Техника - молодёжи 2005-07, страница 40

ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОЗРЕНИЕ

МАХОЛЕТ НА КРЫЛЬЯХ

О судах на подводных крыльях знают все. Да и что в них невиданного, если уже полвека «Ракеты», «Метеоры», «Кометы» и другие крылатые суда верно служат на речных и морских пассажирских линиях в нашей стране и за границей? С их появлением наступила новая эра на водном транспорте. Ведь суда на подводных крыльях спокойно идут на скорости 40 -55 узлов при волне до 2,5 м.

Однако не было бы технического прогресса, если бы постоянные поиски изобретателей и техническое творчество создателей катеров, моторов и движителей периодически не достигали бы замечательных успехов.

...Идея создания этого плавсредства была 15 лет назад высказана шведским конструктором и строителем оригинальных лодок Александром Сахлиным. В 1993 г. он изготовил действующий образец «Трампофоила», который в настоящее время выпускается серийно.

«Трампофоил» - это плавсредство на подводных крыльях. Над основным подводным крылом на вертикальных стойках установлена площадка, на которых стоит спортсмен и держится за рулевую поперечину (типа велосипедного руля), установленную на стойках, опирающихся на переднее и основное крыло.

Спортсмен, стоя на подножке, совершает постоянные легкие подпрыгивания, вызывая вертикальные перемещения подводного крыла. При этом основное подводное крыло при вертикальных перемещениях создает тягу, направленную вперед, и подъемную силу, удерживающую аппарат и спортсмена над поверхностью воды. И это «чудо» на подводных крыльях может идти со скоростью более 21 км/ч, даже несмотря на небольшие волны.

Значит, подводное крыло может не только создавать подъемную силу, способную нести корабль над водой при достижении определенной горизонтальной скорости. Но самое удивительное, что крыло создает силу тяги практически при нулевой скорости при перемещении крыла вниз и вверх. Причем его пропульсив-ный КПД значителен, поскольку рекордные лодки с мускульным приводом на гребной винт или пропеллер имеют практически такую же максимальную скорость 21 - 28 км/ч.

Самолет А.И. Болдырева

ПОДВОДНЫХ

Юрий МАКАРОВ

Что из этого следует? А то, что существующие суда на подводных крыльях имеют некоторый резерв для совершенствования и увеличения их транспортной эффективности, если использовать на них новый тип движителя.

Во-первых, можно отказаться от супер-кавитирующего полупогруженного гребного винта или водомета, пропульсивный КПД которых довольно низкий. Во-вто-рых, не будет вала винта или водомета, установленного под углом к потоку воды, который создает значительное сопротивление на скорости 40 - 50 узлов. В-треть-их, нет кронштейнов и подшипников вала перед гребным винтом или углового редуктора водомета, создающих дополнительное сопротивление.

Отсутствие гребного винта или водомета, угловых редукторов, вала и его кронштейнов с подшипниками, позволит снизить вес судна, его гидродинамическое сопротивление, а следовательно, - потребную мощность судовых двигателей.

Ведь для современных СПК требуются силовые установки значительной мощности. Например, «Ракета» имеет нагрузку на единицу мощности 20,8 кг/л.е., «Комета» - 23,2 кг/л.с. Увеличение скорости с 40 до 55 узлов требует увеличения удельной мощности более чем в два раза («Буревестник» имеет удельную нагрузку на мощность 9,5 кг/л.е.).

Знал ли шведский изобретатель, что еще в 1972 г. экспериментальный катер МАИ-301Э с движительно-несущим крыльевым комплексом разрабатывался в Московском авиационном институте Э.П. Гребешковым, Е.Г. Извольским,

A.И. Мишиным, А.О. Адамьянцем,

B.В. Дорониным и Л.А. Носовым?

МАИ-301Э имел три подводных крыла,

которые относительно корпуса перемещались вверх-вниз механическим приводом от 195-сильного автомобильного двигателя ГАЗ-12 «Чайка». При этом создавалась подъемная сила и сила тяги, направленная вперед, т.к. подводные крылья были закреплены на стойках шарнир-но и автоматически устанавливались на требуемые углы атаки.

Катер имел очень внушительную конструкцию и водоизмещение 3 т - чтобы разместить контрольно-измерительную аппаратуру, экипаж и вспомогательное оборудование! Испытывали его на Московском море, в районе Большой Волги, катер практически на месте «вставал» на подводные крылья, затем набирал расчетную скорость.

Однако «махать» подводным крылом не всегда удобно - и не нужно. Есть другой вариант технического воплощения той же идеи - крыло с вибрирующим предкрылком, предложенное А.И. Болдыревым. Александр Иванович обнаружил интересный аэродинамический эффект: получение силы тяги и подъемной силы крылом, когда предкрылок, установленный чуть впереди и выше носка крыла, приводили в быстрое, колебательное движение вверх и вниз на углы ±15°.

В 1946 г. Болдырев спроектировал одноместный самолет с вибропредкрылком. Проект был рассмотрен в ЦАГИ, и в 1947 г. самолет Болдырева был построен в УПМ МАИ. Он имел массу конструкции 180 кг и размах крыла 6,07 м. Привод

предкрылка осуществлялся от мотоциклетного двигателя М-72 мощностью 22 л.с. При испытаниях в конце 1947 г. была получена максимальная тяга около 90 кг (как с хорошо подобранным винтом), кроме того, крыло на месте создавало значительную подъемную силу.

Для окончания натурных продувок в аэродинамической трубе с работающим предкрылком самолет был передан в ЦАГИ. Испытания не были завершены, слабым местом в конструкции оказался механизм привода предкрылка.

А.И. Болдырев предложил использовать этот движитель для судов на подводных крыльях, легких мотолодок и водных велосипедов.

Для демонстрации работы подводных крыльев с вибропредкрылком Болдырев сделал из оргстекла небольшой опытный бассейн длиной 2 м, шириной 0,5 и глубиной 0,15 м. Бассейн находился у него в московской квартире и конструктор охотно демонстрировал действующую модель корабля на подводных крыльях с вибропредкрылком. Модель имела пластмассовый корпус, носовое и кормовое подводные крылья, на которых были установлены вибропредкрылки с приводом от двух электромоторов, взятых от игрушечного автомобиля. Электропровод от мачты корабля тянулся к автотрансформатору.

В 1971 г. по предложению А.И. Болдырева аспирант кафедры «Конструкции и проектирования вертолетов» МАИ Аркадий Болдырев совместно с Александром Ивановичем спроектировал подвесной лодочный мотор с вибропредкрылком на базе лодочного мотора «Салют» мощностью 2.л.с. На нижней части дейдвуда вместо углового редуктора с гребным винтом было установлено подводное крыло с

Движитель для подвесного лодочного мотора

МАИ-301Э на ходу

ТЕХНИКА- МОЛОДЕЖИ 7' 2 0 0 5

38