Транспорт на воздушной подушке: суда, автомобили-амфибии и даже поезда
За рубежом и в СССР проводились различные работы по проектированию транспортных средств на воздушной подушке, и о том, что удалось в итоге создать, поговорим в данном материале.
Ведущими английскими компаниями, которые вели работы по созданию нового вида транспорта на воздушной подушке, было принято решение объединиться в большую компанию «Бритиш Ховеркрафт», что позволило увеличить производительность. Такой союз принес свои плоды, и компания стала первым в мире машиностроителем, получившим патент на устройство подушки с гибким ограждением. Первая в мире производственная линия по сборке таких судов была организована в Англии.
Английской фирмой «Виккерс-Амстронг» на базе серийного автомобиля был создан автомобиль-амфибия на воздушной подушке Ленд-Ровер MK-2 с частичной разгрузкой всех колес. В нижней части автомобиля-амфибии расположена воздушная камера, воздух в которую нагнетается двумя вентиляторами, приводимыми в движение независимым карбюраторным двигателем. С целью уменьшения расхода воздуха и создания необходимого давления в пространстве подушки по периметру камеры установлена механическая завеса (юбка), изготовленная из прочного эластичного материала. С помощью гидравлического привода по команде из кабины водителя завеса может подниматься и опускаться, тем самым изменяя величину зазора. По сравнению с серийным автомобилем Ленд-Ровер получившаяся амфибия на подушке стала тяжелее на 81%. Максимальное тяговое усилие вентиляторов разгружает колеса на 78% от веса автомобиля. Автомобиль Ленд-Ровер MK-2 использовали для распыления жидких удобрений и инсектицидов на сельскохозяйственных полях с размягченной почвой после дождей.
Американская фирма «Дженерал Моторс» так же создала и провела испытания двухместного экспериментального автомобиля-амфибии на воздушной подушке. Автомобиль получил два вентилятора, предназначенных для нагнетания воздуха в пространство подушки, каждый из которых вращается от двигателя мощностью 15 л.с. Гибкой завесой автомобиль не был оборудован. Четырехлопастный воздушный винт создает достаточное тяговое усилие при движении по воде и сильно заболоченной местности, когда колеса не имеют контакта с грунтом.
Автомобили-амфибии обладают высокой скоростью движения по заболоченной местности и в прибрежной полосе, хорошо преодолевают отмели, легко осуществляют заход в воду и выход из нее. Если у судна на подводных крыльях увеличение скорости свыше 100-120 км/ч вызывает сильную кавитацию на крыльях и снижение устойчивости, то у автомобилей-амфибий скорость движения принципиально не ограничена.
В разработанном во Франции автомобиле на воздушной подушке «Терраллейн» объем пространства, ограниченного гибкой юбкой, разделен эластичными перегородками на 10 отделений, в которые подается воздух от центрального вентилятора, приводимого в движение двигателем мощностью 140 л.с. При движение на суше воздушная подушка воспринимает 80-85% веса машины. Остальная весовая нагрузка обеспечивает сцепление четырех колес автомашины с грунтом, необходимое для движения и управления автомобилем.
При движении по воде колеса автомобиля частично убираются и поступательное движение автомобиля обеспечивается лопатками, закрепленными на задних колесах. Каждое заднее колесо вращается отдельным двигателем мощностью 45 л.с. Вес машины с полной загрузкой составляет 5 тонн., длина 9,6. м., ширина 3,1 м., грузоподъемность 2,5 т. Максимальная скорость движения на суше 80 км/ч, на воде 7 км/ч.
В центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ) построена и испытана натурная модель автомобиля на воздушной подушке с частичной разгрузкой колес. Автомобиль имеет цельно-металлическую несущую платформу и построен с максимальным использованием серийных деталей. Все четыре колеса автомобиля ведущие. Для создания подушки на автомобиле имеется воздушная камера, два вентилятора и вращающий их двигатель МЗМА-407. Верхняя часть камеры изготовлена из листового дюралюминия, в нижней части по периметру прикреплена гибкая гофрированная завеса (юбка).
В США через бухту между Сан-Франциско и аэропортом совершали регулярные рейсы глиссеры на воздушной подушке модели SR-5, построенные в Англии. На глиссере установлена газовая турбина мощностью 1000л.с. и две коробки передач. Одна из них служит для привода вентилятора, нагнетающего воздух в пространство подушки, вторая — для привода четырехлопастного винта. Длина глиссера 11,8 м., ширина 6,8 м. Вес перевозимого груза 2270 кг. Общий вес с грузом 6,4 т. Максимальная скорость глиссера 140 км/ч. При скорости 40 км/ч глиссер легко преодолевает волны высотой 2,4 м. Глиссер вмещает 15 пассажиров.
