Кто придумал суда на подводных крыльях

Обновлено: 16.05.2024

Судно на подводных крыльях (СПК) — тип скоростного судна с динамическим принципом поддержания, у которого под корпусом расположены специальные крылья.

Содержание

Описание

При стоянке и при следовании на низкой скорости судно на подводных крыльях удерживается на воде за счёт силы Архимеда, как и обыкновенное водоизмещающее судно. На высокой скорости за счёт создаваемой этими крыльями подъёмной силы судно поднимается над водой. При этом значительно уменьшается площадь контакта с водой и следовательно гидродинамическое и лобовое сопротивление воды, что позволяет развивать высокие скорости.

Для СПК экономически целесообразная скорость движения ограничена величиной около 100 км/час (в современных СПК военного назначения скорость ограничена 180 км/час). Такое ограничение вызвано проблемой кавитации подводного крыла (кипение воды вследствие разрежения в зоне обтекания крыла), которая резко снижает его гидродинамические характеристики. И хотя на созданных под руководством Р. Е. Алексеева судах на малопогруженных подводных крыльях удалось достичь скоростей до 140 км/час при бескавитационном обтекании крыла, СПК оказались мало перспективными для дальнейшего повышения скорости.

Преимущества и недостатки

Высокая скорость
Низкое сопротивление при движении на крыльях

Основной минус этих судов — низкая экономичность.
Низкая мореходность при волнении
Необходимость в мощных и легких двигателях для выхода на крылья

Устройство

Крылья

Существует два типа подводных крыльев — частично погруженное крыло (или U-образное крыло) и полностью погруженное крыло (крыло в форме перевёрнутого Т). Суда с полностью погруженными крыльями менее подвержены качке от волн, поэтому они более стабильны и комфортны, особенно при использовании на море. Однако полностью погруженные крылья требуют постоянного управления, поэтому они стали широко использоваться с появлением компьютеров. Разумеется, такие компьютеры должны быть очень надёжными, так как в случае их отказа судно упадёт на воду и может даже перевернуться.

Суда с полностью погруженными крыльями появились сравнительно недавно, до этого использовались суда с U-образными крыльями, которые не требуют постоянного управления.

Обычно суда на подводных крыльях имеют два крыла, которые могут быть по-разному расположены относительно друг друга и корпуса судна.

Управление подводными крыльями осуществляется двумя способами: путём изменения угла атаки (при этом поворачивается всё крыло) или при помощи закрылков.

Двигатель и движитель

В качестве двигателя на судах с подводными крыльями используется либо дизель (в таком случае они являются теплоходами) либо газотурбинный двигатель (в таком случае они являются газотурбоходами).

В качестве движителя может использоваться гребной винт либо водомётный движитель. Гребной винт соединяется с двигателем посредством редуктора. Струя воды, использующаяся в водомёте, создаётся специальным насосом.

История

Появление судов на подводных крыльях

Первые попытки создать судно на подводных крылях предпринимались ещё в конце XIX века. В 1897 году живший во Франции русский подданный Ш. де Ламбер построил и испытал на Сене небольшое судно на подводных крыльях. Однако мощности паровой машины, использовавшейся на этом судне в качестве двигателя, не хватило для развития скорости, необходимой для того, чтобы корпус судна поднялся над водой.

Более успешными были опыты итальянского изобретателя Энрико Форланини. Он проводил эксперименты с моделями судов на подводных крыльях с 1898 года. В 1906 году созданное им полноразмерное экспериментальное судно в ходе испытаний на озере Лаго-Мажоре достигло скорости в 42,5 мили в час (68 км/ч). Этот катер имел многоярусные крылья наподобие этажерки.

В 1906 году в американском журнале Scientific American изобретатель Уилиам Мичхэм (англ. William E. Meacham ) опубликовал статью о базовых принципах действия судна на подводных крыльях. Эта статья заинтересовала Александра Белла (изобретателя телефона). Сначала он проводил теоретические изыскания, а в 1908 году, совместно с изобретателем Фредериком Болдвином (англ. Frederick W. Baldwin ) приступил к испытаниям моделей.

В период между 1873 и 1914 годами британский кораблестроитель Джон Исак Торникрофт (John Isaac Thornycroft) работал над серией моделей судов на подводных крыльях. Эти модели имели одно крыло под носом корабля . В 1909 году его компания построила полноразмерное судно длиной в 22 фута, получившее название Miranda III. Оно приводилось в движение двигателем мощностью в шестьдесят лошадиных сил. Это судно имело только одно крыло (под носом), и корпус не поднимался полностью из воды. Во время движения судно опиралось на крыло и плоское дно у кормы. После Miranda III было построено судно Miranda IV, которое развивало скорость до 35 узлов ([1]).

