Любительские аппараты на воздушной подушке. Судно на воздушной подушке (СВП) Свп своими руками чертежи сборка самодельные

Однажды зимой, когда я, прогуливаясь по берегу Даугавы, разглядывал занесенные снегом лодки, у меня родилась мысль - создать всесезонное средство передвижения, т. е. амфибию , которую можно было бы использовать и в зимнее время.

После долгих раздумий выбор мой пал на двухместный аппарат на воздушной подушке . Сначала ничего, кроме огромного желания создать такую конструкцию, у меня не было. Доступная мне техническая литература обобщала опыт создания только больших СВП, а по малым аппаратам прогулочно-спортивного назначения никаких данных найти я не смог, тем более что нашей промышленностью такие СВП не выпускаются. Итак, надеяться можно было только на собственные силы и опыт (о моем катере-амфибии на базе мотолодки «Янтарь» в свое время сообщалось в «КЯ»; см № 61).

Предвидя, что в будущем у меня могут найтись последователи, а при положительных результатах моим аппаратом может заинтересоваться и промышленность, я решил конструировать его на базе хорошо освоенных и имеющихся в продаже двухтактных двигателей.

В принципе аппарат на воздушной подушке испытывает существенно меньшие нагрузки, чем традиционный глиссирующий корпус катера; это позволяет конструкцию его делать более легкой. В то же время появляется и дополнительное требование: корпус аппарата должен иметь малое аэродинамическое сопротивление. Это необходимо учесть при разработке теоретического чертежа.

Основные данные амфибии на воздушной подушке
Длина, м	3,70
Ширина, м	1,80
Высота борта, м	0,60
Высота воздушной подушки, м	0,30
Мощность подъемной установки, л. с.	12
Мощность тяговой установки, л. с.	25
Полезная грузоподъемность, кг	150
Общий вес, кг	120
Скорость, км/ч	60
Расход топлива, л/ч	15
Емкость топливного бака, л	30

1 - руль; 2 - приборный щиток; 3 - продольное сиденье; 4 - подъемный вентилятор; 5 - кожух вентилятора; 6 - тяговые вентиляторы; 7 - шкив вала вентилятора; 8 - шкив двигателя; 9 - тяговый двигатель; 10 - глушитель; 11 - створки управления; 12 - вал вентиляторов; 13 - подшипники вала вентиляторов; 14 - ветровое стекло; 15 - гибкое ограждение; 16 - тяговый вентилятор; 17 - кожух тягового вентилятора; 18 - подъемный двигатель; 19 - глушитель подъемного двигателя; 20 - электростартер; 21 - аккумулятор; 22 - топливный бак.

Набор корпуса я изготовил из еловых реек сечением 50х30 и обшил 4-миллиметровой фанерой на эпоксидном клее. Оклейку стеклотканью не делал, опасаясь увеличения веса аппарата. Для обеспечения непотопляемости в каждый из бортовых отсеков поставил по две водонепроницаемые переборки, а также заполнил отсеки пенопластом.

Выбрана двухмоторная схема силовой установки, т. е. один из двигателей работает на подъем аппарата, создавая избыточное давление (воздушную подушку) под его днищем, а второй обеспечивает движение - создает тягу по горизонтали. Подъемный двигатель исходя из расчета должен был иметь мощность 10-15 л. с. Наиболее подходящим по основным данным оказался двигатель от мотороллера «Тула-200», но поскольку ни крепления, ни подшипники его не удовлетворяли по конструктивным соображениям, пришлось отлить из алюминиевого сплава новый картер. Этот двигатель приводит в движение 6-лопастной вентилятор диаметром 600 мм. Суммарный вес подъемной силовой установки вместе с креплениями и электростартером получился около 30 кг.

Одним из самых сложных этапов оказалось изготовление юбки - гибкого ограждения подушки, которое быстро изнашивается при эксплуатации. Применена имеющаяся в продаже брезентовая ткань шириной 0,75 м. Из-за сложной конфигурации стыков потребовалось около 14 м такой ткани. Полоса разрезалась на куски длиной, равной длине борта, с припуском на довольно сложную форму стыков. После придания необходимой формы стыки сшивались. Края ткани крепились к корпусу аппарата дюралевыми полосами 2х20. Установленное гибкое ограждение для повышения износостойкости я пропитал резиновым клеем, в который добавил алюминиевой пудры, придающей нарядный вид. Такая технология дает возможность реставрировать гибкое ограждение при аварии и по мере износа, подобно наращиванию протектора автомобильной шины. Надо подчеркнуть, что изготовление гибкого ограждения не просто отнимает много времени, но требует особой аккуратности и терпения.

Сборка корпуса и установка гибкого ограждения выполнялись в положении вверх килем. Затем корпус раскантовали и в шахте размером 800х800 установили подъемную силовую установку. Была подведена система управления установкой, и вот наступил самый ответственный момент; ее опробование. Оправдаются ли расчеты, поднимет ли сравнительно маломощный двигатель такой аппарат?

Уже при средних оборотах двигателя амфибия вместе со мной приподнялась и зависла на высоте около 30 см от земли. Запаса подъемной силы оказалось вполне достаточно, чтобы прогретый двигатель на полных оборотах поднимал даже четверых. В первые же минуты этих испытаний стали выявляться особенности аппарата. После соответствующей центровки он свободно передвигался на воздушной подушке в любом направлении даже от небольшого приложенного усилия. Создавалось впечатление, будто он плывет по водной поверхности.

Успех первого испытания подъемной установки и корпуса в целом окрылил меня. Закрепив лобовое стекло, я приступил к монтажу тяговой силовой установки. Вначале казалось целесообразным воспользоваться большим опытом постройки и эксплуатации аэросаней и установить двигатель с воздушным винтом сравнительно большого диаметра на кормовой палубе. Однако следовало учесть, что при таком «классическом» варианте существенно повысился бы центр тяжести столь малого аппарата, что неминуемо отразилось бы на его ходовых качествах и - главное - на безопасности. Поэтому я решил применить два тяговых двигателя, полностью аналогичных подъемному, и установил их в кормовой части амфибии, но не на палубе, а по бортам. После того, как я изготовил и смонтировал привод управления мотоциклетного типа и установил тяговые воздушные винты относительно малого диаметра («вентиляторы»), первый вариант аппарата на воздушной подушке был готов к ходовым испытаниям.

Для перевозки амфибии за автомашиной «Жигули» был изготовлен специальный трейлер, и вот летом 1978 г. я погрузил на него свой аппарат и доставил его на луг у озера под Ригой. Настал волнующий момент. В окружении друзей и любопытных я занял место водителя, завел подъемный двигатель, и мой новый катер повис над лугом. Завел оба тяговых двигателя. При увеличении числа их оборотов амфибия стала перемещаться по лугу. И тут стало ясно, что многолетнего опыта управления автомобилем и мотолодкой явно недостаточно. Все прежние навыки не годятся. Надо осваивать методы управления аппаратом на воздушной подушке, который может до бесконечности кружиться на одном месте, подобно юле. С увеличением скорости увеличивался и радиус поворота. Любые неровности поверхности вызывали поворот аппарата.

Освоившись с управлением, я направил амфибию по пологому берегу к поверхности озера. Оказавшись над водой, аппарат сразу же начал терять скорость. Тяговые двигатели стали поочередно глохнуть, заливаемые брызгами, вырывавшимися из-под гибкого ограждения воздушной подушки. При прохождении заросших участков озера вентиляторы втягивали камыши, кромки их лопастей выкрашивались. Когда же я выключил двигатели, а затем решил попробовать взять старт с воды, то ничего не вышло: аппарат мой так и не смог вырваться из «ямы», образованной подушкой.

В общем, то была неудача. Однако первое поражение не остановило меня. Я пришел к выводу, что при существующих характеристиках для моего аппарата на воздушной подушке недостаточна мощность тяговой установки; именно поэтому он не мог двинуться вперед при старте с глади озера.

За зиму 1979 г. я полностью переделал амфибию, уменьшив длину ее корпуса до 3,70 м, а ширину - до 1,80 м. Сконструировал и совершенно новую тяговую установку, полностью защищенную и от брызг, и от контакта с травой и камышом. Для упрощения управления установкой и снижения ее веса применен один тяговый двигатель вместо двух. Использована силовая головка 25-сильного подвесного мотора «Вихрь-М» с полностью переделанной системой охлаждения. Замкнутая система охлаждения объемом 1,5 л заполнена тосолом. Крутящий момент двигателя передается на расположенный поперек аппарата «гребной» вал вентиляторов при помощи двух клиновых ремней. Шестилопастные вентиляторы нагоняют воздух в камеру, из которой он вырывается (попутно охлаждая двигатель) за корму через квадратное сопло, снабженное створками управления. С аэродинамической точки зрения такая тяговая установка, видимо, не очень-то совершенна, но она довольно надежна, компактна и создает тягу около 30 кгс, оказавшуюся вполне достаточной.

