Самодельные суда на воздушной подушке чертежи. Суда на воздушной подушке своими руками: технология изготовления Самодельные транспортные средства на воздушной подушке
Высокие скоростные характеристики и амфибийные возможности аппаратов, передвигающихся на воздушной подушке (АВП), а также сравнительная простота их конструкций привлекают внимание конструкторов-любителей. В последние годы появилось немало небольших АВП, построенных самостоятельно и используемых для спорта, туризма или хозяйственных разъездов.
В некоторых странах, например в Великобритании, США и Канаде, налажено серийное промышленное производство малых АВП; предлагаются готовые аппараты либо наборы деталей для самостоятельной сборки.
Типичный спортивный АВП компактен, прост по конструкции, имеет независимые друг от друга системы подъема и движения, легко передвигается как над землей, так и над водой. Это преимущественно одноместные аппараты с карбюраторными мотоциклетными или легкими автомобильными двигателями воздушного охлаждения.
Туристские АВП более сложны по конструкции. Обычно они двух- или четырехместные, предназначены для сравнительно длительных путешествий и соответственно имеют багажники, топливные баки большой емкости, приспособления для защиты пассажиров от непогоды.
Для хозяйственных целей используются небольшие платформы, приспособленные для транспортировки преимущественно сельскохозяйственных грузов по пересеченной и болотистой местности.
Основные характеристики
Любительские АВП характеризуются главными размерениями, массой, диаметром нагнетателя и воздушного винта, расстоянием от центра массы АВП до центра его аэродинамического сопротивления.В табл. 1 сопоставляются важнейшие технические данные наиболее популярных английских любительских АВП. Таблица позволяет ориентироваться в широком диапазоне значений отдельных параметров и использовать их для сравнительного анализа с собственными проектами.
Самые легкие АВП имеют массу около 100 кг, самые тяжелые - более 1000 кг. Естественно, чем меньше масса аппарата, тем меньшая требуется мощность двигателя для его движения или тем более высокие эксплуатационные качества могут быть достигнуты при той же потребляемой мощности.
Ниже приводятся наиболее характерные данные о массе отдельных узлов, составляющих общую массу любительского АВП: карбюраторный двигатель с воздушным охлаждением - 20-70 кг; осевой нагнетатель. (насос) - 15 кг, центробежный насос - 20 кг; воздушный винт - 6-8 кг; рама мотора - 5-8 кг; трансмиссия - 5-8 кг; кольцо-насадка воздушного винта - 3-5 кг; органы управления - 5-7 кг; корпус - 50-80 кг; топливные баки и бензопроводы - 5-8 кг; сиденье - 5 кг.
Общая грузоподъемность определяется расчетом в зависимости от числа пассажиров, заданного количества перевозимого груза, запасов топлива и масла, необходимых для обеспечения требуемой дальности плавания.
Параллельно с расчетом массы АВП требуется точный расчет положения центра тяжести, поскольку от этого зависят ходовые качества, остойчивость и управляемость аппарата. Главным условием является то, чтобы равнодействующая сил поддержания воздушной подушки проходила через общий центр тяжести (ЦТ) аппарата. При этом необходимо учитывать, что все массы, изменяющие свою величину в процессе эксплуатации (такие, например, как горючее, пассажиры, грузы), должны быть размещены вблизи от ЦТ аппарата, чтобы не вызывать его перемещения.
Центр тяжести аппарата определяется расчетом по чертежу боковой проекции аппарата, где наносят центры тяжести отдельных агрегатов, узлов конструкции пассажиров и грузов (рис. 1). Зная массы G i и координаты (относительно осей координат) x i и y i их центров тяжести, можно определить положение ЦТ всего аппарата по формулам:
Проектируемый любительский АВП должен соответствовать определенным эксплуатационным, конструктивным и технологическим требованиям. Основой для создания проекта и конструкции нового типа АВП являются, прежде всего, исходные данные и технические условия, которые определяют тип аппарата, его назначение, полную массу, грузоподъемность, габариты, тип главной энергетической установки, ходовые характеристики и специфические особенности.
От туристских и спортивных АВП, как, впрочем, и от других типов любительских АВП, требуется простота изготовления, использование в конструкции легкодоступных материалов и агрегатов, а также полная безопасность эксплуатации.
Говоря о ходовых характеристиках, подразумевают высоту парения АВП и связанную с этим качеством способность преодоления препятствий, максимальную скорость и приемистость, а также длину тормозного пути, остойчивость, управляемость, дальность хода.
В конструкции АВП принципиальную роль играет форма корпуса (рис. 2), которая является компромиссом между:
- а) круглыми в плане обводами, которые характеризуются наилучшими параметрами воздушной подушки в момент зависания на месте;
- б) каплевидной формой обводов, которая предпочтительнее с точки зрения снижения аэродинамического сопротивления при движении;
- в) заостренной в носу ("клювообразной") формой корпуса, оптимальной с гидродинамической точки зрения во время движения по взволнованной поверхности воды;
- г) формой, оптимальной для эксплуатационных целей.
Используя статистические данные по существующим конструкциям, которые соответствуют вновь создаваемому типу АВП, конструктор должен установить:
- массу аппарата G, кг;
- площадь воздушной подушки S, м 2 ;
- длину, ширину и очертания корпуса в плане;
- мощность двигателя подъемной системы N в.п. , кВт;
- мощность тягового двигателя N дв, КВТ.
- давление в воздушной подушке P в.п. = G:S;
- удельную мощность подъемной системы q в.п. = G:N в.п. .
- удельную мощность тягового двигателя q дв = G:N дв, а также начать разработку конфигурации АВП.
Принцип создания воздушной подушки, нагнетатели
Наиболее часто при постройке любительских АВП используются две схемы образования воздушной подушки: камерная и сопловая.В камерной схеме, используемой чаще всего в простых конструкциях, объемный расход воздуха, проходящего через воздушный тракт аппарата, равен объемному расходу воздуха нагнетателя
где:
F - площадь периметра зазора между опорной поверхностью и нижней кромкой корпуса аппарата, через который воздух выходит из-под аппарата, м 2 ; ее можно определить как произведение периметра ограждения воздушной подушки Р на величину зазора h e между ограждением и опорной поверхностью; обычно h 2 = 0,7÷0,8h, где h - высота парения аппарата, м;
υ - скорость истечения воздуха из-под аппарата; с достаточной точностью ее можно рассчитать по формуле:
где Р в.п. - давление в воздушной подушке, Па; g - ускорение свободного падения, м/с 2 ; у - плотность воздуха, кг/м 3 .
Мощность, необходимая для создания воздушной подушки в камерной схеме, определяется по приближенной формуле:
где Р в.п. - давление за нагнетателем (в ресивере), Па; η н - коэффициент полезного действия нагнетателя.
Давление в воздушной подушке и расход воздуха - основные параметры воздушной подушки. Их величины зависят прежде всего от размеров аппарата, т. е. от массы и несущей поверхности, от высоты парения, скорости движения, способа создания воздушной подушки и сопротивления в воздушном тракте.
Наиболее экономичные аппараты на воздушной подушке - это АВП больших размеров или больших несущих поверхностей, при которых минимальное давление в подушке позволяет получить достаточно большую грузоподъемность. Однако самостоятельная постройка аппарата больших размеров связана с трудностями транспортировки и хранения, а также ограничивается финансовыми возможностями конструктора-любителя. При уменьшении размеров АВП требуется значительное повышение давления в воздушной подушке и, соответственно, увеличение потребляемой мощности.
