В этих условиях, наряду с возобновлением интенсивного строительства СПК, перспективным решением является и создание быстроходных транспортных средств новых типов. К таким транспортным средствам, по нашему мнению, с полным правом могут быть отнесены суда на динамической воздушной подушке (СДВП).
СДВП, являясь дальнейшим логическим развитием СПК и СВП, занимают промежуточное положение между этими судами и экранопланами и вместе с ними составляют единый ряд судов с динамическими принципами поддержания.
Идея создания СДВП, разработка его принципиальной компоновки, а также первые проектные проработки пассажирских судов такого типа вместимостью от 8 до 250 чел. принадлежат главному конструктору отечественных крылатых судов, лауреату Ленинской премии и Государственных премий СССР Ростиславу Евгеньевичу Алексееву. А история СДВП как принципиально нового типа крылатых судов начинается в те годы, когда им проводилась работа над экранопланами. Кстати сказать, экранопланы — это самая яркая и приоткрываемая только теперь страница в творческой биографии Р. Е. Алексеева и организованного им ЦКБ. Созданный по экранопланам научный задел был реализован в ряде конкретных образцов. Однако стало ясно, что в условиях 70-х годов создание народнохозяйственных экранопланов практически невозможно. Ведь они представляют собой сложные летательные аппараты с большим диапазоном высот полета (вплоть до самолетных), требующие и авиационной технологии производства, и специальной системы обеспечения безопасной эксплуатации.
Тогда Р. Е. Алексеев предложил максимально упростить компоновку экраноплана и использовать его для движения только в плоскости горизонта с минимальным диапазоном перемещений по высоте.
Следует обратить внимание на то, что сама идея была сформулирована Р. Е. Алексеевым логическим путем, а общие компоновки практических образцов СДВП были нарисованы им эскизно практически с «чистого листа», без проведения специальных исследований.
Основной характерной особенностью судна на динамической воздушной подушке, как и экраноплана, является наличие воздушного крыла, но значительно меньшего удлинения. Как правило, такое крыло имеет прямоугольную в плане форму и ограничивается по бокам скегами, так что образуется куполообразная несущая платформа, известная под названием «напорное крыло».
Динамическая воздушная подушка в «напорном крыле» образуется за счет торможения в нем воздушного потока, создаваемого специальным воздухонагнетателем, размещенным перед крылом. Избыточное давление в динамической воздушной подушке создает подъемную силу, равную или превышающую вес судна даже при минимальных скоростях движения. Естественно, что при обдувании воздушным потоком наряду с подъемной силой на крыле возникает сила сопротивления. Их соотношение, определяющее эффективность (качество) явления, именуемого «поддувом», во многом зависит от расположения воздухонагнетателей относительно крыла по длине и высоте, а также от угла направления воздушного потока. По мере набора судном скорости увеличению подъемной силы крыла начинают способствовать набегающий поток воздуха и усиливающееся действие эффекта близости опорной поверхности, т. е. экрана. Однако на всех скоростях движения определяющим для СДВП является «поддув». Эффективность его в значительной мере зависит от высоты расположения крыла (или судна в целом) над поверхностью: чем ближе крыло к экрану, тем больше его подъемная сила. Это обеспечивает СДВП хорошую стабилизацию относительно поверхности и устойчивость движения по высоте.
При достижении определенной скорости, когда тяга двигателей уравновешивается с сопротивлением, а вес судна — с подъемной силой, СДВП самостабилизируется по высоте, дифференту, курсу и скорости. Из рисунка видно, что кривая буксировочного сопротивления СДВП имеет такой же характер, как и у СПК.
В отличие от экранопланов для управления судном на динамической воздушной подушке водителю не требуется летной подготовки. Такие суда сможет эксплуатировать экипаж СПК, прошедший дополнительное обучение.
Другой важной особенностью СДВП является наличие в качестве стартово-посадочных устройств надувных пневмобаллонов, которые навешиваются на нижние части гидродинамических элементов — корпус и боковые скеги. Пневмобаллоны в сочетании с динамической воздушной подушкой служат эффективным средством снижения нагруженности конструкции судна, повышают комфортность при движении по неровной поверхности. Они также придают судну высокие амфибийные качества, позволяющие ему ходить по мелководью и над относительно ровными участками поверхности суши, сохраняя хорошие гидродинамические характеристики на режимах плавания и глиссирования.
Пневмобаллоны — это новое, нетрадиционное для судостроения конструктивное решение, имеющее ряд преимуществ по сравнению со скегами и гибким ограждением судов на статической воздушной подушке. Их применение является главной предпосылкой для обеспечения круглогодичной эксплуатации СДВП (летом — по воде, зимой по снежно-ледовым поверхностям рек и озер), поскольку они обеспечивают возможность разгона и торможения, а также крейсерского движения в условиях битого льда и шуги.
Результаты проведенных к настоящему времени исследований на буксируемых моделях и малых экспериментальных образцах доказывают возможность получения на СДВП высоких гидродинамических (на уровне лучших СПК) и пропульсивных (превышающих СВП) качеств при в 2—3 раза больших относительных скоростях движения.
Принципиальные решения по СДВП относительно просто реализуются на легких аппаратах-амфибиях. Созданы опытные образцы таких аппаратов массой 400 кг и грузоподъемностью 250 кг, способные развивать скорость до 70 км/ч.