В середине лета 1979 г. мой аппарат снова был перевезен на тот же луг. Освоившись с управлением, я направил его к озеру. На этот раз, оказавшись над водой, он продолжал движение, не теряя скорости, словно по поверхности льда. Легко, без помех, преодолевал отмели и камыши; особенно приятно было двигаться над заросшими участками озера, здесь не оставалось даже туманного следа. На прямом участке один из владельцев с мотором «Вихрь-М» пошел параллельным курсом, но вскоре отстал.

Особое удивление вызвал описываемый аппарат у любителей подледного лова, когда я продолжил испытания амфибии зимой на льду, который был покрыт слоем снега толщиной около 30 см. На льду было настоящее раздолье! Скорость можно было увеличить до максимальной. Точно ее не замерял, но опыт автоводителя позволяет утверждать, что она приближалась к 100 км/ч. При этом амфибия свободно преодолевала глубокие следы от мотонарт.

Рижской телестудией был снят и показан небольшой фильм, после чего я стал получать много запросов от желающих построить подобный амфибийный аппарат.

Высокие скоростные характеристики и амфибийные возможности аппаратов, передвигающихся на воздушной подушке (АВП), а также сравнительная простота их конструкций привлекают внимание конструкторов-любителей. В последние годы появилось немало небольших АВП, построенных самостоятельно и используемых для спорта, туризма или хозяйственных разъездов.

В некоторых странах, например в Великобритании, США и Канаде, налажено серийное промышленное производство малых АВП; предлагаются готовые аппараты либо наборы деталей для самостоятельной сборки.

Типичный спортивный АВП компактен, прост по конструкции, имеет независимые друг от друга системы подъема и движения, легко передвигается как над землей, так и над водой. Это преимущественно одноместные аппараты с карбюраторными мотоциклетными или легкими автомобильными двигателями воздушного охлаждения.

Туристские АВП более сложны по конструкции. Обычно они двух- или четырехместные, предназначены для сравнительно длительных путешествий и соответственно имеют багажники, топливные баки большой емкости, приспособления для защиты пассажиров от непогоды.

Для хозяйственных целей используются небольшие платформы, приспособленные для транспортировки преимущественно сельскохозяйственных грузов по пересеченной и болотистой местности.

Основные характеристики

Любительские АВП характеризуются главными размерениями, массой, диаметром нагнетателя и воздушного винта, расстоянием от центра массы АВП до центра его аэродинамического сопротивления.

В табл. 1 сопоставляются важнейшие технические данные наиболее популярных английских любительских АВП. Таблица позволяет ориентироваться в широком диапазоне значений отдельных параметров и использовать их для сравнительного анализа с собственными проектами.

Самые легкие АВП имеют массу около 100 кг, самые тяжелые - более 1000 кг. Естественно, чем меньше масса аппарата, тем меньшая требуется мощность двигателя для его движения или тем более высокие эксплуатационные качества могут быть достигнуты при той же потребляемой мощности.

Ниже приводятся наиболее характерные данные о массе отдельных узлов, составляющих общую массу любительского АВП: карбюраторный двигатель с воздушным охлаждением - 20-70 кг; осевой нагнетатель. (насос) - 15 кг, центробежный насос - 20 кг; воздушный винт - 6-8 кг; рама мотора - 5-8 кг; трансмиссия - 5-8 кг; кольцо-насадка воздушного винта - 3-5 кг; органы управления - 5-7 кг; корпус - 50-80 кг; топливные баки и бензопроводы - 5-8 кг; сиденье - 5 кг.

Общая грузоподъемность определяется расчетом в зависимости от числа пассажиров, заданного количества перевозимого груза, запасов топлива и масла, необходимых для обеспечения требуемой дальности плавания.

Параллельно с расчетом массы АВП требуется точный расчет положения центра тяжести, поскольку от этого зависят ходовые качества, остойчивость и управляемость аппарата. Главным условием является то, чтобы равнодействующая сил поддержания воздушной подушки проходила через общий центр тяжести (ЦТ) аппарата. При этом необходимо учитывать, что все массы, изменяющие свою величину в процессе эксплуатации (такие, например, как горючее, пассажиры, грузы), должны быть размещены вблизи от ЦТ аппарата, чтобы не вызывать его перемещения.

Центр тяжести аппарата определяется расчетом по чертежу боковой проекции аппарата, где наносят центры тяжести отдельных агрегатов, узлов конструкции пассажиров и грузов (рис. 1). Зная массы G i и координаты (относительно осей координат) x i и y i их центров тяжести, можно определить положение ЦТ всего аппарата по формулам:

Проектируемый любительский АВП должен соответствовать определенным эксплуатационным, конструктивным и технологическим требованиям. Основой для создания проекта и конструкции нового типа АВП являются, прежде всего, исходные данные и технические условия, которые определяют тип аппарата, его назначение, полную массу, грузоподъемность, габариты, тип главной энергетической установки, ходовые характеристики и специфические особенности.

От туристских и спортивных АВП, как, впрочем, и от других типов любительских АВП, требуется простота изготовления, использование в конструкции легкодоступных материалов и агрегатов, а также полная безопасность эксплуатации.

Говоря о ходовых характеристиках, подразумевают высоту парения АВП и связанную с этим качеством способность преодоления препятствий, максимальную скорость и приемистость, а также длину тормозного пути, остойчивость, управляемость, дальность хода.

В конструкции АВП принципиальную роль играет форма корпуса (рис. 2), которая является компромиссом между:

а) круглыми в плане обводами, которые характеризуются наилучшими параметрами воздушной подушки в момент зависания на месте;
б) каплевидной формой обводов, которая предпочтительнее с точки зрения снижения аэродинамического сопротивления при движении;
в) заостренной в носу ("клювообразной") формой корпуса, оптимальной с гидродинамической точки зрения во время движения по взволнованной поверхности воды;
г) формой, оптимальной для эксплуатационных целей.

Соотношения между длиной и шириной корпусов любительских АВП варьируются в пределах L:В=1,5÷2,0.

Используя статистические данные по существующим конструкциям, которые соответствуют вновь создаваемому типу АВП, конструктор должен установить:

массу аппарата G, кг;
площадь воздушной подушки S, м 2 ;
длину, ширину и очертания корпуса в плане;
мощность двигателя подъемной системы N в.п. , кВт;
мощность тягового двигателя N дв, КВТ.

Эти данные позволяют вычислить удельные показатели:

давление в воздушной подушке P в.п. = G:S;
удельную мощность подъемной системы q в.п. = G:N в.п. .
удельную мощность тягового двигателя q дв = G:N дв, а также начать разработку конфигурации АВП.

Принцип создания воздушной подушки, нагнетатели

Наиболее часто при постройке любительских АВП используются две схемы образования воздушной подушки: камерная и сопловая.

В камерной схеме, используемой чаще всего в простых конструкциях, объемный расход воздуха, проходящего через воздушный тракт аппарата, равен объемному расходу воздуха нагнетателя

где:
F - площадь периметра зазора между опорной поверхностью и нижней кромкой корпуса аппарата, через который воздух выходит из-под аппарата, м 2 ; ее можно определить как произведение периметра ограждения воздушной подушки Р на величину зазора h e между ограждением и опорной поверхностью; обычно h 2 = 0,7÷0,8h, где h - высота парения аппарата, м;

υ - скорость истечения воздуха из-под аппарата; с достаточной точностью ее можно рассчитать по формуле:

где Р в.п. - давление в воздушной подушке, Па; g - ускорение свободного падения, м/с 2 ; у - плотность воздуха, кг/м 3 .

Мощность, необходимая для создания воздушной подушки в камерной схеме, определяется по приближенной формуле:

где Р в.п. - давление за нагнетателем (в ресивере), Па; η н - коэффициент полезного действия нагнетателя.

Давление в воздушной подушке и расход воздуха - основные параметры воздушной подушки. Их величины зависят прежде всего от размеров аппарата, т. е. от массы и несущей поверхности, от высоты парения, скорости движения, способа создания воздушной подушки и сопротивления в воздушном тракте.

