Строение судна на подводных крыльях

Корабли на подводных крыльях, или гидрофойлы, революционизировали морской транспорт. За счет уникальной конструкции, позволяющей корпусу подниматься над водой, они достигают впечатляющих скоростей и плавности хода. Мы рассмотрим различные типы подводных крыльев, принципы их работы и современные технологии в судостроении, чтобы лучше понять, как работает судно на подводных крыльях.

После завершения первого в жизни плавания через Ла-Манш в Булонь на борту SR.N4 известная французская журналистка выразила в газете свое восхищение и удивление путешествием на этом гигантском судне. Ее статья была опубликована на первой странице под заголовком “Капитан утверждает, что у СВП под юбкой ничего нет!”

В отличие от СВП с его невидимым пузырем сжатого воздуха устройства, поддерживающие судно на подводных крыльяхВиды парящих судов на подводных крыльях над поверхностью воды, представляют собой солидную систему крыльев и стоек, изготовленных из особо прочных сплавов или нержавеющей стали. Подводные крылья – это относительно небольшие плоскости почти такого же типа, как и авиационные. Они сконструированы с целью создания подъемной силы. Типы подводных крыльев, применяемые в настоящее время, в основном подразделяются на пересекающие поверхность воды, глубоко погруженные и мало погруженные. Существует несколько судов с комбинированной крыльевой системой, например РТ150 фирмы “Супрамар”, у которого в носовой части установлено крыло, пересекающее поверхность воды, а на корме – глубоко погруженное крыло, управляемое автоматической системой стабилизации. На судне фирмы “Де Хэвиленд Канада” FHE-400 в носовой оконечности установлено пересекающее поверхность подводное крыло, а в кормовой – сочетание из пересекающего и погруженного.

Преимущества судов на подводных крыльях обусловлены их уникальным принципом работы. Поднимаясь над поверхностью воды на специальных крыльях, они существенно снижают сопротивление движению, что позволяет развивать впечатляющие скорости и обеспечивать комфортную поездку. Управление судном на подводных крыльях значительно отличается от управления обычным судном из-за специфики движения и необходимости постоянной регулировки положения крыльев.

Применение судов на подводных крыльях разнообразно и охватывает как пассажирские, так и грузовые перевозки. Их высокая скорость и плавность хода делают их привлекательными для скоростных линий, экскурсионных маршрутов и даже для военных целей.

Пересекающие поверхность подводные крылья

Подводные крылья V-образной формы являются наиболее распространенным типом. Они обеспечивают хорошую устойчивость судна и широко используются на небольших судах. Также встречаются крылья в форме трапеции или буквы W. Боковые участки подводных крыльев пересекают водную поверхность и движутся, частично выступая над ней.

Отличительной особенностью V-образного крыла, впервые продемонстрированного генералом Крокко, а затем в результате многолетних исследований усовершенствованного Гансом фон Шертелем, является его способность сохранять вполне определенное положение. Это подводное крыло по отношению к воде обеспечивает как продольную, так и поперечную остойчивость при Мировой Океан и океанотехника. Характеристики морских льдов, течений и волнразличных состояниях поверхности моря. Силы, восстанавливающие заданное положение крыла, возникают на той его части, которая движется под водой. Когда судно во время бортовой качки кренится в одну сторону, увеличение размеров зоны погружения бокового участка крыла автоматически приводит к появлению дополнительной подъемной силы, которая противодействует крену и возвращает судно в прямое положение.

Выравнивание килевой качки происходит почти таким же образом. Направленное вниз движение носовой части, приводит к увеличению площади погружения носового подводного крыла. В результате создается дополнительная гидродинамическая подъемная сила, которая поднимает нос судна в исходное положение. По мере увеличения скорости движения судна, создается все более возрастающая подъемная сила. Вследствие этого, корпус судна приподнимается выше над поверхностью воды, что в свою очередь обусловливает уменьшение площадей крыльев, находящихся под водой, а соответственно и гидродинамической подъемной силы. Так как подъемная сила должна быть равна массе судна и зависит от скорости движения и площади погруженных в воду участков крыльев, Корпус судна и предъявляемые к нему требованиякорпус судна движется на определенной высоте над поверхностью воды, оставаясь в состоянии равновесия.