В Канаде в дельте реки Макензи проводились испытания судов на воздушной подушке с целью определения возможности их эксплуатации в арктических условиях. В процессе испытаний суда двигались по воде, снегу, ровному и торосистому льду, а также в тумане. Температура окружающего воздуха опускалась до — 30 градусов Цельсия. При движении по снегу и льду средняя скорость составляла 67 км/ч. В период вскрытия реки над движущимся льдом судно развивало скорость до 83 км/ч.
С целью предотвращения изнашивания юбки при низких температурах отработанные газы турбины направлялись в пространство подушки и подогревали юбку. Испытания показали, что суда на воздушной подушке имеют большие потенциальные возможности для использования в качестве арктических транспортных средств.
Демонстрировавшиеся на английской выставке 38-местное судно модели SR — 6 водоизмещением 8 т. развивает скорость до 130 км/ч. Такие суда обслуживают переправы через Ламанш.
Создан проект океанского судна на воздушной подушке. Его длина 146 м., водоизмещение 3630 т., грузоподъемность 1815 т., максимальная скорость 100 км/ч. Для привода тяговых винтов установлено восемь турбовинтовых и турбореактивных двигателей. Мощность каждого двигателя 18500 л.с.
В 60- х годах началась эксплуатация первых двух французских судов N300, которые строит французская компания «Седам». Судно весит около 27 т. и снабжено двумя газотурбинными двигателями мощностью по 3000 л.с. Каждый двигатель вращает два вентилятора, создающих воздушную подушку, и один воздушный винт, обеспечивающий поступательное движение судна. Судно вмещает 800 пассажиров и при небольшом волнении моря развивает крейсерскую скорость 96 км/ч.
В СССР разработкой судов на воздушной подушке занимался Сормовский судостроительный завод. Созданное на заводе пассажирское судно «Сормович» развивает скорость 120 км/ч. Два тяговых воздушных винта и вентилятор приводятся в действие с помощью авиационной турбины АМ — 20 мощностью 2000 л.с. Длина судна 29,2 м, ширина 10 м., высота парения 0,2 м., пассажировместимость 50 человек.
С целью улучшения сообщения между городами густонаселенных районов в США, а так же в других странах ведутся исследования по созданию высокоскоростного наземного транспорта на воздушной подушке.
Впрочем, поезда на такой подушке развивают скорость порядка 400-900 км/ч, тогда как предельная скорость для рельсового ж/д транспорта составляет 300 км/ч. На сверхскоростной железнодорожной линии Токио-Осака расстояние в 600 км поезд проходит за 3 часа. Дальнейшее увеличение скорости ограничивается возможностями колесного хода. В Японии разрабатывается проект такого поезда, он будет двигаться со скоростью примерно 900 км\ч. При испытании уменьшенной модели поезда достигнута скорость 920 км/ч.
В США разработан проект поезда на воздушной подушке, движущегося в стальной или железобетонной трубе со скоростью 800-3200 км/ч. Диаметр трубы 4,5 -5,5 м. Толщина же подушки где-то 228 мм. Тяга создается турбиной.
Французским проектом предусмотрено создание поезда, развивающегося скорость 200-240 км/ч. Толщина подушки 10-20 мм., давление воздуха 0,035 кг/см. Тяга создается с помощью винта или линейного электродвигателя.
Ведутся работы по созданию тяговых газовых турбин, которые будут работать по аналогии с тяговыми электродвигателями поезда. В этом случае тяга создается за счет взаимодействия струи газа, выбрасываемой из сопел, установленных под вагоном, и турбинных лопаток, закрепленных вдоль пути. Движение вагона проходит по монорельсу, имеющему форму перевернутой буквы Т, собранному из железобетонных секций длиной 6 метров каждая. Наличие подушки до минимума уменьшает вибрации при движении с большой скоростью. В случае опасности давление может быть уменьшено, что приведет к быстрой остановке поезда за счет резкого увеличения силы трения. Для торможения может быть использовано обратное вращение винта. Поезд нечувствителен к неточностям стыковки секций монорельса и неровностям пути, которые намного превосходят допуски на обычных железных дорогах.
Вблизи Парижа построен 11-километровый экспериментальный участок дороги, на котором испытывается модель поезда, изготовленная в масштабе 1:2. Такая дорога будет построена между Парижем и Орлеаном, расстояние между которыми 113 км. Первый участок дороги протяженностью 18 км. вступил в строй к концу 1968 г. Стоимость перевозки пассажиров получилась ниже стоимости перевозок на существующих железных дорог.
В английском проекте поезда «Ховеркрафт» предложен монорельс прямоугольного сечения. Предполагаемая скорость поезда 320-800 км/ч. Толщина подушки 10-25 мм. зависит от скорости вагона, его веса, шероховатости поверхности пути. Давление в карманах подушки 0,07-0,14 кг/см. Применение таких транспортных средств позволяет достичь больших скоростей движения, увеличить проходимость, значительно уменьшить усилие, необходимое для передвижения.