Общий вид (при снятой наружной обшивке) судна на воздушной подушке типа 5К4. В правом нижнем углу — вид на судно снизу в уменьшенном масштабе
Тенденция к увеличению размеров судов на воздушной подушке все время растет. Так, судно типа 5К4 было удлинено на 17 м, благодаря чему его пассажировместимость возросла до 416 мест.
В дальнейшем можно предположить создание больших судов на воздушной подушке массой в тысячи тонн. Однако предварительно необходимо решить совсем другие проблемы. Одной из таких проблем является уменьшение шума, которое требуется не только для повышения комфортности судов, но и для охраны окружающей среды. В этом смысле заслуживают внимания скеговые суда на воздушной подушке. На этих судах нет главного источника шума — воздушных винтов, неизбежных на судах амфибийного типа. Жесткие бортовые стенки — скеги — погружены в воду именно настолько, что оказывается возможно применение водяных гребных винтов. Это приводит к снижению уровня шума и одновременно уменьшает расход энергии на воздушную подушку. На 16-тонном британском скеговом судне НМ-2 удельная мощность главного вентилятора составляет всего 8,3 кВт/т, это меньше одной пятой удельной мощности амфибийного судна. Еще лучших результатов добились на советских скеговых судах на воздушной подушке типа «Орион» и «Горьковчанин», где удельная мощность главных вентиляторов меньше 2 кВт/т. Правда, это речные суда, которые нельзя непосредственно сравнивать с морскими судами, где высота подушки должна быть гораздо больше. Тем не менее, можно прийти к выводу, что применение скегов дает значительное снижение расхода энергии на парение на воздушной подушке. Однако скорости, достигнутые скеговыми судами на воздушной подушке, на 20—30 уз меньше, чем скорости амфибийных судов.
Боковой вид и поперечное сечение трансокеанского судна на воздушной подушке со скегами (проект)
Полная масса 5000 т; грузоподъемность 1800 т; эксплуатационная скорость 100 уз
Хотя удельная энерговооруженность и уменьшается с ростом размеров судов на воздушной подушке, однако даже у 10000-тонного судна она едва ли будет меньше 25 кВт/т. Наряду с большими трудностями, связанными с созданием главных двигателей столь огромной мощности и движителей для них, возникает почти неразрешимая проблема запасов топлива. Если на 10000-тонном судне на воздушной подушке с мощностью энергетической установки около 250000 кВт установить газовые турбины, то масса топлива для 20-часового рейса составит от 1/3 до 1/4 его полной массы. Другими словами, полезная грузоподъемность судна будет почти полностью исчерпана.
На рисунке справа привод главного вентилятора и воздушного винта от одной газовой турбины на амфибийном судне на воздушной подушке: 1 — газовая турбина; 2 — компрессор газовой турбины; 3 — камера сгорания; 4 — главный вентилятор; 5 — воздухоприемники главного вентилятора; 6 — юбка (гибкое ограждение воздушной подушки); 7 — воздушная подушка; 8 — толкающий воздушный винт регулируемого шага; 9 — рулевой валик с червячным приводом для изменения направления упора (для поворота судна)
До сего времени на амфибийных судах на воздушной подушке устанавливались преимущественно воздушные винты. Наиболее целесообразно осуществлять привод и воздушного винта, и главного вентилятора, подающего воздух в подушку, через распределительный редуктор от одной газовой турбины. Поскольку мощность, подводимая к винту и главному вентилятору, скорость судна и высота его воздушной подушки находятся в обратной взаимосвязи, в тихую погоду высота подушки может быть уменьшена, и судно будет двигаться быстрее. При волнении, наоборот, для безопасности движения можно увеличить высоту воздушной подушки за счет снижения скорости.
Будущие океанские суда на воздушной подушке должны быть в состоянии преодолевать волны высотой до 10 м. Связанные с этим временные потери скорости не будут существенно отражаться на экономической эффективности судов, так как повторяемость во времени волн большой высоты весьма мала и район распространения такого волнения, как правило, ограничен. При этом следует также учесть возможность оптимизации курса судов исходя из метеорологических условий. С дальнейшим увеличением размеров судов на воздушной подушке встает вопрос о переходе не только к новым первичным источникам энергии (например, к атомным), но и к новым типам движителей.
Для таких судов уже непригодны будут воздушные винты, не столько из-за повышенной шумности, сколько из-за ограниченной мощности, которую они способны переработать: в настоящее время к одному воздушному винту можно подвести максимум 12 тыс. кВт; в будущем эта цифра, возможно, удвоится. Таким образом, на 5000-тонном судне на воздушной подушке необходимо поставить от 15 до 20 воздушных винтов. Но, поскольку диаметр каждого винта будет составлять 8—12 м, для установки такого количества винтов на судне просто не хватит места.
Предел мощности, которую можно передать на один гребной винт, не подвергая его разрушающему действию кавитации, по-видимому, может быть доведен до 65 тыс. кВт. При переходе к водяным винтам уменьшается расход материалов, повышается коэффициент полезного действия и решается проблема борьбы с шумом. Однако при этом теряются амфибийные качества судна. Но, поскольку это неизбежно, то нет препятствий для перехода к скеговому типу судна, где благодаря эффективному ограничению истечения воздуха из подушки требуется меньшая мощность на ее создание. 5000-тонное скеговое судно на воздушной подушке уже может выдержать экономическое соревнование с водоизмещающими судами и транспортными самолетами. Оно могло бы перевозить через океан 1800 т груза или двести 20-футовых контейнеров. При максимальной скорости 100 уз на круговой рейс такому судну потребуется втрое меньше времени, чем быстроходному водоизмещающему контейнеровозу. Преимущества судна на воздушной подушке не исчерпываются более быстрой доставкой груза. Благодаря более частым рейсам уменьшаются объемы складируемых партий груза, а также создаются другие удобства для клиентуры.
