Что такое воздушная подушка
Воздушная подушка
Полезное
Смотреть что такое «Воздушная подушка» в других словарях:
Воздушная подушка — объем воздуха с давлением, превышающим давление окружающей среды, заключенный между корпусом транспортного средства и опорной поверхностью. Различают статические и динамические воздушные подушки. Статическая воздушная подушка создается осевыми… … Морской словарь
Воздушная подушка — Воздушная подушка. Основные схемы образования; а камерная; б сопловая; в щелевая; г крыльевая. ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА, область повышенного давления воздуха между основанием машины и опорной поверхностью, между подвижными и неподвижными элементами… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА — конструктивно созданная область повышенного давления атмосферного воздуха между основанием машины и опорной поверхностью, между подвижными и неподвижными элементами механизмов в приборах, машинах орудиях. Эффект В. п. используется в транспортных… … Большая политехническая энциклопедия
ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА — область повышенного давления воздуха между основанием машины (напр., судна на воздушной подушке) и опорной поверхностью, между подвижными и неподвижными элементами механизмов (напр., воздушный подшипник), в приборах (напр., гироскопах) … Большой Энциклопедический словарь
Воздушная подушка — ПОДУШКА, и, ж. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
воздушная подушка — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN air cushion … Справочник технического переводчика
воздушная подушка — область повышенного давления воздуха между основанием машины (например, судна на воздушной подушке) и опорной поверхностью, между подвижными и неподвижными элементами механизмов (например, воздушный подшипник), в приборах (например, гироскопах).… … Энциклопедический словарь
Воздушная подушка — Не путать с воздушной подушкой безопасности Воздушная подушка аналог камеры от автомобиля с подаваемым в середину сжатым воздухом. Камера располагается под грузом, где создаётся высокое давление, и после наполнения воздухом пространства… … Википедия
воздушная подушка — [air cushion] газовая подушка при использовании воздушных струй. Смотри также: Подушка подушка валка газовая подушка … Энциклопедический словарь по металлургии
ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА — область повыш. давления воздуха между основанием машины и опорной поверхностью, между подвижными и неподвижными элементами механизмов в приборах, машинах орудиях. Различают статические (повыш. давление создаётся вентилятором или компрессором) и… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Суда на воздушной подушке: что это, зачем они нужны и как устроены
С приходом зимы для большей части рекреационного флота навигация закрывается, лодки ставят на берег и приводят в порядок, готовясь к следующему сезону. Лед сковывает водные пути и делает невозможной навигацию. Да же с приходом весны реки освобождаются не сразу. Когда времени теплого сезона недостаточно и так хочется выйти на воду независимо от погоды и обстановки вокруг, можно рассмотреть покупку судна на воздушной подушке. Суда на воздушной подушке (СВП), или аэролодки, способны передвигаться по отмелям, болотам и льду. Их часто используют специальные службы для снабжения и пассажирских перевозок в труднодоступных регионах.
Лодка, которая парит над водой
Судно на воздушной подушке (коротко СВП) — это судно с динамическим поддержанием плавучести. Это означает, что судно держится на плаву за счет нагнетания под корпус воздуха с избыточным давлением.
Фактически, СВП в ходу не касается поверхности, а парит в нескольких миллиметрах от среды по которой двигается, что позволяет передвигаться по разным типам поверхностей.
Эти суда пришлись по вкусу как военным и спасателям, охотникам и рыбакам, а также применяются в пассажиро- и грузоперевозках в труднодоступных районах, в том числе на рейсовых линиях. Их успешно применяют там, где другие транспортные средства попросту не пройдут, а авиация экономически невыгодна.
Кто придумал аэролодки
Идея создания судна, в котором воздух будет закачиваться под днище, была предложена шведским философом Эммануилом Сведенборгом еще в 1716 году. После него над этой идеей работали британцы Уильям Фруд и Джон Торникрофт, швед Густав Лаваль, австрийский инженер Дагоберт фон Томамюль, француз Шарль Терик и советский ученый Константин Циолковский. Но недостаточного развития технологий того времени воплотить идею в жизнь удалось только в 1915 году. Австриец Дагоберт Мюллер фон Томамюляв сконструировал экспериментальный торпедный глиссер с нагнетанием воздуха под корпус. Главным преимуществом этого катера должна была стать скорость, однако на испытаниях нагнетание воздуха под корпус дало незначительный эффект и проект закрыли.
