27 Ноября 2018, 07:49 182

Суда на воздушной подушке


Суда на воздушной подушке


Суда на воздушной подушке — парящие суда — представляют собой принципиально новое средство водного транспорта, обладающее высокой проходимостью и большой скоростью. Для них доступны скорости, превышающие 200 узлов; их эксплуатация возможна не только на мелких реках с выходом на пологий берег, но и на болотах, надо льдом и т. п. Парящие суда представляют значительный интерес и для любителей водно-моторного спорта и для туристов. 

Проектирование и постройка судов на воздушной подушке сложнее, чем обычных водоизме-щающих или глиссирующих катеров. Однако опыт постройки мелких судов на воздушной подушке отдельными любителями (как в СССР, так и за рубежом) показывает, что и эта работа доступна не только специализированным проектным организациям и предприятиям. 

Ниже рассмотрены основные вопросы проектирования и постройки мелких судов на воздушной подушке, причем некоторые вопросы теории изложены в упрощенной форме. Приведенные в статье практические коэффициенты выведены на основе данных, полученных в результате испытаний отечественных и зарубежных опытных аппаратов, в том числе и построенного (под руководством автора) студентами Одесского института инженеров морского флота опытного катера на воздушной подушке. 

Существует несколько способов формирования воздушной подушки, однако опыт эксплуатации парящих судов еще недостаточен для того, чтобы уверенно дать предпочтение какому-либо одному из них. Существуют лишь примерные границы высот парения и скоростей, для которых может быть рекомендована та или другая схема. 

Способы создания воздушной подушки

 

Рис. 1
Рис. 1
 

Камерный способ создания воздушной подушки. Как показано на рис. 1, днище судов этого типа представляет собой купол, являющийся камерой, в которую вентилятор нагнетает воздух. Повышенное давление в камере создает подъемную силу. Равновесное положение аппарата наступает, когда равнодействующая сил давления уравновешивает силы веса, а производительность вентилятора компенсирует вытекание воздуха из-под купола. 
 

Рис. 2
Рис. 2
 

Однако камерная схема в таком виде не может быть применена для судна, так как она не обеспечивает одного из основных мореходных качеств — остойчивости. Этот недостаток судов, построенных по камерной схеме, может быть устранен устройством боковых поплавков (рис. 2), как у катамарана, или секционированием днища (рис. 3) продольными стенками (вдоль бортов и не менее одной в промежутке между ними) с одновременной установкой поперечных захлопок. 
 

Рис. 3
Рис. 3
 

Благодаря установке продольных стенок — «ножей» и захлопок (1, 2 на рис. 2) значительно снижаются затраты энергии на создание подушки. Однако ножи при больших скоростях хода вызывают значительное сопротивление движению, поэтому такого типа суда проектируют для скоростей хода, не превышающих 40—60 узлов. 

На рис. 4 и 5 показаны аппараты с камерной схемой образования воздушной подушки (характеристики ряда аппаратов приведены в табл. 1).
 

Таблица 1
Таблица 1

 

Рис. 4
Рис. 4
 

Сопловой способ создания воздушной подушки. Воздух от вентилятора поступает по соответствующим каналам к соплу, устроенному по периметру судна (рис. 6). Кольцевое сопло конструируется так, что воздух направляется под днище судна под некоторым углом к его центру, формирует область повышенного давления и создает воздушную завесу. 
 

Рис. 5
Рис. 5
 

Мощность, затрачиваемая на создание воздушной подушки, у судов этого типа меньше, чем у аналогичных судов с камерной схемой (без ножей). Остойчивость обеспечивается лишь при малых углах наклона (до 2°), поэтому для улучшения остойчивости на больших углах крена устраивают два ряда сопел или секционированное днище (с перегородками или продольными и поперечными сопловыми устройствами). 
 

Рис. 6
Рис. 6
 

Сопловая схема предпочтительна для судов с полным отрывом от поверхности воды и с большими, чем при камерной схеме, скоростями (до 60—80 узлов). 

