Ilmatyynyalus. Ilmatyynyalus - toimintaperiaate - ilmatyynyaluskuljetus ilmatyynyalusperiaate

1800-luvun lopulla monet insinöörit ja keksijät alkoivat toteuttaa uusia laivasuunnitelmia. Pian kävi selväksi, että paras tapa voittaa veden luonnollinen vastus ja siten lisätä aluksen liikkeen nopeutta oli poistaa laivan rungon kitka veteen nostamalla se kokonaan pinnan yläpuolelle liikkeen aikana. Lisäksi matkustajien mukavuuden vuoksi oli tarpeen kehittää ajoneuvoja, jotka poistavat mahdollisuuden jatkuvaan altistumiseen aalloille aluksen rungossa.

Ensimmäiset kokeet, jotka sellaiset keksijät kuin Porter, Hans, Deneson, Tomamhul, Forlanini, Crocco ja muut suorittivat, merkitsivät kahden täysin uudentyyppisten alusten - ilmatyynyalusten ja kantosiipialusten - syntymää. Ilmatyynyalus nousee kokonaan vedenpinnan yläpuolelle joko staattisen tai dynaamisen ilmatyynyn vaikutuksesta. SPK liikkuu johtuen hydrodynaamisen paineen erosta, joka esiintyy kantosiipialuksen ylä- ja alatasolla sen liikkuessa vesiympäristön läpi. Molemmilla tyypeillä voi olla tekninen toteutus eri aluksissa, joten ei ole yllättävää, että erimielisyyksiä syntyy usein ilmatyynyaluksia ja spp. Jokaisella projektilla on kuitenkin omat erityispiirteensä.

Ilmatyynyalus

On olemassa kaksi päätyyppiä laitteita, jotka käyttävät tukipinnan läheisyyttä. Jotkut niistä liikkuvat pinnan yläpuolella luoden staattisen ilmatyynyn avulla, kun taas toiset saavat liikkuessaan lentokoneen tapaan aerodynaamisen nostovoiman, mutta kehon alle muodostuu dynaaminen ilmatyyny.

Staattisen ilmatyynyn muodostamiseen on kaksi järjestelmää:

Kammio, kun ilmaa syötetään suoraan kupolitilaan;
Suutin, kun se syötetään kehän ympärillä olevien suuttimien kautta.

Yksinkertaisin näkyy kammiokaaviossa tukipinnan läheisyysvaikutuksen käsitteistä. Ilma syötetään nostojärjestelmän ahtimen kautta suoraan kuomun alla olevaan kellomaiseen tai ylösalaisin olevaan vanukasmaljan muotoiseen tilaan, jossa se muodostaa paineilmatyynyn, joka nostaa veneen pinnan yläpuolelle ennalta määrätylle leijumiskorkeudelle. Kuvun alle syötetään ilmaa määrä, joka on riittävä korvaamaan sen vuodon aiheuttamat häviöt aluksen pohjan alta. Nykyaikaiset alukset, joissa on kammioilmatyynyn muodostusjärjestelmä, on varustettu joustavasta materiaalista valmistetulla joustavalla katoksella, joka painuu rungon ja pinnan väliin ja tarjoaa suuremman maavaran esteiden tai aaltojen yli.

Moderni ilmatyynyalus

Tämän kaavion mukaan luoduista aluksista on syytä huomioida ilmatyynyalukset, joissa on jäykät sivuseinät tai kölit ja poikittaiset joustavat aidat keulassa ja perässä, sekä "Neviplane" -tyyppiset ilmatyynyalukset. Bertinin suunnittelemat "Terraplane" -alustat, joissa on monikammioinen ilmatyyny, joka koostuu useista kupukammioista, joista jokainen on varustettu kevyellä joustavalla aidalla. Suunnittelun suhteellisen yksinkertaisuuden vuoksi kammion ilmatyynynmuodostusjärjestelmällä ja joustavalla aidalla varustetut alukset ovat saaneet suosiota kevyiden ilmatyynyalusten harrastajien keskuudessa, erityisesti niitä, jotka suunnittelevat ja rakentavat tällaisia laitteita kotona.

On olemassa ilmatyynytyyppi, jossa ilmatyyny muodostetaan Christopher Cockerellin esittämän alkuperäisen periaatteen pohjalta kehitetyn suutinrakenteen mukaan. Tässä tapauksessa ilmatyyny luodaan ja sitä ylläpidetään jatkuvasti syötettyjen ilmasuihkujen avulla, jotka poistuvat laivan rungon pohjan ulkokehällä olevien suuttimien kautta. Joustavat esteet, joilla tämän tyyppinen alus on varustettu, voivat olla jatkeen muodossa, joko vain ilmakanavien ulkoseinistä tai sekä sisä- että ulkoseinistä.

Aerohydrodynaamisen konfiguraation periaatteista riippuen ekranoplanit tehdään "lentävän siiven" ja lentokoneiden suunnitelmien mukaan. Ensimmäisessä tapauksessa ekranoplanin runko koostuu yleensä matalan kuvasuhteen siivestä, jonka sivuille on asennettu päätyaluslevyt. Liikkuessa suuren ilmanpaineen seurauksena siipiin muodostuu aerodynaaminen nostovoima. Runko ja koko lentokoneen runko, mukaan lukien lentokonesuunnittelun mukaan tehdyn ekranoplan pyrstö, muistuttavat pääsääntöisesti tavallista yksi- tai kaksirunkoista vesilentokonetta (lentävää venettä). Ekranoplanin pääominaisuus, joka erottaa sen lentokoneesta, on se, että sen aerodynaaminen ja rakenteellinen asettelu mahdollistaa laitteen lennon alhaisella korkeudella näytöstä (veden tai maan pinnasta).

Samalla aerodynaaminen laatu paranee merkittävästi, mikä puolestaan johtaa polttoaineen kulutuksen laskuun ja siten lähes kaksinkertaistaa ekranoplanin lentoetäisyyden ja hyötykuorman. Lennon edut tukipinnan läheisyysvaikutuksella todistettiin 50 vuotta sitten. Sitten tämä vaikutus auttoi ensimmäisten siviililentokoneiden ohjaajia lisäämään lentoetäisyyttä ylittäessään Etelä-Atlantin alueita. Kuninkaallisten ilmavoimien ja brittiläisen kuljetusilmailun lentäjät toisen maailmansodan aikana turvautuivat usein hänen "palveluihinsa" palatessaan kotirannalleen, varsinkin jos polttoaine oli loppumassa tai kone vaurioitui.

Yksi tämän luokan laitteiden johtavista suunnittelijoista on tohtori Alexander Lippisch, deltasiiven "isä" ja toisen maailmansodan nopeimman hävittäjä - Me-163:n luoja. Lentokonesuunnittelun mukaan tehdyn Aerofoilboat X-112A ekranoplanin suunnittelulle ominaista piirre on, että käyttämällä käänteistä V-muotoista siipeä pystyttiin poistamaan kölin epävakaus - yksi tärkeimmistä ongelmista kaikille lähellä lentäville. pintaan, erityisesti tavanomaisilla siivellisillä lentokoneilla, pintaa lähestyttäessä. Normaali ilmiö ilmailussa on painekeskuksen siirtyminen lentokoneen häntää kohti, mikä johtaa nenän kallistumiseen liikkuessa. Dr. Lippischin suunnittelu on tehty eri tavalla.

Ekranoplan ilmatyynyalus

Hyvin valitun hännän ja siiven muodon ansiosta sen ekranoplan osoittaa luotettavan lentovakauden. Sen vakaus on sellainen, että se voi tarvittaessa lentää näytön yläpuolelle tai vapaasti lentää melkein missä tahansa korkeudessa ja palata sitten uudelleen lentoon näytön yläpuolelle. Näin se voi voittaa korkeat rannat, rannikko- tai satamarakenteet, jokien mutkit, sillat jne. Kuitenkin poistuttaessa näytön peittoalueelta ekranoplanin taloudelliset edut menetetään, koska lentää vapaasti ja säilyttää korkeuden, on tarpeen lisätä moottorin tehoa ja siten polttoaineen kulutusta.

Joustava aita

Jos joustavaa aitaa ei olisi keksitty, idea ilmatyynyaluksen luomisesta tuskin olisi edennyt kauas siitä vaiheesta, jossa sitä käsiteltiin vain mielenkiintoisena teknisenä uutuutena. Joustavien esteiden käytön ansiosta ilmatyynyn korkeus annetulla nostovoimalla kymmenkertaistui ja kovassa merenkäynnissä käytettäväksi tarkoitettujen alusten koko pieneni 75 %. Tuloksena olevaa taloudellista hyötyä havainnollistaa ehkä parhaiten vertaamalla joustavilla esteillä varustettujen alusten kokoa sellaisiin, joita ei ole, jotka tarvittaisiin palvelemaan Englannin kanaalin linjaa, jossa aallonkorkeudet usein ylittävät 2 m. Maavara 2,2-2,4 m. vaaditut mitat ja moottorin teho olisi noin 700-800 tonnia.

