.

   Pojazdy poduszkowe

Kopiowanie pracy w całości lub jej części bez zgody autorów jest zabronione !!!


dyplomanci: Artur Glesmer i Marcin Marczewski
promotor: mgr inż. Ireneusz Kulczyk

ROK SZKOLNY 1999/2000

SPIS TREŚCI

ROZDZIAŁ 1. HISTORIA ROZWOJU PODUSZKOWCÓW

ROZDZIAŁ 2. CZYM SĄ POJAZDY PODUSZKOWE

ROZDZIAŁ 3. PODZIAŁ POJAZDÓW PODUSZKOWYCH I URZĄDZEŃ WYKORZYSTUJĄCYCH EFEKT PODUSZKI POWIETRZNEJ

ROZDZIAŁ 4. ZASADA DZIAŁANIA POJAZDÓW PODUSZKOWYCH

                    4.1. Zjawisko powstawania poduszki powietrznej

                    4.2. Oddziaływanie podłoża na śmigła i wirniki nośne

                    4.3. Komora wyrównawcza

                    4.4. Układ dyszy pierścieniowej

                    4.5. Układ oddziaływania podłoża na skrzydło lotnicze nisko lecące

ROZDZIAŁ 5. BUDOWA POJAZDÓW PODUSZKOWYCH

                    5.1. Kadłub

                    5.2. Układ unoszenia

                    5.3. Układ ruchu poziomego

                    5.4. Układy sterowania

                    5.5. Silniki napędowe

ROZDZIAŁ 6. ZASTOSOWANIE PODUSZKOWCÓW

                    6.1. Transport wodny (przybrzeżny i rzeczny)

                    6.2. Transport lądowy

ROZDZIAŁ 7. PRZEGLĄD KONSTRUKCJI

BIBLIOGRAFIA

 

ROZDZIAŁ 1. HISTORIA ROZWOJU PODUSZKOWCÓW

Około pięćdziesiąt lat temu rozpoczęto pierwsze próby z pojazdami poduszkowymi na szerszą skalę. Dzisiaj, po tym niedługim okresie doświadczeń, są już w pełni na usługach człowieka. To ciekawe wydarzenie być może uszło naszej uwadze i mimo krótkiego okresu rozwoju nie pamiętamy jego początków. Stało się tak dlatego, że rozwój poduszkowców przypadł na okres gwałtownego rozwoju statków kosmicznych i podboju kosmosu, którymi ludzkość była pochłonięta. Należy jednak wiedzieć, że próby wykorzystania poduszki powietrznej rozpoczęto dość dawno, prawie równolegle z próbami lotniczymi.

  • 1907 r. – Francuz Charles Thercy opracował projekt kolei bezszynowej, opartej na zasadzie poduszki powietrznej.

  • 1910 r. – Kanadyjczyk R. Porter pokazał na wystawie lotniczej w Londynie urządzenie zwane Gyropachute, przypominające w pewnym sensie pojazd poduszkowy.

  • 1932 r. – Fin T. Kaario dokonał pierwszych prób na zamarzniętym jeziorze z ekranoplanem, statkiem częściowo wykorzystującym poduszkę powietrzną. Rok później wypróbował już nową wersję ekranoplanu.

  • 1949 r. – W Anglii opracowano projekt pojazdu poduszkowego o nazwie “SR.N1.”.

  • 1953 r. – Inżynier Christopher Cockerll rozpoczął prace badawcze w dziedzinie zmniejszania oporu dna jednostki nawodnej przez wprowadzenie między wodę i powierzchnię dna statku warstwy powietrza. Prowadzone badania z wykorzystaniem poduszki powietrznej przyczyniły się do zapewnienia jednostce lotu nad wodą lub ziemią.

  • 1957 r. – Zakłady Sounders – Roe rozpoczęły pierwszego doświadczalnego poduszkowca “SR.N1”.

  • 1959 r. – Poduszkowiec ten wystartował do pierwszych prób, a następnie udoskonalony osiągnął prędkość 100 km/h.

  • 1960 r. – Firma Britten – Norman zbudowała doświadczalny pojazd poduszkowy, dwuosobowy “CC-1”.

  • 1961 r. – firma Vickers przeprowadziła próbę poduszkowca “VA-1”.

  • 1962 r. – Wystartował do prób pojazd poduszkowy “SR.N2”, który w ciągu następnych trzech lat eksperymentalnie obsługiwał linie pasażerską i przywiózł kilkadziesiąt tysięcy pasażerów. W pojeździe tum zastosowano po raz pierwszy elastyczną osłonę poduszki powietrznej, dzięki której polepszyły się znacznie zdolności ruchowe owego poduszkowca.

  • 1962 r. – W Związku Radzieckim zbudowano pojazdy poduszkowe “Radugo” i “Newa”. Następnie na podstawie doświadczeń zebranych przy eksploatacji pojazdu “Radugo” zbudowano w stoczni Krasyjne Sormono pięćdziesięcio osobowy pojazd na poduszce “Delfin”.

  • 1962 r. – Polak, inżynier Jerzy Bień, zbudował prototyp taczki powietrznej, napędzanej zmodernizowanym silnikiem motocyklowym.

  • 1963 r. – W USA, firma Bell zakończyła próby z poduszkowcem “SKMR-1”.

  • 1963 r. – Przeprowadzono w trudnych warunkach geograficznych (w lecie na Saharze, a zimą w rejonie Zatoki Botnickiej) próby z poduszkowcem “VA-2” firmy Vickers.

  • 1964 r. – W klubie Młodego Technika w Warszawie zbudowano pod kierunkiem inżyniera A. Moldenhareta niewielki eksperymentalny poduszkowiec.

  • 1965 r. – Sprawdzono przydatność do celów wojskowych pojazdy poduszkowe “SR.N5” i “SR.N6”. Próby przydatności przeprowadzono także w czasie walk w dżungli Malezji i Borneo, podczas konfliktu z Indonezją.

  • 1965 r. – w San Francisco uruchomiono regularną linię komunikacji poduszkowcowej, obsługiwanej przez pojazd poduszkowy“SR.N6”.

  • 1966 r. – Rozpoczęto w Wielkiej Brytanii budowę giganta poduszkowego “SR.N4”

  • 1967 r. – Wyprodukowano serię pojazdów poduszkowych “SR.N5” do celów militarnych.

  • 1968 r. – Rozpoczął regularne rejsy na trasie Dover – Boulogne (kanał La Manche) największy poduszkowiec na świecie “Mountbatten SR.N4”. Właścicielem poduszkowca są Brytyjskie Linie Kolejowe. Wymiary: szerokość 28 m, długość 42 m, wysokość 14 m, (ciężar własny 168 ton, udźwig 67 ton)

  • 1968 r. – Francuski inżynier Jan Bertin skonstruował i wypróbował poduszkowy pojazd szynowy (jedna szyna). Pojazd ten nazwano aeropociągiem. Osiągnął podczas prób prędkość 400 km/h.

  • 1971 r. – Przeprowadzono próby z pierwszym prototypem polskiego poduszkowca rolniczego “Ursynów M-6”, którego konstruktorem jest mgr inż. A. Moldenhaver.

  • 1972 r. – Przeprowadzono w Wielkiej Brytanii próby nowego pojazdu poduszkowego “BH.7” z załogą składającą się z czternastu osób. Próby przeprowadzone były na trasie Wielka Brytania – Szwecja przez Morze Północne. Prędkość poduszkowca w czasie prób wynosiła 101 km/h.

  • W dzisiejszych czasach poduszkowce stosowane są przez wojsko do zadań specjalnych, przez policję do celów patrolowych i ratunkowych, przez różne przedsiębiorstwa przeznaczone jako taksówki dla osób bogatych. Poduszkowiec taki potrafi poruszać się zarówno po wodzie, bagnach jak i po lądzie.
    galeria

    Galeria fotografii przedstawia największy poduszkowiec świata Hoverlloyd Moutbatten SR.N4
    Wyjaśnienie nazwy znajdziesz po kliknięciu Mountbatten

                      zobacz też:  film1  film2  - rozpakuj .zip

    spis treści

    ROZDZIAŁ 2. CZYM SĄ POJAZDY PODUSZKOWE

    Pojazdami poduszkowymi przyjęto nazywać wszystkie maszyny poruszające się tuż nad podłożem, pod wpływem siły unoszenia, powstałej w wyniku działania poduszki powietrznej i podłoża . Poduszką powietrzną nazywamy słup sprężonego powietrza, doprowadzonego pod dno pojazdu w celu oddzielenia go od podłoża. Unoszenie pojazdu na postoju i w czasie lotu następuje na skutek ciągłego tłoczenia powietrza przez dmuchawę lub wentylator pod dno pojazdu i do dysz rozmieszczonych na obwodzie poduszkowca. Stąd ogólnie można powiedzieć, że pojazd poduszkowy unoszony jest siłami pochodzącymi od poduszki powietrznej oraz od strumienia powietrza wypływającego z dysz obwodowych.

    Pu = Pp + T

    Pu – siła unosząca pojazd poduszkowy

    Pp – siła parcia poduszki powietrznej na dno pojazdu

    T – siła reakcji strumienia powietrza

    Wielkość siły parcia poduszki powietrznej na dno pojazdu zależy od powierzchni dna pojazdu. Natomiast siła reakcji strumienia powietrza zależy od powierzchni zależy od ciśnienia strugi powietrza i od średnicy dysz wylotowych. Ponadto na wielkość siły T znaczny wpływ mają również takie parametry, jak grubość i kąt pochylenia strumienia powietrza w stosunku do podłoża.
    Do nadania pojazdowi poduszkowemu ruchu postępowego potrzebna jest siła pozioma, wytwarzana najczęściej za pomocą światła o zmiennym skoku. Śmigło takie może także wytwarzać ciąg przeciwny do kierunku ruchu pojazdu, co pozwala na wykorzystanie go do hamowania pojazdu poduszkowego.

    Pojazdy poduszkowe charakteryzują się:

      • zdolnością pokonywania terenu niedostępnego dla innych pojazdów;
      • małym ciśnieniem działającym na podłoże;
      • dużą prędkością przy ruchu po bezdrożach;
      • niezależnością od współczynnika przyczepności;
      • niezależnością od stacji, portów, przystani;
      • dużą zdolnością manewrowania w miejscu i przy małych prędkościach;
      • zdolnością poruszania się nad cienką warstwą lodową.

    Do najważniejszych zalet tych pojazdów należy zaliczyć przede wszystkim to, że mogą one bez najmniejszych przeszkód poruszać się po drogach zaśnieżonych i oblodzonych oraz mogą swobodnie mijać zatłoczone drogi poboczami.
    Większość wymienionych tu zalet poduszkowców, związana jest z tym, że pojazdy te wywierają bardzo małe naciski jednostkowe na podłoże i dzięki temu mogą poruszać się w każdym terenie, nie wymagając kosztownych dróg.

