«Как плыть по морю, но на самолете?» - спрашивала Лайма Вайкуле в одной из своих песен. Отвечаем: эффекта парения над водой легко добиться с помощью яхты или катера на подводных крыльях. Такое плавсредство сочетает в себе преимущества скоростного судна и аэроплана.
Что это за конструктивная особенность катера? Как и для чего была создана? Какими достоинствами и недостатками обладает? Читайте в статье ниже.
Принцип действия подводных крыльев
В традиционных водоизмещающих судах скорость зависит от мощности двигателей и их КПД. Но даже самые мощные моторы редко разгоняются свыше 100 км/ч. Причем, на пиковых скоростях сильно вырастает расход топлива - за счет повышения волнового сопротивления.
Судоводители научились противостоять этому ограничению, выводя катера на глиссирование – приподнимание передней части корпуса и скольжения им по водной глади. Следующая ступень борьбы за скорость – изобретение подводных крыльев и транцевых плит, крепящихся к килевой части яхты или лодки.
Судно на подводных крыльях (СПК) разгоняется по воде, а затем приподнимается над ней под воздействием сил гидродинамического давления, оказываемых на поверхность крыльев. Точнее, их полная гидродинамическая сила складывается из:
1. подъемной силы крыла (она действует вертикально, снизу вверх)
2. силы сопротивления (ее вектор определяется направлением движения катера).
Таким образом, при движении крылья, находящиеся под корпусом маломера, за счет подъемной силы приподнимают корпус над поверхностью воды. Так как воздушное сопротивление воздуха намного меньше водного, такой катер может развивать скорость, существенно выше, чем крейсерские характеристики водоизмещающих судов аналогичных габаритов.
История появления катеров на подводных крыльях
«Отцовство» судов на подводных крыльях приписывают итальянцу Энрико Форланини. В 1906 году он сконструировал плавсредство на ПК, которое на озере развило скорость до 68 км/ч и показало всю мощь гидродинамических сил. Идею подхватил инженер Ганс фон Шертель, который построил судно с транцевыми плитами, разгоняющееся до 65 км/ч, имея на борту 35 пассажиров.
В СССР развитие крылатого судостроения началось в середине 50-х годов во многом благодаря талантливому кораблестроителю Ростиславу Алексееву. Усилиями его конструкторского бюро в 1957 году первое отечественное СПК «Ракета-1» стало успешно курсировать между Казанью и Горьким (Нижний Новгород). В дальнейшем речной флот страны пополнился тысячами подобных транспортных средств.
Вслед за «Ракетами» на реках, каналах и заливах появились небольшие «Метеоры», «Волги» и «Беларуси», а также огромные «Кометы». Эти теплоходы на ПК перевозили до 45 и даже до 120 человек («Комета»), чем существенно облегчили транспортное сообщение между крупными городами и отдаленными селами. В мире одними из самых больших СПК являются Jetfoil, некоторые модификации которых рассчитаны на транспортировку 400 пассажиров. Увы, его советский аналог –теплоход «Спутник» - был изготовлен в единственном экземпляре и, не смотря на перспективную конструкцию, в серию запущен не был.
Плюсы и минусы катера на подводных крыльях
Суда с транцевыми пластинами имеют ряд преимуществ, но в то же время их эксплуатация сопряжена с определенными ограничениями.
Плюсы конструкции:
• Скорость. Сопротивление «крылатого» катера намного меньше сопротивления водоизмещающего судна, что позволяет ему плыть в разы быстрее.
• Повышенная мореходность. Паря над водой, корпус защищен от ударов волн.
• Гашение качки. При медленном плавании (например, с целью швартовки) крылья нивелируют качку судна. Это особенно ощутимо в шторм.
Минусы катеров на подводных крыльях:
• Низкая экономичность. Быстроходные яхты и моторные лодки на подводных крыльях на режиме предполетного разгона более прожорливы, чем их медленные водоизмещающие коллеги.
• Ограниченная грузоподъемность. Скоростные СПК значительно уступают сухогрузам.
• Капризность. Для выхода в режим «полета» им необходимы мощные и компактные двигатели, а также отсутствие высоких волн (на гребне большой волны эффект от ПК пропадает).
• Сложность швартовки. Такое судно может швартоваться только у оборудованных пирсов и портов - ввиду глубокой осадки и громоздкости конструкции, находящейся под водой. Впрочем, есть модели со складными крыльями.
Еще одним недостатком можно считать то, что скорость катера на подводных крыльях редко превышает 140 км/ч. Это пороговое значение, после которого молекулы воды подвергаются кавитации: в воде образуются и схлопываются пузырьки, процесс сопровождается гидроударами, нагреванием и снижением давления в жидкости. Таким образом, дальнейшее движение резко замедляется и становится небезопасным.
Где используются катера на подводных крыльях
Несмотря на ряд минусов, судна на ПК по-прежнему активно используются во многих странах. Во-первых, они давно хорошо зарекомендовали себя как пассажирские теплоходы, курсирующие по крупным водным артериям, озерам, водохранилищам и т.д. Многие образцы «крылатого флота СССР» еще в строю и продолжают выполнять свою миссию.
Во-вторых, малые катера на ПК успешно патрулируют прибрежные территории, быстро догоняя нарушителей границ, рыболовов-браконьеров и т.д.
В-третьих, такие суда используются в военных целях. В частности, для оперативной высадки морского десанта или ведения разведывательных операций.
По мнению ряда экспертов, к усовершенствованным яхтам на подводных крыльях вскоре может вернуться былая популярность. Ведь сейчас, как и 30-40 лет назад, судовладельцы с интересом присматриваются к катерам на подводных крыльях. Кроме того, находятся инвесторы, готовые развивать и совершенствовать эти необычные по форме и эксплуатационным характеристикам «летучие корабли».
