Бегущие над волнами

Традиционное водоизмещающее судно не может развить большую скорость из-за очень высокого сопротивления воды. Аппарат на ВП парит над поверхностью, поэтому испытывает наименьшее сопротивление и может развивать скорость в 5 - 7 раз больше, что недосягаемо для обычных судов. Это действительно стремглав бегущие над водной поверхностью транспортные средства!

Практическое использование судов на ВП началось с середины 60-х годов для перевозки пассажиров. По конструктивному исполнению суда на ВП делят на снеговые и амфибийные (см. рис. 15).

У снеговых судов борта судна продолжены ниже его днища. Эти борта, выступающие ниже днища, и называют снегами. Во время движения нижние кромки снегов незначительно погружены в воду или касаются ее. Носовая и кормовая части снеговых судов на ВП закрыты гибкими ограждениями. В камеру, образованную снегами и гибкими ограждениями, поступает нагнетаемый воздух, образующий воздушную подушку. Для увеличения устойчивости судов внутрикамерное пространство часто разделено на отдельные отсеки внутренними поперечными и продольными перегородками.

Вследствие конструктивного исполнения на создание ВП у снеговых аппаратов требуется меньшая мощность, чем у амфибийных судов, которые имеют гибкое ограждение воздушной подушки по всему периметру днища корпуса. Во время движения на воздушной подушке амфибийные суда не имеют постоянного контакта с водной поверхностью, поэтому эти ВП могут двигаться над водой по порожистым и малым, засоренным сплавами рекам, мелководью, а также над снегами и льдом, болотами и т. д. Высота преодолеваемых препятствий при этом немного меньше высоты гибкого ограждения. Прекрасные вездеходные качества этих судов делают возможным их использование на водных путях с неограниченным сроком навигации, т. е. они могут работать круглогодично.

При перемещении на ВП осадка снеговых судов минимальная. Этот фактор позволяет использовать их в ограниченных по глубине для обычных судов бассейнах. Но снеговые суда можно эксплуатировать только над водной поверхностью в период навигации.

Анализ мощностей тягово-энергетических установок показывает, что на создание ВП у современных амфибийных судов расходуется примерно 30% мощности, у скеговых - 20%. На преодоление сопротивления движению у первых идет 65 - 70% мощности, а у снеговых - до 80%. Сравнительные данные об энерговооруженности снеговых и амфибийных судов на ВП приведены в табл. 2.

Как видно из этой таблицы, у снеговых судов более низкая энерговооруженность - удельная мощность (мощность, отнесенная к массе судна), чем у амфибийных. Однако скорость у построенных амфибийных судов выше, чем у снеговых. При скоростях 110-130 км/ч сопротивление снегов сильно возрастает, и удельная мощность таких машин уже будет выше, чем амфибийных.

Скеговые суда. В СССР работы по созданию и внедрению снеговых судов на ВП ведутся более 20 лет. С 1970 г. серийно строили суда типа "Зарница", предназначенные для эксплуатации на малых и мелководных реках (с минимальной глубиной до 0,5 м).

Таблица 2. Удельные мощности амфибийных и скеговых судов на ВП

Здесь следует отметить, что скеговые суда на ВП в отличие от глиссирующих теплоходов не размывают берегов, поэтому их можно эксплуатировать и в верховьях рек, не нанося ущерба окружающей среде.

Суда типа "Зарница" имеют пассажировместимость 48 чел., скорость 35 км/ч, длину 22,3 м, ширину 3,85 м, высоту скегов 0,45 м. Полная масса судна 15 т. Находящийся в кормовой части дизельный двигатель мощностью 184 кВт приводит в действие шестилопастный центробежный вентилятор (для создания ВП) и водометный движитель. Корпус судна изготовлен из коррозионноустойчивого алюминиевого сплава. В настоящее время построено и эксплуатируется на реках нашей страны много таких судов. При использовании пассажировместимости даже на 75-80% они могут по технико-экономическим показателям конкурировать с традиционными типами пассажирских судов. При этом скорость перевозок будет в два раза выше.

