На просторах нашей страны любители активного отдыха не упускают возможностей обеспечить себе комфортное передвижение по бездорожью, включая водные преграды, в любое время года. И если снегоходом, гидроциклом и аэроботом уже никого не удивишь, то использование военной техники привлекает к себе внимание. В фокусе данной статьи - катер на воздушной подушке, его технические характеристики, возможности использования в мирное время, отзывы пользователей и краткий обзор цен на данный вид транспорта.
Принцип действия
Катер на воздушной подушке, благодаря законам аэродинамики, использует поток воздуха, создаваемый двигателем не только для движения, но и для снижения силы трения. Воздушная подушка представляет собой слой сжатого воздуха под днищем транспорта, который удерживается за счёт силы тяжести судна. Превышение давления воздуха приводит к его стравливанию в зоне соприкосновения днища судна с поверхностью земли или воды. В момент стравливания лишнего воздуха сила трения между днищем транспорта и поверхностью земли практически отсутствует - это даёт возможность не только перемещать судно с помощью аэродвигателя, но и свободно им управлять.
Помимо статической работы, направленной на преодоление трения, движительно-нагнетательная система создаёт и динамическую работу, заставляя судно двигаться. Для этого на корпусе катера установлен огромный вентилятор, который мощным потоком воздуха придаёт ускорение катеру. Расположенные за вентилятором перекрытия позволяют управлять потоком воздуха, регулируя направление движения транспорта.
Технические возможности
Технические характеристики катеров на воздушной подушке не позволят любителям активного отдыха равнодушно пройти мимо.
- Любая поверхность для передвижения. Водоём с высотой волны до 25 см, ледяной или снежный покров - это родная стихия для судна. Допускается передвижение по траве, песку, болоту, гравию или асфальту, однако в таких случаях нужно быть готовыми к быстрому износу гибкого ограждения воздушной подушки.
- Грузоподъёмность. Если речь касается гражданских судов, то грузоподъёмность, включая пассажиров, составляет примерно 1000-1500 килограмм. В большей степени данный параметр зависит от мощности двигателя.
- Скорость движения и расход топлива. Стандартом принято считать расход в 20 литров топлива в час на крейсерской скорости в 60 км/ч. Максимальные показатели не должны отклоняться от арифметической прогрессии. То есть скорость катера 120 км/ч увеличит расход топлива в два раза, но не более.
Ограничения использования
Малые, средние или большие катера на воздушной подушке имеют ряд ограничений, которые необходимо знать всем без исключений покупателям.
- При высоте волны более 30 см на водной поверхности движение катера будет затруднено и может привести к затоплению, так как рывки и удары о гребни волны снижают давление воздуха под гибким ограждением, погружая судно наполовину в воду.
- Густая и высокая растительность ограничивает плотное прилегание гибкого ограждения к поверхности земли, что также может затруднить перемещение.
- Жёсткие преграды свыше 35 см (коряги, пеньки, камни) не только понижают давление под днищем судна, но и могут повредить гибкое ограждение. Пусть ремонт катеров на месте не является проблемой при наличии шила и проволоки, однако это лишние временные затраты.
Откуда возник интерес
Речные и морские катера на воздушной подушке в XX веке считались лучшим транспортом для совершения прогулок по водной глади. Огромная скорость, прекрасная манёвренность и высокая безопасность привлекали не только туристов, но и местное население, которое перемещалось на загородные участки и обратно по морям, озёрам и рекам нашей огромной страны. А вот внимание охотников и рыбаков привлёк десантный катер после демонстрации фильма «Ответный ход» на закате двадцатого столетия. Именно тогда зародилась эра малых суден на воздушной подушке, ведь в фильме наглядно были представлены все технические возможности данного вида транспорта, для которого практически не существует преград.
Десантные катера до сих пор стоят на вооружении многих стран мира. Мир и покой россиян оберегает самое большое в мире судно на воздушной подушке под названием «Зубр». Ему не составит особых проблем пересечь всю акваторию Чёрного моря, имея на борту пару танков и десяток БТРов. Помимо перевоза грузов судно имеет на борту крылатые ракеты, что делает его боевой единицей в военное время.
Юный техник - начало всех начал
Воспроизвести десантный катер в приемлемых для транспортировки размерах русским кулибиным не составило особых проблем. Проведя испытания и предоставив технологию производства амфибии в научно-технические издания страны, народные умельцы дали возможность военным технологиям послужить в мирных целях. Если открыть любой технический журнал того времени, на фото можно обнаружить не только моторные катера на воздушной подушке либо с жёстким дном. Для преодоления сухопутных и водных просторов мастера придумывали всевозможные симбиозы автомобильных транспортов и плавучих средств, отдалённо напоминающих БРДМ.
Однако все они так и остались лишь на бумаге, чего не скажешь о самом популярном в мире транспорте, для которого не существует преград, - средстве на воздушной подушке (СВП). В средствах массовой информации даже сейчас можно найти множество подробных инструкций, подтверждённых фото и видеозаписями, по производству плавсредств собственными руками с нуля. Однако профессионалы рекомендуют воздержаться от таких предложений, ведь СВП считается травмоопасным.
Выше только звезды
Самым лучшим плавающим средством на воздушной подушке признан катер серии «Пегас». В первую очередь, он отличается от конкурентов возможностью использования в любое время года. Все новые катера имеют салон закрытого типа. Выполнен он с системой отопления и позволяет сохранять комфортные условия даже в тридцатиградусный мороз. В летнюю жару кабина легко трансформируется, позволяя улучшить циркуляцию свежего воздуха. В зависимости от модификации плавсредство способно принимать на борту от 5 до 8 человек со снаряжением 350-500 кг.
