ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКИ ИЛИ ЛЕТАЮЩИЙ КОРАБЛЬ

Краткая история создания и основные принципы работы судна на воздушной подушке

Аппараты на воздушной подушке
— суда, катера, поддерживающие себя над опорной (земной или водной) поверхностью с помощью воздушной подушки, создаваемой судовыми вентиляторами. В отличие от обычных судов и колесного транспорта суда на воздушной подушке (СВП) не имеют физического контакта с поверхностью, над которой движутся. А в отличие от летательных аппаратов (самолётов, экранолётов, экранопланов) они не могут подняться над этой поверхностью на высоту, превышающую некоторую часть их горизонтального размера.

При заданных массе и скорости СВП требуется мощность в 3–4 раза больше, чем автомобилю; столько же они проигрывают и обычным судам. Однако для движения СВП требуется в 2–4 раза меньшая мощность, чем для полета самолетов или вертолетов.

Эффективное применение СВП

Аппараты на воздушной подушке находят применение в тех случаях, когда не может быть эффективно использован автомобильный, железнодорожный и обычный водный транспорт. Ховеркрафт может переправить десантные группы с большого десантного корабля на берег со скоростью, достигающей 60 узлов (100 км/ч).

В отличие от обычных средств переправы СВП могут не останавливаться около берега, а пройти дальше и даже преодолеть 5%-й подъем или препятствие высотой до трети высоты юбки. Эти транспортные средства могут использоваться на мелководье, в засоренных и арктических водах, в условиях открытой местности.

Идею движения на воздушной подушке впервые сформулировал шведский ученый Э. Сведенборг (1716). Ранее, чем в других странах, техникой СВП занялись в Австрии и России.

Основные типы судов на воздушной подушке

Существуют три типа СВП:

• камерного;
• соплощелевого;
• и многорядного соплового.

Во всех схемах между аппаратом и опорной поверхностью с помощью мощных турбореактивных двигателей и высоконапорных вентиляторов создается воздушная подушка.

Камерный тип

В простейшей из схем — камерной
— под куполообразное днище (в успокоительную камеру) установленный по центру вентилятор подает воздух.

Соплощелевой тип

В соплощелевой схеме
подушка создается потоком воздуха из кольцевого сопла, образованного юбкой и центральной частью с плоским днищем. Воздушная завеса по периметру судна препятствует выходу воздуха из подушки. Один из вариантов соплощелевой схемы – схема с периметрической водяной завесой, пригодная для движения над водной поверхностью.

Многорядный сопловой

В многорядной сопловой схеме подушка образуется рядами кольцевых рециркуляционных сопел с разными уровнями создаваемого давления. В последних двух случаях для создания подушки требуются менее мощные вентиляторы.

Отдельные разработки

Компания «Форд мотор» предложила создать СВП «Левапед», у которого воздушная подушка очень тонкая, как в своеобразном газовом подшипнике, и он может двигаться только над специальной гладкой поверхностью типа рельсового пути.

Канадское отделение фирмы «Авро» разрабатывает СВП соплощелевого типа с настолько мощными вентиляторами, что он может подниматься и лететь как реактивный самолет.

Создание тяги и управление

Поступательное движение судна на воздушной подушке (СВП) может обеспечиваться:

1. горизонтальными соплами, в которые поступает воздух от подъемных вентиляторов;
2. наклоном (дифферентом) судна в направлении движения так, чтобы возникла горизонтальная составляющая силы тяги;
3. установкой воздухозаборников подъемных вентиляторов в направлении движения таким образом, чтобы при всасывании воздуха также возникала нужная сила тяги;
4. обычными воздушными винтами. Иногда движущая сила создается комбинацией этих методов. Наиболее эффективно создание тяги с помощью воздушных винтов, однако вращающиеся винты на СВП представляют опасность и для пассажиров, и для команды.

Принцип торможения СВП

Режим торможения СВП, как и поворот без бокового заноса, обеспечиваются поворотом потока тяговых устройств. Для улучшения путевой устойчивости ставят вертикальные стабилизаторы, как у самолетов. Высота подъема регулируется основными вентиляторами ховеркрафта.

Статья призвана объяснить читателю основные преимущества использования судов на воздушной подушке по сравнению со смежным классом судов – аэроботами.

Несмотря относительно высокую стоимость, СВП обладает рядом уникальных особенностей, позволяющих применять их в самых различных условиях и выделяющих их среди других транспортных средств.

Основное отличие СВП от аэроботов

В отличие от аэроботов, суда на воздушной подушке являются летательными аппаратами, передвигающимися над поверхностью на воздушной подушке, не создавая за собой волнового следа. Аэроботы – это лодки с плоским днищем и с большим винтом, которые всем весом опираются на поверхность, оставляя за собой сильный волновой след. В отличие от СВП, для спуска аэробота на воду обычно требуется причал.

