CC BY
49characteristics and the ability to embed all necessary equipment are the defining feature of developed mathematical model.
Статья поступила в редакцию 11.10.2017 г.
УДК 629.124.9.039
В.И. Любимов, д.т.н., профессор ФГБОУВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
A.А. Гаккель, генеральный директор судоходной компании «Элиен»
B.И. Барышев, начальник ПКБ судоходной компании «Элиен»
606549, Нижегородская область, Чкаловский район, Кузнецово, ул. Алексеева, 3
АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ЭКРАНОПЛАНОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ РОССИИ
Ключевые слова: транспортная система, скоростные суда, экраноплан, особенности конструкции, сферы эксплуатации
В статье рассматриваются тенденции создания экранопланов в нашей стране и перспективные направления их использования в транспортной системе России
Исторически сложилось так, что морской и речной транспорт в России играют важную роль. В самом деле, с Севера и Востока огромную территорию Российской Федерации окружает множество морей Северного ледовитого и Тихого океанов. С каждым годом все значимее становится эксплуатация Северного морского пути. Протяженность судоходных внутренних водных путей составляет более 101,8 тыс. км, что создает прочную базу для осуществления перевозок различных грузов. На многих реках осуществляются перевозки пассажиров. Например, в 80-е годы XX века на речных судах ежегодно перевозилось около 100 млн. человек, из которых более четверти - на скоростных теплоходах. Максимальный уровень пассажирских перевозок был достигнут в 1975 году, когда было перевезено 123,8 млн. человек. В 1990 году объемы пассажирских перевозок резко снизились. Это произошло, прежде всего, по причине резкого роста цен на энергоносители и, как следствие, повышения стоимости проезда на всех видах транспорта [1].
Как известно, в 90-е годы XX века существенное падение платежеспособности населения и ограничение размеров поддержки пассажирских перевозок местными администрациями способствовало закрытию многих скоростных линий и массовому выведению из эксплуатации невостребованного флота.
Анализ объемов пассажирских перевозок различными видами транспорта показывает, что на современном этапе развития наметилась негативная тенденция постепенного вытеснения речного флота из системы транспортного обслуживания населения. Наибольшим спросом пользуются в основном туристические поездки [2].
Несмотря на сложную экономическую ситуацию, в настоящее время в России функционирует система скоростных перевозок пассажиров. Особенно важно ее использовать в районах Сибири и Дальнего Востока, где скоростные суда, по сути, являются единственным средством сообщения между населенными пунктами. Это обстоятельство в условиях стремительного морального и физического старения эксплуатируемых скоростных судов требует от государственных органов уделять боль-
ше внимания развитию транспортной отрасли, постройке новых судов. Следовательно, исключительно актуальным представляется создание новых судов, позволяющих расширить сферу применения речного флота, способного успешно конкурировать с другими транспортными средствами [8].
На морском и речном флоте в качестве перспективных рассматриваются суда с динамическими принципами поддержания (СД1 II I): суда на подводных крыльях (СПК), амфибийные и скеговые суда на воздушной подушке (соответственно АСВП и ССВП), суда на воздушной каверне (СВК) и экранопланы (ЭП). Каждый из упомянутых типов скоростных судов, в зависимости от имеющихся преимуществ, должен занимать свою транспортную нишу.
В последние годы в России всё большее внимание уделяется созданию транспортных ЭП. Целесообразность проектирования и постройки ЭП определяется рядом важных факторов. Во-первых, они имеют высокую скорость и могут быть на водных трассах эффективнее эксплуатируемых СПК, СВП и др. Во-вторых, эти суда обладают рядом специфических особенностей (отсутствие контакта с экраном, амфибий-ность, комфортабельность поездки на малых высотах и т.д.), открывающих широкие перспективы для их использования. Применение ЭП привлекает интерес мировых судоходных компаний возможностью качественно повысить эффективность перевозок на речных и морских трассах.