Наиболее экономичные аппараты на воздушной подушке - это АВП больших размеров или больших несущих поверхностей, при которых минимальное давление в подушке позволяет получить достаточно большую грузоподъемность. Однако самостоятельная постройка аппарата больших размеров связана с трудностями транспортировки и хранения, а также ограничивается финансовыми возможностями конструктора-любителя. При уменьшении размеров АВП требуется значительное повышение давления в воздушной подушке и, соответственно, увеличение потребляемой мощности.

От давления в воздушной подушке и скорости истечения воздуха из-под аппарата зависят, в свою очередь, негативные явления: забрызгивание во время движения над водой и запыление - при движении над песчаной поверхностью либо сыпучим снегом.

По-видимому, удачная конструкция АВП является в известном смысле компромиссом между описанными выше противоречивыми зависимостями.

Чтобы снизить затраты мощности на прохождение воздуха через воздушный канал от нагнетателя в полость подушки, он должен обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением (рис. 3). Потерн мощности, неизбежные при прохождении воздуха по каналам воздушного тракта, бывают двоякого рода: потерн на движение воздуха в прямых каналах постоянного сечения и местные потери - при расширении и изгибах каналов.

В воздушном тракте небольших любительских АВП потери на движение воздушных потоков вдоль прямых каналов постоянного сечения относительно невелики вследствие незначительной протяженности этих каналов, а также тщательности обработки их поверхности. Эти потери можно оценить по формуле:

где: λ - коэффициент потерь давления на длину канала, рассчитанный по графику, представленному на рис. 4, в зависимости от числа Рейнольдса Re=(υ·d):v, υ - скорость прохождения воздуха в канале, м/с; l - длина канала, м; d - диаметр канала, м (если канал имеет отличное от круглого сечение, то d - диаметр эквивалентного по площади поперечного сечения цилиндрического канала); v - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м 2 /с.

Местные потери мощности, связанные с сильным увеличением либо уменьшением сечения каналов и значительными изменениями направления потока воздуха, а также потери на всасывание воздуха в нагнетатель, сопла и к рулям составляют основные затраты мощности нагнетателя.

Здесь ζ м - коэффициент местных потерь, зависящий от числа Рейнольдса, которое определяется геометрическими параметрами источника потерь и скоростью прохождения воздуха (рис. 5-8).

Нагнетатель в АВП должен создавать определенное давление воздуха в воздушной подушке с учетом затрат мощности на преодоление сопротивления каналов воздушному потоку. В некоторых случаях часть воздушного потока используется и для образования горизонтальной тяги аппарата с целью обеспечения движения.

Полное давление, создаваемое нагнетателем, складывается из статического и динамического давлений:

В зависимости от типа АВП, площади воздушной подушки, высоты подъема аппарата и величины потерь составляющие компоненты p sυ и p dυ варьируются. Это определяет выбор типа и производительность нагнетателей.

В камерной схеме воздушной подушки статическое давление p sυ , необходимое для создания подъемной силы, можно приравнять к статическому давлению за нагнетателем, мощность которого определяется по формуле, приведенной выше.

При расчете потребной мощности нагнетателя АВП с гибким ограждением воздушной подушки (сопловая схема) статическое давление за нагнетателем можно рассчитать по приближенной формуле:

где: Р в.п. - давление в воздушной подушке под днищем аппарата, кг/м 2 ; kp - коэффициент перепада давления между воздушной подушкой и каналами (ресивером), равный k p =Р р:Р в.п. (Р р - давление в воздушных каналах за нагнетателем). Величина k p колеблется в пределах 1,25÷1,5.

Объемный расход воздуха нагнетателя можно рассчитать по формуле:

Регулировка производительности (расхода) нагнетателей АВП осуществляется чаще всего - путем изменения частоты вращения либо (реже) путем дросселирования потока воздуха в каналах при помощи находящихся в них поворотных заслонок.

После того как рассчитана необходимая мощность нагнетателя, необходимо найти для него двигатель; чаще всего любители используют мотоциклетные двигатели, если требуется мощность до 22 кВт. При этом в качестве расчетной мощности принимается 0,7-0,8 максимальной мощности двигателя, указываемой в паспорте мотоцикла. Необходимо предусмотреть интенсивное охлаждение двигателя и тщательную очистку воздуха, поступающего через карбюратор. Важно также получить установку с минимальной массой, которая складывается из массы двигателя, передачи между нагнетателем и двигателем, а также массы самого нагнетателя.

В зависимости от типа АВП применяются двигатели с рабочим объемом от 50 до 750 см 3 .

В любительских АВП применяются в равной степени как осевые нагнетатели, так и центробежные. Осевые нагнетатели предназначаются для небольших я несложных конструкций, центробежные - для АВП со значительным давлением в воздушной подушке.

Осевые нагнетатели, как правило, имеют четыре лопасти или больше (рис. 9). Их обычно изготовляют из дерева (четырехлопастные) или металла (нагнетатели с большим количеством лопастей). Если они из алюминиевых сплавов, то роторы можно отлить, а также применить сварку; можно сделать их сварной конструкции из стального листа. Диапазон давления, создаваемого осевыми четырехлопастными нагнетателями, составляет 600-800 Па (около 1000 Па с большим числом лопастей); КПД этих нагнетателей достигает 90%.

Центробежные нагнетатели делают сварной конструкции из металла или формуют из стеклопластика. Лопасти изготовляют гнутыми из тонкого листа либо с профилированным поперечным сечением. Центробежные нагнетатели создают давление до 3000 Па, а КПД их достигает 83%.

Выбор тягового комплекса

Движители, создающие горизонтальную тягу, можно разделить в основном на три типа: воздушный, водяной и колесный (рис. 10).

Под воздушным движителем понимается воздушный винт авиационного типа в кольце-насадке или без него, осевой или центробежный нагнетатель, а также воздушно-реактивный движитель. В простейших конструкциях горизонтальную тягу иногда можно создать с помощью наклона АВП и использования появляющейся при этом горизонтальной составляющей силы воздушного потока, истекающего из воздушной подушки. Воздушный движитель удобен для амфибийных аппаратов, не имеющих контакта с опорной поверхностью.

Если речь идет об АВП, передвигающихся только над поверхностью воды, то можно применить гребной винт или водометный движитель. По сравнению с воздушными эти движители позволяют получить значительно большую тягу на каждый киловатт затраченной мощности.

Ориентировочное значение тяги, развиваемой различными движителями, можно оценить по данным, приведенным на рис. 11.

При выборе элементов воздушного винта следует учитывать все виды сопротивления, возникающие в процессе движения АВП. Аэродинамическое сопротивление рассчитывается по формуле

Сопротивление воды, обусловленное образованием волн при движении АВП по воде, можно вычислить по формуле

где:

V - скорость движения АВП, м/с; G - масса АВП, кг; L - длина воздушной подушки, м; ρ - плотность воды, кг·с 2 /м 4 (при температуре морской воды +4°С равна 104, речной - 102);

С х - коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящий от формы аппарата; определяется продувкой моделей АВП в аэродинамических трубах. Приближенно можно принять C x =0,3÷0,5;

S - площадь поперечного сечения АВП - его проекции на плоскость, перпендикулярную направлению движения, м 2 ;

Е - коэффициент волнового сопротивления, зависящий от скорости АВП (числа Фруда Fr=V:√ g·L) и соотношения размерений воздушной подушки L:B (рис. 12).

В качестве примера в табл. 2 приведен расчет сопротивления в зависимости от скорости движения для аппарата длиной L=2,83 м и В=1,41 м.

Зная сопротивление движению аппарата, можно вычислить мощность двигателя, необходимую для обеспечения его движения с заданной скоростью (в данном примере 120 км/ч), принимая КПД воздушного винта η р равным 0,6, а КПД передачи от двигателя на винт η п =0,9:
В качестве воздушного движителя для любительских АВП чаще всего применяется двухлопастной винт (рис. 13) .

Заготовка для такого винта может быть склеена из фанерных, ясеневых или сосновых пластин. Кромка, а также концы лопастей, которые подвергаются механическому воздействию твердых частиц или песка, всасываемых вместе с потоком воздуха, защищаются оковкой из листовой латуни.