Ограничения при использовании аэроботов

Использование аэроботов ограничено относительно спокойной водой, так как их корпус имеет низкие, легко затопляемые борта. Такие суда имеют минимальную положительную плавучесть, в то время как у ховаркрафтов она довольно высокая – до 2 раз превышающая их вес. Благодаря низкому центру тяжести остойчивость СВП намного выше. Все это позволяет безопасно управлять судном на воздушной подушке при течении с волнами до нескольких метров.

Преимущества СВП при движении по суше

Оба аппарата являются амфибийными, однако суда на воздушной подушке могут уверенно передвигаться по суше с гораздо более неровной поверхностью продолжительное время без ограничений и с различной скоростью. Аэробот же может преодолевать отдельные участки суши только с разгона и на максимальной мощности. Передвигается он, скользя корпусом по поверхности, за счет чего образуется большое абразивное трение. Все неровности поверхности очень жестко передаются по всему корпусу, что негативно отражается на его целостности и долговечности, а также здоровье экипажа и пассажиров. Особенно сильно это проявляется при движении по льду и твердому снежному насту на высоких скоростях.

Кроме того, днище корпуса аэробота может сильно нагреваться за счет трения о поверхность, что при длительной остановке на морозе вызовет примерзание к поверхности. С ВП с двухдвигательной силовой установкой и двухъярусным гибким ограждением просто пролетает над большинством препятствий, встречающихся в дельтах рек, и имеет невероятно мягкий ход.

Большой винт аэробота располагается выше, чем у аналогичных СВП, что ограничивает его использование в районах с препятствиями сверху, которые часто встречаются в спасательных операциях при наводнениях. Такой винт обычно вращается со скоростью, близкой к скорости звука вследствие чего создает гораздо больше шума. При движении по поверхности отличной от воды с равной полезной нагрузкой, силовая установка аэробота должна быть в три раза мощнее.

Суда на воздушной подушке в спасательных операциях на льду

В спасательных операциях на льду СВП намного эффективнее аэроботов. Конечно, ситуации бывают разные, но судно на воздушной подушке, в отличие от своего одноклассника, способно забраться на вершину тонкого или полуразбитого льда не повредив его. Это позволяет спасателям приблизиться к пострадавшим без риска разрушить тонкий лед под ними. Из-за высокого центра тяжести аэроботы зачастую опрокидываются. Однако их большой винт в сочетании с мощной силовой установкой производят тягу, позволяющую пробиваться через высокую растительность, что для СВП затруднительно.

Особенности управления аэроботом

Аэроботы, как правило, менее манёвренные, чем СВП. Управление ими осуществляется от тяги воздушного винта и потока воздуха через рули, поэтому для получения контроля над судном необходима полная мощность. Суда на воздушной подушке напротив намного легче управляются, независимо от используемой мощности благодаря отсутствию трения с поверхностью движения. Управлять аэроботом на полной мощности – это как объезжать жеребца. Управление же ховеркрафтом скорее похоже на танец с балериной.

Маршевый и нагнетательный двигатели

Судно на воздушной подушке имеет раздельные маршевый и нагнетательный двигатели, поэтому может зависать в воздухе на одном месте как вертолет. Давление, оказываемое им на поверхность, настолько низко, что позволяет использовать его даже для передвижения по минным полям.

Влияние СВП на окружающую среду

С точки зрения экологии СВП безопаснее большинства транспортных средств. Оно не нарушает растительный покров поверхности, по которому передвигается, не наносит вреда мелким животным и рыбам. Силовые установки меньшей мощности производят меньше выхлопных газов.

Экономичность судов на воздушной подушке

В плане экономичности СВП потребляет в 2-3 раза меньше топлива, чем аэробот. В аварийном случае у него повреждаются отдельные сегменты гибкого ограждения (в случае использование ограждения сегментного типа), которые можно легко заменить обычным гаечным ключом в течение 3-5 минут даже в полевых условиях. Стоимость одного сегмента порядка 500 рублей. Ремонт корпуса аэробота несоизмеримо тяжелее и дороже.

Применение композитных материалов при производстве СВП

При равных размерах СВП обычно легче аэробота за счет отсутствия тяжелой двигательной установки и необходимости в повышенной прочности корпуса. Благодаря этому упрощаются погрузочно-разгрузочные работы и транспортировка.

Современные суда на воздушной подушке изготавливается в основном из композитов, что упрощает ремонт и позволяет проводить его сотрудникам с меньшей квалификацией. У алюминиевых аэроботов структурные разрушения требуют дорогостоящего ремонта высококвалифицированными сварщиками.

Цена и качество

Основой недостаток СВП в сравнении с аэроботами – их чуть большая стоимость. Обусловливается она необходимостью использования дорогих композитных материалов и постоянной борьбой за снижение веса, улучшение аэродинамической и топливной эффективности. Однако, с точки зрения универсальности и надежности, судно на воздушной подушке станет гораздо более выгодным приобретением.