Катера с пересекающими поверхность подводными крыльями хорошо себя показали на спокойных водах, но при сильной волне уступают моделям с глубоко погруженными крыльями.

Основная проблема крыльев, пересекающих поверхность: они следуют за волнами, вызывая сильную тряску и дискомфорт для пассажиров. Кроме того, при встрече с крупными волнами они могут потерять подъемную силу и удариться о воду.

Читайте также: Боевые КПК. Основные виды кораблей и их назначения

Глубоко погруженные крылья лучше справляются с волнами благодаря системам стабилизации. Они позволяют судну двигаться более плавно и устойчиво.

Для спокойных вод подходят крылья, пересекающие поверхность, а для сложных условий лучше использовать глубоко погруженные крылья с системами стабилизации.

Глубоко погруженные крылья

Глубоко погруженные крылья находятся ниже поверхности раздела двух сред на глубинах, где в значительной степени уменьшается влияние погружения на гидродинамическую подъемную силу.

Сравнительное “безразличие” таких крыльев к изменению их положения относительно уровня воды, приводит к необходимости применять специальные меры, по обеспечению стабилизации движения судна. Так как корпус судна на ходу движется над поверхностью воды, опираясь на относительно небольшие крылья, его центр тяжести оказывается достаточно высок. Поэтому, если бы возвышение судна постоянно не контролировалось и не приводилось к заданному положению, неминуемо наступил бы удар корпуса о воду.

Чтобы судно на подводных крыльях двигалось плавно и устойчиво, необходима автоматическая система стабилизации. Она следит за положением судна и корректирует его, используя датчики, гироскопы и электронные системы. Система компенсирует внешние воздействия, такие как волны и ветер, и позволяет судну совершать маневры без резких колебаний.

Пример такой системы – судно “Джетфойл“. Оно оснащено автоматикой, которая поддерживает заданную высоту, компенсирует крены и позволяет плавно разворачиваться. Сигналы от датчиков обрабатываются компьютером, который управляет закрылками на крыльях, обеспечивая стабильность судна.

Будет интересно: Глиссирующие суда в малотоннажном судостроении

В итоге, автоматическая система стабилизации делает путешествие на судне на подводных крыльях комфортным и безопасным, даже в сложных условиях.

Управление судном ведется всего от трех органов:

1. Для измерения скорости движения установлена ручка газа главных турбин;
2. Для изменения положения корпуса по высоте – ручка управления погружением крыльев;
3. Для удерживания судна на постоянном курсе – штурвал (дополнительный блок обеспечивает это автоматически).

Во время отрыва от поверхности устанавливается нужная глубина погружения крыльев и подаются вперед регуляторы (дроссели) двух газовых турбин “Аллисон” по 3 300 л. с. каждая. Корпус судна отрывается от воды за 60 с. Ускорение действует до тех пор, пока движение судна не стабилизируется автоматически в пределах, определяемых требуемой глубиной погружения крыльев и скоростью, заданной оператором. Для приводнения судна уменьшают газ и оно, теряя скорость, плавно опускается на воду. Обычно за 30 с скорость может упасть от 45 до 15 уз. В случае экстренной необходимости, переведя ручку управления погружением крыльев, можно осуществить приводнение всего за 2 с. Эта система управления идентична системам, применяемым на таких катерах ВМС США, как РСН-1, PGH-1 “Тукумкари” PGH-2, AGEH и РНМ.

В ней тоже использован принцип модульных конструкций. Различные компоненты систем – это уже хорошо зарекомендовавшие себя в авиакосмических исследованиях приборы и инструменты, ранее отобранные для применения в автопилотах самолетов. В системах управления катером РНМ использовано исключительно авиационное оборудование. Управление работой закрылков и носовой стойки, выполняющей функцию руля курса, осуществляется системой, укомплектованной из узлов, идентичных или абсолютно одинаковых с установленными на авиалайнере “Боинг-747-Джамбо”.