Дальнейшим развитием скеговых судов на ВП было построенное в 1974 г. опытное судно "Орион" пассажировместимостью 80 чел., скорость его 50 км/ч. На судне установлено два дизеля мощностью по 384 кВт. Каждый двигатель приводит в действие центробежный вентилятор (для создания ВП) и водометный насос (движитель). Длина судна 25,8 м, ширина 6,5 м. Полная масса судна 34,7 т, масса пассажиров и запасов 14 т. Максимальная дальность плавания 400 км. Характерная особенность судов этого типа - наличие аппарели для высадки пассажиров на необорудованный берег.

Возросшая скорость перевозок должна была дополнительно привлечь пассажиров. Так и случилось. На тех малых реках, где применялись скоростные скеговые суда типов "Заря" и "Зарница", число пассажироотправлений (в расчете на 1 км) увеличилось приблизительно в два раза.

Как известно, у берегов многих морей нашей страны (Черного, Каспийского, Балтийского и др.) существуют отмели и места с ограниченными глубинами. Здесь невозможно или неэффективно использовать скоростные суда на подводных крыльях. А жители прибрежных районов хотят быстро и без помех добраться до места назначения. Для удовлетворения такой потребности было построено пока что опытное скеговое судно на ВП "Чайка-1".

С ростом автомобильного транспорта и развитием массового туризма в нашей стране актуальна задача создания скоростных автомобильно-пассажирских паромных сообщений на незамерзающем морском побережье. Это в первую очередь касается переправы Баку - Красноводск через Каспийское море. Организация такой переправы позволит обеспечить кратчайшую автотранспортную связь шоссейных дорог республик Средней Азии с европейской сетью автодорог посредством использования существующих автомагистралей Кавказа. В результате будут созданы благоприятные транспортные условия для дальнейшего успешного экономического развития закаспийских районов страны. Возрастут пассажироперевозки. Туризм получит новый импульс для своего роста.

Скоростные автомобильно-пассажирские паромы в перспективе могут также найти применение для организации сообщений и на линиях Крым - Кавказ, Болгария - СССР, между странами Северной Европы и Балтийским побережьем Советского Союза, а также в Финском заливе. Но обычные водоизмещающие паромы для таких перевозок непригодны - очень тихоходны и мала их полезная грузоподъемность. Представляется, что в качестве скоростных паромов будут использованы достаточно крупные скеговые двухпалубные суда на ВП. Нижняя палуба будет предназначена для автомобилей, верхняя - отдана пассажирам.

За рубежом наибольших успехов в разработке и создании скеговых судов на ВП достигла английская фирма

"Ховемарин транспорт". С 1970 по 1979 г. на предприятиях фирмы было построено более 60 пассажирских снеговых судов на ВП типа НМ.2. Суда этого типа эксплуатируют во многих странах мира (Португалии, Бразилии, Венесуэле, Филиппинах). Пассажировместимость судов 65 чел., скорость 65 км/ч. Носовая гибкая завеса позволяет плавать на волнах высотой до 1,6 м. Длина судна 15,5 м, ширина 6,1 м. Полная масса судна 20,2 т. Движителем служит гребной винт. Корпус судна изготовлен из армированного стеклопластика. Построено несколько модификаций этого судна. Суда рассмотренного типа успешно конкурируют с классическими водоизмещающими судами и судами на подводных крыльях.