Aidan käyttö nykyaikaisessa ilmatyynyaluksessa SR.N4 mahdollistaa sen painon pudotuksen 200 tonniin.Lisäksi suuremmalla aluksella ilman joustavaa aitausta moottorin teho olisi 54,4 tuhatta hv. s., eli neljä kertaa enemmän kuin neljä Marine Proteus -kaasuturbiinia SR.N4-ilmatyynyaluksessa. Ilmatyynyalusten joustavien aitojen suunnittelussa ja valmistuksessa johtavat yritykset ovat: FPT Products Limited, osa British Hovercraft Corporationia, Hovercraft Development Limited, Avon Rubber Company. Ensimmäisten yksinkertaisimpien kumiontelomuotoisten joustavien aitatyyppien testien jälkeen British Hovercraft Corporation päätti vuonna 1965 siirtää kaiken tutkimustoiminnan sellaisen aitatyypin kehittämiseen, joka perustuu ns. kaksikerroksiseen joustavaan aitaukseen. segmentoiduilla elementeillä.

Tällaisessa järjestelmässä paineilma nostojärjestelmän ahtimista tulee ensin joustavaan vastaanottimeen ja sitten suuttimien kautta aluksen pohjan alle, mikä johtaa ilmatyynyn muodostumiseen. Joustavan vastaanottimen pohjassa kunkin suuttimen alapuolella on päässä avoin segmenttielementti, jonka kautta ilmaa ohjataan sisäänpäin ilmatyynyvyöhykkeen keskelle. Alun perin segmentoituja elementtejä käytettiin estämään roiskeita ja vähentämään vastusta avomerellä liikkuessa. Mutta ne estävät merkittävästi koko joustavan aidan kulumista ja ikääntymistä, ja koska ne on helppo vaihtaa, ne auttavat vähentämään käyttökustannuksia.

Piirustus joustavasta aitauksesta ilmatyynyalukseen

Aluksi segmenttielementtien korkeus suhteessa koko joustavan aidan korkeuteen oli noin 30 %, ajan myötä tämä suhde nousi 50 %:iin. Alkuperäisten suunnitelmien mukaisesti SR.N4:n ja SR.N6:n kaltaisia aluksia käytettiin 1,5°:n perän trimmillä, keulaa hieman nostettuna, mikä vähensi nopeuden jyrkän laskun mahdollisuutta, jos keula joustavan aidan "haravoitua" vettä. Tämän käyttötavan seurauksena peräsegmenttielementit olivat kuluneet huomattavasti enemmän kuin keula. Ne kestivät käyttöä 100 tuntia, kun taas jousit noin 500 tuntia.

Suurelta osin British Hovercraft Corporationin ja British Railin SR.N4- ja SR.N6-aluksilla tekemän tutkimuksen tuloksena vuonna 1972 ilmestyi uusi kartion muotoinen joustava suojus, joka laskee perää kohti. Sen korkeutta keulassa lisättiin noin 75 cm, mikä mahdollisti aluksen vaaditun trimmauksen säilyttämisen, minkä jälkeen se laski perässä normaaliksi. Tämä tarkoitti, että alus oli nyt ikään kuin "laskettu" aidalle, joka oli suunniteltu 1,5 °C:n perän trimmiksi. Tämän parannuksen seurauksena molemmissa aluksissa kuluminen väheni merkittävästi peräpään taipuisissa kiskosegmenteissä. Huomionarvoinen piirre British Hovercraft Corporationin suunnittelemissa joustavissa suojissa on niissä olevat vakavuussuuttimet, jotka parantavat aluksen vakautta.

SR.N6:ssa on kaksi vakaussuutinta asennettuna joustavan säiliön muodossa:

Pituussuuntainen köli;
Jaettu poikittain puoliksi.

Paljon suuremmassa SR.N4:ssä ilmatyyny on jaettu kolmeen osastoon, koska pitkittäisvakautussuutin on asennettu vain perästä poikittaissuuttimeen. Ilmatyynyn osastoihin jakamisen ansiosta saavutetaan suhteellisen korkea vakavuus kallistumista ja vierimistä vastaan, mikä puolestaan estää aidan liian pitkän kosketuksen vedenpinnan kanssa. Tietyissä epäsuotuisissa olosuhteissa joustavan aidan keula voi joutua kosketuksiin veden pinnan kanssa, minkä seurauksena jarrutus lisääntyy vähitellen ja sitten voi tapahtua keulan "uriamista". Jos tätä ilmiötä ei ennakoida, seuraa äkillinen aluksen nopeuden hidastuminen, joka tunnetaan nimellä "auraus", ja tämä voi johtaa vakavaan vakauden menetykseen ja mahdollisesti kaatumishetkeen.

Kun joustavan aidan keulan ulkoreuna venyy kohti aluksen keskustaa (ilmaistu termistössä "lommahdukseksi"), ilmatyynyn stabiloiva painemomentti laskee jyrkästi. Kun keulan trimmikulma kasvaa, perä pyrkii nousemaan pinnan yläpuolelle, mikä luo liikaa tilaa. Nopeudessa tapahtuu äkillinen, merkittävä pudotus, ja lisäksi pienissä aluksissa kaatumisvaara kasvaa ohittavien aaltojen vaikutuksesta, mikä lisää nousukulmaa.

"Kirjahdus"- ja "auraus"-ongelman ratkaisun helpottamiseksi British Hovercraft Corporation -yhtiö ehdotti joustavan aidan kiinnityslinjan nostamista aluksessa SR.N4MK.2 ja veneessä VN.7. Ensimmäisessä niistä on lommahduksenestojärjestelmä kiinnitetty joustavan aidan keulaan. Tämä järjestelmä tarjoaa tarvittavan vastustuskyvyn vedenpinnan vaikutuksille ja estää "lommahduksen" ja "aurauksen". VN.7-veneen keulan joustava aita vääntyy joutuessaan kosketuksiin veden kanssa, mikä viivästyttää "lommahdusta" ja tarjoaa oikaisevan momentin. SR.N4-tyyppiset alukset toimivat yli 1 metrin aallonkorkeuksilla ja 50 solmun tai suuremmilla nopeuksilla.

Ilmatyynyalus - "SVP"

Joustavan aidan kosketus veden pintaan aiheuttaa tällaisissa käyttöolosuhteissa lisääntynyttä kuormitusta, joka on samankaltainen kuin esimerkiksi autonrenkaille maastokilpailun aikana. Joustavan aidan segmenttielementtien kulumisastetta havainnollistaa Hoverlloyd Limitedin kokemus, joka käyttää kolmea SR.N4-alusta kuljetukseen Ramsgaten ja Calais'n välillä. Joka vuosi tämän yrityksen jokainen ilmatyynyalus on käytössä 4000 tuntia ja kuluu tänä aikana 1500 segmenttielementtiä. Niiden kustannukset ovat ilmatyynyaluksen käytön pääasiallinen kuluerä, johon tietysti pitäisi lisätä segmenttielementtien korjaamiseen ja vaihtoon liittyvien asiantuntijoiden työvoimakustannukset.

Parhaillaan tutkitaan eri materiaalien ominaisuuksia ja niiden käsittelyteknologioita, jotka parantaisivat segmentoitujen elementtien kulutuskestävyysominaisuuksia. Kulumista tapahtuu pääasiassa suurilla nopeuksilla. Se saavuttaa korkeimman tason keskimääräisillä meren aalloilla ja ilmatyynyaluksen nopeudella 50 solmua. Rauhaisemmalla merenpinnalla veden vaikutus segmenttielementteihin on vähemmän merkittävä, joten kulumisaste pienenee. Sama tapahtuu vahvemmissa aalloissa, kun ilmatyynyaluksen nopeus laskee 30-40 solmuun. Yksi tapa ratkaista parempien joustavien aitamateriaalien ongelma on käyttää kevyempiä, joustavampia kankaita. On näyttöä teorian puolesta, että joustavuuden vuoksi tällaisilla materiaaleilla on vähemmän jarrutusvaikutusta joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.

Yksi johtavista tähän teoriaan perustuvista hankkeista on Hovercraft Development Limitedin kehittämä kallistuva jousto-aita. Sellaiset Vosper Thornycroftin HD.2, VT1 ja VT2 ilmatyynyalukset, EM.2 ja monet muut rakenteilla olevat tai jo käytössä olevat uudet alukset on varustettu tämän tyyppisellä joustavalla aitauksella. Tätä suojusta käytetään myös teollisissa sovelluksissa, mukaan lukien raskaat, jopa 750 tonnin painoiset nostolavat, ajoneuvot ja ilmatyynyalusten perävaunut. Tällainen joustava aita koostuu suurista poikittaisesti jaetuista avoimen tyyppisistä elementeistä - segmenttielementeistä, jotka on liitetty runkoon avoimella silmukalla. Tyynyä ei ole jaettu erillisiin osastoihin ja koska ilmavirralla ei ole esteitä, liikkuessa joustavan aitasilmukan ja ilmatyynyn välillä painetasojen suhde niissä on lähes sama ja siksi sisäisen energian menetys on mitätön.

Joustavan aidan valmistukseen käytetään ohutta kangasta ja sen alhaisen inertiatason ansiosta aluksen sujuva liike varmistetaan. Johtuen siitä, että joustavan aidan segmenttielementit ovat käytössä Merkittävä osa sen koko korkeudesta mahdollistaa sen, että alus voi voittaa korkeat aallot ja esteet. Toinen etu, jonka tämän järjestelmän käyttö antaa, on, että pohjarungossa, jossa sitä käytetään, on pohjasta sivuille viistottu pinta. Siten, kun aluksesta puuttuu ilmatyyny, segmenttielementtien sisäiset liitoskohdat voidaan saavuttaa turvautumatta tunkkeihin, mikä yksinkertaistaa huomattavasti joustavan aidan hoitoa ja huoltoa.British Hovercraft Corporation tuli siihen tulokseen, että sopivimmat materiaalit valmistukseen joustavat aidat ovat ne, joiden kangaspohja on nailonia tai teryleeniä, päällystetty päältä luonnonkumilla tai neopreenikumilla.

