«СКОЛЬЗЯЩИЕ» НАД ВОЛНАМИ

Суда поднимаются в воздух. С того момента, когда английское судно на воздушной подушке (СВП) CR.N1 в июле 1959 г. пересекло 32-километровый Дуврский пролив (или как более известный нам — Па-де-Кале) между портами Кале на французском берегу континентальной Европы и Дувр на о.Великобритания, его изобретатель Кристофер Коккерелл стал известен на весь мир…

Мистер Коккерелл — инженер-радиотехник фирмы «Маркони» и, как большинство англичан, — страстный любитель водо-моторного спорта. Скопив необходимый капитал, он приобрел небольшую верфь и организовал строительство катеров и их прокат. Известно, что, задумываясь об экономии топлива и повышении скорости катеров, чтобы выжить в конкурентной борьбе, Коккерелл проштудировал монографию своего современника и соотечественника гидродинамика Д.Тейлора «Скорость и мощность судов». В ней ученый, в частности, проанализировал известные, но неудачные попытки снижения гидросопротивления водоизмещающих корпусов путем нагнетания под них воздуха и выдал ряд соображений по их преодолению.

Думается, что Коккерелл не оставил без внимания и труды другого своего соотечественника ученого В.Фруда, который в 1875 году тоже изучал вопрос применения «воздушной смазки» — тонкого слоя воздуха, вводимого между корпусом судна и водой. Причем сам корпус, по мнению ученого, должен был иметь крутое днище, как у плавучих батарей, построенных русским адмиралом-кораблестроителем А.А.Поповым незадолго до этого. Опираясь на выводы ученых Коккерелл начал экспериментировать. После нескольких неудачных опытов ему удалось заставить «повиснуть» аппарат в воздухе. Ну, а принудить его двигаться поступательно было, как говорится, делом техники. Суть эксперимента можно продемонстрировать следующим опытом. В жестяную банку (например, из под консервов) вставить другую поменьше (скажем из-под кофе) и скрепить обе емкости. При постоянном нагнетании воздуха с помощью вентилятора через гибкий шланг-воздуховод в пространство между наружным и внутренним корпусами аппарат поднимется над полом и будет держаться в воздухе. Если поместить аппарат над весами, то они покажут, что давление на них составит примерно треть от того, которое создаст вентилятор.

В 1956 году английское министерство снабжения, заинтересовавшись идеей Коккерелла, засекретило ее, а на следующий год предложило фирме «Саундерс-Po» (Saunders-Roe) провести необходимые предварительные исследования и эксперименты. Их результаты оказались обнадеживающими. В 1958 году изобретение попало в поле зрения Национальной корпорации по исследованиям и разработкам (NRDC). Эта организация создала новую фирму «Ховеркрафт Дивелопмент» (Hoverkraft Development), заключившую конкурсные контракты на проектирование опытных образцов катеров на воздушной подушке с фирмами «Саундерс-Po», «Виккерс-Армстронг» и «Денни».

«Воздухоплавание» консервных банок—опыт подтверждающий идею К.Коккерелла:

1—весы; 2—нагнетатель воздуха; 3—штатив; 4—патрубок; 5—наружный корпус; 6—внутренний корпус

Английский изобретатель судна на воздушной подушке К.Коккерелл со своей радиоуправляемой моделью

Наиболее подготовленной из них оказалась «Саундерс-Po» (в 1959 году вошла в состав фирмы «Уэстленд»), Всего через восемь месяцев она представила свой катер на воздушной подушке — SR.N1. После успешных испытаний, в ходе которых почти сразу же была достигнута расчетная высота полета — над опорной поверхностью 0,3 м, состоялся показ новинки общественности. 11 июня 1959 года бизнесменам и журналистам продемонстрировали действующую радиоуправляемую модель и сам катер, получивший название «Ховеркрафт» (Hoverkraft — парящее судно). Необычное судно было спущено на воду и на глазах у многочисленных зрителей оно долго парило над водной гладью (фото на заставке). На испытаниях 13 июня SR.N1 развил скорость 25 узлов, а через месяц пересек Ла-Манш (точнее Па-де-Кале) — сначала из Дувра в Кале на пароме, и из Кале в Дувр — своим ходом. Переход продолжался 2 часа 3 минуты, управлял катером сам Коккерелл…