На рис. 7—13 показаны аппараты, имеющие сопловую схему. 

Суда на воздушных крыльях. У судов этого типа — экранопланов — подъемная сила создается на воздушном крыле за счет скоростного напора встречного потока воздуха (рис. 14). Эти суда могут иметь и комбинированный способ создания воздушной подушки: подъем судна без движения создается вентиляторами, а по достижении определенной скорости вентиляторы отключаются, и парение осуществляется на крыльях. 
 

Рис. 7
Рис. 7
 

Подъемная сила крыла у опорной поверхности значительно больше, чем при удалении от нее. Высота парения судов на воздушных крыльях предусматривается такой, чтобы она превышала высоту гребней волн, а скорость — достаточной для создания подъемной силы, обеспечивающей указанную высоту парения. Диапазон скоростей этих судов от 60—70 до 250—300 узлов. 
 

Рис. 8
Рис. 8
 

Появившиеся недавно суда на воздушных крыльях проще, чем суда первых двух типов или суда с комбинированной схемой. Общие энергетические затраты на подъем и движение у них меньше, а возможности достижения высоких скоростей значительно больше. 

На рис. 14 и 15 показаны аппараты этого типа. Они представляют собой крыло, наклоненное к горизонту на угол 10—15°, с боковыми ограждениями (шайбами). В передней части крыла установлен воздушный винт, ось которого также имеет наклон. Воздушный винт нагнетает воздух под крыло, что позволяет уже на стоянке поднять судно над поверхностью воды. При движении высота парения достигает 10—15% хорды крыла. 
 

Рис. 9
Рис. 9
 

Наклонение аппарата в продольном направлении осуществляется специальным рулем, устанавливаемым в плоскости крыла. Поворотливость обеспечивается вертикальными рулями. 

В настоящее время точный расчет судов этого типа теоретически, очевидно, не разработан, но простота их конструкций позволяет в большинстве случаев произвести опыты на моделях самостоятельно и получить основные исходные данные для расчетов. 
 



Рассматриваемые ниже некоторые основные теоретические положения и практические данные, необходимые для проектирования судов на воздушной подушке, будут относиться лишь к судам камерного и соплового типов. 

Аппарат «Чайка»

 

Рис. 10
Рис. 10
 

Достройка аппарата «Чайка» была завершена в конце лета 1963 г. Испытания его над землей (во дворе института) показали удовлетворительные качества по управляемости, остойчивости и ходкости. Однако слишком малая высота парения — всего 4—5 см — и перегрев двигателя над вентилятором не позволили испытать его в морских условиях осеннего периода. 

Предполагалась окончательная доводка его в 1964 г., однако отсутствие более мощного двигателя (на вентилятор для увеличения высоты парения) послужило причиной прекращения работ по превращению «Чайки» в судно. Начались поиски новых путей. 

Зимой 1963—1964 гг. был разработан новый проект и испытана модель более перспективной разновидности аппаратов на воздушной подушке с двигателями малой мощности — судна на воздушном крыле. 

Совместно со студентами весной мы построили такой одноместный аппарат и провели некоторые его испытания уже не только во дворе, но и на море. Мы убедились, что на базе тех же двух моторов «ИЖ-60к» можно получить значительно более высокие характеристики, и в частности скорость порядка 100—120 км/час при высоте парения 20—25 см. 

Конструктивно новый аппарат-экраноплан оформлен в виде катамарана с палубой в форме крыла. По окончании доводки и испытаний, которые, очевидно, состоятся весной или летом 1965 г., мы расскажем об этом аппарате подробнее. 

Выбор основных характеристик судна


Высота парения. Одной из основных задач проектирования судна на воздушной подушке является выбор рациональной высоты парения. Высота парения определяет проходимость судна над твердой поверхностью, имеющей те или иные неровности, и, естественно, должна превышать их высоту. 
 