Erilaisista materiaaleista, kuten lasista, puuvillasta, synteettisistä kuiduista ja jopa teräksestä valmistettuja kankaita testattiin, mutta tulokset eivät olleet tyydyttäviä. Kävi ilmi, että teräs ja lasi eivät kestä jatkuvia aaltojen iskuja, ja puuvillakankailla ja tekokuiduista valmistetuilla kankailla ei ole riittävää kulutuskestävyyttä eivätkä ne kestä pitkäaikaista käyttöä. Joustavan aitausjärjestelmän kehittämisen alkuvaiheessa joustavaan vastaanottimeen käytettiin myös aineita, kuten RVC-nitriiliä ja polyuretaania. Joustavat esteet muodostavat noin 15 % 10 tonnin SVG1 SR.Nh:n ja 10 % 200 tonnin SR.N4:n kokonaismassasta.

Sotilaallinen ilmatyynyalus

Myös toiminta- ja massaindikaattoreiden parantamiseksi valitaan yleensä joustavat aitakoot, jotka täyttävät aluksen toiminnan edellyttämät vaatimukset. Joustavan aidan leveys vastaa pääsääntöisesti korkeinta aallonkorkeutta sillä merialueella, jossa alus liikennöi. Testit ovat osoittaneet, että aluksen vakauden varmistamiseksi joustavan aidan leveys ei saa ylittää 15-20 % ilmatyynyn leveydestä.

Suurin osa ilmatyynyaluksista pystyy toimimaan olosuhteissa, joissa aallonkorkeus on vähintään kaksi kertaa joustavan aidan korkeus, varsinkin jos aallot ovat pitkiä ja ne voidaan voittaa ilman, että ilmatyynyaluksen keulan pohja joutuu kosketuksiin niitä. Suurin ilmatyynyaluksia valmistava yritys Ranskassa on SEDAM, joka omistaa lisenssin Naviplan- ja Terraplan-sarjojen laitteiden valmistukseen Bertinin patenteilla. Näiden hankkeiden erityispiirteenä on Bertinin ehdottaman usean purkauskammiojärjestelmän käyttö, jonka ilma tulee nostojärjestelmän ahtimesta joko erikseen tai kokonaisille kammioryhmille.

Kammiossa on erillinen joustava kotelo, johon ilma johdetaan suuttimen kautta. Ne kaikki vuorostaan on ympäröity yhdellä joustavalla reuna-aidalla ilmatyynyaluksen rungon kehällä. Perisell-mallissa, joka on yksi tämän alueen uusimmista kehityksistä, yhdistyvät joustavan aitausjärjestelmän ominaisuudet segmenttielementeillä ja Bertin-kammiojärjestelmällä. Joustavan säiliön pohjassa olevien reuna- tai segmenttielementtien sijaan se sisältää erilliset suuret kammiot. Tällä rakenteella on etuja joustavaan aitajärjestelmään, jossa on segmentoidut elementit, vakauden suhteen ilmatyynylle pysäytettynä. SES-100A oli yksi ensimmäisistä ilmatyynyaluksista, joka käytti tätä uudentyyppistä joustavaa aitaa.

Energiaasennukset

Ilmatyynyaluksen nosto- ja propulsiojärjestelmien teho riippuu kussakin tietyssä ilmatyynyaluksen kokoprojektissa käytetyn laitteiston koostumuksesta, ympäristöstä, jossa alusta aiotaan käyttää, sekä tarvittavista taktisista ja teknisistä indikaattoreista. Lisäksi on muita tekijöitä, jotka sekä ilmatyynyaluksen rakentajien että niiden, jotka tekevät, tulee ottaa huomioon hyödyntää niitä.

Heidän joukossa:

Moottorin teho;
Aluksen paino;
Polttoaineenkulutus;
Käyttöikä ennen suurta kunnostusta;
Likimääräiset käyttökustannukset;
Tarjousmahdollisuus varaosat;
Ilmatyynyalusten moottoreiden valmistajan käytettävissä olevien tukiresurssien laajuus.

Nykyaikaisten ilmatyynyalusten voimalaitokset voivat sisältää erityyppisiä moottoreita - muunnetuista radio-ohjatuista, perämoottoreista, moottoripyörien bensiinimoottoreista neljään Rolls-Royce Marine Proteus -kaasuturbiiniin, joita käytetään SR.N4:ssä ja joiden kapasiteetti on 3600 hv. Kanssa. (2600 kW) kukin. Näiden ääriesimerkkien väliltä voidaan mainita Chrysler V8 -automoottori, jonka teho on 200 hv. Kanssa. (147 kW) kuusipaikkaisessa ilmatyynyaluksessa SH-2 Sealandista, kolme Cummins-järjestelmän vesijäähdytteistä dieselmoottoria Hovermarinen HM-2-laivoissa ja kaasuturbiini, jonka teho on 900 hv. Kanssa. (660 kW) "Marine Gnome" SR.N6 Mk.1 -sarjan 58-paikkaisilla matkustaja-aluksilla.

Toistaiseksi yksikään valmistaja ei ole saanut ilmatyynyalusten moottoreiden tilauksia siinä määrin, että erityisten järjestelmien suunnittelu tähän tarkoitukseen olisi perusteltua. Tämän vuoksi ilmatyynyalusten propulsiojärjestelminä käytetään nykyisin tavanomaisia vakiomalleja, joissa on mahdollisuuksien mukaan sovellettu meriolosuhteissa toiminnan edellyttämiä parannuksia. Tällaisissa moottoreissa useimpien osien ja kokoonpanojen korroosionkestävyys on testattava, mikä on väistämätön seuraus altistumisesta suolalla kyllästetylle meriilmalle.

Offshore-käyttöön suunnitellut kaasuturbiinialukset on varustettu paksuilla löyhästi kudotuista metalli- tai muovikuiduista valmistetuilla suodattimilla, jotka sijoitetaan moottorin ilmanottoaukkoon veden ja hiukkasten poistamiseksi ilmasta. Lisätoimenpiteenä suolan ja hiekkahiukkasten pääsyn moottoriin estämiseksi käytetään yleisesti moottorin ilmanottoa suoraan nostojärjestelmän ahtimen kammiosta.

Neuvostoliiton matkustajailmatyynyalus

Useimmissa aluksissa, jotka painavat 8-10 tonnia tai enemmän, valmistajat haluavat asentaa kaasuturbiinimoottorin, jolla on paras tehon ja nopeuden suhde tehoyksikköä kohti (kg/hv). Kuitenkin monet kuljetustyöntekijät kehitysmaissa valitsisi perinteisen dieselmoottorin kaasuturbiinimoottorin sijaan, koska sen käyttö, polttoaineen syöttö ja komponenttien huolto ovat halvempia. Lisäksi dieselmoottoreille on paljon helpompi löytää pätevä insinööri kuin kaasuturbiinimoottoriin.

Vaikka osa nykyaikaisista nopeista kevyistä dieselmoottoreista on varsin hyväksyttävissä pieniin, jopa 25 tonniin painaviin matkustaja- ja taisteluSTOLeihin, isompien alusten päämoottoreina ovat edelleen erilaisia ilmailun pohjalta kehitettyjä kaasuturbiinimalleja. Yhdysvaltain laivaston tarpeisiin suunniteltu 2 000 tonnin SES-luokan laitteisto varustetaan kuudella General Electric LM-2500 -kaasuturbiinilla, joista kukin on 20 tuhatta litraa. Kanssa. (18,4 MW) kukin. Kaksi niistä välittää tehoa nostojärjestelmän ahtimille ja neljä vesisuihkupotkureille. Nämä turbiinit ovat maailman tehokkaimpia kaasuturbiineja, mutta pelkän propulsoreiden käyttämiseen seuraavan sukupolven SES-luokan laivoissa, joiden kokonaismassa tulee olemaan noin 12,5 tuhatta tonnia, tehoa tarvitaan neljä kertaa enemmän. On laskettu, että nämä alukset, vaikka ne voivat voittaa liikkeen vastustuskyvyn 42 solmun nopeudella, vaativat noin 515 tuhatta hevosvoimaa. Kanssa. (290 MW).

Suuri nopeus ja pitkä kantama voidaan saavuttaa käyttämällä huomattavaa energiamäärää. Sellaiset tekijät kuin lisääntyneet polttoaineen laatuvaatimukset ja sen korkeat kustannukset pakottivat Yhdysvaltojen hallituksen ryhtymään tutkimaan mahdollisuuksia käyttää ydinvoimaloita suurilla skeg-tyyppisillä stabilointiasemilla. Suuri osa tähän mennessä tehdystä tutkimuksesta on tehty Clevelandissa, Ohiossa, National Aeronautics and Space Administrationin (NASA) Lewis Research Centerissä, jota johtaa Frank I. Rohm.

NASAn kehittämien SES-luokan laivoille tarkoitettujen ydinvoimaloiden tulee olla identtisiä lentokoneille suunniteltujen järjestelmien kanssa. Säiliön ja suojalevyjärjestelmän ympäröimä reaktori lämmittää korkeassa paineessa nestettä (kuten heliumia), joka johdetaan putkistoon suihkumoottorien ja tyypillisen turbopuhallinmoottorin kompressorin välissä sijaitsevaan lämmönvaihtimeen. Tässä tapauksessa moottori voi toimia lämpöenergialla, joka syötetään lämmönvaihtimen kautta tai polttoaineen palamisen seurauksena tavanomaisissa kammioissa.