Воздушная подушка или технология «летучего корабля»

В 1716 году шведский инженер и естествоиспытатель Эммануэль Сведенборг предложил направлять поток воздуха под днище корабля с помощью винтов, приводимых в движение мускульной силой человека. Идея была обречена на провал, так как человеческих возможностей недостаточно даже для того, чтобы таким образом поднять хотя бы маленький корабль. Что уж говорить про большие суда, груженые различными товарами или людьми. Для реализации этой задумки нужны были не человеческие мышцы, а мощный двигатель, который к тому времени ещё не изобрели. Сведенборг осознал утопичность идеи, забросил ее и ударился в исследование духовных материй, чем впоследствии и прославился. Однако плод его «больной фантазии» не был столь уж бредовым. Он стал прообразом технологии воздушной подушки, получившей распространение в XX веке, когда наконец появились мощные судовые моторы.

Что такое воздушная подушка и зачем она нужна 

Воздушная подушка представляет собой повышенное давление воздуха, создаваемое либо между несколькими элементами единого механического устройства (например, пара «головка-магнитная поверхность» жёсткого диска или пара «лента-вращающаяся головка» видеомагнитофона), либо в ограниченной зоне опорной поверхности, над которой движется некий аппарат. Ее главная задача — стать «воздушной смазкой», уменьшающей трение между соприкасающимися поверхностями. 

Принцип работы воздушной подушки основан на разнице давлений воздушных потоков внешней среды (низкое давление) и внутренней камеры устройства (высокое давление). Благодаря ней возникает подъемная механическая сила, достаточно сильная, чтобы оторвать объект на небольшое расстояние от опорной поверхности. При этом высота отрыва зависит от величины этой разницы: чем выше давление в подушке по сравнению с давлением внешней среды, тем выше будет подъем.

Подушка нашла применение в различных сферах. Например, в медицине ее используют для уменьшения боли пациентов, пострадавших при пожаре — технология позволяет им лежать, не касаясь обгоревшей частью тела кровати. В бытовой технике, такой как пылесосы
и газонокосилки, центробежный вентилятор направляет воздушные потоки под дно, обеспечивая легкость управления агрегатом. В различных приборах, например, гироскопах, подушка играет роль «воздушного подшипника». Но шире всего она применяется в водных транспортных средствах. 

Воздушная подушка против сопротивления воды

Для корабля главное препятствие к развитию высокой скорости — сопротивление воды, в которую погружена часть его корпуса. Вода почти в 800 раз плотнее воздуха, и какой бы тюнинг не делали для лодки, какие бы двигатели на нее не ставили — ее возможность разогнаться всегда будет ограничена. Отсюда логика подсказывает вывод: чтобы уменьшить или исключить сопротивление воды (и, как результат, увеличить скорость), нужно вытащить судно из нее. Корабль должен не плыть по воде, а скользить над ней. Здесь и возникает решение — воздушная подушка. Опираясь на слой сжатого воздуха, корабль «полетит» над водной поверхностью и уже сможет разогнаться до приличных скоростей.

Существует два класса транспортных средств, использующих технологию воздушной подушки.  Их  выделяют на основании принципа ее формирования — динамического (экранопланы) или статического (судна на воздушной подушке или ховеркрафты).

Низколетящий самолет на воздушной подушке

Экраноплан
—  аэродинамическая машина, которая формирует воздушную подушку в движении «экранным» способом при одновременном взаимодействии с большой ровной отражающей поверхностью — «экраном» (водной гладью, льдом или землей). Внешне он выглядит как низколетящий самолет, который также является водным судном и может плыть как обычный корабль. 

Экраноплан передвигается благодаря двум силам. При поступательном наборе скорости его аэродинамический профиль (крыло) перемещается сквозь поток воздуха. Поскольку профиль несимметричен, поток над крылом проходит больший путь, чем под ним, и воздух сверху разгоняется быстрее. Это приводит к уменьшению статического давления: под крылом оно становится выше, чем над ним. В результате возникает подъемная сила, как у обычного самолета. Экраноплан начинает лететь. Однако в отличие от самолетов он не поднимается высоко: обычно расстояние до поверхности воды, льда или земли во время перемещения не превышает 1,5 метров. За счет этого между нижней поверхностью и экраном формируется воздушная подушка. Сила, образующаяся благодаря ней, дополняет «классическую» подъемную силу и благодаря этому изменяет несущие свойства крыла. Во-первых, скорость движения аппарата становится очень высокой (экранопланы разгоняются до 600 км/ч). Во-вторых, значительно повышается грузоподъемность, а в-третьих — экономнее расходуется топливо.

Экраноплану все равно, над чем лететь, а также ему не нужна инфраструктура — мосты, дороги, взлетно-посадочные полосы. Важен только ровный участок суши или достаточных размеров водоем. При этом они безопаснее и живучее самолетов: при любой форс-мажорной ситуации экраноплан легко садится на воду. Даже если все авиационные двигатели выйдут из строя, экраноплан сможет продолжить путь. Запустив корабельные моторы, он пойдет как обычная лодка.   

Экранопланы в России

Несмотря на то, что экранопланами занимались многие иностранные инженеры-энтузиасты, это по праву российское ноу-хау: на эффект динамической воздушной подушки впервые обратили внимание в СССР (американцы осознали перспективность направления только в 1990-м году). Один из первых проектов экраноплана разработал П. И. Гроховский в 1932 году: по его версии внешне аппарат должен был выглядеть как космический корабль. 