Британская пресса поспешила заявить, что английский инженер изобрел новый доселе невиданный способ передвижения транспортных средств, который сулил не только высокие скорости по воде (а точнее — над водой), но даже и езду по суше без дорог: лишь бы местность была не сильно пересеченной, да на пути не встречалось бы крупных неожиданных препятствий типа пней или валунов, т.е. аппарат обладал амфибийными качествами. Удачный переход «ховеркрафта» через Ла-Манш вызвал взрыв восторга и энтузиазма у британских подданных. О судне на воздушной подушке слагали стихи и песни. Однако дотошные историки техники раскопали сведения, что впервые идею «размещения» воздушной прослойки между дном судна и водной поверхностью для увеличения скорости высказал шведский ученый Эмануэль Сведенборг (Swedenborg) еще в 1716 году. Но понятно, что средств для реализации этой идеи в то время просто не существовало.

Сохранился и еще один любопытный документ — рапорт от 1853 года архитектора Иванова из Архангельска на имя главноуправляющего путями сообщения и публичными зданиями России, в котором автор предложил эскизный проект «трехкильного духоплава» — судна, «которое с помощью воздушной на нем машины вгнетанием воздуха под его дно может плыть с значительной быстротой против ветра и стремя воды». Воздух предполагалось нагнетать вручную мехами. В начале XX века другой шведский инженер Густав Лаваль проводил эксперименты по снижению гидродинамического сопротивления судов с помощью «воздушной смазки» — тонкого слоя воздуха, вводимого между корпусом судна и водой. Однако практических положительных результатов ему получить не удалось.

Катер на воздушной подушке SR.N1:

1—аэродинамический руль заднего хода (2 шт.); 2—кабина пилота; 3—воздухозаборник нагнетателя; 4—топливный бак; 5—аэродинамический руль переднего хода (2 шт.); 6—корпус; 7—палуба; 8—сопло движителя переднего хода (2 шт.); 9—распределительная камера переднего (или заднего) хода; 10- распределительная диафрагма (2 шт.); 11 —сопло движителя заднего хода (2 шт.); 12—швартовное устройство; 13—-масляный бак; 14- нагнетательный вентилятор; 15—канал отбора воздуха для создания силы тяги (2 шт.)

Катер на воздушной подушке SR.N1 в ходе строительства

В 1915 году лейтенант австро-венгерского флота Т. Фон Мюллер-Тюмамюль спроектировал торпедный катер с поддерживающим эффектом воздушной подушки (смотри «Моделист-конструктор» №4 1986 г.).

Наш великий соотечественник К.Э.Циолковский в 1927 году опубликовал работу «Сопротивление воздуха и скорый поезд», в которой предложил для снижения противодействия движению поезда закачивать под профилированное дно вагонов… сжатый воздух. При этом тяга создавалась тоже сжатым воздухом, выпускавшимся через специальные отверстия — сопла.

Эта идея заинтересовала В.И.Левкова — молодого преподавателя гидравлики и аэродинамики (а вскоре профессора) Донского (Новочеркасского) политехнического института. Он подтвердил ее расчетами и модельными испытаниями — обычный перевернутый таз со встроенным электровентилятором, на глазах изумленных сотрудников «парил» и «плавал» над полом лаборатории. Левков разработал купольную схему аппарата на воздушной подушке (АВП). В 1935 — 1941 годах под его руководством было спроектировано и построено несколько судов на воздушной подушке (СВП), среди которых наиболее известный — торпедный катер Л-5 (смотри «Моделист-конструктор» № 12 за 2005 г. и № 10 за 1986 год).

Следует отметить, что все эти работы над аппаратами на воздушной подушке проводились в строгой секретности. А потому, когда инженер Коккерелл в 1956 году провел успешный эксперимент подобный тому, который В.И.Левков осуществил тридцать лет тому назад — это посчитали открытием и изобретателю был выдан патент. Однако умалять значения разработки Коккерелла ни в коем случае нельзя.

Внедрение разработок В.ИЛевкова во время Великой Отечественной войны прекратилось, а после войны они практически не были востребованы и даже забыты, если не считать самодеятельного конструктора-студента Г.С.Туркина, который в 1952 году разработал АВП с сопловой схемой (причем в инициативном порядке, а точнее — в домашних условиях, испытав его на московских улицах). К сожалению Геннадий Туркин в разгар работ по совершенствованию АВП неожиданно умер от болезни сердца, а последователей у него не оказалось.