Reaktorin ehdottoman turvallisen toiminnan varmistamiseksi harkittiin yksityiskohtaisesti erilaisia suojatoimenpiteitä. Reaktorin ympärillä oleva vaippa on suunniteltu estämään täysin ydinfissiotuotteiden vapautuminen, joita voi tapahtua vakavan onnettomuuden tai reaktorin tuhoutumisen yhteydessä. Ja suojakalvon valmistukseen valittujen materiaalien on suunnittelun mukaan kestettävä kosketuksen iskun lisäksi tasaisesti sulamisen aikana kertynyt lämpö. Koska ydinpolttoaineen hinta on vain noin kolmannes - kuudesosa kemiallisen polttoaineen hinnasta, syntyy merkittäviä säästöjä. Nyt on tullut mahdolliseksi rakentaa luotettavia reaktoreita, jotka on suunniteltu toimimaan ilman lastausta 10 tuhatta tuntia.

Sotilaallinen pieni ilmatyynyalus

Toinen houkutteleva piirre on, että suurilla SES-luokan laivoilla ydinvoimalan massa on alle 10% koko laivan massasta, mikä vastaa 5-10 tuhatta tonnia. NASA:n asiantuntijat uskovat, että ajan myötä se tulee Ydinenergian käyttökustannuksia voidaan alentaa jopa kaksi senttiä tonnimaililta. He väittävät, että se edellyttäisi teoriassa koko 1 500–10 000 tonnin SES-luokan laivaston rakentamista, jolla kuljetettaisiin 10 prosenttia maailman lastin liikevaihdosta. Lisäksi tämä 10 % teoreetikkojen laskelmien mukaan ilmatyynyalusten pitäisi "omaksua" juuri siksi, että niiden rahtikustannukset voidaan alentaa kahteen senttiin tonnimailia kohden. Tällaisten alusten käyttömahdollisuudet näyttävät jopa houkuttelevammilta kuin nämä luvut osoittavat, kun otetaan huomioon uusien kauppareittien mahdollisuus, joita epäilemättä syntyy alhaisten kustannusten ja paljon suuremman kuljetusnopeuden vuoksi.

Nostojärjestelmät

Nostojärjestelmän ahtimet ovat saaneet tehtäväkseen tarjota ilmatyynylle ilmaa ilmatyynylle. Puhaltimia pidetään usein näiden alusten sydämenä ja keuhkoina, koska ilmatyynyalus on pohjimmiltaan puhallinjärjestelmä, joka on suunniteltu nostamaan pinnan yläpuolelle ja siirtämään tiettyjä kuormia. Puhallin syöttää jatkuvasti huomattavan määrän paineilmaa veneen pohjalle, jossa se hajoaa ja muodostaa ilmatyynyn, joka sitten nostaa veneen pinnan yläpuolelle ja pitää sen vakaassa asennossa. Tyynyn sisään tulevan ilman määrän on oltava riittävä täydentämään ilmatyynyaluksen kehää pitkin ulos virtaavaa ilmaa. Tällä hetkellä käytetään pääasiassa kahdenlaisia ahtimia. Yleensä mitä suurempi astia, sitä suurempi ilmavirtaus tyynyyn ja sitä korkeampi paine siinä, vaikka paljon riippuu kunkin yksittäisen laitteen suunnittelusta, painosta ja tarkoituksesta.

Pienin nykyaikainen amfibinen matkustajailmatyynyalus vaatii noin 44-66 kg/m 2 (10-15 lb/ft 2) pehmusteen ja 100-200 ft 3 /s (2,8-5,6 m 3 /s) ilmavirran. ja suurin ilmatyynyalus - 60-70 lb/ft 2 (260-310 kg/m 2) ja ilmavirta jopa 27 000 ft 3 /s (760 m 3 /s).

Nostojärjestelmät:

aksiaalinen;
Keskipako.

Vaikka molempien tyyppien ominaisuuksia yhdistävän sekajärjestelmän käyttö onnistui joissakin tapauksissa. Aksiaalipuhallin, kuten perinteinen lentokoneen potkuri, ohjaa ilmaa pyörimisakselin suuntaiseen suuntaan, kun taas keskipakopuhallin vangitsee ilman siipien väliin ja ajaa sen sitten ulos keskipakokiihdytyksellä radiaalisuunnassa. Aksiaalipuhaltimia käytetään pääasiassa pystysuuntaisissa kanavajärjestelmissä. Ne ohjaavat ilmavirran alaspäin, suoraan ilmatyynyyn.

Niiden suunnittelun suhteellinen yksinkertaisuus ja rakentamisen helppous ovat syynä siihen, että pienten ilmatyynyalusten valmistajat, joissa on kammiotyynynmuodostusjärjestelmä, käyttävät niitä helposti, erityisesti amatöörit, jotka rakentavat aluksia tehdasolosuhteiden ulkopuolella. Mutta suhteellisen alhaisten ilmavirtausten vuoksi näitä puhaltimia on käytettävä suurella nopeudella, mikä lisää melutasoa. Koska suurilla laivoilla ilma on jaettava melko pitkän vastaanottimen koko pituudelle ja leveydelle ennen tyynyyn tuloa, on tässä tapauksessa keskipakopuhaltimella merkittäviä etuja. Se tarjoaa korkeamman staattisen paineen, pienemmällä pyörimisnopeudella ja mahdollistaa myös suuremman ilmavirran tyynyssä. Keskipakopuhallin on rakenteeltaan yksinkertainen, sen asennus on yksinkertainen ja se on kestävä ja luotettava.

Ilmatyynyaluksen kaavio

Kuitenkin väsymättömässä halussaan tarjota parempaa mukavuutta ja tehokkuutta suunnittelijat eivät kuitenkaan unohtaneet mahdollisuutta käyttää useita aksiaalisia ahtimia, joissa on vaihtelevan nousun juoksupyörän siivet, paitsi ohjaamaan hissin ilmavirtaa. järjestelmä, mutta myös välineenä aluksen vaakasuuntaisten liikkeiden ohjaamiseen. Aaltovoimien koko spektrin analyysi suoritettiin, minkä jälkeen kävi selväksi, että teoriassa matalataajuisella vyöhykkeellä, jossa suurin osa aaltoenergiasta löytyy, on täysin mahdollista neutraloida vaakasuuntaiset liikkeet muuttamalla juoksupyörän nousua. , samoin kuin potkurin nousun muuttaminen ilmailussa . Tutkimustulokset antavat aihetta toivoa, että vaakasuuntaiset kiihtyvyydet voidaan vähentää yli neljä kertaa ja laivan liike täyttää mukavuusvaatimukset.

Propulsorit

On olemassa hyvin vähän propulsiotyyppejä, joita ei ole testattu ilmatyynyaluksella, purjeista potkureihin ja potkureista vesisuihkukäyttöön. Propulsioyksikkö valitaan ottaen huomioon aluksen käyttötarkoitus sekä tekniset ja toiminnalliset indikaattorit, jotka sillä on oltava. Jonkin tyyppinen ilmapropulsiokoneisto asennetaan yleensä amfibioilmatyynyaluksiin, kun taas vesisuihkupropulsio tai potkurit sopivat paremmin aluksiin, jotka on suunniteltu matkustamaan yksinomaan vedenpinnan yläpuolella. Luettelemme tällä hetkellä käytetyt tai tulevaisuudessa käytettäväksi ehdotetut propulsiojärjestelmien tyypit.

Ilmakäyttöinen propulsio

Potkurit;
Ilmapotkurit suuttimessa;
Air-jet turbotuulettimet;
Kaasuturbiinin suihkupurjeet.

Vesivoima

Potkuri ruuvi;
Vesitykki;
Siipiratas.

Liike kosketuksessa maan kanssa

Pyörät;
Indeksointikone;
Työntäminen käsillä;
Hinaus traktorilla;
Hevosen hinaus;
Hinaus helikopterilla.

Leijuu kiskojen päällä

Ilman potkuri;
Kaasuturbiini suihkuturbiini;
Lineaarinen induktiomoottori.

Huolimatta ehdotettujen vaihtoehtojen runsaudesta, yli 90 % nykyaikaisista ilmatyynyaluksista kulkee potkurilla, ja useimmat muut laitteet käyttävät potkureita tai vesisuihkupropulsiota. Näyttää kuitenkin siltä, että hydrodynaamisten propulsio- tai hybridijärjestelmien käyttö on lisääntymässä, sillä jos laskee propulsiojärjestelmän 10 000 tonnin skeg-ilmatyynyalukselle, jonka nopeuden on oltava 100 solmua, käy ilmi, että se siihen on asennettava joko 10 potkuria, joiden halkaisija on 18,3 m, tai 10 suoravirtausturbiinipotkuria, joiden halkaisija on 10,5 m. Jotta saavutettaisiin sopiva työntövoima käyttämällä vain hydrodynaamisia keinoja, vain kaksi superkavitoivaa potkuria halkaisijaltaan noin 9 m, tai 4 vesisuihkupotkuria, joista kukin on halkaisijaltaan 3,7 m.

Toisin sanoen laivojen koon kasvaessa potkureiden käyttö on monissa tapauksissa epäkäytännöllistä johtuen itse potkureiden koosta ja niiden perustuksista, kun taas hydrodynaamisten järjestelmien käyttö, joilla on sama moottoriteho, tarjoaa määritellyt ominaisuudet, erittäin realistiset mitat. Potkureiden halkaisijan pienentäminen johtaa niiden hyötysuhteen laskuun ilmavirran massan vähenemisen vuoksi, mikä lisää vaadittua moottorin tehoa.