Ведущая роль в создании отечественных ЭП принадлежит ЦКБ по СПК, которым руководил выдающийся конструктор скоростных судов, доктор технических наук Р.Е. Алексеев. К идее использования аэродинамической подъемной силы крыла для увеличения скорости судов Р.Е. Алексеев пришел после того, как понял, что из-за кавитации гребных винтов и подводных крыльев на СПК скорости больше 100-120км/ч добиться невозможно. В качестве первого шага в реализации новой идеи Р.Е. Алексеевым в 1960 г. был построен пилотируемый ЭП СМ-1. Принятая на нем аэродинамическая компоновка (АГДК) «тандем» во многом напоминала крыльевую схему СПК «Метеор». Длина ЭП составляла 20 м, размах крыла 10,3 м, высота 1,53 м, взлетная масса 2,83 т. Турбореактивный двигатель был установлен сверху фюзеляжа. За фюзеляжем было установлено вертикальное оперение с рулем. Экипаж состоял из трех человек. Первый полет ЭП СМ-1 состоялся 22 июля 1961 г. Его пилотировал Р.Е. Алексеев. Всесторонние испытания судна проводились летом и зимой надо льдом и снегом. Максимальная скорость полета ЭП составила около 200 км/ч.
С учетом полученных результатов через год был построен ЭП СМ-2. Новое судно в отличие от первого имело одно несущее крыло и горизонтальный стабилизатор для обеспечения продольной устойчивости на всех режимах движения. На ЭП СМ-2 впервые в мировой практике была реализована идея поддува воздушной струи от газотурбинного двигателя, установленного в носовой оконечности, под крыло с целью улучшения взлетно-посадочных качеств. Вместе с тем влияние поддува при компоновке «тандем» создало определенные трудности в обеспечении продольной устойчивости ЭП. Решение этих проблем удалось получить с выносом кормового крыла из зоны влияния носового. Таким образом была получена новая АГДК ЭП, получившая название «самолетная». В 1962 г. на базе новой компоновки была построена самоходная модель ЭП СМ-2 (в дальнейшем СМ-2П).
Результаты всесторонних испытаний ЭП СМ-2П и его последователей послужили основой для создания крупнейшего в мире экспериментального ЭП КМ (корабль-макет). Разработка проекта этого судна завершилась в 1964 г., а первый полет состоялся 18 октября 1966 г. на Каспийском море в районе города Каспийск. Длина ЭП КМ составила 98 м, размах крыльев 37,8 м, высота 21,8 м. Во время испытаний с полетной массой 544 т ЭП показал скорость 550 км/ч. Американские специалисты назвали новый ЭП - «Каспийский монстр». Динамика развития ЭП от СМ-1 до КМ приведена на рис. 1 [8].
Результаты испытаний ЭП КМ позволили получить необходимые данные для проектирования серии ЭП различного назначения («Стриж», «Орленок», «Лунь»).
С 1974 г. в ЦКБ по СПК под руководством Р.Е. Алексеева начались исследовательские работы по созданию АГДК ЭП второго поколения, обеспечивающие повышение мореходности и дальности плавания. Результатом этих работ стало создание новой АГДК, испытанной на самоходных моделях. Был спроектирован и построен 8-местный ЭП «Волга-2». В дальнейшем его головная серия составила 9 единиц (рис. 2).
Рис. 1. Динамика развития экранопланов от СМ-1 до КМ
Рис. 2. Экраноплан «Волга-2»
С учетом полученных экспериментальных данных и опыта эксплуатации новых судов в ЦКБ по СПК были выполнены проектные разработки морских и речных ЭП пассажировместимостью до 250 человек и скоростью движения 120-280 км/ч.
Особый интерес разработки пассажирских ЭП получили в Сибирских пароходст-вах, где расстояния между населенными пунктами большие и требуется повышенная скорость доставки пассажиров. В 1991 г. по заказу Ленского объединенного речного пароходства ЦКБ по СПК разработало эскизные проекты ЭП класса «^О 2,0» «Ви-
люй» (с пассажировместимостью 80 чел.), «Алдан» (50 чел.) и «»Витим» (30 чел.) со скоростями 150-250 км/ч и дальностью плавания 1000-2000 км. Однако кризисные явления 90-х годов не позволили речникам Лены реализовать планы постройки новых судов [6].