Если учесть малый расход топлива и хорошие показатели дальности хода и скорости, то можно сделать вывод, что это самый лучший катер. Цена такого устройства способна смутить обычного человека - 30 000 условных единиц. Однако если суммировать стоимость вместе взятой техники - моторной лодки, квадроцикла и снегохода, станет ясно, что средство на воздушной подушке имеет очень привлекательную цену.
Если интересен корпоративный сегмент, то лидером здесь признано судно серии «Нептун». Имея в распоряжении множество модификаций, устройство в первую очередь позиционируется как транспорт высокой проходимости для перевозки пассажиров.
Отечественная альтернатива
Помимо «Пегаса» на российском рынке хорошо зарекомендовали себя судна на воздушной подушке «Марс», «Неотерик», «Стрелец», «Мираж», а также морские катера для перевозки до 15 человек серии «Аэроджет». Все они относятся к туристическому классу, из-за чего имеют ряд ограничений, в первую очередь касающихся режимов эксплуатации. Например, судно «Мираж» можно использовать круглый год, включая сильные морозы, однако перемещение его по волнам и неровным поверхностям ограничено из-за некоторых особенностей конструкции. А вот малыш «Неотерик» способен пройти там, где не ступала нога человека, не говоря уже про низкий расход топлива (5 литров в час) и огромную скорость катера. А вот с грузоподъёмностью и эксплуатацией при отрицательных температурах у него большие проблемы.
Чудом российской промышленности считают средство на воздушной подушке, носящее название «Жук». После просмотра СВП на фото ни у кого не повернётся язык назвать его плавсредством. Он больше напоминает мотоцикл на воздушной подушке. Двухместное устройство малых размеров показывает высокие характеристики проходимости на разных поверхностях и под большими углами.
СВП для развлечения
Судя по многочисленным отзывам владельцев, большую популярность в России завоевал катер на воздушной подушке «Торнадо». Изготовлен он украинским производителем ООО «Артель» на Николаевской верфи. Изначально катер позиционируется как плавсредство для развлечений и культурного отдыха. Достаточно увидеть фото катера, чтобы убедиться в его непригодности к рыбалке или охоте. Малые габариты, низкая грузоподъёмность дают возможность СВП нарушать все законы физики и аэродинамики как в скорости и манёвренности, так и в прохождении всевозможных преград. Чем же он заинтересовал российского покупателя?
- Низкая цена. Всего за десять тысяч условных единиц можно приобрести себе универсальное средство передвижения.
- Возможность модернизации. Катер СВП прекрасно переоборудуется как для охоты, так и для рыбалки для двух человек.
- Запчасти российского производства. Помимо двигателя РМЗ-550 все компоненты можно найти на отечественном рынке.
Недорогой, но и маломощный катер на воздушной подушке Hov Pod SPX, представленный заводом Англии, является самым популярным плавсредством в Европе. Также он стоит на вооружении двух десятков стран мира и пользуется спросом в миссиях спасения ООН. На розничном рынке катер позиционируется как транспорт для всей семьи - рыбалка, туризм, активный отдых, пикник - все это ему подвластно. Производитель утверждает, что простота, удобство и безопасность - главные атрибуты этого судна, а управление катером можно доверить ребёнку.
Английские высокотехнологичные устройства и механизмы всегда отличались от конкурентов своей безукоризненностью. Катер Hov Pod SPX на воздушной подушке выполнен из уникального композитного материала, который применяется для изготовления ограждений в «Формуле-1». Рулевое управление сделано из нержавеющей стали Teleflex. Основание корпуса, защита двигателя, а также все металлические компоненты в конструкции кузова хромированы. Таким образом, производитель даёт понять своим покупателям, что морские прогулки на судне не запрещены.
Потребность государственных структур
Помимо активного отдыха и развлечений средства на воздушной подушке нашли своё предназначение в Министерстве внутренних дел и чрезвычайных ситуаций. Например, плавсредство «Север» применяется транспортной полицией для поиска и задержания подозреваемых в совершении преступления. Аппарат на воздушной подушке не только показывает прекрасные скоростные характеристики (150 км/час на воде), но и способен преодолевать затяжные уклоны до 30 градусов. Данное судно было замечено на вооружении у рыбинспекции. Прекрасные тактико-технические характеристики всегда сумеют привлечь к себе внимание.
Для ремонта мостов и сооружений, обслуживания нефтедобывающих платформ, проведения всевозможных водолазных работ, а также если необходим ремонт катеров, яхт и грузовых судов, стоящих на рейде, используют плавсредство на воздушной подушке серии «Шельф». Огромная мощность двигателя и большие размеры позволяют размещать на судне до двух тонн груза без учёта 20 рабочих. Разворот на 360 градусов без смещений позволяет легко маневрировать в любом труднодоступном месте.
Японские моторы
Преимущественно все катера на воздушной подушке снабжаются двигателями японских гигантов автомобилестроения Honda и Subaru. Такой выбор неслучаен. В отличие от обычных моторных лодок, где приоритетным является количество оборотов в минуту карданного вала, плавсредствам с движительно-нагнетательной системой больше важна высокая мощность. Естественно, экономичность расхода топлива всегда в приоритете у любого владельца. Двухлитровые и 130-сильные моторы Honda D15B и Subaru EJ20 нашли себе применение на катерах с воздушной подушкой.
