Как в СССР придумали и построили крылатые корабли. Они летают до сих пор

Представьте себе огромное судно. Это не самолет, но и не обычное судно; это экраноплан, одно из самых удивительных изобретений советских инженеров, воплощение смелой мечты о крылатых кораблях.

В послевоенные годы конструктор Идея Ростислав Алексеев нашел гениальный способ использовать экранный эффект, воздушную подушку, создаваемую между крылом и поверхностью воды или земли на малой высоте. Этот метод позволял огромной машине лететь быстро, грузить много и тратить меньше топлива, чем самолет.

Настоящие морские монстры, такие как известный «КМ», который западные разведки окрестили «Каспийским монстром», создавались на Волге в секретных заводах. Эти огромные монстры были такими большими, что казались пришельцами из будущего, и они летали там, где ни один самолет и корабль не могли пройти.

История экранопланов — это история о том, как смелая мысль продолжает летать даже после того, как ее создатели ушли, потому что эти крылатые корабли все еще привлекают внимание современных инженеров и энтузиастов по всему миру.

Теория. Как работают подводные крылья

Принцип действия подводных крыльевых аппаратов

Малогабаритные лодки, катера и даже доски для сёрфинга — все это последствия развития судов на подводных крыльях из глиссирующих кораблей или глиссеров.

Глисирование — это движение по воде за счет скорости, когда сопротивление жидкости резко снижается.

Подводные крылья стали естественным развитием концепции, поскольку они снижают сопротивление воды и улучшают динамику движения корабля, позволяя кораблю подниматься при определенной скорости.

С помощью своей подъёмной силы самолет фактически «взлетает» в толще воды.

Подводное соединение судна

Как и обычное водоизмещающее судно, судно на подводных крыльях удерживается на воде на стoянке и при малой скорости за счет силы Архимеда.

Поскольку площадь контакта с водой уменьшается, скорость увеличивается.

Крюгеры могут двигаться со скоростью 100 км/ч, а некоторые военные суда могут двигаться со скоростью даже 180 км/ч. Они примерно в 2-5 раз быстрее, чем обычные корабли.

Когда скорость увеличивается, крыло «закипает» из-за резкого снижения давления перед ним. Это называется эффектом «кавитации», который используют суда с воздушной каверной.

И ещё теория. Какие подводные крылья бывают?

Крыло, частично погруженное в землю

Подводные крылья бывают двух видов:

• частично погружённое — U-образное
• полностью погружённое — в форме перевёрнутого Т

Поднимая корпус над водой, во время движения на полной скорости частично погруженные крылья находятся на границе между водой и воздухом.

В то же время полнопогруженное крыло

Погруженные крылья не были разработаны быстро. Несмотря на то, что они могут снизить качку до нуля, им требуется постоянное управление и модификация, что стало возможным только с помощью современных компьютеров.

Гибридные суда используются для снижения качки в движении, используя обычный корпус без глиссирования и подводные крылья.

В истории этой конструкции есть много лет, важных вех и открытий, и почти каждый из них был связан с русским авиаконструктором Ростиславом Алексеевым и его KБ.

1. Самые первые корабли на подводных крыльях

Один из подводных аппаратов

В 1869 году француз Эммануэль Дени Фарко дал патент на первые подводные крылья:

«Закрeпление наклонных плоскостей или клиновидных элементов на бортах и дне судна, которые будут приподнимать его в воде при движении судна вперёд, что снижает лобовое сопротивление».

Несмотря на многочисленные исследования, настоящий прототип сyдна был испытан во Франции только в 1887 году.

В 1891 году граф де Ламбер подал первый русский патент: его судно имело крылья с независимой регулировкой по бортам.

Прототип подводной лодки, разработанный Энрико Форланини

В 1906 году итальянец Энрико Форланини использовал экспериментальный образец катера со скоростью 68 км/ч, чтобы добиться хороших результатов.

В том же году американец Уилиам Мичхэм опубликовал первое теоретическое исследование движения судов с подобными аэродинамическими элементами.