    Pojazdy poduszkowe, podobnie jak inne urządzenia, mają także i wady. Do ich wad należy zaliczyć:

      • małą efektywność hamowania;
      • dość duże kurzenie nad lądem i rozbryzgi nad wodą;
      • małą zdolność do pokonywania wzniesień;
      • duży koszt produkcji w stosunku do pojazdów kołowych.

    spis treści

     

    ROZDZIAŁ 3. PODZIAŁ  POJAZDÓW  PODUSZKOWYCH  I  URZĄDZEŃ
    WYKORZYSTUJĄCYCH  EFEKT  PODUSZKI  POWIETRZNEJ

    Często mówi się, że pojazdy poduszkowe mogą poruszać się nad wodami, placami, wydmami, łąkami, polami, szosami, zaspami śnieżnymi i różnymi przeszkodami terenowymi.
    W związku z tym, że poduszkowce mogą poruszać się niemal we wszystkich warunkach terenowych nasuwa się pytanie, czy istnieje jakaś zasadnicza różnica między pojazdem poduszkowym, np. lądowym, a wodno-lądowym. Różnica ta jest wyraźna i zależna od przeznaczenia pojazdu. Inne zadanie ma do spełnienia poduszkowiec lądowy, a zupełnie inne poduszkowiec morski. Podobnie ma się sprawa z poduszkowymi maszynami rolniczymi i np. wojskowymi. Dlatego podział pojazdów poduszkowych i innych urządzeń opartych na poduszce powietrznej przedstawia się następująco:

      1. Statki nisko latające, do których zalicza się:
      1. poduszkowce nawodne (rys. 2; A)
      • żeglugi środkowolądowej, np. Delfin, Neva;
      • żeglugi przybrzeżnej, np. VA-4, VA-3;
      • morskie, np. SR.N4, VA-4, N.300;

      1. poduszkowce wodnolądowe (rys. 2; B)
      • żeglugi śródlądowej, np. SR.N5, Raduga;
      • żeglugi przybrzeżnej, np. SR.N6, SR.N4;

      1. poduszkowce lądowe (rys. 2; C)
      • torowe (aeropociągi), np. Levacor, Aerotrin;
      • samochody z poduszkami nośnymi, np. Teroplan BC-4, BC-7, BC-8;
      • skutery, np. Airsskooter, Aeromobil;
      • maszyny rolnicze, np. Hover – Rover, Howerdruck;

      1. urządzenia holowane (rys. 2; D)
      • przyczepy transportowe;
      • taczki;
      • palety;
      • nosze szpitalne.

      1. Aparaty wysoko latające do których zalicza się:
      1. ekranoplany (rys. 2; E);
      2. samoloty z podwoziami poduszkowymi, np. Lake LA-4;
      3. śmigłowce specjalne;
      4. połączenie śmigłowca z elementami pojazdu poduszkowego (rys. 2;F);
      5. platformy latające.

      1. Inne urządzenia do których zalicza się:
      1. ślizgacze dwuredanowe;
      2. łożyska powietrzne;
      3. taśmy produkcyjne na poduszce powietrznej.

    Ze względu na przeznaczenie poduszkowca podzielić można je na:

      • pasażerskie, np. SR.N2, SR.N4, SR.N6, Delfin, Neva;
      • transportowe, np. SR.N3;
      • wojskowe, np. SR.N5, SK-5, SR.N2 Mk.2, VA-3;
      • ratownicze, np. SK-5;
      • turystyczne, np. Aquabell, Cross.

    Rysunek 2. Podział pojazdów poduszkowych   
    Poduszkowce nawodne

    Poduszkowce wodnolądowe

    Poduszkowce lądowe: a – torowy, b - samochodowy

    Urządzenia holowane: a – taczka, b - paleta

    Ekranoplan

    Połączenie śmigłowca z elementami pojazdu poduszkowego

    Tablica 1. Charakterystyka rodzajowa pojazdów wykorzystujących efekt powietrzny

    Rodzaj pojazdu

    Układ wytworzenia poduszki powietrznej

    Rodzaj osłony

    Podłoże poduszki

    Maksymalna prędkość

    Możliwość zastosowania

    Ekranoplan

    Poduszka dynamiczna

    + ekran

    Sztywne ściany boczne

    Woda

    250

    Komunikacja przybrzeżna

    Komunikacja rzeczna

    Poduszkowiec wodno-lądowy

    Dysza pierścieniowa

    Osłona elastyczna

    Woda, ląd

    140

    Komunikacja

    Samochód poduszkowy

    Układ komór wyrównawczych

    Osłona elastyczna

    Ląd

    65

    Transport towarów w trudnym terenie

    Aeropociąg

    Film powietrzny

    ___________

    Odpowiednio przyg. podłoże

    400

    Komunikacja towarowa, przewóz pasażerów

    Poduszkowiec nawodny (stałościan)

    Dysza pierścieniowa lub komora wyrównawcza

    Sztywne ściany boczne + osłona elastyczna lub sztywnościany boczne + osłona wodna

         

    Poduszkowiec nawodny (wodościan)

    Komora wyrównawcza lub dysza pierścieniowa

    Osłona wodna

    Woda

    100

    Duże jednostki morskie

    Platformy latające

    Wykorzystanie efektu Coanda

    Częściowa osłona powietrzna

    Woda, ląd

    40

    Pokonywanie przeszkód

    spis treści

     

    ROZDZIAŁ 4. ZASADA DZIAŁANIA POJAZDÓW PODUSZKOWYCH

    4.1. Zjawisko powstawania poduszki powietrznej

     

    Jeżeli do pokazanego powyżej modelu zaczniemy nieprzerwanie tłoczyć powietrze, to okaże się, że model ten uniesie się na niewielką wysokość. Wysokość uniesienia modelu nad podłoże nazywamy wysokością lotu, przestrzeń zaś za wypełnioną zgęszczonym powietrzem nazwano poduszką powietrzna. Należy pamiętać, że w czasie przepływu strumienia powietrza przez model mamy do czynienia z podwyższonym ciśnieniem statycznym i dynamicznym powietrza. Stąd też zjawiskiem powstawania poduszki nazywamy efekt oddziaływania podłoża (ziemi lub wody) przez słup zgęszczonego powietrza na dno pojazdu poduszkowego. Należy tu dodać, że poduszka powietrzna to obszar podwyższonego ciśnienia, utrzymywanego w sposób trwały pod unoszącym się pojazdem. Poduszka powietrzna nie jest więc przestrzenią szczelnie zamkniętą, tak jak na przykład napompowany ponton.

    Lot pojazdu poduszkowego w zasadniczy sposób różni się od powszechnie znanych dotąd zasad poruszania aerostatów, samolotów, śmigłowców czy rakiet. Lot każdego poduszkowca, w przeciwieństwie do wyżej wspomnianych pojazdów jest lotem przyziemnym, wykorzystującym wpływ bliskości ziemi.

    Znanych jest wiele metod otrzymywania zjawiska poduszki powietrznej. Najczęściej w praktycznym wykorzystaniu tego zjawiska przy budowie urządzeń poduszkowych przyjął się następujący podział:

      • układ oddziaływania podłoża na śmigła i wirniki nośne;
      • układ komory wyrównawczej;
      • układ dyszy pierścieniowej;
      • układ oddziaływania na skrzydło lotnicze nisko lecące;
      • film powietrzny.

     

    Rysunek 3. Podział układów wytwarzania poduszki powietrznej

                        a/ śmigło nieobudowane
                        b/ śmigło obudowane                    c/ komora wyrównawcza
                        d/ dysza pierścieniowa                         dysza Coanda
                        e/ płaski film powietrzny                     f/ zjawisko ekranu
                        g/ film powietrzny profilowany

    spis treści

     

    4.2. Oddziaływanie podłoża na śmigła i wirniki nośne

    W latach międzywojennych podczas przeprowadzenia pierwszych badań ze śmigłowcami, zaobserwowano pewien wpływ bliskości ziemi na wirnik nośny. W wyniku badań tego zjawiska ustalono, że przy niewielkich wartościach stosunku wysokości “h” uniesienia do średnicy wirnika “P” ciąg uzyskany z jednego kW dostarczonej mocy był większy niż przy dużych wartościach tego stosunku. Spostrzeżenie to umożliwiło wytłumaczenie, dlaczego niektóre prototypy śmigłowców zdolne były jedynie do lotu w pobliżu ziemi. Wtedy właśnie narodziła się myśl wykorzystania zjawiska oddziaływania bliskości ziemi do pojazdów poduszkowych i ekranoplanów.
    Efekt oddziaływania śmigła lub wirnika nośnego na podłoże nazywany bywa często poduszką przyziemną. Zjawisko to wykorzystywane jest w budowie latających platform, w budowie specjalnych śmigłowców oraz samolotu pionowego startu i lądowania.

    Na czym polega to zjawisko?

    Okazuje się, że znajdujący się w pobliżu ziemi statek latający ze śmigłem ustawionym pionowo lub wirnikiem nośnym wytwarza pod sobą obszar podwyższonego ciśnienia. Napływające z góry strugi powietrza po przejściu przez śmigło czy wirnik nośny zwiększają swoją prędkość, następnie na skutek zetknięcia się z podłożem powodują wzrost ciśnienia statycznego. Z kolei strugi powietrza napływają wzdłuż podłoża i tworzą najprostszą poduszkę powietrzną.
    Wpływ bliskości podłoża uwidacznia się przede wszystkim w zwiększeniu siły ciągu śmigła lub wirnika nośnego. Wzrost ten jest tym intensywniejszy im bliżej podłoża znajduje się wirnik. Zjawisko to tłumaczy się tym, że gwałtowne wyhamowanie strug powietrza za śmigłem lub wirnikiem o podłoże powoduje wzrost ciśnienia statycznego, dzięki czemu zwiększa się ciąg. Strugi powietrz za śmigłem uzyskują dużą prędkość, co powoduje wzrost ciśnienia dynamicznego. Duże ciśnienie dynamiczne zewnętrznych strug powietrza utrudnia wypływ powietrza na boki spod wirnika tworząc w ten sposób poduszkę powietrzną o podwyższonym ciśnieniu. Lepszy efekt oddziaływania ziemi uzyskują wirniki z większym współczynnikiem wypełniania, tzn. takie, które mają szerokie łopatki lub dużą liczbę łopatek o małej cięciwie. Takie właśnie wirniki znalazły zastosowanie w układach wytwarzających poduszkę powietrzną. Wirniki wielołopatowe nazywa się dmuchawami.
    Latające platformy wykorzystujące efekt oddziaływania ziemi mają wirniki obudowane tunelami. Obudowa tunelowa w znacznym stopniu przyczynia się do wzrostu sprawności oraz do wzrostu siły ciągu z dala od powierzchni.
    Do wytworzenia poduszki powietrznej potrzebna jest odpowiednia moc. Wielkość mocy zależy m. in. od odległości wirnika od ziemi i od średnicy wirnika.

