Воздух для создания подушки нагнетается центробежным вентилятором диаметром 0,97 м с горизонтальной осью; тяга обеспечивается двумя 4-лопастными воздушными винтами (диаметр 0,95 м) в кольцевых насадках. Органы управления — система из 8 верт. и 5 горизонт, рулей, помещенных позади насадок. Верт. рули управляются рулевым колесом, а горизонт, рули — двумя педалями (левая и правая части отдельно).
Многоцелевой амфибийный катер на воздушной подушке «Гепард» (см. «КиЯ» №132) был спроектирован в 1981 г. в ЦКБ «Нептун» (главный конструктор — В. В. Проценко) с использованием результатов обширных исследований по аэрогидродинамике СВП, выполненных ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. Серийный выпуск «Гепардов» налажен на Свирской судоверфи (пос. Никольский Подпорожского р-на Лен. обл.). Выпуск 12—15 таких СВП в год, естественно, не способен решить проблемы перевозок в районах, где использование обычных видов транспорта затруднено, но это — тема для отдельного обсуждения. А пока отметим, что на сегодня сдано заказчикам уже 90 «Гепардов» и это — крупнейшая в стране серия СВП, предназначенных для народного хозяйства. Думается, что накопленный опыт их эксплуатации может оказаться полезным как при создании подобных транспортных средств нового поколения профессионалами, так и при самостоятельном конструировании амфибий судостроителями-любителя ми.
В Ленинграде первый «Гепард» появился в июле 1983 г. Это был опытный катер с номером «03», совершивший переход из Москвы вместе с «Барсом». Основная часть их маршрута пролегала по Волго-Балту, однако для проверки амфибийных качеств катера забирались в явно несудоходные реки, шли по затопленным лесам, окраинным районам водохранилищ и т. п. Путешествие изобиловало множеством приключений, часть которых удалось заснять на кинопленку (был смонтирован фильм «1600 километров на воздушной подушке»).
За истекшие годы «Гепард» испытывался в самых разнообразных условиях — на тихой воде и на волнении, на Финском заливе, на Неве и Свири, на заросших камышом отмелях и топких болотах, над снегом, льдом и т. п. Главной целью испытаний было не выявление недостатков и доводка конструкции, хотя эта работа выполнялась и выполняется до сих пор, а проведение комплексных исследований: катер был превращен в самоходный стенд, начиненный аппаратурой, позволяющей записывать множество параметров, характеризующих поведение СВП. Это дало возможность исследовать целый ряд явлений, не моделируемых в опытовых бассейнах (например, режимы движения над снегом различной плотности, сплошным и битым льдом, на предельном мелководье и т. д.).
Наш «03» зачастую эксплуатировался в таких экстремальных условиях, в которые обычные катера попадают крайне редко; общее число часов ходового времени у этого «Гепарда» намного выше, чем у всех других катеров данного проекта. При этом, естественно, случались и поломки, и отказы. В результате был накоплен опыт, позволивший ЦКБ внести существенные изменения в конструкцию катера при организации его серийного выпуска:
Корпус
Это практически прямоугольный в нижней части ящик с кринолином на кронштейнах по его периферии. Такое решение полностью оправдало себя. Оно позволяет обеспечивать любые очертания верхней линии крепления периферийного гибкого ограждения, не затрагивая непроницаемого корпуса. Кринолин защищает корпус при неизбежных для СВП навалах на различные препятствия и служит верхней частью ресивера, с помощью которого воздух равномерно распределяется по периферии воздушной подушки.
Нижняя часть корпуса первоначально изготовлялась из алюминиевого сплава 1980Т1. Примененный сплав отличается высокой прочностью и жесткостью, в связи с чем толщина обшивки была принята минимальной — равной 1 мм. Однако с первых же дней эксплуатации катера начались неприятности: при каждом ударе о какой-либо твердый предмет или аварийной посадке на твердую опорную поверхность тонкая обшивка днища давала течь. Образующиеся трещины н пробоины заделывать при помощи металлических заплат на заклепках в большинстве случаев не удавалось, так как доступ к местам повреждений затруднен установленным внутри тесного катера оборудованием и набором (поперечным, нарезанным из швеллера, и продольным — приклепанными снаружи ребрами жесткости из z-образного профиля). Обычно приходилось использовать стеклоткань на компаунде К-153, однако такие заплаты оказывались недолговечными и ненадежными.
Было предложено заменить материал обшивки днища, применив листы из менее прочного, но зато более пластичного сплава АМг5 большей толщины (1,5 мм). Чтобы получить на это разрешение Речного Регистра РСФСР, были проведены специальные испытания катера с измерениями напряжений в обшивке и наборе. Оказалось, что их значения весьма незначительны по сравнению с пределом прочности материала. Максимальные напряжения возникают при подвешивании катера за рымы для подъема.
После этого серийные корпуса изготавливаются из сплава АМг5, обшивка днища при больших нагрузках деформируется без нарушения герметичности.
С целью обеспечения аварийной непотопляемости под кринолином закреплены четыре надувные емкости из прорезиненной капроновой ткани. Выяснилось, что эти емкости должны периодически подкачиваться при помощи воздушного насоса.
Лыжи
Для зашиты корпусов малых СВП при посадке на грунт необходимо устанавливать на днище лыжи. На «Гепарде» стоят четыре лыжи высотой 100 мм, расположенные попарно в оконечностях. Первоначально это были деревянные бруски, окованные стальными полосами. Такие лыжи в течение первого года эксплуатации дважды отрывались от днища.