Отцом-основателем «экранопланной мысли» считается советский конструктор Ростислав Алексеев (в вашингтонской Галерее выдающихся личностей XX века даже есть его портрет). Под его руководством были разработаны аппараты серии СМ, КМ, Орленок, Лунь и др. Один из самых известных в мире экранопланов работы Алексеева — Каспийский монстр — получил свое название благодаря ЦРУ. В 60-е годы американская разведка обнаружила на спутниковых снимках на берегу Каспийского моря необычный летательный аппарат, который был настолько огромен (размеры сравнимы с футбольным полем), что с трудом верилось в его реальность. На его корпусе видны были буквы КМ, и в Лэнгли, не долго думая, расшифровали аббревиатуру на свой лад — «Каспийский монстр». И, в принципе, такое название ему больше подходило, чем настоящее и скромное «корабль-макет». Ведь КМ имел размах крыла  37,6 м,  длину — около 100 м, достигал скорости в 500 км/ч, весил почти 550 тонн и мог взлетать на высоту от 4 до 14 метров даже при волнении в море в 5 баллов. Позже на его базе разработали не менее известный корабль «Лунь», прозванный «убийцей авианосцев». 

В советское время экранопланы в основном разрабатывали для ВМФ, поэтому они были такими огромными («Лунь» имела восемь реактивных двигателей и несла на себе шесть противокорабельных ракет «Москит»). Сейчас такие махины уже не строят — экранопланы используются в качестве грузового и пассажирского транспорта, например, в Карелии, где бессчетное количество рек и озер. Современные «летучие корабли», как правило, вмещают от 10 до 30 человек, имеют вес до 10 тонн и разгоняются до 200 км/ч. Среди них – «Акваглайд», «Орион», «Буревестник-24», «Волга-2», «Иволга» ЭК-12.

Экраноплан «Орион-10» может подниматься в воздух на 20 метров, развивает скорость до 200 км/ч, и помимо членов экипажа вмещает восемь пассажиров.  Его старший брат «Орион-20» берет на борт тонну груза или 20 пассажиров и разгоняется до 250 км/ч. 

Среди современных проектов следует упомянуть аварийно-спасательный экраноплан нового поколения «Чайка-2» А-050. Судно еще в разработке, однако американское развлекательное издание We Are the Mighty уже посвятило ему целую статью под заголовком «Забудьте Годзиллу. Россия строит нового морского монстра»

. По плану длина судна составит 34,8 м, ширина — 25,35 м. « Чайка» сможет летать как в режиме экраноплана, развивая скорость 360-400 км/ч, так и во «внеэкранном» режиме, разгоняясь до 450 км/ч. В первом случае максимальная дальность полета составит 3000 км, а в последнем — 1900 км. 

Парящая лодка на воздушной подушке

Ховеркрафт
(от англ. «hover — парить) или судно на воздушной подушке (СВП) формирует воздушную подушку статическим способом (независимо от движения) — нагнетанием воздуха под днище. 

В очень упрощенном виде устройство таких лодок представляет собой перевернутую тарелку. Вентилятор создает воздушные потоки, которые заполняют камеру внутри аппарата (под днищем), создавая там повышенное давление. Разница давлений генерирует подъемную силу, благодаря которой судно «взлетает» над поверхностью. Высота полета, конечно, меньше, чем у экраноплана (крыльев-то нет), но достаточна для того, чтобы перемещаться не только по воде, но и по льду, снегу, болоту, песку, траве, а, по мнению ведущих передачи «Разрушители мифов», даже минному полю

(не стоит повторять этот эксперимент!). Как и экранопланы, СВП обладают высокой грузоподъемностью, а за счет того, что уходит сопротивление воды, они развивают высокую скорость до 100-130 км/ч.   

Но есть одно «но»! Когда под ховеркрафтом растет давление, и он начинает приподниматься, по его краям образуются зазоры. Они становятся местом утечки драгоценного сжатого воздуха, а, значит, либо подушка становится менее мощной, либо нужно тратить больше энергоресурсов для ее поддержания. Чтобы этого не происходило в разное время конструкторская мысль изобрела несколько решений: скеги, юбку и сопловый способ подачи воздуха. Их главная задача — сделать так, чтобы под днищем всегда было достаточное давление, а воздух минимально «разбегался» по сторонам.  

Скеги
— жесткие стенки или баллоны, которые по бортам ограждают подушку и не дают ей «сдуваться». Поскольку они погружены в воду, такая конструкция пригодна только для лодок, предназначенных для движения исключительно над водной поверхностью. Впервые идею скегов реализовал в 1916 году австриец Дагоберт Мюллер фон Томамюль. Он построил торпедный катер с продолговатыми металлическими килями, которые шли по борту и удерживали воздух. В результате такого тюнинга судно разгонялось до 70 км/ч.  В СССР скеговые катера строил конструктор Владимир Левков. Один из них — «Л-5» — на испытаниях показал невиданную ранее скорость в 130 км/ч. 