Одним из крупнейших в мире эксплуатируемых скеговых судов на ВП является аппарат типа HV-527, пассажировместимость которого 180-276 чел., скорость при встречном ветре 70 км/ч. Длина судна 27,2 м, ширина 10,2 м. Полная масса 77,5 т. Разработан вариант судил для перевозки 140 пассажиров и 10 автомобилей. Судно предназначено для плавания в прибрежных внутренних водах с высотой волны до 3 м. Энергетическое оборудование состоит из двух 12-цилиндровых легких высоко оборотных дизелей в морском исполнении (каждый мощностью 880 кВт при 2000 об/мин). Эти дизели приводят в действие два гребных трехлопастных винта для перемещения судна. Для создания ВП предусмотрены воздуходувки. Для их привода установлены два 10-цилиндровых высокооборотных V-образных дизеля, каждый мощностью по 246 кВт. Корпус судна выполнен из стеклопластика. Гибкое ограждение на носу и в корме изготовлено из неопрена, армированного нейлоном.

Тщательно и глубоко разработанный в США проект скегового судна на ВП типа 3KSES показывает, какими могут быть эти суда в ближайшем будущем: длина 81 м, ширина 32 м, полная масса 3000 т, максимальная скорость примерно 150 км/ч. Движителем являются водометы.

Для их привода предполагается использовать четыре газовые турбины суммарной мощностью 73,6 тыс. кВт. Для создания ВП намечено установить две группы центробежных воздуходувок по три штуки в каждой, а для привода их в действие - две газовые турбины общей мощностью 37 тыс. кВт.

Предполагается, что такие крупные скеговые суда смогут конкурировать с самолетами и водоизмещающими судами на трансатлантических перевозках. Зарубежные специалисты считают, что достаточно крупные скеговые суда из-за малой удельной мощности (кВт/т), имея достаточно большую скорость, сохранят и в будущем свое преимущество перед амфибийными.

Амфибийные суда. Работы по созданию амфибийных судов на ВП начались в СССР с 1960 г. В 1960-1970 гг. было создано несколько мелких амфибийных катеров "Радуга", "Бриз" и построено скоростное пассажирское судно "Сормович". Это судно совершило опытные и пассажирские рейды в 1971 -1972 гг. по Волге на линии Горький - Чебоксары со скоростью 80 км/ч, имея на борту до 80 чел. За время этих рейдов перевезено 5660 чел. В ходе зимних испытаний "Сормович" показал прекрасные амфибийные качества и подтвердил возможность использовать это судно для круглогодичной навигации. Был выявлен ряд недостатков в конструкции энергетической передачи и гибкого ограждения ВП. Существенным недостатком этого амфибийного судна был большой шум, создаваемый воздушными винтами и турбиной.

Для перевозки геологов и связистов в глухих северных уголках страны, спасателей во время ледохода, работников лесного, водного и рыбного хозяйства, здравоохранения, нефтяной и газовой промышленности Центральное конструкторское бюро "Нептун" создало серию универсальных амфибийных катеров на ВП. Это "кошачье семейство" - "Барс", "Гепард", "Пума". Первые два сходят со стапелей уже серийно и предназначены для использования в любое время года по руслам рек в отдаленных районах страны со слабо развитой транспортной сетью. Судно "Пума" - это катер-амфибия скорой медицинской помощи на ВП, созданный по заказу Министерства здравоохранения СССР. Его максимальная скорость над водой 65 км/ч, надо льдом 70 км/ч, грузоподъемность 1,6 т. Два автомобильных карбюраторных двигателя приводят в действие четыре низкооборотных вентилятора для образования ВП. Они же крутят ходовые воздушные винты. Успешные испытания "Пумы" прошли в 1986 г. на подмосковном Клязьменском водохранилище. Вот что пишет об этих катерах корреспондент газеты "Правда" в номере от 23 июля 1986 г., побывавший на испытаниях этой машины: "Такие суда, способные передвигаться как по воде, так и по любой относительно ровной поверхности, например по битому льду, снегу, болотам, успешно несут вахту в разных районах страны. Им не страшны ни мелководье, ни песчаные косы, которых особенно много на северных голубых магистралях. Так же легко, как и по воде, "парят" они над бревнами в период сплава леса, нередко выручая даже авиаторов, вынужденных поджидать "чистого неба". Вот как объясняют необходимость такой машины работники Министерства здравоохранения СССР: "А что делать там, где вызовы о помощи приходят с расстояния чуть ли не в сто с лишним километров? Да еще в краях, где есть реки и болота, зачастую к больному не добраться на традиционных колесах, особенно по весне, в период полноводья. В таких случаях применяются вертолеты. Но, во-первых, их эксплуатация - далеко не дешевое и не для всех медицинских учреждений доступное дело. Во-вторых, винтокрылые машины зачастую совершенно не снабжены необходимым медицинским оборудованием. Больного просто транспортируют с места происшествия в больницу". В катере же можно будет оказать больному медицинскую помощь не просто на уровне поликлиники, но проводить реанимацию. Здесь можно будет также делать срочные предварительные хирургические операции. Модификациями "Пумы" могут быть 16-местный автобус или грузовое транспортное средство.