    Rysunek 4. Wpływ bliskości ziemi na zapotrzebowanie mocy [h/D]

    N - ciąg przy ziemi

    N - ciąg w nieskończoność

    h – wysokość uniesienia

    spis treści

     

    4.3. Komora wyrównawcza

    Śmigło samolotu znajdujące się w pobliżu ziemi wytwarza pod sobą obszar podwyższonego ciśnienia. Strugi powietrza napływające z góry przyspieszają przy przejściu przez płaszczyznę wirnika, a następnie zahamowują się przy zetknięciu z ziemią, czemu towarzyszy wzrost ciśnienia statycznego. Następnie strugi rozpływają się wzdłuż powierzchni ziemi tworząc najprostszą poduszkę powietrzną. Wskaźnikiem jakości takiej poduszki jest stosunek siły nośnej wytwarzanej przez śmigło w pobliżu ziemi do siły nośnej wytwarzanej daleko od ziemi. Dawno już stwierdzono, że w miarę przybliżania śmigła do podłoża stosunek ten rośnie powyżej jedności. Oczywiście tuż przy samej ziemi następuje zadławienie przepływu i spadek siły nośnej. Pozytywne oddziaływanie bliskości ziemi powoduje, że moc potrzebna do obracania śmigła wytwarzającego stały ciąg maleje w miarę zbliżania się do ziemi. Budując zatem pojazd oparty na wykorzystaniu ciągu śmigła jako siły nośnej, korzystniej jest budować go jako latający w pobliżu ziemi niż z daleka od niej.
    Liczne badania wykazały, że lepsze efekty wyrażone w kilogramach ciągu na 1 KM traconej mocy, uzyskuje się ze śmigła zaopatrzonego w pierścieniową obudowę niż ze śmigła obudowanego. W poduszkowcach obudowa też ma specjalny kształt przypominający odwróconą wazę. Zespół tak obudowanego śmigła nosi nazwę komory wyrównawczej.
    Strumień powietrza tłoczony przez śmigło do wnętrza wazy wypływa przez pierścieniową szczelinę utworzoną między jej krawędzią i podłożem. Ilość powietrza wpadającego do niej od góry. Wewnątrz komory wytworzy się pewne nadciśnienie umożliwiające jej “lot”. Udźwig (siła nośna) i wysokość unoszenia komory wyrównawczej zależy, przy stałej mocy dostarczanej do śmigła, od powierzchni pionowego ruchu komory.
    W porównaniu ze zwykłym śmigłem obwodowym, komora wyrównawcza zapewnia lepszą wydajność w kG ciągu z 1 KM mocy, ale tylko przy niedużych wysokościach unoszenia.
    Niekorzystnym zjawiskiem występującym w komorze wyrównawczej jest podciśnienie na jej zewnętrznym obwodzie, które spowodowane jest zasysaniem powietrza z zewnątrz przez wewnętrzny wir pierścieniowy. Występuje to po przekroczeniu przez komorę pewnej krytycznej wysokości unoszenia. Wynikiem tego zjawiska jest spadek siły nośnej.
    Komora wyrównawcza ze względu na swoje duże straty wewnętrzne (część powietrza znajduje się tutaj w stałym ruchu wirowym) nie znajduje obecnie zastosowania w konstrukcji dużych poduszkowców, a jedynie w różnego rodzaju konstrukcjach łączących efekt poduszki powietrznej z kołami lub też w platformach holowanych, z miękkim fartuchem i bardzo małą szczeliną powietrzną. Stosowana był również w konstrukcjach amatorskich, a to dzięki prostocie urządzenia.

    Rysunek 5. Komora wyrównawcza

      1. – oznaczeni parametrów
      2. – zależność współczynnika n od kąta pochylenia średnicy komory

        (n = 0,6)

      3. – ukształtowanie ściany bocznej komory

    Oznaczenia parametrów:

    Q – wydatek powietrza (kG/sek)

    D – średnica komory

    h – wysokość uniesienia dolnej krawędzi komory wyrównawczej

    Δp – nadciśnienie w komorze wyrównawczej [N/m2]

    G – ciężar poduszkowca

    α – kąt pochylenia ściany komory

    Pp - ciśnienie wywierane na poduszkę

    po – ciśnienie otoczenia

    spis treści

     

    4.4. Układ dyszy pierścieniowej

    Dysza pierścieniowa jest dalszym rozwinięciem komory wyrównawczej. Zadaniem dyszy pierścieniowej jest utworzenie takiego strumienia powietrza, który wypływając z niej zamknie obwodowo powietrze znajdujące się między dnem poduszkowca, a podłożem. W układzie dyszy pierścieniowej dmuchawa tłoczy powietrze pod dno pojazdu przez dyszę pierścieniową. Pod dnem pojazdu powstaje warstwa sprężonego powietrza, ograniczona od dołu podłożem, od góry dnem pojazdu, a na obwodzie strumieniem powietrza wypływającego z dyszy pierścieniowej i osłoną elastyczną. Kształt poduszki powietrznej i panujące w niej ciśnienie zależy od rozmiarów dyszy pierścieniowej, jej parametrów geometrycznych i wysokości uniesienia.

    Rysunek 6. Schemat układu jednostrumieniowej dyszy pierścieniowej

    Oznaczenie parametrów:

    Q – wydatek powietrza {kG/sek]

    D – średnica komory

    α – kąt pochylenia ściany komory dyszy

    G – ciężar poduszkowca

    po – ciśnienie otoczenia

    pp – ciśnienie wywierane na poduszkę

    h – wysokość uniesienie

    b – grubość dyszy

    pb – ciśnienie powietrza tłoczonego przez dysze

    Dysze pierścieniowa stała się obecnie najbardziej stosowanym układem nośnym w pojazdach poruszających na zasadzie zjawiska poduszki powietrznej. Szerokie zastosowanie dyszy pierścieniowej związane jest z dużą sprawnością aerodynamiczną tego układu oraz zdolnością spełniania stawianych przed pojazdami poduszkowymi rosnących wymagań. Pojawiają się coraz częściej nowe rozwiązania układów dyszy pierścieniowej.
    Do nich można zaliczyć:

      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową (rys. a),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z dmuchawą obwodową (rys. b),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z centralnym strumieniem (rys. c)
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z recyrkulacją swobodną (rys. d),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z recyrkulacją wymuszoną (rys. e),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z zasysaniem (rys. f),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z całkowitą recyrkulacją wewnętrzną (rys. g,
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z całkowitą recyrkulacją zewnętrzną (rys. i, j),
      • jednostrumieniową dyszę pierścieniową z recyrkulacją podwójnie swobodną (rys. k),
      • dwustrumieniową dyszę pierścieniową (rys. l),
      • dwustrumieniową dyszę pierścieniową z recyrkulacją wymuszoną (rys. m.),
      • dwustrumieniową dyszę pierścieniową z podwójną recyrkulacją wymuszoną (rys. n).

    Rysunek 7. Schematy układów dyszy pierścieniowych

     

    Jednostrumieniowa dysza pierścieniowa z recyrkulacją.

    Recyrkulacja jednostrumieniowej dyszy pierścieniowej polega na wprowadzeniu części powietrza przepływającego przez układ dyszy pierścieniowej w obieg zamknięty, z jednoczesnym wykorzystaniem jego energii. Istnieje możliwość wykorzystania traconej energii strumienia rozproszonego w przestrzeń przez wydmuch na zewnątrz. Jednym ze sposobów odzyskania energii strumienia jest zastosowanie turbiny powietrznej, umieszczonej w strumieniu wypływającym na zewnątrz. Zadaniem turbiny jest przekazywanie odzyskanej energii na wał napędowy dmuchawy i ukierunkowanie strumienia do wylotu dmuchawy. Dzięki recyrkulacji można uzyskać na wlocie do dmuchawy większe ciśnienie i większy wydatek dmuchawy. W tym przypadku moc niezbędna do wytworzenia poduszki powietrznej jest zmniejszona o wielkość mocy odzyskanej przez turbinę. Ten rodzaj recyrkulacji nazywany jest recyrkulacją zewnętrzną (rys 7 i oraz j).
    Teoretycznie można powiedzieć, że ten układ jest bardzo korzystny, jednak w praktyce zdał on zastosowanie tylko w pojazdach doświadczalnych, ponieważ jego konstrukcja jest bardzo skomplikowana, a szczególnych trudności nastręcza problem przekazywania napędu z turbiny powietrznej na dmuchawę oraz ukierunkowanie strumienia do wlotu dmuchawy. Również wadą tego systemu jest nadmierne kurzenie lub rozbryzgi wody, co prowadzi do znacznego wzrostu oporów aerodynamicznych.
    Innym rodzajem recyrkulacji jest recyrkulacja wewnętrzna. W systemie wewnętrznym recyrkulacja odbywa się przez zasysanie części powietrza idącego do poduszki, dzięki czemu przecieki strumienia powietrza z dyszy na zewnątrz są niewielkie i można je w praktyce pominąć. W tym systemie recyrkulacji, przy niewielkich wysokościach lotu może nastąpić przyssanie się dyszy do podłoża co spowodować może poważną awarię systemu (rys. 7g i h).

    Dysza Coanda.

    Zjawisko efektu Coanda polega na wtłoczeniu za pomocą dmuchawy zagęszczonego powietrza do odpowiednio ukształtowanego pierścienia obwodowego pojazdu. Przelatujące przez pierścień strugi powietrza uzyskują zdolność przyklejania się do dna pojazdu w postaci zagęszczonej warstwy powoduje przyrost siły nośnej na zwiększonych wysokościach lotu.
    Do sterowania pojazdem wykorzystującym efekt Coanda stosuje się ruchomy pierścień umieszczony wokół dyszy wylotowej. Takie rozwiązanie umożliwia zmianę kierunku położenia pojazdu w powietrzu, a więc zdolność ruchu pojazdu w żądanym kierunku. Dysza Coanda przedstawiona jest na rys. 3e.

     

     

    spis treści

     

    4.5. Układ oddziaływania podłoża na skrzydła lotnicze nisko lecące

    W wyniku badań nad zwiększaniem prędkości ruchu, bez dużego przyrostu oporów, natrafiono na zjawiska oddziaływania podłoża na aerodynamikę ciała poruszającego się w jego pobliżu. Zjawisko to potocznie nazywa się ekranem.
    Zjawisko ekranu (oddziaływania podłoża na opływ aerodynamiczny poruszającego się ciała w powietrzu nad ziemią lub nad wodą) sięga tylko do wysokości lotu nie przekraczającej trzech metrów.
    Pojazdy powietrzne wykorzystujące podczas lotu zjawisko ekranu otrzymały nazwę ekranoplanów (rys. 2E).

     

    Zjawisko ekranu charakteryzuje się:

      • znacznym zmniejszeniem oporu indykowanego w porównaniu z oporem indukowanym na większych wysokościach (rys. 8a),
      • dużym przyrostem współczynnika siły nośnej Cz w zależności od kąta natarcia, a elementu nośnego w zakresie a<akr (rys. 8b).

     

    Rysunek 8. Zależność współczynnika siły nośnej Cz od współczynnika oporu Cx i kąta natarcia α1

    1 – wpływ działania ekranu

    2 – obszar bez wpływu ekranu

    W pierwszym przypadku oznacza to, że w strefie działania ekranu przy mniejszych prędkościach uzyskuje się większe współczynniki siły nośnej. Zaoszczędzony w ten sposób przyrost mocy napędu można wykorzystać na zwiększenie prędkości lotu, ponieważ opór indykowany maleje. Zmniejszenie współczynnika oporu indykowanego tłumaczy się bliskością ekranu, który powoduje zmniejszenie odchylenia strug za skrzydłem. Zmniejszenie odchylenia strug przy stałej długości skrzydła powoduje wzrost współczynnika siły nośnej Cz. Ponadto zmniejszenie oporu indukowanego obniża wartość współczynnika oporu Cx na danych kątach natarcia, przy których opór indykowany stanowi znaczną część całkowitego oporu skrzydła (rys. 9).
    W drugim przypadku przyrost współczynnika siły nośnej Cz na danych kątach natarcia wywołany jest zmniejszeniem odrywania się strug powietrza opływającego element nośny pod wpływem ekranu. Dzięki temu zjawisku przy małych powierzchniach nośnych, uzyskuje się duże siły nośne, bez oporu wzrostu oporu czołowego, a nawet przy jego zmniejszeniu, na skutek zmniejszonego oporu indykowanego. Ponadto w strefie działania ekranu wykorzystuje się efekt poduszki powietrznej, bardzo pomocniczej przy starcie i lądowaniu statku.

