История развития судов на воздушной подушке

В давние времена суда были не так совершенны, как сейчас. Они держались на воде и не тонули, поскольку выталкивались на поверхность из-за водоизмещения за счет закона Архимеда.

О высокой скорости не могло быть и речи. Несмотря на то, что они довольно устойчивы на воде, при движении, слишком сильное сопротивление для корпуса, не позволяло мчаться со скоростью звука. Многие годы, попытки добиться желаемых результатов, касательно скорости, были почти безрезультатными.

К превеликому сожалению судовладельцев, мастера, работающие над этим, нелегким заданием, радовали и удивляли всех редко и медленно. Покорение водных просторов на высокой скорости долгое время оставалось недостижимой целью для мореплавателей. Суда существенно и безнадёжно развивали значительно меньшую скорость, сравнительно с другими средствами передвижения. Как ни странно, водная стихия, оказалась неподатливее, чем ядерная энергия и просторы космоса.

Разработки по улучшению судов не вызывают должного энтузиазма и восхищения в сфере судостроения. Это не безосновательно, ведь в течение 5000 лет никто не смог явить миру конкурентоспособное водное транспортное средство, для замены водоизмещающего суда. Недоверие к новым изобретениям вызвано чередой неудачных концепций, не принёсших ожидаемых результатов. Целесообразно ли лелеять надежду на удачный исход научных разработок на сегодняшний день?

28 фото и 4 видео.

Скеговое CBП. Проект Дагоберт Мюллер фон Томамхул. 1916 г.

Скеговое CBП. Проект Дагоберт Мюллер фон Томамхул. 1916 г.

Разработки по улучшению судов не вызывают должного энтузиазма и восхищения в сфере судостроения. Это не безосновательно, ведь в течение 5000 лет никто не смог явить миру конкурентоспособное водное транспортное средство, для замены водоизмещающего суда. Недоверие к новым изобретениям вызвано чередой неудачных концепций, не принёсших ожидаемых результатов. Целесообразно ли лелеять надежду на удачный исход научных разработок на сегодняшний день?

Если проанализировать скорость передвижения других видов транспортных средств, то прогресс очевиден. За ближайшие сотню лет ровно в 10 раз стали быстрее передвигаться: автомобили, авиалайнеры, железнодорожный транспорт. Например, поезда, двигались много лет назад не более 10 миль в час, а первый автомобиль 12 миль в час, на сегодняшний день их скорость значительно превышает первоначальную в несколько раз.

Об уникальной трансформации самолетов отдельный разговор: их скорость преобразовалась от 60 до 600 миль в час. На сегодняшний день многие транспортные средства, за исключением судов, могут гордиться существенным прогрессом, касательно увеличенной в десятки раз скорости. Меньше, чем в три раза возросла быстрота передвижения судов по сравнению с 1858 г.

Исторический факт того, что "Грейт Истерн", в то время, самый крупный из всех известных кораблей, развивал скорость 14,5 узлов, даёт возможность осознать мизерный масштаб изменений, произошедших за столетие. Сделав соответствующие выводы, установлены несколько основных преград на пути к созданию высокоскоростных конструкций: во-первых, среда передвижения судов, её основные свойства и, во-вторых, состояние водных просторов, постоянно и непредсказуемо меняются.

В продолжение описания препятствий, которые неизменны и неподвластны человеку, следует упомянуть сопротивление, возникающие при движении корабля, поскольку плотность воды больше в 815 раз, чем воздуха. Силу торможения и сопротивление воды, которые увеличиваются при взаимодействии с быстро идущим судном, можно преодолеть, значительно усовершенствовав и увеличив мощность двигателя. Это поспособствует развитию высокой скорости, но когда начнутся волнения моря, не сможет оградить пассажиров и груз от дискомфорта и возможно, даже, увечий и ущерба.

Теряясь в догадках и постоянно пребывая в процессе усовершенствования технических характеристик, создатели были убеждены, что если уменьшить часть корпуса, который погружается в воду, то это станет единственным, правильным решением на пути к противостоянию силе сопротивления воды, препятствующей быстрому движению. При этом, они исключали возможность менять или улучшать сам корпус.

Спустя десятилетия, мнения разделились, и некоторые разработчики стали утверждать, что если корпус судна приподнять так, что при этом он не будет соприкасаться с волнами, то гарантировано удастся одновременно развивать большую скорость и не нарушать комфорт.