Создание судна “Джетфойл” стало возможным благодаря опыту, накопленному при разработке американских военных катеров. Использование передовых технологий позволило создать пассажирское судно с высокими характеристиками и комфортом.

Одним из важных нововведений стало применение двух датчиков перегрузки вместо одного, что позволило избежать неприятной “продольной раскачки” судна на волнах.

ВМС США также активно работали над созданием универсального автопилота для судов на подводных крыльях. Программа HUDAP позволила разработать систему, которая не только стабилизирует судно, но и интегрируется с другими системами управления.

В итоге, “Джетфойл” стал примером успешного применения новейших технологий в судостроении, объединив в себе комфорт, скорость и надежность.

Это позволило дополнительно решить следующие задачи:

• Управление в автоматическом режиме или с заданным курсом, а также автоматически запрограммированные маневры с изменением курса;
• Расхождение с препятствиями;
• Контроль за расходом топлива, изменением массы и положения центровки КПК.

Швейцарская компания “Супрамар” разработала инновационную систему управления подъемной силой судов на подводных крыльях. Вместо механических элементов, изменяющих угол атаки крыла, эта система использует подачу воздуха в специальные каналы на верхней поверхности крыла. Это позволяет плавно регулировать подъемную силу и обеспечивает более стабильное движение судна.

Система управления основана на гироскопах и датчиках, которые анализируют положение судна и подают команды на клапаны подачи воздуха. Это позволяет компенсировать крены и качку, обеспечивая комфортную поездку даже в волнах.

Первые испытания системы на катере “Флиппер” показали ее эффективность. В дальнейшем технология была успешно применена на других судах, включая крупные патрульные катера.

Преимущества системы:

• Плавное управление подъемной силой.
• Повышенная стабильность судна.
• Уменьшение вибраций и шума.
• Возможность работы в широком диапазоне скоростей.
• Дальнейшие исследования направлены на совершенствование системы и ее применение на более крупных и быстроходных судах.

Механическое регулирование угла атаки подводных крыльев

Наиболее удачной системой механического регулирования угла атаки, была конструкция крыльев катера “Хайдрофин”, спроектированная Христофором Гуком.

На СПК “Хайдрофин” угол атаки носовых крыльев может изменяться, с помощью двух рычажных датчиков волн, поворачивающихся на той же оси, что и стойки крыльев и протянутых в наклонном положении впереди носа судна. Эти рычаги держатся на поверхности воды благодаря специальным скользящим плоскостям, которые помогают им сохранять устойчивое положение. Вращение рычагов жестко демпфировано, характеристики демпфирования могут регулироваться, для обеспечения управления судном в соответствии с интенсивностью волнения. Вспомогательная функция датчиков-рычагов заключается в создании непрерывной поддерживающей силы для носовой оконечности, при падении подъемной силы на обоих или одном носовых крыльях.

Амплитуды бортовой качки измеряются, с помощью двух дополнительных датчиков, установленных на стойках подводных крыльев. В распоряжении рулевого находится ножное управление с рулевой колонкой, которая действует аналогично установленной на самолетах.

Существует чисто механическая система, это “закрылок Савицкого“, изобретенный доктором Савицким из Дэйвидсоновской лаборатории Технологического института Сти­венса, в штате Нью-Джерси. Система доктора Савицкого применена на судах “Си Уорлд” и “Флаийнг Клауд” фирмы “Атлантик Хайдрофойл“.

Закрепленные на шарнирах вертикальные закрылки используются в этой системе, для изменения подъемной силы подводных крыльев. Они имеют скошенную форму и механически соединены с задней кромкой стоек подводных крыльев. При нормальной высоте движения в погруженном состоянии находится только нижняя часть “закрылка Савицкого“. Когда же из-за увеличения высоты волн под воду, погружается большая часть чувствительного к глубине закрылка, давление на него усиливается, заставляя повернуться и переложить закрылки подводных крыльев, что ведет к увеличению подъемной силы и соответственно, к восстановлению нормального положения и нормальной высоты движения судна. Фирма “Дайнафойлинк” в Ньюпорт-Бич (Калифорния) на построенном ею двухместном спортивном СПК “Дайнафойл Марк 1” продемонстрировала новый подход к проблеме стабилизации подводных крыльев.

