Глиссер. Виды и принцип работы. Применение и особенности
Глиссер (от французского «glisseur» — скользить) — легкое быстроходное судно, которое движется по воде по принципу скольжения. Глиссирующие плавсредства можно повстречать на реках, морях и водохранилищах. Несмотря на многообразие видов, такие суда еще не слишком распространены по сравнению с обычными водоизмещающими. Пока они применяются в качестве прогулочных, туристических, спортивных или служебных, а также для перевозки небольших грузов или немногочисленных пассажиров. Но за счет современных разработок их двигатели становятся более легкими и мощными, экономно расходующими горючее. Поэтому у подобных судов очень хорошие перспективы.
Глиссер — история возникновения
В 1872 г в английское Адмиралтейство пришел пастор Рэмус со своим проектом корабля с плоским дном. По его уверениям, этот корабль мог развивать невиданную доселе скорость. При этом он должен не плыть, а скользить по воде. Судно пастора успешно прошло испытание в бассейне. Но запустить такой корабль в производство в то время было невозможно — существовавшие тогда двигатели были слишком тяжелыми, а без них судно не смогло бы развить скорость, необходимую для глиссирования.
Спустя много лет, в 1881 г, аналогичная идея пришла в голову русскому эмигранту, проживающему во Франции, — маркизу де Ламбер. Его проект был прост — 4 бочки на общей раме из четырех досок, которые должны были служить плавсредству опорой при его движении по воде. Двигатель отсутствовал. Судно развивало скорость за счет лебедки, соединенной с ним и установленной на берегу. Испытания прошли успешно, и за ними последовал второй эксперимент. На этот раз Ламбер сидел на бочках, а буксировщиком была лошадь, бегущая по берегу. Опыт был удачным, но к глиссерам изобретатель вернулся лишь через 12 лет. Все это время он занимался конструированием судов с подводными крыльями и даже получил на них первый патент.
В 1897 г на реке, Ламбер протестировал свой первый аппарат, представлявший собой две байдарки, под днищем каждой из которых были закреплены по 4 пары досок. Угол наклона досок по отношению к воде можно было изменять. Поверх байдарок была установлена двухцилиндровая паровая машина массой 16 кг. А для образования пара служил 15-ти килограммовый котел, работающий на мазуте.
Опыты показали, что судно развивает скорость 38 км/час. Это был прекрасный для того времени результат. Ламбер продолжил свои разработки, и в 1905 году появился первый глиссер на бензиновом двигателе. При своей массе в 300 кг он был способен развить скорость в 35 км/час. Ученый не прекращал работу, и в 1931 г им был построен однокорпусный с мотором компании «Renault» мощностью 450 л.с., вмещавший на борт 40 человек и развивающий скорость 80 км/час.
В начале нашего столетия в Западной Европе и Америке уже существовали компании, выпускавшие глиссирующие суда для пассажирских перевозок и транспортировки почты. Имелись даже постоянно действующие маршруты для глиссеров: в Европе — по Дунаю, Эльбе, Рейну, Сене, Роне, а в Америке — по рекам Колумбии и Аргентины.
Скорость, которую мог развивать аппарат, сделала его объектом интереса спортсменов. Поэтому вскоре появились и спортивные судна самых разных модификаций: со стационарными и подвесными двигателями, с водяными и воздушными винтами и пр. Первый скоростной рекорд в 444,6 км/ч установил английский глиссер Blue Bird в 1939 году.
В России подобный агрегат впервые появился в Питере, на Воткинском озере, в 1912 г. Он был оснащен мотором в 35 лошадиных сил и плыл со скоростью 40 км/ч. В 1920 г ЦАГИ начал постройку деревянного пассажирского глиссера с водяным винтом при участии Н.Г. Жуковского и А.Н. Туполева. Это принято считать началом глиссеростроения в СССР.
Принцип глиссирования
В основе движения обычных водоизмещающих судов лежит сила Архимеда. Эта сила всегда имеет одинаковую величину и не зависит от скорости судна. Осадка при этом также не изменяется. А вот сопротивление таких судов по мере увеличения скорости растет в арифметической прогрессии.
Глиссер движется за счет другой силы — гидродинамической. По мере ускорения судна эта сила возрастает и приподнимает лодку из воды. Соответственно, сопротивление увеличивается намного медленнее. Достичь максимально эффективной гидродинамической силы позволяет особая конструкция днища глиссера. Оно плоское, и благодаря этому при ускорении лодки давление на днище возрастает и осадка становится меньше. А снизить сопротивление помогает форма корпуса — широкая, мало килеватая, с острыми скулами и тупой кормой.
Принцип глиссирования привлекателен еще и тем, что доступен даже на мелководье. Ведь гидродинамическая сила уменьшает осадку судна. Поэтому в некоторых ситуациях устройство с воздушным винтом становится единственным возможным плавсредством.