Рис. 11
Рис. 11
 

Движение по взволнованной водной поверхности может осуществляться как в условиях парения корпуса судна над гребнями волн, так и при высоте парения меньшей, чем высота волн. В последнем случае движение сопровождается ударами волн о корпус судна, что приводит к потере скорости. Снижение скорости будет тем большим, чем больше высота волн превышает высоту парения; если высота волн превышает высоту парения в 1,5—2 раза, потеря скорости может составить 20—30%. Эксплуатация судов на воздушной подушке возможна даже в условиях, когда высота волны превышает высоту парения в 4 и более раз, однако потеря скорости при этом будет весьма значительной (около 50%). 
 

Рис. 12
Рис. 12
 

Достижение высоты парения, которая обеспечила бы движение над гребнями волн при значительной их высоте, потребует больших энергетических затрат, растущих с увеличением высоты парения. По этой причине высоту парения следует выбирать умеренной, ограничивая район и условия плавания. 
Минимальная высота парения, обеспечивающая нормальную эксплуатацию мелких судов в хорошую погоду: 

  • для малых рек и озер 3 см;
  • для больших рек и озер 5 см;
  • для прибрежного морского плавания 8— 10 см.

При выборе высоты парения следует учитывать, что на подъем каждых 100 кг веса малого судна на высоту 1 см необходимо затратить 0,6—1,0 л. с. мощности двигателя, приводящего во вращение вентилятор. 

Форма и размеры судна. Минимальные энергетические затраты на подъем судна (при заданных высоте парения, весе аппарата и площади подушки) могут быть получены при минимальном периметре днища. Это обусловлено тем, что утечка воздуха из воздушной подушки пропорциональна ее периметру. Из всех геометрических фигур этому условию в наибольшей степени удовлетворяет круг. 
 

Рис. 13
Рис. 13
 

Однако при определении сопротивления движению судна можно установить, что увеличение отношения длины судна к его ширине (L/B) желательно для снижения сопротивления движению. 

Оптимальная форма днища в плане может быть получена путем варьирования. Обычно отношение L/B колеблется в пределах 2—2,5. 
 

Рис. 14
Рис. 14
 

Для обеспечения нормальной эксплуатации судов на воздушной подушке над взволнованной водной поверхностью их носовую часть выполняют по форме, напоминающей носовые обводы обычных судов, С целью снижения сопротивления движению обводы корпуса судна на воздушной подушке следует выполнять удобообтекаемой формы. 

Обеспечение остойчивости. Как известно, остойчивостью судна называют способность возвращаться в первоначальное прямое положение, из которого его вывели внешние силы. 
 

Рис. 15
Рис. 15
 

Остойчивость судов на воздушной подушке достигается иными путями, чем для водоизмещаю-щих судов. Как уже отмечалось, для этой цели необходимы специальные устройства. На судах с общей подкупольной камерой — это боковые поплавки, которые при наклонениях опираются о воду, или разделение подкупольной части на отсеки с пластинами (ножами) в продольном и за-хлопками в поперечном направлениях; на судах с одноконтурной сопловой схемой образования подушки — это, обычно, устройство второго ряда сопел. 

Как и для водоизмещающих судов, понижение центра тяжести — ЦТ судна или его повышение приводит соответственно к увеличению или уменьшению остойчивости аппарата. 

Удифферентовка судна на режиме парения без хода обеспечивается при размещении ЦТ судна и центра давления воздушной подушки на одной вертикальной прямой. При хорошо обеспеченной остойчивости судна некоторое смещение ЦТ относительно центра давления к существенному дифференту не приводит, но оно может сильно повлиять на величину сопротивления движению (как в положительную, так и в отрицательную сторону). По мнению некоторых специалистов, для снижения горба волнового сопротивления ЦТ следует смещать в нос на 2—3% L. 

Поворотливость и торможение. Обеспечение нормальных маневренных качеств судов на воздушной подушке представляет собой весьма сложную и недостаточно изученную задачу. Для обеспечения поворотливости малых судов обычно применяются воздушные рули. Иногда поворот осуществляется наклонением аппарата или отклонением воздушных струй, либо изменением режима работы двух воздушных винтов регулируемого шага. 