Вследствие этого, мы имеем честь, наблюдать суда на воздушных подушках (СВП), на подводных крыльях (СПК) и экранопланы. Эти суда динамических принципов поддержания (СДПП), за несколько последних лет получили возможность развивать скорость больше, чем существующая у водоизмещающих судов. А мореплаватели с гордостью начали новую эпоху в истории судов.

Эммануэль Сведенборг шведский философ попытался в 1716 г. использовать воздушную подушку в конструировании судна. Но вскоре, он признал, что его изобретение не под силу использовать одному человеку.

Задумка была такая: судно похожее на ялик, поднятый над водой и кокпит посередине. Пара неких "вёсел", которыми через щели управляет кто-то, ударяясь о поверхность воды, направляли сжатый воздух под корпус и поднимали его над поверхностью.

Изобретатели, основной задачей видели снижение сопротивления воды с помощью сжатого воздуха вокруг основания корпуса. "Трехкильный духоплав" появился в 1853 году с «лёгкой руки» русского инженера Иванова.
Под днищем этого плавсредства, было предложено установить меха и воздуховоды. Закачивать с их помощью воздух должны были сильные люди.
Реактивная струя воздуха, предполагаемо, содействовала увеличению скорости и движению вперёд, а воздушная прослойка, появляющаяся благодаря работе системы, расположенной под днищем, поднимала корпус над водой. Британское бюро патентов сохранило сведения, о том, как в 1874 г. Лорд Торникрофт экспериментировал "смазывая" воздухом корпуса судов.

Конструктор из Великобритании и проектировщик из Нидерландов обменивались своими мнениями на этот счет посредством писем в 1875 г. Вильям Фруд, известный как судостроитель и ученый из Англии не остался в стороне и принимал активное участие в обсуждении. Но, к сожалению, очень долго никому не удавалось воплотить в реальность все разработки и проекты. Наконец-то Густаву Лавалю посчастливилось создать катер, в котором через множество отверстий, расположенных в форштевне, сжатый воздух должен был обволакивать корпус. Но шведского инженера в 1885 году постигла неудача, которая не заставила его отказаться от своих замыслов, а наоборот, промах стимулировал испытателя приступить к разработке более мощного катера, который должен развивать скорость за счет уменьшения сопротивления воды через напор встречного воздуха.

Миллионер А. Нобель, сам, будучи изобретателем, выступил спонсором, и его неожиданная смерть приостановила все работы. Впервые нечто похожее на современные СВП со стенками бортов, изобрел мистер Кутбертсон, в 1897 г., получивший патент на новое судно.

...

...

Система подъема, которого была создана за счет воздуха - компрессоров, они гнали воздух через отсеки, а трение уменьшалось через минимальное соприкосновение корпуса с водой.
Тот же принцип создавал воздушную подушку между водной поверхностью и корпусом судна. В 1909 г. Ханс Динесон, инженер из Швеции, детально разработал проект лодки на воздушной подушке, со скегами и расположенными гибкими перемычками из резины от кормы до носа для того, чтобы удерживать воздушные подушки. Дагобер Мюллер фон Томамхул, инженер из Австрии стал создателем торпедного катера на воздушной подушке с кегами. В 1916 г. его творение было передано австрийскому флоту.
Сохранились сведения, что скорость катера достигала 40 уз. Это первое удачное судно в мире на воздушной подушке. Французский изобретатель А.М. Гамбен поделился разработками аппарата на воздушной подушке с добавлением вентиляторов, которые планировалось поместить в носовую часть. С их помощью можно было б нагнетать воздух по всей площади подушек, он бы под днищем и килями равномерно распределился.

Это сообщение отредактировал TOS1 - 28.10.2022 - 02:02

...

..

В.Ф. Кизи, изобретатель из Америки, внёс своё предложение в 1925 году, оно касалось проекта баржи на воздушных подушках, разделенной килями, это способствовало б равномерному распределению воздуха.

Уникальность этой разработки в схеме рециркуляции воздуха, за счет чего существенно снизилась бы потребность в высокой мощности энергоустановки, которая создаёт воздушные подушки.

Спортивная первая лодка с скегами, предстала на осуждение общественности в 1930 году.


