21-04-2023
Су́дно на подво́дных кры́льях (СПК) — тип скоростного судна с динамическим принципом поддержания, у которого под корпусом расположены подводные крылья.
На стоянке и при следовании с малой скоростью 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 более высокую скорость.
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 понижения давления 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 малоперспективными для дальнейшего повышения скорости.
Существует два типа подводных крыльев — частично погружённое крыло (или U-образное крыло) и полностью погружённое крыло (крыло в форме перевёрнутого Т).
Суда с полностью погружёнными 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.
Самолётная схема и схема «утка» используются на малых судах, тандемная компоновка — на более крупных.
Управление подводными крыльями осуществляется двумя способами: путём изменения угла атаки (при этом поворачивается всё крыло) или при помощи закрылков.
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. На высоких скоростях КПД водомёта выше КПД гребного винта, особенно на скорости свыше 100 узлов. Гребной винт соединяется с двигателем посредством редуктора.
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.
Болдвин изучал работу итальянского изобретателя Энрико Форланини и занимался испытанием моделей, основанных на его разработках. В ходе мирового тура Белла в 1910—1911 годах, Белл и Болдвин встретились в Италии с Форланини. Они вместе катались по озеру Лаго-Мажоре на созданном Форланини катере на подводных крыльях. По описаниям Балдвина катер двигался так гладко, как будто он летел. Вернувшись в Канаду, изобретатели продолжали работать над разработкой своего судна на подводных крыльях. В результате они построили судно, получившее индекс HD-4. Это судно приводилось в движение двигателями «Рено». Оно развивало скорость до 87 км/ч (54 мили/час), быстро разгонялось, без проблем преодолевало волны, легко управлялось и отличалось высокой стабильностью. Белл отправил отчёт ВМС США. ВМФ заинтересовались его опытами, и дали ему возможность приобрести два двигателя мощностью по 260 кВт (350 л.с.). 9 сентября 1919 года HD-4 установил мировой рекорд скорости на воде — 114 км/ч (70,86 миль/ч). Этот рекорд продержался десять лет.
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 только одно подводное крыло в носовой части корпуса. В 1909 году его компания построила полноразмерное судно длиной в 22 фута, получившее название Miranda III. Оно приводилось в движение двигателем мощностью в 60 [1]).
В 1930-е — 1940-е годы в Германии работал видный специалист по СПК Ганнс фон Шертель (Baron Hanns von Schertel). В 1944 году он построил судно с водоизмещением в 80 тонн. Имея на борту груз в 20 тонн, оно развивало скорость до 40 узлов (около 74 км/ч) при высоте волн в 1,8 м. После войны сотрудники из его конструкторского бюро были насильно вывезены в СССР, но сам Шертель сумел перебраться в Швейцарию, где основал компанию «Supramar».
В 1952 «Супрамар» построил первое в мире коммерческое судно на подводных крыльях. Оно получило обозначение PT 10 и название Freccia d’Oro. Это судно совершало рейсы по озеру Лаго-Мажоре между Локарно (Швейцария) и Стресой (Италия). Это судно имело частично погруженные крылья, брало на борт 32 пассажира и развивало скорость в 35 узлов. Коммерческая эксплуатация началась 15 мая 1953 года. Это судно имело довольно скромные размеры: длина составляла 14,2 метра, водоизмещение — около десяти тонн. Корпус был деревянным. Судно приводилось в действие дизельным двигателем Daimler Benz type MB 507 мощностью в 800 л.с.
Первым в мире пассажирским судном на подводных крыльях, пошедшим в серию, стал тип PT 20. С 50-х годов эти суда строились по лицензии «Супрамар» фирмой Rodriquez. Rodriquez начал строительство PT 20 в 1955 году. Первый PT 20 вступил в строй в 1956 году. Это судно, получившее название Frecia del Sole, оно использовалось в качестве парома через Мессинский пролив. Оно стало первым судном на подводных крыльях, получившим разрешение на использование в море. PT 20 имел водоизмещение в 32 тонны, брал на борт 72 пассажира и развивал скорость в 35 узлов.
С 1953 по 1971 «Супрамаром» была разработана целая серия судов на подводных крыльях: PT 20, PT 50, PT 75, PT 100 и PT 150. За исключением PT 150, все они относились к судам с частично погруженным крылом. В общей сложности было построено более двухсот судов, разработанных «Супрамаром», в основном их по лицензии строила фирма Rodriquez в Италии. Также некоторое количество таких судов было построено «Хитачи» в Японии.