Используются также и четырехлопастные винты. Количество лопастей зависит от условий эксплуатации и назначения винта - для развития.большой скорости или создания значительной силы тяги в момент старта. Достаточную силу тяги может обеспечить и двухлопастной винт с широкими лопастями. Сила тяги, как правило, повышается, если воздушный винт работает в профилированном кольце-насадке.

Готовый винт перед креплением на валу двигателя должен быть отбалансирован, главным образом - статически. В противном случае при его вращении возникают вибрации, которые могут привести к повреждению всего аппарата. Балансировка с точностью до 1 г для любителей вполне достаточна. Кроме балансировки винта проверяют его биение относительно оси вращения.

Общая компоновка

Одной из основных задач конструктора является соединение всех агрегатов в одно функциональное целое. Проектируя аппарат, конструктор обязан в пределах корпуса предусмотреть место для экипажа, размещения агрегатов подъемной и движительной систем. Важно при этом использовать в качестве прототипа конструкции уже известных АВП. На рис. 14 и 15 представлены конструктивные схемы двух типовых АВП любительской постройки.

В большинстве АВП корпус представляет собой несущий элемент, единую конструкцию. На нем находятся агрегаты главной энергетической установки, воздушные каналы, приборы управления и кабина водителя. Кабины водителей размешаются в носовой или центральной части аппарата в зависимости от того, где находится нагнетатель - за кабиной или перед нею. Если АВП - многоместный, кабина находится обычно в средней части аппарата, что позволяет эксплуатировать его с разным количеством людей на борту без изменения центровки.

В небольших любительских АВП место водителя чаще всего открытое, защищенное спереди ветровым стеклом. В аппаратах более сложной конструкции (туристского типа) кабины закрыты куполом из прозрачного пластика. Для размещения необходимого снаряжения и запасов используются объемы, имеющиеся по бортам кабины и под креслами.

При воздушных двигателях управление АВП осуществляется с помощью либо рулей, размещенных в потоке воздуха за винтом, либо направляющих устройств, укрепленных в потоке воздуха, истекающего из воздушно-реактивного движителя. Управление аппаратом с места водителя может быть авиационного типа - с помощью рукояток или рычагов руля управления, либо как в автомобиле - рулевым колесом и педалями.

В любительских АВП применяются два основных вида топливных систем; с подачей топлива самотеком и с бензонасосом автомобильного или авиационного типа. Детали топливной системы, такие, как клапаны, фильтры, масляная система вместе с бачками (если применяется четырехтактный двигатель), маслорадиаторы, фильтры, система водяного охлаждения (если это двигатель с водяным охлаждением), - подбираются обычно из существующих авиационных или автомобильных детален.

Выхлопные газы от двигателя всегда выводятся в кормовую часть аппарата и никогда - в подушку. Чтобы уменьшить шум, возникающий при эксплуатации АВП, особенно вблизи населенных пунктов, используются глушители автомобильного типа.

В простейших конструкциях нижняя часть корпуса служит в качестве шасси. Роль шасси могут выполнять деревянные полозья (или полоз), принимающие на себя нагрузку при соприкосновении с поверхностью. В туристских АВП, отличающихся большей массой, чем спортивные, монтируются колесные шасси, которые облегчают перемещение АВП во время стоянок. Обычно используются два колеса, установленных по бортам либо вдоль продольной оси АВП. Колеса имеют контакт с поверхностью лишь после прекращения работы подъемной системы, когда АВП касается поверхности.

Материалы и технология изготовления

Для изготовления АВП деревянной конструкции применяют высококачественные сосновые пиломатериалы, подобные используемым в авиастроении, а также березовую фанеру, ясеневую, буковую и липовую древесину. Для склеивания дерева применяют водостойкий клей с высокими физико-механическими качествами.

Для гибких ограждений преимущественно используют технические ткани; они должны быть исключительно прочными, устойчивыми к атмосферному влиянию и влажности, а также к трению, В Польше чаще всего используют огнестойкую ткань, покрытую пластиковидным полихлорвинилом.

Важно выполнить правильно раскрой и, обеспечить тщательное соединение полотнищ между собой, а также крепление их к аппарату. Для крепления оболочки гибкого ограждения к корпусу применяют металлические планки, которые посредством болтов равномерно прижимают ткань к корпусу аппарата.

Конструируя форму гибкого ограждения воздушной подушки, не следует забывать о законе Паскаля, который гласит: давление воздуха распространяется во всех направлениях с одинаковой силой. Поэтому оболочка гибкого ограждения в надутом состоянии должна иметь форму цилиндра или сферы либо их сочетания.

Конструкция и прочность корпуса

На корпус АВП передаются силы от груза, перевозимого аппаратом, вес механизмов силовой установки и т. д., а также действуют нагрузки от внешних сил, ударов днища о волну и от давления в воздушной подушке. Несущая конструкция корпуса любительского АВП чаще всего представляет собой плоский понтон, который поддерживается давлением в воздушной подушке, а в режиме плавания обеспечивает плавучесть корпуса. На корпус действуют сосредоточенные силы, изгибающие и крутящие моменты от двигателей (рис. 16), а также гироскопические моменты от вращающихся частей механизмов, возникающие при маневрировании АВП.

Наибольшее распространение получили два конструктивных типа корпусов любительских АВП (или их комбинации):

ферменной конструкции, когда общая прочность корпуса обеспечивается с помощью плоских или пространственных ферм, а обшивка предназначается только для удержания воздуха в воздушном тракте и создания объемов плавучести;
с несущей обшивкой, когда общая прочность корпуса обеспечивается наружной обшивкой, работающей совместно с продольным и поперечным набором.

Примером АВП с комбинированной схемой конструкции корпуса является спортивный аппарат "Калибан-3" (рис. 17), построенный любителями Англии и Канады. Центральный понтон, состоящий из продольного и поперечного набора с несущей обшивкой, обеспечивает общую прочность корпуса и плавучесть, а бортовые части образуют воздуховоды (бортовые ресиверы), которые выполнены с легкой обшивкой, закрепленной на поперечном наборе.

Конструкция кабины и ее остекления должна обеспечивать возможность быстрого выхода водителя и пассажиров из кабины, особенно в случае аварии или пожара. Расположение стекол должно обеспечивать водителю хороший обзор: линия наблюдения должна находиться в границах от 15° вниз до 45° вверх от горизонтальной линии; боковой обзор должен быть не менее 90° на каждый борт.

Передача мощности на винт и нагнетатель

Наиболее просты для любительского изготовления клиноременная и цепная передачи. Однако цепная передача используется только для привода воздушных винтов или нагнетателей, оси вращения которых расположены горизонтально, да и то лишь в том случае, если есть возможность подобрать соответствующие мотоциклетные звездочки, так как их изготовление довольно сложно.

В случае клиноременной передачи для обеспечения долговечности ремней диаметры шкивов следует выбирать максимальными, однако при этом окружная скорость ремней не должна превышать 25 м/с .

Конструкция подъемного комплекса и гибкого ограждения

Подъемный комплекс состоит из нагнетательного агрегата, воздушных каналов, ресивера и гибкого ограждения воздушной подушки (в сопловых схемах). Каналы, по которым воздух подается от нагнетателя в гибкое ограждение, должны быть спроектированы с учетом требований аэродинамики и обеспечивать минимальные потери давления.

Гибкие ограждения любительских АВП обычно имеют упрощенную форму и конструкцию. На рис. 18 показаны примеры конструктивных схем гибких ограждений и способ проверки формы гибкого ограждения после его монтажа на корпусе аппарата. Ограждения этого типа обладают хорошей эластичностью, а благодаря закругленной форме не цепляются за неровности опорной поверхности.

Расчет нагнетателей, как осевых, так и центробежных, довольно сложен и может быть выполнен только при использовании специальной литературы.

Рулевое устройство, как правило, состоит из рулевого колеса или педалей, системы рычагов (или тросиковой проводки), соединенных с вертикальным рулем направления, а иногда и с горизонтальным рулем - рулем высоты.

Орган управления может быть сделан в виде автомобильного или мотоциклетного руля. Учитывая, однако, специфику конструкции и эксплуатации АВП как летательного аппарата, чаще используют авиационную конструкцию органов управления в виде рычага или педалей. В простейшем виде (рис. 19) при наклонении рукоятки вбок движение передается посредством закрепленного на трубе рычага к элементам штуртросовой проводки и далее на руль направления. Движения рукоятки вперед и назад, возможные благодаря ее шарнирному закреплению, передаются через толкатель, проходящий внутри трубы, к проводке руля высоты.