Предлагается к прочтению: Полет на крыльях

Малотоннажные суда из стеклопластикаСудно с корпусом из стекло­пластика было задумано, как водный аналог мотоцикла и снегохода. Оно имеет главное глубоко погруженное кормовое подводное крыло и небольшое дельтавидное (в форме биплана) переднее крыло, с изменяемым углом атаки. Угол атаки регулируется механически, с помощью изогнутого дельтавидного управляющего крыла, установленного под углом к набегающему потоку. При изменении обтекания управляющее крыло через механическую систему изменяет угол атаки двойного горизонтального крыла, установленного в нижней части носового крыла. Это ведет к изменению подъемной силы и возврату подводных крыльев, на заданную глубину погружения.

Мало погруженные подводные крылья

Первые мало погруженные подводные крылья применялись – на пассажирских и спортивных СПК, спроектированных и построенных в Советском Союзе. Они просты, надежны и пригодны для использования на протяженных укрытых от штормов реках, озерах, каналах и на внутренних морях и в особенности на многих тысячекилометровых мелководных трассах, где V-образное или трапециевидное расположение подводных крыльев, было неприемлемо из-за относительно глубокой осадки в погруженном состоянии. Этот тип крыльев, известный так же, как мелководная серия, был разработан доктором технических наук Р. Е. Алексеевым.

Он состоит из двух основных горизонтальных подводных крыльев, по одному впереди и сзади, на каждое из которых распределена приблизительно половина массы всего судна. Погруженное подводное крыло начинает терять подъемную силу по мере приближения к поверхности приблизительно с глубины, равной одной хорде (расстояние между передней и задней кромками крыла). На передних стойках по левому и правому бортам, закреплены глиссирующие наделки в форме поплавков. С их помощью судно выходит из воды, на крыльевой режим, они также препятствуют заглублению крыла. Эти наделки расположены таким образом, что при их касании водной поверхности основные подводные крылья погружены на глубину приблизительно в одну хорду.

С появлением СПК “Ракета”, первый образец которой был спущен на воду в 1957 г., тип крыльев Алексеева в процессе эксплуатации претерпел немало изменений. У большинства более крупных СПК, таких как “Метеор”, “Комета”, “Спутник” и “Вихрь”, теперь имеются два мало погруженных крыла и одно дополнительное носовое, установленное по всему размаху и предназначенное для увеличения продольной устойчивости, ускорения выхода на крыльевой режим и улучшения всхожести на волну.

Последняя модель “Кометы” серии “М” имеет своеобразную отличительную особенность. На этом СПК, впереди установлено трапециевидное пересекающее поверхность воды крыло, а над ним W-образное мало погруженное подводное крыло, изменяющее крен. Трапециевидное крыло идентично V-образному подводному крылу во всем, кроме короткой горизонтальной секции в основании конструкции.

Это крыло устойчиво уже в силу самой своей формы.

Все крыльевые схемы СПК конструкции Р. Е. Алексеева включают, кроме мало погруженных, несущих основную нагрузку крыльев, еще и носовые, следящие за поверхностью воды элементы, такие как:

• Глиссирующие “лыжи” (СПК “Ракета”);
• Пересекающие поверхность воды W-образные носовые крылья (СПК “Комета М”);
• Короткие горизонтальные крылья на бортовых стойках носового крыла (СПК “Метеор”).

Фактически стабилизация СПК Алексеева, движущихся в крыльевом режиме, обеспечивается при малых отклонениях от расчетного положения, за счет влияния погружения на несущую способность основных мало погруженных крыльев (“эф­фект Алексеева“), а при значительных отклонениях СПК по дифференту, крену и высоте, когда степень влияния погружения на подъемную силу основных крыльев снижается, начинает автоматически проявляться принцип Грюнберга – изменение подъемных сил, создаваемых основными подводными крыльями, жестко связанными с корпусом, за счет поворота основных крыльев вместе с корпусом вокруг носовых, следящих за поверхностью воды элементов крыльевого устройства (изменение углов атаки основных крыльев).