На рубеже веков британский конструктор Торникрофт также разработал несколько уникальных моделей, но они были созданы только к концу Первой Мировой войны.

Образец судна на подводных крыльях Александра Белла, прошедший испытания

Позднее Алекcандр Белл построил прототип корабля, который мог развивать скорость 111 км/ч.

В СССР инженеры ЦАГИ занимались этим вопросом: они построили первый образец и разработали основную теорию движения на подводных крыльях.

Кроме того, исследования «кавитации» и «суперкавитации» привели к созданию не только «крылатых» кораблей, но и множества гибридных методов перемещения различных объектов, от кораблей до артиллерийских снарядов.

Вы можете увидеть кавитационные пузырьки воздуха, когда вы работаете на гребном винте.

Кавитация — это физическое явление, при котором в жидкости позади быстро движущегося объекта образуются мельчайшие пузырьки с паром. Первоначально это явление считалось вредным, потому что оно ухудшает характеристики корабля. Эффект «сглаживания» кавитации с помощью ее предварительного усиления называется суперкавитацией.

Тем не менее, ни один из проектов не превратился в прототип серийного судна, поскольку значительная часть не вышла из этапа эскизного моделирования или состояния масштабной модели, чтобы проверить ходовые свойства в тестовых ваннах.

Еще в советские времена инженеры придумали необычные машины — экранопланы, которые летали почти над водой с помощью особого эффекта поддержки от воздушной подушки. Эти «крылатые корабли» были необходимы для транспортировки грузов и военных задач, потому что они быстрые, малозаметные и могут нести большую нагрузку. Хотя СССР больше не существует, идея о создании таких кораблей до сих пор существует.

2. Первые крылатые корабли Алексеева. Изобретения и прототипы

К сожалению, Ростиславу Алексееву пришлось начинать все с нуля, не имея интернета и современных инновационных методов, требующих активной публикации достижений и переписки с коллегами.

Идея создания сверхскоростного корабля так захватила Алексеева, что он защитил дипломную работу в Горьковском индустриальном институте (ныне Нижегородский государственный технический университет имени Алексеева) 1 октября 1941 года.

Дипломный проект Алексеева: глиссирующий торпедный катер

С талантом отправили на завод «Kрасное Сормово», где появилась первая модель судна на подводных крыльях (СПК).

Алексеев использовал теоретические выкладки, чтобы создать подобные корабли с двумя горизонтальными несущими плоскостями-крыльями с малым погружением, которая была традиционной для советского и российского кораблестроения.

Когда корабль достигает крейцерской скорости, его крылья выходят из воды и стоят прямо на поверхности жидкости.

К 10 октября того же года Кузнецов, ответственный за разработку и производство кораблей в Советском союзе, отверг проект.

План экраноплана СМ-1 на основе A-4

Тем не менее, сотрудники завода позволили Алексееву завершить проект и даже построить первый двухместный глиссер А-4 («Алексеев длиной 4 метра»), который был испытан в 1943 году.

Благодаря успеху проекта был разработан более крупный катер на подводных крыльях А-5, который имел невероятное аэродинамическое качество и достиг скорости в 85 км/ч в то время (при средней скорости боевых кораблей сегодня до 30-40 км/ч).

3. Боевые катера на подводных крыльях. Первые серийные СПК

Торпедный катер проекта 123К “Комсомолец”

Десять серийных торпедных катеров проекта 123K послужили основой первого боевого корабля на подводных крыльях, разработанного Алексеевым.

Конструктор разработал крылья, которые уже находились в стапелях корпуса, а также лишились брони. Главной защитой «москита», как его называют моряки, была скорость: проект 123К типа «Комсомолец» (А-11) развивал скорость 50 узлов (90 км/ч) при осадке всего 0,8 метра.

Такой человек мог безбоязненно нырять в близлежащие реки, а несколько торпедных аппаратов и трех пулемётов были достаточны для патрулирования побережья. Выстрелил — убежал.