    Rysunek 9. Wpływ ekranu na opływ elementu nośnego

      1. opływ za zasięgiem ekranu
      2. opływ bez zawirowań pod wpływem ekranu.

    spis treści

     

    ROZDZIAŁ V. BUDOWA POJAZDÓW PODUSZKOWYCH

     

    5.1 Kadłub

    Kadłub pojazdów poduszkowych stanowi zespół konstrukcyjny łączący w jedną całość wszystkie zespoły i podzespoły oraz układy unoszenia, ruchu poziomego i sterowania. Ponadto kadłub pojazdu poduszkowego mieści w sobie pomieszczenia dla załogi, pasażerów, odpowiedniego wyposażenia, instalacji, zbiorników paliwowych i balastowych, a przede wszystkim a przede wszystkim miejsce dla ładowni.
    Podczas lotu kadłub przejmuje siły równoważące moment aerodynamiczny, sił sprężystości i bezwładności. Przy projektowaniu kadłubów poduszkowców, w zależności od ich przeznaczenia, uwzględnia się odpowiednie wymagania aerodynamiki, hydrodynamiki, wytrzymałość oraz warunki związane z użytkowaniem. Jeżeli przy projektowaniu zostaną uwzględnione wszystkie wymienione wyżej wymagania, to można przyjąć, że kadłuby pojazdów poduszkowych nawodnych i wodnolądowych będą kompromisem między kształtem kołowym, kroplowym i dziobowym. Obrys kołowy cechuje najlepsze właściwości pojazdu poduszkowego w zawisie, najmniejsze opory aerodynamiczne podczas ruchu pojazdu daje kształt kroplowy, natomiast kształt dziobowy daje najkorzystniejsze warunki hydrodynamiczne przy ruchu nad wodą.

    Rysunek 10. Kształty kadłubów pojazdów poduszkowych.

                        a – kołowy, b – kroplowy, c – dziobowy, d – stosowany praktycznie

    Wymagania stawiane kadłubom.

    Kadłuby wszystkich pojazdów poduszkowych powinny spełniać następujące warunki:

      1. Kadłuby musza być lekkie i w odpowiednich partiach uszczelnione.
      2. Wymiary zewnętrzne powinny być w miarę możliwości jak najmniejsze.
      3. Kadłuby poduszkowców powinny cechować się mały oporem hydrodynamicznym i aerodynamicznym.
      4. Kadłuby powinny mieć zdolność tłumienia drgań.
      5. Sztywność kadłubu powinna być jak największa w celu zapewnienia małych odkształceń, szczególnie na otworach i wykrojach.
      6. Konstrukcje kadłubów powinny zapewniać dostęp do zasadniczych zespołów i elementów poduszkowców.
      7. Kadłuby pojazdów poduszkowych, szczególnie nawodnych, powinny być zabezpieczone prze korozją.
      8. Konstrukcja kadłubu powinna umożliwiać łatwe wykonanie ewentualnych zmian konstrukcyjnych.
      9. Kadłuby pojazdów powinny mieć cechy pojazdów niezatapialnych.

    Kadłuby nawodnych pojazdów poduszkowych – stałościowców.

    Nawodne pojazdy poduszkowe rozwijają prędkość rzędu 60 – 1000 km/h. Dla klasycznych statków wypornościowych jest to prędkość praktycznie nieosiągalna. Tak dużą prędkość uzyskuje się dzięki uniesieniu kadłubu nad wodę podczas lotu na poduszce powietrznej. Wyniesienie kadłubu nad wodę sprzyja ograniczeniu do minimum oporu hydrodynamicznego. Pewien niewielki opór powoduje tylko zanurzenie podczas lotu w wodzie sztywnej ściany bocznej.
    Współczesne sztywnościany budowane są w bardzo dużej rozpiętości wymiarów i tonażu. Do wytwarzania poduszki powietrznej pod tego rodzaju pojazdami wykorzystuje się układy komory wyrównawczej, rzadziej układy dyszy pierścieniowej. Jako boczne uszczelnienie osłony stosuje się sztywne ściany boczne i elastyczne uszczelnienie przednie i tylne.

    Rysunek 11. Przekrój poduszkowca nawodnego stałościanu.

    Dla utrzymania w miarę możliwości stałego ciśnienia w poduszce powietrznej i tylnej części kadłubów stosowane są najczęściej plastyczne osłony. Mniejsze i średni kadłuby stałościowców wykonane są ze stopów metali lekkich, sklejki wodoodpornej oraz z tworzyw sztucznych. Mniejsze kadłuby wykonane są w całości z tłoczonego tworzywa sztucznego. Kadłuby wytłaczane wzmacniane są szkieletem z tego samego tworzywa. Są one wystarczająco wytrzymałe oraz stosunkowo lekkie. Dobudówki kadłubowe wykonuje się również z tworzyw sztucznych. Wyłożenia pokładów poduszkowych jednostek nawodnych są także z tworzywa sztucznego odpowiedni spreparowanego w celu zabezpieczenia pasażerów i załogi przed możliwością poślizgnięcia się w czasie przebywania na pokładzie. Stosowanie tworzyw sztucznych w budowie poduszkowców związane jest z tym, że materiały te są lekkie i przede wszystkim odporne na działanie słonej wody.
    Kadłuby poduszkowych pojazdów nawodnych oblicza się na działanie sił gnących, sił pochodzących od fal, lokalnych uderzeń od fal w dno statku, oraz na działanie sił ciągnących wywołanych przez śmigłą i śruby okrętowe podczas manewrowania pojazdem. W większości stałościanów, ze względu na dość dużą kubaturę kadłuba, kabiny dla pasażerów są wyposażone w bardzo wygodne fotele, ustawione rzędami, podobnie jak w autobusach i samolotach. Drzwi ustawione są w przedniej części kadłubu. W celu zapewnienia dobrej widoczności załodze, kabiny jej umieszczone są w przedniej części kadłuba. W większych jednostkach wyniesione są wyżej i stanowią czasami specjalną nadbudówkę. Warto tu jeszcze dodać że, układy ruchu poziomego w stałościanach składają się najczęściej z oddzielnych silników napędzających śruby okrętowe, umieszczone w tylnej części kadłuba.

    Kadłuby poduszkowców wodnolądowych.

    Kadłuby pojazdów poduszkowych wodnolądowych powinny mieć tak dobrane główne wymiary, aby zachowywały jednocześnie własności jednostek pływających i jednostek unoszących się na poduszce powietrznej. Wymiary zewnętrzne kadłubów tj. długość i szerokość, uzależnione są od wielkości siły wyporu poduszki powietrznej. Średnio stosunek długości do szerokości kadłuba owalnego i prostokątnego zawiera się w granicach od 2:1 do 3:1. Kadłub powinien być tak zaprojektowany, aby nie powodował dużych oporów aerodynamicznych nie tylko przy ruchu do przodu, ale i przy ruchach bocznych. Chodzi tu bowiem o znoszenie pojazdu z drogi na skutek podmuchu wiatru. Dobrze zaprojektowany pojazd poduszkowy powinien mieć jak najmniej sterczących występów. Dlatego większość poduszkowych pojazdów ma obrysy zaokrąglone w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Cała konstrukcja pojazdu poduszkowego dociążona jest siłami aerodynamicznymi masowymi. Wielkość tych sił uzależniona jest od wielkości pojazdu, ciężaru i prędkości lotu. W wyniku działania wyżej wymienionych sił konstrukcja kadłuba narażona jest na zginanie i na skręcanie. Przy obliczeniach wytrzymałościowych kadłub rozpatruje się podobnie jak płytę podpartą z równomiernie rozłożonym ciśnieniem powietrza w poduszce pod dnem pojazdu.

    Podczas lotu poziomego przednia część kadłuba narażona jest na obciążenia zewnętrzne pochodzące od reakcji podłoża na lądzie, na wodzie, od lokalnych uderzeń fal w dno i dziób pojazdu. Tylna część kadłuba narażona jest na zgniatanie i na skręcanie momentem skręcającym oraz siłą ciągu układu ruchu poziomego, który z reguły znajduje się na rufie. Z punktu widzenia wytrzymałościowego dotychczasowe konstrukcje kadłubów pojazdów poduszkowych można podzielić na: kratowe, półskorupowe, skorupowe. Najwięcej zalet mają konstrukcje skorupowe, są one najlżejsze, przestrzeń ich można w całości przeznaczyć na różne pomieszczenia. Nie można tego powiedzieć o konstrukcjach kratowych. Kadłuby pojazdów poduszkowych wyposażone w aerodynamiczne układy sterowania mają w tylnej części zabudowane usterzenie pionowe. Niektóre typy pojazdów wyposażone są również w usterzenie poziome. Zarówno usterzenie pionowe jak i poziome powinny znajdować się w strumieniu zaśmigłowym lub w strumieniu dysz powietrznych.
    Kształt kadłuba, jego wyposażenie, wystrój zewnętrzny i wewnętrzny związany jest z przeznaczeniem pojazdu. Wszystkie pojazdy wodno-lądowe, aby mogły otrzymać dopuszczenie do lotu, muszą być budowane jako niezatapialne. Dlatego też każdy poduszkowy pojazd wodnolądowy wyposażony jest w dolnej części w ponton. Konieczne jest to ze względu na wodowanie podczas startu i lądowania oraz w przypadku przymusowego lądowania np. Z powodu uszkodzenia któregoś z układów.

    Rysunek 12 przedstawia różne modele dolnych części kadłubów pojazdów poduszkowych.

      1. i b) – typowe modele kadłubów stosowanych przy budowie jednostek pływających na wodach przybrzeżnych i na pełnym morzu.

    c) – kadłub z zaostrzonym dziobem.

    d) – kadłub charakteryzujący się efektywnym działaniem na wodzie.

    e) – model kadłubu o kształcie “V” z płaskim dnem.

                        f) – model z trzema podłużnymi ścianami.

    Rysunek 12. Modele dolnych części kadłubów pojazdów poduszkowych

    spis treści

     

    5.2. Układ unoszenia

    Zadaniem każdego układu unoszenia jest utrzymanie pojazdu poduszkowego podczas lotu na odpowiedniej wysokości. Najważniejszą częścią składową układu unoszenia jest dmuchawa napędzana silnikiem, dostarcza odpowiednimi kanałami zagęszczone powietrze pod dno pojazdu. Najczęściej dmuchawa i silnik stanowią jeden zespół. Istnieją jednak konstrukcje gdzie jeden wspólny silnik napędza dmuchawę i śmigło o zmiennym skoku. Zaletą takiego układu jest posiadanie jednego silnika. Wadą zaś, konieczność stosowania skomplikowanych przekładni.

    Rysunek 13. Schemat napędu śmigła i dmuchawy

     

    Budowa dmuchaw i wentylatora.

    Wentylatory, dmuchawy, sprężarki i pompy wirnikowe należą do grupy maszyn roboczych zwanych przenośnikami płynów (cieczy i gazów). Pobierają one energię z zewnątrz od silnika napędzanego i przekazują ją przepływającemu płynowi, powiększając w ten sposób jego energię wewnętrzną. Tę grupę maszyn zaliczamy do maszyn wirnikowych.
    W pojazdach poduszkowych ze wszystkich przenośników płynów stosowane są najczęściej wentylatory i dmuchawy. Z punktu widzenia konstrukcyjnego wentylatory i dmuchawy promieniowe i osiowe.

    Dmuchawy promieniowe (odśrodkowe).