В Советском Союзе «Ракета», первое пассажирское судно на подводных крыльях, вступило в эксплуатацию в 1957 году. С конца 1950-х годов начался серийный выпуск пассажирских судов на подводных крыльях «Ракета», «Метеор», «Комета» и «Беларусь». В 1970-е — 1980-е гг. последовали суда «Восход», «Полесье», «Колхида», «Циклон», «Ласточка». В 1990-е годы выпускались суда «Олимпия».
В единичных экземплярах в 1960-е годы были построены экспериментальные СПК «Стрела-1» (первое в Советском Союзе морское пассажирское СПК, 1961), «Стрела-2» (1962), «Стрела-3» (1963), «Буревестник» (1964), «Чайка», «Спутник» (1961), «Вихрь», СПК с автоматически управляемыми подводными крыльями проекта 1233 «Тайфун» в пассажирском варианте (1969).
Для служб судового надзора и спасательных станций в СССР выпускались катера на подводных крыльях «Волга» и «Москва».
Пассажирские суда на подводных крыльях советского производства экспортировались в несколько десятков стран мира.
Строились в Советском Союзе и суда на подводных крыльях военного назначения.
Большинство советских судов на подводных крыльях были разработаны под руководством выдающегося инженера Ростислава Алексеева.
В США разработкой судов на подводных крыльях занималась фирма «Боинг». Первое своё судно на подводных крыльях «Боинг» построил в 1962 году. Оно использовало в качестве движителя водомёт. В 1967 году «Боинг» построил артиллерийский катер (gunboat) «Tucumcaric» водоизмещением в 57 тонн и длиной в 71 фут. «Tucumcaric» был первым крупным судном, использовавшим водомёт вместо гребного винта. Он с успехом участвовал во Вьетнамской войне. На основе этого судна был создан целый класс патрульных ракетных катеров на подводных крыльях (англ. Patrol Hydrofoil Missileship (PHM)). Первое судно этого типа, «Пегас» (Pegasus) вошло в состав флота США 9 июля 1977 года. Впоследствии «Боинг» построил для ВМС США ещё пять таких судов (этот класс судов получил название «Пегас», вслед за головным кораблём). Они прослужили до 1993 года.
Эти корабли отличались быстротой и сильным вооружением, они были в состоянии потопить даже самые большие наводные корабли.
«Пегасы» в основном использовались как патрульные суда, для предотвращения незаконного ввоза наркотиков. Из-за своей скорости они были настоящим ночным кошмаром для контрабандистов.
Кроме военных кораблей, «Боинг» создал и гражданские суда на подводных крыльях. Тип гражданских судов, созданных «Боингом» получил название «Джетфойл» (Jetfoil). «Джетфойлы» относятся к судам с полностью погруженными крыльями. Они использовали водомёты в качестве движителя. Первые испытания «Джетфойла» состоялись 29 марта 1974 года. Впоследствии было построено более двадцати «Джетфойлов». «Джетфойлы» были большими мореходными судами, бравшими на борт от 167 до 400 пассажиров (в зависимости от модификации). «Джетфойлы» в основном используются как скоростные морские паромы в Гонконге, Японии, Канарских островах, Саудовской Арвии, Индонезии Великобритании и Франции (в качестве парома через Ла-Манш). В Японии «Джетфойлы» по лицензии строит фирма «Кавасаки».
В конце 1960-х годов ВМС Канады был построен и испытан высокоскоростной противолодочный корабль на подводных крыльях, получивший название HMCS Bras d’Or. Bras d’Or относился к судам на подводных крыльях с частично погружённым 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.
Начиная с конца 1970-х годов ВМС Италии использовали шесть судов на подводных крыльях, относящихся к классу Nibbio. Они были вооружены 76-мм пушкой и двумя ракетами. Эти корабли развивали скорость до 50 узлов (92,6 км/ч)
| Классификация судов | |
|---|---|
| Суда по устройству двигателя | Парусное • Гребное • Пароход • Теплоход • Турбоход • Газотурбоход • Электроход • Атомоход • Судно, использующее энергию Солнца |
| По приводу | Самоходное • Несамоходное |
| Суда по размещению корпуса | Подводная лодка • Ныряющее • Полупогружное • Водоизмещающее • Глиссирующее • Судно на подводных крыльях • Судно на воздушной подушке • Судно на динамической воздушной подушке (экраноплан) • Судно на воздушной каверне |
| Области применения | Грузовое судно • Пассажирское судно • Военный корабль • Промысловое судно • Буксир • Научно-исследовательское судно • Вспомогательное судно • Суда атомного технологического обслуживания |
Судно на подводных крыльях.
