ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ CBП

       Проектировка cудoв на вoздушнoй пoдушкe далее CBП - сложная и длительная динамическая процедура, включающая следующие этапы - Теоретический этап (проектирование), Практический этап (конcтрукция и испытания судна на воздушной подушке). 
.

Основные элементы CBП
 

     

    Основные элементы катера на воздушной подушке на начальном уровне проектирования используют в 3-х приближениях.

Элементы проекта (воздушная подушка)

  Определяют основные элементы проекта,  которые предстоит исследовать. Расчёт независимых масс проводится для каждого элемента. Далее учитывая статистические данные находим мощность энергетической установки и основные размерения. Далее разрабатываются эскизы размещения пассажиров, основного оборудования и грузов. 

Уравнения

  Используя более точные аналитические данные составляются следующие уравнения: остойчивости, мореходности, вместимости, ходкости, непотопляемости и уравнение масс.

 Расчёт

Используя чертежи общего расположения и конструктивные схемы определяется точный расчёт нагрузки и определяется её распределение по длине CBП. Cуднo способно преодолевать препятствия различной высоты в зависимости от конструкции ГО и нагнетательного двигателя. Затем строится эпюра изгибающих моментов для данных режимов работы и выполняется поверка общей прочности. Расчёты данного приближения позволяют нам перейти к разработке эскизного проекта. 

Типы СВП

        Основные типы CBП

1)      Амфибийные. Характерной особенностью данного типа является способность полностью отрываться от поверхности во время движения. Такие CBП получили название амфибийных (СВПА). Конструкция данного типа CBП предусматривает гибкое ограждение воздушной подушки, которое позволяет судам преодолевать препятствия, выходить на берег, двигаться надо льдом, участками суши. В роли движителя в данном случае выступают воздушные винты.

2)     Неамфибийные. Данный тип СВП имеет жёсткие бортовые ограждения (скеги) и не имеет возможности выходить на берег. По вешнему виду скеговые СВП (СВПС) напоминают обычные водоизмещающие суда.

Схема смешанного типа.

Определённую нишу на рынке СВП заняла схема смешанного типа. Такое судно имеет воздушный винт, а вместо ГО (гибкое ограждение) используются надувные скеги (баллоны).        

Основными элементами амфибийного судна на воздушной подушке являются: силовая установка, корпус, надстройка, нагнетатель воздушной подушки, движущий винт, гибкое ограждение воздушной подушки.

Корпус СВП

Поскольку амфибийные СВП не имеют контакта с водой в процессе эксплутации, то в их конструкции используют гидродинамические обводы. При изготовлении подобных корпусов используются клёпаные конструкции, с кормовым и носовым подрезами.

Алюминиевые сплавы

Чаще всего в производстве используют сплавы на основе алюминия. Коррозионная стойкость, малая плотность, вот лишь ряд преимуществ алюминиевых сплавов, если говорить о механических свойствах то ряд сплавов всё же проигрывает углеродистым сталям. 

Минус алюминиевых сплавов

Главным минусом алюминиевых сплавов является более низкий (в 7 раз), по сравнению со сталью, модуль нормальной упругости. Однако этот минус с лихвой компенсируется отличной устойчивостью к упругим деформациям. Алюминиевая конструкция по сравнению со стальной в 3 раза больше поглощает энергии. Благодаря этому алюминиевые сплавы отлично выдерживают не только ударные наргурзки, но и вибрационные.

Обшивку корпусов

В качестве обшивки корпусов используют листовой прокат. Для силовых элементов используют профильные полуфабрикаты (тавры, двутавры, швеллеры, угольники, полособульбы). Для защиты от коррозии изделия грунтуются и покрываются лакокрасочным покрытием. Основные типы соединений корпусов: клёпка, сварка, болтовое соединение.  

Сварной тип

      Данный тип, предполагает внедрение более толстых материалов, что приводит к увеличению веса и стоимости. В условиях малого судостроения сложно контролировать качество сварного шва. А для качественной сварки необходимо дорогостоящее оборудование и высококвалифицированные специалисты. 

Клёпка

Клёпка используется в тонкостенных конструкциях, которые не терпят сварки из-за больших деформаций. Данный тип серьёзно увеличивает трудоёмкость процесса изготовления, но значительно облегчает вес конструкции.