Торможение осуществляется воздушными винтами регулируемого шага, наклонением аппарата либо направленным воздушным потоком. Достаточно быстрое торможение при движении над водной поверхностью может быть осуществлено при остановке двигателей вентилятора и движителей. 

Брызгообразование. Одним из основных недостатков судов на воздушной подушке является большое брызгообразование, которое ухудшает обзор из рулевой рубки, особенно на малых скоростях движения, увеличивает сопротивление судна движению и требует герметизации электрооборудования двигателей, установки фильтров на карбюраторы и т. п. На больших скоростях движения брызги остаются за кормой и существенных неприятностей не приносят. 

Уменьшение брызгообразования может быть достигнуто путем снижения давления в подушке, что связано с увеличением ее площади или уменьшением веса судна (брызгообразование отсутствует при давлении в подушке менее 10 кг/м2). 

Брызгообразование судов с камерной схемой обычно меньше, чем у сравнимых судов с сопловой схемой. Наименьшее брызгообразование может быть достигнуто у аппаратов с воздушными крыльями. 

Конструкция корпуса. Конструкция корпуса должна обеспечивать достаточную прочность судна при минимальном весе. Отметим, что конструктивные узлы корпусов судов на воздушной подушке больше напоминают конструкции не судна, а самолета. 

Толщина обшивки из алюминиевых сплавов на построенных в настоящее время судах весом до 30 т не превышает 1,5—2 мм, на судах весом до 10—15 т всего 0,7—1,5 мм. Как правило, листы большей толщины устанавливаются в носовой части и на днище, воспринимающих удары волн. Следует также учитывать, что при эксплуатации судна на воздушной подушке удары волн могут привести к резкому торможению и, следовательно, появлению больших усилий инерционного характера. В связи с этим крепления различных деталей и узлов, обладающих большой массой, должны быть достаточно прочными. 

К материалу для изготовления корпуса предъявляются следующие основные требования: 

  • как можно меньшее отношение удельного веса к прочности;
  • водо- и воздухонепроницаемость;
  • устойчивость к коррозии;
  • простота обработки и сборки конструктивных узлов.

Материалами, удовлетворяющими этим требованиям, могут быть: алюминиевые сплавы; пластические массы, армированные стеклянными или хлопчатобумажными тканями; водостойкая фанера и другие. 

Для получения простого и легкого корпуса особый интерес может представить конструкция каркасного типа, обтянутая хлопчатобумажной тканью или пластмассовой пленкой. Для придания ткани водонепроницаемости и прочности ее следует пропитать эпоксидной или полиэфирной смолой. 

Вес корпуса аппаратов на воздушной подушке, приходящийся на 1 м2 площади в плане, колеблется в пределах от 10 до 30 кг. 

Определение мощности, потребной для создания воздушной подушки

 

Рис. 16
Рис. 16
 

Камерный способ. Для аппаратов с камерной схемой создания подушки энергетические затраты связаны со свободной утечкой воздуха из-под днища по всему периметру судна или в его части, если имеются ограждения в виде бортовых ножей, носовых и кормовых захлопок и т. п. (рис. 16). 

Производительность вентилятора должна равняться расходу воздуха. Расход воздуха или производительность вентилятора для камерной схемы: 
 


где S — площадь прохода, через который воздух выходит из-под днища, м2
v — скорость истечения воздуха, м/сек. 
Площадь прохода воздуха: 
 


где П — периметр судна по нижней кромке купола, м; 
hc — высота струи, м. 

Так как при выходе из-под купола струя сужается, высота струи несколько меньше высоты парения h и может быть принята hc — 0,7÷0,8 h. 

Скорость истечения может быть с достаточной степенью точности определена по формуле свободного истечения воздуха из сосуда, т. е.: 
 


где Р — избыточное давление под куполом, кг/м2
g — ускорение силы тяжести, м/сек2
у — удельный вес воздуха, кг/м3

Тогда производительность вентилятора определится как: 
 


а мощность, затрачиваемая на подъем: 
 


где ηB — коэффициент полезного действия вентилятора. 
 