И если изначально их выбор обосновывался высокой производительностью и долговечностью в процессе эксплуатации, то на данный момент популярность заключается в возможностях модернизации. Народные умельцы не только подняли двигателям мощность до 150 лошадиных сил, но и значительно их облегчили, произведя замену некоторых компонентов. В результате получается очень резвый катер на воздушной подушке.
Законность использования
Катер на воздушной подушке относится к маломерным судам, а значит, подлежит регистрации в государственной инспекции с соответствующим названием. Для управления плавсредством его также необходимо поставить на учёт и получить специальные права. Эти процедуры очень просты, они не вызывают каких-либо проблем. Хлопоты может доставить лишь получение медицинской справки для сдачи на права. Ведь не каждый день врачи принимают владельцев маломерных судов. Судя по многочисленным отзывам владельцев СВП, при прохождении комиссии рекомендуется говорить про обычную проверку на управление автотранспортом. Таким образом, владелец значительно ускорит прохождение комиссии и избавит себя от вопросов и шуток со стороны медицинского персонала.
В заключение
Как оказалось, рынок плавсредств на воздушной подушке не пустует. Большое количество моделей как отечественного, так и импортного производства имеют доступную цену и открывают широкий спектр возможностей. Делая выбор среди моделей, нужно поначалу очертить сферы использования - прогулки, развлечения, путешествия, охота, рыбалка. После этого рекомендуется определиться, в какой сезон будет использоваться катер. Цена плавсредства сильно зависит от этого выбора.
Определиться нужно с количеством пассажиров и грузоподъёмностью. А вот выбор двигателя, топливной системы и рулевого управления особой роли не играет, так как большинство устройств имеют очень схожие характеристики, которые незначительно отразятся на цене. Если только потенциальный покупатель не решит отдать своё предпочтение английскому болиду, который имеет 65-сильный двигатель и не способен разогнаться свыше 70 км/ч.
Краткая история создания и основные принципы работы судна на воздушной подушке
Аппараты на воздушной подушке - суда, катера, поддерживающие себя над опорной (земной или водной) поверхностью с помощью воздушной подушки, создаваемой судовыми вентиляторами. В отличие от обычных судов и колесного транспорта суда на воздушной подушке (СВП) не имеют физического контакта с поверхностью, над которой движутся. А в отличие от летательных аппаратов (самолётов, экранолётов, экранопланов) они не могут подняться над этой поверхностью на высоту, превышающую некоторую часть их горизонтального размера.
При заданных массе и скорости СВП требуется мощность в 3–4 раза больше, чем автомобилю; столько же они проигрывают и обычным судам. Однако для движения СВП требуется в 2–4 раза меньшая мощность, чем для полета самолетов или вертолетов.
Эффективное применение СВП
Аппараты на воздушной подушке находят применение в тех случаях, когда не может быть эффективно использован автомобильный, железнодорожный и обычный водный транспорт. Ховеркрафт может переправить десантные группы с большого десантного корабля на берег со скоростью, достигающей 60 узлов (100 км/ч).
В отличие от обычных средств переправы СВП могут не останавливаться около берега, а пройти дальше и даже преодолеть 5%-й подъем или препятствие высотой до трети высоты юбки. Эти транспортные средства могут использоваться на мелководье, в засоренных и арктических водах, в условиях открытой местности.
Идея движения на воздушной подушке
Идею движения на воздушной подушке впервые сформулировал шведский ученый Э. Сведенборг (1716). Ранее, чем в других странах, техникой СВП занялись в Австрии и России.
Основные типы судов на воздушной подушке
Существуют три типа СВП:
- камерного;
- соплощелевого;
- и многорядного соплового.
Во всех схемах между аппаратом и опорной поверхностью с помощью мощных турбореактивных двигателей и высоконапорных вентиляторов создается воздушная подушка.
Камерный тип
В простейшей из схем - камерной - под куполообразное днище (в успокоительную камеру) установленный по центру вентилятор подает воздух.
Соплощелевой тип
В соплощелевой схеме подушка создается потоком воздуха из кольцевого сопла, образованного юбкой и центральной частью с плоским днищем. Воздушная завеса по периметру судна препятствует выходу воздуха из подушки. Один из вариантов соплощелевой схемы – схема с периметрической водяной завесой, пригодная для движения над водной поверхностью.
Многорядный сопловой
В многорядной сопловой схеме подушка образуется рядами кольцевых рециркуляционных сопел с разными уровнями создаваемого давления. В последних двух случаях для создания подушки требуются менее мощные вентиляторы.
Отдельные разработки
Компания «Форд мотор» предложила создать СВП «Левапед», у которого воздушная подушка очень тонкая, как в своеобразном газовом подшипнике, и он может двигаться только над специальной гладкой поверхностью типа рельсового пути.
Канадское отделение фирмы «Авро» разрабатывает СВП соплощелевого типа с настолько мощными вентиляторами, что он может подниматься и лететь как реактивный самолет.
Создание тяги и управление
Поступательное движение судна на воздушной подушке (СВП) может обеспечиваться:
- горизонтальными соплами, в которые поступает воздух от подъемных вентиляторов;
- наклоном (дифферентом) судна в направлении движения так, чтобы возникла горизонтальная составляющая силы тяги;
- установкой воздухозаборников подъемных вентиляторов в направлении движения таким образом, чтобы при всасывании воздуха также возникала нужная сила тяги;
- обычными воздушными винтами. Иногда движущая сила создается комбинацией этих методов. Наиболее эффективно создание тяги с помощью воздушных винтов, однако вращающиеся винты на СВП представляют опасность и для пассажиров, и для команды.