Работа над СВП продолжалась, но скорость все так же оставалась главной целью в развитии флота.
Первые в мире опытные катера на воздушной подушке скегового типа были построены в 1934–1939 годах под руководством советского конструктора Владимира Левкова.
Обратите внимание, насколько просто четыре человека разворачивают судно вручную, при его весе в 8,6 т.
В 1955 году британский изобретатель Кокерелл Кристофер подал заявку на патент конструкции СВП соплового типа. Было предложено использование гибкого ограждения (из прорезиненной ткани) для удержания воздуха под судном. Сперва эта идею восприняли несерьезно, но практика показала обратное и «юбка» стала новым витком в развитии СВП и используется по сегодняшний день.
Конструкция современных СВП
Прошло более полувека, технология отточена и теперь это не нечто экзотическое, а вполне понятное транспортное средство, которое состоит из корпуса, сделанного из алюминиевых сплавов и композитных материалов, морской силовой установки, маршевых и нагнетающих винтов.
СВП — э то штучное изделие и найти два одинаковых судна невозможно. Они делаются не просто под заказ, а с детальной проработкой с заказчиком.
Фантазию заказчика ограничивает только бюджет и правила классификационного общества, проект и все комплектующие придется согласовать и если изменения конструкции будет влиять на живучесть судна, то их могут не пропустить на стадии проектирования.
Учитывая, что СВП работает в экстремальных условиях, насыщению судна уделяется особое внимание. Все комплектующие должны быть не только надежными, но и легкими в ремонте, и взаимозаменяемыми, ведь если вы заглохнете посередине замерзшей реки, то пока сделанная под заказ импортная деталь придет, река успеет растаять. Поэтому большая часть деталей добывается в ближайшем автомагазине.
Среди рекреационного и коммерческого флота широко распространились суда с воздушной подушкой соплового типа, где воздух удерживает юбка. Такая конструкция достаточно надежная и даже при разрыве отдельных элементов у нее хорошая ремонтопригодность (как пример, при отрыве сектора юбки пробивается новое отверстие и он крепится на место).
Самое главное, что сопловый СВП имеет амфибийные свойства и в отличие от скеговых СВП, где воздушная подушка ограждена жесткими баллонами-скегами, может передвигаться не только по воде, но и по грунту, льду, болотам.
Излишек давления поднимает его на некоторое расстояние от поверхности, тем самым сводя трение при движении к минимуму, а от высоты юбки, на которую поднимется судно, зависит высота препятствия, которое может преодолеть катер. В основном это не более 1 м. Благодаря эффекту «скольжения» по воздуху подушки развивают внушительные скорости, но это также сказывается и на их управлении, контакта с поверхностью фактически нет.
Если конструкция подушки предусматривает баллоны, то давление в них шкипер регулирует, как давление шин на автомобиле. Для воды, как для хорошей дороги, нужно подкачать посильнее, а вот если есть преграды, то давление уменьшают и тогда баллон легче обтекает неровности.
Само по себе гибкое ограждение — это один из расходников, при находе на коряги, постоянным переходам по торосам она периодически рвется либо просто стирается со временем о грунт.
Но даже после серьезных повреждений СВП продолжает движение.
Возможно под кренами, с меньшей отзывчивостью, СВП все равно будет идти.
Управление СВП
На месте капитана аэролодки с корее чувствуешь себя за рулем автомобиля с довольно знакомой приборной панелью. Однако такое визуальное сходство очень обманчиво. Приглядевшись, обнаруживаем дополнительные органы управления. Одним газом и рулем тут уже не отделаешься, ведь не стоит забывать, что СВП немного самолет и парит над поверхностью, хоть и на очень малой высоте.
Для того, чтобы поехать вперед, нужно не только добавить газу, но и отрегулировать шаг винта, а повороты на СВП — целое искусство.