Кроме ЦКБ по СПК, работы по созданию ЭП вели и другие организации в России и за рубежом. Повышенный интерес к ЭП проявляется в Китае, Германии, Австралии, других странах. Приведем примеры построенных пассажирских ЭП в России. Летом 2013 г. объединение «Орион» завершило приемо-сдаточные испытания ЭП «Стерх-10», построенного по заданию Минпромторга РФ. В 2014 г. это предприятие провело испытания 20-местного ЭП «Орион-20», взлетная масса которого составила 10 т. В этом же году компания «Небо-Море» на реке Лена провело первые испытания ЭП «Буре-вестник-24». Вместе с тем следует заметить, что создание транспортных ЭП носят в основном инициативный, экспериментальный характер. Большинство построенных ЭП не отвечает высоким требованиям высокоскоростных транспортных средств. Разработка новых конструкций ЭП различного назначения продолжается [3].
Заслуживают внимания проектные разработки масштабного ряда речных и морских ЭП, выполненные ПКБ судоходной компании «Элиен» [8]. Технико-эксплуатационные характеристики основных пассажирских ЭП приведены в табл.
Таблица
Технико-эксплуатационные характеристики пассажирских экранопланов
Характеристики Названия судов
КЭП7Т ПЭ-12 МПЭ-40 МПЭ-120
Стадия разработки проекта Техно-рабочий Эскизный Технический Техпредложение
Пассажировместимость,
чел. 6-8 12-14 30-40 90-120
Габаритные размерения, м:
- длина 12,9 15,4 26,3 41,8
- ширина 8,5 10,0 16,2 24,0
- высота 3,0 3,7 6,0 8,3
Взлетная масса, т 2,9-3,0 4,8 15,25 55,0
Тип двигателя, количество и 1хМ601Б ВК-800 ВК-2500 2хД437Т
мощность, л.с. 1x720 1x800 1x2400 2x7500
Скорость, км/ч 190-200 200-210 230-240 350
Высота крейсерского поле- 0,5-2,0 0,5-2,5 0,5-3,5 1,0-5,0
та, м
Мореходность
(взлет/посадка) Нв, м 0,6-0,8 0,8-1,0 0,8-1,25 1,25-5,0
Дальность, км 400 800 1000 1200
Экипаж, чел. 1 2 3 4
Строительная стоимость 51 120 366 780
образца, млн. руб.
Строительная стоимость 30 70,5 309 610
серийного образца (60 ед.),
млн. руб.
В основу новых ЭП положена АГДК «составное крыло», с двухкилевым вертикальным и высокоподнятым оперением. Принятая компоновка обеспечивает высокие взлетные и полетные характеристики ЭП. Из упомянутого масштабного ряда выполнен и наиболее полно проработан морской ЭП - МПЭ-40 (рис. 3). Пассажирский ЭП спроектирован таким образом, что может быть переоборудован в судно бизнес-класса, служебно-разъездное или патрульное. Он имеет широкие возможности для перевозки пассажиров и туристов.
Сравнительные расчеты эксплуатационно-экономических показателей ЭП «МПЭ-40» и СПК «Восход-2» и «Метеор» свидетельствуют о том, что ЭП превосходит конкурентов по крейсерской скорости, провозной способности за год и топливной эффективности [7].
Анализ показывает, что ЭП обладают рядом навигационных качеств, позволяющих значительно расширить сферы применения водного транспорта, особенно в регионах Сибири и Дальнего Востока. В зависимости от типоразмеров транспортные ЭП можно разделить на три группы: речные такси и экспрессы - на 10-30 мест или на 1-3 т груза; морские экспрессы - на 40-150 мест или 4-20 т груза; морские паромы -на 200-500 мест или 20-60 т груза.
