Техника-молодежи №6 2000 г
 
 
ГЛАВНАЯ
СОДЕРЖАНИЕ
ВПЕРЕД
НАЗАД

Под таким названием запатентовано изобретение, но нет главного, его продвижения вперед. Дело в том, что самому построить опытный образец мне не под силу. Правда, делал малоразмерные лодки, испытания которых показали, что идея верна и не более того. Суть же ее такова.

«БЫСТРОХОДНОЕ СУДНО»

В отличие от известных судов на подводных крыльях, у моего крылья, расположенные вдоль бортов, имеют отрицательное удлинение, то есть их хорда намного превышает размах. В итоге получаются как бы две лыжи с крыловидным профилем. Они обладают несомненным преимуществом по отношению к традиционным.

При движении во время волнения они одновременно проходят по нескольким волнам, следовательно, проседание судна исключается, дифферента на нос и корму не возникает, как и потери подъемной силы при их приближении к поверхности. В этом главное достоинство моего проекта. Кроме того, такое крыло обеспечивает саморегулирование погружения - при приближении к поверхности наступает равновесие судна, которое не дает ему выйти из воды.

Дифферент на нос исключается, поскольку подъемная сила профиля крыла обладает большим приложением к его первой трети, то есть к носовой части. А на корму даже создать невозможно, ибо для этого надо «сломать» движущиеся горизонтально лыжи. Они же придают дополнительную прочность корпусу, предотвращая его прогибы и скручивание.

Продольное расположение крыльев, закругленность крепящих вертикальных плоскостей и отсутствие элементов, перпендикулярных направлению движения - уменьшают вероятность столкновения судна с топляками, бревнами и серьезные повреждения после ударов о плоты, льды и отмели.

Угол атаки у крыльев чрезвычайно мал, в результате ничтожно их сопротивление движению. В том еще одно отличие от обычных водолетов. Относительно большая крутизна профиля их крыльев порождает явление кавитации, которая становится преградой для достижения больших скоростей. У моих крыльев кавитация исключается, а потому можно смело говорить о значительных маршевых скоростях.

Добавим еще одно преимущество: такое судно станет саморазгружаться за счет образования динамической воздушной подушки под днищем, ограниченным бортовыми вертикальными стойками. Есть и другие особенности. Например, размещение гребных винтов и рулей на вертикальных стойках обеспечивает их защиту от повреждений. Движущееся судно не образует волн, что очень важно и с точки зрения техники, и экологии.

Вот только некоторые плюсы моего проекта. Заметим, минусов, по крайней мере существенных - никаких! Все эти соображения я изложил в письме, направленном в Проектно-конструкторское бюро имени Р.А. Алексеева, занимающееся проектированием судов на подводных крыльях. Ответ не заставил себя ждать: «По мнению наших специалистов, использование вашего предложения в разработках бюро не представляется возможным». И ни слова больше, не говоря уже о профессиональном анализе моего проекта.

Очень хочется быть патриотом! И чтобы тебя понимали «наши специалисты». Однако на последнее рассчитывать, видимо, не стоит, и я уже подал заявление на получение загранпаспорта. Быть может, «не наши» специалисты сумеют по достоинству оценить мою идею...

ВМЕСТО КОММЕНТАРИЯ.

В отличие от специалистов нижегородского Проектно-конструкторского бюро, наши специалисты (то и другое без кавычек) из профильного Зеленодольского Центрального конструкторского бюро провели всестороннюю экспертизу и дали проекту В.Д. Меньшикова профессиональную оценку Вот она:

«Заключение

Экспертная оценка предлагаемого В.Д. Меньшиковым «Судна на крыльях малого удлинения» (СКМУ), выполненная в Зеленодольском ЦКБ, позволяет считать данное предложение изобретением, отличающимся от известных изобретений:

- «Морского ножа» Рона Кейна тем, что СКМУ двухкорпусное судно и тем, что сила его поддержания создается за счет крыла очень малого удлинения, а не плоского днища;

- СПК на малопогруженных подводных крыльях инженера Р.А. Алексеева тем, что на СКМУ применены крылья очень малого удлинения и возможность стабилизации движения на таких крыльях доказана впервые В.Д. Меньшиковым;

- судов типа «Вейв Пирсер» (рассекающий волны) тем, что на аналогичных стойках установлены крылья малого удлинения (лыжи), а не водоизмещающие сигарообразные гондолы. Силы поддержания на судах типа «Вейв Пирсер» - гидростатические, а не гидродинамические, как на СКМУ.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в тех случаях, когда на скоростном судне требуется большая площадь палубы, большой объем внутренних помещений или большая ширина кормы (слипа). Работая на числах Фруда по водоизмещению (Frd +3,4-4,6), то есть сравнимых с относительными скоростями СПК «Беларусь» и катера «Волга», СКМУ будут уступать этим судам по экономичности из-за меньшего гидродинамического качества, но для них менее вредны удары о бревна и камни, проще можно обеспечить базирование и хранение в период между навигациями.