«Юбка»
— это гибкое ограждение, которое окружает днище и позволяет стабильно удерживать мощную воздушную подушку. Благодаря ней судна могут преодолевать препятствия. Например, если лодка встречается с преградой вроде сугроба или мощной волной, то она может ее спокойно обогнуть. Юбка при этом немного продавится, но затем непрерывно поступающий в подушку воздух быстро возвратит ее в первоначальное состояние. Многие историки считают, что именно изобретение юбки привело к расцвету СВП. 

При сопловой подаче воздуха
нагнетаемый вентилятором поток подается под днище не через широкую трубу, а с помощью  наклоненных внутрь сопел, расположенных по периметру судна. Суть в том, что при использовании этого метода струи воздуха изгибаются так, что центробежные силы, действующие на криволинейно движущиеся частицы воздуха, уравновешиваются повышенным давлением под днищем, и воздушная подушка «запирается».

Сопловый способ работы придумал британский изобретатель-энтузиаст Кристофер Коккерелл. Он проводил множество экспериментов с жестяными банками, размещенными на весах с гирями. Британец разными способами закачивал под них воздух и однажды обнаружил, что чем тоньше отверстия для подачи воздуха, тем давление сильнее. И если окружить днище судна узкими соплами и подавать через них маленькими струйками сжатый воздух, подушка станет гораздо мощнее. По сопловой схеме в 1959 году был построен ховеркрафт SR. N1. На нем англичане пересекли Ла-Манш. Эта конструкция считается наиболее эффективной и экономичной. На ее базе строятся почти все коммерческие и военные суда на воздушной подушке в мире. А для увеличения высоты «полета» таких ховеркрафтов, их грузоподъемности и уменьшения энергозатрат их часто дополняют «юбкой». 

СВП в России

Как и в случае с экранопланами, СВП в России строили в основном для нужд ВМФ. Один из первых проектов — «Джейран»(1970) — был вооружен двумя установками АК-30 и мог вместить 2 танка вместе с 200 пехотинцами. Перевозя на борту весь этот груз, «Джейран» разгонялся до 100 км/ч.  

Разрабатывались и менее внушительные суда, например десантно-штурмовой катер «Скат» (на 40 пехотинцев) или десантовысадочный корабль «Кальмар» (на 1 средний танк Т-54 или 2 легких танка ПТ-76 или 120 пехотинцев). 

Однако русских всегда тянет на масштабные проекты. И в 1988 ВМФ России был передан в эксплуатацию самый большой в мире ховеркрафт с подходящим названием  — «Зубр». Этот монстр водоизмещением в 550 тонн мог принять с необорудованного берега и перевезти на себе до 150 тонн груза: например, 3 танка Т-80 и 80 морских пехотинцев. Он  спокойно преодолевал рвы, траншеи и болота и разгонялся до 130 км/ч. В 2000 году во время испытаний экспортной греческой версии «Зубра», тот ненароком раздавил грузовик, который просто не заметил в темноте.

Благодаря всесезонным и вездеходным качествам ховеркрафтов они активно используются пассажирскими перевозчиками и аварийно-спасательными службами. 

Большие СВП пассажировместимостью до 50 человек ходят по Волге. Например, в Нижнем Новгороде выпускают один из самых вместительных ховеркрафтов «Хивус». Его версию «Хивус-48»

можно эксплуатировать при высоте волн до 2,5 м на несудоходных акваториях, мелководье, обледеневших и заснеженных местностях. Ховеркрафт разгоняется до 70 км/ч и может работать при температурах от -35 до +40 градусов.

СВП средних и малых размеров используются МЧС при поиске и эвакуации пострадавших на воде или льду.  Спасательные и патрульные службы используют «Славиры»

, «Хивусы»

,  « Нептун-15

» (15 человек или 1500 кг груза) и другие суда.

Высоко оценивают «амфибийные» свойства ховеркрафтов и любители активного отдыха на природе. Малые СВП не только хорошо подходят для бездорожья, по которому часто добираются на охоту или рыбалку. С ними не нужно беспокоиться о недостаточной толщине льда, а также искать причал — выезжаете на берег, глушите мотор и вперед за приключениями! Более того, за счет малых размеров СВП, как правило, умещаются в обычном легковом прицепе.

Например, ховеркрафт Jetter
(резидент «Сколково») имеет габариты 4 х 2 х 1,5 м, весит 290 кг и рассчитан на двух пассажиров. Благодаря компактности он очень маневренен и забирается в любые непроходимые для других судов места. На нем можно рыбачить в ледостав, охотиться в болотистой местности или просто гонять в свое удовольствие. По воде Jetter разгоняется до 75 км/ч, по льду— до 100 км/ч. В СВП встроены обогрев сиденья и ручек, стереодинамики для радио или плеера, крепление и зарядка для смартфона, держатель для удочки и эхолота. На случай дождя предусмотрен тент.