Принцип торможения СВП
Режим торможения СВП, как и поворот без бокового заноса, обеспечиваются поворотом потока тяговых устройств. Для улучшения путевой устойчивости ставят вертикальные стабилизаторы, как у самолетов. Высота подъема регулируется основными вентиляторами ховеркрафта.
Постройке транспортного средства, которое позволяло бы передвигаться как по суше, так и по воде, предшествовало знакомство с историей открытия и создания оригинальных амфибий - аппаратов на воздушной подушке (АВП), изучение принципиального их устройства, сравнение различных конструкций и схем.
С этой целью я посетил немало интернетовских сайтов энтузиастов и создателей АВП (в том числе и зарубежных), познакомился с некоторыми из них очно.
В конце концов, за прототип задуманного катера взял английский «Ховеркрафт» («парящее судно» - так в Великобритании называют АВП), построенный и испытанный тамошними энтузиастами. Наши наиболее интересные отечественные машины этого типа большей частью создавались для силовых ведомств, а в последние годы - для коммерческих целей, имели большие габариты, и потому мало подходили для любительского изготовления.
Мой аппарат на воздушной подушке (я его называю «Аэроджип») - трехместный: пилот и пассажиры располагаются по Т-образной схеме, как на трицикле: пилот впереди посередине, а пассажиры позади рядом, один около другого. Машина одномоторная, с разделяющимся воздушным потоком, для чего в его кольцевом канале немного ниже его центра установлена специальная панель.
| Технические данные катера на воздушной подушке | |
|---|---|
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 3950 |
| ширина | 2400 |
| высота | 1380 |
| Мощность двигателя, л. с. | 31 |
| Масса, кг | 150 |
| Грузоподъемность, кг | 220 |
| Запас топлива, л | 12 |
| Расход топлива, л/ч | 6 |
| Преодолеваемые препятствия: | |
| подъем, град. | 20 |
| волна, м | 0,5 |
| Крейсерская скорость, км/ч: | |
| по воде | 50 |
| по грунту | 54 |
| по льду | 60 |
Состоит из трех основных частей: винтомоторной установки с трансмиссией, стеклопластикового корпуса и «юбки» - гибкого ограждения нижней части корпуса - так сказать, «наволочки» воздушной подушки.
 1 - сегмент (плотная ткань); 2 - швартовная утка (3 шт.); 3 - ветровой козырек; 4 - бортовая планка крепления сегментов; 5 - ручка (2 шт.); 6 - ограждение воздушного винта; 7 - кольцевой канал; 8 - руль направления (2 шт.); 9 - рычаг управления рулями; 10 - лючок доступа к бензобаку и аккумулятору; 11 - сиденье пилота; 12 - пассажирский диван; 13 - кожух двигателя; 14 - двигатель; 15 - наружная оболочка; 16 - наполнитель (пенопласт); 17 - внутренняя оболочка; 18 - разделительная панель; 19 - воздушный винт; 20 - втулка воздушного винта; 21 - приводной зубчатый ремень; 22 - узел для крепления нижней части сегмента. увеличить, 2238х1557, 464 КБ |
Корпус катера на воздушной подушке
Он двойной: стеклопластиковый, состоит из внутренней и наружной оболочек.
Наружная оболочка имеет довольно простую конфигурацию - это всего лишь наклонные (около 50° к горизонтали) борта без днища - плоские почти по всей ширине и слегка выгнутые в верхней ей части. Носовая часть - скругленная, а задняя имеет вид наклонного транца. В верхней части по периметру наружной оболочки вырезаны продолговатые отверстия-пазы, а внизу снаружи закреплен в рым-болтах охватывающий оболочку трос для крепления к нему нижних частей сегментов.
Внутренняя оболочка по конфигурации посложнее, чем наружная, поскольку она имеет практически все элементы маломерного судна (скажем, шлюпки или лодки): борта, днище, выгнутые планшири, небольшую палубу в носу (нет только верхней части транца в корме), - при этом выполненные, как одна деталь. К тому же по середине кокпита вдоль него к днищу приклеен еще отдельно отформованный туннель с банкой под сиденье водителя, В нем размещаются топливный бак и аккумулятор, а также проложен трос «газа» и трос управления рулями.
В кормовой части внутренней оболочки устроен своеобразный ют, приподнятый и открытый спереди. Он служит основанием кольцевого канала для воздушною винта, а его палуба-перемычка - разделителем воздушного потока, часть которого (поддерживающий поток) направляется в отверстие шахты, а другая часть - для создания пропульсивной силы тяги.
Все элементы корпуса: внутренняя и наружная оболочки, туннель и кольцевой канал - выклеивались по матрицам из стекломата толщиной около 2 мм на полиэфирной смоле. Конечно, эти смолы уступают винилэфирным и эпоксидным по адгезии, уровню фильтрации, усадке, а также выделению вредных веществ при высыхании, но имеют неоспоримое преимущество в цене - они значительно дешевле, что немаловажно. Для тех, кто намеревается использовать такие смолы, напомню, что помещение, где проводятся работы, должно иметь хорошую вентиляцию и температуру не менее 22°С.
Матрицы изготавливались заранее по мастер-модели из таких же стекломатов на той же полиэфирной смоле, только толщина их стенок была побольше и составляла 7-8 мм (у оболочек корпуса - около 4 мм). Перед выклейкой элементов с рабочей поверхности матрицы были тщательно убраны все шероховатости и задиры, и она трижды покрывалась разбавленным в скипидаре воском и полировалась. После этого на поверхность распылителем (или валиком) был нанесен тонкий слой (до 0,5 мм) гелькоута (цветного лака) выбранного желтого цвета.
