CC BY
12Вестник ВГЛВТ
УДК 629.125.8.039
В. И. Любимое, д. т. «., профессор, ВГАВТ.
603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а. E-mail avtor(cp„mail.ru
A. А. Гаккель, доктор транспорта, группа компаний «Элиен».
B. И. Барышев, начальник ПКБ «Элиен». 196105, Санкт-Петербург, ул. Свеаборгская. 7.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОГО ОБОСНОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССАЖИРСКИХ ЭКРАНОПЛАНОВ
Рассмотрены методологические принципы комплексного обоснования технико-эксплуатационных и проектных характеристик судов с динамическими принципами поддержания на примере морских пассажирских экранопланов.
Современный уровень теории проектирования судов с динамическими принципами поддержания (СДПП) предусматривает комплексный подход к обоснованию технико-эксплуатационных и проектных характеристик, учитывающий многолетние внутренние и внешние связи, рассматривающий создаваемое судно как элемент высшей иерархии, способной выполнять свое функциональное назначение на протяжении определенного жизненного цикла.
Как объект проектирования, пассажирский экраноплан, являющийся типичным представителем СДПП, представляет собой сложную техническую систему с развитой иерархической структурой. При его структурно-аналитическом анализе необходимо выделить наиболее важные функциональные подсистемы, определяющие специфические свойства скоростного судна. Это, в первую очередь, подсистема создания подъемной силы; подсистема, обеспечивающая движение судна с заданной скоростью; подсистема, обеспечения управляемости и удержания аппарата в заданном положении в пространстве относительно опорной поверхности; подсистема обеспечения назначения судна, обитаемости, навигации и др. При этом упомянутые подсистемы рассматриваются не как отдельные составляющие, а как взаимосвязанные, часто объединяемые в более крупные.
Характерный пример-выбор аэрогидродинамической компоновки (АГДК) экра-ноплана. В свою очередь упомянутые подсистемы делятся на большое число компонентов (агрегаты, блоки и т.д.)
В еще большей степени, чем обычные водоизмещающие суда, экранопланы представляют собой элементы сложной системы, включающей в себя технические средства и службы обеспечения рейсов, подготовки судов к эксплуатации и т.д. Таким же образом пассажирские экранопланы можно рассматривать и как важный элемент в транспортном комплексе региона. Следовательно, комплексный подход к обоснованию характеристик пассажирских экранопланов является основой для принятия оптимальных проектных характеристик и обеспечения эффективной эксплуатации скоростного судна.
Исходя из этих методологических принципов, велась разработка масштабного ряда новых типов морских экранопланов, выполненная в проектно-конструкторском бюро судоходной компании «Элиен» (табл. 1).
За прототип проектируемых аппаратов была принята аэрогидродинамическая компоновка, выполненная по схеме «составное крыло» с двухкилевым вертикальным и высокоподнятым горизонтальным оперением. Выбор такой АГДК обоснован тем, что такая компоновка в течение длительного времени отрабатывалась на экспериментальных установках ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова и его бывшем Горьков-
ском филиале и показала возможность обеспечения на ее основе высоких взлетных и полетных характеристик [1].