Huolimatta siitä, että potkureita ei voida hyväksyä suurten ilmatyynyalusten propulsiovoimana niiden koon ja määrän vuoksi, ne ovat edelleen tehokkain propulsiotyyppi ilmatyynyaluksille nopeuksilla 150 solmua tai enemmän. Kuitenkin teknisiltä ja toiminnallisilta ominaisuuksiltaan potkurit ovat huonompia kuin vesisuihkupropulsio ja potkurit käytettäessä pienillä nopeuksilla.

Skeg ilmatyynyalus

Ilmatyynyaluksen toisen tyyppisen ilmapropulsion - potkurin suuttimessa - testit ovat osoittaneet, että tällainen propulsiolaite tarjoaa paremman teknisen suorituskyvyn pienillä nopeuksilla, mutta suuttimet itse lisäävät merkittävästi aluksen kokonaispainoa ja yli nopeudella. 100 solmua ne lisäävät vastusta, mikä vähentää merkittävästi propulsiolaitteen tehokkuutta. Suurelle suurnopeusalukselle ehkä lupaavin on järjestelmä, joka käyttää suurilla nopeuksilla suoravirtaisia turbopuhaltimia yhdistettynä puoliksi upotettuihin superkavitaatiopotkureihin, jotka tarjoavat jopa 70-80 solmun nopeuden ja ylittävät vastuskumppan.

Suoravirtausturbiinipuhaltimen propulsiojärjestelmän tärkein etu on, että vaikka tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet ovat suhteellisen samat kuin potkurilla, puhallinpyörän halkaisija on puolet suurempi. Lisäksi se on huomattavasti kevyempi, sen melutaso on alhaisempi ja se voidaan konfiguroida useilla eri asennuksilla. Laajarunkoisten lentokone-ilmabussien konseptin kehittyessä lentokoneteollisuudessa lähivuosina on mahdollista valmistaa erilaisia suoravirtaisia turbomottoreita, joiden teho on jopa 40 tuhatta hv. (30 MW). SES-luokan ilmatyynyaluksissa on jäykät sivukölit, jotka ovat ihanteellisia rakenteita vesisuihkupotkurien tai potkureiden ja niiden käyttölaitteiden sijoittamiseen.

Koska kärkien alaosat ovat upotettuina veteen, mikä tarjoaa vakautta ja edistää vakaata liikettä radalla, propulsorit asennetaan yleensä skegien takaosaan. Yhdysvaltain laivaston 100-tonnisten skegi-alusten SES-100A ja SES-100B suunnittelunopeus oli 70-80 solmua. SES-100A on ensimmäinen vesisuihkukäyttöinen ilmatyynyalus, joka on saavuttanut näin korkean teknisen ja toiminnallisen suorituskyvyn, ja SES-100B on ensimmäinen alus, jossa on puoliksi upotettavat superkavitaatiopotkurit ja joka saavuttaa 80 solmun nopeuden.

Molemmissa järjestelmissä on varmasti merkittävää jatkokehityspotentiaalia, mutta on epätodennäköistä, että niiden saavuttamia nopeusennätyksiä voidaan lähitulevaisuudessa ylittää kestävämpien metallityyppien käytön ja parannetun suunnittelun ansiosta. Siitä huolimatta niiden tehokkuuden heikkeneminen on lähes väistämätöntä. SES-100B:ssä osittain upotetun superkavitoivan potkurin käyttö peräpeilin sisällä oli uusi lähestymistapa ongelman ratkaisemiseen, koska potkurin akselia, tukitukia ja laakereita ei tarvinnut asentaa, mikä loi lisävastusta. liikettä. Tämän tyyppisen potkurin hyötysuhde osoittautui samaksi kuin täysin upotetun potkurin hyötysuhde, ja siihen syntyvä työntövoima ja vääntömomentti olivat verrannollisia upotetun potkurin kiekon pinta-alaan.

Potkurin asennus ilmatyynyalukseen

Laivojen propulsion asiantuntijoiden keskuudessa on mielipide, että tällaisten superkavitaatiopotkureiden luominen, joiden avulla on mahdollista saavuttaa 100 solmun tai jopa enemmän nopeus, on erittäin todellinen tehtävä. On olemassa kiilan muotoisia potkureita, joiden siipiprofiilissa on terävä etureuna ja neliömäinen takareuna, joka johtaa kavitaatioon yläpinnalla ja sen katoamiseen kauas alapuolelle, siipien pyörimisvyöhykkeen alle.

Toinen idea on superkavitoiva laivan potkuri, jossa on muuttuva siiven kaarevuus. Jos se toteutetaan, odotettavissa on sama vaikutus, joka saavutettiin käyttämällä säädettävän nousun potkureita lentokoneissa. Asettamalla potkurin lapojen tietyn kaarevuuden ruorimies saattoi tarjota optimaalisen työntövoiman ilmatyynyn saavuttamisen alkuvaiheessa, liikkumiseen keskisuurilla tai suurimmilla nopeuksilla. Hamilton Standardin muuttuvakaareisessa potkurissa on keskiosassa segmentteihin jaetut lavat siten, että molempien siiven osien säätö on mahdollista yksilöllisesti.

Kun aluksen nopeus ylittää 45 solmua, superkavitoivien potkurien käyttö on yksinkertaisesti välttämätöntä. Jo ensimmäisten Yhdysvaltain laivaston kantosiipialusten testien aikana havaittiin, että RSN-1-aluksen pronssiset peräpotkurit olivat alttiina eroosiolle molemmilta puolilta 45-50 solmun nopeudella ja vaativat korjausta tai kokonaan. vaihdettu 40 käyttötunnin jälkeen. Siitä lähtien on alettu käyttää seoksia, joissa käytetään kestävämpiä metalleja. Titaanille ja sen seoksille on erityisen suuri kysyntä, koska niillä on suuri lujuus, korkea kavitaatio- ja korroosionkestävyys. Ensimmäiset parannetut potkurit asentaneet alukset olivat HS Denison ja 320 tonnin AGEH-1 Plainview, jossa on kaksi nelilapaista titaanipotkuria, kummankin halkaisija 1,5 m.

Vesisuihkupotkurit

Vesisuihkun käyttö laivan työntövoimana on yksi vanhimmista teknisistä käsitteistä. Ensimmäisen patentin tällaiselle propulsiolle saivat englantilaiset Toogood ja Hayes vuonna 1661. Vuonna 1775 tätä propulsiota testasi Benjamin Franklin, ja vuonna 1782 James Ramsey käytti sitä ensimmäisen kerran matkustajalautalla Potomac-joella Washingtonin ja Washingtonin välillä. Aleksandria. Vesisuihkupropulsiojärjestelmän hyötysuhde on pienempi kuin potkurin, joten sen luomista ei tehty tarpeeksi intensiivisesti. Monien vuosien ajan vesisuihkupropulsion käyttöalue rajoittui suhteellisen edullisiin huvialuksiin ja amfibiotaisteluveneisiin, kunnes vuonna 1963 Boeing ilmoitti luovansa kaasuturbiinikokeilualuksen, Little Squirtin.

Boeingin osoittama kiinnostus tämäntyyppistä propulsiota kohtaan selittyy pääasiassa halulla luoda uusia mahdollisuuksia uusien laivojen propulsorien suunnittelulle vastakohtana superkavitoivalle potkurille ja erittäin kalliille Z-muotoiselle voimansiirtojärjestelmälle, jonka käyttö laivalla korkeilla aalloilla toimimista pidettiin aiemmin ainoana hyväksyttävänä. Kaksoisimukeskipakopumpulla varustettu Little Squirt saavutti korkean propulsiojärjestelmän hyötysuhteen 0,48 nopeudella 50 solmua.

Ilmatyynyalus - "KVP"

Suurelta osin Boeingin vesisuihkupropulsiota kohtaan osoittamasta kiinnostuksesta johtuen Yhdysvaltain laivasto päätti harkita tällaista propulsiota vaihtoehtoisena vaihtoehtona käyttämällä sitä SES-100A-tyyppisessä ilmatyynyaluksessa superkavitoivaan potkuriin verrattuna. Vaikka vesisuihkupotkurien tutkimus- ja testausohjelma johti helppokäyttöisten ja luotettavien asennuksien luomiseen, hankaluuksia aiheutti putkiliitäntöjen ja pumppujen kavitaatio sekä tarve luoda vaihtelevan pinta-alan vedenottoaukkoja. Vedenottoaukkojen, rullan ja nousun vääntäminen sekä vedenottoaukkojen mekaaninen kohdistus kavitaation välttämiseksi jopa 80 solmun nopeuksilla - näitä ongelmia tutkitaan jatkuvasti, jotta voidaan luoda projekti skeg-ilmatyynyalukselle, jonka nopeus on yli 100 solmua.

Viime aikoina on suunnattu merkittäviä ponnisteluja toisen, pitkään tunnetun ilmatyynyalusten laivojen käyttövoiman tyypin – siipipyörän – tutkimiseen. Sen pääpromoottori on Christopher Cockerell. Hän työstää parhaillaan vesisoutu-propulsiojärjestelmää, joka seuraa aaltojen muotoa suurella pinta-alalla. Se on suunniteltu erityisesti ilmatyynyaluksiin. Kampasuunnittelun ansiosta 20 jalan siipipyörä, joka oli kerran asennettu Mississippillä purjehtiviin aluksiin, on pelkistetty nykyaikaiseksi malliksi, jonka halkaisija on vain 5 jalkaa (noin 1,5 m).