От давления в воздушной подушке и скорости истечения воздуха из-под аппарата зависят, в свою очередь, негативные явления: забрызгивание во время движения над водой и запыление - при движении над песчаной поверхностью либо сыпучим снегом.
По-видимому, удачная конструкция АВП является в известном смысле компромиссом между описанными выше противоречивыми зависимостями.
Чтобы снизить затраты мощности на прохождение воздуха через воздушный канал от нагнетателя в полость подушки, он должен обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением (рис. 3). Потерн мощности, неизбежные при прохождении воздуха по каналам воздушного тракта, бывают двоякого рода: потерн на движение воздуха в прямых каналах постоянного сечения и местные потери - при расширении и изгибах каналов.
В воздушном тракте небольших любительских АВП потери на движение воздушных потоков вдоль прямых каналов постоянного сечения относительно невелики вследствие незначительной протяженности этих каналов, а также тщательности обработки их поверхности. Эти потери можно оценить по формуле:
где: λ - коэффициент потерь давления на длину канала, рассчитанный по графику, представленному на рис. 4, в зависимости от числа Рейнольдса Re=(υ·d):v, υ - скорость прохождения воздуха в канале, м/с; l - длина канала, м; d - диаметр канала, м (если канал имеет отличное от круглого сечение, то d - диаметр эквивалентного по площади поперечного сечения цилиндрического канала); v - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м 2 /с.
Местные потери мощности, связанные с сильным увеличением либо уменьшением сечения каналов и значительными изменениями направления потока воздуха, а также потери на всасывание воздуха в нагнетатель, сопла и к рулям составляют основные затраты мощности нагнетателя.
Здесь ζ м - коэффициент местных потерь, зависящий от числа Рейнольдса, которое определяется геометрическими параметрами источника потерь и скоростью прохождения воздуха (рис. 5-8).
Нагнетатель в АВП должен создавать определенное давление воздуха в воздушной подушке с учетом затрат мощности на преодоление сопротивления каналов воздушному потоку. В некоторых случаях часть воздушного потока используется и для образования горизонтальной тяги аппарата с целью обеспечения движения.
Полное давление, создаваемое нагнетателем, складывается из статического и динамического давлений:
В зависимости от типа АВП, площади воздушной подушки, высоты подъема аппарата и величины потерь составляющие компоненты p sυ и p dυ варьируются. Это определяет выбор типа и производительность нагнетателей.
В камерной схеме воздушной подушки статическое давление p sυ , необходимое для создания подъемной силы, можно приравнять к статическому давлению за нагнетателем, мощность которого определяется по формуле, приведенной выше.
При расчете потребной мощности нагнетателя АВП с гибким ограждением воздушной подушки (сопловая схема) статическое давление за нагнетателем можно рассчитать по приближенной формуле:
где: Р в.п. - давление в воздушной подушке под днищем аппарата, кг/м 2 ; kp - коэффициент перепада давления между воздушной подушкой и каналами (ресивером), равный k p =Р р:Р в.п. (Р р - давление в воздушных каналах за нагнетателем). Величина k p колеблется в пределах 1,25÷1,5.
Объемный расход воздуха нагнетателя можно рассчитать по формуле:
Регулировка производительности (расхода) нагнетателей АВП осуществляется чаще всего - путем изменения частоты вращения либо (реже) путем дросселирования потока воздуха в каналах при помощи находящихся в них поворотных заслонок.
После того как рассчитана необходимая мощность нагнетателя, необходимо найти для него двигатель; чаще всего любители используют мотоциклетные двигатели, если требуется мощность до 22 кВт. При этом в качестве расчетной мощности принимается 0,7-0,8 максимальной мощности двигателя, указываемой в паспорте мотоцикла. Необходимо предусмотреть интенсивное охлаждение двигателя и тщательную очистку воздуха, поступающего через карбюратор. Важно также получить установку с минимальной массой, которая складывается из массы двигателя, передачи между нагнетателем и двигателем, а также массы самого нагнетателя.
В зависимости от типа АВП применяются двигатели с рабочим объемом от 50 до 750 см 3 .
В любительских АВП применяются в равной степени как осевые нагнетатели, так и центробежные. Осевые нагнетатели предназначаются для небольших я несложных конструкций, центробежные - для АВП со значительным давлением в воздушной подушке.
Осевые нагнетатели, как правило, имеют четыре лопасти или больше (рис. 9). Их обычно изготовляют из дерева (четырехлопастные) или металла (нагнетатели с большим количеством лопастей). Если они из алюминиевых сплавов, то роторы можно отлить, а также применить сварку; можно сделать их сварной конструкции из стального листа. Диапазон давления, создаваемого осевыми четырехлопастными нагнетателями, составляет 600-800 Па (около 1000 Па с большим числом лопастей); КПД этих нагнетателей достигает 90%.
Центробежные нагнетатели делают сварной конструкции из металла или формуют из стеклопластика. Лопасти изготовляют гнутыми из тонкого листа либо с профилированным поперечным сечением. Центробежные нагнетатели создают давление до 3000 Па, а КПД их достигает 83%.
Выбор тягового комплекса
Движители, создающие горизонтальную тягу, можно разделить в основном на три типа: воздушный, водяной и колесный (рис. 10).Под воздушным движителем понимается воздушный винт авиационного типа в кольце-насадке или без него, осевой или центробежный нагнетатель, а также воздушно-реактивный движитель. В простейших конструкциях горизонтальную тягу иногда можно создать с помощью наклона АВП и использования появляющейся при этом горизонтальной составляющей силы воздушного потока, истекающего из воздушной подушки. Воздушный движитель удобен для амфибийных аппаратов, не имеющих контакта с опорной поверхностью.
Если речь идет об АВП, передвигающихся только над поверхностью воды, то можно применить гребной винт или водометный движитель. По сравнению с воздушными эти движители позволяют получить значительно большую тягу на каждый киловатт затраченной мощности.
Ориентировочное значение тяги, развиваемой различными движителями, можно оценить по данным, приведенным на рис. 11.
При выборе элементов воздушного винта следует учитывать все виды сопротивления, возникающие в процессе движения АВП. Аэродинамическое сопротивление рассчитывается по формуле
Сопротивление воды, обусловленное образованием волн при движении АВП по воде, можно вычислить по формуле
где:
V - скорость движения АВП, м/с; G - масса АВП, кг; L - длина воздушной подушки, м; ρ - плотность воды, кг·с 2 /м 4 (при температуре морской воды +4°С равна 104, речной - 102);
С х - коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящий от формы аппарата; определяется продувкой моделей АВП в аэродинамических трубах. Приближенно можно принять C x =0,3÷0,5;
S - площадь поперечного сечения АВП - его проекции на плоскость, перпендикулярную направлению движения, м 2 ;
Е - коэффициент волнового сопротивления, зависящий от скорости АВП (числа Фруда Fr=V:√ g·L) и соотношения размерений воздушной подушки L:B (рис. 12).
В качестве примера в табл. 2 приведен расчет сопротивления в зависимости от скорости движения для аппарата длиной L=2,83 м и В=1,41 м.
Зная сопротивление движению аппарата, можно вычислить мощность двигателя, необходимую для обеспечения его движения с заданной скоростью (в данном примере 120 км/ч), принимая КПД воздушного винта η р равным 0,6, а КПД передачи от двигателя на винт η п =0,9:
В качестве воздушного движителя для любительских АВП чаще всего применяется двухлопастной винт (рис. 13) .
Заготовка для такого винта может быть склеена из фанерных, ясеневых или сосновых пластин. Кромка, а также концы лопастей, которые подвергаются механическому воздействию твердых частиц или песка, всасываемых вместе с потоком воздуха, защищаются оковкой из листовой латуни.