Учитывая, что у судна нет прямого контакта с поверхностью, просто повернув руль, вы скорее всего продолжите движение в том же направлении — только боком. Для того, чтобы развернуться, нужно накренить судно в сторону поворота, в некоторых случаях отдифферентовать и точно рассчитать скорость, на которой вы делаете маневр, а также при перекладке рулей добавить газу. Скорость катеров на воздушной подушке, конечно, нужно уточнять согласно ТТХ конкретной модели, но 100 км/ч для большинства представителей — это не предел.
отсутствия контакта с поверхностью СВП чувствительны к боковому ветру и их начинает сносить, а встречный ветер будет тормозить катер. Также СВП не могут преодолевать длинные подъемы, хотя выход на берег с коротким крутым подъемом не составляет труда опытному капитану, который схитрит и зайдет не четко носом, а немного под углом.
Как такового тормоза на СВП нет и тормозной путь немалый крайне малого трения с поверхностью.
Самым эффективным способом остановиться является разворот судна на 180° и остановка маршевыми винтами, но также это можно сделать, изменив угол лопастей на отработку заднего хода, а на воде для сброса скорости можно сдуть подушку и лечь днищем на воду — это как выйти из режима глиссирования на обычном катере.
Производство СВП в России
Найти компанию, строящую СВП в России, не составляет труда. Интернет пестрит сайтами производителей и большинство из них собирают катера из отечественных материалов и оборудования. Ниже представлен перечень основных СВП и как видно, есть из чего выбрать. Такое количество производителей обусловлено спросом на эти вездеходы. География страны и условия работы транспорта на севере сформировали рынок услуг с привлечением транспорта на воздушной подушке.
Компании-производители судов на воздушной подушке
Воздушная подушка или технология «летучего корабля»
В 1716 году шведский инженер и естествоиспытатель Эммануэль Сведенборг предложил направлять поток воздуха под днище корабля с помощью винтов, приводимых в движение мускульной силой человека. Идея была обречена на провал, так как человеческих возможностей недостаточно даже для того, чтобы таким образом поднять хотя бы маленький корабль. Что уж говорить про большие суда, груженые различными товарами или людьми. Для реализации этой задумки нужны были не человеческие мышцы, а мощный двигатель, который к тому времени ещё не изобрели. Сведенборг осознал утопичность идеи, забросил ее и ударился в исследование духовных материй, чем впоследствии и прославился. Однако плод его «больной фантазии» не был столь уж бредовым. Он стал прообразом технологии воздушной подушки, получившей распространение в XX веке, когда наконец появились мощные судовые моторы.
Что такое воздушная подушка и зачем она нужна
Воздушная подушка представляет собой повышенное давление воздуха, создаваемое либо между двумя частями механического устройства, либо в ограниченной зоне опорной поверхности, над которой движется некий аппарат. Ее главная задача — стать «воздушной смазкой», уменьшающей трение между соприкасающимися поверхностями.
Принцип работы воздушной подушки основан на разнице давлений воздушных потоков внешней среды (низкое давление) и внутренней камеры устройства (высокое давление). Благодаря ней возникает подъемная механическая сила, достаточно сильная, чтобы оторвать объект на небольшое расстояние от опорной поверхности. При этом высота отрыва зависит от величины этой разницы: чем выше давление в подушке по сравнению с давлением внешней среды, тем выше будет подъем.
Подушка нашла применение в различных сферах. Например, в медицине ее используют для уменьшения боли пациентов, пострадавших при пожаре — технология позволяет им лежать, не касаясь обгоревшей частью тела кровати. В бытовой технике, такой как пылесосы и газонокосилки, центробежный вентилятор направляет воздушные потоки под дно, обеспечивая легкость управления агрегатом. В различных приборах, например, гироскопах, подушка играет роль «воздушного подшипника». Но шире всего она применяется в водных транспортных средствах.
Воздушная подушка против сопротивления воды
Для корабля главное препятствие к развитию высокой скорости — сопротивление воды, в которую погружена часть его корпуса. Вода почти в 800 раз плотнее воздуха, и какой бы тюнинг не делали для лодки, какие бы двигатели на нее не ставили — ее возможность разогнаться всегда будет ограничена. Отсюда логика подсказывает вывод: чтобы уменьшить или исключить сопротивление воды (и, как результат, увеличить скорость), нужно вытащить судно из нее. Корабль должен не плыть по воде, а скользить над ней. Здесь и возникает решение — воздушная подушка. Опираясь на слой сжатого воздуха, корабль «полетит» над водной поверхностью и уже сможет разогнаться до приличных скоростей.
