Судно на воздушной подушке | это… Что такое Судно на воздушной подушке?

У этого термина существуют и другие значения, см. Судно (значения).

Суднo на воздушной подушке (СВП) — тип судна с динамическим принципом поддержания, которое может двигаться с большой скоростью и над водой, и над твёрдой поверхностью (амфибийные СВП) на небольшом расстоянии над ним, на так называемой воздушной подушке, образованной нагнетаемым под днище воздухом.

Содержание

  • 1 Принцип действия
  • 2 Преимущества и недостатки
  • 3 История
  • 4 Пассажирские перевозки
  • 5 См. также
  • 6 Ссылки
  • 7 Примечания

Принцип действия

Воздушная подушка — это слой сжатого воздуха под днищем судна, который приподнимает его над поверхностью воды или земли. Отсутствие трения о поверхность позволяет снизить сопротивление движению. От высоты подъёма зависит способность такого судна двигаться над различными препятствиями на суше или над волнами на воде.

Схема работы судна с воздушной подушкой: 1 — маршевые винты; 2 — поток воздуха; 3 — вентилятор; 4 — гибкая перепонка

По способу создания различают статическую (создаваемую вентилятором) и динамическую (создаваемую за счёт повышения давления при движении аппарата вблизи опорной поверхности) воздушные подушки.

По схеме образования различают следующие виды воздушной подушки:

  • камерная;
  • скеговая;
  • сопловая;
  • щелевая;
  • крыльевая (динамическая).

Наиболее простой способ образования воздушной подушки — камерный. Воздух, нагнетаемый вентилятором под куполообразное днище, свободно вытекает по его периметру. Чем больше подача воздуха, тем выше поднимается судно, но это требует повышенных затрат энергии, поэтому при большой высоте подъёма этот способ не экономичен. Для уменьшения расхода воздуха у судов, предназначенных для движения только над поверхностью воды, подушку по бортам ограждают погруженными в воду жёсткими стенками или узкими корпусами — скегами.

Такие суда называют судами скегового типа.

Более экономичен при большой высоте подъёма сопловой способ образования воздушной подушки, когда нагнетаемый вентилятором воздух подаётся под днище через наклонённые внутрь сопла, расположенные по его краям. Струи вытекающего из сопел воздуха изгибаются так, что центробежные силы, действующие на движущиеся по криволинейным траекториям частицы воздуха, уравновешиваются повышенным давлением в подушке, и воздушная подушка как бы «запирается» этими струями. Для увеличения высоты подъёма и уменьшения затрат мощности на образование воздушной подушки по её периметру дополнительно устанавливаются гибкие ограждения.

Камерная схема применена на опытном пассажирском речном судне «Нева», построенном в 1962 в Ленинграде. А горьковские судостроители построили судно скегового типа «Горьковчанин» для перевозки пассажиров по мелководным рекам, экспериментальный катер «Радуга» и опытное пассажирское судно «Сормович» водоизмещением 32 т с сопловой схемой образования подушки.

[1]

Танк Абрамс сходит с СВП LCAC 53

Кроме лёгких экспериментальных судов создаются более крупные суда на воздушной подушке. Увеличение их размеров выгодно потому, что с ростом площади воздушной подушки уменьшаются удельные затраты мощности на её образование, улучшается мореходность судов.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом судов на воздушной подушке является скорость. Также навигационный период данного вида флота полностью неограничен. Суда могут ходить и в летнее, и в зимнее времена года. Суда могут преодолевать уступы до 1,0 метра. Недостатком данного вида флота несомненно является малая пассажировместимость. Хотя, данную проблему уже начинают решать. Так, например, спроектировано и построено СВП «Хивус-48», которое вмещает до 48 человек и, при этом, для его управления необходимо всего 2 человека экипажа. Также огромным недостатком СВП является большой расход топлива.Это связано с необходимостью мощных двигателей для нагнетания воздушной подушки. Суда на воздушной подушке имеют ограниченный угол выхода на берег. Мелкие твердые частицы в воздушной подушке вызывают накопление статического электричества.

История

Первые в мире опытные катера на воздушной подушке были построены в 1935 году советским конструктором Владимиром Левковым. В работе «Вихревая теория ротора» (1925) он первым обосновал возможность создания СВП и создал аэродинамическую лабораторию в 1926-ом.

Позже, принцип движения на воздушной подушке разработал Константин Циолковский в 1927 году. В своей статье «Трение и сопротивление воздуха» он писал:

Скорый поезд. Идея предмета.

Трение поезда почти уничтожается избытком давления воздуха, находящегося между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путём. Она не велика, между тем как подъёмная сила поезда может быть громадна. Так если сверхдавление в одну десятую атмосферы, то на каждый квадратный метр основания вагона придётся подъёмная сила в одну тонну. Это в пять раз больше, чем нужно для лёгких пассажирских вагонов. Не нужно, конечно, колёс и смазки. Тяга поддерживается задним давлением, вырывающегося из отверстия вагона воздуха.

— К. Э. Циолковский «Трение и сопротивление воздуха», Стр. 55-56

К началу XXI века было построено множество экспериментальных судов на воздушной подушке водоизмещением более 150 тонн, которые уже совершали пассажирские и грузовые рейсы.