Используются также и четырехлопастные винты. Количество лопастей зависит от условий эксплуатации и назначения винта - для развития.большой скорости или создания значительной силы тяги в момент старта. Достаточную силу тяги может обеспечить и двухлопастной винт с широкими лопастями. Сила тяги, как правило, повышается, если воздушный винт работает в профилированном кольце-насадке.
Готовый винт перед креплением на валу двигателя должен быть отбалансирован, главным образом - статически. В противном случае при его вращении возникают вибрации, которые могут привести к повреждению всего аппарата. Балансировка с точностью до 1 г для любителей вполне достаточна. Кроме балансировки винта проверяют его биение относительно оси вращения.
Общая компоновка
Одной из основных задач конструктора является соединение всех агрегатов в одно функциональное целое. Проектируя аппарат, конструктор обязан в пределах корпуса предусмотреть место для экипажа, размещения агрегатов подъемной и движительной систем. Важно при этом использовать в качестве прототипа конструкции уже известных АВП. На рис. 14 и 15 представлены конструктивные схемы двух типовых АВП любительской постройки.В большинстве АВП корпус представляет собой несущий элемент, единую конструкцию. На нем находятся агрегаты главной энергетической установки, воздушные каналы, приборы управления и кабина водителя. Кабины водителей размешаются в носовой или центральной части аппарата в зависимости от того, где находится нагнетатель - за кабиной или перед нею. Если АВП - многоместный, кабина находится обычно в средней части аппарата, что позволяет эксплуатировать его с разным количеством людей на борту без изменения центровки.
В небольших любительских АВП место водителя чаще всего открытое, защищенное спереди ветровым стеклом. В аппаратах более сложной конструкции (туристского типа) кабины закрыты куполом из прозрачного пластика. Для размещения необходимого снаряжения и запасов используются объемы, имеющиеся по бортам кабины и под креслами.
При воздушных двигателях управление АВП осуществляется с помощью либо рулей, размещенных в потоке воздуха за винтом, либо направляющих устройств, укрепленных в потоке воздуха, истекающего из воздушно-реактивного движителя. Управление аппаратом с места водителя может быть авиационного типа - с помощью рукояток или рычагов руля управления, либо как в автомобиле - рулевым колесом и педалями.
В любительских АВП применяются два основных вида топливных систем; с подачей топлива самотеком и с бензонасосом автомобильного или авиационного типа. Детали топливной системы, такие, как клапаны, фильтры, масляная система вместе с бачками (если применяется четырехтактный двигатель), маслорадиаторы, фильтры, система водяного охлаждения (если это двигатель с водяным охлаждением), - подбираются обычно из существующих авиационных или автомобильных детален.
Выхлопные газы от двигателя всегда выводятся в кормовую часть аппарата и никогда - в подушку. Чтобы уменьшить шум, возникающий при эксплуатации АВП, особенно вблизи населенных пунктов, используются глушители автомобильного типа.
В простейших конструкциях нижняя часть корпуса служит в качестве шасси. Роль шасси могут выполнять деревянные полозья (или полоз), принимающие на себя нагрузку при соприкосновении с поверхностью. В туристских АВП, отличающихся большей массой, чем спортивные, монтируются колесные шасси, которые облегчают перемещение АВП во время стоянок. Обычно используются два колеса, установленных по бортам либо вдоль продольной оси АВП. Колеса имеют контакт с поверхностью лишь после прекращения работы подъемной системы, когда АВП касается поверхности.
Материалы и технология изготовления
Для изготовления АВП деревянной конструкции применяют высококачественные сосновые пиломатериалы, подобные используемым в авиастроении, а также березовую фанеру, ясеневую, буковую и липовую древесину. Для склеивания дерева применяют водостойкий клей с высокими физико-механическими качествами.Для гибких ограждений преимущественно используют технические ткани; они должны быть исключительно прочными, устойчивыми к атмосферному влиянию и влажности, а также к трению, В Польше чаще всего используют огнестойкую ткань, покрытую пластиковидным полихлорвинилом.
Важно выполнить правильно раскрой и, обеспечить тщательное соединение полотнищ между собой, а также крепление их к аппарату. Для крепления оболочки гибкого ограждения к корпусу применяют металлические планки, которые посредством болтов равномерно прижимают ткань к корпусу аппарата.
Конструируя форму гибкого ограждения воздушной подушки, не следует забывать о законе Паскаля, который гласит: давление воздуха распространяется во всех направлениях с одинаковой силой. Поэтому оболочка гибкого ограждения в надутом состоянии должна иметь форму цилиндра или сферы либо их сочетания.
Конструкция и прочность корпуса
На корпус АВП передаются силы от груза, перевозимого аппаратом, вес механизмов силовой установки и т. д., а также действуют нагрузки от внешних сил, ударов днища о волну и от давления в воздушной подушке. Несущая конструкция корпуса любительского АВП чаще всего представляет собой плоский понтон, который поддерживается давлением в воздушной подушке, а в режиме плавания обеспечивает плавучесть корпуса. На корпус действуют сосредоточенные силы, изгибающие и крутящие моменты от двигателей (рис. 16), а также гироскопические моменты от вращающихся частей механизмов, возникающие при маневрировании АВП.Наибольшее распространение получили два конструктивных типа корпусов любительских АВП (или их комбинации):
- ферменной конструкции, когда общая прочность корпуса обеспечивается с помощью плоских или пространственных ферм, а обшивка предназначается только для удержания воздуха в воздушном тракте и создания объемов плавучести;
- с несущей обшивкой, когда общая прочность корпуса обеспечивается наружной обшивкой, работающей совместно с продольным и поперечным набором.
Конструкция кабины и ее остекления должна обеспечивать возможность быстрого выхода водителя и пассажиров из кабины, особенно в случае аварии или пожара. Расположение стекол должно обеспечивать водителю хороший обзор: линия наблюдения должна находиться в границах от 15° вниз до 45° вверх от горизонтальной линии; боковой обзор должен быть не менее 90° на каждый борт.
Передача мощности на винт и нагнетатель
Наиболее просты для любительского изготовления клиноременная и цепная передачи. Однако цепная передача используется только для привода воздушных винтов или нагнетателей, оси вращения которых расположены горизонтально, да и то лишь в том случае, если есть возможность подобрать соответствующие мотоциклетные звездочки, так как их изготовление довольно сложно.В случае клиноременной передачи для обеспечения долговечности ремней диаметры шкивов следует выбирать максимальными, однако при этом окружная скорость ремней не должна превышать 25 м/с .
Конструкция подъемного комплекса и гибкого ограждения
Подъемный комплекс состоит из нагнетательного агрегата, воздушных каналов, ресивера и гибкого ограждения воздушной подушки (в сопловых схемах). Каналы, по которым воздух подается от нагнетателя в гибкое ограждение, должны быть спроектированы с учетом требований аэродинамики и обеспечивать минимальные потери давления.Гибкие ограждения любительских АВП обычно имеют упрощенную форму и конструкцию. На рис. 18 показаны примеры конструктивных схем гибких ограждений и способ проверки формы гибкого ограждения после его монтажа на корпусе аппарата. Ограждения этого типа обладают хорошей эластичностью, а благодаря закругленной форме не цепляются за неровности опорной поверхности.
Расчет нагнетателей, как осевых, так и центробежных, довольно сложен и может быть выполнен только при использовании специальной литературы.
Рулевое устройство, как правило, состоит из рулевого колеса или педалей, системы рычагов (или тросиковой проводки), соединенных с вертикальным рулем направления, а иногда и с горизонтальным рулем - рулем высоты.