К настоящему времени концепция СДВП апробирована на первом практическом образце девятиместного пассажирского катера «Волга-2».
Основные характеристики катера «Волга-2»
| Длина наибольшая, м | 11,43 |
| Ширина, м | 7,63 |
| Высота, м | 3,32 |
| Осадка, м | 0,25 |
| Водоизмещение, т: | |
| полное | 2,5 |
| порожнем | 1,6 |
| Мощность двигателей, кВт | 2X95 |
| Скорость, км/ч | 120 |
| Пассажировместимость, чел. | 8 |
| Дальность, км | 500 |
Двигательно-движительный комплекс этого катера включает в себя два двигателя, размещенных на крыле симметрично относительно диаметральной плоскости, два наклонных валопровода и два четырехлопастных воздушных винта в кольцевых насадках перед крылом. В качестве главных двигателей применены серийные четырехтактные двухсекционные роторно-поршневые карбюраторные бензиновые двигатели модели «ВАЗ-413» разработки СКВ «АвтоВАЗа». В системе привода воздушных винтов установлены понижающий редуктор и центробежная муфта сцепления. На заднем срезе кольцевых насадок имеются дистанционно управляемые горизонтальные лопатки-створки (решетки), предназначаемые для отклонения воздушного потока за винтами, а также дополнительные рули направления.
Надувные пневмобаллоны-поплавки, установленные снизу на корпусе и боковых скегах, представляют собой эластичные конструкции, состоящие из прочных внешних оболочек (покрышек) и герметичных камер. Пневмобаллоны оборудованы системой накачки и регулирования давления.
В качестве основных материалов металлических конструкций корпуса применены алюминиевые сплавы типов АМг-61 и Д-16. Общая прочность воздушного крыла обеспечивается системой коробчатых металлических балок, а местные нагрузки воспринимаются гибкой тканевой оболочкой, подкрепленной металлическим набором. Пилоны боковых скегов — металлические клепаной конструкции.
Испытания показали, что катер «Волга-2» способен обеспечить:
- высокую скорость транспортных перевозок пассажиров и грузов;
- устойчивое самостабилизированное движение при относительно простом управлении;
- экологическую чистоту эксплуатации (на крейсерской скорости не создает волн, при движении по суше не разрушает растительный покров, шум не превышает санитарных норм);
- низкий уровень нагруженности, благоприятный для конструкции судна и здоровья пассажиров.
Представляется возможным организовать серийное строительство катеров типа «Волга-2» по документации, откорректированной с учетом результатов проведенных испытаний и предстоящей совместно с Волжским объединенным речным пароходством опытной эксплуатации первого катера.
Целесообразно развернуть работы по созданию опытного речного СДВП типа «Ракета-2», предназначенного для перевозки 90 чел.
Обладая высокой скоростью (150—180 км/ч) и достаточной мореходностью (до 3 баллов включительно), СДВП «Ракета-2» будут способны совершать рейсы вдвое быстрее или обслуживать за светлое время более протяженные линии, чем суда на подводных крыльях. При эксплуатации на Волге между областными центрами, удаленными друг от друга на 400—500 км, СДВП типа «Ракета-2» смогут выполнять за светлое время суток круговой рейс, в отличие от СПК, которые успевают сделать рейс только в одном направлении.
Исследование, проведенное Нижегородским институтом инженеров водного транспорта, показало, что работа газотурбохода «Ракета-2» будет рентабельной, а его экономические показатели выше, чем у существующих типов СПК, даже только при летней навигации.
Обладая амфибийностью, «Ракета-2» приобретает ряд новых и важных эксплуатационных возможностей, существенно повышающих его эффективность:
- при движении в основном режиме над поверхностью воды судно не зависит от глубины акватории, что на реках и водохранилищах с интенсивным движением позволяет использовать трассы, проходящие вне судового хода, не создавая помех движению других судов;
- СДВП способно выходить на пологий относительно ровный берег для посадки и высадки пассажиров и для проведения технического обслуживания, что значительно упрощает его эксплуатацию;
- судно может двигаться над любой относительно ровной (в том числе и твердой) поверхностью, что открывает широкие возможности его использования на замерзших реках и озерах, а также над открытыми равнинными участками суши практически в любое время года.
Ожидаемая большая производительность газотурбохода, высокая эффективность труда экипажа отвечают современным требованиям потенциальных заказчиков и тенденциям развития транспортных систем.
Возможно создание СДВП различных назначений и типоразмеров. Это могут быть суда на 1, 5, 8, 12 и 20 пассажиров, оснащенные карбюраторными автомобильными двигателями типа «РПД-ВАЗ», и более крупные газотурбоходы на 120—150 пассажиров типа «Метеор-2» (для реки) и «Комета-2» (для моря), а также морские СДВП на 250—300 пассажиров типа «Вихрь-2»1, создаваемые на базе авиационных газотурбинных двигателей. Наряду с пассажирскими СДВП могут быть созданы и грузовые суда специальных модификаций.
Накопленный опыт позволяет уверенно считать, что приоритетное внедрение нового поколения крылатых судов в народное хозяйство страны может стать реальным уже в период 1995—2000 годов.
Примечания
1. Условные названия с цифрой 2 этим судам были даны Р. Е. Алексеевым по аналогии с названиями СПК первого поколения; тем самым им подчеркивалась преемственность поколений СПК и СДВП и логика развития крылатых судов.