При педальном управлении независимо от его схемы необходимо предусматривать возможность перемещения либо сиденья, либо педалей для регулировки в соответствии с индивидуальными особенностями водителя. Рычаги изготовляют чаще всего из дюралюминия, трубы передачи крепятся к корпусу с помощью кронштейнов. Движение рычагов ограничивается проемами вырезов в направляющих, укрепленных на бортах аппарата.

Пример конструкции руля направления в случае размещения его в потоке воздуха, отбрасываемого движителем, показан на рис. 20.

Рули направления могут быть либо полностью поворотными, либо состоять из двух частей - неповоротной (стабилизатора) и поворотной (пера руля) при различных процентных соотношениях хорд этих частей. Профили сечения руля любых типов должны быть симметричными. Стабилизатор руля обычно неподвижно закрепляют на корпусе; главным несущим элементом стабилизатора является лонжерон, к которому подвешивается на шарнирах перо руля. Рули высоты, очень редко встречающиеся в любительских АВП, конструируются по тем же принципам и иногда даже бывают в точности такими же, как и рули направления.

Конструктивные элементы, передающие движение от органов управления к рулям и дроссельным заслонкам двигателей, обычно состоят из рычагов, стержней, тросиков и т. п. С помощью стержней, как правило, передаются усилия в обоих направлениях, тогда как тросики работают только на тягу. Чаще всего на любительских АВП используют комбинированные системы - с тросиками и толкателями.

От редакции

Все более пристальным вниманием любителей водно-моторного спорта и туризма пользуются суда на воздушной подушке. При сравнительно небольших затратах мощности они позволяют достичь высоких скоростей; для них доступны мелеющие и труднопроходимые реки; судно на воздушной подушке может парить и над землей, и надо льдом.

Впервые с вопросами проектирования малых СВП мы знакомили читателей еще в 4 выпуске (1965 г.), поместив статью Ю. А. Будницкого «Парящие суда». В был опубликован краткий очерк развития зарубежных СВП, включающий и описание ряда спортивно-прогулочных современных 1- и 2-местных СВП. С опытом самостоятельной постройки такого аппарата рижанином О. О. Петерсонсом редакция знакомила в . Публикация об этой любительской конструкции вызвала особенно большой интерес у наших читателей. Многие из них захотели построить такую же амфибию и просили указать необходимую литературу.

В этом году издательство «Судостроение» выпускает книгу польского инженера Ежи Беня «Модели и любительские суда на воздушной подушке». В ней вы найдете изложение основ теории образования воздушной подушки и механики движения на ней. Автор приводит расчетные соотношения, которые необходимы при самостоятельном проектировании простейших СВП, знакомит с тенденциями и перспективами развития данного типа судов. В книге приведено много примеров конструкций любительских аппаратов на воздушной подушке (АВП), построенных в Великобритании, Канаде, США, Франции, Польше. Книга адресована широкому кругу любителей самостоятельной постройки судов, судомоделистам, водномоторникам. Текст ее богато иллюстрирован чертежами, рисунками и фотографиями.

В журнале публикуется сокращенный перевод главы из этой книги.

Четыре наиболее популярных зарубежных СВП

Американское СВП «Эйрскэт-240»

Двухместное спортивное СВП с поперечным симметричным расположением мест. Механическая установка - автомоб. дв. «Фольксваген» мощностью 38 кВт, приводящий во вращение осевой четырехлопастной нагнетатель и двухлопастной воздушный винт в кольце. Управление СВП по курсу осуществляется с помощью рычага, связанного с системой рулей, размещенных в потоке за воздушным винтом. Электрооборудование 12 В. Пуск двигателя - электростартерный. Размеры аппарата 4,4x1,98х1,42 м. Площадь воздушной подушки - 7,8 м 2 ; диаметр воздушного винта 1,16 м, полная масса - 463 кг, максимальная скорость на воде 64 км/ч.

Американское СВП фирмы «Скиммерс инкорпорейтед»

Своеобразное одноместное СВП-мотороллер. Конструкция корпуса основана на идее использования автомобильной камеры. Мотор двухцилиндровый мотоциклетный мощностью 4,4 кВт. Размеры аппарата 2,9х1,8х0,9 м. Площадь воздушной подушки - 4,0 м 2 ; полная масса - 181 кг. Максимальная скорость - 29 км/ч.

Английское СВП «Эйр Райдер»

Этот двухместный спортивный аппарат - одни из наиболее популярных У судостронтелей-любителей. Осевой нагнетатель приводится во вращение мотоцикл, дв. рабочим объемом 250 см 3 . Воздушный винт - двухлопастной, деревянный; работает от отдельного мотора мощностью 24 кВт. Электрооборудование напряжением 12 В с авиационным аккумулятором. Пуск двигателей - электростартерный. Аппарат имеет размеры 3,81х1,98х2,23 м; клиренс 0,03 м; подъем 0,077 м; площадь подушки 6,5 м 2 ; масса порожнем 181 кг. Развивает на воде скорость 57 км/ч, на суше - 80 км/ч; преодолевает уклоны до 15°.

В таблице 1. приведены данные одноместной модификации аппарата.

Английское СВП «Ховеркэт»

Легкое туристское судно на пять-шесть человек. Существуют две модификации: «МК-1» и «МК-2». Центробежный нагнетатель диаметром 1,1 м приводится во вращение от автомоб. дв. «Фольксваген» рабочим объемом 1584 см 3 и потребляет мощность 34 кВт при 3600 об/мин.

В модификации «МК-1» движение осуществляется при помощи воздушного винта диаметром 1,98 м, приводимого во вращение вторым таким же двигателем.

В модификации «МК-2» для горизонтальной тяги использован автомоб. дв. «Порше 912» объемом 1582 см 3 и мощностью 67 кВт. Управление аппаратом осуществляется с помощью аэродинамических рулей, помещенных в потоке за воздушным винтом. Электрооборудование напряжением 12 В. Размеры аппарата 8,28х3,93х2,23 м. Площадь воздушной подушки 32 м 2 , полная масса аппарата 2040 кг, скорость передвижения модификации «МК-1» - 47 км/ч, «МК-2» - 55 км/ч.

Примечания

1. Упрощенная методика подбора воздушного винта по известному значению сопротивления, частоте вращения и скорости поступательного движения приведена в .

2. Расчеты клиноременных и цепных передач можно выполнить, пользуясь общепринятыми в отечественном машиностроении нормами.

Прототипом представляемой амфибийной машины стал аппарат на воздушной подушке (АВП) под названием «Аэроджип», публикация о котором была в журнале . Как и предшествующий аппарат, новая машина – одномоторная, одновинтовая с распределённым воздушным потоком. Эта модель тоже трёхместная, с расположением пилота и пассажиров по Т-образной схеме: пилот впереди посередине, а пассажиры – по бокам, сзади. Хотя ничто не мешает и четвёртому пассажиру расположиться за спиной водителя – длины сиденья и мощности винтомоторной установки вполне хватает.

Новая машина, кроме улучшенных технических характеристик, имеет ряд конструктивных особенностей и даже нововведений, повышающих её надёжность в эксплуатации и живучесть – всё-таки амфибия – «птица» водоплавающая. А «птицей» её называю потому, что и над водой, и над землёй передвигается она всё же по воздуху.

Конструктивно новая машина состоит из четырёх основных частей: стеклопластикового корпуса, пневмобаллона, гибкого ограждения (юбки) и винтомоторной установки.

Ведя рассказ о новой машине, неизбежно придётся повторяться – ведь конструкции во многом схожи.

Корпус амфибии идентичен прототипу как по размерам, так и по конструкции – стеклопластиковый, двойной, объёмный, состоит из внутренней и наружной оболочек. Здесь же стоит отметить, что отверстия во внутренней оболочке в новом аппарате расположены теперь не у верхней кромки бортов, а примерно посередине между ней и днищевой кромкой, что обеспечивает более быстрое и стабильное создание воздушной подушки. Сами отверстия теперь не продолговатые, а круглые, диаметром 90 мм. Их около 40 штук и расположены они равномерно по бортам и спереди.

Каждая оболочка выклеивалась в своей матрице (использованы от предыдущей конструкции) из двух-трёх слоёв стеклоткани (а днище – из четырёх слоёв) на полиэфирном связующем. Конечно, эти смолы уступают винил-эфирным и эпоксидным по адгезии, уровню фильтрации, усадке, а также выделению вредных веществ при высыхании, но имеют неоспоримое преимущество в цене – они значительно дешевле, что немаловажно. Для тех, кто намеревается использовать такие смолы, напомню, что помещение, где проводятся работы, должно иметь хорошую вентиляцию и температуру не менее +22°С.

