Petrik Ottó
Légpárnás jármű modellje
Új típusú lebegő járművek
Ismeretes fizikai követelmény, hogy a közlekedéshez, pontosabban: a járművek továbbításához, a reaktív hajtást nem tekintve, bizonyos ellenállásra (súrlódás, közegellenállás) van szükség, amelynek segítségével a jármű meghajtó szerkezeti eleme, pl. a kerék, a lég- vagy a hajócsavar az illető - itt most tágabb értelemben vett - „közegre" (pályafelület, levegő vagy víz) támaszkodva megvalósítja a jármű továbbhaladását is. Ebből a szempontból teljesen közömbös, hogy önálló járműről vagy vontatmányról van szó; a különbség csupán annyi, hogy a továbbítást végző szerkezeti elemnek (legyen ez emberi vagy állati láb, hajtott kerék stb.) feltétlenül szüksége van az említett ellenállásra. Ugyanakkor a vontatmány alátámasztó szerkezeti eleme (akár egy talicska egyetlen kereke vagy a gépkocsi nem hajtott tengelye) szempontjából a gördülési ellenállás már akadályt jelent, és több energia felhasználását igényli. Azonban nem ez az egyetlen ellentmondás.
Bizonyos körülmények között az egyébként nélkülözhetetlen ellenállások értéke olyan mértékben megváltozik, hogy már nemhogy lehetővé tennék, hanem egyenesen gátolják a jármű haladását. Ilyen helyzet jön létre például a síkos, a jeges vagy a puha, felázott talajon (fizikai jellemzők változása); de ugyanúgy nagyobb sebességek esetén a közegellenállás, így a levegő ellenállásának növekedése, országúton és különösen a vasúton a sebesség növekedésével fokozódva csökkenő tapadás (a mennyiségi változás minőségibe való átcsapása), normális körülmények között is. Ilyen esetben ezeket a - most már kellemetlen - ellenállásokat meg kell szüntetni. Első pillanatra talán valószínűtlen kifejezésnek tűnik, ha azt mondjuk, hogy megoldásként egyszerűen „felül emelkedünk" rajtuk. Pedig valójában ez a megoldás útja: felül kell emelkedni az akadályozó közegen, mind a szárazföldi, mind a vízi és a légi közlekedésben. A felszíni - a szárazföldi és a vízi - közlekedésben a bizonyos esetekben jelentkező káros közegellenállást azzal küszöbölhetjük ki, ha megszüntetjük a jármű érintkezését az alátámasztó közeggel. Ezt lebegtetéssel érjük el. Természetesen a fizikai testek közötti valamennyi kapcsolat megszüntetéséről nem lehet szó - ez ellent mondana a természeti törvényeknek -, azonban mód van a kellemetlen tényezők kikerülésére.
Miről van tehát szó?
A felszín felett lebegő járművek lényegében továbbra is a talajra (vagy a vízfelületre) támaszkodnak, azonban nem közvetlenül, hanem bizonyos teherelosztó levegőréteg közvetítésével. Az ilyen szerkezeteket - az angol ground effect machine (GEM) kifejezés alapján – a talajhatást felhasználó, vagy rövidebben talajhatású járműveknek nevezhetjük.
1. ábra.
Az 1. ábrán ezek egy lehetséges osztályozását a technikai fejlődés mai szintjén mutatjuk be - a világos áttekinthetőségre törekedve.
A jármű lebegtetését kétféleképpen érhetjük el: statikus vagy dinamikus úton. A statikus lebegtetés lényege, hogy a jármű álló helyzetben is elemelkedhet a talajról; ezt légpárnával érhetjük el. Technikai megoldásával a továbbiakban még részletesen foglalkozunk. A dinamikus lebegtetés a repülésnél érvényesülő aerodinamikai törvényeken alapul; erre utal az angol WIG = wing in ground effect (az alap hatása a szárnyra) kifejezés is. Ennél a megoldásnál a felhajtó erőt a szárny alsó és felső felülete mentén áramló levegő sebesség- (és így nyomás-) különbsége kelti - teljesen úgy, mint a repülőgépeknél. Ettől a megoldástól az alászorított levegővel működő (RW = ram wing) készülék annyiban tér el, hogy a gépet elsősorban a szárny alsó felülete alatt torlódó levegő emeli. Ezt az elvet alkalmazza a 2. ábrán bemutatott Arcopter GEM-2 jelű kísérleti jármű, amelyet kerekekkel is elláttak, hiszen ez a jármű - a repülőgéphez hasonlóan - csak bizonyos sebesség elérése után képes a talajról felemelkedni. Meg kell jegyeznünk, hogy ez utóbbi, tehát a tisztán dinamikus hatás alapján működő eszközök ma még csak egyes kísérleti darabokként jelennek meg, illetve a szárnyhatást csupán kiegészítő lebegtetésként alkalmazzák, bizonyos sebességek felett.
2. ábra.
Visszatérve az 1. ábrára, a légpárnás járművek készülhetnek szárazföldi vagy vízi közlekedésre. A napjainkig kifejlesztett és üzemelő járművek legnagyobb része mindkét feladatra alkalmas, azaz kétéltű (amfib) jármű. A légpárnás járművek többsége elsősorban vízi közlekedésre készült, azonban megfelelő partviszonyok esetén orrukkal ki tudnak futni (helyesebben: feküdni) a partra, a gyors és könnyű ki- és berakodás céljából. Ezeket félamfib járműveknek nevezik.
A szárazföldi légpárnás járművek két nagy csoportját a szabad és a kötött pályás eszközök képezik. A szárazföldi szabad pályás járművek többsége vízen is képes közlekedni, s a kétéltű járművektől annyiban különböznek, hogy nem úszóképesek. Ide sorolható néhány speciális megoldás is, amelyek egyfajta meghatározott feladat végzésére hivatottak (például nehéz tárgyak mozgatására). Ilyenek az ún. hibrid járművek is, amelyeknek a legfőbb jellemzője, hogy terhük egy részét légpárnán, másik részét pedig keréken hordják, s a talajhoz, sőt sokszor útpályához vannak kötve. Ezek a kötött pályás kétéltű járművek. (Ezt jelzi az 1. ábrán a szaggatott vonalú összeköttetés.)
Az első (bár nem valódi) hibrid légpárnás jármű a Bertin Comp. francia cég által 1962-ben készített Terraplane BC-4 volt [3. ábra]. Az érdekes felépítésű, 7,8 m hosszú, és 3,2 m széles járművet nyolc, korong alakú (1,55 m átmérőjű és 0,55 m magas) légpárna hordja, s kísérleti célból építették, hogy a további tervezéshez a különböző kamraés kötényrendszereket kipróbálják. A kormányozhatóság érdekében a súly 20%-át négy kerék viselte, bár ezeket üzemen kívül is lehetett helyezni. Ezt a járművet még kiáramló, reaktív levegő hajtotta; egyik továbbfejlesztett változatát - Terraplane BC-8, kikötői és repülőtéri tűzoltási célokra - már egy 400 LE-s Artouste gázturbina két légcsavarral hajtotta.
A kötött pályás légpárnás járművek számunkra elsősorban technikai érdekességet jelentenek; néhány részletre a következő fejezetben visszatérünk.
3. ábra.
♣ Archiválta SRY 2008 október 05. ♣ CANON
LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2008