Подводные крылья лестничного типа

Принцип работы подводных крыльев основан на том же аэродинамическом принципе, что и у самолетов: создание подъемной силы при обтекании профиля потоком жидкости. Когда судно с подводными крыльями набирает скорость, крылья, погруженные в воду, начинают создавать подъемную силу, подобно крыльям самолета в воздухе. Эта сила постепенно поднимает корпус судна над водой, уменьшая сопротивление и позволяя развивать высокую скорость.

Лестничное подводное крыло представляет собой, самую старую конструкцию пересекающих поверхность воды крыльев. Оно в самом деле напоминает лестницу, так как состоит из нескольких плоскостей, укрепленных под прямым углом к стойкам. Первые лестничные системы крыльев, например те, что были использованы Форланини, состояли из двух комплектов лестничных плоскостей, которые находились под корпусом СПК в носу и корме. Вскоре стало ясно, что такое расположение имеет существенный недостаток – отсутствие поперечной устойчивости движения. В более поздних моделях этот недостаток был устранен, путем установки двух секций носовых подводных крыльев, которые располагались по обе стороны корпуса на укороченных плоскостях, стойках или пилонах.

Рекомендуется к прочтению: Способы расчета управляемости маломерного судна

В основном лестничные подводные крылья были прямыми, но иногда имели V-образную форму. Это предотвращает резкое падение подъемной силы, когда плоскости выходят на поверхность воды. В настоящее время одно из немногих судов с лестничными подводными крыльями – это “Уиллиуо”, яхта на подводных крыльях массой 1,6 т, со скоростью движения 30 уз. В сентябре 1970 г. она завершила 16-дневный переход из Саусалито (Калифорния) в бухту Кахулуи в Мауи на Гавайях. Это первое парусное СПК, совершившее океанское плавание. Яхта оснащена боковыми четырех-ступенчатыми крыльями – лесенками, а кормовое крыло – руль имеет трехступенчатую форму. Подобно V-образному подводному крылу лестничные крылья, также могут обеспечить необходимую устойчивость судна, сохраняя при этом подъемную силу на крыле при заданной глубине погружения.

Расположение крыльев

Еще один важный вопрос, требующий исследования – это расположение по длине судна зон, в которых возникает подъемная сила. Существуют три различные схемы расположения крыльев – самолетная, „утка” и „тандем”. При самолетной или обычной, схеме расположения крыльев основная часть нагрузки приходится на составное или разрезное подводное крыло, расположенное в средней части корпуса, ближе к носовой оконечности, а на кормовое крыло приходится меньшая часть массы СПК.

Схема „утка” построена по обратному принципу. В ней основная часть массы судна приходится на составное или разрезное основное подводное крыло, расположенное позади миделя корпуса, а на меньшее носовое крыло – малая часть нагрузки. Особенность схемы “тандем” заключается в том, что нагрузка распределяется поровну, между носовым и кормовым подводными крыльями. Чаще всего основные подводные крылья разрезают для обеспечения подъема или подтягивания к корпусу из воды, как это сделано на катерах “Тукумкари” фирмы “Боинг” и “Плейнвыо” фирмы “Грумман”.

Однако можно избежать необходимости разделения основного крыла. Так, в схеме “утка” основное подводное крыло перемещается целиком в точку позади транца. Примерами могут служить катера РНМ-1 и “Джетфойл”. В иных случаях стойки крыльев, могут втягиваться вертикально вверх внутрь корпуса, как на катере РСН-1 “Хай Пойнт” фирмы “Боинг”.

Кавитация

Кавитация, по существу, является основным препятствием на пути создания судов на подводных крыльях, которые длительное время движутся на высоких скоростях. Кавитация наступает обычно, при скорости от 40 до 45 уз, при которой абсолютное давление на каком-то участке верхней поверхности крыла, падает ниже давления насыщенных паров воды.

Кавитация бывает двух видов:

1. Устойчивая;
2. Неустойчивая.