Слeдом появился модернизированный катер проекта 184 чуть больших размеров, который позже получил турбореактивный двигатель РД-9 в дополнение к носовому крылу. Этот двигатель похож на тот, который советские «Ли-Си Ци-Нов» использовали во Вьетнаме.

Несмотря на то, что судно достигло рекордной скорости в 69 узлов или 127 километров в час, на борту было всего одно торпедное судно с парой боезарядов.

Поэтому проект был забыт, а вместо торпедных аппаратов появился сторожевой СПК проекта 125А. Всего их выпустили 16 экземпляров с 1963 по 1967 год.

Работа ЦКБ-5 (ЦМКБ «Алмаз») была поддержана ракетоносцами Алексеева, такими как серийные ракетоносцы проекта 206-М «Шторм» и 206МЭ «Вихрь», а также уникальным ракетным кораблем проекта 1240 «Ураган» с титановыми крыльями.

ЦКБ Алексеева вернулся к теме боевых кораблей только с проектом 133 «Антарес», который был разработан для морских частей КГБ. Они служили в составе пограничных частей до 2010 года.

Эти торпедные катера были разгонены парой газотурбинных агрегатов до скорости 112 км/ч, и среди серийных кораблей им так и не было равных.

4. Первые пассажирские корабли на подводных крыльях: «Ракета» и «Метеор»

В 1949 году Алексеев инициативно разработал скоростной пассажирский А-7, который впоследствии стал стандартным крылатым судном.

Те самые «Метеоры» и «Кометы», знакомые многим с детства, стали серийным воплощением конструкции, и даже сейчас на реках страны плавают корабли, построенные на основе седьмой компоновки Алексеева.

В них записаны размеры, общая конструкция и даже профиль подводных крыльев. Однако это признание произошло не сразу, потому что в начале эры СПК никто еще не думал о пассажирах.

Только появление в 1955 году серийных пассажирских кораблей на подводных крыльях Supramar PT 20 изменило мнение руководителей государства.

В 1957 году секретность с подводных крыльев исчезла, и конструктор с помощью правительства построил головной теплоход «Ракета» на основе ракетных катеров и проекта А-7.

Удивительный самолёто-корабль произвёл мировой фурор, когда он появился на Фестивале молодежи и студентов. Логично, что он получил продолжение в сериале.

Первая «Ракета» была отправлена в опытную эксплуатацию на Волгу на линии Горький — Казань. Судно преодолевало расстояние в 420 км за 7 часов, вместо обычного времени 30 часов.

В период с 1959 по 1976 год было построено 389 «Ракет», из которых 30 были экспортированы в самые неожиданные страны. Ракета долгое время были не только транспортом, но и популярным отдыхом.

«Ракеты» использовались для передвижения между городами Тарту и Псковом, на озере Ильмень, между Кёльном и Дюссельдорфом на Рейне, между Новгородом и Старой Руссой и обратно, а также между Лондоном и Грейвзендом на Темзе.

Они побывали в Канаде, США и даже Никарагуа. О странах, расположенных рядом с СССР, они даже не упомянули.

В 1958 году спустили на воду первый улучшенный пассажирский подводный корабль «Метеор», который долгое время был основным транспортным средством по реке на пару с «Ракетой».

Он вместил в два раза больше пассажиров, чем автобус, и мог вместить от 64 до 66 человек в зависимости от модификации.

Они были единственными в Союзе, когда речь шла о крейсерской скорости в 60 км/ч по кратчайшему водному пути. Не было ничего быстрее, удобнее или надежнее, чем они.

Всего было построено около 400 кораблей длиной 30 метров, которые стали основой советского речного флота, позволяя им заходить в большинство речных портов.

Модернизированный для морских условий «Метеор» получил название «Комета». Как и его предшественники, эти суда были высоко оценены странами Запада: только 52 из 86 кораблей остались в СССП.

Из всех сидов на подводных крыльях «Метеор» стал самым известным и самым популярным. Однако это не самое плохое или самое плохое.