Рис. 17
Рис. 17
 

Сопловой способ. У аппаратов с сопловой схемой образования воздушной подушки расход воздуха (рис. 17) относительно меньше, чем у аппаратов с камерной схемой. 

Определение мощности, потребной для создания заданной высоты парения, характеристик вентилятора и других исходных данных проектирования при сопловом способе представляет собой более сложную задачу. 

Для приближенных расчетов мощности, затрачиваемой на подъем, можно воспользоваться формулой: 
 


При двухконтурной сопловой схеме потребная мощность должна быть увеличена примерно на 20%. 

Выбор двигателя и вентилятора


После установления потребной мощности вентилятора следует приступить к подбору двигателя. Основные требования, которые следует предъявлять к двигателям судов на воздушной подушке: 

1) минимальный вес двигателя, приходящийся на 1 л. с.; 

2) надежность эксплуатации в условиях интенсивного брызгообразования. 

При мощностях до 30 л. с. основному требованию (минимальный относительный вес) отвечают двигатели мотоциклетного типа. Однако следует учитывать, что условия эксплуатации этих двигателей на мотоциклах и на катере на воздушной подушке существенно отличаются как по характеру работы двигателя, так и по условиям его охлаждения. Поэтому при использовании мотоциклетного двигателя расчетной следует считать не максимальную мощность, а мощность, при которой может быть осуществлена долговременная его работа (примерно 0,7÷0,8 Nмакс). 

Необходимо обеспечить интенсивное охлаждение двигателя при его работе и хорошую фильтрацию воздуха, поступающего в цилиндры через карбюратор. 

Для получения минимального веса всей установки задачу по выбору типа двигателя надо решать комплексно, одновременно с выбором передачи от двигателя к вентилятору и конструкции вентилятора. Известно, что изменение числа оборотов вентилятора приводит соответственно к изменениям конструктивных размеров и веса при той же производительности. 

Одним из основных конструктивных элементов судна на воздушной подушке является вентилятор, поэтому выбор его размеров и конструкции должен быть произведен особенно тщательно. Как указывалось ранее, потребная производительность вентиляторов для судов с сопловой схемой на 30—40% меньше, чем для судов с камерной схемой при той же высоте парения. Это обстоятельство позволяет применять для сопловых схем вентиляторы меньших габаритов, что является дополнительным преимуществом сопловой схемы. 

Определение основных элементов вентиляторов для судов на воздушной подушке производится методами, изложенными в специальной литературе, и обычно затруднений не вызывает. 

В настоящее время для создания воздушной подушки применяются преимущественно осевые вентиляторы, однако с успехом могут применяться вентиляторы и других типов. 

Расположение вентиляторов обусловливается необходимостью равномерного распределения давления по площади днища и весовой удифферентовки. Обычно их располагают симметрично относительно ЦТ площади подушки или на вертикальной оси, проходящей через него. 

Заслуживают внимания вентиляторные схемы, использующие скоростной напор встречного воздуха. В отдельных случаях при использовании таких схем вентиляторы получают горизонтальную ось вращения и располагаются со смещением к носу. Несмотря на заманчивость применения этой схемы, следует иметь в виду, что решить такую задачу очень сложно. Вентиляторы на стоянке и при движении будут работать в различных условиях, а это может повлечь значительное усложнение их конструкции и привести к необходимости применения поворотных лопаток с целью сохранения постоянного значения к. п. д. при изменении условий работы, без чего преимущество такой схемы может быть сведено к нулю. 

Особое внимание надо уделить обеспечению прочности вентилятора и его крепления к корпусу. При проектировании и изготовлении вентилятора следует помнить о необходимости его балансировки. Недостаточная отбалансированность может привести к сильной вибрации и даже к разрушениям вентилятора и связанных с ним конструкций. 

