Подводные крылья 
Опубликовано: 13.12.2010, 04:01
Я никогда не плавал. Поймите правильно: я купался в поливном канале, в речке, в море, катался на теплоходе по Москве реке и даже дважды сплавлялся с друзьями по Кубани на самодельном плоту. Но, всякий раз, находясь в воде, я видел берег. Причем очень близко. А вот так, чтобы оглянуться и, - кроме воды, ничего, не доводилось. Но, как вы понимаете, час тот приближается.



Общая информация
Впервые выйти в открытое море мне предстоит на так называемой «Комете» - судне на подводных крыльях. Такие суда с пятидесятых годов и по сей день (особенно на территории бывшего Союза) перевозят пассажиров по морским заливам, озерам и рекам и – как в моем случае - в каботажном морском сообщении. Другими словами, на середину Тихого океана меня не вывезут, но ощутить силу морской стихии позволят.

Задумка пассажирских скоростных судов на подводных крыльях напрямую связана с идеей воздушного лайнера. К днищу судна с помощью тонких стоек прикреплены крылья. При движении изгиб находящегося под поверхностью воды крыла – аналогично крылу самолета в воздухе - создает направленную вверх силу, которая выталкивает судно из воды. Таким образом уменьшаются силы трения и сопротивления - и, соответственно, увеличивается скорость движения судна и уменьшается расход топлива. Судно несется по водной глади словно насекомые водомерки. Плотность воды в 800 раз больше плотности воздуха, поэтому в данном случае речь идет о средней скорости не в 600, а в 60 км/час, что весьма неплохо для водного судна, на борту которого находится более сотни пассажиров.

Идея подводных крыльев возникла более века назад. Первый патент на странное судно был выдан еще в 1891 году. А в 1905 небольшой катер на подводных крыльях развил небывало высокую по тем временам скорость - 70 км/ч. В период с двадцать седьмого по пятидесятые годы подводные крылья и немецкий конструктор Ганс фон Шертель прославили верфь в Росслау, где строились такие экспериментальные суда массой до 80 тонн. Еще один этап в развитии судов связан с советскими учеными Келдышом и Лаврентьевым, которые в 1935 году предложили законченную теорию подводного крыла. Под руководством талантливого конструктора Алексеева в пятидесятых годах Советский Союз вышел на серийное производство быстроходных катеров.

Особенности конструкций
Существуют два типа подводных крыльев: частично погруженное и полностью заглубленное крыло. Чем глубже в воде частично погруженное крыло, тем больше подъемная сила, которая необходима для обеспечения устойчивость при движении. В случае полностью заглубленного крыла подъемная сила регулируется либо поворотом всего крыла (изменение угла атаки), либо отклонением закрылок, расположенных вдоль задней кромки неподвижного крыла. Регулировка наклона и высоты судна над водой, а также обеспечение его балансировки происходит автоматически по сигналам от механических или акустических датчиков уровня поверхности воды перед крылом. Конструкция при частичном погружении крыла проще, однако, менее эффективна при движении по волнам. Поэтому в некоторых конструкциях закрылками снабжают и частично погруженное крыло.

Также различают суда по трем схемам расположения крыльев. Первое - обычное расположение, при котором основная нагрузка приходится на носовые крылья, так как их площадь намного больше площади кормовых. Вторая схема повторяется с точностью до наоборот: кормовые намного больше носовых. Последняя третья схема – тандем: расположение, при котором подъемные силы носовых и кормовых крыльевых примерно одинаковы. Такая схема принята для большинства советских судов. На некоторых больших судах ставят третье промежуточное крыло.

По принципам обеспечения устойчивости и остойчивости известно большое число решений. Трапециевидные, V-образные и аркообразные крылья (пересекающие поверхность воды) являются самостабилизирующимися. К таким системам относятся схемы типа «этажерка» или «лестница», принятые для советских судов и в которых крылья установлены в два и более ряда по высоте. Когда внешние силы (например, ветер или волны) проваливают судно глубже или кренят на борт, в месте погружения под водой оказывается большая площадь крыльев, соответственно, возникает добавочная подъемная сила, которая и стабилизирует положение судна. Такая конструкция проста, однако, при движении с большой скоростью для нее характерны периодические толчки – ощущения не очень приятные. Более того, такие системы крыльев не годятся для больших судов.

Для плавания на волне наиболее приспособлены полностью погруженные крылья с изменяемым углом атаки. Корпус судна, оборудованного такой крыльевой системой, двигается без толчков на почти постоянном удалении от гребней волн. Разумеется, есть ограничение по высоте волн. При проходе подошвы волны крылья не должны оголяться. Для этого необходимо использовать стойки, которыми крылья крепятся к судну, такой длины, чтобы гребни волн не касались корпуса судна. Но, поскольку высота стоек находится в определенном соотношении с длиной судна, максимальная допустимая высота волн зависит от размеров судна. Чем больше размеры, тем длиннее стойки и, соответственно, лучше мореходность. Самые большие из современных судов на подводных крыльях преодолевают волны высотой не более 3-3,5 м.

При преодолении определенного предела скорости на подводные крылья начинает действовать так называемая кавитация. Давление на верхней поверхности крыла падает настолько, что вода там закипает, образуя пузырьки пара, которые сносятся потоком в область более высокого давления, где разрушаются и серьезно вредят верхней части подводного крыла. До сего времени еще не удалось создать подводных крыльев, пригодных для скоростей выше 70 уз (130 км/ч).

Для создания тяги на судах с подводными крыльями используют гребной винт или водомет. С винтом все понятно: он располагается в хвостовой части и вращается двигателем с помощью системы передаточных шестерен и валов (редуктора). В случае водомета тягу создает реактивная сила струи воды, накапливаемой внутри корпуса и с помощью насоса выбрасываемой с большой скоростью через отверстие в транце корабля. На большинстве гражданских судов с подводными крыльями используются дизельные двигатели. На судах большого водоизмещения с движителями обоих типов для повышения скорости часто применяют газотурбинные установки.

Судостроители
География строительства судов на подводных крыльев в советском союзе – факт довольно примечательный. Пять типов отечественных судов изготовлены на четырех судоверфях: Феодосия (Украина), Гомель (Беларусь), Зеленодольск (Россия). А вот последняя четвертая… Из-за нее-то все и началось. Дело в том, что «Комета», на которой полечу по волнам Черного моря в Грузию, - детище судостроительного предприятия «Потийская Судоверфь». Поти – это название города, расположенного в Грузии. Несет ли этот факт какое-либо значение в нынешней политической ситуации, я не знаю. Мне просто захотелось рассказать вам о судне своего первого плавания.


© «Содержание» 2010, www.ckazi.net


Скоростное пассажирское судно «Комета», проект 342 МЭ
Класс речного регистра: М.
Год выпуска первого судна: 1973.
Длина: 35,1 м.
Ширина: 9,6 м.
Осадка: 3,2 м (1,4 на крыльях).
Высота: 7,8 м.
Мощность: 2400 л.с.
Скорость: 60 км/ч.
Пассажиров: 120 человек.

Рубрика: Вторник, Техпроцесс