Как показал опыт, более подходящим материалом является толстая (около 80 мм) листовая резина. После замены деревянных лыж резиновыми в течение последующих шести лет испытаний в самых тяжелых условиях, включая движение над торосистым льдом, никаких повреждений не было. Резиновые лыжи заметно смягчают посадку и, что немаловажно для самочувствия водителя, исключается скрежет от трения лыж о поверхность.
Верхняя часть «Гепарда», имеющая довольно сложную форму и существенно повышающая жесткость корпуса, выполнена из стеклопластика. Катер заметно прогибается при попытке приподнять его за одни рым, однако, скорее всего, это вполне допустимо, поскольку за все время эксплуатации остаточных деформаций корпуса не обнаружено.
Машинная установка
Двигатель, развивающий полную мощность при 3200 об/мин, в обычных условиях эксплуатации работает при частоте вращения не выше 3000 об/мин. При длительных режимах фактически используется мощность около 100 л. с. (при 2800—2900 об/мин), что соответствует значению удельной мощности порядка 50 л. с./т.
На более крупных СВП удельная мощность может быть уменьшена до 32—35 л. с./т. однако для малых цифра 50 является нижним пределом. Дело в том, что на большинстве малых СВП с целью упрощения конструкции применяются малоэффективные схемы подъемно-движительного комплекса. Например, на одной из последних отечественных разработок катера с полным весом 500 кг КПД движителя составил 0,20—0,25, а статический КПД вентилятора — около 0,3, тогда как было вполне реальным достижение вдвое более высоких значений. По той же причине используются трансмиссии с большими потерями мощности.
Отметим, что для малых СВП характерны более высокие относительные скорости и более резкие маневры; следовательно, к их динамической остойчивости должны предъявляться более высокие требования, что также обуславливает повышенный уровень затрат мощности.
Охлаждение жидкости, поступающей из рубашки блока двигателя, происходит в двух радиаторах, обдуваемых воздухом, который отбирается за центробежным вентилятором; этим же воздухом охлаждается и масляный радиатор. Такая схема используется наиболее часто, хотя и связана с уменьшением расхода воздуха на образование подушки.
На малых СВП любая потеря расхода воздуха ощутимо ухудшает ходкость, остойчивость и мореходные качества аппарата, поэтому для них представляется более перспективным охлаждение радиаторов потоком воздуха, засасываемого вентилятором (т. е. с отбором воздуха до рабочего колеса вентилятора).
Рекомендуется использовать для организации теплообмена поверхности кольцевой насадки, в которой работает тяговый винт; одновременно это упрощает борьбу с обледенением насадки в зимнее время, представляющим серьезную проблему.
На «Гепарде» двигатель установлен на резиновые амортизаторы и связан с трансмиссией карданным валом. Как подтвердили измерения, вибрации, которая может ощущаться пассажирами, двигатель практически не создает. Для глушения шума выпуска используется стандартный глушитель от «ГАЗ-52».
Уровень шума в кабине катера определяется работой не двигателя, а вентилятора и винтов. По субъективным впечатлениям, он больше, чем в «Жигулях», но явно меньше, чем в грузовом автомобиле, что позволяет разговаривать, не повышая голоса.
Трансмиссия
Крутящий момент к воздушным винтам и к вентилятору передается от посаженных на одну ось трех зубчатых шкивов при помощи плоско-зубчатых ремней.
На первых катерах модуль передачи (7 мм) и толщина ремней были выбраны неудачно; срок их службы, с учетом разброса по качеству изготовления, варьировался в пределах от 20 до 100 ч.
Известно, что большое влияние на долговечность ремней-оказывают соосность шкивов, которую в условиях катера обеспечить довольно сложно, и правильное натяжение. Сложность регулировки натяжения (особенно на плаву) доставляла немало хлопот. Замена ремня привода воздушного винта занимала до 2 ч, вентилятора — около 30—40 мин.
При серийном строительстве «Гепардов» трансмиссия была доработана. Новые ремни имеют меньший модуль передачи (5мм). Ведомые и ведущие шкивы теперь устанавливаются на одной раме в заводских условиях, что позволило решить проблему обеспечения соосности; упростилась также и замена ремней. На новых «Гепардах» ресурс ремней превышает 200 ч.
Заметим, что плоскоременная передача в принципе обладает многими достоинствами, такими, как низкий уровень шума, малые потери мощности, отсутствие смазки и специального охлаждения, большой ресурс; она намного дешевле, чем традиционные зубчатые редукторы. О надежности плоскоременных передач свидетельствует, например, то, что они уже используются в авиации, причем передаваемые одним ремнем мощности достигают нескольких тысяч лошадиных сил.
Движительный комплекс
Лопасти воздушных винтов выклеены из стеклопластика, на передних кромках установлены защитные накладки из нержавеющей стали. Неоднократно в насадку затягивались мелкие ветки деревьев, повреждающие накладки.
При испытаниях в зимних условиях отдельные кусочки льда также разрушали накладки, однако случаев обламывания лопастей не было. Это подтверждает правильность выбора материала и конструкции винтов.
В процессе испытаний «Гепарда-03» характеристики движительного комплекса исследовались весьма тщательно. Для этой цели штатный вал левого винта был заменен специально спроектированным валом-динамометром, что позволило измерять упор и крутящий момент на валу.
На публикуемом графике приведены результаты швартовных испытаний катера. Имеющаяся на малых оборотах разница между тягой комплекса и тягой, измеренной гаковым динамометром, вызвана взаимодействием гибкого ограждения с твердой опорной поверхностью. Определяемая таким способом величина Рк принималась за половину значения полного сопротивления движению на различных скоростях.