Как сделать подушку для катера
Обновлено: 02.07.2024
Что такое воздушная подушка и зачем она нужна
Принцип работы воздушной подушки основан на разнице давлений воздушных потоков внешней среды (низкое давление) и внутренней камеры устройства (высокое давление). Благодаря ней возникает подъемная механическая сила, достаточно сильная, чтобы оторвать объект на небольшое расстояние от опорной поверхности. При этом высота отрыва зависит от величины этой разницы: чем выше давление в подушке по сравнению с давлением внешней среды, тем выше будет подъем.
Воздушная подушка против сопротивления воды
Существует два класса транспортных средств, использующих технологию воздушной подушки. Их выделяют на основании принципа ее формирования — динамического (экранопланы) или статического (судна на воздушной подушке или ховеркрафты).
Низколетящий самолет на воздушной подушке
Рис.1: Формирование подъемной силы Рис. 2: Воздушный поток под экранопланом
Экраноплану все равно, над чем лететь, а также ему не нужна инфраструктура — мосты, дороги, взлетно-посадочные полосы. Важен только ровный участок суши или достаточных размеров водоем. При этом они безопаснее и живучее самолетов: при любой форс-мажорной ситуации экраноплан легко садится на воду. Даже если все авиационные двигатели выйдут из строя, экраноплан сможет продолжить путь. Запустив корабельные моторы, он пойдет как обычная лодка.
Экранопланы в России
Несмотря на то, что экранопланами занимались многие иностранные инженеры-энтузиасты, это по праву российское ноу-хау: на эффект динамической воздушной подушки впервые обратили внимание в СССР (американцы осознали перспективность направления только в 1990-м году). Один из первых проектов экраноплана разработал П. И. Гроховский в 1932 году: по его версии внешне аппарат должен был выглядеть как космический корабль.
Рис.3: Проект экраноплана Гроховского
Парящая лодка на воздушной подушке
Ховеркрафт (от англ. «hover — парить) или судно на воздушной подушке (СВП) формирует воздушную подушку статическим способом (независимо от движения) — нагнетанием воздуха под днище.
Рис.9: СВП скегового типа
Рис.10: СВП SR.N4 (последняя модификация SR.N1)
СВП в России
Благодаря всесезонным и вездеходным качествам ховеркрафтов они активно используются пассажирскими перевозчиками и аварийно-спасательными службами.
В заключение
Сколько сил нужно, чтобы поднять человека над землей? Примерно столько же, сколько для сдувания с асфальта сухого кленового листика.
На вид это одна из самых глупых поделок, которые мы когда-либо создавали. Но, если вдуматься, она представляет собой весьма зрелищный физический эксперимент: оказывается, слабенький воздушный поток от ручной воздуходувки, предназначенной для сметания невесомых жухлых листьев с дорожек, способен вознести над землей человека и с легкостью перемещать его в пространстве. Несмотря на весьма внушительный вид, построить такой катер проще простого: при четком соблюдении инструкций это потребует всего пару часов непыльной работы.
С помощью веревки и маркера начертите на фанерном листе круг диаметром 120 см и выпилите днище лобзиком. Сразу же изготовьте второй такой же круг.
Вертолет и шайба
Вопреки распространенному заблуждению, катер опирается вовсе не на 10-сантиметровый слой сжатого воздуха, иначе это был бы уже вертолет. Воздушная подушка представляет собой что-то вроде надувного матраса. Полиэтиленовая пленка, которой затянуто днище аппарата, заполняется воздухом, растягивается и превращается в подобие надувного круга.
Пленка очень плотно прилегает к поверхности дороги, образуя широкое пятно контакта (практически по всей площади днища) с отверстием в центре. Из этого отверстия поступает воздух под давлением. По всей площади контакта между пленкой и дорогой образуется тончайший слой воздуха, по которому аппарат легко скользит в любом направлении. Благодаря надувной юбке даже небольшого количества воздуха достаточно для хорошего скольжения, так наша ступа гораздо больше похожа на шайбу в аэрохоккее, чем на вертолет.
