Техника - молодёжи 2001-05, страница 33

+

ТЕХНОПАРК — «ВОСТОК» К

М

И

о ■и tr

от о

m

X S X

СОВМЕЩЕНИЕ НЕСОВМЕСТИМОГО

«Я конструктор-самоучка, разрабатываю различную транспортную технику — самолеты, катера, яхты, вездеходы, — представился «Комиссионке» Анатолий Кузьмин. — Подготовил свыше двух десятков проектов. Многие мои предложения были воплощены другими конструкторами. Например, еще 25 лет назад я предложил ракето-торпеду, а также появившийся много позже моторный дельтаплан с аэродинамическим управлением и фюзеляжем».

Кузьмин по специальности судовой механик, долгое время трудился на полярных станциях, а в свободное от службы время занимался изобретательством. «Сначала я продумывал конструкцию, потом делал ее компоновочный чертеж, — пишет он. — В моих проектах не найти узла, который не был бы функционален: я всегда уделял особое внимание надежности, прочности деталей и систем, безопасности всей конструкции и удобству работы экипажа. Предлагаю вам пару последних разработок».

Ознакомившись с ними, мы решили, что хотя материал и «комиссионочный», но весьма необычный, и его стоит представить читателям более полно, нежели позволяют наши традиционно короткие информационные заметки

Начнем с темы, которая ближе к основной профессии изобретателя. «В свое время я разработал конструкцию быстроходного судна нового типа, которое, по расчетам, должно развивать скорость до 500 км/ч», — пишет Кузьмин.

Прежде чем раскрыть суть его устройства, напомним вкратце историю борьбы инженеров и умельцев-самоучек за скорость на воде после того, как в начале XIX столетия коммерческие суда, а за ними боевые корабли оснастили паровыми машинами, пусть и примитивными, и моряки наконец-то перестали зависеть от силы и направления ветра и течений.

В продолжение двух веков скорости кораблей и судов увеличивали, в основном, тем, что улучшали их обводы и наращивали мощность машин. Например, у строившихся в 30-е гг. советских эскадренных миноносцев типа «Гневный», водоизмещением около 2 тыс. т силовая установка в 48 тыс. л.с. обеспечивала скорость 38 узлов, а лидерам типа «Ленинград» (2928 т) для достижения полного хода в 41 узел потребовались 66 тыс. л.с. Их современник, французский лидер «Ле Фантаск», был быстрее на 5 узлов, но для этого ему потребовались 81,6 тыс. «лошадок». Понятно, чем выше мощность, тем крупнее и массивнее котлы и турбины и больше расход топлива.

Поэтому конструкторы и изобретатели постоянно стремились найти и иные инженерные решения И находили.

В 1897 г. француз Ш. д'Апамбер разработал быстроходное судно на подводных крыльях — при наборе скорости они создавали подъемную силу, вытаскивавшую корпус из воды, и сопротивление ей при движении оказывали лишь они, тонкие и узкие.

Другим вариантом стали глиссеры как правило, небольшие суда вроде катеров, у которых на днище устраивали выступ, именуемый реданом При разгоне упирающаяся в него вода приподнимала носовую часть. Система глиссирования успешно применяется проектировщиками спортивных, гоночных судов, а в 20 — 30-х гг. — и создателями малых торпедных катеров. Так, советские катера типа Г-5, водоизмещением 17,8 т, с приспособленными для них авиамоторами общей мощностью 1700 л.с., могли выжать до 58 узлов.

Но и этим предприимчивость инженеров и изобретателей отнюдь не ограничивалась. Еще на заре авиации летуны подметили, что иногда при взлете и посадке, когда аэроплан летит около земли, без видимых вроде причин у него увеличивается подъемная сила. Объяснение этому непонятному явлению в 1923 г. дал один из создателей вертолета профессор Б.Юрьев в исследовании «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла» Оказывается, при умеренной скорости и малой высоте полета воздух между землей либо водой, крылом и фюзеляжем сжимается, уплотняется, образуя зону повышенного давления, так называемый эффект экрана.

Немцы, летая в 1932 г. на гидросамолете «Дорнье» над Северным морем на высоте около 10 м, отметили меньший расход бензина. А спустя три года финский авиаконструктор Т.Каарио построил первый специальный экраноплан — аэросани, оснащенные мотором с толкающим пропеллером и снабженные воздушным рулем. При движении над снежной целиной под корпусом аппарата возникал поддерживавший его экранный эффект.

В тот же период по проекту советского конструктора В Левкова изготовили первое судно на воздушной подушке, корпус которого парил на ней над водой и не испытывал вредного волнового сопротивления. Один из катеров Левкова, военный Л-5, при водоизмещении 11,3 т и силовой установке в 2 тыс. л.с., развивал 70 узлов, а это почти «самолетные» 130 км/ч!

Итак, все, кажется изобретено, и больше ничего нового не придумать. Кузьмин же придерживался иного мнения на этот счет и обратился к идее древнего гребного колеса, только на принципиально ином уровне. И к 1991 г. сконструировал роторный движитель.

Он представляет собой вертикально расположенный диск или колесо, частично погруженное в воду, на ободе которого установлены обращенные назад небольшие, короткие и широкие, лопатки. Если диск раскрутить до 2 тыс. об./мин, скажем, приводом от бензомотора, лопатки создадут силы: одну — подъемную, другую — направленную вперед, причем коэффициент полезного действия ротора может достигнуть почти невероятной величины — 0,9, судно несколько выйдет из воды и станет стремительно набирать ход, при этом оно как бы покатится на роторе (или роторах) по поверхности.

Так выходило по предварительным расчетам. Однако любая теория должна подтверждаться или опровергаться практикой. Кузьмин, тогда работавший механиком на полярной станции «Мыс Шелаурова», что в бухте Тикси, изготовил простую модель движителя. Это был диск диаметром 160 мм с 16 треугольными крылышками размахом 20 мм и длиной 35 мм, установленными одно за другим на его ободе под углом 5—6°. Сам диск изобретатель прикрепил к патрону обычной электродрели и наполовину погрузил в наполненное водой ведро. «Я был в восторге после того, как при включении дрели ротор буквально выпрыгивал на поверхность, — вспоминает автор. — При 800 об/мин подъемная сила крыльев достигала 300 — 400 гс, наибольшая тяга вперед — 300 гс — отмечалась при заглублении ротора на 0,1 — 0,2 его диаметра». Сопротивление воды было гораздо меньше, чем у обычных во-доизмещающих судов с гребным винтом и на подводных крыльях.

По мнению Кузьмина, ничто не мешает применять его движитель на боевых кораблях небольшого водоизмещения, например, на патрульных катерах, а также спасательных, пожарных и спортивных судах, для которых главным является быстроходность. А потом он подготовил проект названного им ротопланом «Мар-лина» (см. рис. на с. 32 — 33), дополнив его рядом весьма полезных усовершенствований.

Корпус «Марлина» выполнен в виде самолетного фюзеляжа — понятно, для лучшей обтекаемости; в передней части расположена кабина для экипажа и пассажиров, легко и быстро превращающаяся в грузовой отсек. Сзади установлены самолетные же киль и руль поворота, а также воздушный тормоз.

Над фюзеляжем помещен газотурбинный двигатель с поворотными соплами, обеспечивающими изменение вектора тяги. К бокам фюзеляжа крепится короткое и относительно широкое крыло небольшого удлинения, а на его концах, в обтекателях, размещены широкие роторы-диски. При наборе скорости «Марли-ном» они, крыло, а также кормовая площадка с рулем создают подъемную силу и поступательное движение. На «стопе» роторы играют роль поплавков.

При разгоне им сообщается вращение до 2 тыс. об/мин, одновременно выхлопные газы турбины выносятся под крыло и кормовую площадку, на которой, кстати, можно установить дополнительный водометный движитель, тем самым усиливая экранный эффект. А после выхода на крейсерский режим «Марлин» как бы катит по поверхности, опираясь на роторы и экран и разгоняясь до 500 км/ч. То, что его корпус находится над водой, обеспечивает безопасное движение по мелководью и даже выход на пологий берег.

Кузьмин представил проект «Марлина» на рассмотрение экспертам, и вот что отметил один из них, кандидат технических наук В Шишкин из питерского Мор-

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 200 1

31