    Zwiększanie ciśnienia powietrza możliwe jest bez doprowadzenia energii z zewnątrz przede wszystkim podczas przepływu przez dyfuzor, w którym następuje zmiana częściowa energii prędkości na energię ciśnienia. W przypadku gdy sprężone powietrze nie ma jeszcze dostatecznej energii kinetycznej, wówczas jego sprężaniu konieczne jest doprowadzenie odpowiedniej ilości energii mechanicznej, co jest związane z wykonaniem pewnej pracy. Energię tę w dmuchawach przechowuje się powietrze w czasie jego przepływu przez koło wirowe.
    Zasada działania promieniowej polega na tym, że wirujące tarcze podzielone poprzecznymi grodziami, wyrzucają powietrze na zewnątrz, zgodnie z siłą odśrodkową. Na skutek tego następuje spadek ciśnienia powietrza na wlocie, a tym samym rośnie podciśnienie.
    Wydatek i sprężanie powietrza w dmuchawie promieniowej zależą od prędkości obrotowej i wymiarów dmuchawy. Wraz ze wzrostem średnicy i prędkości obrotowej następuje wzrost ciśnienia. Wydatek powietrza zależy jeszcze od stosunku średnicy wewnętrznej do zewnętrznej i od wysokości łopat dmuchawy. Podczas przepływu powietrza przez wirnik dmuchawy, na skutek strat, następuje zmniejszenie energii użytecznej. Powodem tego jest między innymi lepkość powietrza, która wywołuje tarcie o ścianki kanałów oraz tarcie wewnętrzne. Rego rodzaju straty zależą od głównych wymiarów kanału i parametrów przepływu. Dalszym źródłem strat jest zakrzywienie kanałów, przez które przepływa powietrze. Przepływające strugi powietrza na skutek bezwładności nie wypełniają równomiernie kanałów, częściowo grupują się po jednej stronie kanału, powodując w ten sposób nierównomierność pola prędkości, czyli dodatkowe straty przepływowe.
    Problem ten można złagodzić przez odpowiednie ukształtowanie kanałów, łopat wirników i kierownic wlotowych. Łopatkom dmuchawy nadaje się odpowiednie kształty i łuki. Ustawia się je pod kątem do średnicy wirnika i zaokrąglonych na wlocie specjalnych kierownic sprzyja łagodnemu przepływowi strumienia powietrza. Mimo, że kierownice pochłaniają część mocy strumienia przez opór tarcia, w zasadzie są opłacalne. W wielu dmuchanych poduszkowców stosuje się łopaty o profilach lotniczych. Takie rozwiązanie pozwala na unikać stosowania kierownic wlotowych i wylotowych.
    Sprawność dmuchaw promieniowych zawiera się w granicach 75 ÷ 85%. Zaletą dmuchaw promieniowych w stosunku do osiowych jest mała hałaśliwość. Są one poza tym bardziej odporne na działanie pyłu i innych zanieczyszczeń. Zajmują także mniej miejsca na pojeździe poduszkowym.

    Rysunek 14. Schemat wirnika dmuchawy promieniowej

     

    Dmuchawy osiowe.

    Powietrze w dmuchawach osiowych przepływa równolegle do osi wirnika, cząstki jego nie oddalają się od osi obrotu i dlatego siła odśrodkowa działająca na cząstki powietrza nie zwiększa się. Z tego powodu całkowite ciśnienie wytwarzane przez dmuchawę osiową jest mniejsze od ciśnienia wytwarzanego przez dmuchawę promieniową przy tej samej prędkości obrotowej wirnika. Dmuchawy osiowe wykonane są jako jedno- dwu- i trzystopniowe. Łopaty dmuchawy osiowej profiluje się na odpowiedni kształt z blach lub w konstrukcjach, gdzie łopaty mają regulowany kąt nastawienia łopat, wykorzystuje się je na wzór śmigieł lotniczych.
    Dmuchawy promieniowe stosowane w pojazdach poduszkowych wyposażone są w zespoły kierownic. Zadaniem kierownic jest polepszenie sprężu, a tym samym poprawienie sprawności dmuchawy. Kierownice umieszczone w przedniej części dmuchawy skierowują powietrze pod najkorzystniejszym kątem na łopatki dmuchawy. Kierownice tylne wyprostowują zawirowania za dmuchawą. Zaletą dmuchaw osiowych jest ich duża sprawność. Przy małych sprężach sprawność dochodzi do 90%. Mimo tak oczywistej zalety dmuchawy osiowe wypierane są przez dmuchawy promieniowe. Wynika to stąd, że zajmuje dużo miejsca w pojeździe poduszkowym. Ustawienie ich w pozycji pionowej przyczynia się do przemieszczania się środka ciężkości pojazdu do góry, co jest bardzo niekorzystne z punktu widzenia eksploatacyjnego. Dużą wadą dmuchaw jest znaczna ich hałaśliwość. Głównym źródłem hałasu są końce łopat dmuchawy. W wyniku napływu niejednorodnej strugi powietrza na łopatki wirników i kierownic, następuje pulsacja o dużych częstotliwościach. Stosunkowo duży hałas wytwarzany przez dmuchawy osiowe wiąże się również z dużą prędkością obrotową. Natężenie hałasu w dmuchawach osiowych jest proporcjonalne do siódmej potęgi prędkości obrotowej końców łopatek.

    Rysunek 15. Dmuchawa osiowa.

     

    Kanały przepływowe.

    Kanały przepływowe powinny mieć tak zaprojektowane kształty, aby na swojej drodze nie powodowały zawirowań przepływającego powietrza. Wraz ze wzrostem zawirowań rosną straty mocy w układzie unoszenia. Podczas przepływu strumienia powietrza z dmuchawy do dyszy pierścieniowej następuje nieznaczny spadek ciśnienia. Przy projektowaniu kanału w układzie unoszenia należy więc dążyć do tego, aby spadek ciśnienia był jak najmniejszy. Duży wpływ na dobrze pracujący układ unoszenia ma liczba i odpowiednie ustawienie dmuchaw, oraz gładkość powierzchni kanałów. Chropowata powierzchnia ścian i ostre zagięcia, wystające części oprzyrządowania w układzie kanałów przepływowych powodują, że przepływ strumienia powietrza staje się burzliwy, a tym samym maleje wielkość strat energii w postaci spadku ciśnienia w układzie unoszenia pojazdu poduszkowego.

    spis treści

     

    5.3. Układ ruchu poziomego

    Zadaniem układu ruchu poziomego jest wprowadzenie w ruch pojazdu poduszkowego w obranym kierunku oraz wytworzenie żądanych przyspieszeń i sił hamujących za pomocą śmigieł, dysz, śrub napędowych.
    W praktyce przyjął się następujący podział układów ruchu poziomego:

      • aerodynamiczny,
      • hydrodynamiczny.

    W pojazdach wodnolądowych stosuje się napęd aerodynamiczny, zaś w jednostkach wodnych przeważnie stosuje się napęd hydrodynamiczny.

    Rysunek 16. Schemat napędowy firmy Rolls-Royce

    1 – wlot powietrza do dmuchawy, 2 – pierścień regulacyjny, 3 – śmigło przestawialne, 4 – przekładnia, 5 – regulacja dyszy, 6 – pierścień regulacyjny, 7 – turbina gazowa napędu śmigła, 8 – wlot gazów z turbiny, 9 – przepustnica, 10 – kanał przepływu gazów, 11 – turbina gazowa napędu dmuchawy, 12 – wlot gazów, 13 – przekładnia dmuchawy, 14 – dmuchawa odśrodkowa

    Dobór układu ruchu poziomego.

    Doboru układu ruchu poziomego dokonujemy w zależności od przeznaczenia pojazdu poduszkowego, od żądanych zdolności ruchowych pojazdu oraz możliwości zastosowania odpowiedniego systemu sterowania. Największe zastosowanie w pojazdach poduszkowych znajdują układy aerodynamiczne. W skład tych układów wchodzą: śmigła swobodne, śmigła obudowane, dysze powietrzne. W jednostkach nawodnych stosuje się najczęściej układy hydrodynamiczne, które obejmują: śruby napędowe (okrętowe) wytwarzające bardzo duży ciąg, śmigła obudowane oraz pędniki strugowe.

    Śmigła

    Śmigła i dmuchawy osiowe pracują na tej samej zasadzie co płat nośny. Między działaniem obu urządzeń nie ma istotnej różnicy z punktu widzenia aerodynamiki. Zadaniem dmuchawy jest przetłaczanie określonych ilości powietrza z przestrzeni o mniejszym ciśnieniu do przestrzeni o ciśnieniu większym. Natomiast zadaniem śmigła jest wytworzenie ciągu potrzebnego do nadania ruchu postępowego pojazdowi. Każde śmigło składa się z piasty osadzonej na wale napędowym łopat o profilu aerodynamicznym w przekroju poprzecznym oraz mechanizmu służącego do zmiany kąta natarcia łopat.

    Z punktu widzenia konstrukcyjnego, śmigła możemy podzielić na kilka typów:

      1. śmigła stałe - o stałym kącie natarci łopat,
      2. śmigła nastawne – o zmiennym kącie nastawienia łopat, ale tylko podczas obsługi na ziemi,
      3. śmigła przestawialne – łopaty mogą zmieniać kąt nastawienia podczas lotu pojazdu za pomocą hydromechanicznego urządzenia,
      4. śmigła automatyczne – nastawienie łopat na odpowiedni kąt podczas lotu pojazdu odbywa się automatycznie za pomocą hydroregulatora obrotów układu napędowego,
      5. śmigła odwracalne (rewersyjne) – pracują na tej samej zasadzie co śmigła automatyczne z tą różnicą, że mogą one nastawić łopaty na kąt ujemny. Stąd śmigło rewersyjne może wytworzyć siłę ciągu o przeciwnym kierunku do ruchu pojazdu. Zjawisko to wykorzystywane jest do hamowania pojazdu poduszkowego.

    Rysunek 17. Węzeł śmigła nastawnego

    1 – piasta śmigła, 2 – owiewka, 3 – łopata śmigła, 4 – ciężarek wyważający łopatę, 5 – wał napędzający śmigło

    Zasada działania śmigła jest następująca. Śmigło obracając się zmienia prędkość strumienia. Można przyjąć, że strumień napływający na śmigło ma przekrój większy niż strumień za śmigłem. W płaszczyźnie obracania się śmigieł, następuje przyspieszenie obracania strumienia powietrza i zmniejszenie się przekroju strumienia. Z śmigłem przekrój strumienia jest mniejszy, ponieważ prędkość jest większa.

    Rysunek 18. Strumień śmigła

     

    Dysze odrzutowe

    Pojazdy wyposażone w układ dysz odrzutowych, ruch prosty postępowy uzyskują przez odpowiednie ustawienie łopatek – kierownic w dyszach odrzutowych pod kątem do podłoża. W tego rodzaju pojazdach do uzyskania dodatkowego ciągu stosuje się jednocześnie pochylenie podczas lotu pojazdu do przodu. Pochylenie pojazdu do przodu powoduje powstanie ciągu od składowej siły nośnej. Pochylenie do przodu uzyskuje się przez zmianę środka ciężkości pojazdu. W tym celu w przedniej i tylnej części pojazdu umieszcza się duże przepustnice regulujące wpływ strumienia z poduszki, stosownie do warunków lotu. Ponadto w pojeździe umieszcza się niewielkie zbiorniki balastowe wypełnione wodą. W razie potrzeby przepompowuje się wodę z jednego zbiornika do drugiego. Na przykład w wodno-lądowym pojeździe poduszkowym CC-2 napęd poziomy składa się 65% siły powstałej przy pochyleniu pojazdu do przodu. Pozostałe 35% siły powodującej ruch pojazdu do przodu uzyskuje się z dwóch dysz obwodowych. W dyszach tych zabudowane są zestawy łopatek – kierownic, o profili lotniczym sterowane z kabiny pilota. Ruchome łopatki – kierownice przeznaczone są nie tylko do uzyskania ciągu powodującego ruch pojazdu do przodu, ale również do uzyskania sił hamowania i momentu obrotowego. Warto tu jeszcze dodać, że w pojazdach poduszkowych, z dyszami strumieniowymi znaczną część mocy otrzymujemy również z odrzutu strumienia powietrza z dysz.