Рис. 3. Морской пассажирский экраноплан МПЭ-40. Базовый вариант
Область применения транспортных ЭП должна определяться с учетом их скоростных и мореходных качеств. Они могут эффективно использоваться в качестве пассажирских судов на магистральных реках Сибири и Дальнего Востока, трассах Балтийского, Черного и Японского морей, где время рейса между населенными пунктами не превышает 3-4 ч. В качестве перспективных линий могут рассматриваться линии Санкт-Петербург - Хельсинки (протяженность 304 км), Санкт-Петербург - Стокгольм (800 км) и другие на Балтийском море [2]. ЭП и другие скоростные транспортные системы могут успешно использоваться для перевозки пассажиров и туристов на морской транспортной системе «Экранофлот-Приморье» в акваториях Амурского и Уссурийского заливов. К слову, компанией «Союзмортранс» разработаны проекты скоростных транспортных систем для прибрежных акваторий Приморского края с использованием ЭП «Иволга» и «Навигатор» [9].
Как упоминалось ранее, большой потенциал использования пассажирских ЭП имеется на магистральных реках Якутии. Напомним, общая протяженность судоходных путей рек Якутии составляет 21,8 тыс. км, из которых используется лишь 0,6 тыс. км. Высокоскоростные суда могут найти применение на реке Лена и ее притоках -реках Олекма, Алдан, Вилюй и Витим, составляющих главную водную транспортную систему Республики САХА (Якутия).
Примечательно, что новые навигационные качества ЭП (высокая скорость движения, амфибийность и т.д.) позволяет найти использование новых судов на пассажирских перевозках в Арктике при организации круглогодичной эксплуатации.
Подводя итог изложенному, можно выделить основные направления развития и использования ЭП в транспортной системе России. В их числе - создание ЭП для ма-
гистральных рек Сибири и Дальнего Востока, морских судов для обслуживания прибрежных населенных пунктов и судов для работы в районах Арктики. В августе 2016 г. ПКБ судоходной компании «Элиен» была подготовлена и направлена в Мин-промторг РФ «Программа создания экранопланов типа «составное крыло» на базе ЭП «0рион-40». Только при государственной поддержке может быть решена актуальная задача создания новых транспортных ЭП [5].
Список литературы:
[1] Панченков А.Н., Драчев П.Т., Любимов В.И. Экспертиза экранопланов.- Н. Новгород: Поволжье, 2006. - 656 с.
[2] «Мы не плаваем, мы летаем!» - девиз компании «Элиен» / В.И. Любимов, А.А. Гаккель,
B.И. Барышев. - Н. Новгород : Поволжье, 2007. - 68 с.
[3] Любимов В.И., Гаккель А.А., Барышев В.И. Методологические основы комплексного обоснования характеристик пассажирских экранопланов // Вестник ВГАВТ. Вып. 22. - Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2007. - С. 51-54.
[4] Гаккель А.А., Барышев В.И. Патент на полезную модель № 41684. Экраноплан. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ.
[5] Любимов В.И., Варакозов Ю.Г., Барышев В.И. Современные концепции и перспективные сферы использования транспортных экранопланов // Вестник ВГАВТ. Вып. 31. - Н. Новгород : Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. - С. 64-67.
[6] Смердов В.Н., Любимов В.И. Пассажирские скоростные суда - важные составляющие транспортного комплекса Ленского бассейна // Речной транспорт (XXI век), 2014. - № 2. -
C. 65-68.
[7] Любимов В.И., Барышев В.И. Перспективные области применения транспортных экранопланов // Речной транспорт (XXI век), 2015. - № 4. - С. 57-59.
[8] Любимов В.И., Барышев В.И., Хлутчин И.В. Место экранопланов в транспортной системе России // Судостроение, 2016. № 5. - С.11-14.
[9] Федореев Г.А., Знатков А.С., Шауб П.А. Экранопланы и скоростные транспортные системы для Приморья и освоения арктических регионов Якутии // Судостроение, 2017. - № 2. - С. 1216.
ANALYSIS OF WIG SHIP DEVELOPMENT AND OUTLOOK OF THEIR USE IN RUSSIAN TRANSPORT SYSTEM
V.I. Lyubimov, A.A. Gakkel, V.I. Baryshev
Key words: transport system, high-speed vessels, WIG ship, construction features, operation spheres
The article considers the trends of creating WIG ships in our country and promising directions for their use in the transport system of Russia
Статья поступила в редакцию 25.09.2017 г.
