Принцип работы аппарата на воздушной подушке
Самая узнаваемая часть судов на воздушной подушке — это гибкое ограждение из прорезиненной ткани. При выключенном моторе оно напоминает сдутые борта большой надувной лодки, однако сходство только внешнее. Когда вы стартуете на СВП, силовая установка с винтами интенсивно нагнетают воздух под днище аппарата, создают под аппаратом область давления выше атмосферного. Единственный выход для воздуха — поднять целиком весь аппарат и пройти под краем гибкого ограждения. Аппарат начинает приподниматься над землей. При этом гибкое ограждение помогает сформировать плотную подушку, чтобы воздух сразу не развеяло из под плоского днища. Таким образом, вы поднимаетесь и плаваете на воздушной подушке. Судно как бы висит над поверхностью, поэтому ему при движении не нужно бороться с трением. За счет этого судно легко передвигается и по болоту, и по снегу, и по песку. Но лучше всего, все же по воде. Для движения вперед на таких аппаратах применяют маршевый винт в кормовой надводной части судна. За повороты отвечает устройство, похожее на авиационный руль направления.
Сравнение трансмиссионных систем
Механически независимые |
С варьируемым передаточным числом |
С фиксированной пропорцией |
| Требуются два независимых источника мощности. | Могут делить совместные источники мощности. | Могут делить совместные источники мощности. |
| Благодаря прямому сцеплению возможно использование самых простых трансмиссионных систем. | Требуются более сложные трансмиссионные системы. Обычно в подъемном приводе применяются гидравлические системы, а в тяговом — механические. Иногда регулируемые механические системы задействуют сложные муфтовые соединения, различные передаточные числа или коробки передач, но все это довольно сложно и не настолько надежно как удачно спроектированная гидравлическая система. | Трансмиссионные системы обычно механические и не слишком сложны, и фактически дублируют друг друга для подъема и тяги. |
| Раздельное управление отличается легкостью. Подъемная система может эксплуатироваться и без запуска тяговой машины. Точно также и полной тяги можно достичь, оставляя ховеркрафт на плаву. | В хорошем проекте раздельное управление почти также легко, как и в случае с механически независимыми системами. При нулевой тяге возможен полный подъем, что весьма облегчает уход за судном. Во время взлета допустимо наращивание тяги за счет отвлечения части мощности, предназначенной для подъема. При крейсировании по ветру, дополнительная мощность может быть направлена на подъем, и в это время тяга будет удерживаться на контролируемом уровне. Эта система идеально подходит для средних размеров ховеркрафтов, оснащенных дизельными машинами, — гарантируя максимально эффективное использование ограниченной мощности дизеля, она придает существенное улучшение общим характеристикам судна. | Раздельное управление невозможно. Если вам нужен больший подъем, вы получите и большую тягу. Точно так же, если вам понадобится большая тяга — например, при старте или преодолении встречного ветра — вы автоматически получите и больший подъем, который в экстремальных условиях.может быть совершенно лишней тратой энергии, так необходимой для развития тяги. Поскольку пропорцию изменить невозможно, приходится прибегать к уменьшающим тягу ухищрениям — таким как применение аэродинамических спойлеров, при котором мощность растрачивается вхолостую, или изменение дифферента ради волочения юбки, чреватое потерей резины. И то, и другое весьма затратно и может поставить водителя перед трудноразрешимыми проблемами. |
| Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается при общей планировке судна. | Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается при общей планировке судна.. Гидравлическая трансмиссия снимает ограничения в размещении подъемного вентилятора и тем самым приравнивает данную систему к механически независимой. | Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается при общей планировке судна. Однако, это достоинство имеет некоторое ограничение: необходимо более тщательно выстраивать механический привод. |
| Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается на балансировке судна. Разнообразную нагрузку предпочтительнее размещать как можно ближе к центру давления подъемной системы для того, чтобы вариации ее размещения оказывали минимальное влияние на эффективность ховеркрафта Сбалансированный ховеркрафт более управляем и требует меньше мощности для тяги. | Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается на балансировке судна. При использовании гидростатических приводов расположение вентилятора может быть просчитано, исходя из лучших показателей подъемной силы и весового баланса. При этом отпадает необходимость в ограждении или специальном доступе для обслуживания подъемной системы. | Подъемная и тяговая система могут быть размещены отдельно, что положительно сказывается на балансировке судна. При кормовом расположении подъемной и тяговых систем становится труднее контролировать общий баланс ховеркрафта — раз уж вес машины сосредоточен в задней части, то, чтобы уравновесить его, разного рода полезную нагрузку приходится размещать ближе к носу. Это отражается на дизайне ховеркрафта, который становится слишком чувствительным к расположению груза. |
| Вполне удобное управление приводом. | Вполне удобное управление приводом. | Не настолько удобное управление приводом. Однако, эта система все равно лучше, чем аэродинамически объединенная. |
| Эффективное использование мощности допускает использование меньших машин. | Эффективное использование мощности допускает использование меньших машин. | Не столь эффективное использование бортовой мощности приводит к укрупнению машин или снижению достижимых характеристик. |
| Обслуживать приходится две машины, а не одну. Однако, само обслуживание обычно довольно просто. | Обслуживать необходимо одну машину плюс гидравлическую систему. В хорошем проекте гидравлика не требует трудоемкого ухода и может пережить несколько машин. В любом случае, уход за ней проще, чем за двумя машинами. | Обслуживанию подлежит одна машина и иногда дополнительные ременные передачи, в зависимости от проекта. |
| Самая простая для проектирования система, способная продемонстрировать хорошие эксплуатационные характеристики. | Не столь простая в проектировании система, способная, однако, достичь самых лучших общих эксплуатационных характеристик. | Не самая простая в проектировании система. Хороших показателей можно достичь только в одной рабочей точке, а вне ее имеем значительные потери. |
| Наиболее дорогая система с точки зрения покупки новых машин. | Более дорогая для малых ховеркрафтов, менее дорогая для ховеркрафтов средних размеров. | Наименее дорогая в строительстве система. |
| Стоимость обслуживания ниже средней. | Стоимость обслуживания мала. | Стоимость обслуживания мала. |
| Низкая стоимость эксплуатации. | Самая низкая стоимость эксплуатации. | Высокая эксплуатационная стоимость ввиду большого расхода энергии в далеких от идеала условиях работы. |
Изобретение воздушной подушки
Как это часто бывает в мире науки, точно назвать имя одного изобретателя трудно. Идея уменьшить при помощи мощного воздушного потока трение и создать избыточное давление под днищем судна приходила в головы многих ученых. СВП — это плод труда нескольких умов, работавших в разных странах и в разное время.