Расчетные характеристики вентилятора должны выбираться с учетом схемы создания воздушной подушки. Для камерной схемы производительность Q можно найти по приведенным выше формулам, а напор И можно принять равным давлению в камере Р. Для сопловой схемы производительность вентилятора и давление следует определять с учетом потерь в воздухопроводах. 

Статическое давление за вентилятором: 
 


где kB — коэффициент, учитывающий потери давления в воздушных трактах. Для судов с сопловой схемой kB = 0,6÷0,7. 

Тогда производительность определится по формуле: 
 


Выбор параметров соплового устройства


Основными характеристиками соплового устройства, имеющими определяющее значение для выбора оптимальных параметров воздушной подушки, являются: 

1) давление в воздушной подушке Р; 

2) угол наклона сопла Θ (см. рис. 17); 

3) ширина сопла t. 

Давление в воздушной подушке для малых аппаратов колеблется в пределах 80—100 кг/м2
 

Рис. 18
Рис. 18
 

Оптимальный угол наклона сопла 0opt может быть выбран по графику (рис. 18) в зависимости от отношений h/t и t/DO, где DO — эквивалентный диаметр: 
 


Отношение высоты парения к ширине сопла принимается обычно в пределах от 2 до 3. 

Сопротивление движению судов на воздушной подушке

 

Рис. 19
Рис. 19
 

Волновое сопротивление. Судно, парящее над водой, создает в ней углубление (рис. 19), глубина которого зависит от давления воздуха под днищем. При движении такого судна углубление водной поверхности перемещается вместе с ним и создает системы поперечных и расходящихся волн, картина которых аналогична волнообразованию водоизмещающего судна такой же формы. Таким образом, суда на воздушной подушке, так же как и водоизмещающие, испытывают волновое сопротивление. 

По мере увеличения скорости движения картина волнообразования меняется. В начале движения волновое сопротивление растет довольно интенсивно, а затем столь же интенсивно падает. При числах Фруда: 
 


превышающих 0,7, волновое сопротивление резко уменьшается. Из этого следует, что горизонтальный упор движителей должен обеспечивать преодоление максимума волнового сопротивления, а расчетная скорость должна быть выше: 
 


Приближенно волновое сопротивление судна прямоугольной формы при различных отношениях сторон можно определить по формуле: 
 


Произведя расчеты по указанной формуле, можно установить, что волновое сопротивление снижается с уменьшением соотношения сторон. 

Воздушное сопротивление. Сопротивление воздуха движению судов на воздушной подушке является одним из главных видов сопротивления. Для определения величины воздушного сопротивления можно воспользоваться формулой: 
 

 

Рис. 20
Рис. 20
 

Для точного определения величины коэффициента Сх требуются специальные модельные испытания судна в аэродинамической трубе. Приближенно его значение можно принимать в пределах 0,3—0,5, причем для судов с удобообтекаемой формой оно будет ближе к 0,3. 

Сопротивление потери импульса. При работе судов на воздушной подушке воздух захватывается вентилятором и переносится вместе с судном. Это обстоятельство приводит к потерям, называемым импульсным сопротивлением. 

Сопротивление потери импульса для аппаратов, не предусматривающих отклонения струй воздуха в корму, может быть определено из выражения: 
 


где Q — производительность вентилятора, м3/сек; V — скорость хода, м/сек. 

В действительности же встречный поток воздуха при движении судна на воздушной подушке отклоняет в корму струи воздуха, выходящие из сопел. У большинства аппаратов отклонение струй предусматривается конструкцией, что позволяет получить дополнительный горизонтальный упор, величина которого может быть определена приближенно из выражения: 
 


Если даже не учитывать сопротивление потери импульса и дополнительную тягу отклоненных струй, это не приведет к существенным ошибкам при проектировании судов со сравнительно малыми высотами парения; поэтому весь этот расчет практически можно не производить. 

Движители


Создание упора для движения судов на воздушной подушке осуществляется различными способами (воздушные винты, водяные винты, возду-хометные движители и др.). Выбор типа движителя должен определиться в результате проектной проработки с целью получения наиболее экономичного аппарата. 