    Rysunek 19. Zależność prędkości poduszkowca CC-2 od wysokości lotu i kąta pochylenia kadłuba

     

    Śruby napędowe

    Zadaniem śruby napędowej jest wytworzenie odpowiedniego ciągu po wprawieniu w ruch pojazdu poduszkowego. Śruba napędowa jest jedną z pędników okrętowych. Przez pojęcie pędnika należy rozumieć urządzenie, za pomocą którego energia silników napędowych zamienia się w ruch pojazdu poduszkowego. Śruby napędowe składają się z kilku skrzydeł osadzonych promieniowo na wspólnej piaście. Największe zastosowanie w pojazdach poduszkowych znajdują trzy– i czteroskrzydłowe śruby. Śruby napędowe umieszcza się na rufie pojazdu. W śruby napędowe wyposaża się nawodne i wodnolądowe pojazdy poduszkowe. W toku wieloletniej modernizacji mechanizm śruby napędowej został znacznie udoskonalony. Na szczególną uwagę zasługuje tzw. mechanizm Z, za pomocą którego można bardzo łatwo wynieść urządzenie śruby napędowej nad powierzchnię wody.
    a – śruba zamocowana na stałe, b – śruba chowana hydraulicznie, c – śruba z mechanizmem typu “Z”, 1 – mechanizm przełożenie, 2 – mechanizm obrotowy, 3 – silnik napędowy
     

    Pędniki strugowe

    Zasadniczymi elementami pędnika strugowego są:

      • kanał ssący wodę i doprowadzający ją do pompy,
      • pompa nadająca wodzi energię kinetyczną,
      • kanał odprowadzający wodę na zewnątrz zakończony konfuzorem.

    W konfuzorze powstaje pęd wywołany przyspieszeniem wody. Ponadto w konfuzorze wbudowany jest dławik przeznaczony do zmniejszania i zwiększania strumienia wody, co umożliwia rozwijanie żądanej prędkości statku. Wyrzucana z dyszy woda uzyskuje energię od pompy wodnej lub od sprężonego powietrza.

    Do zalet pędników strugowych należy zaliczyć:

      • nie wystawanie napędu poza obrys statku,
      • dobre właściwości napędowe statku,
      • dużą zdolność przenoszenia znacznych mocy zespołu napędowego statku,
      • niewystępowanie zjawiska kawitacji.

    O możliwościach wykorzystania pędnika strugowego w pojazdach poduszkowych decyduje przede wszystkim zdolność przenoszenia dużych mocy oraz duża sprawność pędnika przy dużych prędkościach.
    Ponadto zastosowanie pędnika strugowego w znacznym stopniu zmniejsza hałaśliwość w porównaniu ze śrubami napędowymi.

    Rysunek 21. Rodzaje pędników strugowodnych

    a – pędnik poduszkowca z pompą dwustopniową, b – wodolot z pędnikiem z pompą, c – pędnik z “pompą cieplną”, d – pędnik z przetłaczaniem dynamicznym wody

    spis treści

     

    5.4. Układy sterowania

    Układy sterowania służą do kierowania pojazdami poduszkowym zgodnie z wolą prowadzącego pojazd. Każdy układ powinien zapewniać potrzebną liczbę stopni swobody dla poszczególnych rodzajów pojazdów poduszkowych. Układ sterowania obejmuje sterownicę i cięgna lub linki służące do połączenia sterownic ze sterami. Sterownice mogą być ręczne lub nożne. Najogólniej układy sterowania pojazdami poduszkowymi można podzielić na:

      • aerodynamiczne,
      • hydrodynamiczne,
      • aerohydrodynamiczne,
      • typu samochodowego.

    Najszersze zastosowanie znajduje sterowanie aerodynamiczne, stosowane w pojazdach wodnolądowych. Sterowanie hydrodynamiczne stosuje się w pojazdach poduszkowych nawodnych.

    Do aerodynamicznych układów sterowania można zaliczyć:

      • sterowanie sterami opływanymi strugami powietrza od śmigieł,
      • sterowanie zmianą kierunku ciągu śmigła; w układzie tym śmigła umieszczone są na obrotowych wieżach; niezależnie od tego wykorzystuje się także stery kierunku opływane strumieniami powietrza od śmigieł umieszczonych na wieżach obrotowych,
      • sterowanie strugą wypływającego powietrza przez odpowiednio rozmieszczone dysze w obwodzie pojazdu poduszkowego.

    Do hydrodynamicznych układów sterowania zaliczamy:

      • sterowanie sterami podwodnymi,
      • sterowanie zmianą kierunku ciągu śruby napędowej

    Rysunek 22. Układy sterowania pojazdami poduszkowymi

    a – śmigło obudowane (stałe), stery aerodynamiczne; b – śmigło nie obudowane (stałe) stery aerodynamiczne; c – śmigło stałe, ster aerodynamiczny; d – śmigło obrotowe; e – śmigła obrotowe, stery aerodynamiczne; f – śmigło stałe, stery aerodynamiczne, stery hydrodynamiczne; g – śruba napędowa, stery hydrodynamiczne; h – ruchoma śruba napędowa, stery hydrodynamiczne; i – sterowanie kołami za pomocą układu kierowniczego; j – sterowanie za pomocą hamowania poszczególnymi kołami
     

    Układ sterowania typu lotniczego

    Rysunek 23. Układ sterowania typu lotniczego

    1 – sterownica, 2 – dźwignia regulacji osłon (prawa osłona), 3 – dźwignia regulacji osłon (lewa osłona), 4 – węzeł mocowania, 5 – pedał gazu, 6 – pedał hamulca śmigła przestawialnego, 7 – pedał sprzęgła śmigieł, 8 – statecznik pionowy, 9 – ster kierunkowy, 10 – kieszeń dodatkowego nadmuchu na ster kierunkowy, 11 – ster kierunkowy, 12 – ster przechyłu podłużnego, 13 – śmigło, 14 – zawór instalacji hydraulicznej

    Przedstawiony na rysunku układ zapewnia 6 stopni swobody:

      • 3 obroty wokół osi głównych pojazdu
      • 3 przemieszczenia liniowe

    Sterowanie obrotami odbywa się za pomocą momentów, sterowanie przemieszczeń za pomocą sił, które wywoływane i likwidowane są zależnie od życzenia prowadzącego pojazd. Umieszczenie w strumieniu śmigieł dwóch sterów kierunku pozwala na uzyskanie momentu obrotowego wokół osi “Z” podczas pracy śmigieł. Dla poprawienia skuteczności sterów, szczególnie podczas obrotu pojazdu w miejscu, wprowadzono dodatkowy nadmuch powietrza z układu unoszenia na stery. W skład usterzenia wchodzą także dwa stery poziome, służące do uzyskania momentu obrotowego wokół osi “g”. Obrót wokół osi “t” uzyskuje się przez odpowiednie regulowanie wysokości elastycznej osłony poduszki powietrznej.
    Przekazywanie impulsu od sterującego pojazdem do sterów odbywa się za pomocą sterownic, dźwigni i cięgieł sztywnych. Jeśli zamiast cięgieł sztywnych w układzie stosowane są linki stalowe, to taki układ nazywamy miękkim. W dużych pojazdach poduszkowych wprzęga się specjalne mechanizmy wspomagające. Układy wspomagania mogą być: hydrauliczne, pneumatyczne i elektroniczne.

    Układ sterowania dyszami odrzutowymi

    Z punktu widzenia konstrukcyjnego układ sterowania typu lotniczego ma wiele zalet i jest skuteczny w działaniu. W porównaniu jednak z układem sterowania dyszami układ ten ma również szereg wad. Do nich możemy zaliczyć większe wymiary zewnętrzne pojazdu oraz niebezpieczeństwo obsługi przy pracującym śmigle. Pojazd wyposażony w układ sterowania dyszami ma prosta budowę, bardziej opływowe kształty, mniejsze wymiary.
    Układ sterowania dyszami odrzutowymi składa się z dwóch dzwigni sterowania łopatami o profilu lotniczym umieszczonych w dyszach i przepustnicami przechyłu. W skład układu wchodzą również dwa pedały przeznaczone do sterowania przepustnicami powodującymi odpowiedni przechył pojazdu do przodu lub do tyłu.

    Pilot automatyczny

    Pilot automatyczny przeznaczony jest do stabilizacji położenia pojazdu poduszkowego względem osi poziomej, podłużnej i poprzecznej. Pilot automatyczny może prowadzić bez ingerencji prowadzącego pojazd po ściśle ustalonym kursie, utrzymując równocześnie dopuszczalne przechyły boczne i pochylenie do przodu lub do tyłu. Umożliwia on również utrzymanie stałej wysokości lotu nad wodą. Niektóre typy pilotów automatycznych pozwalają na wykonanie skoordynowanego zakrętu pojazdu poduszkowego, zwiększają w ten sposób bezpieczeństwo lotu. W praktycznym zastosowaniu spotykamy najczęściej poloty automatyczne zasilane hydraulicznie lub elektrycznie. Istota automatycznego sterowania polega na tym, że każde pochylenie pojazdy poduszkowego od ustalonego stanu ruch powoduje wychylenie steru kierunku lub wysokości, albo uruchomienie przepustnic ustateczniających. Uruchomienie sterów i przepustnic powoduje powrót pojazdu poduszkowego do ustalonych warunków lotu. Z chwilą powrotu pojazdu do ustalonego stanu lotu, wychylone stery i przepustnice wracają w położenia wyjściowe. Współczesne piloty automatyczne składają się z trzech podzespołów o podobnych układach: automatu stabilizacji kursu, stabilizacji poprzecznej i podłużnej. W każdy układ stabilizacji wchodzi element czuły, wzmacniacz, część wykonawcza oraz obwód sprzężenia zwrotnego.

    spis treści

     

    5.5. Silniki napędowe

    Silniki do poduszkowców powinny charakteryzować się małym ciężarem, niskim jednostkowym zużyciem paliwa i cicha pracą. Wymagania te najczęściej spełniają silniki turbinowe. Mają one mały ciężar jednostkowy, mniejszy niż silniki tłokowe, przy czym ich jednostkowe zużycie paliwa nie tak wiele przewyższa jednostkowe zużycie paliwa silników tłokowych. Pod względem kształtu silniki turbinowe również nie są gorsze od silników tłokowych.

    Ogólnie można powiedzieć, że silnik turbinowy ma mniej źródeł hałasu od silnika tłokowo. Głównym źródłem hałasu w silnikach turbinowych są wloty do sprężarki i wylot gazów spalinowych. Hałaśliwość pracy silników turbinowych nie stanowi już obecnie problemu nieopanowanego. Poza tym na korzyść silników turbinowych należy zapisać znacznie mniejszą szkodliwość gazów spalinowych dla otoczenia. W silnikach turbinowych następuje bowiem zupełne spalanie paliwa przy dużym nadmiarze powietrza, co powoduje, co powoduje że gazy spalinowe tych silników zawierają znacznie mniej związków toksycznych. Zalety silników turbinowych spowodowały, że znalazły one obecnie prawie wyłączne zastosowanie także do napędu pojazdów poduszkowych.

    spis treści

     

    ROZDZIAŁ 6. ZASTOSOWANIE PODUSZKOWCÓW

    6.1. Transport wodny: przybrzeżny i rzeczny

    Przybrzeżna żegluga morska jest najstarszą zorganizowaną formą komunikacji człowieka. Wybrzeża Morza Śródziemnego, Oceanu Indyjskiego czy też mórz oblewających inne starożytne ośrodki stanowiły naturalne szlaki komunikacyjne od najdawniejszych czasów. Z biegiem lat, kiedy nauczono się budować większe statki, wytrzymałe na pełnomorską falę, kiedy nauczono się orientować w bezkresnych przestrzeniach według słońca, gwiazd i prymitywnych kompasów, żegluga morska odegrała przełomową rolę w historii rozwoju człowieka. Jednak masowy transport pasażerski zaczął w XX wieku tracić na popularności na rzecz transportu lotniczego.
    Obecnie jesteśmy świadkami uzyskiwania przewagi samolotu nad statkiem pasażerskim.
    Z dużą dozą prawdopodobieństwa można przyjąć, że jeżeli żegluga również i w przyszłości posiłkować się będzie statkami w dotychczasowej formie, klęska jej w konkurencji z komunikacją powietrzną jest przesądzona. Jeżeli na miejsce klasycznych statków wprowadzone zostaną inne urządzenia zdolne do wykorzystywania szybkiego i bezpiecznego transportu pasażerów po powierzchni morza “koegzystencja” żeglugi i lotnictwa trwać będzie niezwykle długo.
    Jednym z takich urządzeń może stać się wielki poduszkowiec rozwijający prędkość podróżną 130-180 km/h.