После его высыхания начался процесс выклейки оболочки по следующей технологии. Вначале с помощью валика восковая поверхность матрицы и сторона стекломата с более мелкими порами промазываются смолой, и затем мат укладывается на матрицу и прикатывается до полного удаления воздуха из-под слоя (при необходимости можно сделать и небольшую прорезь в мате). Таким же образом укладываются и последующие слои стекломатов до требуемой толщины (4-5 мм), с установкой, где необходимо, закладных деталей (металлических и деревянных). Излишние лоскуты по краям обрезаются при выклейке «помокрому».
После отвердения смолы оболочка легко снимается с матрицы и обрабатывается: обтачиваются края, вырезаются пазы, сверлятся отверстия.
Для обеспечения непотопляемости «Аэроджипа» к внутренней оболочке приклеивают куски пенопласта (например, мебельного), оставляя свободными лишь каналы для прохода воздуха по всему периметру. Куски пенопласта склеиваются между собой смолой, а к внутренней оболочке прикрепляются полосками стекломата, тоже смазанными смолой.
После изготовления по отдельности наружной и внутренней оболочек они состыковываются, скрепляются струбцинами и саморезами, а затем соединяются (склеиваются) по периметру полосками промазанного полиэфирной смолой того же стекломата шириной 40-50 мм, из которого были изготовлены сами оболочки. После этого корпус оставляют до полной полимеризации смолы.
Через сутки к верхнему стыку оболочек по периметру прикрепляют вытяжными заклепками дюралюминиевую полосу сечением 30x2 мм, установив ее вертикально (на ней фиксируются язычки сегментов). К нижней части дна приклеивают деревянные полозья размерами 1500x90x20 мм (длина х ширина х высота) на расстоянии 160 мм от края. Сверху на полозья наклеивается один слой стекломата. Точно так же, только изнутри оболочки, в кормовой части кокпита, устраивается основание из деревянной плиты под двигатель.
Стоит отметить, что по такой же технологии, по которой изготавливались наружная и внутренняя оболочки, выклеивались и более мелкие элементы: внутренняя и наружная оболочки диффузора, рули поворота, бензобак, кожух двигателя, ветроотбойник, тоннель и сиденье водителя. Тем же, кто только начинает работать со стеклопластиком, рекомендую подготавливать изготовление катера именно с этих мелких элементов. Полная масса стеклопластикового корпуса вместе с диффузором и рулями направления - около 80 кг.
Конечно, изготовление такого корпуса можно поручить и специалистам - фирмам, производящим стеклопластиковые лодки и катера. Благо и в России их немало, да и расходы будут соизмеримы. Однако в процессе самостоятельного изготовления удастся получить необходимые опыт и возможность в дальнейшем самому моделировать и создавать различные элементы и конструкции из стеклопластика.
Винтомоторная установка катера на воздушной подушке
Она включает в себя двигатель, воздушный винт и трансмиссию, передающую от первого ко второму крутящий момент.
Двигатель использован BRIGGS & STATTION, выпускающийся в Японии по американской лицензии: 2-цилиндровый, V-образный, четырехтактный, мощностью 31 л. с. при 3600 оборотах в минуту. Его гарантированный моторесурс составляет 600 тыс. часов. Запуск осуществляется электростартером, от аккумулятора, а работа свечей зажигания - от магнето.
Двигатель установлен на днище корпуса «Аэроджипа», а ось ступицы пропеллера закреплена с обоих концов на кронштейнах по центру диффузора, приподнятого над корпусом. Передача крутящего момента с выходного вала двигателя на ступицу осуществляется зубчатым ремнем. Ведомый и ведущий шкивы, как и ремень, - зубчатые.
Хотя масса двигателя не столь уж велика (около 56 кг), но расположение его на днище значительно понижает центр тяжести катера, что положительно сказывается на устойчивости и маневренности машины, особенно такой - «воздухоплавающей».
Выхлоп отработавших газов выведен в нижний воздушный поток.
Вместо установленного японского можно использовать и подходящие отечественные двигатели, - например, от снегоходов «Буран», «Рысь» и другие. Кстати, для одно- или двухместного АВП вполне подойдут двигатели мощностью поменьше - около 22 л. с.
Воздушный винт - шестилопастный, с фиксированным шагом (устанавливаемым на суше углом атаки) лопастей.
 1 - стенки; 2 - крышка с язычком. |
К неотъемлемой части винтомоторной установки следует отнести и кольцевой канал воздушного винта, хотя его основание (нижний сектор) выполнено заодно с внутренней оболочкой корпуса. Кольцевой канал, как и корпус - тоже составной, склеен из наружной и внутренней обечаек. Как раз в том месте, где нижний сектор его стыкуется с верхним, устроена стеклопластиковая разделительная панель: она разделяет воздушный поток, создаваемый пропеллером (а стенки нижнего сектора, наоборот, соединяет по хорде).
Двигатель, расположенный у транца в кокпите (за спинкой сиденья пассажиров), закрыт сверху стеклопластиковым капотом, а воздушный винт, кроме диффузора, - еще и проволочной решеткой спереди.
Мягкое эластичное ограждение катера на воздушной подушке (юбка) состоит из отдельных, но одинаковых сегментов, выкроенных и сшитых из плотной легкой ткани. Желательно, чтобы ткань была водоотталкивающей, не твердела на морозе и не пропускала воздух. Я использовал материал Vinyplan финского производства, но вполне подойдет отечественная ткань типа перкаль. Выкройка сегмента несложная, и сшить его можно даже вручную.