2000 tonnin aluksen kuljettamiseksi upotettujen siipien kokonaispinta-alan on oltava vähintään 150 neliöjalkaa (14 m2). Christopher väittää, että hänen pyöränsä voi tarjota tälle alueelle vain 60 cm:n teräsyvyyden ja noin 75 jalkaa (noin 23 m) kaikkien komponenttien kokonaisleveydellä. Pyörät sijoitetaan aluksen taakse erikoisvarsiin, joiden avulla ne voivat seurata aaltojen muotoa. Pyörien edessä sijaitsevat korkeusanturit tuottavat impulsseja ohjausjärjestelmälle. Tietenkin tämä on erittäin nerokas kehitys, joka tarjoaa ainutlaatuisia etuja. Sen houkuttelevista ominaisuuksista on mainittava alhainen melutaso, matala syväys ja mahdollisuus päästä helposti käsiksi kaikkiin komponentteihin huollon aikana.

Suositeltua luettavaa:

1900-luvulla ilmestyi monia täysin uusia ajoneuvoja. Niiden suunnittelussa omaperäisimpiä ovat ilmatyynyalukset, joita armeija ja pelastajat käyttävät menestyksekkäästi nykyään.

RIKKOMINEN ARKIMEDESIN LAKIA

Kokoerosta huolimatta alukset olivat tuhansien vuosien ajan samankaltaisia toistensa kanssa yhdessä asiassa: ne kelluvat vedessä Arkhimedesin lain vuoksi, jonka mukaan vedenalainen kappale kelluu tasapainossa, kun sen paino on yhtä suuri kuin laivan paino. sen syrjäyttämä nestemäärä. Ja kreikkalaiset trireemit, espanjalaiset galleonit ja valtavat ydinlentokoneiden tukialukset noudattavat tätä sääntöä. Ja vain yksi alustyyppi suosii kiertotapaa - ilmatyynyalus. Sen sijaan, että käyttäisivät vanhanaikaista tapaa hajoittaa vettä kölin avulla, ne nousevat sen yläpuolelle luottaen rungon alle erityisillä ilmapuhaltimilla luotuun paineilmakerrokseen.

Vaikka ensimmäiset tällaiset alukset ilmestyivät 1900-luvulla, ruotsalainen luonnontieteilijä Emmanuel Swedenborg löysi 1700-luvun alussa periaatteen, jonka avulla ne nousevat vedenpinnan yläpuolelle. Tutkiessaan ilmanpainetta hän ehdotti, että paineilmaa voitaisiin käyttää laivan nostamiseen veden yläpuolelle. Ja hän jopa kehitti projektin pienelle alukselle, jossa on mekaaniset siivet, jotka pumppaavat ilmaa pohjan alle. Suunnitelmaa ei koskaan toteutettu, koska lihasvoimaa ei selvästikään riittänyt vaaditun paineen luomiseen, eikä ihmiskunta vielä tuntenut moottoreita.

ENSIMMÄISET YRITYKSET

Siitä huolimatta Swedenborgin työ kiihdytti keksijöitä, jotka olivat jo pitkään yrittäneet toteuttaa hänen ideaansa. Samanlaisia yrityksiä tehtiin Venäjällä - esimerkiksi vuonna 1853 Pietarissa harkittiin patenttihakemusta "kolmen keelin alkoholikellukselle". Pieni koevene oli tarkoitus nostaa veden yläpuolelle pohjan alla olevan palkejärjestelmän kautta pumpatulla ilmalla. Useista alkuperäisistä löydöistä huolimatta keksijä ei kuitenkaan onnistunut saavuttamaan menestystä.

Oikea tie ilmatyynyalusten luomiseen löydettiin vasta 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Vuonna 1897 amerikkalainen keksijä Cuthbertson patentoi laivan, jossa oli skegit - sivuseinät, jotka estävät pakotetun ilman vuotamisen nopeasti, mikä lisää painetta pohjan ja veden välillä. Vuonna 1909 ruotsalainen insinööri Hans Dineson ehdotti kumisiltojen käyttöä ilmatyynyn pitämiseen. Lopulta vuonna 1916, ensimmäisen maailmansodan huipulla, ilmatyynyä käyttävä toimiva alus ilmestyi.

Puhumme itävaltalaisen insinöörin Dagobert Müller von Thomamuhlin suunnittelemasta kokeellisesta purjelentokoneesta. Sen erottuva piirre oli ruiskutuspotkuri, joka lisäsi painetta suurnopeusveneen pohjan alle ja helpotti siten siirtymistä höyläystilaan. Kehitystä ei koskaan otettu käyttöön, koska sen merikelpoisuus jätti paljon toivomisen varaa, eikä tilanne rintamilla antanut itävaltalaisille pienintäkään mahdollisuutta parantua. Ja silti vene, joka kehitti testien aikana 40 solmun nopeuden, kiinnitti huomion. Tomamulin ideoista tuli perusta ensimmäisten Neuvostoliiton suurnopeusalusten ilmestymiselle.

NEUVOSTOJÄRJESTELMÄ

1920-30-luvun Neuvostoliitossa vaadittiin uusi, ennennäkemätön kuljetus, ja ilmatyynyalukset sopivat täydellisesti tähän kuvaan. Kunnia olla edelläkävijä niiden luomisessa kuuluu professori Vladimir Izrailevich Levkoville, joka aloitti työskentelyn laitteissaan jo vuonna 1925. Ensimmäiset askeleet otettiin omatoimisesti opiskelijoiden tuella: rakennettiin tuulitunneli ja avattiin laboratorio. Pian viranomaiset kiinnittivät huomiota hänen kehitykseensä, rahoitukseen ja ensimmäisiä tilauksia alkoi saapua. Vuonna 1930 Levkovista tuli Novocherkasskissa sijaitsevan uuden ilmailuinstituutin johtaja.

Siellä kehitettiin kolmipaikkainen ilmatyynyalus "L-1", joka testattiin kesällä 1935 Pleshcheyevo-järvellä. Pienessä aluksessa oli kolme potkuria, joista kaksi pakotti ilmaa rungon alle ja kolmas laittoi rakenteen liikkeelle.

L-1:n menestys herätti suurta kiinnostusta, ja ensimmäisen mallin jälkeen suunniteltiin koko sarja kokeellisia laitteita, mukaan lukien duralumiininen L-5, jonka uppouma oli 8,6 tonnia ja joka saavutti fantastisen 73 solmun nopeuden niinä vuosina. . He jopa suunnittelivat käyttävänsä sitä jäälautalla ajautuvien Papanin-napatutkijien pelastamiseen, ja vain äkillinen rikkoutuminen esti tämän suunnitelman toteuttamisen. Mutta laivasto osoitti kiinnostusta ja määräsi taisteluveneiden kehittämisen. 1940-luvun alussa Baltian laivaston käyttöön otettiin neljä torpedoilla ja konekiväärillä varustettua ajoneuvoa.

Valitettavasti sodan puhkeaminen pakotti meidät luopumaan suunnitelmista Levkovin laitteiden jatkokehittämiseksi. Niissä oli useita puutteita, jotka vaativat parantamista. Kriittisissä olosuhteissa rintamilla komento suosi hyväksi havaittuja alustyyppejä uusille. Edes rakennettu skeg-ilmatyynyalus ei osallistunut vihollisuuksiin.

LISÄKOHTO

Sodan jälkeisenä aikana Neuvostoliitto unohti ilmatyynyalukset joksikin aikaa, mutta he kiinnostuivat niistä ulkomailla. Englantilainen keksijä Christopher Cockerell loi ensimmäiset työkopiot 1950-luvun puolivälissä. Toisin kuin Levkov, hän ei käyttänyt skegejä, vaan suljettua rengasmaista suutinta, joka sulki ilmatyynyn kokonaan kehän ympäri. Laitteen päälle asennetut suihkuturbiinimoottorit mahdollistivat jopa 120 kilometrin tuntinopeuden saavuttamisen.

Vielä vallankumouksellisempi oli Latimer-Needhamin laiva, joka keksi käyttää joustavaa hame-aitaa, joka voisi samanaikaisesti pitää ilmatyynyn ja voittaa helposti erilaisia esteitä. Järjestelmä osoittautui niin onnistuneeksi, että sitä käytetään edelleen kaikkialla. Kun Westland osti patentin tälle keksinnölle vuonna 1961, maailman ensimmäisen massatuotannon ilmatyynyaluksen tuotanto alkoi.

Tästä alkoi tämäntyyppisten ajoneuvojen kulta-aika. Iso-Britannia, USA ja Neuvostoliitto luovat kuljetuksia toisensa jälkeen. Vaikuttavimpia olivat jälleen Neuvostoliiton kehitys, jonka huippu oli Zubr-laskualus - maailman suurin ilmatyynyalus. Sen tavaratila on suunniteltu kolmelle panssarivaunulle, kymmenelle panssaroidulle miehistönkuljetusalukselle tai jopa viidellesadalle täysin aseistetulle merijalkaväelle. Kelluvuutta tarjoaa rungon pääosan muodostava suorakaiteen muotoinen ponttoni, joka sisältää joukkoosaston lisäksi hyttejä, miehistötilat ja voimalaitokset. Ilmatyyny luodaan pakottamalla ilmaa "hameen" alle neljällä tehokkaalla turbiinilla, joiden jokaisen halkaisija on 2,5 metriä.