Достоинством данной конструкции является простота технологии, определяющая возможность постройки без специального оборудования и невысокая стоимость работ.

Оценку спроса на суда типа СКМУ можно сделать после оптимизации размеров судна, имея в виду достижение следующих основных параметров:

- полезная нагрузка не менее 1 т;

- эксплуатационная скорость 50- 60 км/ч;

- гидродинамическое (суммарное) качество судна К>5;

- пропульсивный коэффициент полезного действия движителя0,5;

- полное водоизмещение не более 2,2 т. Предварительные оценки показывают, что такие параметры при мощности двигателя 200 л.с. вполне достижимы, но при необходимой доводке должны быть подтверждены экспериментально на модели.

Одновременно должны быть подтверждены параметры управляемости и разгонные характеристики.

Главный инженер Л. Е. Шарапов».

 

ОТ РЕДАКЦИИ. Однако для реализации этого проекта у предприятия нет денег - явление, ставшее обычным для перманентно реформируемой России. Что же делать? Неужто так и позволим иноземцам умыкнуть талантливого изобретателя, а вместе с ним и лидерство в судостроении, и первенство в Мировом океане?


Владимир Меньшиков,
инженер
раб. поселок Ильинский,
Пермской обл.


Наверно, не найти любителя флота и морской литературы, который не знал бы о «Голубой ленте Атлантики». Так назывался приз, учрежденный по предложению капитана британского лайнера «Колумбия» Ч.Джудкинса в 1840 г., который вручался пассажирскому судну, быстрее всех пересекшему этот океан в обоих направлениях. История «ленты» закончилась в 50-е гг. XX в. с появлением многоместных реактивных авиалайнеров, и в истории остались перечни достижений - в начале XIX столетия английский пароход «Британия» проделал этот путь за 14 суток 8 ч, а в 1952 г. американский лайнер «Юнайтед стейтс» - за 3 суток, 10 ч, 40 мин, трагических происшествий и смелых инженерных решений, долженствовавших обеспечить судам непрерывный рост скоростей.

ВОДОЛЕТЫ

 
 
 
Общепринятые способы размещения подводных крыльев на кораблях. Сверху вниз: «Тукумари» (США) - носовое и два бортовых, "Спарвиеро" (Италия) - носовое и два кормовых, «Антарес» (СССР) - носовые и два в центре корпуса.

А ему препятствует несколько факторов. Если судно движут вперед гребные колеса или винты, то во встречном направлении на его надстройки и корпус давит ветер, а в штиль - набегающий поток воздуха. А корпус близ и ниже ватерлинии испытывает сопротивление довольно плотной воды и волновое, порожденное сложной системой образованных им волн.

Уменьшить последние можно, выполнив корпус длинным и узким, но тогда корабль выйдет плохо управляемым, неманевренным. Поэтому корабелы сохраняли обычные соотношения длины и ширины, наращивая мощность силовых установок. Если английская «Мавритания» с машинами в 68 тыс. л.с. в 1907 г. развила 26 узлов, то «Юнайтед стейтс», чтобы превзойти ее всего на 10 узлов в 1952 г., понадобилось 236 тыс. «лошадок». Понятно, чем больше их, тем выше расход топлива и затраты на эксплуатацию.

А что, если вытащить судно из воды? Такая простая идея осенила в 1870 г. английского священника Ч.Рамуса, но проведенные опыты оказались неудачными. Зато французский инженер Ш. д'Аламбер в 1897 г. успешно испытал модель, а в 1905 г. построил катер, у которого на днище имелись приподнятые вверх и вперед пластины. При разгоне на них возникала подъемная сила, корпус начинал скользить (по фр. «глиссе») по поверхности и в воде оставалась лишь кормовая часть и движитель.

Однако еще раньше, в 1891 г., д'Аламбер запатентовал проект судна на подводных крыльях, а в 1897 г. изготовил паровой катер, у бортов которого были установлены четыре пары крыльев. Однако мощности силовой установки оказалось недостаточно - корпус катера лишь изредка поднимался над водой и тут же оседал.
 
2. Компоновка и общий вид катера с новым подводным крылом - лыжей.
 

Удачнее оказалась появившаяся в 1905 г. конструкция итальянского дирижаблестроителя Э.Форланини - катер массой 1,6 т. У него, у бортов в носу и корме, находились стойки, а под каждой несколько пластин-крыльев, закрепленных как полки в этажерке, 75-сильный бензиновый мотор обеспечивал судну скорость в 38 узлов. В 1908 г. канадец А. Белл приобрел патент Форланини и до 1919 г. строил такие суда, а потом его примеру последовали предприниматели США.