1 – сегмент (комплект 60 шт.); 2 – баллон; 3 – швартовная утка (3 шт.); 4 – ветровой козырёк; 5 – поручень (2 шт.); 6 – сетчатое ограждение воздушного винта; 7 – наружная часть кольцевого канала; 8 – руль направления (2 шт.); 9 – рычаг управления рулями; 10 – лючок в тоннеле для доступа к топливному баку и аккумулятору; 11 – сиденье пилота; 12 – пассажирский диван; 13 – кожух двигателя; 14 – весло (2 шт.); 15 – глушитель; 16 – наполнитель (пенопласт); 17 – внутренняя часть кольцевого канала; 18 – фонарь ходового огня; 19 – воздушный винт; 20 – втулка воздушного винта; 21 – приводной зубчатый ремень; 22 – узел крепления баллона к корпусу; 23 – узел крепления сегмента к корпусу; 24 – двигатель на мотораме; 25 – внутренняя оболочка корпуса; 26 – наполнитель (пенопласт); 27 – наружная оболочка корпуса; 28 – разделительная панель нагнетаемого воздушного потока

Матрицы изготавливались заранее по мастер-модели из таких же стекломатов на той же полиэфирной смоле, только толщина их стенок была побольше и составляла 7 -8 мм (у оболочек корпуса – около 4 мм). Перед выкпейкой элементов с рабочей поверхности матрицы были тщательно убраны все шероховатости и задиры, и она трижды покрывалась разбавленным в скипидаре воском и полировалась. После этого на поверхность распылителем (или валиком) был нанесён тонкий слой (до 0,5 мм) гелькоута (цветного лака) красного цвета.

После его высыхания начался процесс выклейки оболочки по следующей технологии. Вначале с помощью валика восковая поверхность матрицы и одна сторона стекпомата (с более мелкими порами) промазываются смолой, и затем мат укладывается на матрицу и прикатывается до полного удаления воздуха из-под слоя (при необходимости можно сделать и небольшую прорезь в мате). Таким же образом укладываются и последующие слои стекломатов до требуемой толщины (3-4 мм), с установкой, где необходимо, закладных деталей (металлических и деревянных). Излишние лоскуты по краям обрезались при вы-клейке «по-мокрому».

а – внешняя оболочка;

б – внутренняя оболочка;

1 – лыжа(дерево);

2 – подмоторная плита (дерево)

После изготовления по отдельности наружной и внутренней оболочек они состыковывались, скреплялись струбцинами и саморезами, а затем склеивались по периметру полосками промазанного полиэфирной смолой того же стекломата шириной 40 -50 мм, из которого были изготовлены сами оболочки. После присоединения оболочек к кромке лепестковыми заклёпками прикреплялась по периметру вертикальная бортовая планка из 2-мм дюралюминиевой полосы шириной не менее 35 мм.

Дополнительно кусочками пропитанной смолой стеклоткани следует аккуратно проклеить все углы и места вворачивания крепёжных деталей. Наружная оболочка сверху покрыта гелькоутом – полиэфирной смолой с акриловыми добавками и воском, придающими блеск и водостойкость.

Стоит отметить, что по такой же технологии (по ней изготавливались наружная и внутренняя оболочки) выклеивались и более мелкие элементы: внутренняя и наружная оболочки диффузора, рули поворота, кожух двигателя, ветроотбойник, тоннель и сиденье водителя. Бензобак (промышленный из Италии) на 12,5 л вставляется внутрь корпуса, в консоль, перед скреплением нижней и верхней части корпусов.

внутренний оболочка корпуса с выпускными воздушными отверстиями для создания воздушной подушки; выше отверстий – ряд тросовых клипс для зацепления концов платка сегмента юбки; к днищу приклеены две деревянные лыжи

Тем, кто только начинает работать со стеклопластиком, рекомендую начинать изготовление катера именно с этих мелких элементов. Полная масса стеклопластикового корпуса вместе с лыжами и полосой из алюминиевого сплава, диффузором и рулями направления – от 80 до 95 кг.

Пространство между оболочками служит воздуховодом по периметру аппарата от кормы по обоим бортам к носу. Верхняя и нижняя части этого пространства заполнены строительным пенопластом, который обеспечивает оптимальное сечение воздушных каналов и дополнительную плавучесть (а соответственно и живучесть) аппарату. Куски пенопласта склеивались между собой всё тем же полиэфирным связующим, а к оболочкам приклеивались полосами стеклоткани, тоже пропитанной смолой. Далее из воздушных каналов воздух выходит наружу через равномерно расположенные отверстия диаметром 90 мм в наружной оболочке, «упирается» в сегменты юбки и создаёт под аппаратом воздушную подушку.

К днищу наружной оболочки корпуса для защиты от повреждений приклеены снаружи пара продольных лыж из деревянных брусков, а в кормовой части кокпита (то есть изнутри) – под-моторная деревянная плита.

Баллон . Новая модель катера на воздушной подушке имеет чуть ли не вдвое большее водоизмещение (350 – 370 кг), чем прежняя. Этого удалось добиться за счёт установки надувного баллона между корпусом и сегментами гибкого ограждения (юбкой). Баллон выклеен из плёночного на лавсановой основе ПХВ материала Уіпуріап финского производства плотностью 750 г/м 2 по форме корпуса в плане. Материал прошёл испытания на больших промышленных судах на воздушной подушке, таких как «Хиус», «Пегас», «Марс». Для повышения живучести баллон может состоять из нескольких отсеков (в данном случае – из трёх, каждый имеет свой клапан наполнения). Отсеки в свою очередь могут разделяться и вдоль пополам продольными перегородками (но такой их вариант исполнения пока ещё только в проекте). При такой конструкции пробитый отсек (или даже два) позволит продолжить движение по маршруту, а тем более добраться до берега для ремонта. Для экономного раскроя материала баллон разделён на четыре секции: носовая, две боркормовая. Каждая секция, в свою очередь, склеивается из двух частей (половинок) оболочки: нижней и верхней – их выкройки зеркально отображённые. В данном варианте баллона отсеки и секции не совпадают.

а – внешняя оболочка; б – внутренняя оболочка;
1 – носовая секция; 2 – бортовая секция (2 шт.); 3 – кормовая секция; 4 – перегородка (3 шт.); 5 – клапаны (3 шт.); 6 – ликтрос; 7 – фартук

По верху баллона приклеен «ликтрос» – полоса из сложенного вдвое материала Vinyplan 6545 «Арктик», с вложенным по сгибу плетёным капроновым шнуром, пропитанным клеем «900И». «Ликтрос» прикладывается к бортовой планке, и с помощью пластмассовых болтов баллон крепится к алюминиевой полосе, закреплённой на корпусе. Такая же полоса (только без вложенного шнура) приклеена к баллону и снизу-спереди («на полвосьмого»), так называемый «фартук» – к которому привязываются верхние части сегментов (язычки) гибкого ограждения. Позднее к передней части баллона был приклеен резиновый бампер-отбойник.

Мягкое эластичное ограждение «Аэроджипа» (юбка) состоит из отдельных, но одинаковых элементов -сегментов, выкроенных и сшитых из плотной лёгкой ткани или плёночного материала. Желательно, чтобы ткань была водоотталкивающей, не твердела на морозе и не пропускала воздух.

Я использовал опять же материал Vinyplan 4126, только плотностью поменьше (240 г/м 2), но вполне подойдёт отечественная ткань типа перкаль.

Сегменты имеют несколько меньший размер, чем на «безбаллонной» модели. Выкройка сегмента несложная, и сшить его можно самому даже вручную, либо сварить токами высокой частоты (ТВС).

Сегменты привязываются язычком крышки к ликпазу баллона (два – одним концом, при этом узелки находятся внутри под юбкой) по всему периметру «Аэроамфибии». Два же нижних угла сегмента с помощью капроновых строительных хомутиков подвешиваются свободно к стальному тросику диаметром 2 – 2,5 мм, обхватывающим нижнюю часть внутренней оболочки корпуса. Всего в юбке размещается до 60 сегментов. Стальной трос диаметром 2,5 мм крепится к корпусу посредством клипс, которые в свою очередь притягиваются к внутренней оболочке лепестковыми заклёпками.