Германия

Швейцария

Советский Союз

Пассажирские суда на подводных крыльях советского производства экспортировались в несколько десятков стран мира.

Большинство советских судов на подводных крыльях были разработаны под руководством выдающегося инженера Ростислава Алексеева.

Соединённые Штаты Америки

Эти корабли отличались быстротой и сильным вооружением, они были в состоянии потопить даже самые большие наводные корабли.

Канада

В конце шестидесятых годов ВМС Канады был построен и испытан высокоскоростной противоподлодочный корабль на подводных крыльях, получивший название HMCS Bras d’Or. Bras d’Or относился к судам на подводных крыльях с частично погруженным крылом. Он развивал скорость до 63 узлов (116,7 км/ч). Однако дальнейшего развития этот проект не получил, в связи с изменением военной доктрины Канады. Bras d’Or был выведен из состава флота в 1971 году. Большая часть оборудования была продана. Сейчас Bras d’Or находится в музее.

Италия

Начиная с конца семидесятых годов ВМС Италии использовали шесть судов на подводных крыльях, относящихся к классу Nibbio. Они были вооружены 76-миллиметровой пушкой и двумя ракетами. Эти корабли развивали скорость до 50 узлов (92,6 км/ч)

Ростислав Евгеньевич Алексеев

Нам скорость дарили не боги,
Нас жесткие крылья несут:
Подъемная сила работы,
И в этом — основа и суть!

Война требовала внедрения новых технологий. В 1943 году Алексеев по заказу управления кораблестроения ВМФ приступил к работе по созданию боевых катеров на подводных крыльях. Они не успели принять участие в боях, однако разработки были признаны перспективными и были продолжены.

Рабочий стол Ростислава Евгеньевича Алексеева с линией прямой правительственной связи Кульман Ростислава Евгеньевича Алексеева

В 1984 году ЦКБ было присвоено имя Алексеева. Советский Союз стал обладателем самого большого в мире флота крылатых судов, которые успешно конкурировали с другими видами пассажирского транспорта. К настоящему времени в ЦКБ им. Р.Е. Алексеева сконструировано 70 проектов судов на подводных крыльях (СПК), построено свыше 4000-х морских и речных СПК (данные с сайта Центрального конструкторского бюро им. Р.Е.Алексеева).

Суда на подводных крыльях и экранопланы, созданные Алексеевым

Другим направлением деятельности Алексеева была разработка экранопланов — кораблей, своей формой напоминающих самолеты, но летящих на высоте в несколько метров преимущественно над поверхностью воды. Экранопланы могли развивать скорости до 400-500 и более километров в час, что было прорывом в кораблестроении. Кроме того, ЦКБ под управлением Алексеева занималось разработкой экранолётов — гибридов экранопланов и самолетов, которые могли подниматься на высоту в несколько тысяч метров.

Модели экранопланов, сконструированных под руководством Р.Е.Алексеева Модель экраноплана для испытаний на катапульте Аэротрубная модель экраноплана Экспериментальная модель экраноплана

Летно-технические характеристики экраноплана КМ поражали: длина — 92,00 м, размах крыла — 37,60 м, высота — 21,80 м. Экраноплан развивал скорость до 550 км/час. Он мог подниматься над водой на высоту до 14 метров.

В 1966 году КМ был спущен на воду. К сожалению, в 1980 году, через несколько месяцев после смерти Алексеева, экраноплан КМ из-за ошибки пилота потерпел аварию и затонул.

Модель экспериментального экраноплана КМ Описание экспериментального экраноплана КМ

Из воспоминаний дочери Алексеева

Ростислав Евгеньевич был влюблен в скорость и всю жизнь занимался скоростными видами спорта, водил все виды транспорта. Он неоднократно принимал участие в парусных регатах, увлекался горнолыжным спортом, был Мастером спорта СССР.

Скорость определяет темп жизни: темп созидания и темп потребления, и в конечном счете — темп развития общества. Р.Е. Алексеев

Горные лыжи — одно из увлечений Алексеева

В целом, идея экранопланов дальнейшего развития не получила, хотя Центральное конструкторское бюро имени Р.Е.Алексеева по-прежнему выпускает опытные модели. На сегодняшний день создано более 40 проектов экранопланов и построено свыше 30 единиц различного назначения (данные с сайта Центрального конструкторского бюро им. Р.Е.Алексеева). Под Чкаловском расположена испытательная база ЦКБ, где продолжаются работы по исследованию эффекта экрана.

Суда на подводных крыльях строятся во многих странах. Тем не менее, справедливыми кажутся слова:

Информация для посетителей и карта

Адрес: г. Чкаловск, ул. Чкалова, 4
Часы работы музея: ежедневно с 9.00 до 17.00 без обеда. Выходной день — понедельник.

