На подушці і на крилах

Листопад 9th, 20112:19 pm

0


На подушці і на крилах

На подушці і на крилах

Судна на повітряній подушці і підводних крилах мають багато спільного, як з кораблями, так і з літаками – над хвилями їх піднімають одні й ті ж сили.

Рухатися у воді значно важче, ніж у повітрі. Вода в 800 разів щільніше повітря, тому створює набагато більший опір, а коли корабель пливе він витрачає багато енергії, щоб “розштовхати” її убік. Щоб збільшити швидкість руху по воді, був застосовано спочатку вітрило, а потім паровий двигун. З того часу змінилися і потужність двигуна, і види палива. Сьогодні самим ефективним способом збільшення скорості є зменшення опору корпусу.

Подушка під корабель

У 1870-х рр. англійський інженер Джон Торні-Крофт висунув теорію, згідно якої опір води міг зменшити увігнутий корпус корабля. Він пропонував помістити під корпусом порожню камеру (короб з відкритим дном), в якому нагнітаються і направляються потоки повітря створювали б область підвищеного тиску. Проте ні йому, ні його послідовникам не вдалося застосувати цю ідею на практиці.

На початку XX ст. авіатори відкрили, що, коли вони пролітають низько над водою, на їхні машини діє значно більша підйомна сила, ніж на великих висотах. Згодом було встановлено, що ця сила створюється потоком повітря, що виникає між водою і крилами. Оскільки вертикальна швидкість потоку може досягати 10 м / сек, ці потоки використовують, як великі птахи, так і планеристи для виходу на велику висоту польоту. Це відкриття проклало шлях перших судам на повітряній подушці (СПП).

Англієць Крістофер Кокерелл в 1950-х рр. став нагнітати повітря в камеру через зазори в її боках. Так він отримав повітряний заслон,який підтримував високий тиск під корпусом. Хоча у мене і не було досвіду керування таким транспортом, подорожувати на човні я дуже люблю. Зараз збираю гроші на новий мотор для катера (думаю обрати лодочные моторы Yamaha).

Yamaha

У 1957-59 Кокерелл сконструював перший діючий СПП. Представлена ​​публіці 11 червня 1959 модель SR-N1 з розмірі 7,3 х 9,1 м. вагою 3,5 т нагадувала за формою тарілку. SR-N1 піднімався над поверхнею води на висоту 30-40 см завдяки подушці з стисненого повітря, що надходила під тиском 0,1 кг/см2 з сопел, розташованих під корпусом по периметру судна.Повітря подавався в сопла з установленого по центру судна нагнітача з літаковим двигуном потужністю 435 к.с. Частина повітря проходила через два горизонтальних сопла, штовхаючи судно вперед подібно тому, як це відбувається в реактивних літаках.

Вперше СПП перетнуло Ла-Манш 25 липня 1959 р. з середньою швидкістю 15 вузлів (27,78 км / год). Після установки нового двигуна і нагнітачів повітря воно досягло швидкості 50 вузлів.

СПП повинні мати легкі двигуни великої потужності, щоб створити силу тяги, необхідну для утримування декількох сотень тонн в повітрі. Деякі СПП – справжні гіганти, які експлуатувалися з 1968 по 2000 рр. (з модифікаціями).

SR-N4 брав на борт 400 чоловік і 53 автомашини, піднімаючись на 2,5 м над поверхнею води завдяки двом газотурбінних двигунів потужністю на валу 3800 к.с. кожен.

Як птах у воді

Судна на підводних крилах (СПК) справляються з опором води по-іншому. Вони мають під корпусом несучі крила, що діють, як крила літака. Під час руху вода обтікає крило знизу, де тиск зростає, в той час як на верхній поверхні виникає область розрідженого тиску. Під дією різниці тисків утвориться спрямована вгору несуча сила. При русі судно піднімається з води (тим більше, чим швидше пливе), залишаючи у воді тільки крила, кронштейни і ходові гвинти, опір яких незначний. Завдяки цьому, СПК здатне розвивати значну швидкість навіть при відносно малій потужності двигунів. Крім швидкості, несуча сила крил залежить від їх форми, посадки і кута, під яким вони встановлені.

У 1950-і рр. ще не вміли запобігти виштовхування судна з води, яке відбувалося завжди, як тільки СПК прискорювало хід.Тоді несуча сила ставала більшою, ніж вага корабля, і піднімала його над водою. Область низького тиску миттєво зникала, і з’являлася неприємна хитавиця.

Проблему вирішували двома способами:

• Застосуванням нерухомих крил у формі букви V. Коли разом зі швидкістю зростає несуча сила, разом з корпусом починають спливати бічні частини крил. Чим вище задирається ніс корабля, тим менше занурені крила і менше приріст несучої сили.

• Зміною кута установки крил, що знаходяться завжди на певній глибині. Чим більше зростає швидкість, тим менше кут, і навпаки. Цей спосіб вимагає досить складного регулюючого обладнання і дорожче попереднього, але забезпечує судну велику швидкість, стійкість, керованість і відсутність хитавиці при хвилюванні, що особливо важливо в морі.