    Wielkie poduszkowce morskie będą musiały pokonać trzy podstawowe trudności:

      • unoszenie się poduszkowca powyżej szczytów fal, których wysokość jest zmienna, zależna od pory roku, szerokości i długości geograficznej,
      • konieczność omijania takich przeszkód, jak: statki, góry lodowe, a nawet wieloryby,
      • niedogodność wynikająca z postulatu, że poduszkowiec powinien móc wydostać się znad wody nad stały ląd do baz-portów.

    Ogromną zaletą poduszkowców morskich będzie to, będą mogły poruszać się w rejonach podbiegunowych unosząc się nad polami lodowymi, rejonem dotychczas niedostępnym dla normalnych statków, dzięki czemu zamarzające zimą porty, których na Alasce czy Syberii jest wiele, będą mogły być czynne przez cały rok.
    Port dla morskiej komunikacji poduszkowej będzie czynić pośrednim pomiędzy nadbrzeżem portu morskiego, a lotniskiem śródkontynentalnym. Poduszkowiec unosząc się z małą prędkością będzie musiał pokonać wchodzącą w morze pod niewielkim kątem paru stopni pochylnią, po czym osiądzie na niewielkim betonowym placu obok ruchomych transporterów i pomostów. Jeżeli idzie o pełnomorskie statki na poduszce powietrznej o stałych ścianach bocznych będą one korzystać z pływających przystani. Przystań taka, składająca się z nadbrzeży i zanurzonych pod wodą szyn, będzie miała ruchome elementy ustalające poduszkowiec z chwilą jego zatrzymania się, w celu zapobieżenia uszkodzeniom pod wpływem fali. W okresie sztormów poduszkowiec będzie schroniony w specjalnym basenie, który jest zasłonięty od otwartego morza. Problem manewrowania dużymi poduszkowcami w pobliżu nadbrzeży jest bardzo trudny, należy bowiem pamiętać, że konstrukcję maja znacznie delikatniejsze od statków, są mniej odporne na uderzenia i łatwiej dają się spychać przez wiatr.
    Podobnie jak na pełnym morzu, transport na rzekach i jeziorach przy użyciu poduszkowców będzie wymagał rozwiązania wielu trudnych problemów. Dzięki niższej fali, poduszkowce rzeczne i żeglugi przybrzeżnej będą mniejsze, a co za tym idzie, tańsze i szybciej amortyzujące się. Ich prędkość będzie mniejsza w porównaniu z poduszkowcami morskimi ze względu na ograniczoną swobodę ruchów, konieczność omijania takich przeszkód, jak filary mostów, wyspy czy budowle wodne.
    Przyspieszenie komunikacji rzecznej i uniezależnienie jej od stanu regulacji rzek i uniezależnienie jej od stanu regulacji rzek, a także i pokrycia lodem, może stanowić kolosalny krok naprzód w ożywieniu i przyspieszeniu transportu śródlądowego wielu krajów. Wielki rzeki syberyjskie czy też dorzecze Amazonki stanowią naturalne autostrady, mało dostępne dotychczas dla pozostałych środków komunikacji. Niemniej spodziewać się można wystąpienia pewnych problemów. Budowa przystani jest bardzo kosztowna, szczególnie przy dużych pochyleniach nadbrzeży. A w okresie spiętrzenia lodów nawet poduszkowce mogą być nieużyteczne. Wielką dodatkową ich zaletą jest możliwość zorganizowania komunikacji nawet przy naturalnych lub sztucznych progach wodnych i zaporach, ze względu na możliwość pominięcia tego rodzaju przeszkody na przygotowanej, okrężnej trasie lądowej.
    W Polsce poduszkowce rzeczne mogły by znaleźć zastosowanie w turystycznej żegludze środkowej części Wisły, w rejonie między Kazimierzem a Bydgoszczą, a także w rejonie Bugonarwi. Obie te rzeki ze względu na swoje płycizny i zmienny kierunek głównego nurtu są bardzo słabo żeglowne, zarówno dla statków wypornościowych, jak i wodolotów wymagających stałego, półtorametrowego zanurzenia. Również Zalew Szczeciński, Zatoka Pucka, czy też zalew Wiślany mogą stać się wdzięcznym terenem dla tego rodzaju komunikacji.

    spis treści


     

    6.2. Transport lądowy

    Wszelkie formy transportu na poduszce powietrznej po drogach publicznych nie znajdą zastosowania, ponieważ:

      • duże, a więc ekonomiczne, poduszkowce o ciężarze kilkunastu ton nie zmieściło by się na tych drogach ze względu na swoje wymiary,
      • poduszkowce mają słabą zdolność hamowania i jeszcze słabszą stateczność kierunkową, szczególnie na zakrętach,
      • komunikacja pasażerska o dużej prędkości rzędu 200-300 km/h jest niemożliwa, przy mniejszych zaś prędkościach poduszkowce są nieopłacalne w użytkowaniu ze względu na moc konieczną do wytwarzania poduszki, która jest niezależna od prędkości.

    Niewiele mniej niż połowa powierzchni lądu to góry i pagórki o wzniesieniach większych niż 10%, a znaczny procent powierzchni zajmują również lasy, miasta i rzeki o stromych brzegach, tereny te są praktycznie niedostępne dla poduszkowców. Tak więc pozostają właściwie jedynie obszary płaskie równinne, jednak zastosowanie poduszkowców jest celowe przede wszystkim tam, gdzie grzęzną pojazdy kołowe.
    Innym problemem jest wysokość unoszenia nad terenem płaskim. Idealnych płaszczyzn jest na kuli ziemskiej bardzo mało: mogą to być śnieżne przestrzenie Syberii lub Alaski, stepowo-pustynne obszary afrykańskie czy australijskie. Jednakże pustynie piaskowe mają charakter sfalowany powierzchni – niedostępnej w większości dla poduszkowców, podobnie jak porośnięte wysoką trawą stepy czy kępy na sawannach. Nawet bagnach trzciny i sitowia mogą unieruchomić kilkutonowe poduszkowce. Aby temu zaradzić, stosuje się specjalne osłony elastyczne. Osłony takie powiększają wprawdzie możliwość jednorazowego sforsowania przeszkody, nie pozwalają na rozwinięcie większej prędkości przy ciągłym pokonywaniu nierówności.
    Duże nadzieje wiązać można z rozwiązaniem problemu transportu na poduszce powietrznej nad specjalnie przygotowanymi pasami trawiastymi, bieżniami betonowymi lub stalowymi szynami. Tutaj obowiązywać będzie zasada, że im równiejsza powierzchnia, a stąd większy koszt inwestycyjny w jej wykonaniu, tym mniejsze koszty eksploatacyjne ze względu na miejsce zapotrzebowania mocy przez napęd poduszkowca. Pasy trawiaste, tanie w wykonaniu, mają tę wadę, że nie mogą przebiegać przez tereny zamieszkałe, bowiem ekonomiczna szybkość poduszkowców, większa niż 100 km/h, stwarzałoby poważne niebezpieczeństwo dla otoczenia.

    spis treści

     

    ROZDZIAŁ 7. PRZEGLĄD KONSTRUKCJI

     

    I. Pojazd poduszkowy NM-6/SR-2 Stocznia Ustka (Polska)

    Poduszkowiec NM-6/SR-2 został zaprojektowany do zadań ratowniczych, patrolowych i kontrolnych na obszarach obejmujących wody śródlądowe oraz na osłoniętych wodach przybrzeżnych i na lądzie. Jednostka ma kadłub o długości 6,35 m. Jej nośność jest przewidziana na 500 kg. Umożliwia to do wzięcia na pokład czterech osób, 100 kg wyposażenia i zapasu paliwa umożliwiającego przebycie 250 km. Poduszkowiec osiąga prędkość około 70 km/h.
    NM-6/SR-2 wyposażony jest w seryjnie produkowany silnik wysokoprężny firmy Peugeot, o pojemności 1445 cm3 i mocy 130 KM. Jest to silnik z doładowaniem i z chłodzeniem powietrza doładowującego. Silnik ten wykorzystany do napędu układu unoszenia wyposażonego w wentylator odśrodkowy i do napędu śmigła typu Hoffmann. Jest to śmigło trzyskrzydłowe o średnicy 56 cm cali. Sterowanie odbywa się za pomocą trzech pionowych aerodynamicznych płetw sterownych, umieszczonych w strumieniu śmigła.

    DANE TECHNICZNE:

    Wymiary:

    Długość

    6,93 m

    Szerokość

    2,75 m.

    Wysokość

    2,60 m.

    Wysokość unoszenia

    0,40 m.

    Masy:

    Masa własna

    1150 kg

    Udźwig max

    500 kg

    Prędkość:

    Prędkość max

    70 km/h

    Napęd:

    Silnik

    130 KM

    Rysunek 24. Schemat budowy pojazdu poduszkowego NM-6/SR-2.

     

     

     

    II. Pojazdy poduszkowe firmy “Hovertech S.A.” (Polska)

    Pojazdy Poduszkowe firmy Hovertech to całkowicie polska konstrukcja. Wykorzystywane one są do celów rekreacyjnych, reklamowych, ratowniczych a także przez specjalne służby do patrolowania w terenie trudnodostępnym. W każdym z modeli istnieje możliwość zabudowy przeszklonej kabiny przedniej, lub owiewki przedniej osłaniającej pilota-operatora. Zamykana kabina to obniżony poziom hałasu, osłona przed kurzem i bryzgami wody a także możliwość podłączenia ogrzewania od silnika a także możliwość podłączenia ogrzewania niezależnego. Zespół napędowy poduszkowców Hovertech HT-P200 i HT-P400 składa się z jednego silnika oraz 9-łopatowego wentylatora. Jeden wentylator wystarcza do uzyskania prędkości postępowej jak i strumienia powietrza potrzebnego do unoszenia pojazdu. Poduszkowiec Hovertech HT-P500 ma dwa niezależne układy. Układ ruchu poziomego składa się z silnika i dwóch wentylatorów. Układ ruchu pionowego z oddzielnego silnika napędzającego wentylator. Układ ten znajduje się z przodu pojazdu. Sterowanie pojazdem odbywa się za pomocą sterów umieszczonych w strumieniu wentylatora.
    Ponieważ poduszkowce Hovertech są pojazdami wodno-lądowymi ich elastyczna osłona składa się z kilkudziesięciu oddzielnych elementów, mocowanych w taki sposób aby w przypadku zaczepienia o wystające elementy podłoża nie uległy uszkodzeniu a jedynie częściowemu odczepieniu. Ponowne zaczepienie elementu osłony jest łatwe i nawet w warunkach polowych nie nastręcza trudności. Praktyka wykazała, że odczepienie nawet kilku elementów osłony zewnętrznej nie powoduje całkowitej utraty poduszki powietrznej i możliwe jest kontynuowanie jazdy.