Существует два класса транспортных средств, использующих технологию воздушной подушки. Их выделяют на основании принципа ее формирования — динамического (экранопланы) или статического (судна на воздушной подушке или ховеркрафты).
Низколетящий самолет на воздушной подушке
Экраноплан — аэродинамическая машина, которая формирует воздушную подушку в движении «экранным» способом при одновременном взаимодействии с большой ровной отражающей поверхностью — «экраном» (водной гладью, льдом или землей). Внешне он выглядит как низколетящий самолет, который также является водным судном и может плыть как обычный корабль.
Экраноплан передвигается благодаря двум силам. При поступательном наборе скорости его аэродинамический профиль (крыло) перемещается сквозь поток воздуха. Поскольку профиль несимметричен, поток над крылом проходит больший путь, чем под ним, и воздух сверху разгоняется быстрее. Это приводит к уменьшению статического давления: под крылом оно становится выше, чем над ним. В результате возникает подъемная сила, как у обычного самолета. Экраноплан начинает лететь. Однако в отличие от самолетов он не поднимается высоко: обычно расстояние до поверхности воды, льда или земли во время перемещения не превышает 1,5 метров. За счет этого между нижней поверхностью и экраном формируется воздушная подушка. Сила, образующаяся благодаря ней, дополняет «классическую» подъемную силу и благодаря этому изменяет несущие свойства крыла. Во-первых, скорость движения аппарата становится очень высокой (экранопланы разгоняются до 600 км/ч). Во-вторых, значительно повышается грузоподъемность, а в-третьих — экономнее расходуется топливо.
Рис.1: Формирование подъемной силы 
Рис. 2: Воздушный поток под экранопланом
Экраноплану все равно, над чем лететь, а также ему не нужна инфраструктура — мосты, дороги, взлетно-посадочные полосы. Важен только ровный участок суши или достаточных размеров водоем. При этом они безопаснее и живучее самолетов: при любой форс-мажорной ситуации экраноплан легко садится на воду. Даже если все авиационные двигатели выйдут из строя, экраноплан сможет продолжить путь. Запустив корабельные моторы, он пойдет как обычная лодка.
Экранопланы в России
Несмотря на то, что экранопланами занимались многие иностранные инженеры-энтузиасты, это по праву российское ноу-хау: на эффект динамической воздушной подушки впервые обратили внимание в СССР (американцы осознали перспективность направления только в 1990-м году). Один из первых проектов экраноплана разработал П. И. Гроховский в 1932 году: по его версии внешне аппарат должен был выглядеть как космический корабль.
Рис.3: Проект экраноплана Гроховского
Отцом-основателем «экранопланной мысли» считается советский конструктор Ростислав Алексеев (в вашингтонской Галерее выдающихся личностей XX века даже есть его портрет). Под его руководством были разработаны аппараты серии СМ, КМ, Орленок, Лунь и др. Один из самых известных в мире экранопланов работы Алексеева — Каспийский монстр — получил свое название благодаря ЦРУ. В 60-е годы американская разведка обнаружила на спутниковых снимках на берегу Каспийского моря необычный летательный аппарат, который был настолько огромен (размеры сравнимы с футбольным полем), что с трудом верилось в его реальность. На его корпусе видны были буквы КМ, и в Лэнгли, не долго думая, расшифровали аббревиатуру на свой лад — «Каспийский монстр». И, в принципе, такое название ему больше подходило, чем настоящее и скромное «корабль-макет». Ведь КМ имел размах крыла 37,6 м, длину — около 100 м, достигал скорости в 500 км/ч, весил почти 550 тонн и мог взлетать на высоту от 4 до 14 метров даже при волнении в море в 5 баллов. Позже на его базе разработали не менее известный корабль «Лунь», прозванный «убийцей авианосцев».