В заключение

Несмотря на то, что и экраноплан, и ховеркрафт — представители водного вида транспорта, по физике своего движения они все-таки скорее близки к самолетам, чем к лодкам. Ведь двигаются-то они  не ПО воде, а НАД ней. Такой вид транспорта — не «летучая лодка», а «низколетящий» самолет.  

Оглавление

1. Принцип работы аппарата на воздушной подушке.
2. Изобретение воздушной подушки.
3. Перспективы технологии.

Принцип работы аппарата на воздушной подушке

Самая узнаваемая часть судов на воздушной подушке — это гибкое ограждение из прорезиненной ткани. При выключенном моторе оно напоминает сдутые борта большой надувной лодки, однако сходство только внешнее. Когда вы стартуете на СВП, силовая установка с винтами интенсивно нагнетают воздух под днище аппарата, создают под аппаратом область давления выше атмосферного. Единственный выход для воздуха — поднять целиком весь аппарат и пройти под краем гибкого ограждения. Аппарат начинает приподниматься над землей. При этом гибкое ограждение помогает сформировать плотную подушку, чтобы воздух сразу не развеяло из под плоского днища. Таким образом, вы поднимаетесь и плаваете на воздушной подушке. Судно как бы висит над поверхностью, поэтому ему при движении не нужно бороться с трением. За счет этого судно легко передвигается и по болоту, и по снегу, и по песку. Но лучше всего, все же по воде. Для движения вперед на таких аппаратах применяют маршевый винт в кормовой надводной части судна. За повороты отвечает устройство, похожее на авиационный руль направления.

Изобретение воздушной подушки

Как это часто бывает в мире науки, точно назвать имя одного изобретателя трудно. Идея уменьшить при помощи мощного воздушного потока трение и создать избыточное давление под днищем судна приходила в головы многих ученых. СВП
— это плод труда нескольких умов, работавших в разных странах и в разное время.

Первым идею, отдаленно напоминающую принцип работы аппарата на воздушной подушке
, высказал в начале XVIII века шведский физик и философ Эммануил Сведенборг. В соответствии с его предположением, массы воздуха для подушки можно нагнетать под днище лодки с помощью весел. И хотя практика показала, что ручной силы мало для создания достаточно плотной подушки, эта идея захватила умы многих мыслителей. Уже в середине XIX века русский инженер Иванов разработал проект судна, которое он назвал «трехкильный духоплав». По замыслу изобретателя, воздух под корабль нужно было вручную нагнетать мехами. Однако его смелый проект был отклонен.

В середине 1924 года великий русский ученый Константин Эдуардович Циолковский описал идею бесколесные поезда. Константин Эдуардович провел приближенные вычисление и теоретически обосновал возможность и принцип работы аппарата на воздушной подушке. Сохранился примитивный чертеж нового транспорта, набросанный ученым. Однако тогда новая идея показалась многим показалось фантастической.

В 1935 году советский конструктор Владимир Левков первым в мире построил опытные модели судов на воздушной подушке скегового типа. В 1955 году английский изобретатель Кристофер Коккерелл запатентовал периферийную сопловую схему и гибкое ограждение, благодаря которому СВП приобрели устойчивость и стали экономически выгодными. Позже все эти идеи нашли дальнейшее развитие в СССР, в городе Горьком (теперь Нижний Новгород), в конструкторском бюро, созданном легендарным конструктором Ростиславом Евгеньевичем Алексеевым. Судостроительная компания « Амфибийная техника»
—  первое в СССР частное предприятие, производящее СВП малого класса для частного и коммерческого использования. По сей день «Амфибийная техника» производит надежные СВП, сохраняя и преумножая достижения советской науки и техники.

Перспективы технологии

Транспорт на воздушной подушке позволяет перемещаться по суше, льду, снегу и воде. Это чуть ли не самый универсальный вид транспорта, когда-либо изобретенный человеком. За вездеходность этим аппаратам когда-то прочили большое будущее. Все ведущие страны создавали их для армии и гражданских нужд. Военных привлекала универсальность и амфибийность СВП. Фантазия легко рисовала высадку десанта с такого аппарата или парящий над землей танк. Однако по различным причинам технология не нашла широкого применения в военной отрасли. Гораздо большее распространение принцип работы судна на воздушной подушке приобрел в гражданской сфере.

Существующих на сегодня моделей СВП не счесть. Сейчас такие суда на воздушной подушке
используются при спасении людей, при доставке грузов и людей в отдаленные районы, а также для охоты, рыбалки и активного отдыха. Несмотря на внешнюю непохожесть этих судов, у них есть одна общая черта — они все используют принцип воздушной подушки.

У этого термина существуют и другие значения, см. Судно (значения)
.

Применяемый динамический принцип поддержания позволяет судну двигаться с большой скоростью и над водой, и над твёрдой поверхностью ( амфибийные
СВП) на небольшом расстоянии над ней.

Воздушная подушка
 — это слой сжатого воздуха
под днищем судна, приподнимающий его над поверхностью воды или земли. Отсутствие трения
о поверхность позволяет снизить сопротивление
движению. От высоты подъёма зависит способность такого судна форсировать различные препятствия на суше или волны на воде, проходя над ними.