Говоря о перспективах развития судов на воздушной подушке, нельзя оставить без внимания следующие соображения. С одной стороны, можно построить очень большое, но тихоходное судно; с другой стороны, развиваются скоростные транспортные средства — самолеты, имеющие очень малую грузоподъемность. Однако в настоящее время не имеется такого транспортного средства, которое могло бы продолжить перевозку всего груза, доставленного к берегу моря одним железнодорожным составом, с той же или более высокой скоростью через океан. Речь идет примерно о 2000 т груза и скорости порядка 200—250 км/ч. Здесь в спектре разнообразных транспортных средств имеется пробел, который в свете наших сегодняшних знаний способны заполнить только большие суда на воздушной подушке.
На этих соображениях, в частности, основаны такие привлекательные, но граничащие с утопией идеи, как проект 15000-тонного судна на воздушной подушке. Такое судно могло бы в течение суток перевезти на трансатлантической межконтинентальной паромной переправе 2000 легковых автомобилей вместе с пассажирами. Скорость этого судна будет составлять 130 уз (около 240 км/ч).
Пассажиры смогут проводить время в салонах, ресторанах, кинозалах или на застекленных прогулочных палубах.
Пассажирских кают на судне не предусмотрено. Отказ от особого комфорта вызван стремлением, сохранив доступную плату за проезд, позволить пассажирам взять с собой в заокеанскую поездку собственный автомобиль и тем самым способствовать полной загрузке судна. Использование такого судна не ограничилось бы целями туризма, судно могло бы перевозить также трейлеры или контейнеры. В качестве главного двигателя на таком судне может быть применена только атомная энергетическая установка, так как требуемая мощность достигает 550 тыс. кВт. В случае применения установки обычного типа для 20-часового рейса потребовалось бы около 3500 т запасов топлива, не говоря уже о громадном объеме топливных цистерн и затратах времени на бункеровку. Все это весьма неблагоприятно отразилось бы на эксплуатации такого судна.
Предполагаемый общий вид перспективного судна на воздушной подушке для перевозки 2000 легковых автомобилей.
Эксплуатационная скорость 130 уз будет обеспечиваться энергетической установкой мощностью 550 тыс. кВт
Если подумать о том, какой объем исследовательских работ потребуется для создания подобной транспортной системы, станет очевидным, что такие большие суда на воздушной подушке в ближайшем будущем едва ли будут созданы. Как уже говорилось, все развитие судов на воздушной подушке было направлено на достижение как можно больших скоростей движения на воде.
Между тем обнаружилось, что возможности судов на воздушной подушке в водном транспорте отнюдь не исчерпываются этим. Появилось новое амфибийное транспортное средство — грузовая платформа на воздушной подушке. Энергетическая установка такой платформы предназначена преимущественно (или исключительно) для создания воздушной подушки под днищем платформы. Поступательное перемещение осуществляется на воде с помощью буксирных судов, а на суше — с помощью тракторов. Разумеется, платформы могут иметь и собственные движители. Однако здесь речь идет не о достижении высоких скоростей. Целевым назначением таких платформ является прием груза с морских судов и последующая его доставка на берег к находящемуся поблизости получателю. Такая система представляет особый интерес для транспортировки тяжеловесных грузов. В связи с этим в качестве примера может быть названа построенная в 1974 г. для арабского эмирата Абу Даби 750-тонная платформа на воздушной подушке. С помощью этой платформы с морских судов на берег, где не было никаких разгрузочных средств, переправлялось оборудование для сжижения природного газа. После погрузки на рейде платформа буксировалась к берегу со скоростью 3—7 уз (в зависимости от волнения). Затем ее вытаскивали на берег тракторами. За каждый рейс платформа брала по 250 т груза. Удельная мощность привода ее главных вентиляторов составляет всего 1,75 кВтД.
Большая платформа на воздушной подушке, используемая при рейдовой разгрузке судов
Несамоходная платформа на воздушной подушке по воде буксируется судами-буксирами, а на суше — тракторами или автотягачами.
Для решения специальных транспортных задач, подобных только что описанной, в будущем можно ожидать создания платформ на воздушной подушке еще больших размеров. В США, например, уже имеется проект 6000-тонной платформы на воздушной подушке, предназначенной для прокладки трубопроводов в Арктике. Там, где требуется перемещение груза с воды на пологий берег, особенно в недостаточно обжитых местах, платформа на воздушной подушке является весьма перспективным транспортным средством.
Список литературы
1. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. (Колызаев Б.А. Косоруков А.И. Литвиненко В.А.)
2. Обоснование методики оптимизационного проектирования скоростных пассажирских катамаранов (Николаев, Владимир Александрович)
3. Справочник по строительной механике корабля (под ред. Ю.А. Шиманского)
4. Журнал «Катера и Яхты», 1974, № 2 (048)( 1974г.)
Страницы: 1, 2