1 – платок (материал «Виниплан 4126»); 2 – язычок (материал «Виниплан 4126»); 3 – накладка (ткань «Арктик»)

Такое крепление сегментов юбки не намного превышает время замены вышедшего из строя элемента гибкого ограждения, по сравнению с предыдущей конструкцией, когда каждый крепился по отдельности. Но как показала практика, юбка оказывается работоспособной даже при выходе из строя до 10% сегментов и частой замены их и не требуется.

1 – наружная оболочка корпуса; 2 – внутренняя оболочка корпуса; 3- накладка (стеклопластик) 4 - планка (дюралюминий, полоса 30х2); 5 – шуруп-саморез; 6 – ликтрос баллона; 7 – пластмассовый болт; 8 – баллон; 9 – фартук баллона; 10 – сегмент; 11 – шнуровка; 12 – клипса; 13-хомут(пластмассовый); 14-трос d2,5; 15-вытяжнаязаклёпка; 16-люверс

Винтомоторная установка состоит из двигателя, шестилопастного воздушного винта (вентилятора) и трансмиссии.

Двигатель – РМЗ-500 (аналог «Ротакс 503») от снегохода «Тайга». Выпускается ОАО «Русская механика» по лицензии австрийской фирмы Rotax. Мотор двухтактный, с лепестковым впускным клапаном и принудительным воздушным охлаждением. Зарекомендовал себя как надёжный, достаточно мощный (около 50 л.с.) и не тяжёлый (около 37 кг), а главное -сравнительно недорогой агрегат. Топливо – бензин марки АИ-92 в смеси с маслом для двухтактных двигателей (например, отечественное МГД-14М). Средний расход топлива – 9 – 10 л/ч. Смонтирован двигатель в кормовой части аппарата, на мотораме, прикреплённой к днищу корпуса (а точнее -к подмоторной деревянной плите). Моторама стала выше. Это сделано для удобства очистки кормовой части кокпита от снега и льда, которые попадают туда через борта и скапливаются там, и замерзают при остановке.

1 – выходной вал двигателя; 2 – ведущий зубчатый шкив (32 зуба); 3 – зубчатый ремень; 4 – ведомый зубчатый шкив; 5 – гайка М20 крепления оси; 6 – дистанционные втулки (3 шт.); 7 – подшипник (2 шт.); 8 – ось; 9 – втулка винта; 10 – задняя подкосная опора; 11 – передняя надмоторная опора; 12 - передняя подкосная опора-двунога (на чертеже не показана, см. фото); 13 – наружная щёчка; 14 – внутренняя щёчка

Воздушный винт – шестилопастный, фиксированного шага, диаметром 900 мм. (Была попытка установить два пятилопастных соосных винта, но она оказалась неудачной). Втулка винта -дюралюминиевая, литая. Лопасти – стеклопластиковые, с напылением гелькоутом. Ось втулки винта была удлинена, хотя на ней остались прежние подшипники 6304. Смонтирована ось на стойке над двигателем и закреплена здесь двумя распорками: двухлучевой – спереди и трёхлучевой – сзади. Перед винтом расположена сетчатая решётка ограждения, а сзади – перья воздушного руля.

Передача крутящего момента (вращения) с выходного вала двигателя на втулку воздушного винта осуществляется через зубчатый ремень с передаточным отношением 1:2,25 (ведущий шкив имеет 32 зуба, а ведомый – 72).

Воздушный поток от винта распределён перегородкой в кольцевом канале на две неравные части (примерно 1:3). Меньшая его часть идёт под днище корпуса на создание воздушной подушки, а большая – на образование пропульсивной силы (тяги) для передвижения. Несколько слов об особенностях вождения амфибии, конкретно – о начале движения. При работе двигателя на холостом ходу аппарат остаётся неподвижным. При увеличении числа его оборотов, амфибия сначала приподнимается над опорной поверхностью, а затем начинает движение вперёд при оборотах от 3200 – 3500 в минуту. В этот момент важно, особенно при трогании с грунта, чтобы пилот сначала приподнял заднюю часть аппарата: тогда кормовые сегменты ни за что не зацепятся, а передние проскользят по неровностям и препятствиям.

1 – основание (стальной лист s6, 2 шт.); 2 – портальная стойка (стальной лист s4,2 шт.); 3 – перемычка (стальной лист s10, 2 шт.)

Управление «Аэроджипом» (изменение направления движения) осуществляется аэродинамическими рулями направления, закреплёнными шарнирно за кольцевым каналом. Отклонение руля производится посредством двухплечего рычага (руля мотоциклетного типа) через итальянский боуденовский трос, идущий к одной из плоскостей аэродинамического руля. Другая плоскость соединена с первой жёсткой тягой. На левой рукоятке рычага закреплена манетка управления дроссельной заслонкой карбюратора или «курок» от снегохода «Тайга».

1 – руль; 2 – боуденовский трос; 3 – узел крепления оплётки к корпусу (2 шт.); 4 – боуденовская оплётка троса; 5 – рулевая панель; 6 – рычаг; 7 – тяга (качалка условно не показана); 8 – подшипник (4 шт.)

Торможение осуществляется «сбросом газа». При этом пропадает воздушная подушка и аппарат корпусом ложится на воду (или лыжами – на снег или грунт) и останавливается за счёт трения.

Электрооборудование и приборы . Аппарат снабжён аккумуляторной батареей, тахометром со счётчиком моточасов, вольтметром, индикатором температуры головки двигателя, галогенными фарами, кнопкой и чекой выключения зажигания на руле и др. Двигатель запускается электростартёром. Возможна установка любых других приборов.

Амфибийный катер получил название «Рыбак-360». Он прошёл ходовые испытания на Волге: в 2010 г. на слёте компании «Велход» в посёлке Эммаус под Тверью, в Нижнем Новгороде. Участвовал по просьбе Москомспорта в показательных выступлениях на празднике, посвящённом дню ВМФ в Москве на Гребном канале.

Технические данные «Аэроамфибии»:

Габаритные размеры, мм:
длина……………………………………………………………………..3950
ширина…………………………………………………………………..2400
высота…………………………………………………………………….1380
Мощность двигателя, л.с……………………………………………….52
Масса, кг…………………………………………………………………….150
Грузоподъёмность, кг………………………………………………….370
Запас топлива, л…………………………………………………………….12
Расход топлива, л/ч………………………………………………..9 - 10
Преодолеваемые препятствия:
подъём, град……………………………………………………………….20
волна, м……………………………………………………………………0,5
Крейсерская скорость, км/ч:
по воде……………………………………………………………………….50
по грунту……………………………………………………………………54
по льду……………………………………………………………………….60

М. ЯГУБОВ Почётный изобретатель г. Москвы

Доброго всем времени суток. Хочу Вам представить на суд свою модель СВП сделанную за месяц. Сразу извинюсь, в введении не совсем то фото, но тоже относящееся к этой статье. Интрига...

Отступление

Доброго всем времени суток. Хочу начать с того, как я увлекся радио моделированием. Чуть больше года назад, на пятилетие ребенку подарил катер на воздушной подушке

Все было ничего, заряжали, катались до определенного момента. Пока сын, уединившись в своей комнате с игрушкой, решил засунуть антенну от пульта в пропеллер и включить его. Пропеллер разлетелся на мелкие кусочки, наказывать не стал, так как ребенок сам был в расстройстве, все игрушка испорчена.

Зная, что у нас в городе есть магазин «Мир Хобби» я поехал туда, а куда еще! Нужного (старый был 100мм) пропеллера у них не было, а самый маленький, который был это 6’x 4’ в количестве двух штук, прямого и обратного вращения. Делать нечего взял, что есть. Обрезав их под нужный размер, установил на игрушку, но тяга была уже не та. А еще через неделю у нас проводились судомодельные соревнования на которых мы с сыном тоже присутствовали в качестве зрителей. И все, вот и загорелась та искорка и тяга к моделированию и полетам. После чего я познакомился с данным сайтом заказал детали для первого самолета. Правда, до этого допустил небольшую ошибку, купив пульт в магазине за 3500, а не ПФ в районе 900+доставка. В ожидании посылки из Китая, летал на симуляторе через аудио шнурок.