5. Второе поколение «крылатых кораблей» Алексеева

ЦКБ Алeксеева построил газотурбоход «Буревестник» в 1964 году. Машина длиной 42 метра могла развивать скорость до 150 км/ч и перевозить до 150 человек.

Несмотря на статус, единственный экземпляр использовался для передвижения по стране по маршруту Куйбышев — Ульяновск — Казань — Горький, а затем — Ярославль — Горький. Тогда еще не придумали более быстрого пути.

Вопреки более сложному управлению, чем у большинства СПК, судно закончилось только в 1993 году, когда его сдали на металлолом.

Более крупным был только «Спутник», который спустили на воду в 1961 году. Его длина составляла 47 метров, и он мог перевозить 300 человек. К сожалению, он был снят с эксплуатации в результате аварии.

Однако его морская версия «Вихря» должна была «летать» при шторме 8 баллов из-за корпуса из авиационного алюминия и невероятной скорости двигателей.

Работы по этим типам легли в основу проекта «Восход», который заменил устаревшие «Ракеты» и «Метеоры» к началу 70-х годов.

Первое из 150 «Восходов» в серии было построено в 1973 году, а некоторые были экспортированы в Китай, Канаду, Австрию, Венгрию, Нидерланды и другие страны.

В 2000 году основным заказчиком стала нидерландская компания-оператор общественного транспорта Connexxion. Нидерланды прекратили использование последнего «Метеора» в 2004 году и «Восходов» в 2014.

Оставшиеся суда эксплуатируются странами: Венгрией, Болгарией, Китаем, Египетом, Чехией, Грецией, Вьетнамом, Марокко и Румынией.

6. Подводные крылья для мелководья: «Беларусь», «Полесье» и «Валдай»

После того, как серийное производство судов на подводных крыльях для озёр, морей и больших рек было налажено, ЦКБ по СПК (Горький) приступила к разработке СПК для малых рек.

Сначала были сделаны изменения в СПК ракеты, чтобы уменьшить их осадку, и некоторое время выпускалась ракета-M вместо обычной ракеты.

Этот был недостаточно, поэтому в 1962 году было создано экспериментальное СПК «Чайка» с еще меньшей осадкой.

СПК «Беларусь» с мелкосидящей осадкой всего в 30 сантиметров был разработан и выпущен в серию в качестве продолжения этих двух проектов.

В результате значительной модификации движительно-рулевого комплекса серийного СПК гребной винт специальной конструкции был установлен выше крыльевой системы и работал в области гребня кормового крыла в условиях неполного погружения, что привело к незначительной осадки.

Это позволило судну эксплуатироваться в верховьях рек и во время «низкой воды», а также подходить к пристаням деревень и других малых городов.

Новый СПК «Полесье» был создан в 1980-х годах для замены судов типа «Беларусь» и «Ракета-М» (версия с уменьшенной осадкой до 1,2 метра, против 1,8 метра у обычной «Ракета»). Теплоходы этого типа производились на Гомельском судостроительно-судоремонтном заводе с 1983 по 2008 год.

СПК «Полесье» экспортировались в страны СЭВ и Западную Европу. После 1991 года Китай выкупил многие корабли и назвал их «Лунтан».

На основе этого была создана модернизированная версия «Полесья» — проект 21380 «Валдай 45Р». В 2019 году была запущена первая партия из шести кораблей.

СПК-конструкция предназначена для быстрого перевозки пассажиров протяженностью до 400 км по малым рекам и водохранилищам класса. Пассажиров можно высаживать даже на необорудованный берег.

В настоящее время в эксплуатации находятся пять «Валдаев», из которых два находятся в Обь-Иртышском бассейне и пять в Нижегородской области. Было достигнуто соглашение о дальнейшем развитии производства, и планируется, что они будут поставлены иностранным заказчикам из Юго-Восточной Азии.