Крепится каждый сегмент к корпусу следующим образом. Язычок накидывается на бортовую вертикальную планку, с нахлестом в 1,5 см; на него - язычок соседнего сегмента, и оба они в месте нахлеста закрепляются на планке специальным зажимом типа «крокодильчик», только без зубьев. И так по всему периметру «Аэроджипа». Для надежности можно еще поставить зажим и по середине язычка. Два же нижних угла сегмента с помощью капроновых хомутиков подвешиваются свободно на тросе, обхватывающем нижнюю часть наружной оболочки корпуса.
Такая составная конструкция юбки позволяет без проблем заменять вышедший из строя сегмент, на что потребуется 5-10 минут. К месту будет сказать, что конструкция оказывается работоспособной при выходе из строя до 7% сегментов. Всего же их размещается на юбке до 60 штук.
Принцип движения катера на воздушной подушке следующий. После запуска двигателя и его работы на холостом ходу аппарат остается на месте. При увеличении числа оборотов воздушный винт начинает гнать более мощный поток воздуха. Часть его (большая) создает пропульсивную силу и обеспечивает катеру движение вперед. Другая же часть потока уходит под разделительную панель в бортовые воздуховоды корпуса (свободное пространство между оболочками до самой носовой части), и далее через отверстия-пазы в наружной оболочке равномерно поступает в сегменты. Этот поток одновременно с началом движения создает воздушную подушку под днищем, приподнимая аппарат над подстилающей поверхностью (будь то грунт, снег или вода) на несколько сантиметров.
Поворот «Аэроджипа» осуществляется двумя рулями направления, отклоняющими «поступательный» поток воздуха в сторону. Управление рулями осуществляется от двуплечего рычага рулевой колонки мотоциклетного типа, через боуденовский трос, идущий по правому борту между оболочками к одному из рулей. Другой руль соединен с первым жесткой тягой.
На левой рукоятке двуплечего рычага закреплена и манетка управления дроссельной заслонкой карбюратора (аналог ручки газа).
Для эксплуатации катера на воздушной подушке его необходимо зарегистрировать в местной государственной инспекции по маломерным судам (ГИМС) и получить судовой билет. Для получения же удостоверения на право управления катером надо пройти еще и курс обучения по управлению .
Однако и на этих курсах пока еще далеко не везде есть инструкторы по пилотированию аппаратов на воздушной подушке. Поэтому каждому пилоту приходится осваивать управление АВП самостоятельно, буквально по крупицам набирая соответствующий опыт.
Неудовлетворительное состояние сети автомобильных дорог и практически полное отсутствие дорожной инфраструктуры на большинстве региональных трасс заставляет искать транспортные средства, функционирующие на иных физических принципах. Одним из таких средств является судно на воздушной подушке, способное перемещать людей и грузы в условиях бездорожья.
Транспорт на воздушной подушке, носящий звучный технический термин «ховеркрафт», отличается от традиционных моделей лодок и автомобилей не только способностью к перемещению по любой поверхности (водоем, поле, болото и т. п.), но и возможностью развивать приличную скорость. Единственное требование, предъявляемое к такой «дороге», она должна быть более или менее ровной и относительно мягкой.
Однако использование воздушной подушки катером-вездеходом требует довольно серьезных энергетических затрат, что в свою очередь влечет существенное увеличение расхода топлива. Функционирование судов на воздушных подушках (СВП) основано на сочетании следующих физических принципов:
- Малое удельное давление СВП на поверхность почвы или воды.
- Высокая скорость движения.
Этот фактор имеет довольно простое и логическое объяснение. Площадь контактных поверхностей (днища аппарата и, к примеру, почвы) соответствует или превышает площадь СВП. Говоря техническим языком, транспортное средство динамически создает опорную тягу необходимой величины.
Избыточное давление, создаваемое в специальном устройстве, отрывает машину от опоры на высоту 100−150 мм. Именно эта подушка из воздуха прерывает механический контакт поверхностей и минимизирует сопротивление поступательного движения СВП в горизонтальной плоскости.
Несмотря на способность к быстрому и, что самое важное, экономичному передвижению, сфера применения ховеркрафта на поверхности земли существенно ограничена. Для него абсолютно не пригодны асфальтированные участки, твердые породы с присутствием промышленного мусора или твердых камней, поскольку значительно возрастает риск повреждения основного элемента СВП - днища подушки.
Таким образом, оптимальным маршрутом ховеркрафта можно считать такой, где необходимо много плыть и местами немного ехать. В некоторых странах, например, в Канаде, транспортные средства на воздушной подушке используют спасатели. По некоторым данным, аппараты такой конструкции имеются они на вооружении армий некоторых стран-членов НАТО.
Почему возникает желание изготовить судно на воздушной подушке своими руками? Причин несколько:
Именно поэтому большого распространения СВП не получили. Действительно, в качестве дорогой игрушки можно приобрести квадроцикл или аэросани. Другой вариант - сделать лодку-автомобиль самостоятельно.
Выбирая рабочую схему, необходимо определиться с конструкцией корпуса, оптимально соответствующей заданным техническим условиям . Заметим, СВП своими руками с чертежами сборки самодельных элементов создать вполне реально.