За год было построено четыре самолета:

Бутербродный Mustang P-51D, размах-900мм. (разбит в первом полете, оборудование снято),
Cessna 182 из потолочки и пенополистерола, размах-1020мм. (битый, перебитый, но живой, оборудование снято)
Самолет "Дон-Кихот" из потолочки и пенополистерола, размах-1500мм. (три раза разбитый, два крыла переклеено, сейчас на нем летаю)
Extra 300 из потолочки, размах-800мм (разбита, ждет ремонта)
Построен

Так как меня всегда влекла вода, корабли, катера и все что с ними связано, решил построить СВП. Покопавшись в интернете, я нашёл сайт model-hovercraft.com и о постройке СВП Griffon 2000TD.

Процесс постройки:

Изначально корпус сделал из фанеры 4мм, все выпилил, склеил и после взвешивания отказался от идеи с фанерой (вес составил 2.600 кг.), а еще планировалось обклеить стеклотканью, плюс электроника.

Корпус было решено делать из пенополистерола (утеплитель, далее пеноплекс) обклеенного стеклотканью. Лист пеноплекса толщиной 20мм был распущен пена резкой на два по10мм.

Вырезан и склеен корпус, после чего обклеен стеклотканью (1м. кв., эпоксидки 750гр.)

Надстройки тоже были сделаны из пеноплекса распущенного по 5мм, перед покраской прошёл все поверхности и детали из пены эпоксидной смолой, после чего покрасил все акриловой аэрозольной краской. Правда, в нескольких местах чуть подъело пеноплекс, но не критично.

Материалом для гибкого ограждения (далее ЮБКА) сперва была выбрана прорезиненная ткань (клеёнка из аптеки). Но опят же из-за большого веса была замене на плотную водоотталкивающую ткань. По выкройкам была вырезана и сшита юбка для будущего СВП.

Юбка и корпус между собой были склеены клеем UHU Por. Поставил мотор с регулятором от "Патрульного" и провел испытания юбки, результат порадовал. Подъем корпуса СВП от пола составляет 70-80мм,

проверил способность хода на ковролине и на линолеуме, результатом остался доволен.

Ограждение-диффузор основного пропеллера сделал из пеноплекса оклеенного стеклотканью. Руль направления был сделан из линейки, бамбуковых шпажек склеенных Poxipol-ом.

Также использовались все подручные средства: линейки 50 см, бальза 2-4мм, бамбуковые шпажки, зубочистки, медная проволока 16кв, нитки скотч и т.п. Сделаны мелкие детали (петли люков, ручки, поручни, прожектор, якорь, ящик для якорного линя, контейнер спасательного плота на подставке, мачта, радар, поводки дворников с дворниками) для более детализирования модели.

Стойка для основного мотора также сделана из линейки и бальзы.

На судне были сделаны ходовые огни. В мачту были установлены белый светодиод и красный мигающий, так как желтый не нашел. По бокам рубки установлены красный и зеленый ходовые огни в специально сделанных для них корпусах.

Управление питанием освещения осуществляется через тумблер включаемым серво машинкой HXT900

Отдельно был собран и установлен блок реверса тягового двигателя, с использованием двух концевых выключателей и одной серво машинки HXT900

Очень много фотографий в первой части видео.

Ходовые испытания проводил в три этапа.

Первый этап, обкатка по квартире, но из-за немалых размеров судна (0.5 м.кв.) не очень, то и удобно кататься по комнатам. Особых вопросов не возникло, все прошло в штатном режиме.

Второй этап, ходовые испытания на суше. Погода ясная, температура +2...+4,ветер боковой поперек дороги 8-10м/с порывами до 12-14м/с, поверхность асфальтовая сухая. При развороте по ветру очень сильно заносит модель (не хватало полосы). Зато при развороте против ветра вполне все предсказуемо. Обладает хорошей прямолинейностью хода с небольшим тримированием руля влево. После 8 минут эксплуатации по асфальту следов износа на юбке не обнаружено. Но всё-таки не для асфальта он строился. Очень сильно пылит из-под себя.

Третий этап, самый интересный на мой взгляд. Испытания на воде. Погода: ясно, температура 0...+2,ветер 4-6м/с, водоём с небольшими зарослям травы. Для удобства ведения видеосъемки перекинул канал с ch1 на ch4. На старт, оторвавшись от воды, судно с легкостью пошло над водной гладью, немного волнуя пруд. Рулиться довольно уверенно, хотя, на мой взгляд, рули надо сделать пошире (использовалась ширина линейки 50см). Брызги воды даже до середины юбки не долетают. Несколько раз наезжал на траву, растущую из-под воды, препятствие преодолел без труда, хотя на суше в траве завяз.

Четвертый этап, снег и лед. Осталось только дождаться снега и льда, чтобы завершить данный этап с полна. Думаю, по снегу можно будет достичь максимальной скорости на данной модели.

Компоненты, используемые в модели:

(Mode2 - газ СЛЕВА, 9 каналов, версия 2). В/ч модуль и приёмник (8 каналов) - 1комплект
Turnigy L2205-1350 (нагнетательный мотор) -1шт.
для бесколлекторных двигателей Turnigy AE-25A (для нагнетательного мотора) -1шт.
TURNIGY XP D2826-10 1400kv (маршевый двигатель)-1шт
TURNIGY Plush 30А (для маршевого двигателя) -1шт.
Поли композитный 7x4 / 178 x 102 мм -2шт.
Flightmax 1500mAh 3S1P 20C -2 шт.
Бортовой
Высота по мачте min: 320мм.

Высота по мачте мах: 400мм.

Высота от поверхности до днища: 70-80мм

Полное водоизмещение: 2450гр. (с аккумулятором 1500 mAh 3 S 1 P 20 C -2шт.).

Запас хода: 7-8мин. (с аккумулятором 1500 mAh 3S1 P 20 C, на маршевом двигателе просел раньше, чем на нагнетательном).

Видео отчет о постройке и испытаниях:

Часть первая - этапы постройки.

Часть вторая - испытания

Часть третья - ходовые испытания

Еще несколько фотографий:

Вывод

Модель СВП получилась, легкой в управлении, с неплохим запасом мощности, боится бокового сильного ветра, но справиться можно (требует активного руления), идеальной средой для модели считаю водоём и заснеженные просторы. Не хватает емкости аккумулятора (3S 1500mA/h).

Отвечу на все интересующие вопросы по данной модели.

Спасибо за внимание!

Судна на воздушной подушке с минимальными денежными затратами и неглубокими познания в области создания СВП.

Сборка СВП была произведена на кафедре Саратовского ГТУ ее студентами. Фото и видео были выполнены на камеру HTC Mozart.

Идея проекта

Эта отчасти безумная идея была сведена к тому, чтоб создать модель СВП, управляемую с помощью радио сигнала. Данное СВП способно перелетать небольшие преграды (как это делают экранопланы В или даже С класса). Имеются планы по установке системы технического зрения, которая сама заметит препятствия и поможет их преодолеть. Эта система кроме того сможет определять подобных себе СВП и за ними следовать. В случае успешного завершения проекта выйдет группа СВП с возможностью управления только одним из суден.

Необходимые материалы и оборудование

Для создания судна на воздушной подушке потребовались следующие материалы и оборудование:

пеноплекс - 2(3) штуки (500 или 750 р.)
полистирол - 2 шпути по 1,5 метра (итого 900 р.)
двухсторонний скотч из ткани - 1 штука за 50 р.
клей «Титан» - 1 штука 80 р.
медицинская клеенка - 1(3) штуки 100 р.(300 р.)
регулятор скорости - 2(3) штуки 2540 р.(3810 р.)
двигатель - 2(4) штуки за 3110 р.(6220 р.)
аккумулятор - 2 штуки за 2360 р.
пропеллер - 2 (7-10) штуки 300 р. (600 р.)
сервопривод - 1 штука, доставшаяся авторам бесплатно
6-канальное радиоуправление - доставшийся бесплатно 1 комплект

В итоге было потрачено 15070 р. при максимальном расходовании материалов. Как видно, бюджет невелик и его можно даже сократить до 9940 рублей.

Процесс сборки СВП

Вначале были приобретены все недостающие материалы: 2 аккумулятора, 2 двигателя, а также 2 комплекта пропеллеров, клей, скотч, пеноплекс. А 6-канальная радиоаппаратура у авторов имелась на кафедре.

Пеноплекс был безошибочно выбран в качестве основного материала для корпуса СВП в связи с его легкостью, прочностью и удобством в придании разнообразных форм.

Создателями было выявлено, что двигатель с применением регуляторов скорости даже без воздушной подушки при работе на 50% отлично поднимал в воздух корпус.