Неустойчивая кавитация возникает, когда пузырьки пара образуются, непосредственно позади передней кромки подводного крыла и распространяются по его профилю вниз, раздуваясь и лопаясь с высокой частотой. В момент разрыва пики давления достигают 13 – 10⁶кгс/м² (127 МПа). Это явление ведет к кавитационной эрозии металла и создает неустойчивость потока вокруг крыльев, что в свою очередь вызывает резкие изменения подъемной силы и соответственно, явления, ощущаемые пассажирами СПК.

На большинстве современных пассажирских и боевых КПК установлены докавитационные подводные крылья NACA, которые обеспечивают равномерное распределение давления по всей длине хорды, что дает наибольшую подъемную силу в пределах их докавитационной скорости. Для того, чтобы предотвратить возникновение кавитации, необходимо поддерживать относительно низкую нагрузку крыла, порядка 5 300-6 200 кгс/м² (52-60 кПа). Но, при скорости 40-50 уз опасность возникновения кавитации все же сохраняется. В диапазоне скоростей 45-60 уз необходимо считаться с существованием кавитации, по крайней мере в течение короткого периода времени.

Но, при скорости движения свыше 60 уз приходится применять только специальные суперкавитирующие или вентилируемые профили крыльев. Один из способов борьбы с последствиями, вызываемыми кавитацией, связан с подачей воздуха в зону ее возникновения, путем естественного прососа или искусственной подачи воздуха. При другом решении, также не вышедшем еще за рамки исследовательских работ, предполагается предпринимать меры по существенному изменению характеристик потока, при возникновении кавитации. Профили, спроектированные для такого режима, называются переходными. Все отмеченные выше исследования, ведутся с целью эффективной эксплуатации СПК на высоких скоростях, в условиях возникновения кавитации.

Суперкавитирующее крыло – это специальная конструкция, позволяющая судну развивать очень высокую скорость. Острая передняя кромка такого крыла создает вокруг себя паровой пузырь (каверну), который уменьшает сопротивление воды. Благодаря этому судно скользит по воде, словно по воздуху.

Для снижения сопротивления в задней части крыла может создаваться дополнительная воздушная полость. Такой тип крыла называется вентилируемым. Испытания показали, что скорость СПК с такими крыльями могут достигать до 80 узлов.

Однако, у суперкавитирующих крыльев есть свои особенности:

• Проблема прорыва воздуха: Воздух может проникать в паровой пузырь, нарушая его стабильность и снижая эффективность крыла.
• Сложности в управлении: Требуются специальные системы управления судном на подводных крыльях для поддержания стабильности на таких высоких скоростях.

Для решения этих проблем инженеры разрабатывают различные методы:

• Изменение формы передней кромки и профиля крыла позволяет улучшить характеристики кавитации.
• Активный контроль подачи воздуха в каверну позволяет стабилизировать ее и предотвратить прорыв воздуха.
• Использование специальных покрытий на поверхности крыла может уменьшить трение и улучшить гидродинамические характеристики.

Несмотря на сложности, суперкавитирующие крылья представляют большой интерес для создания высокоскоростных судов. Исследования в этой области продолжаются, и в будущем мы можем ожидать появления еще более совершенных судов на подводных крыльях.

Двигатели судов на подводных крыльях

Двигатель для судна на подводных крыльях может быть как дизельным, так и газотурбинным, причем последний тип двигателей все чаще применяется благодаря своей высокой мощности и малым габаритами.

Подавляющее большинство современных пассажирских СПК, оборудованы быстроходными дизелями, которые до сих пор, остаются наиболее экономичными и надежными энергетическими установками, для малых морских судов. Как уже было отмечено ранее, преимущества судна с дизелем заключаются в его более низкой стоимости, а также в меньших затратах на горючее и обслуживание. Кроме того, для проведения капитального ремонта или починки двигателя для СПК, нетрудно найти опытного инженера по дизельным установкам. Принимая во внимание то обстоятельство, что легкий дизель может работать до капитального ремонта, от 8 до 12 тыс. ч, стоимость его эксплуатации более чем вдвое ниже расходов на эксплуатацию соответствующей морской газовой турбины. Еще одно важное преимущество заключается в следующем, хотя масса турбины может составлять всего 75-80 % массы дизеля, такой же мощности, но с учетом запасов топлива общая масса судна, оснащенного газовой турбиной, будет всего на 7-10 % меньше.