Орган управления может быть сделан в виде автомобильного или мотоциклетного руля. Учитывая, однако, специфику конструкции и эксплуатации АВП как летательного аппарата, чаще используют авиационную конструкцию органов управления в виде рычага или педалей. В простейшем виде (рис. 19) при наклонении рукоятки вбок движение передается посредством закрепленного на трубе рычага к элементам штуртросовой проводки и далее на руль направления. Движения рукоятки вперед и назад, возможные благодаря ее шарнирному закреплению, передаются через толкатель, проходящий внутри трубы, к проводке руля высоты.
При педальном управлении независимо от его схемы необходимо предусматривать возможность перемещения либо сиденья, либо педалей для регулировки в соответствии с индивидуальными особенностями водителя. Рычаги изготовляют чаще всего из дюралюминия, трубы передачи крепятся к корпусу с помощью кронштейнов. Движение рычагов ограничивается проемами вырезов в направляющих, укрепленных на бортах аппарата.
Пример конструкции руля направления в случае размещения его в потоке воздуха, отбрасываемого движителем, показан на рис. 20.
Рули направления могут быть либо полностью поворотными, либо состоять из двух частей - неповоротной (стабилизатора) и поворотной (пера руля) при различных процентных соотношениях хорд этих частей. Профили сечения руля любых типов должны быть симметричными. Стабилизатор руля обычно неподвижно закрепляют на корпусе; главным несущим элементом стабилизатора является лонжерон, к которому подвешивается на шарнирах перо руля. Рули высоты, очень редко встречающиеся в любительских АВП, конструируются по тем же принципам и иногда даже бывают в точности такими же, как и рули направления.
Конструктивные элементы, передающие движение от органов управления к рулям и дроссельным заслонкам двигателей, обычно состоят из рычагов, стержней, тросиков и т. п. С помощью стержней, как правило, передаются усилия в обоих направлениях, тогда как тросики работают только на тягу. Чаще всего на любительских АВП используют комбинированные системы - с тросиками и толкателями.
От редакции
Все более пристальным вниманием любителей водно-моторного спорта и туризма пользуются суда на воздушной подушке. При сравнительно небольших затратах мощности они позволяют достичь высоких скоростей; для них доступны мелеющие и труднопроходимые реки; судно на воздушной подушке может парить и над землей, и надо льдом.Впервые с вопросами проектирования малых СВП мы знакомили читателей еще в 4 выпуске (1965 г.), поместив статью Ю. А. Будницкого «Парящие суда». В был опубликован краткий очерк развития зарубежных СВП, включающий и описание ряда спортивно-прогулочных современных 1- и 2-местных СВП. С опытом самостоятельной постройки такого аппарата рижанином О. О. Петерсонсом редакция знакомила в . Публикация об этой любительской конструкции вызвала особенно большой интерес у наших читателей. Многие из них захотели построить такую же амфибию и просили указать необходимую литературу.
В этом году издательство «Судостроение» выпускает книгу польского инженера Ежи Беня «Модели и любительские суда на воздушной подушке». В ней вы найдете изложение основ теории образования воздушной подушки и механики движения на ней. Автор приводит расчетные соотношения, которые необходимы при самостоятельном проектировании простейших СВП, знакомит с тенденциями и перспективами развития данного типа судов. В книге приведено много примеров конструкций любительских аппаратов на воздушной подушке (АВП), построенных в Великобритании, Канаде, США, Франции, Польше. Книга адресована широкому кругу любителей самостоятельной постройки судов, судомоделистам, водномоторникам. Текст ее богато иллюстрирован чертежами, рисунками и фотографиями.
В журнале публикуется сокращенный перевод главы из этой книги.
Четыре наиболее популярных зарубежных СВП
Американское СВП «Эйрскэт-240»
Двухместное спортивное СВП с поперечным симметричным расположением мест. Механическая установка - автомоб. дв. «Фольксваген» мощностью 38 кВт, приводящий во вращение осевой четырехлопастной нагнетатель и двухлопастной воздушный винт в кольце. Управление СВП по курсу осуществляется с помощью рычага, связанного с системой рулей, размещенных в потоке за воздушным винтом. Электрооборудование 12 В. Пуск двигателя - электростартерный. Размеры аппарата 4,4x1,98х1,42 м. Площадь воздушной подушки - 7,8 м 2 ; диаметр воздушного винта 1,16 м, полная масса - 463 кг, максимальная скорость на воде 64 км/ч.Американское СВП фирмы «Скиммерс инкорпорейтед»
Своеобразное одноместное СВП-мотороллер. Конструкция корпуса основана на идее использования автомобильной камеры. Мотор двухцилиндровый мотоциклетный мощностью 4,4 кВт. Размеры аппарата 2,9х1,8х0,9 м. Площадь воздушной подушки - 4,0 м 2 ; полная масса - 181 кг. Максимальная скорость - 29 км/ч.Английское СВП «Эйр Райдер»
Этот двухместный спортивный аппарат - одни из наиболее популярных У судостронтелей-любителей. Осевой нагнетатель приводится во вращение мотоцикл, дв. рабочим объемом 250 см 3 . Воздушный винт - двухлопастной, деревянный; работает от отдельного мотора мощностью 24 кВт. Электрооборудование напряжением 12 В с авиационным аккумулятором. Пуск двигателей - электростартерный. Аппарат имеет размеры 3,81х1,98х2,23 м; клиренс 0,03 м; подъем 0,077 м; площадь подушки 6,5 м 2 ; масса порожнем 181 кг. Развивает на воде скорость 57 км/ч, на суше - 80 км/ч; преодолевает уклоны до 15°.В таблице 1. приведены данные одноместной модификации аппарата.
Английское СВП «Ховеркэт»
Легкое туристское судно на пять-шесть человек. Существуют две модификации: «МК-1» и «МК-2». Центробежный нагнетатель диаметром 1,1 м приводится во вращение от автомоб. дв. «Фольксваген» рабочим объемом 1584 см 3 и потребляет мощность 34 кВт при 3600 об/мин.В модификации «МК-1» движение осуществляется при помощи воздушного винта диаметром 1,98 м, приводимого во вращение вторым таким же двигателем.
В модификации «МК-2» для горизонтальной тяги использован автомоб. дв. «Порше 912» объемом 1582 см 3 и мощностью 67 кВт. Управление аппаратом осуществляется с помощью аэродинамических рулей, помещенных в потоке за воздушным винтом. Электрооборудование напряжением 12 В. Размеры аппарата 8,28х3,93х2,23 м. Площадь воздушной подушки 32 м 2 , полная масса аппарата 2040 кг, скорость передвижения модификации «МК-1» - 47 км/ч, «МК-2» - 55 км/ч.
Примечания
1. Упрощенная методика подбора воздушного винта по известному значению сопротивления, частоте вращения и скорости поступательного движения приведена в .2. Расчеты клиноременных и цепных передач можно выполнить, пользуясь общепринятыми в отечественном машиностроении нормами.
Прототипом представляемой амфибийной машины стал аппарат на воздушной подушке (АВП) под названием «Аэроджип», публикация о котором была в журнале . Как и предшествующий аппарат, новая машина – одномоторная, одновинтовая с распределённым воздушным потоком. Эта модель тоже трёхместная, с расположением пилота и пассажиров по Т-образной схеме: пилот впереди посередине, а пассажиры – по бокам, сзади. Хотя ничто не мешает и четвёртому пассажиру расположиться за спиной водителя – длины сиденья и мощности винтомоторной установки вполне хватает.