В СКБ Марийского политехнического института им. Горького создан подобный автобус-амфибия на ВП. Ему присвоено название САВР - самоходный амфибийный аппарат на воздушной подушке. САВР предназначен для перевозки промысловиков, геологов, строителей при "вахтовом" способе организации работы. Он может вне зависимости от погодных условий перевозить 18 пассажиров.

В капиталистических странах ведущее положение в области строительства амфибийных судов на ВП занимает английская компания "Бритиш ховеркрафт корпорейшн". Эта компания разработала и, начиная с середины 60-х годов, осуществила серийный выпуск легких и средних многоцелевых амфибийных судов на ВП (типов SRN.2, SRN.3, SRN.5, SRN.6, SRN.7). Эти транспортные средства хорошо зарекомендовали себя на практике. Они успешно осуществляют перевозки в Европе (через пролив Ла-Манш), Канадской Арктике, Латинской Америке, Среднем Востоке, Юго-Восточной Азии. Модификации этих судов использовали военно-морские силы Великобритании и Саудовской Аравии. Три таких бронированных судна действовали над болотами, рисовыми полями, внутренними водоемами Вьетнама. Американцы их использовали во время десантных операций и для проведения разведки. Были также построены тяжелые суда на ВП типа SRN.4. Одна из последних модификаций машин этой серии - судно SRN.4 МКЗ "Super 4", которое может перевозить 418 чел. и 60 автомобилей. Его масса 300 т, грузоподъемность до 120-130 т, длина 56,4 м, ширина 23,2 м. Скорость судна примерно 120 км/ч.

Тяжелое амфибийное судно на ВП типа N.500 (рис. 17) построено французской фирмой "Седам" совместно с институтом Бертена. Этот гигант высотой с пятиэтажный дом перевозит пассажиров и грузы между Англией и Францией со скоростью до 130 км/ч. Общая масса судна с грузом 260 т, запас топлива 20 т, грузоподъемность 80 т. На его палубах может разместиться 400 пассажиров и 65 легковых автомобилей. Воздушную подушку создают два газотурбинных двигателя мощностью до 2,35 тыс. кВт, тягу еще три таких же двигателя 2, вращающих четырехлопастные воздушные винты. Корпус судна сварной из легкого сплава, гибкое ограждение 2 выполнено из 48 одинаковых элементов, изготовленных из терелена, покрытого оболочкой из синтетической резины. Этому судну не страшны даже 4-метровые волны.

Рис. 17. Амфибийное судно на ВП типа N.500 (Франция)

Американская фирма "Белл" разработала и построила в 1971 г. для Канады амфибийное судно типа "Вояжер". За основу был взят английский аппарат SRN.6. Машина выполнена в форме плоской платформы (судно-площадка), на которой в зависимости от ее назначения можно размещать грузы или специальное оборудование. Конструкция "Вояжера" разборная, благодаря чему его можно транспортировать к месту эксплуатации автотранспортом, по железной дороге и воздуху. Несколько таких 40-тонных аппаратов использовались на севере Канады и на Аляске при разведочных работах и добыче нефти. Они успешно работали в сложных метеорологических условиях, передвигаясь над водой, льдом, тундрой и болотами.