Одно из первых судов на воздушной подушке с повышенной мореходностью, предназначенных для перевозки пассажиров и грузов через пролив Ла-Манш при волнах высотой до 3 м — английское судно SR.N4, построенное в 1967 г. Оно имеет сопловую схему образования подушки с гибким ограждением высотой 2,1 м. Водоизмещение судна — 167 т, на нём размещается 670 пассажиров (или 174 пассажира и 30 автомобилей). Четыре газовые турбины мощностью по 3130 кВт приводят во вращение 4 вентилятора и 4 винта изменяемого шага. Максимальная скорость над водой — 120 км/ч. Давление создаёт не вентилятор, а турбина. Третья модификация этого судна вместимостью 418 пассажиров и 60 автомобилей была использована для перевозок на острове Уайт.

Пассажирские перевозки

Компания «Hovertravel» использует суда на воздушной подушке для пассажирских перевозок на маршруте Саутси, Портсмут — Райд, Остров Уайт в Англии[2].

В России маршрутные суда на воздушной подушке используются для перевоза через широкие замершие реки, в частности через Волгу в Нижнем Новгороде, Казани, Самаре.

См. также

  • Первое в мире испытание СВП
  • Левков, В.И. — конструктор первых в мире судов на воздушной подушке
  • Экраноплан
  • Судно на подводных крыльях
  • Стрекоза (катер)
  • Мираж-7

Ссылки

  • Статья «воздушная подушка» в Большой советской энциклопедии

Примечания

  1. ↑ «Сормович» имеет гибкое ограждение воздушной подушки высотой 1 м. Газовая турбина мощностью 1870 кВт приводит во вращение 12-лопастный осевой вентилятор и движители — два 4-лопастных воздушных винта изменяемого шага. Пассажирский салон на 50 человек размещён в носовой части судна. Максимальная скорость — 120 км/ч. Для управления судном служат воздушные рули. Серийно суда на воздушной подушке строятся на феодосийском судостроительном заводе «Море».
  2. ↑ Официальный сайт компании «Hovertravel»

Судно на воздушной подушке — Принцип работы — Схемы — Christy Hovercraft

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.

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.

История – Музей кораблей на воздушной подушке

Судно на воздушной подушке – это слово и изобретение, которое доктор Кристофер Кокерелл запатентовал в 1954 году после работы на Маркони, где он помог изобрести радар. Зная о дне «Д» и высадке в Нормандии, он думал о том, как быстро обуть войска и обезопасить берег. На своей верфи в Норфолке он позже задумался над этой проблемой и создал Ripple Craft. Поместив две банки одну в другую и поменяв местами соединения на фене, он смог показать, что кольцевые струи воздуха образуют воздушную подушку, уменьшающую трение и позволяющую лодкам двигаться быстрее. К 1958 SR-N1 строился при поддержке правительства, и эта «лодка» внезапно стала полностью амфибийной, в отличие от предшественников, таких как попытка Джона Торникрофта заставить лодку двигаться на воздушной подушке в 1897 году.

Вскоре после этого идея сэра Кристофера Кокерелла буквально выключенный. И кораблестроители, и авиастроители
вскоре начали делать вездеходы-амфибии, которые парили над землей и водой. С сэром Кристофером, привязанным к носу для обеспечения устойчивости, SRN1 вскоре после спуска на воду перелетел через Ла-Манш из Франции в Англию и за десять лет проложил путь для гигантских транспортных судов. В шестидесятые и семидесятые годы суда на воздушной подушке развивались по всему миру с газовыми турбинами и клепаными авиационными технологиями и зарекомендовали себя как настоящие амфибии во многих новых ролях. К концу десятилетия топливный кризис привел к удвоению эксплуатационных расходов, и суда на воздушной подушке стали менее рентабельными. К счастью, в 19В 80-х годах с новым экономичным судном, работающим на дизельном топливе и построенным со сварными алюминиевыми корпусами, судно на воздушной подушке вновь зарекомендовало себя.

Большинство мест, где они были необходимы, были районами с менее развитой инфраструктурой и беднейшими регионами мира. Только в последнее время эти менее развитые страны смогли позволить себе эти новые суда, которые им нужны для выполнения множества транспортных задач.

К 2000 году срок действия британских патентов на большинство судов на воздушной подушке истек, и внезапно любой мог построить и купить корабль без 10% отчислений в казну Великобритании. В последние годы суда на воздушной подушке пережили ренессанс, и теперь только в Великобритании существует отрасль стоимостью 30 миллионов фунтов стерлингов.

Сегодня в большинстве стран где-то есть суда на воздушной подушке, и многие военные и береговая охрана используют их ежедневно. Хотя в настоящее время немногие из них используются в качестве пассажирских, это потенциально огромный вновь развивающийся рынок, и поэтому суда на воздушной подушке переживают возвращение. В США строится около 100 сотен тонн для замены и сопровождения старых военных кораблей!

Судно на воздушной подушке здесь, чтобы остаться, и наш музей демонстрирует полвека инноваций в дизайне с профессиональными и любительскими постройками этого великого британского изобретения!

Судно на воздушной подушке имеет множество названий: aeroglisseur во Франции, Luftkissenboot в Германии, экраноплан в США, корабль с эффектом поверхности, скиммер или транспортное средство на воздушной подушке (ACV).