Новая машина, кроме улучшенных технических характеристик, имеет ряд конструктивных особенностей и даже нововведений, повышающих её надёжность в эксплуатации и живучесть – всё-таки амфибия – «птица» водоплавающая. А «птицей» её называю потому, что и над водой, и над землёй передвигается она всё же по воздуху.
Конструктивно новая машина состоит из четырёх основных частей: стеклопластикового корпуса, пневмобаллона, гибкого ограждения (юбки) и винтомоторной установки.
Ведя рассказ о новой машине, неизбежно придётся повторяться – ведь конструкции во многом схожи.
Корпус амфибии идентичен прототипу как по размерам, так и по конструкции – стеклопластиковый, двойной, объёмный, состоит из внутренней и наружной оболочек. Здесь же стоит отметить, что отверстия во внутренней оболочке в новом аппарате расположены теперь не у верхней кромки бортов, а примерно посередине между ней и днищевой кромкой, что обеспечивает более быстрое и стабильное создание воздушной подушки. Сами отверстия теперь не продолговатые, а круглые, диаметром 90 мм. Их около 40 штук и расположены они равномерно по бортам и спереди.
Каждая оболочка выклеивалась в своей матрице (использованы от предыдущей конструкции) из двух-трёх слоёв стеклоткани (а днище – из четырёх слоёв) на полиэфирном связующем. Конечно, эти смолы уступают винил-эфирным 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.
1 – сегмент (комплект 60 шт.); 2 – баллон; 3 – швартовная утка (3 шт.); 4 – ветровой козырёк; 5 – поручень (2 шт.); 6 – сетчатое ограждение воздушного винта; 7 – наружная часть кольцевого канала; 8 – руль направления (2 шт.); 9 – рычаг управления рулями; 10 – лючок в тоннеле для доступа к топливному баку и аккумулятору; 11 – сиденье пилота; 12 – пассажирский диван; 13 – кожух двигателя; 14 – весло (2 шт.); 15 – глушитель; 16 – наполнитель (пенопласт); 17 – внутренняя часть кольцевого канала; 18 – фонарь ходового огня; 19 – воздушный винт; 20 – втулка воздушного винта; 21 – приводной зубчатый ремень; 22 – узел крепления баллона к корпусу; 23 – узел крепления сегмента к корпусу; 24 – двигатель на мотораме; 25 – внутренняя оболочка корпуса; 26 – наполнитель (пенопласт); 27 – наружная оболочка корпуса; 28 – разделительная панель нагнетаемого воздушного потока
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 выкпейкой 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 нанесён тонкий слой (до 0,5 мм) гелькоута (цветного лака) красного цвета.
После его высыхания начался процесс выклейки оболочки по следующей технологии. Вначале с помощью валика восковая поверхность матрицы и одна сторона стекпомата (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 (3-4 мм), с установкой, где необходимо, закладных деталей (металлических и деревянных). Излишние лоскуты по краям обрезались при вы-клейке «по-мокрому».
а – внешняя оболочка;
б – внутренняя оболочка;
1 – лыжа(дерево);
2 – подмоторная плита (дерево)
После изготовления по отдельности наружной и внутренней оболочек они состыковывались, скреплялись струбцинами и саморезами, а затем склеивались по периметру полосками промазанного полиэфирной смолой того же стекломата шириной 40 -50 мм, из которого были изготовлены сами оболочки. После присоединения оболочек к кромке лепестковыми заклёпками прикреплялась по периметру вертикальная бортовая планка из 2-мм дюралюминиевой полосы шириной не менее 35 мм.
Дополнительно кусочками пропитанной смолой стеклоткани следует аккуратно проклеить все углы и места вворачивания крепёжных деталей. Наружная оболочка сверху покрыта гелькоутом – полиэфирной смолой с акриловыми добавками и воском, придающими блеск и водостойкость.
Стоит отметить, что по такой же технологии (по ней изготавливались наружная и внутренняя оболочки) выклеивались и более мелкие элементы: внутренняя и наружная оболочки диффузора, рули поворота, кожух двигателя, ветроотбойник, тоннель и сиденье водителя. Бензобак (промышленный из Италии) на 12,5 л вставляется внутрь корпуса, в консоль, перед скреплением нижней и верхней части корпусов.
внутренний оболочка корпуса с выпускными воздушными отверстиями для создания воздушной подушки; выше отверстий – ряд тросовых клипс для зацепления концов платка сегмента юбки; к днищу приклеены две деревянные лыжи
Тем, кто только начинает работать со стеклопластиком, рекомендую начинать изготовление катера именно с этих мелких элементов. Полная масса стеклопластикового корпуса вместе с лыжами и полосой из алюминиевого сплава, диффузором и рулями направления – от 80 до 95 кг.
Пространство между оболочками служит воздуховодом по периметру аппарата от кормы по обоим бортам к носу. Верхняя и нижняя части этого пространства заполнены строительным пенопластом, который обеспечивает оптимальное сечение воздушных каналов и дополнительную плавучесть (а соответственно и живучесть) аппарату. Куски пенопласта склеивались между собой всё тем же полиэфирным связующим, а к оболочкам приклеивались полосами стеклоткани, тоже пропитанной смолой. Далее из воздушных каналов воздух выходит наружу через равномерно расположенные отверстия диаметром 90 мм в наружной оболочке, «упирается» в сегменты юбки и создаёт под аппаратом воздушную подушку.
К днищу наружной оболочки корпуса для защиты от повреждений приклеены снаружи пара продольных лыж из деревянных брусков, а в кормовой части кокпита (то есть изнутри) – под-моторная деревянная плита.
Баллон . Новая модель катера на воздушной подушке имеет чуть ли не вдвое большее водоизмещение (350 – 370 кг), чем прежняя. Этого удалось добиться за счёт установки надувного баллона между корпусом и сегментами гибкого ограждения (юбкой). Баллон выклеен из плёночного на лавсановой основе ПХВ материала Уіпуріап финского производства плотностью 750 г/м 2 по форме корпуса в плане. Материал прошёл испытания на больших промышленных судах на воздушной подушке, таких как «Хиус», «Пегас», «Марс». Для повышения живучести баллон может состоять из нескольких отсеков (в данном случае – из трёх, каждый имеет свой клапан наполнения). Отсеки в свою очередь могут разделяться и вдоль пополам продольными перегородками (но такой их вариант исполнения пока ещё только в проекте). При такой конструкции пробитый отсек (или даже два) позволит продолжить движение по маршруту, а тем более добраться до берега для ремонта. Для экономного раскроя материала баллон разделён на четыре секции: носовая, две боркормовая. Каждая секция, в свою очередь, склеивается из двух частей (половинок) оболочки: нижней и верхней – их выкройки зеркально отображённые. В данном варианте баллона отсеки и секции не совпадают.
а – внешняя оболочка; б – внутренняя оболочка;
1 – носовая секция; 2 – бортовая секция (2 шт.); 3 – кормовая секция; 4 – перегородка (3 шт.); 5 – клапаны (3 шт.); 6 – ликтрос; 7 – фартук
По верху баллона приклеен «ликтрос» – полоса из сложенного вдвое материала Vinyplan 6545 «Арктик», с вложенным по сгибу плетёным капроновым шнуром, пропитанным клеем «900И». «Ликтрос» прикладывается к бортовой планке, и с помощью пластмассовых болтов баллон крепится к алюминиевой полосе, закреплённой на корпусе. Такая же полоса (только без вложенного шнура) приклеена к баллону и снизу-спереди («на полвосьмого»), так называемый «фартук» – к которому привязываются верхние части сегментов (язычки) гибкого ограждения. Позднее к передней части баллона был приклеен резиновый бампер-отбойник.
