамической подъемной силы, большая часть корпуса приподнималась над водой. Многие из проектов оказались неудачными, т.к. эти суда не могли достичь требуемой скорости.

На судах же, развивающих необходимую скорость, путешествовать по бурному морю было крайне неприятно, поскольку находящиеся на борту пассажиры и команда испытывали перегрузки, вызываемые вертикальными ускорениями, до 6 g и больше. Если команды морских судов и спортивных катеров и смогли бы переносить в течение непродолжительного времени такие значительные неудобства, то для пассажиров подобная дискомфортность была абсолютно неприемлемой. Кроме того, вскоре обнаружился еще один недостаток. При движении по рекам на высокой скорости суда с V - образными обводами корпуса создавали за собой мощную кильватерную волну, которая не только угрожала безопасности движения других судов, но и существенно разрушала речные берега.

Во второй половине XIX века некоторые дальновидные изобретатели пришли к заключению, что для обеспечения одновременно и скорости и комфорта необходимо, во-первых полностью приподнять корпус судна над водой и во-вторых „отделить” его от соприкосновения с волнами. Это привело к созданию двух новых видов судов, на воздушной подушке (СВП) и подводных крыльях (СПК). И те и другие были спроектированы так, чтобы путем поднятия корпуса над поверхностью воды исключить ее тормозящее действие и по возможности уменьшить влияние водной поверхности. Для этого одни суда приподнимаются над водой на статической или динамической воздушной подушке, а другие - с помощью гидродинамической подъемной силы, возникающей при движении вперед подводных крыльев.

Известно, что обе технические концепции заключают в себе большие возможности для возрастания скорости движения по воде, по крайней мере до 100 уз. Скорость крупных аппаратов, скользящих подобно низко летящему самолету на динамической воздушной подушке, может быть увеличена еще почти вдвое. Активная поддержка и щедрое финансирование со стороны как частных лиц, так и правительственных организаций способствовали созданию в последние два десятилетия многочисленных судов обоих типов. Во всем мире растет число малых судов на воздушной подушке и подводных крыльях, используемых на внутренних водоемах и в прибрежных морских районах. Лишь некоторые суда имеют массу более 200 т., немногие из них спроектированы с учетом возможности выхода в открытое море. Но в наше время большинство проблем уже разрешено, разрабатываются гораздо более крупные корабли, которые найдут себе применение не только в открытом море, но и для связи между континентами.

Пассажирское судно на подводных крыльях

За последние 15 лет удалось увеличить скорость судов с динамическими принципами поддержания в два и даже в три раза, по сравнению с присущей водоизмещающим судам и тем самым ознаменовать новый этап в истории мореплавания. Можно ожидать, что в ближайшие 20 лет передвижение с помощью парящих судовВиды парящих судов на подводных крыльях станет более обыденным, чем полет на самолете.

Мчащиеся по воздуху

Первая в истории попытка сконструировать аппарат на воздушной подушке относится к 1716 г., когда шведский изобретатель и философ Еммануэль Сведенборг предложил проект судна, напоминающего приподнятый над водой ялик с кокпитом посредине. Сквозь расположенные по бокам щели управлявший лодкой, мог поднимать и опускать пару похожих на весла совков, которые при ударах о воду загоняли сжатый воздух под корпус, приподнимая его тем самым над поверхностью. Замысел не был реализован, так как вскоре Сведенборг убедился, что работа на таком аппарате не по силам одному находящемуся в лодке человеку.

Поначалу значительная часть усилий исследователей была направлена на уменьшение сопротивления воды движению путем „смазки” основания корпуса тонким слоем сжатого воздуха, поскольку было обнаружено, что сжатый воздух взаимодействуя с поверхностью воды, заставляет судно не двигаться сквозь водную среду, а скользить по ней. Предположения на этот счет высказывались еще в 60-х годах XIX века. В записях британского патентного бюро зарегистрировано, что в 1874 г. лорд Торникрофт начал опыты с воздушной смазкой корпусов судов, а в 1875 г. состоялся письменный обмен мнениями между конструкторами Адмиралтейства в Великобритании и проектировщиками в Нидерландах, по вопросу о практическом применении изобретения. В последующие 25 лет над этой идеей упорно работали сотни британских, американских и шведских изобретателей, но никому из них не удалось создать действующий образец. Однако в 1897 г. в соединенных штатах некто мистер Кутбертсон получил патент на изобретение судна, в котором с удивительной точностью предугадал очертания современного СВП с бортовыми стенками.

Система подъема была охарактеризована следующим образом:

„Воздушные компрессоры гонят воздух через отсеки, таким образом обеспечивая малое соприкосновение воды с корпусом и тем самым уменьшая трение. Он (воздух) следует далее к корме и создает подушку, проникающую между корпусом и водой”.

Шведский инженер Ханс Динесон в 1909 г. завершил работу над детальным проектом СВП со скегами, на котором предлагалось расположить от носа до кормы гибкие резиновые перемычки для удержания воздушной подушки. А в 1916 г. австрийский инженер Дагоберт Мюллер Фон Томамхул спроектировал и построил для австрийского флота торпедный катер на воздушной подушке со скегами. Описаний деталей устройства катера не сохранилось, но остались рисунки и одна фотография. Согласно отчетам того времени, катер развивал скорость до 40 уз. и насколько известно, стал первым в мире удачным воплощением на практике идеи создания судна на воздушной подушке. Дальнейшие исследования в этой области были прерваны в связи с событиями первой мировой войны, в результате которых Австро-Венгерская империя перестала существовать.

В последующие сорок лет многие изобретатели зачастую безуспешно пытались заинтересовать этой идеей как частных лиц, так и правительства. И по мере того, как их фонды истощались, очередной проект отправлялся на полку. Тем не менее, по крайней мере трем из пионеров в области изобретения СВП удалось произвести сенсацию. Это были австралиец А. В. Олкок, построивший в период с 1912 по 1939 гг. целую серию действующих моделей и назвавший свой новый вид транспорта „парящей тягой”, американец Дуглас Кент Уорнер, показавший в 1930 г. на Мидцлтонских гонках на реке Коннектикут одну из своих первых спортивных лодок со скегами и наконец, финн Т. И. Каарио, занимающийся экспериментами с СВП по сей день. В 1935 г. Товио Каарио - сотрудник авиакомпании „Валмет” на одноместном экраноплане с корпусом в виде крыла, развил над поверхностью льда скорость в 12 уз. Но международное признание суда на воздушной подушке получили только в 1959 г., когда мировая пресса сообщила о достижениях Кристофера Кокерелла.

Судно нового поколения на подводных крыльях

Кокерелл, подобно многим первым изобретателям в области СВП, начал с изучения вопросов использования воздушной смазки, для уменьшения сопротивления трения при движении судна. В качестве испытательного судна послужила плоскодонка, а затем списанный с флот

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