Как в СССР придумали и построили крылатые корабли. Они летают до сих пор
Один из прошлых материалов рассказал нашим читателям историю легендарных боевых экранопланов Советского Союза и их создателя, Ростислава Алексеева, ставшего легендарным авиаконструктором.
Но ничто не возникает из ничего: Алексеев стал известен благодаря более успешным проектам, покорившим весь мир задолго до славы «Каспийского монстра».
Некоторые из его творений до сих пор бороздят нашу страну.
Уже догадались? Верно, сегодня речь пойдёт о «крылатых кораблях», разработанных в его КБ. И не только.
Теория. Как работают подводные крылья
Принцип работы подводных крыльев
Суда на подводных крыльях стали продолжением так называемых глиссирующих кораблей или глиссеров: малогабаритных лодок, катеров и даже в досках для сёрфинга.
Глиссирование — движение по воде за счёт скорости, скольжение по поверхности, во время которого резко снижается сопротивление жидкости.
Подводные крылья стали логичным развитием идеи: они заставляют корабль приподниматься при достижении определённой скорости, снижая сопротивление воды и улучшая динамику движения.
Самолёт буквально «взлетает» в толще воды, используя её подъёмную силу.
Схема судна на подводных крыльях
На стоянке и при следовании с малой скоростью судно на подводных крыльях удерживается на воде за счёт силы Архимеда, как и обыкновенное водоизмещающее судно.
Уменьшается площадь контакта с водой, сопротивление воды, что позволяет развивать более высокую скорость.
Крейсерская скорость достигает 100 км/ч, а для ряда военных судов — даже 180 км/ч. Примерно в 2–5 раз быстрее обычных кораблей.
При больших скоростях крыло «закипает» из-за резкого понижения давления перед ним. Возникает эффект «кавитации», которую используют суда с воздушной каверной.
И ещё теория. Какие подводные крылья бывают?
Частично погруженное крыло
Существует два типа подводных крыльев:
- частично погружённое — U-образное
- полностью погружённое — в форме перевёрнутого Т
Частично погруженные крылья во время движения на полной скорости находятся на границе между водой и воздухом, поднимая корпус над водой.
Современное полнопогруженное крыло
Погруженные крылья появились недавно: хотя они снижают качку до нуля, им требуется постоянная коррекция и управление, что удалось реализовать только благодаря современным компьютерам.
Их используют гибридные суда, сочетающие обычный корпус, не использующий глиссирование, и подводные крылья для снижения качки в движении.
История этой конструкции насчитывает много лет, много важных вех и открытий. Почти каждая связана с русским авиаконструктором Ростиславом Алексеевым и его КБ.
1. Самые первые корабли на подводных крыльях
Один из первых аппаратов с подводными крыльями
Первые подводные крылья описаны в 1869 году французом Эммануэлем Дени Фарко в патенте:
«Закрепление на бортах и днище судна наклонных плоскостей или клиновидных элементов, каковые при движении судна вперёд будут приподнимать его в воде и таким образом снижать лобовое сопротивление».
Однако, несмотря на множество работ, реальный прототип судна был испытан во Франции только в 1887 году.
Первый русский патент подал граф де Ламбер в 1891 году: его судно должно было подниматься над водой крыльями с независимой регулировкой по бортам судна.
Прототип судна на подводных крыльях Энрико Форланини
Качественные результаты появились и вовсе только в 1906 году, когда итальянец Энрико Форланини на экспериментальном образце катера скорости 68 км/ч.
В том же году появилась первая теоретическая публикация американца Уилиама Мичхэма о движении судов с подобными аэродинамическими элементами.
Британский конструктор Торникрофт на рубеже веков также разработал серию уникальных моделей, но реализовать их смог только к концу Первой Мировой.
Опытный образец судна на подводных крыльях Александра Белла на испытаниях
Позже Александр Белл создал прототип судна, достигшего скорости 111 км/ч.
В СССР тема прорабатывалась инженерами ЦАГИ: они построили первый образец и разработали фундаментальную теорию движения на подводных крыльях.