Качество дорожной сети в нашей стране оставляет желать лучшего. Строительство транспортной инфраструктуры на некоторых направлениях нецелесообразно по экономическим причинам. С перемещением людей и грузов в таких местностях отлично справятся транспортные средства, работающие на иных физических принципах. Полноразмерные суда на воздушной подушке своими руками в кустарных условиях не построить, а вот масштабные модели - вполне возможно.
Транспортные средства этого вида способны перемещаться по любому относительно ровному покрытию. Это могут быть и чистое поле, и водоем, и даже болото. Стоит заметить, что на таких непригодных для другого транспорта покрытиях СВП способно развивать достаточно высокую скорость. Основным недостатком такого транспорта является необходимость больших энергозатрат на создание воздушной подушки и, как следствие, большой расход топлива.
Физические принципы работы СВП
Высокая проходимость транспортных средств такого типа обеспечивается низким удельным давлением, которое оно оказывает на поверхность. Это объясняется довольно просто: площадь контакта транспортного средства равна или даже превышает площадь самого транспортного средства. В энциклопедических словарях СВП определяются как суда с динамически создаваемой опорной тягой.
Крупные и маломерные суда на воздушной подушке зависают над поверхностью на высоте от 100 до 150 мм. В специальном устройстве под корпусом создается избыточно давление воздуха. Машина отрывается от опоры и теряет с ней механический контакт, в результате чего сопротивление движению становится минимальным. Основные затраты энергии идут на поддержание воздушной подушки и разгон аппарата в горизонтальной плоскости.
Составление проекта: выбор рабочей схемы
Для изготовления действующего макета СВП необходимо выбрать эффективную для заданных условий конструкцию корпуса. Чертежи судов на воздушной подушке можно найти на специализированных ресурсах, где размещены патенты с подробным описанием разных схем и способов их реализации. Практика показывает, что одним из самых удачных вариантов для таких сред, как вода и твердый грунт, является камерный способ формирования воздушной подушки.
В нашей модели будет реализована классическая двухмоторная схема с одним нагнетающим силовым приводом и одним толкающим. Малоразмерные суда на воздушной подушке своими руками изготовленные, по сути, являются игрушками-копиями больших аппаратов. Однако они наглядно демонстрируют преимущества использования таких средств передвижения перед остальными.
Изготовление корпуса судна
При выборе материала для корпуса судна основными критериями являются простота в обработке и невысокий удельный вес. Самодельные суда на воздушной подушке относятся к категории амфибийных, а значит, в случае его несанкционированной остановки не произойдет затопления. Корпус судна выпиливается из фанеры (толщиной 4 мм) по заранее подготовленному лекалу. Для выполнения этой операции используется лобзик.
Самодельное судно на воздушной подушке имеет надстройки, которые для снижения веса лучше сделать из пенополистирола. Для придания им большего внешнего сходства с оригиналом снаружи производится оклеивание деталей пеноплексом и окрашивание. Стекла кабины делаются их прозрачного пластика, а остальные детали вырезаются из полимеров и выгибаются из проволоки. Максимальная детализация – ключ к сходству с прототипом.
Выделка воздушной камеры
При изготовлении юбки используется плотная ткань из полимерного водонепроницаемого волокна. Раскрой осуществляется по чертежу. Если у вас нет опыта переноса эскизов на бумагу вручную, то их можно распечатать на широкоформатном принтере на плотной бумаге, а потом вырезать обычными ножницами. Подготовленные детали сшиваются между собой, швы должны быть двойными и плотными.
Суда на воздушной подушке, своими руками выполненные, до включения нагнетающего двигателя опираются корпусом на грунт. Юбка частично сминается и располагается под ним. Склеивание деталей производится водостойким клеем, стык закрывается корпусом надстройки. Такое соединение обеспечивает высокую надежность и позволяет сделать монтажные стыки незаметными. Из полимерных материалов выполняется и другие внешние детали: ограждение диффузора винта и тому подобное.