7. Огромные морские корабли на подводных крыльях: «Комета», «Колхида» и «Циклон»

В ЦКБ Алексеева активно разрабатывались различные морские скоростные теплоходы, помимо речных «пароходиков».

«Комета» — первый серийный образец, выпущенный в 1961 году и оснащенный модернизированными дизельными двигателями.

В период с 1962 по 1982 год было выпущено 125 «Комет» с «ёмкостью» до 120 пассажиpов в зависимости от модификации; из них ни 39 не были экспортированы.

Улучшенная «Колхида» с дизельными двигателями была выпущена на заводе «Комет» в 1982 году. Он мог перевозить от 120 до 140 человек.

Этот тип корпуса имеет прочный сварной корпус, который полностью разделен на девять водонепроницаемых отсеков, что гарантирует, что судно не потечет даже после заполнения двух смежных отсеков.

Двухпалубный флагман «Циклон» и малое морское судно «Ласточка», сошедшие со стапелей в 1986 году, завершили известную линию.

В ближайшее время планируется возобновить производство первых, чтобы они могли работать по морским маршрутам Балтики и Дальнего Востока в обновленной версии с индексом «250».

Куда пропали корабли на подводных крыльях?

Большинство эксплуатантов списали подводные катера и не планируют их использовать снова. Тем не менее, оказалось нечем заменить пассажирские суда.

Отдельные судна, плавающие по паре часов в день в Казани, Москве и Санкт-Петербурге, вызывают только недоумение и раздражение. Раньше автор еженедельно плавал на таких судах между городами Поволжья.

Несмотря на то, что количество гибелей речного пароходства сократилось после перестройки, для отдаленных районов были созданы лучшие условия: в Сибири эксплуатируются как советские суда второго поколения, так и новые.

В августе 2013 года было заложено обновленное пассажирское судно проекта 23160 «Комета 120М» на 120 человек. К сожалению, этот корабль, спущенный в 2017 году, был единственным в своем роде из-за отсутствия импортных двигателей.

ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева представил проект модернизированного быстроходного ракетно-артиллерийского катера на подводных крыльях проекта 133РА «Антарес РА» на седьмом Международном военно-морском салоне (МВМС-2015).

В инициативном порядке разработанный «стелс»-катер с новым корпусом и оборудованием понравился военным, но он так и не был выпущен в серию.

В конце сентября 2017 года в Чкаловске было спущено на воду малое судно проекта «Валдай 45Р» вместимостью 45 человек, разработанное СПК имени Алексеева. До 2020 года было построено еще четыре судна этого типа.

Газотурбоход «Циклон 250М», предназначенный для перевозки 250 человек, входит в число проектов судов на подводных крыльях, разработанных ЦКБ им. Алексеева.

Первый модернизированный «Метеор 120Р» проекта 03580 был заложен в 2019 году. Он должен был заменить старые «Метеоры» и использовать заброшенные маршруты.

Кроме того, большие и малые СПК (до 320 тонн водоизмещения для скоростей выше 70 узлов) предлагаются российскими конструкторскими бюро для использования на трансокеанских маршрутах.

Изобретение советских экранопланов, также известных как крылатые корабли, представляет собой яркий пример смелого инженерного таланта. Инженеры не просто скопировали самолет или корабль, а создали совершенно новый тип транспорта, который парил над водой на воздушной подушке с помощью собственных крыльев. Это был настоящий технологический прорыв, достигнутый в эпоху смелых экспериментов.

Грандиозные проекты по созданию целых флотилий так и не осуществились, но наследие этих машин живо. Некоторые из сохранившихся образцов, такие как самый известный гигант «Лунь», стали легендами и живыми памятниками своей эпохи. Они продолжают летать в истории авиации и судостроения, вдохновляя энтузиастов и конструкторов по всему миру.

Таким образом, совецкие экранопланы показали, что даже самые смелые идеи могут быть воплощены в металле. Они остаются символом того, как человек может заставить машину парить на границе двух стихий, и напоминанием о том, что путь прогресса часто бывает извилист, но всегда оставляет после себя незабываемый след.