Кроме того, исследованные эффекты «кавитации» и «суперкавитации» стали толчком к появлению не только «крылатых» кораблей, но и множества других гибридных способов движения самых разнообразных тел — от кораблей до артиллерийских снарядов.
Гребной винт в работе. Отчётливо видны кавитационные пузырьки воздуха
Кавитация — физическое явление, при котором в жидкости позади быстро движущегося объекта возникают мельчайшие пузырьки, заполненные паром. Первоначально считался негативным эффектом, снижающим характеристики кораблей.
Суперкавитация — эффект «сглаживания» кавитации с помощью её предварительного усиления, разработанный академиком В.Л. Поздюниным.
Тем не менее, ни один из проектов не стал прототипом серийного судна — большая их часть не вышла из этапа эскизного моделирования или состояния масштабной модели для проверки ходовых свойств в тестовых ваннах.
2. Первые крылатые корабли Алексеева. Изобретения и прототипы
К сожалению, без интернета и современных научных подходов, требующих активно публиковать достижения и переписываться с коллегами, Ростиславу Алексееву приходилось много создавать с нуля.
Задача создания сверхскоростного корабля захватила Алексеева настолько, что именно этот проект лёг в основу его дипломной работы в Горьковском индустриальном институте (сегодня — Нижегородский государственный технический университет имени Алексеева), защищенной 1 октября 1941 года.
Дипломный проект Алексеева: глиссирующий торпедный катер
Талант направили на завод «Красное Сормово» — следить за качеством сборки легендарных Т-34, где появилась первая модель судна на подводных крыльях (СПК).
Теоретические выкладки привели Алексеева к традиционной для советского и российского кораблестроения компоновке подобных кораблей с 2 горизонтальными несущими плоскостями-крыльями с малым погружением.
Такой корабль, выходя на крейсерскую скорость, выходит из воды не только корпусом — он «летит» на своих крыльях, которые оказываются ровно на поверхности жидкости.
И к 10 октября того же года проект получил негативный отзыв Кузнецова, который заведовал разработкой и производством кораблей в Советском союзе.
Прототип экраноплана СМ-1 на базе А-4
Однако сотрудники завода обеспечили Алексееву возможность довести проект и даже построить первый двухместный глиссер А-4 («Алексеев длиной 4 метра»), испытанный в 1943 году.
Успех проекта позволил создать более крупный катер на подводных крыльях А-5, который достиг невероятного аэродинамического качества и невозможной для кораблей того времени скорости в 85 км/ч (при средней скорости боевых кораблей до 30–40 км/ч и сегодня).
3. Боевые катера на подводных крыльях. Первые серийные СПК
Торпедный катер проекта 123К «Комсомолец»
В результате Алексеев получил задание разработать перспективное боевое судно. Основой первого боевого корабля на подводных крыльях стал десяток серийных торпедных катеров проекта 123К.
Разработанные конструктором крылья получили уже стоявшие в стапелях корпуса, попутно лишившиеся брони. Главной защитой «москита», как их часто называют моряки, стала скорость: проект 123К типа «Комсомолец» (А-11) развивал 50 узлов (90 километров в час) при осадке всего в 0,8 метра.
Такой мог бороздить моря, безбоязненно ныряя в прилежащие реки. А пара торпедных аппаратов с 3 пулемётами были достаточны для прибрежного патрулирования. Выстрелил — убежал.
Следом появился модернизированный катер проекта 184 чуть больших габаритов, который в последствии в дополнение к носовому крылу получил турбореактивный двигатель РД-9. Тот самый, что в МиГ-19 возил советских «Ли-Си Ци-Нов» во Вьетнаме.
Благодаря этому судно достигло рекордной скорости в 69 узлов, что составляет 127 километров в час. Но одного торпедного аппарата с парой боезарядов казалось мало.
Поэтому проект был забыт, а следом появился сторожевой СПК проекта 125А с бомбосбрасывателями вместо торпедных аппаратов. Всего их с 1963 по 1967 выпустили 16 экземпляров.
Разработки Алексеева в дальнейшем послужили подспорьем в работах ЦКБ-5 (ЦМКБ «Алмаз»): серийных ракетоносцы проекта 206-М «Шторм» и 206МЭ «Вихрь» и уникального ракетного корабля проекта 1240 «Ураган» с титановыми крыльями.
ЦКБ Алексеева к теме боевых кораблей вернулось только с проектом 133 «Антарес», спроектированными для морских частей КГБ. В составе пограничных частей им удалось дослужить до 2010 года.
Пара газотурбинных агрегатов разгоняли эти торпедные катера до 112 км/ч. Среди серийных кораблей им равных так и не появилось.
4. Первые пассажирские корабли на подводных крыльях: «Ракета» и «Метеор»
Параллельно ракетному катеру, Алексеев в 1949 году инициативно разработал скоростной пассажирский А-7, ставший эталонным крылатым судном.
Даже сегодня корабли, построенные на основе седьмой компоновки Алексеева, бороздят реки страны: те самые «Метеоры» и «Кометы», знакомые многим с детства, стали серийным воплощением конструкции.
В них сохранены пропорции, общая схема подводных крыльев и даже их профиль. Но признание пришло не сразу, ведь в начале эры СПК о пассажирах ещё никто не думал.
Только появление в 1955 году серийных пассажирских кораблей на подводных крыльях Supramar PT 20 изменило мнение руководителей государства.
Секретность с подводных крыльев сняли, и в 1957 году на основе ракетных катеров и проекта А-7 конструктор при поддержке правительства спустил на воду головной теплоход «Ракета».
Появившись на Фестивале молодёжи и студентов, удивительный самолёто-корабль произвёл фурор мирового масштаба, закономерно получив серийное продолжение.
После первая экспериментальная «Ракета» была отправлена в опытную эксплуатацию на Волгу на линию Горький—Казань: расстояние в 420 км судно преодолевало за 7 часов против обычных 30.
С 1959 года по 1976 год было построено 389 «Ракет», из них 30 ушло на экспорт в самые неожиданные страны. Они долгое время являлись не только транспортом, но и популярным видом отдыха.
«Ракеты» эксплуатировались между городами Тарту и Псковом, на озере Ильмень, на маршруте Новгород — Старая Русса и обратно, между Кёльном и Дюссельдорфом на Рейне, бороздили Темзу между Лондоном и Грейвзендом.
Были они и в Канаде, и в США, и даже в Никарагуа. О соседних с СССР странах можно даже не вспоминать.
В 1958 году спустили на воду первый улучшенный пассажирский корабль на подводных крыльях «Метеор», ставший на пару с «Ракетой» главным речным средством транспорта на много лет.
Он был рассчитан на 64–66 пассажиров, второй в зависимости от модификации умещал от 74 до 128 человек. Вдвое больше, чем в автобусе.
На крейсерской скорости в 60 километров в час по кратчайшему водному пути у них не было равных в Союзе: быстрее, удобней, надёжней транспорта не существовало.
Гиганты в 30 метров длиной стали основой советского речного флота, не теряя возможности заходить в большинство речных портов. Всего было выпущено около 400 кораблей этого типа.
Модернизированный для морских условий «Метеор» получил название «Комета». Эти суда, как и их предшественники, так же высоко оценили страны Запада: только 52 корабля из 86 остались в СССР.
«Метеор» стал самым известным из всех судов на подводных крыльях, самым распространённым. Но не последним — и не самым лучшим.
5. Второе поколение «крылатых кораблей» Алексеева
В 1964 году ЦКБ Алексеева разработало газотурбоход «Буревестник»: при длине в 42 метра мог достигать расчётной скорости 150 км/ч, перевозя до 150 человек.
Единственный экземпляр, несмотря на статус, эксплуатировался по маршруту Куйбышев — Ульяновск — Казань — Горький, а после — Ярославль — Горький. Более быстрого способа перемещаться по стране тогда ещё не придумали.