Kolme muuta nelilapaista potkuria luo työntövoiman, joka kiihdyttää aluksen 111 kilometriin tunnissa, ja kyky uida melkein mihin tahansa rannikkoon mahdollistaa Zubrien nopean laskeutumisen. Itsepuolustukseen ja merijalkaväen laskeutumisen tukemiseksi alukset on varustettu omilla aseillaan: kahdella 30 mm:n automaattisella tykistöjärjestelmällä, kahdella 140 mm:n ohjaamattomien rakettien kantoraketilla ja kahdeksalla Igla-kannettavalla ilmatorjuntaohjusjärjestelmällä. 1980-luvulla luotu Zubr sai ansaittua tunnustusta paitsi kotimaassa myös ulkomailla, ja siitä tuli ensimmäinen Neuvostoliiton alus, jonka Naton jäsenvaltio osti laivastoonsa.

LUMISESSA JA LUUTEESSA

Ilmatyynyaluksista ei kuitenkaan tullut todella laajalle levinnyttä kulkuvälinettä. Laajan etuluettelon lisäksi niillä on myös useita haittoja. Yksi kriittisimmistä on suhteellisen alhainen merikelpoisuus: lähes täydellisen kosketuksen puuttumisen vuoksi tuuli vaikuttaa sellaisiin laivoihin voimakkaasti, eikä niitä voida käyttää edes 12-15 metrin sekuntinopeudella. Tällaisten alusten ohjattavuus ja ohjattavuus jättävät paljon toivomisen varaa. Mutta suurin haittapuoli on melko korkeat käyttökustannukset, jotka ovat perusteltuja suunnittelun monimutkaisuuden ja lisääntyneen kulumisen vuoksi, joka johtuu tärinästä ja valtavasta määrästä roiskeita, jotka joutuvat ilmaan liikkeen aikana ja johtavat korroosioon.

Näistä syistä suurten ilmatyynyalusten kehittäminen on toistaiseksi keskeytetty. Sen sijaan painopiste on pienissä siviilialuksissa, jotka pystyvät liikkumaan kosteikkojen, pienten jokien, myös vuoristojokien, läpi, joissa ei ole teitä. Tällaiset ajoneuvot ovat melko lujasti juurtuneet pelastuspalveluiden laivastoon ympäri maailmaa.

Saatat olla kiinnostunut:

Lyhyt historia ilmatyynyaluksen luomisesta ja toimintaperiaatteista

Ilmatyynyalus- laivat, veneet, jotka tukeutuvat tukipinnan (maan tai veden) yläpuolelle laivojen tuulettimien luoman ilmatyynyn avulla. Toisin kuin perinteiset laivat ja pyörillä varustetut ajoneuvot, ilmatyynyalukset (ilmatyynyalukset) eivät ole fyysisessä kosketuksessa pintaan, jolla ne liikkuvat. Ja toisin kuin lentokoneet (lentokoneet, ekranoplanet, ekranoplanet), ne eivät voi nousta tämän pinnan yläpuolelle korkeuteen, joka ylittää tietyn osan niiden vaakasuuntaisesta koosta.

Tietyllä massalla ja nopeudella ilmatyynyalus vaatii 3–4 kertaa enemmän tehoa kuin auto; he menettävät saman summan tavallisille tuomioistuimille. Ilmatyynyaluksen liikkuminen vaatii kuitenkin 2–4 kertaa vähemmän tehoa kuin lentokoneiden tai helikopterien lentäminen.

SVP:n tehokas käyttö

Ilmatyynyaluksia käytetään tapauksissa, joissa maantie-, rautatie- ja tavanomaista vesiliikennettä ei voida käyttää tehokkaasti. Ilmatyynyalus pystyy kuljettamaan laskeutumisryhmiä suuresta maihinnousualuksesta rantaan jopa 60 solmun (100 km/h) nopeuksilla.

Toisin kuin perinteiset ylitystavat, ilmatyynyalukset eivät voi pysähtyä lähellä rantaa, vaan voivat mennä pidemmälle ja jopa ylittää 5 % nousun tai esteen, joka on enintään kolmasosa hameen korkeudesta. Näitä ajoneuvoja voidaan käyttää matalilla, tukkeutuneilla ja arktisilla vesillä sekä avoimilla alueilla.

Ilmatyynyaluksen idea

Ajatuksen ilmatyynyaluksen käyttövoimasta muotoili ensimmäisenä ruotsalainen tiedemies E. Swedenborg (1716). Aiemmin kuin muita maita SVP-teknologia otettiin käyttöön Itävallassa ja Venäjällä.

Ilmatyynyalusten päätyypit

SVP:tä on kolme tyyppiä:

kammio;
suutin;
ja monirivinen suutin.

Kaikissa järjestelmissä ilmatyyny luodaan laitteen ja tukipinnan väliin tehokkailla suihkuturbimoottoreilla ja korkeapainepuhaltimilla.

Kammion tyyppi

Yksinkertaisimmissa järjestelmissä - kammio- kupolin muotoisen pohjan alle (hiljennyskammioon) keskitetysti asennettu tuuletin syöttää ilmaa.

Suuttimen tyyppi

Suutin-ura-mallissa pehmusteen muodostaa ilmavirtaus rengasmaisesta suuttimesta, jonka muodostavat helma ja tasapohjainen keskiosa. Ilmaverho aluksen kehän ympärillä estää ilman karkaamisen tyynystä. Yksi suutinraon vaihtoehdoista on järjestelmä, jossa on kehämäinen vesiverho, joka soveltuu liikkumiseen veden pinnan yli.

Monirivinen suutin

Monirivisisessä suutinmallissa tyyny muodostuu rengasmaisten kierrätyssuuttimien riveistä, joilla on eri paineen tasot. Kahdessa viimeisessä tapauksessa tyynyn luomiseen tarvitaan vähemmän tehokkaita tuulettimia.

Valitut kehitystyöt

Ford Motor Company ehdotti Levaped-ilmatyynyaluksen luomista, jossa on erittäin ohut ilmatyyny, kuten eräänlainen kaasulaakeri, ja se voi liikkua vain erityisellä sileällä pinnalla, kuten kiskoradalla.

Avro-yhtiön kanadalainen sivuliike kehittää suutintyyppistä ilmatyynyalusta, jossa on niin tehokkaat tuulettimet, että se pystyy nousemaan ja lentää kuin suihkukone.

Työntövoiman generointi ja ohjaus

Ilmatyynyaluksen (ilmatyynyaluksen) liike eteenpäin voidaan tarjota:

vaakasuorat suuttimet, joihin ilma virtaa nostopuhaltimista;
kallistamalla (trimmaamalla) alusta kulkusuunnassa siten, että työntövoiman vaakasuora komponentti syntyy;
asentamalla nostopuhaltimien ilmanottoaukot liikesuuntaan siten, että ilmaa imeessään syntyy myös tarvittava työntövoima;
perinteiset potkurit. Joskus liikkeellepaneva voima syntyy näiden menetelmien yhdistelmästä. Tehokkain tapa luoda työntövoimaa on potkurit, mutta ilmatyynyaluksen pyörivät potkurit ovat vaaraksi sekä matkustajille että miehistölle.

SVP-jarrutusperiaate

Ilmatyynyaluksen jarrutustila sekä kääntyminen ilman sivuluistoa varmistetaan vetolaitteiden virtausta kääntämällä. Suuntavakauden parantamiseksi asennetaan pystysuorat stabilaattorit, kuten lentokoneissa. Nostokorkeutta ohjaavat ilmatyynyaluksen päätuulettimet.

Tieteen näkökulmasta ilmatyyny ei ole laiva ollenkaan, vaan ilmatyyny, joka voi myös liikkua. Levossa hän kelluu veden päällä, mutta työssään hän liikkuu ilmassa 5 jalkaa paksulla kerroksella.

Ja vain tyynyn joustava kumiverho koskettaa veden pintaa. Ja verhon sisällä voimakas ilmansuihkutuslaite puhaltaa veden pintaan muodostaen tyynyn. Samaan aikaan kannelle asennetut potkurit työntävät alusta eteenpäin. Kaasuturbiinimoottorit käyttävät sekä puhalluslaitetta että potkureita.

Ilmatyynyalukset voivat matkustaa myös maalla, mutta useimmiten niitä käytetään lauttoina. Ja ne saavuttavat noin 75 mailia tunnissa, mikä on kaksi kertaa nopeimpien alusten nopeus. Tällaiset ilmatyynyalukset eivät kuitenkaan ole tarpeeksi vakaita navigoimaan kovassa meressä tai tuulessa.

Vesien ylittäminen ilmateitse

Puhallinlaitteen avulla sisään vedetty ilma painaa vettä, kun se pääsee joustavan verhon sisään.

Paineilmatyyny nostaa aluksen veden yläpuolelle. Vain joustavan verhon reuna koskettaa vettä.

Peräpotkureiden synnyttämä käänteinen työntövoima kääntyy (suihkupropulsion periaatteella) itse laivan eteenpäinliikkeeksi.

Tämäntyyppinen ilmatyynyalus kuljettaa matkustajia. Suurempia malleja käytetään ajoneuvojen ja raskaan rahdin lauttoina.

Ilmatyynyaluksen pysäyttäminen ja kääntäminen

Nopeiden tai vaikeiden liikkeiden suorittamiseksi laivan rungosta jatketaan hydraulisauvoja.

