Устройство судов на воздушной подушке. Ховеркрафт: создание судна на воздушной подушке своими руками. Развитие российских катеров

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.

Качество дорожной сети в нашей стране оставляет желать лучшего. Строительство транспортной инфраструктуры на некоторых направлениях нецелесообразно по экономическим причинам. С перемещением людей и грузов в таких местностях отлично справятся транспортные средства, работающие на иных физических принципах. Полноразмерные суда на воздушной подушке своими руками в кустарных условиях не построить, а вот масштабные модели — вполне возможно.

Транспортные средства этого вида способны перемещаться по любому относительно ровному покрытию. Это могут быть и чистое поле, и водоем, и даже болото. Стоит заметить, что на таких непригодных для другого транспорта покрытиях СВП способно развивать достаточно высокую скорость. Основным недостатком такого транспорта является необходимость больших энергозатрат на создание воздушной подушки и, как следствие, большой расход топлива.

Физические принципы работы СВП

Высокая проходимость транспортных средств такого типа обеспечивается низким удельным давлением, которое оно оказывает на поверхность. Это объясняется довольно просто: площадь контакта транспортного средства равна или даже превышает площадь самого транспортного средства. В энциклопедических словарях СВП определяются как суда с динамически создаваемой опорной тягой.
Крупные и маломерные суда на воздушной подушке зависают над поверхностью на высоте от 100 до 150 мм. В специальном устройстве под корпусом создается избыточно давление воздуха. Машина отрывается от опоры и теряет с ней механический контакт, в результате чего сопротивление движению становится минимальным. Основные затраты энергии идут на поддержание воздушной подушки и разгон аппарата в горизонтальной плоскости.

Составление проекта: выбор рабочей схемы

Для изготовления действующего макета СВП необходимо выбрать эффективную для заданных условий конструкцию корпуса. Чертежи судов на воздушной подушке можно найти на специализированных ресурсах, где размещены патенты с подробным описанием разных схем и способов их реализации. Практика показывает, что одним из самых удачных вариантов для таких сред, как вода и твердый грунт, является камерный способ формирования воздушной подушки.

В нашей модели будет реализована классическая двухмоторная схема с одним нагнетающим силовым приводом и одним толкающим. Малоразмерные суда на воздушной подушке своими руками изготовленные, по сути, являются игрушками-копиями больших аппаратов. Однако они наглядно демонстрируют преимущества использования таких средств передвижения перед остальными.

Изготовление корпуса судна

При выборе материала для корпуса судна основными критериями являются простота в обработке и невысокий удельный вес. Самодельные суда на воздушной подушке относятся к категории амфибийных, а значит, в случае его несанкционированной остановки не произойдет затопления. Корпус судна выпиливается из фанеры (толщиной 4 мм) по заранее подготовленному лекалу. Для выполнения этой операции используется лобзик.

Самодельное судно на воздушной подушке имеет надстройки, которые для снижения веса лучше сделать из пенополистирола. Для придания им большего внешнего сходства с оригиналом снаружи производится оклеивание деталей пеноплексом и окрашивание. Стекла кабины делаются их прозрачного пластика, а остальные детали вырезаются из полимеров и выгибаются из проволоки. Максимальная детализация – ключ к сходству с прототипом.

Выделка воздушной камеры

При изготовлении юбки используется плотная ткань из полимерного водонепроницаемого волокна. Раскрой осуществляется по чертежу. Если у вас нет опыта переноса эскизов на бумагу вручную, то их можно распечатать на широкоформатном принтере на плотной бумаге, а потом вырезать обычными ножницами. Подготовленные детали сшиваются между собой, швы должны быть двойными и плотными.

Суда на воздушной подушке, своими руками выполненные, до включения нагнетающего двигателя опираются корпусом на грунт. Юбка частично сминается и располагается под ним. Склеивание деталей производится водостойким клеем, стык закрывается корпусом надстройки. Такое соединение обеспечивает высокую надежность и позволяет сделать монтажные стыки незаметными. Из полимерных материалов выполняется и другие внешние детали: ограждение диффузора винта и тому подобное.

Силовая установка

В составе силовой установки присутствует два двигателя: нагнетающий и маршевый. В модели используются бесколлекторные электромоторы и двухлопастные винты. Дистанционное управление ими осуществляется при помощи специального регулятора. Источником питания для силовой установки являются два аккумулятора суммарной емкостью в 3000 mAh. Их заряда достаточно для получасового использования модели.

Самодельные суда на воздушной подушке управляются дистанционно по радиоканалу. Все компоненты системы — радиопередатчик, приемник, сервоприводы — заводского изготовления. Установка, подключение и тестирование их производится в соответствии с инструкцией. После включения питания выполняется пробный прогон двигателей с постепенным увеличением мощности до образования устойчивой воздушной подушки.

