Скеговые суда на воздушной подушке (стр. 1 из 3)

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

Реферат

по дисциплине Классификация и особенности устройства судов и кораблей

на тему «Скеговые суда на воздушной подушке»

Нижний Новгород 2010 г

Скеговые суда на воздушной подушке

Суда на воздушной подушке (СВП или hovercraft) – это транспортные средства, двигающиеся за счет тяги создаваемой воздушными винтами и оснащенные системой создания области повышенного давления под корпусом (воздушной подушки) для осуществления подъема над поверхностью.

Судно на воздушной подушке является амфибийным аппаратом способным передвигаться по любой относительно ровной поверхностью - воде (в том числе по мелководью), льду, песку, траве, болоту и т.д.

Подача воздуха в воздушную подушку может осуществляться посредством отбора потока от основных маршевых винтов (совмещенный тип) или с помощью дополнительных «нагнетательных» вентиляторов (раздельный тип нагнетающей установки).

Движение судна на воздушной подушке

Полетом движение катера на воздушной подушке назвать сложно, по той причине, что в идеальных условиях (т.е. на абсолютно ровной плите) СВП отрывается от поверхности всего на несколько сантиметров. На практике же судно на воздушной подушке постоянно находится в контакте с поверхностью движения. Поэтому наибольшие скоростные характеристики достигаются на поверхностях с низким коэффициентом трения, например лед. Движение по воде осложняется тем, что под катером образуется каверна (пропорциональная весу катера), негативное влияние которой тем меньше чем выше скорость.

Ходовые свойства катера зависят от множества факторов и прежде всего от конструкции ГО, объема подаваемого в подушку воздуха и отношения веса катера к площади подушки. Чем меньше веса приходится на квадратный метр площади воздушной подушки, тем проще добиться хороших ходовых свойств, тем меньше нагрузки испытывает материал ГО, а следовательно продлевается срок его службы.

Управление катером осуществляется за счет воздушных рулей, установленных за маршевым винтом. Помимо вертикальных рулей, отвечающих за маневрирование, существуют горизонтальные рули, задача которых управление дифферентом катера.

Это бывает полезно, когда катер не равномерно загружен или требуется поднять корму/нос для выполнения маневра.

Скеговый тип судна (с продольными баллонами-лыжами, применяется на СВП Хивус, Марс) – не терпит неровностей на жесткой поверхности (неровную поверхность лучше проходить на скорости), не достаточная мягкость/комфорт движения, из-за наличия относительно жестких продольных баллонов. В случае разрыва в пути - сложный ремонт. К преимуществам можно отнести хорошую курсовую устойчивость. Этот тип можно рекомендовать для эксплуатации исключительно на акватории без выездов на пересеченную местность.

Суждено ли развитию судов на воздушной подушке зайти в тупик или, наоборот, оно открывает путь к судам будущего? 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 должно послужить основой широкого распространения судов на воздушной подушке в морском торговом флоте будущего.

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.

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

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.