Несмотря на разнообразие применяемых движителей, можно установить некоторые закономерности. Так, для судов весом до 0,7 т движение обычно осуществляется наклоном судна в нужную сторону или отклонением воздушной струи в сопловом устройстве специальными отклоняющими лопатками. Этим способом может быть получена скорость от 5 до 30 узлов, причем больший предел скорости может быть достигнут у судов, имеющих большую высоту подушки, так как это позволит осуществлять больший наклон. 

На судах значительных размеров с камерной схемой и боковыми ножами с успехом применяются водяные винты. Поскольку наличие боковых ножей ограничивает их предельную скорость (20—30 узлов) и исключает выход судна на берег, установка водяных винтов, обеспечивающих на этих скоростях высокий к. п. д., оказывается наиболее целесообразной. 

На судах с полным отрывом от воды и весом более 1 т в большинстве случаев в качестве движителей устанавливают воздушные винты. Это объясняется стремлением обеспечить возможность эксплуатации аппаратов на мелководье, на отмелях и с выходом на берег. Кроме того, проектные скорости судов с полным отрывом от воды (благодаря малому их сопротивлению) могут быть получены значительно более высокими (60—100 и более узлов). На этих скоростях к. п. д. воздушных винтов может быть даже большим, чем водяных, в то время как при меньших скоростях воздушные винты уступают водяным. 

Пример расчета


Определим основные характеристики судна на воздушной подушке весом 400 кг при высоте парения h=6 см и скорости хода от 0 до 120 км/час при сопловом способе создания воздушной подушки. 
1. Задаемся давлением в воздушной подушке: 
 


2. Определяем площадь подушки: 
 


3. Принимаем отношение L/B = l = 2; тогда: 
 


4. Принимаем ηв = 0,8; ηв.т. = 0,7; ηмех = 0,98; 
 


Определяем потребную мощность на подъем: 
 


5. Определяем сопротивление движению. Сопротивление воздуха: 
 


Приведенную площадь миделевого сечения считаем приближенно: 
 


принимаем Сх = 0,4. 

Расчет ведется в табличной форме: 
 


6. Определяем потребную для движения мощность, приняв к. п. д. воздушного винта ηдв=0,6: 
 


7. Определяем параметры вентилятора Н и Q: 

— статический напор 
 


— производительность вентилятора 
 


8. Определяем основные элементы соплового устройства. Задаемся отношением h/t=2; тогда: 
 


9. Подберем двигатели для вентилятора и движителя. Мощность двигателя вентилятора: 
 


Для воздушного винта может быть принято: 
 


Весовая нагрузка


Подсчитаем (приближенно) составляющие весовой нагрузки. 

1. Вес корпуса (принимаем 20 кг на 1 м2 площади подушки) Рк = 20·S = 20·4 = 80 кг. 

2. Вес двигателя вентилятора 50 кг. 

3. Вес вентилятора 20 кг. 

4. Вес двигателя воздушного винта 30 кг (предполагается работа двигателя «на прямую» со снятой коробкой передач и сцепления). 

5. Вес воздушного винта 5 кг. 

6. Вес фундаментов под двигатель вентилятора 8 кг. 

7. Вес фундаментов под двигатель воздушного винта 12 кг. 

8. Ограждение воздушных винтов 3 кг. 

9. Рулевое устройство 7 кг. 

10. Бензобаки и бензопроводы 5 кг. 

11. Органы управления 5 кг. 

12. Вес сиденья 5 кг. 

13. Вес топлива 20 кг. 

14. Грузоподъемность (2 человека) 140 кг. 

Итого: 400 кг

Литература

 

  • Бенуа Ю. Ю., Корсаков В. М., Суда на воздушной подушке, Судпромгиз, 1962.
  • Летунов В. С., Суда на воздушной подушке, «Морской транспорт», 1963.
  • Корытов Н. В., X а л ф и н М. Я., Расчет энергетических характеристик судов на воздушной подушке, «Судостроение», № 9, 1962.
  • http://www.barque.ru