Готовыми чертежами самодельных судов на воздушной подушке изобилуют специализированные ресурсы. Анализ практических испытаний показывает, что самым успешным вариантом, удовлетворяющим условиям, возникающим при движении по воде и грунту, являются подушки, сформированные камерным способом.
Выбирая материал для главного конструктивного элемента транспортного средства на воздушной подушке - корпуса, учитывайте несколько важных критериев. Во-первых, это простота и легкость обработки. Во-вторых, небольшой удельный вес материала. Именно этот параметр обеспечивает принадлежность СВП к категории «амфибий», то есть отсутствие риска затопления в случае аварийной остановки судна.
Как правило, для изготовления корпуса используют 4-х миллиметровую фанеру, а надстройки выполняют из пенопласта. Это существенно снижает собственный вес конструкции. После оклейки наружных поверхностей пеноплексом и последующей окраски, модель приобретает первоначальные черты внешнего вида оригинала. Для остекления кабины применяют полимерные материалы, а остальные элементы выгибают из проволоки.
Изготовление так называемой юбки, потребует наличия плотной водонепроницаемой ткани из полимерного волокна. После раскроя детали сшиваются двойным плотным швом, а склейка производится посредством водостойкого клея. Это обеспечивает не только высокую степень надежности конструкции, но и позволяет скрыть от посторонних глаз монтажные стыки.
Конструкция силовой установки предполагает наличие двух двигателей
: маршевого и нагнетающего. Они оснащаются бесколлекторными электрические моторы и винты двухлопастного типа. Специальный регулятор осуществляет процесс управления ими.
Питающее напряжение подается с двух аккумуляторных батарей, суммарная емкость которых составляет 3 000 миллиампер в час . При максимальном уровне заряда СВП может эксплуатироваться в течение 25−30 минут.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Окончательной конструкцией, как и неформальным названием нашей поделки, мы обязаны коллеге из газеты «Ведомости». Увидев один из испытательных «взлетов» на парковке издательства, она воскликнула: «Да это же ступа Бабы-яги!» Такое сравнение нас несказанно обрадовало: ведь мы как раз искали способ оснастить наш катер на воздушной подушке рулем и тормозом, и способ нашелся сам собой — мы дали в руки пилоту метлу!
На вид это одна из самых глупых поделок, которые мы когда-либо создавали. Но, если вдуматься, она представляет собой весьма зрелищный физический эксперимент: оказывается, слабенький воздушный поток от ручной воздуходувки, предназначенной для сметания невесомых жухлых листьев с дорожек, способен вознести над землей человека и с легкостью перемещать его в пространстве. Несмотря на весьма внушительный вид, построить такой катер проще простого: при четком соблюдении инструкций это потребует всего пару часов непыльной работы.
С помощью веревки и маркера начертите на фанерном листе круг диаметром 120 см и выпилите днище лобзиком. Сразу же изготовьте второй такой же круг.
Совместите два круга и просверлите в них насквозь 100-миллиметровое отверстие с помощью коронки. Сохраните деревянные диски, извлеченные из коронки, один из них послужит центральной «пуговицей» воздушной подушки.
Расстелите душевую шторку на столе, положите сверху днище и закрепите полиэтилен мебельным степлером. Излишек полиэтилена обрежьте, отступив пару сантиметров от скоб.
Проклейте край юбки армированным скотчем в два ряда с 50-процентным перекрытием. Это сделает юбку герметичной и позволит избежать потерь воздуха.
Разметьте центральную часть юбки: в середине будет располагаться «пуговица», а вокруг нее шесть отверстий диаметром 5 см. Вырежьте отверстия макетным ножом.
Тщательно проклейте центральную часть юбки, включая отверстия, армированным скотчем. Накладывайте ленты с 50-процентным перекрытием, наклейте два слоя скотча. Повторно прорежьте отверстия макетным ножом и прикрутите центральную «пуговицу» саморезами. Юбка готова.
Переверните днище и прикрутите к нему второй фанерный круг. 12-миллиметровая фанера удобна в обработке, но она недостаточно жесткая, чтобы выдержать требуемые нагрузки без деформации. Два слоя такой фанеры придутся в самый раз. Наденьте по краям круга теплоизоляцию для сантехнических труб и закрепите ее степлером. Она послужит декоративным бампером.
Используйте манжеты и уголки для 100-миллиметровых вентиляционных воздуховодов, чтобы подключить воздуходувку к юбке. Закрепите двигатель с помощью уголков и стяжек.
Заведите двигатель и испытайте катер, стоя на коленях. Контролируя балансировку судна, установите на платформу кресло и закрепите его саморезами.
Вертолет и шайба
Вопреки распространенному заблуждению, катер опирается вовсе не на 10-сантиметровый слой сжатого воздуха, иначе это был бы уже вертолет. Воздушная подушка представляет собой что-то вроде надувного матраса. Полиэтиленовая пленка, которой затянуто днище аппарата, заполняется воздухом, растягивается и превращается в подобие надувного круга.
Пленка очень плотно прилегает к поверхности дороги, образуя широкое пятно контакта (практически по всей площади днища) с отверстием в центре. Из этого отверстия поступает воздух под давлением. По всей площади контакта между пленкой и дорогой образуется тончайший слой воздуха, по которому аппарат легко скользит в любом направлении. Благодаря надувной юбке даже небольшого количества воздуха достаточно для хорошего скольжения, так наша ступа гораздо больше похожа на шайбу в аэрохоккее, чем на вертолет.