Мягкое эластичное ограждение
«Аэроджипа» (юбка) состоит из отдельных, но одинаковых элементов -сегментов, выкроенных и сшитых из плотной лёгкой ткани или плёночного материала. Желательно, чтобы ткань была водоотталкивающей, не твердела на морозе и не пропускала воздух.
Я использовал опять же материал Vinyplan 4126, только плотностью поменьше (240 г/м 2), но вполне подойдёт отечественная ткань типа перкаль.
Сегменты имеют несколько меньший размер, чем на «безбаллонной» модели. Выкройка сегмента несложная, и сшить его можно самому даже вручную, либо сварить токами высокой частоты (ТВС).
Сегменты привязываются язычком крышки к ликпазу баллона (два – одним концом, при этом узелки находятся внутри под юбкой) по всему периметру «Аэроамфибии». Два же нижних угла сегмента с помощью капроновых строительных хомутиков подвешиваются свободно к стальному тросику диаметром 2 – 2,5 мм, обхватывающим нижнюю часть внутренней оболочки корпуса. Всего в юбке размещается до 60 сегментов. Стальной трос диаметром 2,5 мм крепится к корпусу посредством клипс, которые в свою очередь притягиваются к внутренней оболочке лепестковыми заклёпками.
1 – платок (материал «Виниплан 4126»); 2 – язычок (материал «Виниплан 4126»); 3 – накладка (ткань «Арктик»)
Такое крепление сегментов юбки не намного превышает время замены вышедшего из строя элемента гибкого ограждения, по сравнению с предыдущей конструкцией, когда каждый крепился по отдельности. Но как показала практика, юбка оказывается работоспособной даже при выходе из строя до 10% сегментов и частой замены их и не требуется.
1 – наружная оболочка корпуса; 2 – внутренняя оболочка корпуса; 3- накладка (стеклопластик) 4 - планка (дюралюминий, полоса 30х2); 5 – шуруп-саморез; 6 – ликтрос баллона; 7 – пластмассовый болт; 8 – баллон; 9 – фартук баллона; 10 – сегмент; 11 – шнуровка; 12 – клипса; 13-хомут(пластмассовый); 14-трос d2,5; 15-вытяжнаязаклёпка; 16-люверс
Винтомоторная установка состоит из двигателя, шестилопастного воздушного винта (вентилятора) и трансмиссии.
Двигатель – РМЗ-500 (аналог «Ротакс 503») от снегохода «Тайга». Выпускается ОАО «Русская механика» по лицензии австрийской фирмы Rotax. Мотор двухтактный, с лепестковым впускным клапаном и принудительным воздушным охлаждением. Зарекомендовал себя как надёжный, достаточно мощный (около 50 л.с.) и не тяжёлый (около 37 кг), а главное -сравнительно недорогой агрегат. Топливо – бензин марки АИ-92 в смеси с маслом для двухтактных двигателей (например, отечественное МГД-14М). Средний расход топлива – 9 – 10 л/ч. Смонтирован двигатель в кормовой части аппарата, на мотораме, прикреплённой к днищу корпуса (а точнее -к подмоторной деревянной плите). Моторама стала выше. Это сделано для удобства очистки кормовой части кокпита от снега и льда, которые попадают туда через борта и скапливаются там, и замерзают при остановке.
1 – выходной вал двигателя; 2 – ведущий зубчатый шкив (32 зуба); 3 – зубчатый ремень; 4 – ведомый зубчатый шкив; 5 – гайка М20 крепления оси; 6 – дистанционные втулки (3 шт.); 7 – подшипник (2 шт.); 8 – ось; 9 – втулка винта; 10 – задняя подкосная опора; 11 – передняя надмоторная опора; 12 - передняя подкосная опора-двунога (на чертеже не показана, см. фото); 13 – наружная щёчка; 14 – внутренняя щёчка
Воздушный винт – шестилопастный, фиксированного шага, диаметром 900 мм. (Была попытка установить два пятилопастных соосных винта, но она оказалась неудачной). Втулка винта -дюралюминиевая, литая. Лопасти – стеклопластиковые, с напылением гелькоутом. Ось втулки винта была удлинена, хотя на ней остались прежние подшипники 6304. Смонтирована ось на стойке над двигателем и закреплена здесь двумя распорками: двухлучевой – спереди и трёхлучевой – сзади. Перед винтом расположена сетчатая решётка ограждения, а сзади – перья воздушного руля.
Передача крутящего момента (вращения) с выходного вала двигателя на втулку воздушного винта осуществляется через зубчатый ремень с передаточным отношением 1:2,25 (ведущий шкив имеет 32 зуба, а ведомый – 72).
Воздушный поток от винта распределён перегородкой в кольцевом канале на две неравные части (примерно 1:3). Меньшая его часть идёт под днище корпуса на создание воздушной подушки, а большая – на образование пропульсивной силы (тяги) для передвижения. Несколько слов об особенностях вождения амфибии, конкретно – о начале движения. При работе двигателя на холостом ходу аппарат остаётся неподвижным. При увеличении числа его оборотов, амфибия сначала приподнимается над опорной поверхностью, а затем начинает движение вперёд при оборотах от 3200 – 3500 в минуту. В этот момент важно, особенно при трогании с грунта, чтобы пилот сначала приподнял заднюю часть аппарата: тогда кормовые сегменты ни за что не зацепятся, а передние проскользят по неровностям и препятствиям.
1 – основание (стальной лист s6, 2 шт.); 2 – портальная стойка (стальной лист s4,2 шт.); 3 – перемычка (стальной лист s10, 2 шт.)
Управление «Аэроджипом» (изменение направления движения) осуществляется аэродинамическими рулями направления, закреплёнными шарнирно за кольцевым каналом. Отклонение руля производится посредством двухплечего рычага (руля мотоциклетного типа) через итальянский боуденовский трос, идущий к одной из плоскостей аэродинамического руля. Другая плоскость соединена с первой жёсткой тягой. На левой рукоятке рычага закреплена манетка управления дроссельной заслонкой карбюратора или «курок» от снегохода «Тайга».
1 – руль; 2 – боуденовский трос; 3 – узел крепления оплётки к корпусу (2 шт.); 4 – боуденовская оплётка троса; 5 – рулевая панель; 6 – рычаг; 7 – тяга (качалка условно не показана); 8 – подшипник (4 шт.)
Торможение осуществляется «сбросом газа». При этом пропадает воздушная подушка и аппарат корпусом ложится на воду (или лыжами – на снег или грунт) и останавливается за счёт трения.
Электрооборудование и приборы . Аппарат снабжён аккумуляторной батареей, тахометром со счётчиком моточасов, вольтметром, индикатором температуры головки двигателя, галогенными фарами, кнопкой и чекой выключения зажигания на руле и др. Двигатель запускается электростартёром. Возможна установка любых других приборов.
Амфибийный катер получил название «Рыбак-360». Он прошёл ходовые испытания на Волге: в 2010 г. на слёте компании «Велход» в посёлке Эммаус под Тверью, в Нижнем Новгороде. Участвовал по просьбе Москомспорта в показательных выступлениях на празднике, посвящённом дню ВМФ в Москве на Гребном канале.