История судна завершилась только в 1993 году, когда его сдали на металлолом. И это вопреки более сложному управлению, чем у большинства СПК.
Более крупным был только «Спутник», который спустили на воду в 1961: длина составляла 47 метров, а пассажировместимость — 300 человек! Увы, авария заставила снять его с эксплуатации.
Между тем, его морской вариант под названием «Вихрь» должен был уметь «летать» при шторме в 8 баллов. Но корпус из авиационного алюминия, а так же невероятная прожорливость двигателей поставили точку.
Наработки по этим типам легли в основу проекта «Восход», сменившего к началу 70-х годов устаревшие «Ракеты» и «Метеоры».
Первое судно серии было построено в 1973 году. Всего было построено 150 «Восходов», часть которых пошла на экспорт (Китай, Канаду, Австрию, Венгрию, Нидерланды и другие).
Основным заказчиком в двухтысячных стала нидерландская фирма-оператор общественного транспорта Connexxion. Нидерланды вывели из эксплуатации последний «Метеор» в 2004 году, а «Восходы» — в 2014.
Венгрия, Болгария, Китай, Египет, Чехия, Греция, Вьетнам, Марокко и Румыния ещё эксплуатируют оставшиеся суда.
6. Подводные крылья для мелководья: «Беларусь», «Полесье» и «Валдай»
После того как было налажено серийное производство судов на подводных крыльях для озёр, морей и больших рек, в ЦКБ по СПК (Горький) принялись за разработку СПК для малых рек.
Сначала решили модифицировать СПК «Ракета» с целью уменьшить осадку, и некоторое время наряду с обычными «Ракетами» выпускалась «Ракета-М».
Этого было недостаточно, поэтому в 1962 году было создано экспериментальное СПК «Чайка» с ещё меньшей осадкой.
Как продолжение этих двух проектов было сконструировано и запущено в серию мелкосидящее СПК «Беларусь» с осадкой всего в 30 сантиметров.
Малой осадки удалось добиться благодаря кардинальной модификации движительно-рулевого комплекса серийного СПК: гребной винт специальной конструкции располагался выше крыльевой системы и работал в зоне гребня кормового крыла в условиях неполного погружения.
Это позволяло судну подходить к пристаням деревень и других малых населённых пунктов, а также эксплуатироваться в верховьях рек и во время «низкой воды».
В 1980-х годах на смену судам типа «Беларусь» и «Ракета-М» (версия с уменьшенной до 1,2 метра осадкой — против 1,8 метра у обычной «Ракеты») сконструировали новое СПК «Полесье». Теплоходы данного типа производились на Гомельском судостроительно-судоремонтном заводе с 1983 по 2008 годы.
СПК «Полесье» поставлялись на экспорт: не только в страны СЭВ, но и в Западную Европу. После 1991 года множество кораблей выкупил Китай, дав им новое название «Лунтан».
На основе него разработана модернизированная версия «Полесья» — проект 21380 «Валдай 45Р», первая серия которых из 6 кораблей была спущена на воду в 2019 году.
Оно предназначено для скоростных пассажирских перевозок протяжённостью до 400 километров по малым рекам и водохранилищам класса. Конструкция СПК позволяет высаживать пассажиров даже на необорудованный берег
Пять «Валдаев» эксплуатируются в Нижегородской области, два — в Обь-Иртышском бассейне. Заключены также контакты на дальнейшее производство, планируются поставки иностранным заказчикам из Юго-Восточной Азии
7. Огромные морские корабли на подводных крыльях: «Комета», «Колхида» и «Циклон»
Кроме речных «пароходиков», в ЦКБ Алексеева активно разрабатывали морские скоростные теплоходы разнообразных типов.
Первым серийным образцом стала «Комета», оснащенная модернизированными дизельными двигателями, запущенная в производство в 1961 году.
С 1962 по 1982 год было выпущено 125 «Комет» с «ёмкостью» до 120 пассажиров в зависимости от модификации. Из ни 39 ушли на экспорт.