Ветер под юбкой
Обычно мы не печатаем в рубрике «мастер-класс» точных чертежей и настоятельно рекомендуем читателям подключать к процессу творческое воображение, как можно больше экспериментируя с конструкцией. Но это не тот случай. Несколько попыток слегка отступить от популярного рецепта стоили редакции пары дней лишней работы. Не повторяйте наших ошибок — четко следуйте инструкции.
Катер должен быть круглым, как летающая тарелка. Судну, опирающемуся на тончайшую прослойку воздуха, необходим идеальный баланс: при малейшем дефекте развесовки весь воздух будет выходить с недогруженной стороны, а более тяжелый борт всем весом ляжет на землю. Симметричная круглая форма днища поможет пилоту легко находить баланс, слегка изменяя положение тела.
Для изготовления днища возьмите 12-миллиметровую фанеру, с помощью веревки и маркера начертите круг диаметром 120 см и выпилите деталь электрическим лобзиком. Юбка делается из полиэтиленовой душевой шторки. Выбор шторки — пожалуй, самый ответственный этап, на котором решается судьба будущей поделки. Полиэтилен должен быть как можно более толстым, но строго однородным и ни в коем случае не армированным тканью или декоративными лентами. Клеенка, брезент и прочие воздухонепроницаемые ткани не подходят для постройки судна на воздушной подушке.
В погоне за прочностью юбки мы совершили нашу первую ошибку: плохо тянущаяся клеенчатая скатерть не смогла плотно прижаться к дороге и сформировать широкое пятно контакта. Площади небольшого «пятнышка» не хватило, чтобы заставить тяжелую машину скользить.
Оставлять припуск, чтобы впустить под плотную юбку больше воздуха, — не выход. При надувании такая подушка образует складки, которые будут выпускать воздух и препятствовать образованию равномерной пленки. А вот плотно прижатый к днищу полиэтилен, растягиваясь при нагнетании воздуха, образует идеально гладкий пузырь, плотно облегающий любые неровности дороги.
Скотч — всему голова
Изготовить юбку несложно. Надо расстелить полиэтилен на верстаке, накрыть сверху круглой фанерной заготовкой с предварительно просверленным отверстием для подачи воздуха и тщательно закрепить юбку мебельным степлером. С задачей справится даже самый простой механический (не электрический) степлер с 8-миллиметровыми скобами.
Армированный скотч — очень важный элемент юбки. Он укрепляет ее там, где необходимо, сохраняя эластичность остальных участков. Обратите особое внимание на усиление полиэтилена под центральной «пуговицей» и в области отверстий для подачи воздуха. Скотч накладывайте с 50%-ным перекрытием и в два слоя. Полиэтилен должен быть чистым, иначе скотч может отклеиться.
Недостаточное усиление в центральной части стало причиной забавной аварии. Юбка порвалась в районе «пуговицы», и наша подушка превратилась из «бублика» в полукруглый пузырь. Пилот с округлившимися от удивления глазами вознесся на добрые полметра над землей и спустя пару мгновений рухнул вниз — юбка окончательно лопнула и выпустила весь воздух. Именно этот инцидент привел нас к ошибочной мысли использовать вместо душевой шторки клеенку.
Еще одно заблуждение, постигшее нас в процессе строительства катера, заключалось в уверенности, что мощности много не бывает. Мы раздобыли большую ранцевую воздуходувку Hitachi RB65EF с объемом двигателя 65 см 3 . У этой зверь-машины есть одно веское преимущество: она комплектуется гофрированным шлангом, с помощью которого очень легко подключить вентилятор к юбке. А вот мощность 2,9 кВт — явный перебор. Полиэтиленовой юбке нужно давать ровно такой объем воздуха, которого будет достаточно для подъема машины на 5−10 см над землей. Если переборщить с газом, полиэтилен не выдержит давления и порвется. Именно так и случилось с нашей первой машиной. Так что будьте уверены: если в вашем распоряжении есть хоть какая-нибудь воздуходувка, она подойдет для проекта.
Полный вперед!
Обычно у судов на воздушной подушке есть как минимум два винта: один маршевый, сообщающий машине поступательное движение вперед, и один вентилятор, нагнетающий воздух под юбку. Как же наша «летающая тарелка» будет двигаться вперед, и сможем ли мы обойтись одной воздуходувкой?
Этот вопрос мучил нас ровно до первых успешных испытаний. Оказалось, юбка так хорошо скользит по поверхности, что даже малейшего изменения баланса достаточно, чтобы аппарат сам собой поехал в ту или иную сторону. По этой причине устанавливать на машину кресло нужно только на ходу, чтобы правильно сбалансировать машину, и лишь затем привинтить ножки к днищу.
Мы попробовали вторую воздуходувку в качестве маршевого двигателя, но результат не впечатлил: узкое сопло дает быстрый поток, но объема проходящего через него воздуха недостаточно, чтобы создать мало-мальски заметную реактивную тягу. Что вам действительно понадобится при движении, так это тормоз. Вот на эту роль идеально подходит метла Бабы-яги.
Назвался судном — полезай в воду
К сожалению, наша редакция, а вместе с ней и мастерская располагаются в каменных джунглях, вдали даже от самых скромных водоемов. Поэтому мы не смогли спустить наш аппарат на воду. А ведь теоретически все должно работать! Если постройка катера станет для вас дачным развлечением в жаркий летний день, испытайте его на мореходность и поделитесь с нами рассказом о своих успехах. Разумеется, выводить катер на воду нужно с пологого берега на крейсерском дросселе, с полностью надутой юбкой. Допустить потопление никак нельзя — погружение в воду означает неминуемую гибель воздуходувки от гидроудара.