Технические данные «Аэроамфибии»:
Габаритные размеры, мм:
длина……………………………………………………………………..3950
ширина…………………………………………………………………..2400
высота…………………………………………………………………….1380
Мощность двигателя, л.с……………………………………………….52
Масса, кг…………………………………………………………………….150
Грузоподъёмность, кг………………………………………………….370
Запас топлива, л…………………………………………………………….12
Расход топлива, л/ч………………………………………………..9 - 10
Преодолеваемые препятствия:
подъём, град……………………………………………………………….20
волна, м……………………………………………………………………0,5
Крейсерская скорость, км/ч:
по воде……………………………………………………………………….50
по грунту……………………………………………………………………54
по льду……………………………………………………………………….60
М. ЯГУБОВ Почётный изобретатель г. Москвы
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!
Ховеркрафт – это транспортное средство, способное перемещаться как по воде, так и по суше. Подобное средство передвижения совсем не сложно сделать своими руками.
Это аппарат, где совмещены функции автомобиля и лодки. В результате этого получилось судно на воздушной подушке (СВП), обладающее уникальными характеристиками проходимости, без потерь скорости при движении по воде благодаря тому, что корпус судна перемещается не по воде, а над ее поверхностью. Это дало возможность двигаться по воде гораздо быстрее, за счет того, что сила трения водных масс не оказывает никакого сопротивления.
Хотя судно на воздушной подушке и обладает рядом достоинств, его область применения не получила столь широкого распространения. Дело в том, что не по любой поверхности этот аппарат может передвигаться без особых проблем. Для него нужна мягкая песчаная или грунтовая почва, без наличия камней и других преград. Наличие асфальта и других твердых оснований может привести в негодность днище судна, которое создает воздушную подушку при движении. В связи с этим, “ховеркрафты” используются там, где нужно больше плыть и меньше ехать. Если наоборот, то лучше воспользоваться услугами автомобиля-амфибии с колесами. Идеальные условия их применения – это труднопроходимые болотистые места, где кроме судна на воздушной подушке (СВП) никакой другой транспорт проехать не сможет. Поэтому СВП и не получили столь широкого распространения, хотя подобным транспортом пользуются спасатели некоторых стран, таких как Канада, например. По некоторым данным, СВП находятся на вооружении стран НАТО.
Как приобрести подобный транспорт или как его сделать своими руками?
Ховеркрафт – это дорогой вид транспорта, средняя цена которого доходит до 700 тыс. рублей. Транспорт типа “скутер” стоит раз в 10 дешевле. Но при этом следует учитывать тот факт, что транспорт заводского изготовления всегда отличается лучшим качеством, по сравнению с самоделками. Да и надежность транспортного средства выше. К тому же, заводские модели сопровождаются заводскими гарантиями, чего не скажешь о конструкциях, собранных в гаражах.
Заводские модели всегда были ориентированы на узкопрофессиональное направление, связанное либо с рыбалкой, либо с охотой, либо со специальными службами. Что касается самодельных СВП, то они встречаются крайне редко и тому есть свои причины.
К таким причинам следует отнести:
- Довольно высокую стоимость, а также дорогое обслуживание. Основные элементы аппарата быстро изнашиваются, что требует их замены. Причем каждый такой ремонт выльется в копеечку. Подобный аппарат позволит себе купить только богатый человек, да и то он подумает лишний раз, стоит ли с ним связываться. Дело в том, что такие мастерские – это такое же редкое явление, как и само транспортное средство. Поэтому, выгоднее приобрести гидроцикл или квадроцикл для перемещения по воде.
- Работающее изделие создает много шума, поэтому передвигаться можно только в наушниках.
- При движении против ветра существенно падает скорость и значительно увеличивается расход горючего. Поэтому, самодельные СВП – это скорее демонстрация своих профессиональных способностей. Судном не только нужно уметь управлять, но и уметь его ремонтировать, без существенных затрат средств.
Процесс изготовления СВП своими руками
Во-первых, собрать в домашних условиях хорошее СВП не так-то и просто. Для этого необходимо иметь возможности, желание и профессиональные навыки. Не помешает и техническое образование. Если отсутствует последнее условие, то лучше от постройки аппарата отказаться, иначе можно разбиться на нем при первом же испытании.
Все работы начинаются с эскизов, которые потом трансформируются в рабочие чертежи. При создании эскизов следует помнить, что этот аппарат должен быть максимально обтекаемым, чтобы не создавать лишнего сопротивления при движении. На этом этапе следует учитывать тот фактор, что это, практически, воздушное средство передвижения, хотя оно и находится очень низко к поверхности земли. Если все условия взяты во внимание, то можно приступать к разработке чертежей.
На рисунке представлен эскиз СВП Канадской службы спасения.
Технические данные аппарата
Как правило, все судна на воздушной подушке способны развивать приличную скорость, которую не сможет развить никакая лодка. Это если учесть, что лодка и СВП имеют одинаковую массу и мощность двигателя.
При этом, предложенная модель одноместного судна на воздушной подушке рассчитана на пилота весом от 100 до 120 килограммов.
Что касается управления транспортным средством, то оно довольно специфичное и в сравнении с управлением обычной моторной лодкой никак не вписывается. Специфика связана не только с наличием большой скорости, но и способом передвижения.
Основной нюанс связан с тем, что на поворотах, особенно на больших скоростях, судно сильно заносит. Чтобы подобный фактор свести к минимуму, необходимо на поворотах наклоняться в сторону. Но это кратковременные трудности. Со временем техника управления осваивается и на СВП можно показывать чудеса маневренности.
Какие нужны материалы?
В основном понадобится фанера, пенопласт и специальный конструкторский набор от ”Юниверсал Ховеркрафт”, куда входит все необходимое для самостоятельной сборки транспортного средства. В комплект входит изоляция, винты, ткань для воздушной подушки, специальный клей и другое. Этоn набор можно заказать на официальном сайте, заплатив за него 500 баксов. В комплект также входит несколько вариантов чертежей, для сборки аппарата СВП.
Поскольку чертежи уже имеются, то форму судна следует привязать к готовому чертежу. Но если имеется техническое образование, то, скорее всего, будет построено судно не похожее ни на какой из вариантов.
Днище судна изготавливается из пенопласта, толщиной 5-7 см. Если нужен аппарат для перевозки больше, чем одного пассажира, то снизу крепится еще один такой лист пенопласта. После этого, в днище делаются два отверстия: одно предназначается для потока воздуха, а второе для обеспечения подушки воздухом. Вырезаются отверстия с помощью электрического лобзика.
На следующем этапе осуществляют герметизацию нижней части транспортного средства от влаги. Для этого, берется стекловолокно и клеится на пенопласт с помощью эпоксидного клея. При этом, на поверхности могут образоваться неровности и воздушные пузыри. Чтобы от них избавиться, поверхность покрывается полиэтиленом, а сверху еще и одеялом. Затем, на одеяло ложится еще один слой пленки, после чего она фиксируется к основанию скотчем. Из этого “бутерброда” лучше выдуть воздух, воспользовавшись пылесосом. По истечении 2-х или 3-х часов эпоксидная смола застынет и днище будет готовым к дальнейшим работам.
Верх корпуса может иметь произвольную форму, но учитывать законы аэродинамики. После этого приступают к креплению подушки. Самое главное, чтобы в нее поступал воздух без потерь.
Трубу для мотора следует использовать из стирофома. Здесь главное, угадать с размерами: если труба будет слишком большой, то не получится той тяги, которая необходима для подъема СВП. Затем следует уделить внимание креплению мотора. Держатель для мотора – это своеобразный табурет, состоящий из 3-х ножек, прикрепленных к днищу. Сверху этой “табуретки” и устанавливается двигатель.
Какой нужен двигатель?