Рис.4: Экраноплан «КМ-1» 
Рис.5: Экраноплан «КМ-4» 
Рис.6: Экраноплан «Лунь» 
Рис.7: Экраноплан «Лунь»
В советское время экранопланы в основном разрабатывали для ВМФ, поэтому они были такими огромными («Лунь» имела восемь реактивных двигателей и несла на себе шесть противокорабельных ракет «Москит»). Сейчас такие махины уже не строят — экранопланы используются в качестве грузового и пассажирского транспорта, например, в Карелии, где бессчетное количество рек и озер. Современные «летучие корабли», как правило, вмещают от 10 до 30 человек, имеют вес до 10 тонн и разгоняются до 200 км/ч. Среди них – «Акваглайд», «Орион», «Буревестник-24», «Волга-2», «Иволга» ЭК-12.
Экраноплан «Орион-10» может подниматься в воздух на 20 метров, развивает скорость до 200 км/ч, и помимо членов экипажа вмещает восемь пассажиров. Его старший брат «Орион-20» берет на борт тонну груза или 20 пассажиров и разгоняется до 250 км/ч.
Рис.8: Экраноплан «Орион-20»
Парящая лодка на воздушной подушке
Ховеркрафт (от англ. «hover — парить) или судно на воздушной подушке (СВП) формирует воздушную подушку статическим способом (независимо от движения) — нагнетанием воздуха под днище.
В очень упрощенном виде устройство таких лодок представляет собой перевернутую тарелку. Вентилятор создает воздушные потоки, которые заполняют камеру внутри аппарата (под днищем), создавая там повышенное давление. Разница давлений генерирует подъемную силу, благодаря которой судно «взлетает» над поверхностью. Высота полета, конечно, меньше, чем у экраноплана (крыльев-то нет), но достаточна для того, чтобы перемещаться не только по воде, но и по льду, снегу, болоту, песку, траве, а, по мнению ведущих передачи «Разрушители мифов», даже минному полю (не стоит повторять этот эксперимент!). Как и экранопланы, СВП обладают высокой грузоподъемностью, а за счет того, что уходит сопротивление воды, они развивают высокую скорость до 100-130 км/ч.
Но есть одно «но»! Когда под ховеркрафтом растет давление, и он начинает приподниматься, по его краям образуются зазоры. Они становятся местом утечки драгоценного сжатого воздуха, а, значит, либо подушка становится менее мощной, либо нужно тратить больше энергоресурсов для ее поддержания. Чтобы этого не происходило в разное время конструкторская мысль изобрела несколько решений: скеги, юбку и сопловый способ подачи воздуха. Их главная задача — сделать так, чтобы под днищем всегда было достаточное давление, а воздух минимально «разбегался» по сторонам.
Скеги — жесткие стенки или баллоны, которые по бортам ограждают подушку и не дают ей «сдуваться». Поскольку они погружены в воду, такая конструкция пригодна только для лодок, предназначенных для движения исключительно над водной поверхностью. Впервые идею скегов реализовал в 1916 году австриец Дагоберт Мюллер фон Томамюль. Он построил торпедный катер с продолговатыми металлическими килями, которые шли по борту и удерживали воздух. В результате такого тюнинга судно разгонялось до 70 км/ч. В СССР скеговые катера строил конструктор Владимир Левков. Один из них — «Л-5» — на испытаниях показал невиданную ранее скорость в 130 км/ч.
Рис.9: СВП скегового типа
«Юбка» — это гибкое ограждение, которое окружает днище и позволяет стабильно удерживать мощную воздушную подушку. Благодаря ней судна могут преодолевать препятствия. Например, если лодка встречается с преградой вроде сугроба или мощной волной, то она может ее спокойно обогнуть. Юбка при этом немного продавится, но затем непрерывно поступающий в подушку воздух быстро возвратит ее в первоначальное состояние. Многие историки считают, что именно изобретение юбки привело к расцвету СВП.
Рис.9: Один из вариантов «юбки»
При сопловой подаче воздуха нагнетаемый вентилятором поток подается под днище не через широкую трубу, а с помощью наклоненных внутрь сопел, расположенных по периметру судна. Суть в том, что при использовании этого метода струи воздуха изгибаются так, что центробежные силы, действующие на криволинейно движущиеся частицы воздуха, уравновешиваются повышенным давлением под днищем, и воздушная подушка «запирается».