По способу создания различают статическую
(создаваемую вентилятором) и динамическую
(создаваемую за счёт повышения давления при движении аппарата вблизи опорной поверхности) воздушные подушки.

По схеме образования различают следующие виды воздушной подушки:

• камерная;
• скеговая;
• сопловая;
• щелевая;
• крыльевая (динамическая).

Наиболее простой способ образования воздушной подушки — камерный
: воздух, нагнетаемый вентилятором под куполообразное днище, свободно вытекает по его периметру, и чем больше подача воздуха, тем выше поднимается судно. Такой способ сопряжён с высокими затратами энергии, поэтому при большой высоте подъёма он не экономичен.

Для уменьшения расхода воздуха у судов, предназначенных для движения только над водной поверхностью, подушку по бортам ограждают погруженными в воду жёсткими стенками или узкими корпусами — скегами. Такие суда называют судами скегового типа
.

Более экономичен при большой высоте подъёма сопловой способ
образования воздушной подушки, когда нагнетаемый вентилятором воздух подаётся под днище через наклонённые внутрь сопла, расположенные по его краям. Струи вытекающего из сопел воздуха изгибаются так, что центробежные силы, действующие на движущиеся по криволинейным траекториям частицы воздуха, уравновешиваются повышенным давлением в воздушной подушке, и воздушная подушка как бы «запирается» этими струями. Для увеличения высоты подъёма и уменьшения энергозатрат на образование воздушной подушки по её периметру дополнительно устанавливаются гибкие ограждения.

Кроме лёгких экспериментальных судов создаются более крупные суда на воздушной подушке. Увеличение их размеров выгодно потому, что с ростом площади воздушной подушки уменьшаются удельные затраты мощности
на её образование, улучшается мореходность
судов.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Основными преимуществами судов на воздушной подушке является скорость
  , при возможности ходить по мелководью и выходить на необорудованный берег;
• Навигационный период
  данного вида флота полностью неограничен и не зависит от сезонного состояния акватории — СВП могут ходить круглый год, в том числе в период ледостава и ледохода. Суда на воздушной подушке — единственный транспорт, который может использоваться во время ледохода и ледостава.
• В зависимости от размера суда могут преодолевать уступы от 0,4 до 1,0 метра, форсировать короткие подъёмы с уклоном до 40 градусов и затяжные до 15 градусов.
• Суда на воздушной подушке двигаются в воздушной среде и лишь частично контактируют с водной или твёрдой поверхностью, — отсюда относительно высокая топливная эффективность и способность эффективно работать на горных реках с быстрым течением, болотах, в ледостав и на ровной суше.

Недостатки

• Главный недостаток судов на воздушной подушке — это относительно высокая цена и стоимость эксплуатации. Это связано c достаточно сложной конструкцией и требованием соблюдать весовую культуру как в авиации. Помимо расходов на топливо, перед владельцем встаёт вопрос обслуживания гибкого ограждения воздушной подушки (т. наз. «юбки»), которое со временем истирается или рвётся о торосы
  и иные препятствия.
• Второй недостаток воздушных подушек связан с необходимостью толкаться от воздуха. При движении против ветра, — в отличие от водоизмещающих судов
  и судов на подводных крыльях
  , — скорость хода судна уменьшается на величину скорости ветра. Предельный ветер для эксплуатации судов на воздушной подушке — 12—15 м/c.
• Следствием использования воздушных винтов является высокая шумность
  , хотя и меньшая чем у аэроботов и аэроглиссеров, которые двигаются в водоизмещающем режиме и вынуждены использовать большую мощность и диаметр винтов.

Скорый поезд. Идея предмета.
Трение поезда почти уничтожается избытком давления воздуха, находящегося между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путём. Она не велика, между тем как подъёмная сила поезда может быть громадна. Так если сверхдавление в одну десятую атмосферы, то на каждый квадратный метр основания вагона придётся подъёмная сила в одну тонну. Это в пять раз больше, чем нужно для лёгких пассажирских вагонов.
Не нужно, конечно, колёс и смазки. Тяга поддерживается задним давлением, вырывающегося из отверстия вагона воздуха.

Британский изобретатель Кристофер Кокерелл
патентную заявку на схему судна на воздушной подушке, принципиально новой конструкции, названную им «hovercraft» («парящий аппарат»), подал 12 декабря 1955 года. Первый прототип построенного им судна на воздушной подушке, SR-N1, был построен весной 1959 года и всего несколько недель спустя за 20 минут пересёк Ла-Манш. На этой конструкции основаны все коммерческие и военные суда на воздушной подушке в мире.

К началу XXI века
было построено множество экспериментальных судов на воздушной подушке водоизмещением более 150 тонн, которые уже совершали пассажирские и грузовые рейсы.