Kuinka ilmatyynyalus kääntyy

Liikkuessaan alus kääntyy peräsimeillä. Kääntyessään ne vasemmalle laiva kääntyy vasemmalle puolelle, eli kääntyy vasemmalle.

Jos sinun on annettava oikea ohjauspyörä, se tehdään kääntämällä ohjauspyörää oikealle.

Sivuttaispotkurit tarvitaan aluksen sivuttaisliikkeen pysäyttämiseksi. Lisäksi, jos propulsio on oikealla puolella, alus kääntää keulan vasemmalle puolelle.

Ilmatyynyalusyhtiö luovutti asiakkaalle Pienikokoluokassa *3 Jokirekisterin valvonnassa rakennetun rahti-matkustaja ilmatyynyaluksen.

Tarkoitus. Rahti-matkustaja-amfibinen ilmatyynyalustyyppi "Neptune 23GrPasMl" on suunniteltu kuljettamaan enintään 1700 kg:n rahtia tai 6 hengen matkustajia ja enintään 1250 kg:n lastia.

Hyväksytyt toiminta-alueet. Alusta voidaan liikennöidä rannikkomerialueilla ja sisävesialtaissa. Rajoitukset käytön aikana - aallonkorkeus 1 % todennäköisyydellä 1,2 m asti, etäisyys suojapaikasta enintään 11 km (6 mailia). Turvapaikka on mikä tahansa tontti, lahti, laiva tiellä, jonne alus voi piiloutua huonolta säältä.

Käyttöaika. Laivaa voidaan käyttää ympäri vuoden. Pintatyyppi: - veden pinnalla ilman syvyysrajoitusta - matalassa vedessä, mukaan lukien nollasyvyys ja matalikot; - altaiden jäätyneellä ja lumen peittämälle pinnalle, jos reitin varrella ei ole ilmatyynyn korkeutta korkeampia kouruja; - jäälohjolla ja kelluvalla jäällä; - veden peittämälle soiselle pinnalle ja harvinaisissa ruokopeikoissa, joiden korkeus ei haittaa ajoa näkyvyyttä Alus saa poistua ja liikkua tasaisen rannan esteettömillä alueilla. Ajettaessa vesistöjen jäällä tai lumisilla pinnoilla ei ole rajoitusta suojapaikalta.

Lämpötilaolosuhteet. Käyttö on sallittu ulkolämpötiloissa miinus 40 ºС - plus 40 ºС.

Tuulirajoitukset. Tuulen nopeus on rajoitettu 12 m/s.

Kellonajan rajoitukset. Alusta voidaan käyttää sekä päivänvalossa että pimeässä. Yökäytössä asennetaan lisävalaistus (kaukovalot).

Arkkitehtoninen ja rakenteellinen tyyppi. Amfibiotyyppinen ilmatyynyalus, jossa on kaksitasoinen joustava aita koko kehän ympäri, erillinen nosto- ja propulsiokompleksi, jossa on kaksi keskipakoahdinta ja kaksi säädettävän nousun potkuria aerodynaamisissa suuttimissa, moottoritilan sijainti perässä, yksinkertaistetulla rungolla muodot ja viisi vesitiivistä laipiota.

Normit ja säännöt. Ilmatyynyalukset on kehitetty täyttämään Venäjän jokirekisterin "Pienten alusten luokitus- ja tarkastusopas" R.044-2016 ja "Sisävesikuljetusten turvallisuutta koskevien teknisten määräysten" vaatimukset. Venäjän federaatio, päivätty 8.12.2010 N 623 (sellaisena kuin se on muutettuna 30.4.2015) .

Päämitat:

Hyötykuorman koostumus kuljetettaessa rahtia ja matkustajia:

Polttoaineenkulutus. Polttoaineenkulutus ajettaessa tyynessä vedessä käyttökuormalla nopeudella 40-45 km/h on noin 30 l/h. Ominaiskulutus näissä olosuhteissa on 0,6-0,8 l/km.

Latauspaikka. Lasti asetetaan kannelle. Kansi sijaitsee salongin ja polttoainesäiliön välissä. Kannella on mitat; pituus 4,0 m, leveys 2,0 m. Kansi on mahdollista peittää markiisilla. Kannella on kiinnikkeet lastin kiinnittämiseksi. Kannella on liukastumista estävä pinta.Tavaratilan leveyttä on mahdollista kasvattaa saranoituihin osiin. Kannen kokonaispinta-ala on 4 x 4 neliömetriä. Kannen alueelle on asennettu irrotettava kaide saranoituihin osiin.

Matkan nopeus. Keskimääräisellä käyttökuormalla varustetulla ilmatyynyaluksella on tuulettomalla, tyynellä säällä: maksiminopeus vedessä - 65 km/h maksiminopeus jääpinnalla 75 km/h Käyttönopeus. Ajonopeus vedessä on 40-45 km/h, tiheällä lumipeitteisellä pinnalla 50-60 km/h.

Amfibiset ominaisuudet. Ilmatyynyaluksen amfibiset ominaisuudet varmistetaan rungon irtoamisella näytöstä, koska ilmatyyny pitää rungon alla joustavan kotelon avulla. Nostokorkeus riippuu ahtimien (moottoreiden) nopeudesta, kuormasta ja ajokulmasta. Ilmatyynyn suurin saavutettavissa oleva korkeus on noin 0,75 m. Ilmatyynyn korkeus mitataan tukevasta kovasta pinnasta kotelon pohjaan.

Joustava aita. Ilmatyynyn muodostamiseksi alukseen on järjestetty joustava aita koko kehän ympärille. Joustava kaksikerroksinen aita koostuu ylemmästä tasosta - vastaanottimesta ja alemmasta tasosta - irrotettavista elementeistä. Joustavassa aidassa on sisämuoto, joka koostuu pitkittäis- ja poikittaissuuntaisista puhallettavista köliistä. Joustava aidan materiaali on kumitettua nailontekstiileihin perustuvaa kangasta.

Kehys. Yleistä tietoa. Päärungon, sarjan ja perustusten materiaalina käytetään alumiiniseoksista valmistettuja levyjä ja profiileja. Valssattuja levyjä käytetään laatua Amg5M, GOST 21631-76. Profiiliteräslaji Amg6M tai D16T standardin GOST 8617-75 mukaan.

Leikkaaminen. Yleistä tietoa. Ohjaamo on valmistettu lasikuidusta ja siinä on aerodynaamisesti virtaviivainen muoto. Ohjaamo on valmistettu kolmikerroksisesta rakenteesta, jonka keskikerros on eriste. Ulkokerros on valmistettu polyesterihartsipohjaisesta lasikuidusta ja lasikuituvahvistemateriaalista. Keskikerros on laattavaahtoa. Sisäkerros on lasikuitua, vuorattu nukkakankaalla.

Päämoottorit. Päämoottoreiksi on tarkoitus asentaa kaksi Cumminsin valmistamaa autojen dieselmoottoria, merkki ISF2.8 - nelisylinterinen, jossa sylintereiden pystysuora järjestely, turboahdettu, ahtoilman välijäähdytyksellä, hajautetulla polttoaineen ruiskutuksella "Yleinen Rautatie". Suurin sallittu nopeus on 3200 rpm. Jokaisen moottorin pääominaisuudet: suurin teho, kW (hv) - 110 (149,6); sylinterien lukumäärä, kpl. - 4; sylinterin tilavuus, l - 2,8.

Polttoainejärjestelmä. Polttoainejärjestelmä koostuu kahdesta polttoainesäiliöstä, joista kummankin tilavuus on 200 litraa.

Tarttuminen. Ilmatyynyalus on varustettu kahdella voimayksiköllä, jotka jakavat moottorin tehon ahtimelle ja potkurille. Voimayksikkö sisältää litteähampaiset käyttöhihnat, hihnapyörät, joiden akselit on asennettu laakereihin. Ilmatyynyalus on varustettu kahdella riippumattomalla vaihteistolla vasemmalla ja oikealla puolella, joista kumpikin välittää vääntömomentin puoleltaan voimayksiköstä potkuriin ja ahtimeen.Voitteissa on kardaanikäytöt.

Propulsorit. Ilmatyynyalus käyttää potkureina kahta säädettävän nousun potkuria aerodynaamisissa kiinteissä suuttimissa. Muuttuvan nousun potkurin tukiyksikkö ja peruutusmekanismi sijaitsevat kunkin suuttimen pylväissä. Potkurin lapojen materiaali on aramidikankaalla (Kevlar) päällystettyä lasikuitua. Potkurin lapojen pyörimiskulmaa muutetaan sähköpolkimilla ja ohjataan ohjauspaneeliin asennettujen suuntavilkkujen avulla.

Airbag puhaltimet. Kaksi keskipakoahdinta toimitetaan ilmatyynyn ahtimena. Ilmatyynypuhaltimet toimivat erikseen, kukin omalla puolellaan. Ahtimet on asennettu akseleille, jotka on tuettu molemmilta puolilta itsesuuntautuvilla laakereilla. Ahtimen materiaali on lasikuitua, johon on lisätty hiili- ja aramidikankaita (hiili ja kevlar).

Kuljetus. Maantiekuljetus on rajoituksetta 2,5 metrin etäisyydellä. Alus toimitetaan 40HC-kontissa. Tämä sisältää sivuille asennettujen osien, niihin ripustettujen peräsinten ja potkuripylväiden purkamisen. Puretut tuotteet lähetetään erikseen 40 jalan konteissa tai maanteitse.