Сопловый способ работы придумал британский изобретатель-энтузиаст Кристофер Коккерелл. Он проводил множество экспериментов с жестяными банками, размещенными на весах с гирями. Британец разными способами закачивал под них воздух и однажды обнаружил, что чем тоньше отверстия для подачи воздуха, тем давление сильнее. И если окружить днище судна узкими соплами и подавать через них маленькими струйками сжатый воздух, подушка станет гораздо мощнее. По сопловой схеме в 1959 году был построен ховеркрафт SR.N1. На нем англичане пересекли Ла-Манш. Эта конструкция считается наиболее эффективной и экономичной. На ее базе строятся почти все коммерческие и военные суда на воздушной подушке в мире. А для увеличения высоты «полета» таких ховеркрафтов, их грузоподъемности и уменьшения энергозатрат их часто дополняют «юбкой».
Рис.10: СВП SR.N4 (последняя модификация SR.N1)
СВП в России
Как и в случае с экранопланами, СВП в России строили в основном для нужд ВМФ. Один из первых проектов — «Джейран»(1970) — был вооружен двумя установками АК-30 и мог вместить 2 танка вместе с 200 пехотинцами. Перевозя на борту весь этот груз, «Джейран» разгонялся до 100 км/ч.
Разрабатывались и менее внушительные суда, например десантно-штурмовой катер «Скат» (на 40 пехотинцев) или десантовысадочный корабль «Кальмар» (на 1 средний танк Т-54 или 2 легких танка ПТ-76 или 120 пехотинцев).
Рис.11: СВП «Кальмар»
Однако русских всегда тянет на масштабные проекты. И в 1988 ВМФ России был передан в эксплуатацию самый большой в мире ховеркрафт с подходящим названием — «Зубр». Этот монстр водоизмещением в 550 тонн мог принять с необорудованного берега и перевезти на себе до 150 тонн груза: например, 3 танка Т-80 и 80 морских пехотинцев. Он спокойно преодолевал рвы, траншеи и болота и разгонялся до 130 км/ч. В 2000 году во время испытаний экспортной греческой версии «Зубра», тот ненароком раздавил грузовик, который просто не заметил в темноте.
Рис.12: СВП «Зубр»
Благодаря всесезонным и вездеходным качествам ховеркрафтов они активно используются пассажирскими перевозчиками и аварийно-спасательными службами.
Рис.13: СВП «Хивус-48»
Рис.14: СВП «Славир Спасатель»
Высоко оценивают «амфибийные» свойства ховеркрафтов и любители активного отдыха на природе. Малые СВП не только хорошо подходят для бездорожья, по которому часто добираются на охоту или рыбалку. С ними не нужно беспокоиться о недостаточной толщине льда, а также искать причал — выезжаете на берег, глушите мотор и вперед за приключениями! Более того, за счет малых размеров СВП, как правило, умещаются в обычном легковом прицепе.
Например, ховеркрафт Jetter (резидент «Сколково») имеет габариты 4 х 2 х 1,5 м, весит 290 кг и рассчитан на двух пассажиров. Благодаря компактности он очень маневренен и забирается в любые непроходимые для других судов места. На нем можно рыбачить в ледостав, охотиться в болотистой местности или просто гонять в свое удовольствие. По воде Jetter разгоняется до 75 км/ч, по льду— до 100 км/ч. В СВП встроены обогрев сиденья и ручек, стереодинамики для радио или плеера, крепление и зарядка для смартфона, держатель для удочки и эхолота. На случай дождя предусмотрен тент.
Рис.15: СВП Jetter (резидент «Сколково») 
Рис.16: СВП Jetter
В заключение
Несмотря на то, что и экраноплан, и ховеркрафт — представители водного вида транспорта, по физике своего движения они все-таки скорее близки к самолетам, чем к лодкам. Ведь двигаются-то они не ПО воде, а НАД ней. Такой вид транспорта — не «летучая лодка», а «низколетящий» самолет.