    PODUSZKOWIEC HT-P200

    DANE TECHNICZNE:

    Wymiary:
    Długość

    3200 mm

    Szerokość

    1950 mm

    Wysokość

    1700 mm

    Wysokość unoszenia

    ~200 mm *

    Masy:
    M. Własna

    180 kg

    Udźwig max -

    180 kg

    Prędkość:
    Prędkość max

    - 60 km/h

    Napęd
    silnik ROTAX

    40-50KM

    *(Wysokość unoszenia - odległość twardej podłogi od gruntu.
    Odległość elastycznych osłon od gruntu wynosi średnio 20mm.)

     

    PODUSZKOWIEC HT-P400

    Poduszkowiec HT-P400 to konstrukcja całkowicie polska, zaprojektowana i produkowana przez Hovertech S.A. Poduszkowiec ten wykorzystywany jest w celach rekreacyjnych, reklamowych, ratowniczych a także przez służby operujące w terenie trudnodostępnym . Istnieje możliwość zabudowy przeszklonej kabiny przedniej lub owiewki przedniej osłaniającej pilota-operatora. Po zabudowaniu kabiny przedniej wraz z dwudrzwiowym segmentem tylnym uzyskuje się czteroosobową przestrzeń pasażerską. Zamykana kabina - to obniżony poziom hałasu, osłona przed kurzem i bryzgami wody a także możliwość podłączenia ogrzewania od silnika lub zabudowy ogrzewania niezależnego.
    Zespół napędowy Poduszkowca Hovertech HT-P400 składa się z silnika 80-130 kM oraz 9-cio łopatowego wentylatora osiowego typu Multiwing o średnicy 1000 mm. Jeden wentylator wytwarza zarówno ciąg poziomy konieczny do uzyskania prędkości postępowej 60km/h jak i strumień powietrza potrzebny do unoszenia pojazdu 250 mm nad podłożem. Ponieważ Hovertech HT-P400 jest poduszkowcem lądowo-wodnym jego elastyczna osłona zewnętrzna składa się z 50-ciu oddzielnych elementów, mocowanych w taki sposób aby w przypadku zaczepienia o wystające elementy podłoża nie ulegały one uszkodzeniu a jedynie częściowemu odczepieniu. Ponowne zaczepienie elementu osłony zewnętrznej jest łatwe i nawet w warunkach polowych nie nastręcza trudności. Praktyka wykazała, że odczepienie nawet kilku elementów osłony zewnętrznej nie powoduje całkowitej utraty poduszki powietrznej i możliwe jest kontynuowanie jazdy.
    Poduszkowiec HT-P400 transportowany jest na jednoosiowej lawecie, której konstrukcja umożliwia łatwy wjazd i zjazd . Zwłaszcza szybki zjazd z lawety transportowej (kilkadziesiąt sekund od zatrzymania zestawu) jest niezwykle istotny w akcjach ratowniczych. Poduszkowiec w przeciwieństwie do pontonów i łodzi umożliwia rozpoczęcie akcji ratowniczej wprost z jezdni po zatrzymaniu pojazdu holującego w pobliżu akwenu wodnego. Umożliwia również dostarczenie osoby poszkodowanej wprost do karetki pogotowia bez czasami trudnego i czasochłonnego transportu ręcznego z łodzi. Ponieważ nie posiada części zanurzonych, jest całkowicie niewrażliwy na pływające lub zanurzone przedmioty, przeszkody czy płycizny a w przypadku najechania na osobę pływającą nie stanowi takiego zagrożenia jak kadłub lub wirująca śruba motorówki. W przypadku cienkiego lub spękanego lodu oprócz śmigłowca poduszkowiec jest jedynym urządzeniem umożliwiającym poruszanie się w takich warunkach.

    DANE TECHNICZNE:

    Wymiary:
    Długość

    4100 mm

    Szerokość

    2000 mm

    Wysokość

    1700 mm

    Wysokość unoszenia

    ~250 mm *

    Masy:
    M. Własna

    - 350 kg

    Udźwig max -

    400 kg

    Prędkość:
    Prędkość max

    - 80 km/h

    Napęd
    Silniki

    65 lub 110KM

    *(Wysokość unoszenia - odległość twardej podłogi od gruntu.
    Odległość elastycznych osłon od gruntu wynosi średnio 20mm.)

     

    PODUSZKOWIEC HT-P500

    DANE TECHNICZNE:

    Wymiary:
    Długość

    4900 mm

    Szerokość

    2450 mm

    Wysokość

    1700 mm

    Wysokość unoszenia

    ~300 mm *

    Masy:
    M. Własna

    - 520 kg

    Udźwig max -

    600 kg

    Prędkość:
    Prędkość max

    - 100 km/h

    Napęd
    napęd poduszki powietrznej

    silnik A - 60 KM

    napęd poziomy

    silnik B - 120 KM

    *(Wysokość unoszenia - odległość twardej podłogi od gruntu.
    Odległość elastycznych osłon od gruntu wynosi średnio 20mm.)

     

     

    III. Pojazdy poduszkowe firmy Hovertechnics Inc. (USA)

    Pojazdy poduszkowe tej firmy wykorzystywane są do celów rekreacyjnych, ratowniczych i do patrolowania trudnodostępnych terenów znajdujących się w pobliżu akwenów wodnych. Wszystkie przedstawione modele tej firmy zaopatrzone są w jeden silnik, który napędza wentylator. Strumień wytworzony przez ten wentylator wystarcza do uzyskania prędkości postępowej przez poduszkowiec i do uzyskania strumienia potrzebnego do unoszenia pojazdu. Modele Howerguard 800 i Howerguard 1000 zaopatrzone są dodatkowo w boczne osłony – stateczniki, które zapobiegają występowaniu zawirowań powietrza i ułatwiają prowadzenie pojazdu. Sterowanie poduszkowcem odbywa się za pomocą aerodynamicznych sterów umieszczonych w strumieniu wentylatora.
    Poduszkowce firmy Howerguard wyposażone są w osłonę składającą się z kilkudziesięciu oddzielnych elementów. Układ taki jest bardzo korzystny, gdyż przy zaczepieniu o przeszkodę cała osłona nie ulega zniszczeniu lecz tylko jej fragment.

    DANE TECHNICZNE:

    Howerguard 600

    Howerguard 800

    Howerguard 1000

    Wymiary:
    Długość

    3,81 m

    4,88 m

    5,87 m

    Szerokość

    1,98 m

    2,44 m

    2,44 m

    Wysokość

    1,63 m

    2,03 m

    2,03 m

    Długość kabiny

    1,5 m

    1,8 m

    2,75 m

    Szerokość kabiny

    1,35 m

    1,5 m

    1,5 m

    Wysokość unoszenia

    20 cm

    30 cm

    30 cm

    Masy:
    Masa własna

    318 kg

    907 kg

    1134 kg

    Udźwig maksymalny

    270 kg

    385 kg

    544 gg

    Prędkość:
    Na wodzie

    48 km/h

    56 km/h

    64 km/h

    Na lądzie

    80 km/h

    96 km/h

    96 km/h

    Napęd:
    Silnik

    Rotax

    GM-Crusader

    GM-Crusader

    Pojemność

    497 cm3

    5700 cm3

    5700 cm3

    Chłodzenie

    Powietrzem

    wodą

    wodą

    Moc max

    60 KM

    225 KM

    225 KM

    Poj. zbiorników paliw.

    45 L

    150 L

    150 L

    Układ ruchu poziomego:
    Wentylator

    Pojedynczy

    Podwójny

    podwójny

    Średnia

    51,5 cm

    99 cm

    99 cm

    Sterowanie

    Mechaniczne

    Hydrauliczne

    hydrauliczne

     

    IV. Pojazd poduszkowy Griffon Hovercraft – 375TD (Wielka Brytania)

    375TD to pięciomiejscowy pojazd poduszkowy. Jest to wodnolądowy pojazd przeznaczony do patrolowania nabrzeży. 375TD jest pojazdem używanym przez warszawską policję do patrolowania Wisły i jej brzegów. Masa tego pojazdu wynosi 1,5 tony. Wyposażony jest on w 111 konny silnik wysokoprężny firmy Land Rover. Jednostka ta może poruszać się po wodzie z prędkością 55 km/h. Silnik ten napędza również dwa niewielkie śmigła wchodzące w skład układu unoszenia i 2-u metrowy wiatrak wchodzący w skład układu ruchu poziomego. Sterowanie pojazdu odbywa się za pomocą sterów aerodynamicznych umieszczonych w strumieniu śmigła.

    r7-V

    V. Pojazd poduszkowy SR.N4 – Mauntbatten (Wielka Brytania)

    Budowę tego największego poduszkowca rozpoczęto w 1966 roku. W 1968 rozpoczął on regularne rejsy na trasie Dover – Boulogne (kanał La Manche). SR-N4 jest pojazdem wodnolądowym o udźwigu – ciężarze użytecznym 67 ton. Całkowity ciężar pojazdu wynosi 183 tony. Pojazd jest całkowicie zbudowany z materiałów lekkich (stopy aluminium). Napęd składa się z czterech silników turbo-spalinowych o mocy 2500 KW każdy. Długość SR.N4 wynosi 39,67 m, z czego na długość 36 m. mogą być ustawione pojazdy mechaniczne. Po obu stronach pokładu umieszczone są parami silniki. Każdy silnik napędza czteropłatowe śmigło o średnicy 5,79 m. Sterowanie (siłą) obrotową śmigła odbywa się elektrycznie z kabiny prowadzącego pojazd. Fartuch osłony elastycznej wykonany jest z keoprenu przeplatanego tkaniną nylonową.
    Pojazd SR.N4 (Mountbatten) kursujący na kanale La Manche może no pokład zabrać 670 osób i 30 samochodów osobowych. Patrz galeria fotografii i filmy wyżej.

    spis treści


                                                                                                      

    BIBLIOGRAFIA

    "Pojazdy poduszkowe" - Eugeniusz Ostrowiecki, Wacław Cheda.

    "Poduszkowce" - inż. Andrzej Moldenhawer.

    "Skrzydlate okręty" - Ryszard Kaczkowski.

    "Fantazja - rzeczywistość - mgr inż. Witold Szolginia

    Materiały do pracy dyplomowej udostępniły:

    "Hovertch" S. A, ul. Ratowicka 16, 55-230 Miłoszyce.

    "Stocznia Ustka" S. A, ul. Westerplatte 1, 76-270 Ustka.


    1

    MOUNTBATTEN LOUIS FRANCIS, do 1917 L.F. Battenberg (1900–79), admirał brytyjski; 1942–43 szef tzw. operacji kombinowanych (morsko-lądowych); 1943–46 dowódca sił alianckich w Azji Pd.-Wschodniej, wyparł wojska japońskie z Birmy; 1947 ostatni wicekról Indii, w negocjacjach z przywódcami hinduskimi i muzułmańskimi wypracował plan podziału Indii na dominia: Indie i Pakistan; otrzymał tytuł hrabiego; 1947–48 gubernator generalny Indii; 1952–54 dowódca floty śródziemnomorskiej; 1959–65 przewodniczący Połączonego Komitetu Szefów Sztabów; zamordowany przez IRA

    Największy poduszkowiec świata otrzymał imię admirała Louisa Francisa Mountbattena
    (przyp. webmastera)

     


    początek strony