Тем не менее, диапазон мощности имеющихся в настоящее время легких дизельных установок, ограничивается 4 000 л. с. (3 000 кВт). Поэтому на более крупных судах становится неизбежным применение газовых турбин. Следует отметить, что использование на крупных СПК более мощных газотурбинных установок, дает значительные преимущества. Их производство проще, они имеют малый удельный вес, обеспечивают очень высокий момент вращения на низких скоростях, быстрее разогреваются и набирают ускорение и наконец, их можно установить в различной комбинации, от одной до четырех турбин, с требуемым уровнем мощности от 1 000 до 80 000 л. с. (740-60 000 кВт).

Это интересно: Планирование перехода

Эти газовые турбины, как и те, что применяют на СВП, несколько отличаются от двигателей современных самолетов (турбины для судна РНМ разработаны на основе двигателей TF-39 фирмы “Дженерал электрик”, которые установлены на транспортном самолете С-5А и авиалайнере DC-10 “Триджет”). Эти двигатели работают в комплексе с турбинами, превращающими энергию газа во вращательную механическую энергию. Ротор турбины вращается свободно и независимо от газо-генератора и поэтому может обеспечивать регулировку мощности и скорости вращения. Поскольку обычные газовые турбины проектировались без учета возможной эксплуатации в морских условиях, на лопасти турбин пришлось нанести особое покрытие, предохраняющее их от действия соленой воды. С этой же целью, детали из магниевого сплава заменены деталями из других металлов.

Трансмиссия СПК

Простейшими формами передачи мощности гребному винту, можно считать наклонный вал или V-образную передачу. Оба эти вида передач, могут быть использованы для малых СПК с пересекающими поверхность воды крыльями и для СПК с мало погруженными подводными крыльями, у которых киль (продольный выступ в нижней части корпуса судна, служащий для обеспечения остойчивости и направления) расположен на небольшой высоте над основным уровнем воды. Однако наклон вала не должен превышать 12-14° по отношению к горизонтали, в противном случае возникнет кавитация лопастей винта. Это означает, что типичный по размерам корабль на подводных крыльях, может иметь весьма ограниченную высоту просвета, между корпусом и поверхностью. Поэтому единственный известный вид механической трансмиссии, который обеспечивает достаточный клиренс СПК в условиях волнения моря – это двойная угловая зубчатая или Z-образная передача.

В силу относительной простоты конструкции все большую популярность завоевывает Водометные движители малотоннажных судов, устройство и чертеживодометный движитель, но при скоростях движения 35-50 уз, он уступает по эффективности гребному винту.

Достоинства его заключаются прежде всего в простоте управления, большей надежности и менее сложной в механическом отношении схеме передачи мощности. В примененной на катере “Джетфойл” фирмы “Боинг” установке, мощность обеспечивается двумя газовыми турбинами “Аллисон”, каждая из которых соединена через редуктор с осевым водометным движителем. Когда СПК находится в крылье­вом режиме, вода в систему поступает через трубчатый водозаборник, расположенный на нижнем конце центральной стойки кормового подводного крыла. В верхней части трубопровода водный поток разделяется на две струи и поступает в осевые насосы движителей.

На СПК “Джетфойл” вода под высоким давлением выталкивается через сопла у транца. Схема движения воды при движении в водоизмещающем режиме такая же, как и у обычных судов. Вода забирается через киль. Для маневрирования используются козырьки за соплами. В будущем ожидается широкое применение СПК с водометными движителями, развивающими скорость до 60 узлов. Однако на скоростях свыше 80 узлов водометы уступают суперкавитирующим винтам. Перед созданием таких движителей необходимо решить ряд гидродинамических проблем.

Ремонт судна на подводных крыльях включает в себя восстановление корпуса, ремонт подводных крыльев, замену двигателей и систем управления. Несомненно одно – дальнейшие исследования в области судов с динамическими принципами поддержания, помогут найти решение актуальных проблем.