Её создатель Дуглас Кент Уорнер показал её на гонках - соревнованиях по реке Коннектикут. Немного позже Товио Карио над поверхностью льда, показал скорость в 12 уз на экраноплане с корпусом, похожим на крыло, и предназначенном для одного человека. Это произошло в 1935 году. Аваакомпания, в которой работал смельчак, называлась «Валмет».

Русские изобретатели, ученые, советские инженеры существенно помогали создавать и разрабатывать СВП. Книга великого русского ученого К.Э. Циолковского "сопротивление воздуха и скорый поезд" содержит выложенные впервые в мире: теорию, научное, техническое пояснение касательно методике, по которой можно рассчитать движение средств передвижения на воздушных подушках.

Ученый также разработал проект со всеми необходимыми, основными расчетами поезда на воздушной подушке.

В. И. Левков
Профессором В.И. Левковым, из Новочеркасского института, была начата работа по разработке советских СВП.

В период с 1927 г. по 1941 г. он создал и испытал небольшое количество катеров на воздушной подушке. Л-1 обладал водоизмещением 15т, считается одним из крупных строений советского ученного. Создан в 1934 г, выдержал все испытании и различные природные условия. Так было доказано, что подобные суда имеют право на существование.


Это сообщение отредактировал TOS1 - 28.10.2022 - 02:05

Рекордную скорость в 1937 году - 135 км в час, зафиксировали у катера Л-5 с водоизмещением 9 т, и мощностью ЭУ 1300 кВт.

В.И. Левков не остановился на этом, и в конструкторском бюро появились разработки амфибии на воздушной подушке, которые имели водоизмещение 30 т. Их уникальность состояла в том, что там имелись высокие пространства в камерах, сверху граничащие с дном и поплавками по бокам. Двухлопастные воздушные винты служили воздухонагнетателями, энергоустановка - поршневыми двигателями, поток воздуха, благодаря своей реактивной силе использовался, как двигатель. Но недостатки были существенными: палуба и рубка сильно забрызгивались, значительный дрейф от ветра, сложности с управлением на малом ходу. Созданные В.И. Лневковым СВП, так и небыли усовершенствованы и избавлены от недоработок, исследования в данной области закрыли с началом Великой Отечественной войны, до сих пор чертежи воздушной подушки так и не нашли.

1953 г. стал памятным для Г. Туркина, студента МИНГ им. И.М. Губкина. Он стал создателем безколесного автомобиля, испытания которого успешно проводились в Москве. Реналто Альвес де Лима из Бразилии, пытался запатентовать аппарат с сопловой воздушной завесой. Это было в августе 1955 года.

Карл Вейланд из Швейцарии, на своём аппарате с циркуляционной схемой, на озере в Цюрихе развил скорость 120 км/ час. Кристофер Коккерел создал СВП весившую 130 грамм, при испытании развившую скорость 24 км/час. В этом же, 1955 году радиоинженер из Англии, заявил о своей разработке судна, у которого имеется кольцевое сопло. По периметру СВП образовывалась струйная воздушная завеса, граничащая с воздушной подушкой.

Сопловая схема минимизировала затраты мощности на поддержание воздушной подушки, она была признана уникальной и использовалась на амфибийных судах на воздушной подушке (АСВП).

Экспериментальное судно АСВП SR №1 имело двухконтурное кольцевое сопло. Оно было создано в 1959 году по разработке проектировщика К. Коккерела при непосредственном участии фирмы "Саундерс Ро".

Использовалась овальная платформа, её размеры 9, 2 х 7,6. В шахту подавался воздух, для этого использовали нагнетатель, а из неё в отсек- ресивер, который располагался под палубой. Оттуда воздух передавался двухконтурному кольцевому соплу, и уже через него попадая под корпус судна, трансформировался в воздушную подушку.

Одновременно блокировалась возможность выхода его с помощью воздушной заслонки вокруг судна. Появления которой, можно было добиться, используя сопловые струи. Под корпусом судна образовывалось избыточное давление, оно поднимало судно над поверхностью воды на небольшое расстояние. Располагаясь на палубе воздушных каналов, реактивная тяга из воздушных струй приводила судна в движение. Когда турбореактивные двигатели вытеснили воздушно-реактивные, скорость увеличилась до 120 км/час. Судно АСВП SR №1 25 июля в 1959 году через 50 лет пересекло пролив Ла-Манш, повторив маршрут самолета, за 2 часа. Взирая на непогоду, была развита скорость движения в среднем 25 км/час.