Режимы глиссирования
Их всего три:
- Водоизмещающий. Осадка судна максимальна, а скорость, наоборот, минимальна. При движении глиссер образует волну.
- Переходный. Нос судна высоко поднимается, скорость возрастает до 18 км/ч.
- Спортивный. Движение происходит по поверхности, скорость резко возрастает, а сопротивление становится минимальным. При этом снижается расход топлива.
Для выхода на высокоскоростной спортивный режим конструкция глиссера должна отвечать определенным требованиям:
- Плоское днище.
- Правильное положение центра тяжести.
- Малый вес судна с мотором и всеми приспособлениями.
- Прочность.
- Обтекаемость корпуса.
- Минимальное число выступающих деталей в подводной части судна.
Виды глиссеров
В первую очередь, глиссеры различаются по материалу изготовления.
- Деревянный. Для его производства используются ясень, вяз, красное дерево, береза, сосна или дуб. Снаружи корпус обшивается узкими дощечками из красного дерева, которые кладутся по диагонали. Обшивка состоит из нескольких слоев, между которыми укладывается полотно, пропитанное льняным маслом или лаком для обеспечения герметичности. Недостаток такой конструкции заключается в том, что дерево мокнет, и вес судна возрастает.
- Глиссер из легкого металла. Обычно это дюралюминий или кольчугалюминий. Для придания конструкции герметичности между швами укладываются прокладки из полотна на сурике или же на мастике.
- Лодки из поливинилхлорида. Этот материал наиболее доступен. К тому же он легкий и эластичный, то позволяет судну из этого материала получать высокие показатели скорости. Однако есть и существенный минус — неустойчивость к внешним повреждениям. Поэтому главное условие повышения срока эксплуатации таких глиссеров — это бережное отношение.
- Стеклопластик. Его неоспоримыми преимуществами выступают внешний вид таких судов, гладких и блестящих, а также эффективность глиссирования. Однако имеются и существенные недостатки. Прежде всего, стеклопластик токсичен. Поэтому не рекомендуется слишком часто прикасаться к корпусу. Во-вторых, он накапливает влагу, которая при замерзании разрушает его структуру. Поэтому стеклопластиковое судно требуется систематически просушивать, а межсезонное хранение осуществлять в отапливаемых помещениях.
По виду винта в конструкции выделяют глиссеры с водяным и воздушным винтом. Причем от выбора винта зависит эффективность судна. Воздушный винт необходим в мелководных водоемах или реках с бурным течением.
Однако он имеет и недостатки:
- Низкий КПД на небольших скоростях.
- Зависимость от встречного ветра.
- Необходимость высокого устанавливать двигатель и использовать цепные передачи.
При установке водяного винта на своей подводной части глиссер не должен иметь большого числа деталей. А тем, что имеются, придается обтекаемая форма.
На глиссеры с воздушным винтом устанавливают двигатели с воздушным охлаждением, а в сочетании с водяным винтом используются авиационные моторы, адаптированные для лодок.
По внешнему виду глиссеры подразделяют на лодки и плотики. Лодки устойчивее на волнах, поэтому применяются на течении. А плотики — легкие, пустотелые агрегаты — эффективны в спокойных водах.
По числу реданов глиссер может быть:
- Однореданным.
- Двухреданным.
- Многореданным.
Реданы — это уступы на днище в виде ступеней. По своим характеристикам однореданные глиссеры похожи на водоизмещающие моторные лодки с плоским днищем и широкой срезанной кормой. Их главный недостаток — потеря скорости. Для повышения скоростных показателей достаточно двух реданов. А их большее количество применяется в основном для плотиков.
Воздушный глиссер — это судно, приводимое в движение воздушным винтом или самолетной турбиной. Аэроглиссер устойчив, манёвренный и имеет уникальные характеристики: способен набирать рекордную скорость и применяться там, где обычные суда пройти не в состоянии. Такие плавсредства применяются на охранных, пожарных, спасательных и некоторых почтовых объектах.
Применение глиссирующих судов связано, в первую очередь, со стремлением снизить затраты на горючее. Однако из-за высокой стоимости авиационных двигателей, применяемых в нем, такое судно могут себе позволить только военные и пограничные объекты. В гражданских целях их эксплуатация ограничивается перевозкой почты, пассажиров, легких ценных грузов при отсутствии более дешевых средств сообщения. Для спортивных соревнований применяются легкие глиссеры на маломощных двигателях.
Не следует забывать и о недостатках глиссирования. Прежде всего, это быстрый износ днища у кормы, что особенно проявляется у лодок из стеклопластика или ПВХ. Повреждения поливинилхлорида чаще всего связаны с порезом ткани на мелководье, а стеклопластик чувствителен к воздействию песка и мелких камешков. Поэтому такие глиссеры регулярно требуют починки.