Одно из первых судов на воздушной подушке с повышенной мореходностью, предназначенных для перевозки пассажиров и грузов через пролив Ла-Манш
при волнах высотой до 3 м — английское судно SR. N4
, построенное в 1967 г. Оно имеет сопловую схему образования подушки с гибким ограждением высотой 2,1 м. Водоизмещение судна — 167 т, на нём размещается 670 пассажиров (или 174 пассажира и 30 автомобилей
). Четыре газовые турбины мощностью по 3130 кВт приводят во вращение 4 вентилятора и 4 винта изменяемого шага. Максимальная скорость над водой — 120 км/ч. Давление создаёт не вентилятор, а турбина. Третья модификация этого судна вместимостью 418 пассажиров и 60 автомобилей была использована для перевозок на острове Уайт
.

В России маршрутные суда на воздушной подушке используются для перевоза через широкие замерзшие реки, в частности через Волгу в Нижнем Новгороде, Москву-реку между г. Лыткарино
и д. Андреевское
( Логопром
) (2013—2014 г.), реку Амур
между российским Благовещенском
и китайским Хэйхэ
, в Казани, Самаре.

1. Российский речной регистр.
   Архивная копия
   от 9 декабря 2020 на Wayback Machine
   // Консорциум «Кодекс». Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации

2. «Справочник по управлению кораблём» под ред. А. А. Александрова. Глава 2.1. Корабли на воздушной подушке
   Архивная копия
   от 15 апреля 2021 на Wayback Machine
   . М.: Военное издательство Минобороны СССР
   , 1974.

3. «Сормович» имеет гибкое ограждение воздушной подушки высотой 1 м. Газовая турбина мощностью 1870 кВт приводит во вращение 12-лопастный осевой вентилятор и движители (два 4-лопастных воздушных винта изменяемого шага). Пассажирский салон на 50 человек размещён в носовой части судна. Максимальная скорость — 120 км/ч. В качестве управляющих судном органов служат воздушные рули. Серийно суда на воздушной подушке строятся на феодосийском судостроительном заводе « Море
   ».

4. «Хаска», «Сивуч» и другие: скеговые суда на воздушной подушке
   Архивная копия
   от 29 ноября 2020 на Wayback Machine
   . rostec.ru, 02.04.2020

5. История развития CBП
   Архивная копия
   от 4 января 2022 на Wayback Machine
   . moshovercraft.ru

6. Суда на воздушной подушке: что это, зачем они нужны и как устроены
   Архивная копия
   от 4 января 2022 на Wayback Machine
   . itboat.com, 19.10.2020

7. Симаков, 1967
   , с. 5.

8. Hovercraft
   
   — статья из Британской энциклопедии
   

9. Симаков, 1967
   , с. 5—6.

10. Лапшин Р., Кирилаш Л.
    Несостоявшийся прорыв: Австро-венгерские мореходные боевые катера
     // Морская кампания : журнал. — М.
    , 2010. — № 7
    . Архивировано
    7 января 2014 года.
    
    

11. Симаков, 1967
    , с. 6.

12. Ружицкий, 1964
    , с. 15-19.

13. «Хаска», «Сивуч» и другие: скеговые суда на воздушной подушке
    Архивная копия
    от 29 ноября 2020 на Wayback Machine
    // Rostec

14. Официальный сайт компании «Hovertravel»
    
    . Дата обращения: 28 октября 2012.
    Архивировано
    7 сентября 2012 года.
    
    

• Адасинский С. А.
  Транспортные машины на воздушной подушке. — М.
  : Наука
  , 1964. — 108 с. — (Научно-популярная серия).
• Бенуа Ю. Ю., Корсаков В. М.
  Суда на воздушной подушке. — Л.
  : Гос. союз. изд-во судостр. промышленности, 1962. — 121 с.
• Бень Е.
  Модели и любительские суда на воздушной подушке = Modele i pojazdy amatorskie na poduszce powietrznej. — Л.
  : Судостроение, 1983. — 128 с. —
• Демешко Г. Ф.
  Проектирование судов. Амфибийные суда на воздушной подушке: Учебник для вузов. В 2 кн. — СПб.
  : Судостроение, 1992. —  — ISBN 5-7355-0477-0
  .
  • Книга 1. — 269 с.
  • Книга 2. — 329 с.
• Злобин Г. П., Симонов Ю. А.
  Суда на воздушной подушке (по материалам иностранной печати). — Л.
  : Судостроение, 1971. — 212 с.
• Злобин Г. П., Смигельский С. П.
  Суда на подводных крыльях и воздушной подушке (по материалам иностранной печати). — Л.
  : Судостроение, 1976. — 263 с. —
• Каймашников Г., Короткий Р., Нейдинг М.
  Скороходы моря. — Одесса: Маяк, 1977. — С. 156—168. — 187 с.
• Короткин И. М.
  Аварии судов на воздушной подушке и подводных крыльях. — Л.
  : Судостроение, 1981. — 216 с. —
• Ружицкий Е. И.
  Воздушные вездеходы. — М.
  : Машиностроение, 1964. — 178 с. —
• Симаков Е. В.
  Воздушные вездеходы. — М.
  : Изд-во ДОСААФ, 1967. — 79 с. —
• Смирнов С. А.
  Суда на воздушной подушке скегового типа. — Л.
  : Судостроение, 1983. — 216 с. —