Ховеркрафт SR.N1. Спуск на воду. Два темных кольца на днище—наружное и внутреннее сопла

Ховеркрафт SR.N1, построенный фирмой «Саундеч Ро», пилотируемый К.Коккереллом, совершает переход через пролив Па-де-Кале

Совсем иная судьба ожидала Ноvеkraft («парящее судно») сэра Коккерелла. Новое судно было широко разрекламировано, о конструкции и принципах ее работы — издана научная информация. А потому переход SR.N1 из Кале в Дувр стал не только эпохальным событием рождения СВП, но с этого момента определилось новое направление в мировом судостроении. Ноvеkraft подтолкнул в активизации подобных работ в этом направлении во многих странах, не говоря уже о самой Англии.

Но несмотря на такой огромный успех, дальнейшее совершенствование СВП поначалу, казалось, зашло в тупик. Дело в том, что максимально приемлемая энерговооруженность судна (мощность вентиляторной установки) могла обеспечить его подъем над поверхностью не более чем на 0,3 м, что было явно недостаточно для обеспечения приличной мореходности и проходимости. Однако, конструкторы довольно быстро и успешно справились с этой проблемой и уже в 1960 г. нашли простой выход — на СВП SR.N1 установили «юбку», представляющую собой гибкое ограждение (ГО) из эластичной прорезиненной ткани по всему периметру днища судна. Высота полотнища ограждения составляла около 150 мм. Теоретические расчеты и эксперименты показывали, что при одинаковой энерговооруженности СВП с гибким ограждением может подниматься над опорной поверхностью на высоту до 8 раз большую, чем без ГО.

Дальнейшие научно-исследовательские и экспериментальные работы были направлены на совершенствование подъемно-несущего (ПНК) и движительно-рулевого (ДРК) комплексов, а также на снижение себестоимости СВП.

Схема воздушных потоков СВП SR.N1:

а—всасываемый наружный воздух; б—устройство реверса тяги; в—направление струй воздушной завесы; г—воздушный поток наружного сопла

На первом этапе лидерами в разработках СВП на Западе оставались англичане. В 1964 году в Великобритании была создана фирма British Hoverkraft Corporation. Она получила мировую известность как разработчик и создатель серии СВП: от легкого SR.N5 до крупных ВН.7 и паромов SR.N4.

Машины на воздушной подушке этой фирмы трудились как на внутренних линиях между британскими островами, так и на линиях через пролив Ла-Манш (с 1966 г.) и даже осуществляли транспортные перевозки за Полярным кругом в Северной Норвегии для нужд ВМС НАТО. В 1969 году на многоцелевых СВП SR.N6 (модификация SR.N5) была осуществлена трансафриканская экспедиция через Сенегал, Мали, Нигер, Нигерию, Камерун и Конго.

Иной подход к реализации программ создания и освоения СВП был осуществлен в США и Канаде, обладающих на основных территориях развитой транспортной сетью. Сначала ими были закуплены английские СВП SR.N5, SR.N6 и SK.N5 для широкомасштабных испытаний в суровых условиях Аляски и заполярных районах Канады при температурах воздуха до -30°С и скорости ветра до 20 м/с.

Испытания по проходимости проводились на пределе технических возможностей СВП. Машины форсировали сугробы высотой до 1,8 м, поднимались и спускались на уклонах до 6°, проходили над торосами высотой до 0,9 м.

Во время испытаний машины привлекались к сейсмо-, гидро- и геологографическим работам. В этот период они участвовали в военных действиях США во Вьетнаме.

В конце 1970-х годов американские фирмы Aerojet Marine Equipment и Bell Aerospace Textron построили и представили на конкурсные испытания соответственно СВП JEFF(B) и JEFF(A).

Предпочтение отдали JEFF(B) фирме Bell Aerospace Textron, начавшей серийное строительство СВП типа LCAC для ВМС США. JEFF(A) зафрактовала компания British Petroleum для опытной эксплуатации нефтеразработок на севере Аляски.