Силовая установка
В составе силовой установки присутствует два двигателя: нагнетающий и маршевый. В модели используются бесколлекторные электромоторы и двухлопастные винты. Дистанционное управление ими осуществляется при помощи специального регулятора. Источником питания для силовой установки являются два аккумулятора суммарной емкостью в 3000 mAh. Их заряда достаточно для получасового использования модели.
Самодельные суда на воздушной подушке управляются дистанционно по радиоканалу. Все компоненты системы - радиопередатчик, приемник, сервоприводы - заводского изготовления. Установка, подключение и тестирование их производится в соответствии с инструкцией. После включения питания выполняется пробный прогон двигателей с постепенным увеличением мощности до образования устойчивой воздушной подушки.
Управление моделью СВП
Суда на воздушной подушке, своими руками изготовленные, как уже отмечалось выше, имеют дистанционное управление по УКВ-каналу. На практике это выглядит следующим образом: в руках владельца находится радиопередатчик. Запуск двигателей выполняется нажатием на соответствующую кнопку. Управление скоростью и изменение направления движения производятся джойстиком. Машинка проста в маневрировании и достаточно точно выдерживает курс.
Испытания показали, что СВП уверенно перемещается по относительно ровной поверхности: по воде и по суше с одинаковой легкостью. Игрушка станет любимым развлечением для ребенка в возрасте от 7-8 лет с достаточно развитой мелкой моторикой пальцев рук.
Ховеркрафт дает возможность передвигаться по воде и по суше. В данной статье мы рассмотрим, как сделать его своими руками.
Ховеркрафт — что это
Одним из способов совмещать автомобиль и лодку стало судно на воздушной подушке, которое обладает неплохой проходимостью и высокой скоростью движения по воде за счет того, что его корпус не опускается под воду, а как бы, скользит по ее поверхности.
Такой способ позволяет двигаться экономично и быстро, поскольку сила трения скольжения и сила сопротивления водных масс — это, как говорится, две большие разницы.
Но, к сожалению, несмотря на все достоинства ховеркрафта, его область применения на земле ограничена — он может перемещаться не по любой поверхности, а только по достаточно мягкой, такой как песок или почва. Асфальт же и твердые породы с острыми камнями, и промышленным мусором просто изорвут днище судна, приведя воздушную подушку в негодность, а именно благодаря ей СВП и передвигается.
Поэтому ховеркрафты применяют преимущественно там, где нужно много плыть и немного ехать, в противном случае используются автомобили-амфибии с колесами. СВП сегодня не распространены широко, однако в некоторых странах на них работают спасатели, например, в Канаде, а также есть данные, что они стоят на вооружении в НАТО.
Купить судно на воздушной подушке или сделать своими руками?
Основные причины:
- Высокая цена и дорогое обслуживание. Дело в том, что детали и функциональные узлы СВП очень быстро изнашиваются и требуют замены, а покупка и установка также стоят немалых денег. Поэтому его может позволить себе только богатый человек, но даже для него каждый раз отвозить сломанное судно в ремонтный цех очень неудобно, поскольку таких мастерских единицы, и находятся они, в основном, только в крупных городах. Поэтому в качестве игрушки, выгоднее купить, например, квадро- или гидроцикл.
- Из-за винтов они очень шумят, поэтому ездить можно только в наушниках.
- Нельзя плыть и ехать против ветра, поскольку сильно снижается скорость.
Любительские СВП были и остаются лишь способом проявления своих конструкторских способностей для тех, кто может сам их обслуживать и чинить.
Процесс самостоятельного изготовления
Сделать хорошее СВП непросто, но если вы задумались об этом, то скорее всего у вас есть либо способности, либо желание, но учтите, что если у вас нет технического образование, забудьте об этой идее, потому что ваш ховеркрафт разобьется в первом же тестдрайве.
На рисунке изображен эскиз СВП, стоящего на вооружении Канадской службы спасения.
Технические характеристики судна
Средний самодельный СВП может развивать достаточно высокую скорость — какую конкретно — зависит от массы пассажиров и самого катера, а также от мощности двигателя, но в любом случае, при одинаковых параметрах мотора и массе, обычная лодка будет в несколько раз медленнее.