Таблица 1
Технико-эксплуатационные характеристики экраноплапов типа ПЭ
Характеристики / тип ПЭ-8 ПЭ-12 ПЭ-40 ПЭ-80
Пассажировместимость (чел.) 9 13 40 80
Длина габаритная, м 13,5 15,4 26,3 32,0
Ширина габаритная, м 8,8 10,0 16,0 20,2
Высота габаритная, м 3,1 3,7 5,7 8,7
Взлетный вес, т 3,25 4,8 15,25 31,5
Тип двигателя, мощность, л.с. ВА3426 2x260 ВК-800 1x800 ВК-2500 1x2400 ТВ7-117 2x2500
Скорость, км/ч 190 200 240 280
Мореходность (взлет/посадка) Ь„, м 0,5...0,6 0,7...0,8 0 8... 1,25 1,2., .1,5
Высота крейсерского полета, м 0,5-2 0,5-2,5 0,5-3,5 0,5-4,5
Дальность, км 400 800 1000 1200
Экипаж, чел. 1 2 3 3
Область использования экранопланов должна формироваться исходя из их скоростных и мореходных качеств. Экранопланы могут быть различных назначений (морские и речные, пассажирские, грузопассажирские и грузовые, служебно-разъездные, спасательные и др.). В частности, они могут эффективно использоваться в качестве пассажирских судов на магистральных реках и акваториях Балтийского, Черного и Японского морей, где время рейсов между конечными пунктами не превышает трех-четырех часов. По аналогии с СПК «Ракета» и «Метеор» их пассажировместимость может быть принята кратной 20...40.мест. Для смешанных скоростных перевозок пассажиров на автобусах и экранопланах, пассажировместимость судов должна учитывать типы автобусов, используемых на линии [2].
Из приведенного в таблице 1 масштабного ряда, особый интерес представляет морской экраноплан ПЭ-40 пассажировместимостыо 40 человек, скорость около 230...240 км/час (рис. 1) [3].
С целью расширения сфер использования пассажирский экраноплан спроектирован с возможностью переоборудования его в судно бизнес-класса, служебно-разъездное, спасательное судно, а также в судно для перевозки малогабаритных грузов. Предполагается возможность его круглогодичной эксплуатации на прибрежных морских линиях, на магистральных реках и крупных водохранилищах. Базирование и техническое обслуживание экраноплана предусматривается на береговых асфальтированных площадках
Схема общего расположения экраноплана ПЭ-40 приведена на рис 2. Пассажиры размещены в двух салонах на 16 и 24 человека. В качестве главного двигателя В качестве главного двигателя применен авиационный турбовентиляторный двигатель ВК-2500, расположенный в носовой части корпуса. Мощность от двигателя через систему редукторов передается на привод двух воздушных винтов. Важным эксплуатационным преимуществом экраноплана является возможность осуществления малого ходапри работе специальной силовой установки. Наличие такой установки значительно повышает безопасность работы судна в портах, удобство выполнения швартовных операций и его переходов из пунктов базирования к районам взлета и посадки.
Вестник ВГАВТ
Рис. 1. Общий вид экраноплана ПЭ-40
Рис. 2. Общее расположение экраноплана ПЭ-40
Для обеспечения мягкой посадки экраноплана использованы пневмобаплоны, установленные под корпусом.
Испытания моделей экраноплана ПЭ-40 при буксировке за катером на открытой воде и в аэродинамической трубе показали высокие гидроаэродинамические качества проектируемого судна. По рабочим материалам эскизного проекта экраноплана ПЭ-40 получено положительное заключение ФГУП ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова.
Для сравнения выполнены расчеты эксплуатационных показателей СПК «Восход-2», «Метеор» и экраноплана ПЭ-40 на линии протяженностью 300 км. Расчеты, приведенные в таблице 2, показали, что затраты топлива на один пассажирокило-метр у экраноплана ПЭ-40 в полтора раза меньше, чем у СПК.
Таблица 2
Сравнительные показатели СПК "Восход-2", "Метеор" и экраноплана ПЭ-40
Характеристики / тип судна СПК "Восход-2" СПК 'Метеор" Экраноплан ПЭ-40
Пассажировместимость, чел. 71 124 40
Вес полный, т 28 53 15,25
Вес порожнем, т 21 37 9,0
Мореходность Ьв, м 1,0 1,2 1,25
Тип двигателя, мощность 1хМ50о-3 2хМ5О0-3 1хВК-2500
макс. / крейс., л.с. 1200/830 2400/1800 2400/1200
Удельный расход топлива, г/л.с. час 210 210 228
Расход топлива крейсерский, кг/час 174 378 274
Сравнительные показатели
Линия работы, км 300 300 300
Скорость на линии, км/ч 60 67 227
Время в пути, час 5,0 4,5 1,3
Ходовое время за навигацию, час 2000 2000 2000
Общий пробег за навигацию, тыс.км 120,0 134,0 454,0
Расходы топлива за навигацию, т 348 756 548
Провозная способность за год, млн пасс. Км 8,5 16,6 18,2
Топливная эффективность, г/пасс км 40,9 45,5 30,1
Сравнение экраноплана ПЭ-40 с зарубежными аналогами позволяет сделать вывод о том, что новое судно превосходит многих конкурентов по мореходности, тяго-вооруженности, полезной нагрузке и удельной пассажировместимости.