В 1982 году на смену «Комете» появилась усовершенствованная «Колхида» на 120–140 пассажиров, также с дизельными двигателями.
Этот тип получил прочный сварной корпус с полноценным разделением на 9 водонепроницаемых отсеков, что обеспечивает непотопляемость судна обеспечивается при заполнении любых двух смежных отсеков.
Завершили славную линейку двухпалубный флагман «Циклон» и малое морское судно «Ласточка», сошедшие со стапелей в 1986 году.
Производство первых планируется возродить в ближайшее время для освоения морских маршрутов Балтики и Дальнего Востока — в обновлённом варианте с индексом »250».
Куда пропали корабли на подводных крыльях?
Военные катера на подводных крыльях списаны большинством эксплуатантов и не планируются к реализации вновь. Однако, заменить пассажирские суда оказалось нечем.
Единичные прогулочные экземпляры в Казани, Москве и Санкт-Петербурге, плавающие по паре часов в день, вызывают только недоумение и раздражение: когда-то автор еженедельно плавал на судах этого типа между поволжскими городами.
Гибель речного пароходства в постперестроечное время сократило количество, но для удалённых регионов ничего лучше не придумали: в Сибири не только эксплуатируются советские суда второго поколения, но и появляются новые.
Обновлённое пассажирское судно проекта 23160 «Комета 120М» на 120 человек было заложено в августе 2013 года. К сожалению, спущенный в 2017 корабль стал единственным в серии: сказалось отсутствие импортных двигателей.
В 2015 году на седьмом Международном военно-морском салоне (МВМС-2015) ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева показало проект модернизированного быстроходного ракетно-артиллерийского катера на подводных крыльях проекта 133РА «Антарес РА».
Разработанный в инициативном порядке «стелс»-катер с новым корпусом и оборудованием очень понравился военным. Но в серию так и не пошёл.
В конце сентября 2017 года в Чкаловске спущено на воду спроектированное в СПК имени Алексеева малое судно проекта «Валдай 45Р» вместимостью 45 человек. До 2020 года было создано ещё 4 судна этого типа.
В линейке проектов судов на подводных крыльях, разработанных ЦКБ им. Алексеева, есть газотурбоход «Циклон 250М», рассчитанный на перевозку 250 пассажиров.
В 2019 года был заложен первый модернизированный «Метеор 120Р» проекта 03580, который должен не только заменить старые «Метеоры», но и освоить брошенные маршруты.
Кроме того, конструкторские бюро в России предлагают проекты и малых, и больших СПК (вплоть до 320 тонн водоизмещения для скоростей выше 70 узлов), в том числе для трансокеанских маршрутов.
Есть ли будущее у «крылатых» кораблей?
В чем же причина угасания столь популярного транспорта?
Все просто: их успех в России ушёл вместе с протекцией Алексеева в начале восьмидесятых. По инерции какое-то время они ещё производились, но все силы были брошены на более перспективные по мнению руководства корабли на воздушной подушке (кто же сравнивает несравниваемое, скажете вы?)
Частные речные пароходства в своей массе не смогли в голодные девяностые содержать, и что самое главное, обновлять столь дорогостоящие аппараты: экономически не выгодно.
Голландская «Комета». Сегодня по нормам шума их эксплуатация там запрещена
К тому же российские малые населённые пункты стали вымирать —, а ведь именно им были удобны скоростные корабли, поскольку на той же Волге СПК заходили почти в каждую деревню по пути своего маршрута.
Поэтому сохранились отдельные экземпляры для развлечений туристов. А общественные перевозки стали использовать другие виды транспорта.
Такая же пристань существовала в каждой деревне Ульяновской области
А в XXI веке их необходимость и вовсе сомнительна: есть скоростные поезда, самолёты, частный автотранспорт. Кто хочет — сам придумает как добраться.
Можно ли без СПК? Конечно. Но для России пока ничего лучше не придумали.