В этой статье я рассказала лишь о некоторых изобретениях Ростислава Евгеньевича Алексеева. Им были созданы и другие интересные модели экранопланов и судов на подводных крыльях, как военного, так и гражданского назначения. Но объем статьи не позволяет охватить весь масштаб личности Алексеева, так незаслуженно забытого в нашей стране.

Онлайн-сервисы, которые помогают мне путешествовать:
Дешевые авиабилеты: Aviasales
Гостиницы и базы отдыха: Booking
Туристическая страховка: Cherehapa
Экскурсии на русском языке: Tripster и Sputnik8

Хотите узнать больше о Китае?
Об этом я пишу в своем телеграм-канале "Срединный Путь"

Наверно многим, из читающих эту статью, в детстве, юности или молодости хотя-бы раз посчастливилось прокатиться на этих необычных водных видах транспорта.
Мне тоже повезло, лет в 8 с мамой на "Метеоре" я плыл по Днепру с Ржищева в Канев, на могилу и в музей Т.Г. Шевченко. Это транспортное средство было совсем не похоже ни на машину, ни на автобус, ни на что-либо, на чем я ездил до того. эмоций было море.)

Первые попытки создать судно на подводных крыльях предпринимались ещё в конце XIX века. В 1897 году живший во Франции русский подданный Шарль де Ламбер построил и испытал на Сене небольшое судно на подводных крыльях. Однако мощности паровой машины, использовавшейся на этом судне в качестве двигателя, не хватило для развития скорости, необходимой для того, чтобы корпус судна поднялся над водой.
Более успешными были опыты итальянского изобретателя Энрико Форланини. Он проводил эксперименты с моделями судов на подводных крыльях с 1898 года. В 1906 году созданное им полноразмерное экспериментальное судно в ходе испытаний на озере Лаго-Мажоре достигло скорости в 42,5 мили в час (68 км/ч). Этот катер имел многоярусные крылья наподобие этажерки.
В 30-e годы немецкий инженер Ганс фон Шертель с большой группой ученых и специалистов-практиков очень серьезно работал над идеей скоростного судна с подводными крыльями. К тому времени появились и подходящие материалы для конструкции корпуса и вполне пригодные мощные двигатели. Не существовало лишь одного – оптимальной формы подводного крыла.
Шертель испытывал модели самых немыслимых очертаний, но ничего не получалось. Судно не шло. В одних случаях ему не хватало остойчивости при движении на воде, в других – недостаточной оказывалась подъемная сила крыла и судно не поднималось над водой. Золотая середина так и не была найдена, хотя система подводных крыльев, созданная Шертелем, нашла применение. И все же полное практическое осуществление идеи подводного крыла не давалось зарубежным исследователям.
Примерно в те же годы студента кораблестроительного факультета Горьковского политехнического института Ростислава Алексеева заинтересовала статья в сборнике научных трудов ЦАГИ. В статье рассматривалось поведение крыла самолета в некоем плотном потоке, например, в воде. Автор доказывал: чем сильнее поток, тем быстрее возникают гидродинамические силы, обеспечивающие подъемную силу крыла.
Молодого человека захватила идея – заставить служить те гидродинамические силы, которые как раз не позволяли судам увеличивать скорость, делали водный транспорт тихоходным. Словом, решил врага обратить в друга.
И обратил!

"Беларусь"( проект 1709Р) была специально сконструирована для не глубоких рек (не глубоких участков рек), использовалась в основном, на реках Днепр (Гомель), Волга (Новокуйбышевск), Лена-Вилюй (Якутск), Иртыш (Семипалатинск), а также на Каракумском канале (Туркменистан). На данный момент практически все теплоходы "Беларусь" списаны.

В наше время "Волги" часто переделывают на дорогие прогулочные катера в средиземноморской стилистике с использованием дерева, кожи и современных двигателей.

Недавно, на одной из лодочных станций в Киеве я видел "Волгу". Катер требует реставрации, но довольно хорошо сохранился и сейчас выставлен на продажу.

Самый известный и, наверное, самый красивый теплоход на подводных крыльях — "Метеор".

Первый Метеор появился на Днепре в 1963 году и работал на маршруте "Кременчуг-Херсон". Позднее "Метеоры" работали на всей протяженности Днепра, от Киева (Киев-Черкассы, Киев-Днепропетровск) аж до Одессы и Ялты (Херсон-Ялта, Херсон-Одесса).