Первым идею, отдаленно напоминающую принцип работы аппарата на воздушной подушке, высказал в начале XVIII века шведский физик и философ Эммануил Сведенборг. В соответствии с его предположением, массы воздуха для подушки можно нагнетать под днище лодки с помощью весел. И хотя практика показала, что ручной силы мало для создания достаточно плотной подушки, эта идея захватила умы многих мыслителей. Уже в середине XIX века русский инженер Иванов разработал проект судна, которое он назвал «трехкильный духоплав». По замыслу изобретателя, воздух под корабль нужно было вручную нагнетать мехами. Однако его смелый проект был отклонен.
В середине 1924 года великий русский ученый Константин Эдуардович Циолковский описал идею бесколесные поезда. Константин Эдуардович провел приближенные вычисление и теоретически обосновал возможность и принцип работы аппарата на воздушной подушке. Сохранился примитивный чертеж нового транспорта, набросанный ученым. Однако тогда новая идея показалась многим показалось фантастической.
В 1935 году советский конструктор Владимир Левков первым в мире построил опытные модели судов на воздушной подушке скегового типа. В 1955 году английский изобретатель Кристофер Коккерелл запатентовал периферийную сопловую схему и гибкое ограждение, благодаря которому СВП приобрели устойчивость и стали экономически выгодными. Позже все эти идеи нашли дальнейшее развитие в СССР, в городе Горьком (теперь Нижний Новгород), в конструкторском бюро, созданном легендарным конструктором Ростиславом Евгеньевичем Алексеевым. Судостроительная — первое в СССР частное предприятие, производящее СВП малого класса для частного и коммерческого использования. По сей день «Амфибийная техника» производит надежные СВП, сохраняя и преумножая достижения советской науки и техники.
Обзор
Компания Christy Hovercraft проектирует и поставляет ховеркрафты с подъемно-тяговыми системами первого, второго и четвертого типа из приведенного выше списка. Наш компактный проект HoverFlyer 560 принадлежит к аэродинамически и механически независимому первому типу. Проект RIVAC 680Ri поставляется в двух версиях: первого типа, с отдельным подъемником (SL), и четвертого типа , с интегрированным подъемником (IL). Все наши более крупные проекты используют аэродинамически разделенный, но механически совмещенный вариант с варьируемым передаточным числом (второй тип). Мы не используем в таких судах системы третьего типа, с фиксированной пропорцией, поскольку убеждены, что не имеет смысла закладывать имеющие место эксплуатационные компромиссы в проект крупного дорогостоящего коммерческого ховеркрафта.
Раз уж мы предлагаем системы практически всех типов, нам кажется, что мы находимся в непредвзятом положении, что позволяет нам провести нижеследующие технические сопоставления.
Нельзя сказать, что какая-то одна из систем во всех случаях будет лучшей, а какая-то — худшей, это вопрос понимания преимуществ и недостатков каждой из систем и взгляда на нее в контексте той работы, которая предполагается для ховеркрафта, ее содержащего. Если вы располагаете небольшим бюджетом, и ищите самый дешевый ховеркрафт со скромными характеристиками и необременительным управлением, то аэродинамически интегрированная система будет единственным выбором. Если же вы более заинтересованы в маленьком ховеркрафте с большими возможностями управления и хорошими характеристиками, наверняка вам стоит выбрать ховеркрафт с разделенными системами подъема и тяги. Если вы — коммерческий оператор, и вас больше волнует долгосрочная эффективность и экономия, а также предельная надежность, в то время как первоначальная продажная цена не настолько важна, вы выберете дизельный ховеркрафт с аэродинамически независимой, но механически интегрированной системой привода и переменным числом передачи. Все дело именно в выборе нужного ховеркрафта для нужной работы — вот почему Christy Hovercraft предлагает разные типы всем своим заказчикам.
Перспективы технологии
Транспорт на воздушной подушке позволяет перемещаться по суше, льду, снегу и воде. Это чуть ли не самый универсальный вид транспорта, когда-либо изобретенный человеком. За вездеходность этим аппаратам когда-то прочили большое будущее. Все ведущие страны создавали их для армии и гражданских нужд. Военных привлекала универсальность и амфибийность СВП. Фантазия легко рисовала высадку десанта с такого аппарата или парящий над землей танк. Однако по различным причинам технология не нашла широкого применения в военной отрасли. Гораздо большее распространение принцип работы судна на воздушной подушке приобрел в гражданской сфере.
Существующих на сегодня моделей СВП не счесть. Сейчас такие суда используются при спасении людей, при доставке грузов и людей в отдаленные районы, а также для охоты, рыбалки и активного отдыха. Несмотря на внешнюю непохожесть этих судов, у них есть одна общая черта — они все используют принцип воздушной подушки.