Пластики, стеклопалстики

Кроме алюминия, для производства корпусов также используют углепластики и стеклопластики. Данные материалы используются в маломерных СВП для уменьшения общего веса конструкции. Стеклопалстик выдерживает большие ударные нагрузки и не требует дорогостоящего оборудования для производства. Использование же углепластиков окупает себя только в крупномасшатабном производстве. 

Непотопляемость СВП

Использование двойных обшивок заполненных воздухонасыщенным материалом или просто наполненных воздухом обеспечивает непотопляемость пластиковым СВП. В нашем опыте были случаи насыщения пенопласта водой, что приводило к увеличению веса всей конструкции.       

Стеклопластики

  Плюсы стеклоплстиков: Возможность производства сложных геометрических форм., хорошие показатели прочности, стойкость к коррозии.

Минусы: чувствительность к концентрации напряжений ,небольшой модуль норм. упругости, зависимость качества от способа хранения материалов, горючесть.      

 Надстройка СВП

Существует два способа создания надстройки: так называемый "сендвич" и слоистый тип в котором используются стекломаты. Использование стекломатов увеличивает вес конструкции и показывает худшую прочность, теплоизоляцию и шумоизоляцию. "Сендвич" имеет меньший вес, хорошие прочностные характеристики и способность проведения электропроводки, отличные шумо и теплоизоляционные показатели. Для наружного слоя используется цветная смола, или как её ещё называют гелькоут. Этот материал защищает обшивку от внешних повреждений и придаёт изящный внешний вид не подвреженный коррозии и стойкий к механическим повреждениям.         

Дизельные двигатели

       Примененеие дизельных двигателей хорошо тем, что такое топливо более пожаробезопасно. Однако такие двигатели имеют больший вес и стоимость.    

Движущий винт

        Воздушные винты используются в качестве движущих винтов в большинстве амфибийных судов на воздушных подушках. Этот лопастной движитель приводится в движение двигателем, предназначенным для получения тяги. Втулка и лопасти - главные составляющие конструкций воздушных винтов. Лопасть состоит из 2-х частей: комель и перо. Комель используют для крпепежа лопасти во втулке.        

Винты фиксированного типа

        В катерах на воздушных подушках используют два типа винтов: изменяемого шага (ВИШ) и фиксированного шага (ВФШ). Характерной особенностью ВИШ является способность его лопастей вращаться вокруг своих осей, устанвливая при этом необходимый оператору угол.В ВФШ же напротив во время работы угол лопастей изменять нельзя.        

Основные типы лопастей

       Существует три основных типа лопастей: веслообразная, суживающаяся и саблевидная. Наиболее важные показатели винта: угол поворота лопасти, диаметр окружности, крутка лопасти и винтовой шаг.       

Авиационные лопасти

      Авиационные винты применять на СВП нецелесообразно, т.к. у них значительный уровень шума. Уровень шума возможно уменьшить путём применения специальных типов лопастей, уменьшения количества деталей или снижением скорости вращения винта. По этим данным заметно, что для сохранения тяговых характеристик при уменьшении диаметра винта, необходимо увеличить число лопастей или скорость вращения винта, что в свою очередь приводит к увеличению шума. Поэтому катера на воздушной подушке с небольшими ходовыми винтами более шумные.    

Материалы лопастей

       Лопасти изготавливают из следующих материалов: алюминий, дерево, пластик. Трудоёмкость и дороговизна деревянных и алюминиевых лопастей достаточно велики по сравнению с пластиком.      

Шведские лопасти

       Компания MULTIWING является лидером по изготовлению лопастей из полиамидного пластика. Их лопасти имеют меньшую прочность нежели стеклопаслтик, но более низкую себестоимость и упрощённые аэродинамические характеристики.       

Кольцевые насадки

      Для увеличения тяговых характеристик используют аэродинамические кольцевые насадки. Насадка выполняется по специальному аэродинамическому профилю, если профиль подобран не верно, насадка будет работать как защитное кольцо.       

Расположение винтов

       Конструкции большинства катеров на воздушных подушках предусматривают размещение винтов в кормовой части судна. Только очень смелые проектировщики размещают винт в носовой части, что как правило приводит к дополнительным сложностям и дискомфорту пассажиров.             

Гибкое ограждение

      ГО - Гибкое ограждение воздушной подушки. Расположено между поверхностью и металлическим корпусом судна на воздушной подушке. ГО даёт возможность увеличить расстояние между поверхностью и основанием корпуса, что позволяет преодолевать волны и достаточно высокие препятствия. Существует два основных типа ограждений: двухъярусное, сегментное.