Касательно грузоподъемности можно сказать, что предложенная здесь модель одноместного ховеркрафта способна выдерживать водителя массой в 100-120 кг.
К управлению придется привыкать, поскольку оно существенно отличается от обычной лодки, во-первых, потому что там совсем разные скорости, а во-вторых, принципиально разные способы передвижения.
Необходимые материалы
Все, что понадобится — это фанера, пенопласт и специальный набор кит от Юниверсал Ховеркрафт, разработанный специально для инженеров-самоучек, содержащий все необходимое.
Изоляция, винты, ткань для воздушной подушки, эпоксидка, клей и другое — все это уже есть в готовом комплекте, который вы можете заказать на их официальном сайте за 500 долларов, а кроме того, в нем будут несколько вариантов плана с чертежами.
Изготовление корпуса
Днище делается из пенопласта, толщиной 5-7 см, при расчете на одного человека, если вы хотите сделать судно для двух и более пассажиров, то прикрепите снизу еще один такой же лист. Далее в дне нужно сделать два отверстия: одно для потока воздуха, а второе для обеспечения надува подушки. Использовать можно лобзиковую пилу.
Верхнюю часть корпуса можно делать произвольной, но не следует забывать об аэродинамике. Сделать подушку несложно. Необходимо лишь грамотно закрепить ее, и синхронизировать с днищем — то ест сделать так, чтобы воздушный поток от двигателя проходил через отверстие в подушку, не теряя КПД.
Трубу для мотора делайте из стирофома, не прогадайте с размерами, чтобы в нее вошел винт, но зазор между его краями и внутренней частью трубы был не очень большой, так как это уменьшит тягу. Следующий этап — установка держателя для мотора. По сути — это просто табуретка на трех ножках, которые крепятся к днищу, а сверху на нее ставится двигатель.
Двигатель
Существует два варианта — готовый движок от компании Ю.Х. либо самодельный. Можно взять его от бензопилы или стиральной машинки — мощности, которую они дают, вполне хватает для любительского СВП. Если хотите чего-то большего, следует присмотреться к мотору от скутера.
Обязательно сбалансируйте лопасти винта, когда будете их устанавливать, так как, если одна будет весить больше другой, то центробежные силы разболтают пропеллер, и вибрации, возникшие вследствие этого довольно быстро разрушат весь двигатель.
Надежно ли судно на воздушной подушке?
Заводские СВП при частом использовании ломаются примерно раз в пол года, но это все неполадки, не требующие капитального ремонта. Чаще всего выходит из строя подушка и система нагнетания воздуха. Вероятность того, что грамотно собранный ховеркрафт разлетится у вас под ногами крайне мала, для этого нужно на большой скорости налететь на какой-нибудь большой камень или кусок дерева, но даже этом случае, есть шанс, что воздушная подушка вас защитит.
В Канаде спасатели, орудующие на таких СВП, ремонтируют их прямо на ходу, а неполадки, связанные с подушкой, устраняются в специальном гараже.
Описываемая здесь модель, в принципе, надежна, но только в том случае, если:
- Материалы были надлежащего качества, в том числе клеи и эпоксидки.
- Двигатель не отработал свой срок службы.
- Соединения выполнены надежно.
- То есть то, насколько можно довериться своему ховеркрафту, всецело зависит о вас самих.
Если вы делаете СВП в качестве игрушки для ребенка, то лучше купить готовый, в противном случае у вас должны быть очень хорошие данные как конструктора. Если же вы творите просто для своего удовольствия, и у вас нет большого технического опыта, то лучше, на всякий случай, не пускать за штурвал детей.
Но есть еще один вариант — сделать двухместный СВП с предусмотренной системой безопасности, при этом ребенок будет сидеть впереди, а вы сзади — между ним и двигателем.
Теперь клюет только у меня!
Этого карпа поймал с помощью активатора клева. Теперь домой без рыбы никогда не возвращаюсь! Настало время и вам гарантировать свой улов. Лучший активатор клева года! Сделано в Италии.
Читайте также: