Корабли на воздушной подушке. Устройство и принцип действия.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

   Добрый день! Добрый день дорогие друзья и посетители клуба ППП. Клуба Путешествий, Познания и Приключений. За окном все никак не закончится зима и что то меня все тянет к подушке. Подушка это вещь такая... Разноплановая. Что она бывает не только на корабле в койке но и под кораблем или судном. Сегодня мы с вами с ней и познакомимся. Встречайте

 

  

Сравнительно недавно судостроители начали использовать еще один способ уменьшения сопротивления движению корабля - скольжение на так называемой воздушной подушке. Принцип действия судов на воздушной подушке (СВП) показан на рисунке ниже.

 

1 - кабина пилота, 2 - радар, 3 - вход воздуха, 4 - поворотные пилоны, 5 - воздушные винты, 6 - главные приводные валы, 7 - приводной вал, 8 - коническая шестеренчатая передача, 9 - стабилизатор, 10 - турбина, 11 - подача воздуха в подушку, 12 - грузовой люк, 13 - пассажирское помещение, 14 - редуктор, 15 - воздухонагнетатель, 16 - воздушная подушка, 17 - гибкое ограждение

 

 

 

2

   Газовая турбина 10 приводит во вращение вентилятор 15 и одновременно воздушные винты 5. Воздух подсасывается через приемные отверстия на верхней палубе и под определенным давлением нагнетается под плоское днище судна. Так как под днищем находится «камера», образованная гибким ограждением 17, возникает воздушная подушка, которая приподнимает судно. Для создания воздушной подушки применяют камерный, сопловой и комбинированный принципы.

3

  Суда на воздушной подушке

а - продольный разрез СВП, b,c,d - варианты СВП, e - камерная схема образования воздушной подушки, f - сопловая схема образования воздушной подушки

   В качестве движителей используют воздушные винты, воздушно-реактивные движители, гребные винты и водометные движители. Управляемость СВП так же как и у самолетов, обеспечивается стабилизаторами 9 с воздушными рулями. СВП по сравнению с судами на подводных крыльях имеют одно существенное преимущество: они могут двигаться - как над водой, так и над землей. На практике СВП используются в основном как быстроходные паромы со скоростями от 120 до 150 км/ч для перевозки пассажиров и автомашин в проливах и каналах. При подходе к берегу они выходят на сушу (например, на бетонную посадочную площадку); пассажиры и автомобили покидают паром через откидывающиеся аппарели.

   Да. Это удобно для организации сообщения с не большими населенными пунктами на берегах проливов и больших озер. Но к сожалению воздушная подушка не способствует удержанию судна на курсе. Его как и самолет сдувает ветром. И так же как и самолет судно на воздушной подушке испытывает очень большие затруднения при заходе в порт при сильном боковом ветре. Его просто сдувает в сторону из створа порта. И это была одна из причин почему от такого сообщения отказались в пролива Ла-Манш в пользу тоннеля. Да и экономическая составляющая тоже сыграла свою роль. Они очень дороги в эксплуатации и потребляют слишком много топлива на единицу перевозимого груза. Поэтому на сегодняшний день в гражданском применении такой тип судна остался только в виде скоростных снего/болотоходов. Но давайте же вспомним какие амбициозные проекты были в 60-70 годах прошлого века.

   Эти суда движутся еще не так высоко, чтобы их можно было отнести к авиации, и в то же время не настолько погружены в воду, чтобы назвать их судами. Однако вопрос «судно или самолет?» еще не исчерпывает их сущности, поскольку универсальные амфибийные суда могут передвигаться и над сушей. Уже построенные и находящиеся в эксплуатации суда на воздушной подушке могут парить и над взволнованной поверхностью моря при высоте волн до 3—4 м, и над оврагами или канавами глубиной до 2 м, и над кустарником высотой до 2 м. К тому же они могут двигаться и по болоту, паря над трясиной. Суда на воздушной подушке могут выходить прямо из воды на необорудованный пологий (с уклоном до 30°) берег. На земном шаре имеются обширные области, не доступные ни для какого из давно известных транспортных средств. Суда на воздушной подушке могут пересекать мелководье, болота, ледовые поля, песчаные и снежные пустыни, причем, в отличие от самолета или вертолета, они могут остановиться в любом пункте этих неосвоенных местностей. К несчастью, в таких местах почти не ощущается потребности в транспорте, если не считать исследовательских работ и специальных заданий.

4

Судно на воздушной подушке типа «Навиплан 500». Это было наибольшее в мире судно на воздушной подушке которое работало в качестве парома в проливе Ла-Манш и перевозило 400 пассажиров и 45 легковых автомобилей одновременно. Сейчас от него остались лишь воспоминания и старые фото.

   Вот это судно во время разборки на металл.

5

   С тех пор как англичанин Кокерилль в 1959 г. представил общественности первое действующее судно на воздушной подушке и пересек на нем Ла-Манш, основной движущей силой развития судов этого класса было стремление достичь как можно большей скорости. Это стремление продолжает быть доминирующим и в наши дни, несмотря на другие замечательные качества, продемонстрированные судами этого класса. Суда на воздушной подушке являются одним из путей решения проблемы скорости на воде. Несколько слов о принципах их работы. В воздушной подушке под днищем судна создается небольшое избыточное давление, превышающее атмосферное всего на 0,03—0,05 кгс/см2. Благодаря этому судно отрывается от поверхности, причем не имеет значения, что находится под судном — вода или земля, только в воде под судном на воздушной подушке образуется впадина, глубина которой составляет 10 см на каждые 0,01 кгс/см2 избыточного давления воздуха в подушке.

   Действие воздушной подушки тем больше, чем ближе судно к опорной поверхности. С увеличением высоты парения возрастает утечка больших масс воздуха из подушки, и мощность, необходимая для поддержания судна в режиме парения, растет. Минимальная высота парения судов обусловлена необходимостью преодоления морских волн. При длинных волнах и малых размерах судов на воздушной подушке это не составляет особой проблемы, так как в этом случае суда могут следовать за контуром волны. Значительно большая высота парения требуется на коротких волнах или на нерегулярном волнении: вершины волн не должны ударять о днище судна на воздушной подушке. Решение этой проблемы так и не было найдено и  широкого распространения судов на воздушной подушке в морском торговом флоте не произошло.

   Чтобы удерживать судно без движения над поверхностью воды, необходимо наличие воздушной подушки между днищем судна и поверхностью воды. Создание и сохранение воздушной подушки заслуживает особого внимания. Чтобы расход воздуха из подушки был как можно меньше, необходимо предельно сократить ее периметр при сохранении максимально возможной площади в плане. Это можно сделать, если придать днищу судна на воздушной подушке форму, максимально приближающуюся к форме круга или по крайней мере квадрата.

Дальнейшая возможность уменьшения относительных потерь воздуха из подушки заключается в увеличении размеров судна в плане. Площадь подушки, а стало быть, и ее грузоподъемность, растет пропорционально увеличению линейных размеров судна во второй степени, а периметр, т. е. потери воздуха из подушки, — пропорционально увеличению его размеров в первой степени. Благодаря этому с увеличением размеров судна можно либо уменьшить расход воздуха, отнесенный к одной тонне массы судна, либо увеличить высоту воздушной подушки. Совершенно ясно, что при одинаковой высоте воздушной подушки более крупные суда будут экономичнее.

    У малых судов на воздушной подушке удельная мощность привода главного вентилятора составляет от 45 до 65 кВт на 1 т общей массы судна. Для больших судов, массой около 100 т, требуется уже только 25—35 кВт на 1 т массы, а для судов массой 200 т и больше удельная мощность главных вентиляторов уменьшается до 15—20 кВт. Разумеется, при оценке этих цифр следует помнить, что для поддержания обычного водоизмещающего судна не требуется ни одного киловатта! Экономическая эффективность уже эксплуатируемых сравнительно малых судов на воздушной подушке не может идти ни в какое сравнение с эффективностью судов других типов, особенно если речь идет о перспективных судах.

   Все исследовательские работы направлены прежде всего на уменьшение мощности, требуемой для поддержания воздушной подушки. Если бы удалось полностью устранить истечение из нее воздуха, то воздушную подушку нужно было бы создать всего один раз, и дальнейшей подачи воздуха не потребовалось бы. Это стало бы возможным, если к днищу судна по всему периметру прикрепить жесткое ограждение — своего рода колокол, уходящий стенками глубоко в воду. Но в этом случае были бы потеряны все положительные эффекты, направленные на получение высоких скоростей. Истечение воздуха из подушки можно замедлить созданием по всему периметру днища воздушных или водяных завес, применением лабиринтных уплотнений, а также установкой гибких ограждений по всему периметру или жестких ограждений подушки — скегов — по бортам судна. Очень хорошо зарекомендовали себя эластичные юбки из искусственных материалов, простирающиеся до самой поверхности воды (земли) и, тем не менее, свободно пропускающие морские волны или неровности почвы, без передачи ударов на корпус судна. Это обеспечивает безопасность движения судна. С установкой скегов — утопленных ниже поверхности воды тонких жестких бортовых стенок — эффективность воздушной подушки возрастает, но амфибийные качества судна утрачиваются, вследствие чего его вновь с полным правом можно назвать судном.

6

Схемы образования воздушной подушки

1 — с центральным соплом; 2 — камерная схема с юбкой (гибким ограждением); 3 — камерная схема с жесткими бортовыми ограждениями (скегами); 4 — схема без юбки с кольцевым соплом по периметру подушки; 5 — схема с лабиринтным уплотнением; 6 — схема с юбкой и кольцевым соплом по периметру подушки.

8

Суда на воздушной подушке

1 — амфибийное судно с воздушным винтом; 2 — полуамфибийное судно с водяным гребным винтом; 3 — судно с бортовыми ограждениями воздушной подушки (со скегами) и с Z-образным приводом на водяной гребной винт.

   Два последних из указанных способов ограничения истечения воздуха являются характерными признаками двух типов судов: амфибийных судов на воздушной подушке с эластичными юбками и скеговых судов на воздушной подушке с заглубленными в воду бортовыми жесткими стенками. Перечисленные типы судов различаются как движителями, так и средствами управления. На амфибийных судах устанавливают воздушные винты или реактивные движители. Управление амфибийным судном осуществляется с помощью больших рулей, размещаемых в отбрасываемых движителями воздушных струях, либо изменением направления упора воздушных винтов или реактивных сопл путем их поворота. Для таких судов вода играет роль только опорной поверхности. Скорости некоторых амфибийных судов достигают 140 км/ч и даже больше. На скеговых судах на воздушной подушке устанавливают водяные гребные винты и рули обычного типа. Винты и рули в воде имеют более высокий коэффициент полезного действия, чем в воздухе. Благодаря этому энергетическая установка скегового судна используется более эффективно. Маневренность такого судна выше, чем у амфибийного. Однако опущенные в воду скеги увеличивают сопротивление судов, что приводит к потерям скорости. Стремление сохранить преимущества, присущие обоим типам судов, привело к созданию полуамфибийного судна на воздушной подушке. У этого судна, днище которого по всему периметру окаймлено эластичной юбкой, гребные винты и рули работают в воде.

    Опыт эксплуатации судов на воздушной подушке с 1959 г. до наших дней показал преимущество судов с гибким ограждением. За эти годы было построено большое число разнообразных судов на воздушной подушке, главным образом в Англии, но также в Японии, США, во Франции и в СССР. Они перевозили миллионы пассажиров на регулярных линиях в Ла-Манше, Ирландском море, на средиземноморском побережье Франции и Италии, в Канаде, США и странах Карибского моря, а также в Японии и Австралии.

    Большинство судов на воздушной подушке имели вместимость до 100 пассажиров, но с 1968 г. началась эксплуатация судов типа 5К4, вмещающих 254 пассажира и 30 легковых автомашин. Эти суда пересекали Ла-Манш за 40 минут. В 1976 г. через Ла-Манш судами на воздушной подушке (главным образом судами типа 5К4) было перевезено около 2 млн. пассажиров, что составляет 25% общего количества перевезенных людей. Доля судов на воздушной подушке в пассажирских перевозках к 1978 г. возросла почти до 50%. Этому в немалой степени способствовал ввод в строй с середины 1977 г. 400-местных французских судов на воздушной подушке типа «Навиплан 500». Это судно, на палубе которого можно одновременно перевозить 45 легковых автомашин, являлось наибольшим судном на воздушной подушке во всем мире. Общая масса судов типа «Навиплан 500» составляет 260 т, скорость на тихой воде — 75 уз; мощность энергетической установки достигает почти 12 тыс. кВт.

9

Общий вид (при снятой наружной обшивке) судна на воздушной подушке типа 5К4.

В правом нижнем углу — вид на судно снизу в уменьшенном масштабе

   Тенденция к увеличению размеров судов на воздушной подушке все время растет. Так, судно типа 5К4 было удлинено на 17 м, благодаря чему его пассажировместимость возросла до 416 мест. В дальнейшем можно было бы предположить создание больших судов на воздушной подушке массой в тысячи тонн. Однако предварительно необходимо решить совсем другие проблемы. Одной из таких проблем является уменьшение шума, которое требуется не только для повышения комфортности судов, но и для охраны окружающей среды. В этом смысле заслуживают внимания скеговые суда на воздушной подушке. На этих судах нет главного источника шума — воздушных винтов, неизбежных на судах амфибийного типа. Жесткие бортовые стенки — скеги — погружены в воду именно настолько, что оказывается возможно применение водяных гребных винтов. Это приводит к снижению уровня шума и одновременно уменьшает расход энергии на воздушную подушку. На 16-тонном британском скеговом судне НМ-2 удельная мощность главного вентилятора составляет всего 8,3 кВт/т, это меньше одной пятой удельной мощности амфибийного судна. Еще лучших результатов добились на советских скеговых судах на воздушной подушке типа «Орион» и «Горьковчанин», где удельная мощность главных вентиляторов меньше 2 кВт/т. Правда, это речные суда, которые нельзя непосредственно сравнивать с морскими судами, где высота подушки должна быть гораздо больше. Тем не менее, можно прийти к выводу, что применение скегов дает значительное снижение расхода энергии на парение на воздушной подушке. Однако скорости, достигнутые скеговыми судами на воздушной подушке, на 20—30 уз меньше, чем скорости амфибийных судов.

    Имеется еще ряд технических вопросов, играющих большую роль в дальнейшем развитии судов на воздушной подушке и заставляющих трезво подходить к оценке их перспектив. Известные проекты больших судов на воздушной подушке, без сомнения, представляют интерес. В перспективе планировалось появления судов на воздушной подушке массой 300—500 т. Для последующего этапа развития уже имелись эскизные проекты судов на воздушной подушке массой от 1000 до 5000 т; есть даже проект судна массой 15 тыс. т. Возможность реализации этих проектов зависила в первую очередь от успехов судового машиностроения. На самом большом в то время судне на воздушной подушке «Навиплан 500» на 1 т массы приходится около 50,8 кВт мощности энергетической установки. Это очень много, так как даже на самых быстроходных контейнеровозах энерговооруженность не превышает 1,4—1,8 кВт на 1 т водоизмещения, причем эта цифра уже вдвое превышает аналогичную характеристику универсальных сухогрузных судов.

   Хотя удельная энерговооруженность и уменьшается с ростом размеров судов на воздушной подушке, однако даже у 10000-тонного судна она едва ли будет меньше 25 кВт/т. Наряду с большими трудностями, связанными с созданием главных двигателей столь огромной мощности и движителей для них, возникает почти неразрешимая проблема запасов топлива. Если на 10000-тонном судне на воздушной подушке с мощностью энергетической установки около 250000 кВт установить газовые турбины, то масса топлива для 20-часового рейса составит от 1/3 до 1/4 его полной массы. Другими словами, полезная грузоподъемность судна будет почти полностью исчерпана. Это в принципе и поставило крест на дальнейшем развитии этого типа судов для гражданского применения.

   Но война как то слабо сочетается с экономикой. Поэтому военные продолжают использовать этот тип кораблей для своих целей. Но об этом в следующий раз.

Как это было

Спасибо Всем кто дочитал до конца. О боевых кораблях на воздушной подушке. В следующем выпуске!

 

При создании топика использованы следующие материалы.

http://www.jameshove...over/bht130.php

http://ru.wikipedia....е_проекта_12322

http://www.warships....K-11/index2.htm

http://www.arms-expo...5052054055.html

http://www.milrus.co...1232/text.shtml

[RenamedUser_11672099]

Интересный материал. Но меня больше интересуют военные суда на воздушной подушке. У них перспективы куда поинтересней. С нетерпением жду следующей статьи.

 

Плюсомет в разряде пичалька. Завтра поставлю.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Будет. Но не сразу. Сразу и все, это же неинтересно.  :Smile_trollface:

[Matsuo]

Идея отличная,НО пока слишком затратная.Надо доработать :).

Квак,как всегда отлично.

[ToyMachine]

Интересно!

 

Tomas_Plein (07 Мар 2013 - 18:03) писал:

Но меня больше интересуют военные суда на воздушной подушке.

Вот это, кстати, да. Было бы замечательное продолжение этой темы, Квак, - про военные суда.

[anonym_VNBGtaSn0EGJ]

ToyMachine (08 Мар 2013 - 00:22) писал:

Интересно!

Вот это, кстати, да. Было бы замечательное продолжение этой темы, Квак, - про военные суда.

Поддерживаю! Про Бора какого-нибудь, было бы здорово.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Будет. Сегодня просто шикарный материал по Нагато нашел.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Tomas_Plein (07 Мар 2013 - 18:03) писал:

Но меня больше интересуют военные суда на воздушной подушке. У них перспективы куда поинтересней. С нетерпением жду следующей статьи.

Есть продолжение.
Сорри, за вынужденную задержку с публикацией.

[Lonkraft]

Цитата

Есть продолжение.
Сорри, за вынужденную задержку с публикацией.

Чтивы не на один вечер однако)