Суровы северные и дальневосточные моря. На их побережье, часто через сотни километров, разбросаны поселки, где живут геологи, строители нефте и газопроводов, охотники, рыбаки, оленеводы. Сюда надо доставлять продовольствие, топливо, строительные материалы, оборудование, различные машины. ...Однако пункты, где требуется выгружать эти грузы, как правило, по причинам труднодоступности или другим обстоятельствам не оборудованы причалами. В летнее время из-за мелководья океанские суда не могут непосредственно подойти к берегу. Часто в тяжелейших условиях при ветре и сильном волнении моря судовые стрелы или краны сначала переносят грузы на маленькие суденышки, которые затем доставляют их к берегу. Применение аппаратов на ВП может и здесь помочь в решении этой задачи. Загруженные платформы на ВП находятся на палубе крупного судна ("судна-снабженца"). Прибыв к месту разгрузки, судно спускает на воду эти платформы. К ним подходят тягачи-амфибии на ВП и буксируют к берегу, а дальше - прямо над сушей к складам.

По данным канадских фирм, применив судов на ВП грузоподъемностью 8 т приводит к снижению затрат по сравнению с традиционными способами разгрузки на рейде на 40 - 50%. Экономия - результат сокращения работы перегрузочных средств и времени стоянки морских судов. Платформу-амфибию на ВП для этих целей создали в Западно-Сибирском филиале ВНИИнефтемаша и Ленинградском Центральном проектно-конструкторском бюро морского флота. Эти несамоходные платформы найдут широкое применение при освоении природных богатств арктического шельфа. При перевозке грузов по маршруту "судно - потребитель" или "база - потребитель" не потребуются промежуточные перевалки на мелководье.

Для подобных целей в ЦКБ "Нептун" создан грузовой комплекс, само название которого - "Бизон" - говорит о перевозке тяжелых и массивных грузов. Комплекс состоит из толкача и двух платформ на ВП грузоподъемностью 30 т. Здесь впервые в мире передвижение платформ на ВП осуществляется методом толкания. После успешных испытаний в штормовую погоду на Клязьменском водохранилище в мае 1987 г. первые "Бизоны" отправлены для работы: один в Мурманское пароходство, другой на Дальний Восток.

Воздушная подушка может быть использована и при создании новых ледокольных устройств. При наезде с низкой скоростью судна-амфибии на кромку льда воздух, вытекающий из ВП, вытесняет воду из-подо льда. Лед, повиснув в воздухе, под действием собственного веса и сил от давления ВП оседает и ломается. На этом принципе работают платформы-приставки к ледоколу, построенные в Канаде. Эти аппараты на ВП получили название "льдоразрушители". Во время опытной эксплуатации они доказали свою эффективность, расходуя при этом гораздо меньше топлива. Подобная ледокольная приставка была разработана в Горьковском политехническом институте. В 1985 г. она прошла экспериментальную проверку над льдами Горьковского водохранилища.

Заканчивая раздел о судах на ВП, нельзя не сказать, что такие прекрасные качества этих транспортных машин, как вездеходность и высокие скорости, позволяют в несколько раз сократить время нахождения в пути пассажиров и грузов. Эти факторы дают транспортным средствам на ВП значительные преимущества перед обычными речными и морскими судами. Себестоимость грузовых перевозок при их объеме до 250 тыс. т в год на судах на ВП ниже, чем по железным дорогам, значительно меньше, чем по автозимникам, и в 5 -10 раз дешевле авиаперевозок.

По ориентировочным расчетам Института комплексных транспортных проблем (ИКТП) при Госплане СССР, применение судов на ВП в ближайшие пятнадцать лет может дать народному хозяйству экономию до 1 млрд. р. Особенно эффективным будет применение этих новых транспортных средств при промышленном освоении Сибири, Крайнего Севера и других труднодоступных районов.