Управление моделью СВП

Суда на воздушной подушке, своими руками изготовленные, как уже отмечалось выше, имеют дистанционное управление по УКВ-каналу. На практике это выглядит следующим образом: в руках владельца находится радиопередатчик. Запуск двигателей выполняется нажатием на соответствующую кнопку. Управление скоростью и изменение направления движения производятся джойстиком. Машинка проста в маневрировании и достаточно точно выдерживает курс.

Испытания показали, что СВП уверенно перемещается по относительно ровной поверхности: по воде и по суше с одинаковой легкостью. Игрушка станет любимым развлечением для ребенка в возрасте от 7-8 лет с достаточно развитой мелкой моторикой пальцев рук.

Что такое “ховеркрафт”?

Технические данные аппарата

Какие нужны материалы?

Как изготовить корпус?

Какой нужен двигатель?

Судно на воздушной подушке своими руками

Ховеркрафт – это транспортное средство, способное перемещаться как по воде, так и по суше. Подобное средство передвижения совсем не сложно сделать своими руками.

Что такое “ховеркрафт”?

Это аппарат, где совмещены функции автомобиля и лодки. В результате этого получилось судно на воздушной подушке (СВП), обладающее уникальными характеристиками проходимости, без потерь скорости при движении по воде благодаря тому, что корпус судна перемещается не по воде, а над ее поверхностью. Это дало возможность двигаться по воде гораздо быстрее, за счет того, что сила трения водных масс не оказывает никакого сопротивления.

Хотя судно на воздушной подушке и обладает рядом достоинств, его область применения не получила столь широкого распространения. Дело в том, что не по любой поверхности этот аппарат может передвигаться без особых проблем. Для него нужна мягкая песчаная или грунтовая почва, без наличия камней и других преград. Наличие асфальта и других твердых оснований может привести в негодность днище судна, которое создает воздушную подушку при движении. В связи с этим, “ховеркрафты” используются там, где нужно больше плыть и меньше ехать. Если наоборот, то лучше воспользоваться услугами автомобиля-амфибии с колесами. Идеальные условия их применения – это труднопроходимые болотистые места, где кроме судна на воздушной подушке (СВП) никакой другой транспорт проехать не сможет. Поэтому СВП и не получили столь широкого распространения, хотя подобным транспортом пользуются спасатели некоторых стран, таких как Канада, например. По некоторым данным, СВП находятся на вооружении стран НАТО.

Как приобрести подобный транспорт или как его сделать своими руками?

Ховеркрафт – это дорогой вид транспорта, средняя цена которого доходит до 700 тыс. рублей. Транспорт типа “скутер” стоит раз в 10 дешевле. Но при этом следует учитывать тот факт, что транспорт заводского изготовления всегда отличается лучшим качеством, по сравнению с самоделками. Да и надежность транспортного средства выше. К тому же, заводские модели сопровождаются заводскими гарантиями, чего не скажешь о конструкциях, собранных в гаражах.

Заводские модели всегда были ориентированы на узкопрофессиональное направление, связанное либо с рыбалкой, либо с охотой, либо со специальными службами. Что касается самодельных СВП, то они встречаются крайне редко и тому есть свои причины.

К таким причинам следует отнести:

Довольно высокую стоимость, а также дорогое обслуживание. Основные элементы аппарата быстро изнашиваются, что требует их замены. Причем каждый такой ремонт выльется в копеечку. Подобный аппарат позволит себе купить только богатый человек, да и то он подумает лишний раз, стоит ли с ним связываться. Дело в том, что такие мастерские – это такое же редкое явление, как и само транспортное средство. Поэтому, выгоднее приобрести гидроцикл или квадроцикл для перемещения по воде.
Работающее изделие создает много шума, поэтому передвигаться можно только в наушниках.
При движении против ветра существенно падает скорость и значительно увеличивается расход горючего. Поэтому, самодельные СВП – это скорее демонстрация своих профессиональных способностей. Судном не только нужно уметь управлять, но и уметь его ремонтировать, без существенных затрат средств.

Процесс изготовления СВП своими руками

Во-первых, собрать в домашних условиях хорошее СВП не так-то и просто. Для этого необходимо иметь возможности, желание и профессиональные навыки. Не помешает и техническое образование. Если отсутствует последнее условие, то лучше от постройки аппарата отказаться, иначе можно разбиться на нем при первом же испытании.

Все работы начинаются с эскизов, которые потом трансформируются в рабочие чертежи. При создании эскизов следует помнить, что этот аппарат должен быть максимально обтекаемым, чтобы не создавать лишнего сопротивления при движении. На этом этапе следует учитывать тот фактор, что это, практически, воздушное средство передвижения, хотя оно и находится очень низко к поверхности земли. Если все условия взяты во внимание, то можно приступать к разработке чертежей.

На рисунке представлен эскиз СВП Канадской службы спасения.