Имеется два варианта: первый вариант – это применение двигателя от компании “Юниверсал Ховеркрафт” или использование любого подходящего движка. Это может быть двигатель от бензопилы, мощности которого вполне хватит для самодельного устройства. Если хочется получить более мощное устройство, то следует брать и более мощный двигатель.
Желательно использовать лопасти заводского изготовления (те, что в наборе), так как они требуют тщательной балансировки и в домашних условиях это сделать достаточно сложно. Если этого не сделать, то разбалансированные лопасти разобьют весь двигатель.
Насколько надежным может быть СВП?
Как показывает практика, заводские судна на воздушной подушке (СВП) приходится ремонтировать где-то один раз в полгода. Но это неполадки несущественные и не требуют серьезных затрат. В основном, отказывает подушка и система подачи воздуха. Вообще-то, вероятность того, что самодельное устройство развалится в процессе эксплуатации, очень мала, если “ховеркрафт” собран грамотно и правильно. Чтобы это случилось, нужно на большой скорости налететь на какое-нибудь препятствие. Несмотря на это, воздушная подушка все же способна защитить устройство от серьезных поломок.
Спасатели, работающие на подобных аппаратах в Канаде, ремонтируют их быстро и грамотно. Что касается подушки, то ее реально отремонтировать в условиях обычного гаража.
Подобная модель будет надежной, если:
- Используемые материалы и детали были надлежащего качества.
- На аппарате установлен новый двигатель.
- Все соединения и крепления выполнены надежно.
- Изготовитель обладает всеми необходимыми навыками.
Если СВП изготавливается как игрушка для ребенка, то в данном случае желательно, чтобы присутствовали данные хорошего конструктора. Хотя и это не показатель для того, чтобы детей сажать за руль этого транспортного средства. Это ведь не автомобиль и не лодка. Управлять СВП не так просто, как кажется.
С учетом этого фактора, нужно сразу приступать к изготовлению двухместного варианта, чтобы контролировать действия того, кто будет сидеть за рулем.
Одной из самых серьезных и труднорешаемых проблем для жителей сельской местности являются дороги, особенно в весеннее время в половодье. Идеальной альтернативой любым транспортным средствам в таких условиях становятся вездеходы на воздушной подушке.
Что из себя представляет подобный транспорт?
Судно на представляет собой особое средство передвижения, в основе динамики которого лежит нагнетаемый под днищем поток воздуха, что позволяет ему передвигаться по любой поверхности - как жидкой, так и твердой.
Главным преимуществом такого транспорта является его высокая скорость. Кроме того, его навигационный период не ограничивается условиями окружающей среды - передвигаться на таких вездеходах можно как зимой, так и летом. Еще одним плюсом можно назвать возможность преодоления препятствий не более метра в высоту.
К минусам же относят небольшое количество пассажиров, которых способны перевозить вездеходы на воздушной подушке, и достаточно высокий расход топлива. Объясняется это повышенной мощностью двигателя, направленной на создание потока воздуха под днищем. Находящиеся в подушке мелкие частички могут стать причиной появления статического электричества.
Преимущества и недостатки вездеходов
Точно сказать, с чего стоит начинать выбор такой модели судна, достаточно сложно, поскольку все зависит от личных предпочтений будущего владельца и его планов на приобретаемый транспорт. Среди огромного количества характеристик и параметров у вездеходов на воздушной подушке имеются свои преимущества и недостатки, о многих из которых знают либо профессионалы, либо производители, но не обычные пользователи.
Одним из минусов таких судов является их нередкое упрямство: при температуре в -18 градусов они могут отказаться заводиться. Причиной этому становится конденсат в силовой установке. С целью повышения износостойкости и прочности вездеходы на воздушной подушке экономкласса имеют стальные вставки в днище, чего нет у их дорогостоящих аналогов. Достаточно мощный двигатель может не потянуть подъем транспорта на достаточно небольшой берег с уклоном в пару-тройку градусов.
Подобные нюансы обнаруживаются только во время эксплуатации вездехода. Чтобы избежать разочарования в транспорте, перед его покупкой желательно посоветоваться со специалистами и просмотреть всю доступную информацию.
Разновидности вездеходов на воздушной подушке
- Младшие суда. Идеальный вариант для активного отдыха либо рыбалки на небольших водоемах. В большинстве случаев приобретают такие вездеходы те, кто живет достаточно далеко от цивилизации и до места их проживания добраться можно разве что только на вертолете. Передвижение небольших судов во многом походит на однако последние не способны на боковое скольжение на скорости порядка 40-50 км/ч.
- Крупные суда. Такой транспорт можно брать уже на серьезную охоту или рыбалку. Грузоподъемность вездехода составляет от 500 до 2000 килограмм, вместимость - 6-12 пассажирских мест. Крупные суда практически полностью игнорируют бортовую волну, что позволяет использовать их даже на море. Приобрести такие вездеходы на воздушной подушке в нашей стране можно - на рынках реализуются транспорт как отечественного, так и иностранного производства.
Принцип работы
Функционирование воздушной подушки достаточно простое и во многом основывается на курс физики, знакомый со школьных времен. Принцип работы - поднятие катера над поверхностью земли и нивелирование силы трения. Данный процесс носит название «выход на подушку» и представляет собой временную характеристику. Для малых суден он занимает порядка 10-20 секунд, крупным требуется порядка полминуты. Промышленные вездеходы нагнетают воздух на протяжении нескольких минут, дабы увеличить давление до нужного уровня. После достижения необходимой отметки можно начинать движение.
На небольших судах, способных перевозить от 2 до 4 пассажиров, воздух в подушку нагнетается при помощи банальных воздухозаборников от тягового двигателя. Езда начинается практически сразу же после набора давления, что не всегда удобно, поскольку задняя передача у вездеходов младшего и среднего класса отсутствует. На более крупных вездеходах на 6-12 человек данный недостаток компенсируется вторым двигателем, контролирующим только давление воздуха в подушке.
на воздушной подушке
Сегодня можно встретить многих народных умельцев, которые самостоятельно создают подобную технику. Вездеход на воздушной подушке собирается на основе другого транспорта - к примеру, мотоцикла «Днепр». На двигатель устанавливается винт, нагнетающий в рабочем режиме воздух под днище, укрытое манжетой из кожзаменителя, устойчивого к воздействию отрицательных температур. Тот же мотор осуществляет и движение судна вперед.
Подобный вездеход на воздушной подушке своими руками создается с неплохими техническими характеристиками - к примеру, скорость его передвижения составляет порядка 70 км/ч. По сути, такой транспорт является наиболее выгодным для самостоятельного изготовления, поскольку не требует создания сложных чертежей и ходовой части, отличаясь при этом максимальным уровнем проходимости.
Вездеходы на воздушной подушке «Арктика»
Одной из разработок российских ученых из Омска является амфибийная грузовая платформа под названием «Арктика», которая была поставлена на вооружение армии РФ.
Амфибийное отечественное судно обладает следующими преимуществами:
- Полная вездеходность - транспорт проходит по поверхности любого рельефа.
- Может эксплуатироваться в любую погоду и любое время года.
- Большая грузоподъемность и внушительный запас хода.
- Безопасность и надежность, обеспеченная особенностями конструкции.
- По сравнению с другими видами транспорта отличается экономичностью.
- Экологически безопасна для окружающей среды, что подтверждено соответствующими сертификатами.
«Арктика» представляет собой судно на воздушной подушке, способное передвигаться по поверхности как воды, так и суши. Основным ее отличием от аналогичного транспорта, способного только временно находиться на земле, является возможность эксплуатации как на болотистых, заснеженных и обледенелых участках, так и на различных водоемах.