С целью комплексной отработки АГДК экраноплана ПЭ-40 принято решение о постройке его демонстрационной модели, которая одновременно может использоваться как речной служебно-разъездной катер экраноплан на6...8 человек.
Список литературы
[1] В.И. Любимов, A.A. Гаккель, В.И. Барышев. «Мы не плаваем, мы летаем!- девиз компании «Элиен». Н. Новгород, ООО Типография «Поволжье», 2007. 68с.
[2] Любимов В.И., Гаккель A.A., Ожидаемые сферы применения морских пассажирских экра-нопланов // Материалы 19-й Азиатской научно-технической конференции ТЕАМ-2005 Сингапур: Сингапурский гос. ун-т. 2005
[3] Гаккель A.A., Барышев В.И. Патент на полезную модель № 41684 Экраноплан. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 ноября 2004 года.
Вестник ВГАВТ
METHODOLOGICAL BASES OF THE COMPLEX SUBSTANTIATION OF CHARACTERISTICS OF PASSENGER
WINGED VEHICLES
V. I. Lyubimov, A. A. Gakkel, V. I. Baryshev
Methodological principles of a complex substantiation of operational and design characteristics of vessels with dynamic principles of maintenance on the example of sea passenger winged vehicles are considered.
УДК 629.12; 002:658.5
Е. Г. Бурмистров, к. т. н„ доцент, ВГАВТ. 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА В ТЕПЛОНАПРЯЖЁННЫХ ЦЕХАХ СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Предложена математическая модель комплексной обработки воздуха в теплонапря-жённых цехах судостроительных предприятий. Рассмотрена схема материальных потоков в системе технического кондиционирования воздуха (СТКВ). Обоснована возможность применения для обеспечения качества подготовки производства СТКВ с элементами активированных окислительных технологий.
Имея в виду доминирующий характер санитарных и экологических факторов в ряду процедур по подготовке производства в теплонапряжённых цехах судостроительных предприятий, комплексная обработка воздуха от токсичных пылегазовых соединений представляется наиболее значимым мероприятиям. В настоящее время существует определённая тенденция использования для этих целей систем технического кондиционирования воздуха (СТКВ) и применения в них элементов активированных окислительных технологий (АОТ) на основе озона. Использование озона в качестве основного реагента-окислителя позволяет достаточно просто технически совместить процессы тепломассообмена, происходящие в контактной камере аппарата, с процессами химической, биологической и тепловлажностной обработки воздуха предварительно озонированной промывной водой. Основными факторами, влияющими на эти процессы, при этом являются: состояние поверхности контакта фаз и гидродинамические условия в контактной камере, зависящие от объёмных характеристик потоков обрабатываемого воздуха и промывной воды.
Совокупность всех окислительных, дезодорирующих и иных возможностей озона при комплексной обработке воздуха представляет собой сложный комплекс физико-химических процессов, происходящих как в жидкой фазе при озонировании промывной воды, так и в воздухе обслуживаемого помещения. При целенаправленном воздействии озона весь комплекс реакций условно можно разделить на две группы: целевые - в данном случае протекающие с химическими загрязнителями и, сопутствующие, приводящие к непроизводительным затратам реагента.
Химическое взаимодействие озона с различными загрязнителями представляет собой сложную реакцию, состоящую из ряда последовательно-параллельных стадий. Это создаёт опасность того, что в воздухе обслуживаемого помещения одновременно
