Суда и корабли на воздушной подушке

В СССР первые суда на воздушной подушке (СВП) были созданы под руководством В.И. Левкова в конце 30-х годов. С 60-х годов XX в. СВП начали широко применяться в разных странах.

Подъём судна над поверхностью воды или суши позволяет увеличить его скорость до 70 – 100 уз. Однако на создание воздушной подушки (ВП) расходуется большая часть мощности двигателей, поэтому критерий массы при проектировании таких судов является основным.

Существует два основных типа СВП (рис. 7.16). Амфибийные суда имеют гибкое ограждение (ГО) ВП. Они полностью отрываются от поверхности, поэтому могут двигаться не только над водой, но и над сушей – по пологому побережью, в тундре, в пустыне. Скеговые СВП имеют жёсткое ограждение ВП (скеги) по бортам и ГО в носу и корме. Они лишь частично поднимаются над водой, однако отличаются большей экономичностью, хорошей устойчивостью на курсе и малой шумностью.

Движителями скеговых СВП являются гребные винты или водомёты, а у амфибийных судов применяются воздушные винтовые или реактивные движители.

Рис. 7.16. Амфибийное (а) и скеговое (б) СВП

Схемы конструкций амфибийных СВП показаны на рис. 7.17 - 7.20.

У крупного амфибийного СВП корпус представляет собой прочный понтон плавучести с продольной системой набора, разделённый непроницаемыми поперечными и продольными переборками. Лёгкая надстройка соединена с корпусом каркасной конструкцией из трубчатых стоек и раскосов. В результате между палубой корпуса и палубой надстройки образуется невысокое пространство – жёсткий ресивер, через который воздух от заборных отверстий и проходов в надстройке подаётся нагнетателем и растекается по всему периметру корпуса к ограждению ВП. Корпус, ресивер и надстройка образуют три яруса (рис. 7.18, а).

Рис. 7.17. Амфибийное СВП типа SR № 4:

1 – гибкое ограждение; 2 – понтон плавучести (корпус); 3 – жёсткий ресивер; 4 – надстройка; 5 – ходовая рубка; 6 – поворотный пилон; 7 – воздушный винт; 8 - нагнетатель воздуха в ВП; 9 – стабилизатор; 10 – газотурбинный двигатель

У средних СВП корпус и надстройка имеют единую палубу, а жёсткий ресивер располагается по периферии надстройки (рис. 7.18, б). У
малых СВП надстройка и небольшие бортовые блоки плавучести располагаются на жёсткой горизонтальной раме (рис. 7.18, в).

Рис. 7.18. Варианты компоновки амфибийных СВП в поперечном разрезе:

а – трёхъярусная; б – двухъярусная; в – одноярусная;

1 – гибкое ограждение; 2 – корпус (понтоны плавучести); 3 – ресивер;

4 – надстройка; 5 - горизонтальная рама

ГО СВП имеет композитную структуру, состоящую из нескольких склеенных слоёв. Несущие слои из синтетических тканей обеспечивают прочность ГО. Слои покрытия (из эластичных пластмасс) обеспечивают непроницаемость ГО и защищают несущие слои от истирания.

Основные конструктивные типы ГО определяются принципами образования ВП. При камерной схеме формирования ВП характерны ГО мембранного («юбочного») типа или в виде замкнутых мешков. При сопловой схеме применяются ограждения из двух стенок с надувными мешками (двухъярусного типа). Такое ГО имеет в верхней части объёмный мешок, называемый гибким ресивером, а ниже – сопловую часть, которая обычно состоит из легкозаменяемых сегментных элементов (рис. 7.21).

На рис. 7.22 представлена конструкция периферийного жесткого
ресивера СВП.

Схемы конструкций скеговых СВП показаны на рис. 7.23, 7.24. При двухъярусной компоновке, характерной для морских судов, надстройка расположена над непроницаемым, разделённым переборками, корпусом (рис. 7.24, а, 7.25).

При одноярусной компоновке у судна нет разделения на корпус и надстройку. Плавучесть обеспечивается либо непроницаемыми скегами, либо отдельными небольшими блоками. Такие схемы характерны для речных судов (рис. 7.24, б, в, 7.26).

Рис. 7.19. Опытный десантно-штурмовой 160-тонный катер JEFF
(США) /26/

Рис. 7.20. Британское СВП береговой охраны SR № 6

Рис. 7.21. Некоторые схемы ГО с двумя стенками:

а – «юбочная» (с периферийным соплом и соплом остойчивости);

б – с гибким ресивером (надувным мешком) и соплом, (разделённым вертикальными диафрагмами); в - с навесными сегментными элементами;

г – съёмные сегментные элементы

Рис. 7.22. Поперечный разрез периферийного бортового ресивера СВП

Рис. 7.23. Пассажирское речное скеговое СВП «Зарница»:

1 – ходовая рубка; 2 – пассажирский салон; 3 – МО; 4 – главный двигатель;
5 – воздухозаборник; 6 – нагнетатель; 7 – воздушный канал; 8 – скег;
9 - носовое гибкое ограждение; 10 – кормовое гибкое ограждение;
11 - водомёт

Система набора скегов и крыши надстройки обычно продольная. Гибкое ограждение в носу и корме обычно представляет собой замкнутые надувные мешки. Носовое гибкое ограждение может быть «юбочного»
типа с одной стенкой.

Рис. 7.24. Варианты компоновки скеговых СВП в поперечном разрезе:

а – двухъярусная; б, в – варианты одноярусного типа

Рис. 7.25. Мидель-шпангоут скегового СВП

(автомобильно-пассажирского парома)

Рис. 7.26. Мидель-шпангоут речного скегового СВП «Орион» /8/

7.4. Экранопланы

Экранопланы являются быстроходными низко-высотными воздушными судами, которые используют эффект увеличения подъёмной силы крыла вблизи поверхности воды (земли). Преимущества экранопланов
состоят в высоком аэродинамическом качестве (35 - 50, тогда как у современных самолетов оно не превышает 15 - 20), большой скорости хода (более чем 100 узлов) и хорошей мореходности при большом водоизмещении. Преимущества этих судов особенно проявляются при их использовании
в качестве десантных кораблей и в перевозках по тундре и надо льдом
(рис. 7.27 – 7.28).

К недостаткам экранопланов относят сравнительно большую взлетную скорость и невысокую мореходность, связанную с большой взлетной скоростью и низким расположением крыла. Кроме того, из-за малой высоты полета возникает опасность столкновения с препятствиями, находящимися на пути.

Эффект крыла над водой используется и у трёхкорпусных судов, корпуса которых соединены крыльями (рис. 7.29).

Разновидностью экранопланов также являются транспортные амфибийные платформы, имеющие два узких корпуса, которые слегка погружены в воду или глиссируют по ней. Набегающий поток воздуха и струи
газов от передних воздушно-реактивных движителей создают полудинамическую воздушную подушку под платформой (рис. 7.30).

Рис. 7.29. Экраноплан-тримаран с глиссирующими корпусами

Рис. 7.30. Транспортная амфибийная платформа /26/

Экранопланы, использующие выдвижные крылья для образования дополнительной подъемной силы, западные специалисты выделяют в группу, обозначаемую WSEV (Winged Surface Effect Vehicles). По мнению разработчиков, экранопланы этого типа можно применять в качестве носителей десантно-высадочных средств, вертолетов и самолетов вертикального взлета (рис. 7.31).

Рис. 7.31. Экраноплан типа WSEV