В Канаде же фирма Bell Aerospace Canada Textron в 1971 году построила грузовое СВП гражданского назначения Voyager («Вояжер»). Три года его испытывали на пределе возможностей в условиях североамериканской Арктики и только после этого рекомендовали как прототип для серийного производства СВП-лихтеров LACV-30 (Lighter Air Cushion Vehicle) грузоподъемностью 30 т. Основным заказчиком лихтеров выступили ВМС США.

В Японии работы по созданию аппаратов ВП вела фирма Mitsui Engineering. Начала она с того, что заключила лицензионные соглашения с английскими компаниями Hoverkraft Development и Vickers, принимавшими участие в конкурсе по созданию английских СВП. По лицензиям японская фирма построила небольшую серию СВП различного водоизмещения и парсажировместимости: MV-PP1, MV-PP5, MV-PP15. Японская судоходная компания Oita Hover Ferry удачно эксплуатировала MV-PP5 на прибрежной акватории на линии, связывающей г.Оита с аэропортом.

Позднее фирма Mitgui Engineering разработала пассажирское СВП MV-PP10, после чего приостановила работы в этом направлении.

Франция в разработках СВП гражданского назначения пошла своим путем. Начиная с 1968 года, фирма Sedam построила ряд аппаратов, приспособленных к передвижению как по воде, так и по суше под наименованием Naviplan (№ 101, № 102S, № 102L, № 300). Отличительной особенностью французских СВП было применение на них оригинальных ГО многокамерного типа фирмы Societe Bertin.

Самым большим достижением французов стало строительство двух паромов Naviplan 500. Но один из них сгорел во время заводских испытаний, а другой, отработав в 1978 году на линии Дувр — Булонь через пролив Ла-Манш, был снят с эксплуатации, поскольку не выдержал конкуренции с английским SR.N4.

Начиная разговор о китайских СВП, надо отметить, что для СВП всех стран была характерна высокая энерговооруженности в качестве силовых агрегатов на них использовались авиационные двигатели (как поршневые, так и газотурбинные) Корпуса судов изготавливались из авиационных материалов.

Ховеркрафт SR.N1 в «юбке» выходит на берег

В Китае же начали проявлять интерес к СВП только в середине 1970-х годов, когда в большинстве перечисленных выше стран стали переходить к созданию СВП 2-го поколения, строящихся по корабельным технологиям с дизельными двигателями.

История создания СВП в СССР началась как бы заново.

В начале 1960-х годов на ленинградском (ныне санкт-петербургском) судостроительном объединении «Алмаз» разработали, построили и испытали 5-местное СВП «Радуга» и 38-местное — «Нева». Несмотря на их многочисленные недостатки, испытания этих СВП доказали возможность создания машин этого типа мирового уровня на базе отечественного оборудования и технологий из отечественных материалов и комплектующих, хотя и большей частью довольно дорогих — авиационных.

В 1965 году на заводе «Красное Сормово» в Горьком (ныне Нижний Новгород) построили 50-местный пассажирский СВП «Сормович». Частые эксплуатационные неприятности особенно в конструктивно сложной трансмиссии, состоявшей из четырех редукторов, не стимулировали дальнейшего развития в СССР судов этого типа, а потому последовала пауза в несколько лет.

Однако у специалистов появился необходимый опыт, а к возможностям СВП было привлечено внимание заинтересованных министерств и ведомств.

В начале 1970-х годов в СССР было построено сразу три небольших СВП: «Бриз» — судостроительным объединением «Алмаз»; «Радуга-2» — заводом «Красное Сормово» и АКВПР (амфибийный катер на воздушной ло-душке реактивный) — ЦКБ «Нептун» в г.Долгопрудном Московской области.

Наиболее удачный из них — построенный в 1976 году АКВПР. Он стал прототипом серийных СВП типа «Барс», который, в свою очередь, — основой для «Гепарда», переросшего затем в «Пуму», которая трансформировалась в «Ирбис». «Пума» еще имела корпус, выполненный по авиационным технологиям, но уже дизельный автомобильный газовский двигатель ЗМЗ-408. «Ирбис» же стал СВП второго поколения. У него было два дизельных двигателя, а корпус выполнен по более дешевым судостроительным технологиям и из соответствующих материалов.

Но это уже разговор не о создании, а развитии судов на воздушной подушке — тема объемная, а потому требующая отдельного рассмотрения.

А. ПОЛИБИН, М. ЯГУБОВ