26-vehicule-cu-pernĂ-de-aer.pdf

7/26/2019 26-VEHICULE-CU-PERN-DE-AER.pdf

1/10

VEHICULE CU PERN DE AER

Mircea BEJAN, Ioana BLAN

VEHICLES WITH THE CUSHION OF AIR

Vehicles on a pillow of air (or her ship named i pernopter) movingabove the water or soil through the cushion of air created under taken with thehelp of powerful fans. This cushion is formed by jets of air in refloat largeamount of pressure i with a installation fan blower.Jets of air are directed tothe surface of water through the nozzle acetate on the periphery vehicle.Cushion of air has the 0.5-5 m

3, function the tonnage vehicle speed, work

surface of continuity etc. Vehicles with air cushion pay multiple: high-speedtravel, resistance by advancing small, consumption than fuel, the possibility of apass over areas with one small dry land or injured.

Work synthesizes presentation vehicles the cushion of air, advantagesand disadvantages, a short historical as well as i examples of their use. Thefuture is completely favourable this means of transport the water i on landraised i accessible.

Cuvinte cheie: vehicule cu pern de aer, clasificri, istoric, avantaje,dezavantaje, exemple, viitorul vehiculelor pe pern de aer

Keywords: vehicles with the cushion of air, classifications, historian,advantages and disadvantages, examples, future vehicles the cushion of air

1. Consideraii generale

Vehiculul cu pern de aer este format dintr-un corp sustentator1pe care este montat un grup motocompresor (suflant), care producesub vehicul o pern de aer pe care acesta plutete.

1SUSTENTAIEfenomen care menine un corp cufundat ntr-un fluid la un anumit nivelprin mijloace adecvate. Sustentaia este dou feluri:static, realizndu-se conform legii

179


2/10

Vehiculul nu ajunge n contact cu solul2, deci nu trebuie snving rezistena creat de frecrile roilor de sol. Atunci cnd acestevehiculele plutesc la mic distan de suprafaa pmntului, apare aanumitul efect de sol.n lipsa aderenei la sol, efectul de sol provoacformarea unei perne de aer, ridicnd astfel unele probleme destabilitate, frnare i conducere, diferite de cele ntlnite la vehiculelecare se deplaseaz pe roi. Vehiculele cu pern de aer dau bunerezultate atunci cnd sunt utilizate ca maini de antrenare.

n ce const efectul desol ? La o distan maimare de sol, curentul deaer produs de unventilator ia forma unui

jet circular, prin ntreagaseciune circular a

jetului curgnd un debitde aer repartizatuniform. n apropiereapmntului, jetul circulardevine inelar, la centru,

sub rotorul ventilatorului, formndu-se o pern de aer, n care curgereaaerului este foarte slab. La marginea acestei perne ia natere un jet

inelar, care menine perna de aer, realiznd un fel de etanare fa depresiunea exterioar joas, conducnd la creterea forei portante. nacest mod, vehiculului cu pern de aer i este necesar o putere multmai mic dect pentru a pluti la nlimi mai mari figura 1.

Navele cupern de aerpot fi de tip amfibiecare se pot deplasape ap i/sau pe uscat i neamfibie, ce se deplaseaz numai pe uscat.

Nave cupern de aer de tip amfibie

cu camer de presiune - reprezint cel mai simplu concept.Aerul este forat s intre ntr-o camer de presiune format sub vehicul.

Camera este alimentat de un ventilator montat n partea superioar acamerei de presiune, iar aerul este lsat s curg pe toat periferiavehiculului. Propulsia n cazul navelor cu pern de aer cu camer depresiune este realizat cu elice eoliene sau cu jeturi de aer.

lui Arhimede, pentru corpuri cu densitate medie mai mic dect cea a aerului (aerostate)i dinamic, obinut printr-o micare relativ, cu un consum de energie, necesarrealizrii portanei (avion, elicopter etc.).2n acest caz, perna de aer este un strat de aer amortizor, n navigaia ntr-un fluid.

Pentru acest motiv, vehiculele cu pern de aer ar trebui s fie incluse printre aparatele dezbor sau de plutire.

Fig. 1 Efectul de sol. Formarea unui jetinelar i a pernei de aer

180


3/10

cu jeturi periferice - perna de aer este alimentat prin jeturiperiferice de aer care formeaz o cortin de presiune, limitnd astfelscprile de aer din camer.

cu fuste elastice - perna de aer este meninut sub vehiculprin intermediul unui sistem de fuste elastice, amplasate n parteainferioar a vehiculului, pe toat periferia. Datoritoptimizrii fustelor,prin realizarea unor soluii constructive deosebite, acest tip nav cupern de aer a devenit cel mai performant.

Nave cu pern de aer de tip neamfibie. Navele cu pern deaer de tip neamfibie, ce pot evolua pe sol uscat, accidentat, ghea,sau zpad sunt prevzute cu perei laterali rigizi, perna de aer seformeaz ntre pereii laterali i structurile flexibile din prova i pupa,ceea ce reduce semnificativ pierderea de aer.

Navele cu perei laterali rigizi imeri, sau de tip neamfibienecesit un procent de 30 % din puterea de propulsie necesar navelorde tip amfibie, la acelai deplasament. Acest tip necesit cantiti maride energie pentru sustentaie i propulsie.

2. Scurt istoric

Tabelul 1 conine o sintez a aciunilor, inventatorilor ipreocuprilor la nivel mondial privind vehiculele cu pern de aer.

Tabelul 1

Nr.crt.

AnulAciuneInventator

DetalieriObservaii

1 1716 Inventatorul suedezEmanuel Swedenborg(1688-1772)

Primul concept de ambarcaiune carepoate trece peste un strat depresiune de aer

2 1926 Konstantin EduardovichTsiolkovski (1857-1935)i prof. Levkov

Teoretic rennoiesc ideea acestui tipde nav. Sovieticii au testat cusucces prima pern de aer ntre anii1934 i 1935. Experimentul a fostfcut pe sol uscat, ap i ghea.Uniunea Sovietica fost unul dinprincipalii constructori de nave cuperne de aer militare

3 1955 Inginerul englezChristopher CockerellSir Christopher SydneyCockerell (19101999)

Construiete i experimenteazaeroglisorul, vehicul cu pern deaer

4 1956 Inginerul francezaeronautic Jean Bertin

Construiete primul autotren cupern de aer vezi i figura 8

181
http://en.wikipedia.org/wiki/Emanuel_Swedenborghttp://ro.wikipedia.org/wiki/Uniunea_Sovietic%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Uniunea_Sovietic%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Uniunea_Sovietic%C4%83http://en.wikipedia.org/wiki/Emanuel_Swedenborg


4/10

(1917-1975), inveniindomeniul aerotrenurilor

5 1959 Conceput de inginerulenglez Christopher

Cockerell

Primul hidroglisor (vas cu pern deaer), Hovercraft SR-N1

6 1959 Firma Curtiss Wright,din SUA

Primul automobil cu pern de aer(firma Curtiss Wright). Dup

ncercri efectuate nc din 1929,cnd s-a emis pentru prima datideea unui automobil cu pern deaer, firma Curtiss Wright, din SUA,construiete primul automobil dinaceast categorie, denumit Aircar 1

7 1959 Cel care a pus n

practic acest concepteste inginerul englezChristopher Cockerell

Pe 25 iulie 1959, britanicii au lansat

primul aparat cu pern de aer SR.N 1(construit de compania aviaticSaunders Roe), care a transportat unpasager.Crockerell a reuit apoi sdemonstreze c aparatul pe care l-adezvoltat poate fi util i n armat. Peaerodromul din Farnborough, a artatc invenia sa poate transporta o

ncrctur de pn la 12 soldai, cu

tot cu echipament, un pilot i copilot8 1962 Dezvoltarea navelor cupern de aer

n anii 60, Saunders Roe a dezvoltatmai multe nave cu pernde aerpentru transport de pasageri, inclusivSR.N 2, care a operat pe canalulSolent, n 1962

9 1968 Traversarea CanaluluiMnecii(Lungimea CanaluluiMnecii 563 km; limea

maxim 248 km; n zonastrmtorii Dover arelimea minim de 34km; adncimea medie acanalului 120 m; ladeschiderea spreMareaNordului are 45 madncime)

Prima nav cu pern de aer care atraversatCanalul Mnecii a fost navaSR.N 4. Cursa inaugural a avut locla 1 august 1968. Nava avea o

lungime de 40 m, limede 23,4 m io nlime deasupra apei de 12 m.Elicele aeriene situate n cele patrucoluri ale punii, activate de patruturbine de cte 3500 CP, asigurau ovitez de 135 km/h. La vitezmaxim, nava se ridica 1 m deasupraapei. Traversarea canalului s-a fcut

n 35 de minute. Nava putea stransporte 254 de pasageri i 34

automobile sau numai 609 pasageri10 1968 Curse regulate Curse regulate asigurate de

182
http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Norduluihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Norduluihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Canalul_M%C3%A2neciihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Canalul_M%C3%A2neciihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Norduluihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Nordului


5/10

ambarcaii cu pern de aertraverseaz pentru prima datCanalul Mnecii

11 1970-

1975

Noi modele de nave cu

pern de aer

Mai trziu a fost creat modelul SR.N

6, care a parcurs canalul Solent de laSouthsea spre Ryde. Aplicaii militareale pernelor de aer SR.N 1 i SR.N6, au fost utilizate de ctre aviaiamilitar american

12 1979 Nav cu pern deaerromneasc

Prima nav cu pern de aerromneasc a fost proiectat iconstruit de ICEPRONAVGalaipentru transportul de cltori nDeltaDunriii a fcut cursa inaugural n

toamna anului 1979. Nava eraacionat de un sistem de propulsiecu jet reactiv i a parcurs distanaGalai-Tulcean 35 de minute cu ovitez medie de 57 km/h. Nava puteatransporta 35 de pasageri

3. Tipuri de aparate cu pern de aer

Se cunosc

aparate cu pernde aer, bazate peutilizarea efec-tului de sol,construite ntr-omare diversitate.

aparatecu pern de aercu camer semi-

circular (figura2), a crui cons-trucie este deo-sebit de simpl iuor de neles.

La acest aparat, distana pn la sol corespunde unei stri de echilibrudeterminat de volumele de aer aspirat i refulat. Pentru a puteatransporta sarcini relativ ridicate, suprafaa de baz a aparatelor trebuies fie foarte mare (presiunea din camer fiindjoas, trebuie construite

camere cu deschidere mare).

Fig. 2 Vehicul cu pern de aer i camer semicirculara crui deplasare este asigurat de un grup

motopropulsor

183
http://ro.wikipedia.org/wiki/Gala%C8%9Bihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Gala%C8%9Bihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Gala%C8%9Bihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Delta_Dun%C4%83riihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Delta_Dun%C4%83riihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Delta_Dun%C4%83riihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Tulceahttp://ro.wikipedia.org/wiki/Tulceahttp://ro.wikipedia.org/wiki/Delta_Dun%C4%83riihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Delta_Dun%C4%83riihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Gala%C8%9Bi


6/10

aparate cu pern de aer cu camer inelar (figura 3), lacare, datorit modului de dirijare a aerului, jetul este produs direct nform de inel, contribuind n mare msur la creterea forei portante.

nclinarea ajutajelor la partea inferioar cu un anumit unghispre interior, asigur o cretere suplimentar a sustentaiei verticale.

Avantaj:consum energetic mai mic. aparate cu

pern de aer cuetanare a perneiprin jet invers(figura 4), la careetanarea mar-ginilor este obinu-t de un curentinelar exterior. nacest mod, pierde-rile de aer se reducla minimum, reali-zndu-se un ran-dament maxim, darla un cost mairidicat al apara-

tului.

4. Vehicule cu

pern de aer

Aparatul -nava cu pern deaer numit iaeroglisor sau

pernopter3

, este onav care sedeplaseaz deasu-pra apei sau solului

plannd pe o pern de aer creat sub caren cu ajutorul unorventilatoare puternice. Aceast pern este format de jeturi de aerrefulat n cantitate mare i cu presiune de o instalaie turbo-suflant.Jeturile de aer sunt dirijate spre suprafaa apei printr-o duz inelar

3englezhovercraft;francez:aeroglisseur.

Fig. 3 Vehicul cu pern de aer n sistemul cucamer inelar

Fig. 4 Vehicul cu pern de aer la care perna estemeninut prin jeturi inversate (sistem Weiland,

n dou trepte)

184
http://ro.wikipedia.org/wiki/Nav%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Nav%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Francez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Francez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Francez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Francez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Nav%C4%83


7/10

aezat la periferia navei. Perna de aer are grosimi de 0,5-5 m, funciede tonajul navei, vitez, suprafaa de glisare etc.

n general, deplasarea pe orizontal se obine cu ajutorul unuisistem propulsor suplimentar, cu elice aerian, sau cu un sistem depropulsie reactiv cu jet. Viteza unei astfel de nave poate fi de 100-200 km/h.

La creterea vitezei, rezistena aerodinamic capt o influentot mai mare; cnd vitezele sunt mici, rezistena de impuls (care ianatere la accelerarea aerului necesar pentru formarea pernei) este

mai mic dectrezistena de form(care se produce i ncazul deplasriiavioanelor), ns la

viteze nalte, raportul seinverseaz. Pentrudeplasare, ajutajelesituate pe suprafaainterioar a vehicululuipot fi reglate spre napoi.

n acest mod, jetul deaer care provoac pernade aer produce circa 20

% din fora de propulsie,astfel nct rotorulpropriu-zis nu trebuie smai utilizeze pentru

naintare dect 80 % dintotalul energiei depropulsie.

Pe baza unuimare numr de ncercri

s-a stabilit c vehiculelecu pern de aer dau bune rezultate din punctul de vedere al stabilitii ial randamentului mecanic atunci cnd nlimeala care plutesc este puinmai mic dect a zecea parte din diametrul lor

4. Pentru ca rezistenele denaintare s nu fie prea mari, iar limea vehiculului s nu creasc preamult, vehiculele sunt construite cu suprafaa de baz oval saudreptunghiular (i nu circular, ceea ce ar fi optim din punctul de vedere

4spre exemplu, un vehicul cu diametrul de 3,5 m ar trebui s pluteasc la circa 350 mm

deasupra solului. Un vehicul cu diametrul de 4 m ar trebui s pluteasc la circa 400 mmdeasupra solului.

Fig. 5 Vehicul cu pern de aer pentru pasageri

185
http://ro.wikipedia.org/wiki/Elicehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Elice


8/10

al portanei i al stabilitii). n figura 5 este prezentat un vehicul cu pernde aer pentru pasageri, proiectat pentru a transporta o mas total de 400t cu o vitez maxim de 160 km/h, avnd o suprafaa de bazdreptunghiular i care folosete jeturi inelare.

Vehiculele cu pern de aer prezint avantaje multiple: vitezmare de deplasare, rezisteni consum mic de combustibil,posibilitatea de a trece pestezone cu adncimi mici sauteren uscat accidentat.Modelele de dimensiuni micisunt utilizate la transportul depasageri (figura 7), patrulare,

paz, pe distane scurte imedii n apropierea coastei ipe canale, servicii deambulan, competiii sportive,iar modelele mai mari, pentruoperaiuni militare (figura 6),transportul de autoturisme ipasageri, cisterne cu diveri

combustibili i echipament

greu n medii dificile i greuaccesibile pentru alte tipuri denave.

Forele care intervinla deplasarea nainte a unuivehicul cu pern de aer suntreprezentate n figura 9. Pemsur ce crete viteza,rezistena aerodinamic

capt o influen tot maimare. De reinut c, n afara

rezistenei de form, (care se produce i n cazul deplasrii avioanelor),mai intervine i o rezisten aa-numit de impuls, care ia natere laaccelerarea aerului necesar pentru formarea pernei. Dezavantaje:

- n cazul vehiculelor cu pern de aer, frnarea i conducereanu sunt eficiente, astfel nct fac n continuare obiectul unui mare volumde cercetri.

- problemele ridicate de stabilitate joac un rol determinant

pentru funcionarea vehiculelor cu pern de aer.

Fig. 6 Vehicul cu pern de aer militar

Fig. 7 Vehicul cu pern de aer SR.N4

186


9/10

De exemplu, n timpul naintrii, stabilitatea mobilului estepericlitat pe msur cecrete viteza de deplasare, decreterea simultan apresiunii dinamice a zborului,aceasta avnd tendina selimine perna de aer.

5. Vehicul cu pern de aer,care se deplaseaz peuscat, nisip, ghea i ap

Un inventator chinez

a creat o main, VolkswagenAqua care va putea circulaatt pe osea, ct i pe nisip,

ghea i chiar ap. Vehiculul-concept, care poate atinge o vitez de100 km/h, se deplaseaz pe o pern de aer. Maina este ecologic,deoarece cele dou motoare funcioneaz cu un combustibil pe baz

de hidrogen. Unul dintre motoare umfl airbag-urile, permind mainiis se ridice de la sol, n timp ce al doilea controleaz direciaautovehiculului figura 10.

6. Concluzii

Vehiculele cu pern de aer (nave numite i aeroglisor saupernopter) se deplaseaz deasupra apei sau solului plannd pe opern de aer creat subcarencu ajutorul unor ventilatoare puternice.

Aceast pern este format de jeturi de aer refulat n cantitate mare icu presiune de o instalaie turbo-suflant. Jeturile de aer sunt dirijate

Fig. 8 Prototipul aerotrenului 02(inventator, Jean Bertin), expus laSpeyer, Germania n 2001 i 2005

Fig. 9 Forele care intervin la deplasarea unui vehicul cu pern de aer

187
http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Caren%C4%83


10/10

spre suprafaa apei printr-o duz inelar aezat la periferia vehiculului.Perna de aer are grosimi de 0,5-5 m, funcie de tonajul vehiculului,vitez, suprafaa de glisare etc.

n general, deplasarea pe orizontal se obine cu ajutorulunui sistem propulsor suplimentar, cu elice aerian, sau cu un sistem

de propulsie reactiv cujet. Viteza unui astfel devehicul cu pern de aerpoate fi de 100-200km/h.

n cazul vehi-culelor cu pern de aer,frnarea i conducerea

nu sunt eficiente, fiind ncontinuare obiectul unuimare volum de cercetri.Problemele ridicate destabilitate joac un roldeterminant pentrufuncionarea vehiculelorcu pern de aer.

n timpul nain-

trii, stabilitatea mobilu-lui este periclitat de creterea vitezei de deplasare, de cretereasimultan a presiunii dinamice a zborului, avnd tendina eliminriipernei de aer.

Vehiculele cu pern de aer prezint avantaje multiple: vitezmare de deplasare, rezisten i consum mic de combustibil,posibilitatea de a trece peste zone cu adncimi mici sau teren uscataccidentat.

Prof.Dr.Ing. Mircea BEJANUniversitatea Tehnic din Cluj Napoca

Preedintele Filialei Cluj a AGIRIng. Ioana BLAN

Camera de Comer i Industrie METZ Franamembri AGIR

Fig. 10 Vehicul cu pern de aer VolkswagenAqua

188
http://ro.wikipedia.org/wiki/Elicehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Elice

26-vehicule-cu-pernĂ-de-aer.pdf

Documents