В Европе же продолжали отрабатывать свои подводные крылья. Еще в 1906 г. итальянские авиаконструкторы (опять самолетчики!) А.Крокко и Л.Рикальдони предложили выполненное в виде латинской буквы V. Примененный ими авиамотор в 80 л.с. позволял их катеру разгоняться до 40 узлов.

Первые водолеты, впрочем, как и нынешние, начинали движение как обычные суда, в водоизмещающем режиме. С набором скорости возникала подъемная сила крыла, корпус переходил на глиссирование, а затем поднимался над водой.
 
 
Как летают на подводных крыльях: судно в водоизмещающем режиме; в начале движения; при разгоне и выход на крылья, когда в воде остается только вииторулевая группа.

Продолжались поиски лучших вариантов. Особенно преуспел в этом отношении немец Г.Шертель, который, в частности, усовершенствовал крыло, над которым англичане трудились в 1913-1927 гг. А Р.А. Алексеев, завершая учение в Горьковском политехническом институте, в 1941 г. защитил дипломный проект «Морского теплохода на подводных крыльях», однако начавшаяся война помешала дальнейшим исследованиям и работам советских специалистов, зато пошла на пользу немецким. Найдя практическое применение трудам Шертеля, они в 1941-1945 гг. выпускали для военного флота экспериментальные и серийные сторожевые, торпедные, десантно-транспортные катера и суда на подводных крыльях, а также подобные тральщики и минные заградители водоизмещением от 6 до 80 т, развивавшие по 40-50 узлов.

После войны Шертель перебрался в Швейцарию и там, в 1951 г., под его руководством построили небольшой, вместимостью 9,5 т, пассажирский катер РТ-10, перевозивший 32 человека соскоростью 42 узла. Следом проектированием и производством крылатых судов занялись в Италии, Канаде, Нидерландах и США. А к 1957 г. Р.А. Алексеев создал скоростное пассажирское судно «Ракета», ознаменовавшее появление «русского стиля» в этой области кораблестроения.
 
4. Основные виды подводных крыльев: а) трапециевидное, б) одиночное Y-образное, в)эллиптическое, г) прямое, д) многоярусное закрытое, е) многоярусное открытое, ж) раздельное. Внизу показан один из вариантов размещения подводных крыльев.
 

К 80-м гг. отечественные и зарубежные конструкторы отработали основные варианты подводных крыльев (см. рисунок). В плане они бывают прямоугольными и с закругленными оконечностями, эллиптическими, скошенными (стреловидными). По устройству их разделяют на соединенные внизу трапециевидные, У-образные,вертикальные в форме перевернутого Т, многоярусные, как у Форланини, и комбинированные. Устанавливают их симметрично у бортов или под носовой и кормовой частями, последние иногда выполняют поднимающимися - например, при стоянке.В частности, на немецком десантном корабле 1942 г. «Шелл-1» крылья были в носовой и кормовой частях корпуса. На американском сторожевике «Хай Пойнт», построенном в 1963 г., поставили носовое и два сопряженных кормовых, а на канадском «Брас д'0р», поднявшем флаг в 1957г., применили два многоярусных носовых и одно такое же под центром корпуса. Два крыла в носовой части и складывающееся кормовое в 1969 г. получил американский «Пайнфьюв», а пассажирский «Джетфойл» наоборот, два в корме и одно в носу. В 1960 г. в Италии для греческого арматора построили пассажирский водолёт «Экспресс» с носовыми и кормовыми У-образными крыльями.

Впрочем, известны и другие компоновочные решения. Например, в конце 70-х гг. в США занимались проектом НYSW АS боевых кораблей разного назначения. Их предполагалось выполнять по гибридной схеме. Это значит, они должны были состоять из верхней, традиционно водоизмещающей части и соединенной с ней тонкой продольной стойкой, погруженной сигарообразной. В центре последней предусматривалось подводное крыло.

Испытания моделей показали, что при разгоне «верх» выйдет на поверхность и «сцепка» сможет идти со скоростью 50 узлов даже при волнении в 5-6 баллов. Однако такому судну со столь внушительной осадкой будет трудно заходить в современные порты и базы и действовать в мелководных акваториях. Видимо, поэтому до постройки экспе-риментального образца дело пока не дошло.

Так что следует ожидать появления новых проектов пассажирских и грузовых водолётов, нетрадиционных вариантов подводных крыльев для них, лучше отвечающих нуждам мореплавания...


Игорь БОЕЧИН
Рисунки
Николая РОЖНОВА

на предыдущую страницу к началу этой страницына следующую страницу