Именно на таком "Метеоре" мне повезло прокатиться в далеком 1994 году. Тогда еще их много ходило по Днепру от Киева до Черкасс. По пути "Метеор" причаливал в Украинке, Ржищеве, Переяславе, Григоровке и Каневе. В те же времена я с родственниками часто ездил на Днепр, купаться, и, когда мимо проносился метеор, детской радости не было предела — волны на Днепре от Метеора расходились почти как на море.)
В начале 90-х "Метеоры" ходили по Днепру почти каждый час, потом все реже и реже, а к 2000 году исчезли вовсе…

Недостатками Буревестника было то, что два авиационных двигателя производили большой шум и требовали много топлива. Кроме того корма судна была постоянно измазана гарью от б/у двигателей, выработавших свой ресурс, ведь на Буревестниках применялись списанные авиационные двигатели.
По рассказам местных, шум от Буревестника стоял такой, что коровы переставали доиться, пугаясь рева турбин этого шедевра инженерной мысли.

Почему же сейчас этих судов больше нет на наших реках?

И видео, напоследок:

Изобретение подводных крыльев было одним из самых революционных событий в истории морской техники.

"Крылья" погружены в воду таким образом, что корпус корабля во время движения находится над водой, что позволяет лодке идти намного быстрее, так как вода более чем в 1000 раз плотнее воздуха.

Когда итальянский изобретатель Энрико Форланини построил первый полноразмерный катер на подводных крыльях в 1906 году, он позволил катерам сделать огромный скачок вперед, до скоростей за 60 км/ч. Его обычная лодка с надстроенными "крыльями", достигла скорости в 68 км/ч используя двигатель в 60 л.с. Вроде бы скромные цифры, но стоит напомнить, что максимальная скорость судов того времени была в районе 40-50 км/ч.

от она, первая лодка на подводных крыльях с Энрико Форланини "у штурвала". Но к сожалению, технологию забыли до 60 годов прошлого века. Скорость скоростью, но технологии были слишком дорогими, да и для передвижения на небольших скоростях Энрико не нашел решения. Его лодка на скоростях меньше 20 км/ч управлялась с большим трудом, а на больших сильно вибрировала.

Ниже катер на подводных крыльях от самого Александра Грэхема Белла, под названием HD-4, который достиг скорости 114 км/ч ещё в 1919 году.

Далее "Белый Ястреб", ультра-высокоскоростной лодка на подводных крыльях с реактивным двигателем в 4000 л.с. Её разработали Франк и Стелла Хенинг-Ли в начале 1950-х.

Следующим в списке идет тестовый образец катера ВМС США Carl XCH-4 "Утка". Дальше испытаний дело не пошло

"Фонарь" (HC-4), прототип военной лодки на подводных крыльях. На дворе был 1953 год, лодка делала 18 узлов (33 км/ч), вроде бы мало, но это была первая лодка на электрических двигателях.

KC-B, экспериментальная лодка канадских ВМС, могла набрать до 96 км/час.

Интересная концепция. Океанский атомный лайнер на подводных крыльях на 320 пассажиров.

Всем известная "Ракета", советский пассажирский корабль на воздушных крыльях на 60 пассажиров. Серийно производилась с 1957 по 1976 год. В общей сложности было построено 389 единиц. Крейсерская скорость "Ракеты" 60 км/ч. Запас хода 500 километров.

Венгерская реклама "Ракеты". Да, когда-то мы производили корабли и их хотели покупать.

Метеор. Был в производстве с 1960 по 1994. Вмещал 112 человек и развивал скорость до 112 км/ч.

Морская версия "Метеора"

"Чайка". Речной автобус, который производили в СССР всего лишь в 1962 году. Максимальная скорость 100 км/ч

Буревесник. Шедевр советского производства. По бокам у него два модернизированных двигателя от самолета ИЛ-18, общей мощностью в 2700 л.с. Крейсерская скорость корабля 95 км/ч. Максимальная не проверялась, как говорят испытатели "за 150". Буревестник выпускался с 1964 по 1979 год.

Советский атакующий катер на воздушных крыльях. На службе с 1972 года.

Корабль ВМС США Плейнвью (проект AGEH-1), был построен в единственном экземпляре в 1969 и был пущен на металлолом в 1978 году.

Боинг 929 Jetfoil, выпущен в 1974 году, мог перевозить до 400 пассажиров.

"Морская Тень" (проект IX-529) - экспериментальный стелс корабль, построенный в компании Lockheed для ВМС США в 1985 году.

Советский корабль на подводных крыльях "Восход". Популярная модель. До сих пор эксплуатируется во многих странах. Хотя бы 1 экземпляр есть у 20 стран.

Яхта на базе "Метеора" была построена в 2006 году специально для Александра Хлопонина, российского бизнесмена и губернатора Красноярского края.

FSWH37 - яхта на подводных крыльях. Построил итальянец.

И опять Россия. Самый последний шедевр наших строителей кораблей на подводных крыльях. Прогулочный катер с прозрачным дном.

Читайте также: