A+ R A-

Летящие над волной часть2

 

Летящие над волной...

часть 2 

часть1

  Двигатель Р. Дизеля обнадеживает

Когда осенью 1910 г. Германию посетила специальная комиссия русского Морского министерства для ознакомления с вопросами кораблестроения, профессор G. Junkers (Г.Юнкерс), видный авторитет в области двигателей внутреннего сгорания, торжественно сообщил, что немцы значительно опередили всех в вопросах применения двигателя Дизеля на флоте. По заявлению Г. Юнкерса, в полученной им телеграмме из Гамбурга сообщалось, что построенное там дизельное судно вышло на испытания и развило 7 уз. Каково же было удивление именитого ученого, когда ему сообщили, что на Амуре успешно плавает флотилия русских дизельных канонерских лодок, имеющих скорость  полного хода   12 уз!В 1796 г. в семье выдающегося ученого и известного деятеля Великой французской революции Lazare Carnot(Л. Карно) родился сын, названный в честь знаменитого персидского поэта Саади. Но не поэзия стала призванием этого человека. Nicolas Léonard Sadi Carnot ( 1796 –  1832)(С. Карно) посвятил себя науке о теплоте как энергии, позже названной термодинамикой. В 1824 г. вышло в свет единственное, очень небольшое по объему сочинение Sadi Carnot «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», которое обессмертило имя автора.

Nicolas Léonard Sadi Carnot ( 1796 –  1832)

 

Тщательно исследовав круговой тепловой процесс (цикл), Карно сформулировал условия, работая в которых тепловой двигатель будет иметь наибольший КПД. Заметим, что в ту пору КПД самых совершенных КМУ не превышал 1,5—2 %. Карно критически отозвался о применении водяного пара в качестве рабочего тела:

Водяной пар может быть образован только в котле, в то время как атмосферный воздух можно нагревать непосредственным сгоранием, происходящим в нем. Этим была бы избегнута не только большая потеря в количестве тепла, но и в его термометрических градусах.

Только спустя 20 лет после смерти С. Карно, последовавшей в 1832 г., его сочинением заинтересовались ученые, а еще позже изобретатели. Успех сопутствовал некоторым из них, но полнее все идеи Карно воплотил в реальную конструкцию немецкий инженер Rudolf Christian Karl Diesel (1858 –  1913) (Р. Дизель), который в 1892 г., предложил поршневой двигатель, принципиально отличный от всех предшествующих.

Rudolf Christian Karl Diesel (1858 –  1913)

Двигатель, впоследствии названный в честь изобретателя дизелем, работал следующим образом: в цилиндр всасывался воздух, который подвергался там сильному сжатию и соответственно нагревался до высокой температуры. Затем в цилиндр подавалось в распыленном состоянии горючее, которое в среде раскаленного воздуха воспламенялось. Газы расширялись, а затем при обратном ходе поршня выталкивались из цилиндра наружу.

     

Принцип работы дизеля...

 

Даже первые далекие от совершенства дизели были в два-три раза экономичнее КМУ. На это сразу обратили внимание кораблестроители. Ведь при прочих равных условиях дизельный корабль мог пройти в два с лишним раза большее расстояние, чем такой же корабль, оснащенный КМУ, или при одинаковой дальности плавания мог взять в два-три раза меньший запас топлива, сэкономив тем самым водоизмещение для других нужд. 

 

 


 

В 1857 г. упоминавшийся ранее кораблестроитель К. П. Боклевский предложил применить дизели на кораблях. Примерно в то же время инженер Б. Г. Луцкий разработал проект замены КМУ миноносца дизельной установкой. Формально Морское министерство поддержало предложение и в 1901 г. даже заключило контракт на переоборудование миноносца «Видный» водоизмещением 350 т в дизельный. В результате замены предполагалось получить выигрыш в водоизмещении корабля около 56 т. Двигатели заказали в Германии, но в дальнейшем ими не занимались, и в 1905 г. контракт был расторгнут.

Эскадренный миноносец «Видный»

Судостроители России оказались оперативнее чиновников Морского министерства. В конце мая 1903 г. от причала Выборгской стороны в Петербурге отошло первое в мире дизельное судно речной танкер «Вандал» водоизмещением 1150 т, построенный на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде  и переведенный в Петербург на завод «Л. Нобель» (ныне завод «Русский дизель») для установки трех дизелей мощностью 120 л. с. каждый. Из-за нереверсивности дизелей того времени для передачи мощности от двигателей к гребному валу на «Вандале» была применена электропередача.

Самоходная баржа "Вандал". Слева вверху - схема электропередачи: двигатель внутреннего сгорания, генератор, мотор и винт судна.

 

Особый интерес к дизельным судам был проявлен в связи с русско-японской войной и печальной судьбой эскадры 3. П. Рожественского. Вспомнили, что еще в 1895 г. В. И. Афанасьев писал:

Постройка судов, способных переходить одним непрерывным рейсом из Кронштадта во Владивосток, кругом мыса Доброй Надежды, представляет, можно сказать, нашу национальную задачу, так как иностранные государства, имеющие в разных пунктах угольные станции, не нуждаются в судах такого рода .

Вспомнили и о том, что с появлением идеи послать эскадру на Дальний Восток в Морское министерство поступило несколько проектов переоборудования в дизельные транспортов-угольщиков, которые могли бы сопровождать эскадру, снабжая корабли топливом. Однако чиновники министерства положили проекты под сукно, внеся тем самым свою лепту в разгром эскадры, испытывавшей на переходе бесконечные затруднения со снабжением топливом.В апреле 1905 г. председателю Морского технического комитета была представлена докладная записка лейтенанта Д. Д. Филиппова с предложением строить дизельные корабли. Записка сопровождалась проектом дизельной энергетической установки для уже заложенных броненосцев типа «Андрей Первозванный» водоизмещением 17,4 тыс. т.

Броненосец  «Андрей Первозванный»

Масса энергетической установки должна была составить около 2750 т, а запас топлива 1150 т, что приблизительно равнялось массе паросиловой установки и запаса топлива строящихся броненосцев. Морской технический комитет признал предложение Филиппова реальным и рекомендовал для начала построить опытное дизельное судно. Но Главное управление кораблестроения категорически отказало, сославшись на то, что реализация проекта потребует много времени и больших средств.И все-таки Россия первой создала дизельные корабли. С заключением Портсмутского договора война с Японией закончилась, но обстановка на Дальнем Востоке продолжала оставаться напряженной. Охрана Приамурья не могла ограничиваться сухопутной обороной, и было принято решение заказать Балтийскому заводу в Петербурге флотилию из восьми однотипных канонерских лодок водоизмещением порядка 950 т и скоростью полного хода 11 уз и дальностью плавания не менее 1000 миль. Рассмотрев различные варианты, проектировщики пришли к выводу, что выполнить жесткие контрактные условия возможно, если применить дизельную энергетическую установку.В 1910 г. все восемь канонерок были построены и вошли в состав Амурской флотилии. Заданные показатели были значительно превзойдены. При водоизмещении около 1000 т канонерки имели дальность плавания со скоростью 12 уз около 2000 миль и со скоростью 8 уз-около 3000 миль. Именно об этих первых в мире дизельных кораблях было сообщено профессору Юнкерсу при посещении Германии комиссией русского Морского министерства.Кораблестроители России не отказались и от идеи применения дизельных установок на крупных кораблях. В 1908 г. Морское министерство под давлением общественного мнения и широкой дискуссии, развернувшейся на страницах печати, создало комиссию под председательством А. Н. Крылова по вопросу внедрения дизельных энергетических установок в военный флот. Комиссия рекомендовала принять дизели в качестве двигателей экономического хода на кораблях с паросиловыми установками и в составе всережимных  дизельных  установок.Но рекомендации комиссии не были поддержаны Морским министерством. Единственное чего удалось добиться — это разрешения оснастить дизельными установками две канонерские лодки водоизмещением 623 т, которые были построены в 1912 г. в Петербурге Адмиралтейским судостроительным заводом. Корабли развивали на полном ходу 13 уз и успешно эксплуатировались на Каспии. В конце 1912 г. Обществом Николаевских заводов и верфей (ныне Черноморский судостроительный завод) был построен дизельный пограничный крейсер «Ястреб» водоизмещением 370 т.В Морское министерство продолжали поступать проекты дизельных кораблей, в том числе и таких авторитетных   инженеров и кораблестроителей, как П. Ф. Вешкурцев, А. И. Смирнов, П. Л. Белявин, но министерство оставалось безучастным. В 1910 г. один из ведущих русских кораблестроителей Н.Н.Кутейников представил инициативный проект дизельного броненосного крейсера водоизмещением 19 тыс.т, который даже не был рекомендован специалистам для рассмотрения. Об отношении Морского министерства к применению дизелей на флоте говорит и такой факт. Министерство торговли и промышленности, интересовавшееся возможностями применения дизельных установок на судах коммерческого флота, на первое совещание по этому вопросу пригласило представителя   Морского   министерства, но, как указано в протоколе совещания: «...он был приглашен, но в совещание не прибыл».А на страницах русской печати публиковались и широко обсуждались проекты дизельных кораблей, что, конечно, привлекало внимание зарубежных кораблестроителей, причем не только в познавательных целях. В 1909 г. англичане на канонерской лодке "Rattler"(«Раттлер») водоизмещением 715 т заменили паросиловую установку на дизельную такой же мощности, что позволило сократить запас топлива почти на 50 %. Там же в 1912—1915 гг. построено несколько истребителей с комбинированной паротурбинно-дизельной установкой. В 1912 г. в Италии был построен дизельный минный крейсер водоизмещением 650 т и начато строительство серии дизельных миноносцев водоизмещением 120 т. Накануне первой мировой войны опытные дизельные миноносцы строятся во Франции и Германии.С учетом опыта развития кораблестроения сегодня нельзя утверждать, что дизельные энергетические установки целесообразно внедрять на кораблях всех классов. Но в то время они позволяли достичь многого, в чем мы еще убедимся.

 

 


 

 Рекордный корабль — эсминец «Новик»

Дизельные энергетические установки уступали паросиловым прежде всего в агрегатной мощности двигателей, ограниченной 1700—1800 л. с, и в удельных массовых показателях - порядка 100 кг/л. с, что препятствовало их применению на быстроходных кораблях.В октябре 1913 г. у гранитных набережных Невы жители Петербурга любовались стоявшим на якоре кораблем. Это был эскадренный миноносец «Новик», пришедший на Невский рейд с ходовых испытаний, на которых корабль перекрыл все достигнутые к тому времени скорости, показав 37,3 уз.

 

Эсминец «Новик»

Эсминец, унаследовавший имя крейсера «Новик», был спроектирован корабельным инженером K. E. Tennyson(К. Э. Теннисоном) с учетом последних достижений кораблестроения и заложен в 1910 г. на верфи петербургского Путиловского завода (ныне «Кировский завод»(конец 1980х)).Необходимость в кораблях, подобных «Новику», выявилась в ходе русско-японской войны, когда понадобилось усилить истребители, сделав их способными сопровождать эскадры, действовать в их составе и  использовать  в  автономном   плавании. Возрастал калибр артиллерии и торпед, совершенствовались средства навигации и связи, улучшались мореходные качества. Соответственно увеличивалось водоизмещение кораблей, достигая -1000 т и более. Появляется тип корабля, названный эскадренным миноносцем. По основным тактико-техническим элементам «Новик» выгодно отличался от иностранных аналогов постройки тех лет (табл. 2).

 

Таблица 2 .Основные тактико-технические элементы эсминцев

Название,
принадлежность
Год
закладки
Водоизмещение, тСкорость, узВооружение
Артиллерия (число стволов Х калибр), мм
Вооружение
Торпедные трубы,шт
«Новик», Россия1910140037,34х102
4 пулемета
8
"Swift"(«Свифт»), Англия1907182335,14х1022
"Imikaze"(«Имиказе»), Япония1910116831,52х102
5 пулеметов
4
"Ivin"(«Айвин»), США1911110030,74х1028
"Bisson"(«Биссон»), Франция191180430,02х102
4 пулемета
4
S-36, Германия191379034,73х886

 

В кораблестроении наступает пора энергичной борьбы за скорость, достигшая апогея к середине 30-х гг. Задача была нелегкой. В рассматриваемый период масса энергетической установки и топлива составляла на эсминцах 45—55, а на крейсерах — 40—50 %  водоизмещения.Неправильно было бы полагать, что для тяжелых кораблей проблема скорости являлась второстепенной. Однако при максимально развитых средствах нападения и защиты получение даже относительно небольшой скорости на огромном корабле представляло весьма сложную задачу, несмотря на то, что существует обстоятельство, на первый взгляд весьма облегчающее ее решение.

 

Эсминец «Новик»

Известно, что увеличение скорости в основном достигалось повышением энерговооруженности кораблей. Так, у кораблей разных классов, построенных в 1920-х гг., при скорости полного хода 31 уз энерговооруженность составляла:

 

 Водоизмещение,тЭнерговооруженностьл. с/т
Линейный крейсер      41200         3,5
Крейсер      13600         5,3
Эсминец       1480        18,2

 

 

В то же время существует закономерность, что с ростом водоизмещения при сохранении геометрических пропорций корабля сопротивление на 1 т водоизмещения снижается. Почему? Если при сохранении геометрических пропорций длину, ширину и осадку корабля увеличить вдвое, то объем подводной части корпуса возрастет в 2х2х2 раза, а смоченная поверхность корпуса только в 2х2 раза. Следовательно, на каждую тонну водоизмещения поверхность трения будет вдвое меньше. Соответственно уменьшится сопротивление трения. А волновое сопротивление?С увеличением размеров корабля волновое сопротивление возрастает своеобразно. Если размер корабля увеличить в n раз, то волновое сопротивление возрастет в nхnхn раз, и скорость такого корабля v будет равна v\/n. Это значит, что при увеличении размеров корабля, имевшего скорость 20 уз, его волновое сопротивление возрастет в восемь раз, а скорость будет равна v=20\/2  = 28,2 уз.Отсюда следует многообещающий на первый взгляд вывод: если на крупных кораблях обеспечить энерговооруженность, подобную той, которая характерна для эсминцев, то они будут намного быстроходнее легких кораблей. Однако тяжелые корабли имеют другие оперативно-тактические задачи и соответственно иные тактико-технические элементы. Мощная артиллерия с соответствующим боезапасом и развитое бронирование, поглощающие основную часть водоизмещения,- таков далеко не полный перечень непременных атрибутов этих плавучих крепостей.Посмотрим на составляющие, нагрузки тяжелых и легких кораблей, построенных в начале XX в. (табл. 3).Таблица 3. Распределение нагрузки (в % от полного водоизмещения) на тяжелых и легких кораблях

Класс           Корпус               Бронирование                          Вооружение                       Энергетическая установка                      Топливо
Линкоры           30—33                   31-40                                8—14                                          7-15                          4-8
Эсминцы

           27—35

                      ...                                3—4                                        36—42                         14-22

 

За счет чего можно разместить на тяжелом корабле гораздо более мощную энергетическую установку, даже если она будет иметь удельную массу установки эсминца? Ведь с ростом водоизмещения корабля, как мы уже знаем, каждый узел будет приобретаться ценой огромного увеличения мощности энергетической установки...

В 1952 г. новый трансатлантический лайнер США "United States"(«Юнайтед Стейтс») в первом же рейсе превысил рекорд «Голубой ленты Атлантики» сразу на 5 уз, показав на переходе среднюю скорость 36,5 уз.

Лайнер "United States"

Более 15 лет широко разрекламированный «Большой Ю» совершал рейсы между Европой и Америкой, и все эти годы судостроители разных стран продолжали недоумевать, за счет чего на судне валовой вместимостью 53 320 рег. т получена столь высокая скорость. Интерес подогревался рекламными и, как позже выяснилось, частично дезинформационными публикациями в прессе.Официально мощность энергетической установки лайнера не сообщалась. Высказывались предположения, что она составляет примерно 150—160 тыс. л. с. Столь мощной установкой не было оснащено ни одно судно в мире. На моделях "United States" специально искажали подводную часть корпуса либо вообще не показывали ее. Когда в одном из журналов появилась фотография подводной части, весь тираж журнала был конфискован. Как часто бывает в подобных ситуациях, отсутствие информации восполнялось домыслами и легендами.

Разрез  "United States"

Секреты «Большого Ю» стали достоянием общественности после того, как в 1968 г. лайнер, приносивший огромные убытки владельцам, был снят с линии и поставлен на прикол. Как выяснилось, судно строилось в обстановке строжайшей секретности, так как техническое задание на него, которым предусматривалась возможность переброски с большой скоростью 14 тыс. военнослужащих на расстояние 10 тыс. миль без заправки топливом в море, было согласовано с Пентагоном. Высокая скорость лайнера не являлась следствием каких-то принципиально новых технических решений. После многочисленных прогонов моделей в опытовом бассейне были выбраны оптимальные обводы и размерения судна. Широкое применение легких сплавов позволило только на корпусных конструкциях сэкономить около 10 тыс. т водоизмещения, за счет чего стало возможным оснастить лайнер КТУ мощностью 240 тыс. л. с.! Истинная скорость "United States"составляла не 36,5 уз, с которыми он легко завоевал «Голубую ленту Атлантики», а 38,5 уз. Очередная сенсация уступила место фактам.Но мы забежали вперед, а между тем империалистические противоречия в начале столетия привели к мировой войне. Для кораблей наступило время серьезных экзаменов. Кораблестроители передали эстафету морякам.

 


 

Война экзаменует В декабре 1914 г. в бою у Фолклендских островов английские линейные крейсеры  "Invincible" («Инвенсибл») и "Inflexible" («Инфлексибл») потопили немецкие бронированные крейсеры "Scharnhorst" («Шарнхорст») и"Gneisenau" («Гнейзенау»).

Британский крейсер HMS  "Invincible"Фактор скорости сыграл важную роль в успехе английских кораблей, имевших скорость полного хода 26,5 уз, а при сверхпроектной нагрузке машины — 28,5 уз,

Британский крейсер HMS  "Inflexible"в то время как крейсеры противника могли развить максимальную скорость 24 уз.

 

Немецкий крейсер SMS  "Scharnhorst"

Англичане навязали немцам дистанцию и время боя, компенсируя относительно слабое бронирование своих линейных крейсеров преимуществом в скорости.

 

Немецкий крейсер SMS  "Gneisenau"

В течение всей войны давала себя знать недостаточная скорость итальянских эсминцев, значительно превосходивших австрийские эсминцы в вооружении, но существенно уступавших им в скорости.Отличные ходовые качества русского «Новика» сыграли первостепенную роль в его боевых делах. Эсминец 17 августа 1915 г. вышел в дозор. В предутренней мгле сигнальщики обнаружили два больших корабля незнакомых силуэтов. Как выяснилось позже, это были новейшие немецкие эсминцы «V-99» и «V-100» водоизмещением 1350 т. Их силуэты еще не фигурировали в военных справочниках, в связи с чем сигнальщики «Новика» не смогли определить принадлежность кораблей. На условный сигнал эсминцы не ответили. «Новик» открыл огонь.Третьим залпом был накрыт «V-99». На полубаке возник пожар, затем была сбита средняя дымовая труба, загорелась кормовая надстройка, и корабль сбавил ход. Артиллеристы «Новика» перенесли огонь на второй эсминец, пытавшийся прикрыть поврежденный «V-99» дымовой завесой. Вскоре и на «V-100» возник пожар. Вновь огонь был перенесен на «V-99», который, пытаясь скрыться от русского корабля, попал на минные заграждения и подорвался на них. В вахтенном журнале «Новика» появилась запись: «5 ч 38 мин. Первый миноносец погружается кормой»...«Новик» участвовал во многих боях. В ноябре 1915 г. он потопил немецкий сторожевой корабль "Norburg"(«Норбург». На минах, выставленных «Новиком», погибли немецкий крейсер "Bremen"(«Бремен») и эсминец «V-191».

SMS  "Bremen"

В мае 1916 г. «Новик» совместно с эсминцами «Гром» и «Победитель» атаковал в Норчепингской бухте вражеский конвой. Впервые в истории применив залповую стрельбу торпедами по площадям, эсминцы потопили вспомогательный крейсер "Hermann" («Герман»), два вооруженных траулера и два транспортных судна.Для ликвидации «Новика» немцы создали специальную диверсионную группу, которой за успешное выполнение задания было установлено вознаграждение 50 тыс. руб. Вознаграждение так и не было получено. А «Новик» в октябре 1917 г. с успехом участвовал в Моонзундском сражении с германским флотом.

 


 

Забегая вперед отметим, что наряду с другими кораблями бывшего царского флота «Новик» прошел капитальный   ремонт и модернизацию, вступив в состав Балтийского флота под именем «Яков Свердлов». Корабль активно участвовал в советско-финляндской войне 1939-1940 гг., а с первых дней  Великой Отечественной войны начал боевые действия против фашистского флота. Корабли Краснознаменного Балтийского флота 28 августа 1941 г. оставили г.   Таллин и взяли курс на Кронштадт. Для «Якова Свердлова», шедшего   в   охранении,   этот   поход оказался последним. Вражеская мина прервала боевой путь героического эсминца.В ходе первой мировой войны выяснилось, что скорость является одним из важнейших тактических элементов корабля. В отдельных боевых действиях большая скорость ядра боевых сил флота позволяла навязать свою волю противнику. В операциях турецкого флота немецкий крейсер "Goeben" («Гебен»), переименованный турками в «Султан Селим Явуз» благодаря значительному превосходству в скорости над кораблями русского флота (28 уз против 16), оперировал на всем пространстве Черного моря, не опасаясь противника и в то же время вынуждая русский Черноморский флот держать свои силы сосредоточенными для отражения возможных атак.

 

SMS  "Goeben"

В ходе войны с английских и итальянских крейсеров и эсминцев с целью увеличения скорости зачастую снимали «лишние» грузы, несмотря на снижение боевых качеств и ухудшение обитаемости кораблей.Особое внимание было обращено на своевременную очистку подводной части корпуса кораблей. Ведь уже давно было обращено внимание, что с течением времени корабли теряют скорость. Потеря бывала весьма ощутимой. Так, русский броненосец «Николай I» в 1892-1893 гг. вместо показанных на сдаточных испытаниях 15 уз мог развить не более 8 уз.

 

Эскадренный броненосец «Император Николай I»(1886-1905)

Обрастание корпусов сопровождается не только потерей скорости, но и перерасходом топлива. Ведь для того, чтобы при увеличенном сопротивлении получить проектную скорость, нужен больший упор гребного винта, который может быть получен лишь за счет увеличения числа его оборотов. Например, крейсер США "Charleston" («Чарльстон») через месяц после очистки корпуса в доке при скорости 8,7 уз и числе оборотов винтов 341 об/мин сжигал в сутки 33,1 т угля, а уже через 5 мес скорость упала до 6,8 уз, число оборотов винтов возросло до 349 об/мин и расход угля составил 35,3 т.

 

Крейсер США U.S.S. "Charleston"

В 1917 г. английский крейсер "Bristol" («Бристоль») с проектной скоростью 25 уз из-за обрастания корпуса безнадежно отстал и прекратил погоню за менее быстроходным отрядом австро-венгерских кораблей в Адриатическом море.

 

Английский крейсер HMS  "Bristol"

После этого эпизода было принято решение очищать подводные части английских и итальянских кораблей, действовавших в  Адриатическом море, не реже одного раза в 6 мес, в то время как раньше эту операцию выполняли не чаще чем раз в два-три года.

 

 


 

 

Атакуют    торпедные    катераВ самом конце первой мировой войны с австрийского линкора "Szent István"(«Сент Истван») заметили два мчавшихся навстречу крохотных катера, носовая часть которых была поднята над водой. На линкоре оценили обстановку лишь тогда, когда на расстоянии нескольких кабельтовых катера резко отвернули, выпустив торпеды. Но было уже поздно. Мощный взрыв потряс воздух, и новейший линкор водоизмещением 22 тыс. т в считанные мгновения скрылся  под водой.

 

SMS "Szent István"

До сих пор говорилось о водоизмещаюших кораблях, которые, как на стоянке, так и на ходу, удерживаются у поверхности воды силой поддержания. Как мы уже знаем, полное сопротивление таких кораблей при увеличении скорости в грубом приближении возрастает по закону кубической зависимости.Первым попытался отступить от указанного принципа английский пастор Charles Meade Ramus(Ч. Рамус), предложивший в 1870 г. проект миноносного корабля водоизмещением около 2500 т, скользящего по поверхности воды. Предложение произвело впечатление, и адмиралтейство поручило William Froude (У. Фруду) срочно испытать модель необычного корабля в бассейне. Результаты испытаний не порадовали пастора. Фруд дал заключение, что хотя скольжение по воде в принципе возможно, корабль Рамуса затонет под тяжестью одной только мощной энергетической установки, без которой он не сможет развить скорость, необходимую для выхода на режим скольжения.Но священнослужитель отличался упорством. Вскоре он предложил другой вариант скользящего судна водоизмещением 200 т, и вновь проект был забракован из-за отсутствия подходящих мощных и в тоже время легких двигателей. Рамус умер, не воплотив в жизнь своей идеи.Прошло 13 лет, и один из пионеров авиации во Франции инженер S. D'Alembert(Ш. Д'Аламбер), обратившись к идее Рамуса, построил судно необычной конструкции, основу которого составляли четыре бочки, соединенные общей рамой. Под бочками поперек судна наклонно к поверхности воды располагались одна за другой четыре доски, на которые судно должно было опираться при движении. Необычное сооружение соединили тросом с упряжкой лошадей и провели буксировку. Опыт оказался удачным, судно всплывало и скользило по воде.В 1897 г. Д'Аламбер испытал первое самоходное скользящее судно, которое состояло из двух байдарок, соединенных четырьмя поперечными рамами. Под днищем байдарок были укреплены одна за другой четыре пары досок, угол наклона которых к поверхности воды можно было регулировать. На помосте размещались котел и паровая машина, движителем служил гребной винт. Результат превзошел все ожидания: судно   скользило   по   воде   со   скоростью около 20 уз. Развивая успех, Д'Аламбер в 1905 г. построил скользящее судно с бензиновым мотором. Суда нового типа получили название «глиссеры» (от фр. glisser— скользить) .

 

Первый самоходный глиссер D'Alembert (Д'Аламбера)

Принцип глиссирования основан на том, что частицы жидкости обладают инерцией, и если умело ее использовать, можно значительно снизить сопротивление движущегося судна. Вспомним, как рикошетирует плоский камешек, брошенный под малым углом к поверхности воды. Сила, не дающая камешку сразу утонуть, есть не что иное, как реакция воды, возникающая благодаря инерции ее частиц и не позволяющая им мгновенно раступиться перед камешком. Аналогичное явление возникает при движении глиссера с плоским днищем на большой скорости. На днище создается сила, которая поднимает корпус из воды, в результате чего резко снижается сопротивление. Чем выше скорость, тем больше корпус будет всплывать.Пока глиссер стоит на месте или движется с очень малой скоростью, он удерживается у поверхности воды только силой поддержания. С увеличением скорости наступает момент, когда начинает сказываться  инерция частиц воды, и на днище кроме силы поддержания начинает действовать гидродинамическая сила. Эту силу, направленную под углом к днищу, близким к прямому, можно разложить на две составляющие: одну действующую вертикально вверх, и другую — направленную горизонтально в сторону, обратную движению судна. Первая составляющая носит название гидродинамической подъемной силы; вместе с силой поддержания они равны массе судна и удерживают его у поверхности воды. Другая составляющая представляем собой сопротивление.

Гидродинамическая сила при глиссировании и ее составляющие.

С увеличением скорости глиссера гидродинамическая сила возрастает, а вместе с ной возрастают ее составляющие. Так как гидродинамическая подъемная сила и сила поддержания, удерживающие судно у поверхности воды, всегда должны быть равны массе судна, то сила поддержании по мере роста гидродинамической подъемной силы уменьшается, Когда скорость станет значительной, сила поддержания будет очень малой по сравнению с гидродинамической подьемной силой. Одновременно с уменьшением силы поддержания уменьшается объемное водоизмещение, и судно всплывает. Глиссирование начинается тогда, когда главной силой, удерживающей судно в поверхности воды, становится гидродинамическая подъемная сила, а сила иод-держания начинает играть вспомогательную роль. Отсутствие (точнее, малая величина) волнового сопротивления у как бы поднятого над водой глиссера позволяет достичь на нем значительно большей скорости, чем на обычном водоизмещающем судне такого же водоизмещения.

Столь эффективный способ движения по воде не мог оставить кораблестроителей равнодушными. Небольшой быстроходный, сравнительно дешевый  корабль, которому благодаря малой осадке не страшны торпеды и мины, заманчиво было использовать в качестве торпедоносителя. Ведь даже небольшие миноносцы легко обнаруживались неприятелем на значительном расстоянии от объекта атаки и представляли хорошую мишень для артиллерии. Именно это имел в виду адмирал С. О. Макаров, когда незадолго до русско-японской войны писал: «Лучшая защита миноноски от снарядов есть ее малая величина. Теперь миноноски так выросли в размерах, что это качество в значительной мере утратилось». Отчасти этим объясняется успешное использование русскими моряками при обороне Порт-Артура корабельных катеров в качестве торпедных. Так, катер с броненосца «Победа» потопил японский миноносец.

 

Броненосец «Победа»

Правда, высокая скорость глиссеров достигается при относительно большой затрате мощности и, что очень важно, с увеличением водоизмещения глиссера возрастает скорость, при которой начинается глиссирование. Например, если при водоизмещении 27 т глиссирование начинается примерно с 32 уз, то при водоизмещении 1000 т для выхода на режим глиссирования необходимо развить 58 уз. Такая специфика требует применения мощных и в тоже время компактных двигателей. Вот почему глиссеры получили распространение с появлением бензиновых моторов, имеющих отличные массогабаритные показатели. Однако относительно небольшая агрегатная мощность бензиновых двигателей вынуждала ограничивать водоизмещение глиссеров, которое до сих пор не превышает 250 т.В связи с ограниченным водоизмещением дальность плавания глиссеров относительно невелика. Кроме того, их мореходность ограничена волнением моря 3—4 балла. Это объясняется тем, что сила поддержания глиссера на большой скорости становится столь малой, что уже при сравнительно небольшом волнении моря глиссер отрывается от воды, а затем, падая, испытывает большие ударные нагрузки на корпус.Но, несмотря на указанные специфические недостатки, торпедные катера были созданы, и в ходе первой мировой войны получили заслуженное признание. За годы войны их было построено около 300 единиц. Только Италия, имевшая к концу 1916 г. 46 торпедных катеров, за два последующих года построила еще 153 единицы. Наиболее быстроходные из них развивали скорость около 40 уз.  

 

 


 

Глава 5

 

МЕЖДУ МИРОВЫМИ ВОЙНАМИ

 

В поисках выхода

 

С окончанием мировой войны начался очередной пересмотр тактико-технических элементов кораблей. Возросли требования в части усиления вооружения, мореходности, живучести, дальности плавания и скорости. В связи с увеличением дистанции боя и применения авиации на тяжелых кораблях нужно было усиливать бронирование.Корабли становились все сложнее. Безвозвратно ушли в прошлое времена, когда их проектировал изобретатель-одиночка или, в лучшем случае, небольшая группа энтузиастов. В странах с развитым кораблестроением создаются конструкторские кораблестроительные бюро, в штат которых входят специалисты разного профиля. Но в каждом коллективе, тем более творческом, должен быть лидер — человек, умеющий мобилизовать других, заразить их своей одержимостью, не боящийся принять решение и взять на себя всю полноту ответственности. Таким человеком становится главный конструктор.Правильно выбрать и сбалансировать средства нападения и защиты, обеспечив в пределах заданного водоизмещения достаточную скорость, дальность плавания, автономность и другие тактико-технические элементы,— все это требует высокой квалификации, опыта и таланта участников проектирования корабля, а главного конструктора особенно. Он должен быть инженером в полном смысле этого слова, так как корабль — сооружение, подверженное воздействию сложной системы сил и нагрузок. При этом главный конструктор должен всегда представлять корабль в целом, так как все предложении  конструкторов  по  вооружению, корпусу, энергетическим установкам и других специалистом часто являются несовместимыми. Именно он — главный конструктор — должен, всесторонне рассмотрев и изучив эти предложения, принять окончательное решение, чтобы тактико-технические элементы создаваемого корабля соответствовали заданию и достигнутому уровню кораблестроения. При этом главный конструктор должен обладать воображснием и чувством научной перспективы, так как корабль строится довольно долго, а его боевое применение может потребоваться через неопределенное количество лет и к тому времени он может оказаться устаревшим. Поэтому в проект с самого начала должны быть заложены решения, на несколько лет опережающие уровень техники, достигнутый к началу проектирования. Но мы отвлеклись...После войны, пытаясь затормозить усиление морских вооружений, Англия, США, Франция, Италия и Япония в 1922 г. заключили в Вашингтоне договор, который ограничивал водоизмещение и калибр орудий вновь строящихся тяжелых кораблей. Договором устанавливалось новое понятие — «стандартное водоизмещение», т. е. водоизмещение полностью оборудованного корабли, но без запаса топлива и воды для котлов.Дальнейшее развитие событий показало, что Вашингтонский договор не столько ограничил морские вооружения, сколько нарушил естественный ход развития тяжелых кораблей, в первую очередь крейсеров, для которых устанавливались предельное стандартное водоизмещение 10 тыс. т при главном калибре артиллерии не более 203 мм. В результате договора появились так называемые вашингтонские крейсеры, которые по тактико-техническим элементам не соответствовали своему назначению. В отведенном лимите водоизмещения практически невозможно было сбалансировать достаточно мощное вооружение и бронирование в сочетании с достаточной скоростью и приемлемой дальностью плавания. Например, французские крейсеры вообще не имели бортовой брони, за что получили в морских сферах прозвище «картонных».

 

Французский крейсер 1930 года "Jeanne d'Arc" скорость 25 уз.

В послевоенном кораблестроении поиск способов увеличения скорости кораблей продолжался все в тех же традиционных направлениях. Значительное облегчение кораблей было достигнуто за счет совершенствования конструкции набора корпуса и, особенно, начавшей широко применяться с конца 20-х гг. электросварки. Раньше других электросварку применили кораблестроители Германии, скованные Версальским договором по водоизмещению кораблей и энергично искавшие выход из этого положения. При постройке немецкого крейсера "Emden"(«Эмден») водоизмещением 6000 т применение электросварки позволило сэкономить в массе примерно 270 т. На эсминцах выигрыш составлял около 10 % от водоизмещения.

 

Немецкий крейсер  "Emden" 1930 год в Китае...

Решая задачу облегчения кораблей, конструкторы обратились к алюминию и его сплавам. На американском крейсере водоизмещением 10 тыс. т только замена железной каютной мебели на алюминиевую дала выигрыш в массе около 50 т, а замена тяжелого сурикового покрытия корпуса алюминиевой краской— еще 70 т. Использование легких сплавов в конструкции корпуса и при изготовлении внутрикорабельного оборудования немецкого эсминца водоизмещением 900 т позволило сэкономить в массе  почти 50т.  

 

 


 

Не прекращался поиск возможностей снижения сопротивления кораблей. Ясно, что зависимость мощности энергетической установки от скорости корабля кубическая, и что эта закономерность сугубо приближенная.Так Ю упоминаемый ранее,линкор США "Texas"(«Техас») при мощности установки 18 870 л. с. развивал скорость 19,1 уз, а при мощности 28 370 л. с- 21 уз.

USS "Texas" BB-35

При 19.1 уз мощность установки в зависимости от скорости возрастала с показателем 3,28, при 21 уз - с показателем 4,27, следовательно, для увеличения скорости на 2 уз затрачивался 51 % мощности. Эсминец США "Cassin"(«Кассин») при 370 л. с. развивал 12 уз, а при 15 310 л. с-30,1 уз. Таким образом, увеличение скорости в 2,5 раза достигалось при увеличении мощности в 41 раз, т. е. показатель составлял 4,05. В то же время на некоторых кораблях этот показатель снижался до 2.

 

USS "Cassin" (DD 372) 2 февраля 1937года.

Подобная нестабильность не только указывала на сложную природу процесса сопротивления, но и говорила кораблестроителям о существовании скрытых резервов увеличения скорости кораблей за счет оптимальных формообразований и размеров корпуса. Н. Е. Жуковский еще в 1897 г. писал:

...1) Всякое очертание подводной части судна строго соответствует некоторой соответствующей для него наивыгоднейшей скорости движения;

2) уклонение от этого очертания при данной скорости и, наоборот, уклонение от наивыгоднейшей скорости при данном обводе неизбежно влекут за собой быстрое возрастание сопротивления и бесполезно затрачиваемой работы.

Снижение сопротивления трения было маловероятно, здесь все резервы практически исчерпали. И в наше время сопротивление трения поддерживается на приемлемом уровне в основном за счет периодической очистки подводной части корпуса корабля в доке. Но вот проблема снижения волнового сопротивления с ростом быстроходности кораблей становилась все более актуальной. Ведь уже при числах Фруда порядка 0,3 и выше волновое сопротивление начинает  превышать сопротивление трения и продолжает быстро нарастать (табл. 4).

Таблица 4     Соотношение Rf и Rr на полном ходу корабля.

Класс        Число Фруда

      Сопротивление 
           от полного
          трения,%

Сопротивление 
остаточное,%
Эсминец0,543862
Крейсер0,444159
Линейный крейсер0,364555
Линейный корабль0,256139
Грузовое  судно0,187822

Известно, что длина корабля серьезно влияет на его ходовые качества. По образному выражению англичан «длина обеспечивает скорость». Увеличение скорости кораблей сопровождалось увеличением отношения длины корпуса к ширине L/В. Ведь величина волн, а следовательно, и количество энергии, расходуемой на их создание, в основном зависят от полноты обводов корпуса и скорости корабля. Увеличение отношения L/В дает особенно ощутимый эффект для быстроходных кораблей. В качестве иллюстрации рассмотрим три варианта корабля одинакового водоизмещения (10 тыс. т) с разным отношением   длины   корпуса   к   ширине.

 

    1   2   3
Длина, м  179  194  214
Ширина, м   19   18,3  17,4
Отношение длины к ширине   9,4   10,6   13,3
Осадка,   м   6,3     6,1     5,8
Объем подводной части корпуса, м3  9746    9746   9746
Смоченная  поверхность корпуса,  м2  3589    3742   3925

 

По сравнению с кораблем 1 длина корабля 2 возросла примерно на 20 %, а площадь смоченной поверхности корпуса на 9,4 %. Следовательно, затрата мощности на преодоление сопротивления трения также возросла на 9,4 %. Но эффект от увеличения длины корабля с избытком перекрывает эту потерю. По мере увеличения скорости выигрыш будет все более ощутимым и составит для корабля 3:  при 30 уз— 18,8%; 35 уз -32,4%; 40 уз - 28,5 % 45 уз - 21,5%; 50 уз-22.1 %. Особенно заметен выигрыш при возрастании скорости от 35 до 40 уз, При 40 уз затрата мощности для корабля 1 составляет 226 тыс. л. с, а для корабля 3 — 161 тыс.л.с. Если быть последовательным, целесообразно и дальше увеличивать длину корабля, например до 250 м. В таком варианте затрата мощности для получения скорости 50 уз составила бы 258 тыс. л. с. Однако очередное но...С увеличением отношения L/В уменьшается остойчивость, ухудшается поворотливость корабля, возникает проблема продольной прочности и вибрации корпуса, который приходится подкреплять и усиливать, а следовательно, и утяжелять. Именно этим объясняется тот факт, что у быстроходных кораблей масса корпуса занимает в составе водоизмещения долю значительно большую, чем у кораблей с умеренной скоростью.Существенные трудности возникают при размещении в узком корпусе вооружения и технических средств. В рассматриваемых вариантах при длине корпуса 250 м ширина составила бы 16,1 м. В столь узком корпусе очень сложно разместить вооружение, не говоря уже об энергетической установке мощностью 258тыс. л.с. В увеличении отношения L/В скрывается еще один «подводный камень». При L/В> 8-10 смачиваемая поверхность корпуса увеличивается настолько, что на экономическом ходу сопротивление трения может возрасти до такого значения, при котором полное сопротивление корабля не только не снизится, но и увеличится, а следовательно, уменьшится его дальность плавания. 

 

  


 

В поисках способов снизить волновое сопротивление кораблестроители обратились к наделкам каплевидной формы в носовой части корабля, так называемым бульбовым оконечностям. Такая наделка, если ее правильно выбрать, снижает волновое сопротивление за счет того, что создаваемая ею система волн накладывается на волновую систему всего корабля, снижая высоту волн. При этом «волновой барьер» не преодолевается, а лишь отодвигается в область более высоких скоростей корабля.

 

Бульбовая оконечность...

Еще во времена галерного флота корабли древних греков и финикийцев имели выступающий вперед таран, обшитый металлом. В то время это было грозное оружие. Когда на смену гребным кораблям пришли высокобортные многопушечные парусные корабли, таран потерял эффективность и был забыт до той поры, когда парусный флот уступил место паровому. С середины и до конца XIX в. превосходство брони над возможностями артиллерии привело к тому, что даже крупные корабли строили с тараном.

 

Броненосный крейсер «Память Азова»... хорошо виден носовой таран...

Может возникнуть вопрос — при чем здесь бульбовые оконечности? А дело в том, что при испытаниях в опытовом бассейне моделей кораблей с носовой оконечностью, заканчивающейся тараном, было замечено, что этот элемент корпуса снижает волновое сопротивление. С. О. Макаров, будучи командиром вспомогательного крейсера «Великий князь Константин», в период переоборудования корабля под носитель минных катеров предложил с целью снижения сопротивления установить наделки на штевни. В результате скорость возросла на один узел.

 

«Великий князь Константин» с паровыми катерами

На кораблях США еще до первой мировой войны начали применять наделки различной формы. В Германии на двух крейсерах построенных в 20-х гг., также были применены бульбовые оконечности. В литературе по кораблестроению 30х гг   все   реже   публиковались результаты исследований в этой области, а в США и Германии работы, касающиеся бульбовых оконечностей, были засекречены. Последующий опыт кораблестроения подтвердил эффективность бульбовых оконечностей, и сегодня их продолжают использовать на судах и  кораблях.До сих пор практически не говорилось о воздушном сопротивлении, которое также присутствует, поскольку водоизмещающий надводный корабль движется на границе двух сред—воды и воздуха. Это «упущение» не случайно. Скорость кораблей прошлого была настолько мала, что воздушное сопротивление практически не оказывало на нее влияния. Ведь плотность воды превышает плотность воздуха примерно в 800 раз, следовательно, при движении тела в воде его сопротивление примерно во столько же раз больше, чем при движении в воздухе.Воздух, как и вода, оказывает сопротивление движению корабля. Существует воздушное сопротивление трения. За кормой в надводной части корпуса, за надстройками верхней палубы образуются воздушные вихри и возникает воздушное сопротивление формы. Правда, корабли не испытывают воздушного волнового сопротивления, поскольку их размеры по сравнению с высотой атмосферы  ничтожно  малы  и, если можно так сказать, на ее поверхности волны не создаются. Поскольку вязкость воздуха мала, сопротивление трения играет незначительную роль, а основную часть воздушного сопротивления корабля составляет сопротивление формы.С резким увеличением скорости воздушное сопротивление наиболее быстроходных кораблей достигало   4—5 % от полного, а у корабля с развитыми надстройками — и того больше. Это уже ощутимо. Для снижения воздушного сопротивления модели кораблей начинают продувать в аэродинамических трубах. «Зализывают» выступающие и плохо обтекаемые конструкции, уменьшают размеры надстроек, мачт и других устройств на верхней палубе.

В улучшении ходовых качеств кораблей первостепенную роль играли движители, теория которых начала быстро развиваться. Уже накануне первой мировой войны к проектированию и выбору гребных винтов начали подходить научно обоснованно. Толчком к совершенствованию теории гребного винта послужило развитие самолетостроения и связанные с ним исследования в области аэродинамики крыла.Велик вклад в решение практических вопросов совершенствования гребных винтов наших соотечественников. В 1909 г. С. К. Джевецкий предложил рассматривать лопасть винта как крыло самолета. Предложение Джевецкого было развито в 1910—1912 гг. в работах Д. П. Рузского, Г. X. Сабинина и Б. Н. Юрьева. В 1912—1918 гг. Н. Е. Жуковский разработал свою знаменитую вихревую теорию гребного винта. Не малую роль в появлении которой сыграл другой видный русский ученый С. А. Чаплыгин. Ученики и последователи Н. Е. Жуковского, Н. Н. Поляков, а также В. П. Ветчинкин, В. М. Лаврентьев. В. Л. Поздюнин, А. М. Басин, Ф. А. Брикс и Э. Э. Папмель внесли значительный вклад в развитие теории винта и разработали методы его расчета.   

 


 

В обход Версальского договора

 

Несмотря на достижения в облегчении кораблей, снижении сопротивления корпусов и увеличении эффективности гребных винтов, основные надежды в борьбе за скорость кораблестроители связывали с энергетическими установками. Ряд усовершенствований позволил значительно улучшить удельные массовые и экономические показатели корабельных паросиловых установок и довести их единичную мощность до 80 тыс. л с.  Но эти достижения не снимали с повестки дня вопрос относительно невысокой экономичности установок.Задачу увеличения экономичности паросиловых установок в Англии пытались решить путем резкого повышения параметров пара. На кораблях английского флота рассматриваемой поры применялся пар давлением 21 кгс/см2, перегретый до 315 °С. В 20-х гг.по решению Английского адмиралтейства эсминец  "Acheron"(«Ахерон») был переоборудован под энергетическую установку, работающую на паре давлением 35 кгс/см2, перегретом до 400 °С. Результат превзошел все ожидания. Удельный расход топлива снизился более чем на 20 %. Но энергетическая установка «Ахерона» так и осталась единственной в английском флоте.

 

HMS "Acheron"

Недостаточная надежность и чрезмерная сложность в эксплуатации делали ее непригодной для оснащения боевых кораблей.В ином направлении решали задачу кораблестроители Германии, чему во многом способствовала послевоенная политическая обстановка. Потерпев поражение, Германия по Версальскому договору была ограничена в производстве вооружений, особенно авиационных и морских. При составлении договора учитывалось, что Англия еще в XIX в., по существу, питалась исключительно привозными продуктами. Каждый день в ее порты необходимо было доставлять около 120 тыс. т жизненно необходимых грузов, в связи с чем ежедневно в страну приходило около 20 судов, и столько же покидало английские порты. Таким образом, в Мировом океане постоянно плавали многие сотни английских судов, для охраны которых недостаточно было даже самого мощного по тем временам английского флота. Вот почему, первое, что поторопились сделать страны-победители при составлении Версальского договора, это включить в него запрещение Германии иметь подводные лодки и ограничить стандартное водоизмещение немецких надводных кораблей следующими предельными величинами: линкоры — 10 000 т; легкие крейсеры — 6000 т; эсминцы — 800 т; миноносцы — 200 т.Побежденная Германия жаждала реванша, в осуществлении которого не последняя роль отводилась флоту, и энергично искала способы обойти рамки Версальского договора. Немцы понимали, что в отведенных договором жестких лимитах водоизмещения невозможно создать достаточно боеспособные эсминцы и миноносцы, а в отношении крупных кораблей...Накануне первой мировой войны Германия добилась существенных успехов в судовом дизелестроении. После появления русских дизельных канонерских лодок фирме "MAN"(«МАН») был выдан заказ на корабельные дизели огромной по тому времени мощности— 12 тыс. л. с. Первый двигатель построили и испытали, после чего в 1915 г. был заказан, а на следующий год построен и испытан еще более мощный дизель, который после поражения Германии в войне союзники уничтожили. Но сохранилась проектная и технологическая документация, а также кадры специалистов в области дизелестроения.В 1926 г. на страницах немецкой прессы промелькнули лаконичные заметки о закладке первых послевоенных немецких крейсеров, с акцентом на то, что водоизмещение кораблей находится в пределах, разрешенных Версальским договором. Первым был заложен крейсер "Konigsberg"(«Кенигсберг»), следом за ним еще два однотипных крейсера стандартным водоизмещением 6000 т. В 1928 г.

 

SMS "Konigsberg"

В 1928 г. было сообщено о закладе броненосца "Deutschland"(«Дойчланд») стандартным водоизмещением 10 тыс. т

 

"Deutschland"

и крейсеров типа "Leipzig"(«Лейпциг») стандартным водоизмещением 6000 т. На всех кораблях были установлены дизели.

 

"Leipzig"

На крейсерах типа  "Konigsberg" с двухвальной энергетической установкой на каждый из валов могла работать либо КТУ мощностью 30 тыс. л. с, либо дизель мощностью 1000 л. с. С помощью дизелей корабль мог пройти со скоростью 10 уз около 18 тыс. миль. При скорости более 10 уз дизели отключались, а ход корабля вплоть до полного — 32 уз — обеспечивался КТУ. Существенным недостатком такой комбинированной установки являлось то, что при скоростях свыше 10 уз дизельная часть в движении корабля не участвовала, являясь для него балластом. 

 

 


 

 

Этот недостаток был устранен на крейсерах типа "Leipzig" с трех-вальной установкой, на бортовые валы которой работали КТУ мощностью 30 тыс. л. с. каждая, а на средний вал четыре дизеля суммарной мощностью 12 тыс. л. с, с помощью которых корабль мог развить скорость до 18 уз. При этом бортовые валы отключались от турбин. С запасом дизельного топлива 300 т дальность плавания при работе дизельной установки составляла 3500 миль. Скорость 18 уз могла обеспечиваться и КТУ с отключенным средним гребным валом. При этом с учетом запаса мазута 1150 т дальность плавания составляла 2000 миль. Таким образом, при последовательном использовании дизельной и паротурбинной установок дальность плавания крейсера со скоростью 18 уз составляла 5500 миль. Скорость более 18 уз вплоть до полной 32 уз - обеспечивалась при совместной работе всех трех гребных валов. Броненосец "Deutschland", позднее переименованный в "Lützow"(«Лютцев»),— первый из трех немецких так называемых «карманных линкоров». Корабль строился долго — пять лет. Однако когда он вступил в строй, союзники поняли, как ловко немцы использовали юридическую лазейку в Версальском договоре. Составители договора, рассчитывая лишить Германию возможности строить корабли более сильные, чем тяжелые крейсеры, ограничили стандартное водоизмещение  самых крупных   немецких кораблей 10 тыс. т.   Проигравшая войну Германия не участвовала в Вашингтонском договоре, по которому максимальный калибр орудий крейсеров был ограничен 203 мм. "Deutschland" превосходил  по  калибру  артиллерии крейсеры, а по скорости -линейные корабли союзников, отличаясь при этом огромной дальностью плавания — около 20 тыс. миль. Таким  образом,  немецкий  броненосец по мощи артиллерии превосходил те корабли, которые могли его догнать, а скорость полного  хода — около 27 уз — позволяла ему уйти от линкоров противника. 

 

Крейсер "Kent"

При одинаковом стандартном водоизмещении с «вашингтонскими» крейсерами "Deutschland" уступал им в скорости 4—5 уз, но из своих шести 280-мм и восьми 150-мм орудий мог обрушить в минуту более 7 т металла — вдвое больше, чем любой крейсер. Кроме того, "Deutschland" имел несравнимо более мощное бронирование. Создать подобный корабль при относительно небольшом водоизмещении позволили прогрессивные технические решения и в первую очередь применение дизельной энергетической установки. В немалой степени решению задачи способствовало широкое использование электросварки и легких сплавов, в результате чего корпус броненосца был примерно на 700 т легче, чем у «вашингтонских» крейсеров. В этом свете представляет интерес сравнение составляющих нагрузки "Deutschland" и английского крейсера типа «Кент» (табл. 5).Таблица 5 Составляющие нагрузки броненосца "Deutschland" и крейсера "Kent"

Характеристики

Полноеводоизмещение

КорпусВооруже
ние
Брониро
вание

Энергетическаяустановка

ТопливоВода для паровых котловСнабже
ние и оборудова
ние
"Deutschland"        
Масса, т13 7003700170027001630350040430
% к полному водоизмещению1002712,419,711,925,50,33,2
"Kent"        
Масса, т1400044001000200023303460380430
% к полному водоизмещению10031,47,114,310,724,72,73,1

 

Но применение дизельной установки обусловливало специфические недостатки «карманных линкоров». Вибрация затрудняла прицельную стрельбу. Из-за чрезмерной шумности у вахтенных машинных отделений из ушей текла кровь, а в кают-компании офицеры были вынуждены переписываться с помощью специально запасенных дощечек.Почему мы остановились на кораблях, не отличавшихся скоростными качествами? Немецкие «карманные линкоры» явились примером разумного компромисса, когда при ограниченном водоизмещении удалось создать корабли, скорость которых хотя и была относительно невысокой, но отвечала назначению корабля, тем самым подтверждая ранее высказанную мысль, что скорость для корабля не самоцель, а один из показателей, комплекс которых обеспечивает выполнение поставленных перед ним задач. Как тут не вспомнить настойчивые предложения русских кораблестроителей начала XX века, намного предвосхитившие идею немецких крупных дизельных кораблей.«Карманные линкоры» были первыми и последними тяжелыми дизельными кораблями. Несмотря на отличные экономические показатели дизельных установок, ограниченная агрегатная мощность и большая удельная масса двигателей не оставляли надежд на применение их в составе энергетических установок крупных относительно быстроходных кораблей. Они применялись и применяются на кораблях, для которых скорость не является определяющим показателем. Свое же настоящее призвание дизельные установки нашли в подводном кораблестроении, где монопольно применялись вплоть до появления атомных энергетических установок. Однако мы забежали вперед.  

 


 

Лидеры — этап в борьбе за скорость

 

Особенно высокие требования в отношении скорости предъявлялись к лидерам эскадренных миноносцев. Именно лидерам суждено было достичь скоростей, которые по сей день не превзойдены водоизмещающими надводными кораблями.Быстрое развитие эскадренных миноносцев привело к появлению в составе флотов кораблей, призванных их подавлять и выводить в атаку свои эсминцы,— лидеров эскадренных миноносцев. Для этой цели нужны были корабли, превосходящие эсминцы в скорости, с усиленным артиллерийским вооружением. Создавалось положение, аналогичное периоду конца XIX в., когда для борьбы с миноносцами были созданы истребители. Следует отметить, что не во всех странах название «лидер» получило признание. Иногда их именовали эсминцами, суперэсминцами или контрминоносцами. Прообразом лидера принято считать известный нам английский "Swift"(«Свифт»).

 

"Swift"

К началу первой мировой войны было построено около 20 подобных кораблей, тактико-технические элементы некоторых   из   них   приведены в табл. 6.

 

Таблица 6. Основные тактико-технические элементы лидеров

Название корабля,принадлежность

Год постройкиВодоизмещение тСкорость
полного хода
уз.
Вооружение:

Артиллерия(число стволов Х калибр),мм

Вооружение:


Торпедные трубы, шт
«Брячислав» , Россия (достроен не был)1913 (заложен)1350354х1029
"Lightfoot"«Лайтфут» Англия19151610344х1022
"Carlo Marabella"«Карло Марабелло» Италия19141790348х1024
"Almirante Lynch"
«Альмиранте Линч» Чили
19121850316х1024

 

Уже в ходе первой мировой войны немцы переориентировались на строительство крупных эсминцев с усиленным артиллерийским вооружением. В ответ Англия в 1915— 1918 гг. построила несколько серий лидеров водоизмещением 1650— 2080 т и скоростью 34—37 уз. Реакция последовала незамедлительно. В 1916 г. Германия приступила к строительству серии эсминцев водоизмещением 2440 т и скоростью полного хода 34 уз, вооруженных четырьмя 150-мм орудиями. С той поры в мире ни один эсминец или лидер не располагал орудиями столь крупного калибра.Но при проектировании немецких суперэсминцев были допущены серьезные ошибки в конструкции энергетической установки и в определении запаса топлива. В результате расход топлива значительно превысил проектный, что в сочетании с недостаточным его запасом привело к тому, что дальность плавания кораблей оказалась почти в два раза мен шей, чем у английских лидеров. Грубая ошибка кораблестроителей не имела для Германии существенных последствий, так как до окончания войны было построено лишь два корабля, которые не успели принять участия в военных действиях и по Версальскому договору были переданы Франции и Италии. Мы коснулись судьбы этих заурядных ходоков только потому, что Франция, начавшая строить лидеры лишь после войны, воспользовалась трофейным эсминцем как прототипом. А французские лидеры...Выводы из войны в разных странах были сделаны неодинаковые. Так, Английское адмиралтейство, располагавшее большим количеством легких крейсеров, сочло целесообразным возложить на них задачу подавления эсминцев противника. В связи с этим на английских лидерах послевоенной постройки предпочтение отдавалось вооружению, а скорость оставалась практически на уровне 36--37 уз. Построив в 1930 г первый послевоенный лидер "Kondrinton"(«Кондринтон»), показавший на испытаниях 40 уз, Англия прекратила строительство быстроходных лидеров.Свое решение адмиралтейство обосновало опытом войны, в ходе которой выяснилось, что в условиях военного времени нагрузка кораблей (а следовательно, и водоизмещение) неизбежно возрастает, а мощность и экономичность энергетических установок снижается из-за ухудшения эксплуатации в условиях напряженной боевой деятельности. В результате скорость, которую лидеры могли развить в ходе воины, была намного меньше показанной на сдаточных испытаниях. Вслед за Англией подобный подход к скорости лидеров наметился во флотах США и Японии. Иную позицию в этом вопросе заняли Франция и Италия, которые при создании лидеров ставили на первое место скорость. Одной и основных причин этого являлось традиционное соперничество Франции и Италии в Средиземном море. Рассматривая скорость лидера как первостепенный тактический показатель, в одинаковой степени необходимый ему при участии в бою совместно с другими кораблями и при автономном использовании, руководство флотов этих стран исходило из возможности лидера, обладающего преимуществом в 3—4 уз, изменить всю картину операции. К тому же при встрече с более сильным противником он может уклониться от сближения и выбрать выгодную позицию, а более слабого противника догнать и вынудить действовать на приемлемой дистанции. 

 


 

Быстрое усиление итальянского флота, в частности его легких сил, вынуждало к действию французский морской генеральный штаб. Стесненная экономически после мировой войны Франция решала задачу по принципу «большое количество менее мощных единиц». На конструктивной базе немецкого трофейного суперэсминца была построена серия первых французских лидеров типа "Jaguar"(«Ягуар») водоизмещением 2700 т, с относительно умеренной скоростью полного хода 36 уз, а переданные флоту в 1930—1933 гг. лидеры водоизмещением около 3000 т могли  развить 43 уз и более.

"Jaguar"

Один из них,  "Cassard"(«Кассар»), показал на испытаниях  при форсировке машин 45,7 уз. Это были не только отличные ходоки, но и грозные бойцы, вооруженные каждый пятью 138-мм орудиями главного калибра.

 

"Cassard"

Не менее удачной оказалась следующая серии французских лидеров типа "Le Fantasque"(«Ла Фантаск»). При оговоренных в контракте 38 уз и мощности машин 74 тыс. л. с. корабли, форсируя энергетическую установку до 120 тыс. л. с, развивали скорость порядка 45—46 уз.

 

"Le Fantasque"

Италия, ревниво следившая за систематически появлявшимися на Средиземном море все новыми и новыми французскими лидерами, не оставалась в роли пассивного созерцателя. В отличие от французских, итальянские кораблестроители имели предвоенный опыт постройки лидеров. Однако первые послевоенные итальянские лидеры создавались как экспериментальные. Серия из трех единиц типа "Leone"(«Леоне») водоизмещением 2800 т имела небольшую скорость полного хода 34 уз.

 

"Leone"

Зато 12 лидеров следующей серии постройки 1930 — 1933 гг. типа "Luca Tarigo"(«Лука Тариго») водоизмещением 2040 т показали на испытаниях 44—45 уз.

 

"Luca Tarigo"

Высокие скорости французских и итальянских лидеров обеспечивались не только успехами кораблестроения и судового машиностроения в этих странах. Отдавая должное создателям быстроходных кораблей, нужно ясно представлять насколько их задача облегчалась в связи со значительно меньшими требованиями к мореходности и дальности плавания лидеров, предназначенных оперировать в районе Средиземноморья. Так, если лидеры Англии и США имели дальность плавания порядка 4—4,5 тыс. миль, то дальность плавания французских лидеров ограничивалась 2,5—3 тыс. миль, а у итальянских была и того меньше.В значительной степени высокие рекламные скорости французских и итальянских лидеров являлись следствием искусственного снижения водоизмещения кораблей при проведении испытаний и сверхпроектной нагрузки энергетических установок со всеми вытекающими последствиями в отношении их ресурса и надежности.  

 


 

Советские корабли на уровне задач

 

После Великой Октябрьской социалистической революции набирали темпы кораблестроение молодой республики Советов. В 20-х гг. было начато проектирование первых советских кораблей разных классов, при активном участии ученых и кораблестроителей А. Н. Крылова. Н. Е. Кочина, Ю. А. Шиманского, П. Ф. Папковича и других .5  ноября   1932   г.   накануне   15-й годовщины    Великой    Октябрьской революции   был   заложен   головной корабль серии первых советских лидеров «Ленинград», вступивший в состав ВМФ в 1936 г. Лидеры были оснащены энергетическими установками   отечественного производства которые по всем показателям не уступали лучшим зарубежным образцам. Корабли имели мощное артиллерийское и торпедное вооружение. Установленные на них новые 130-мм орудия по боевым качествам превосходили аналогичные иностранные артсистемы. Скорость полного хода — около 42 уз — советские лидеры развивали устойчиво, без сверхпроектной форсировки энергетических установок.

Первый советский лидер эсминцев "Ленинград"

В конце 1940 г. семья советских лидеров пополнилась построенным в Италии и вооруженным в СССР лидером «Ташкент». Корабль вошел в состав Черноморского флота и сразу привлек внимание моряков и жителей портовых городов. Благородные обводы, мощное вооружение и даже... окраска — не обычная серо-стальная, называемая на флоте «шаровой», а голубая, цвета морской воды. Внешнему виду корабля соответствовали его высокие тактико-технические элементы. Мощные 130-мм орудия в башнях были новинкой для лидеров. Батарея зенитных орудий, торпедные аппараты и скорость... «Ташкент» развивал 44,3 уз.

 

«Ташкент»

Немногим больше года довелось самому быстроходному советскому лидеру участвовать в Великой Отечественной войне, но за этот короткий срок корабль успел занять особое место в истории отечественного флота. По неполным данным, «Ташкент» отконвоировал без потерь 17 транспортов, перевез из Севастополя около 20 тыс. военнослужащих и эвакуированных жителей, доставил в осажденный город более 2,5 тыс. т боеприпасов. Корабль провел около 100 стрельб главным калибром, уничтожил торпедный катер, сбил и повредил 13 вражеских самолетов. Орудия «Ташкента» громили фашистов под Одессой, поддерживали защитников Севастополя. За быстроходным лидером охотилась практически вся немецкая авиация Черноморского побережья. «Внимание! "Голубой крейсер" идет в Севастополь»,— передавали вражеские самолеты-разведчики, и на перехват «Ташкента» устремлялись десятки «юнкерсов», торпедоносцев, торпедных катеров. На полном ходу, маневрируя и ведя огонь, лидер вновь и вновь прорывался в осажденный город и уходил из него. «Ташкент» был последним надводным кораблем, поддерживавшим связь осажденного Севастополя с Большой землей.

Лидер "Ташкент", эвакуация раненых из Севастополя, 1942 год...

В последний раз 27 нюня 1942 г. лидер вырвался из Севастополя. На переходе «Ташкент» подвергся ожесточенной четырехчасовой атаке фашистских самолетов. Израненный корабль ошвартовался в Новороссийске, выполнив поставленную задачу. На следующий день корабль посетил командующий Северо-Кавказским фронтом Маршал Советского Союза С. М. Буденный. Поблагодарив экипаж за службу, Буденный сказал, что представляет «Ташкент» к гвардейскому званию, а весь личный состав корабля к правительственным наградам. Однако стать гвардейским лидеру не довелось. В полдень 2 июля к Новороссийску прорвалось около 30 «юнкерсов». От прямых попаданий бомб «Ташкент» затонул прямо у причала. «Голубой крейсер" был одной из главных целей налета»,— сообщили на допросе летчики самолета, сбитого нашими истребителями. В открытом море «Ташкент» остался непобежденным... 

 

  


 

Скоростные качества советских, французских и итальянских лидеров были предельными даже для кораблей этого класса, на которых практически все было подчинено получению максимально возможной скорости  Не только дальнейшее увеличение скорости но даже удержание ее на достигнутом уровне становилось все более проблематичным. Ведь постоянно усиливалось вооружение, добавлялись технические средства, повышались требования мореходности и дальности плавания кораблей. Все это отнимало значительную часть водоизмещения, и оно постоянно возрастало. Если водоизмещение первых лидеров не превышало 1500—1800 т, то к концу 30-х гг. у некоторых кораблей этого класса оно достигало уже 3500 т. Но для размещения значительно более мощных энергетических установок даже такого водоизмещения не хватало. Медленно, но неуклонно лидеры по водоизмещению приближались к легким крейсерам.Раньше других отказалась от строительства лидеров Италия, заложив в 1939 г. сразу 12 безбронных легких крейсеров типа "Attilio Regolo"(«Аттилио Реголо») водоизмещением 3750 т, вооруженных восемью 132-мм, шестью 65-мм орудиями, 14 пулеметами и двумя четырехтрубными торпедными аппаратами. При проектных 39 уз корабли, форсируя энергетическую установку, развивали около 41 уз.

 

"Attilio Regolo"

Борьба за скорость в послевоенном кораблестроении не обошла стороной и крейсеры. Тактико-технические элементы первых итальянских крейсеров послевоенной постройки были ориентированы на подавление французских лидеров. Итальянские крейсеры «вашингтонского» типа считались самыми быстроходными и показывали 38— 39 уз. Правда, по боевым качествам, особенно в отношении бронирования, они уступали зарубежным прототипам. Поэтому, пользуясь преимуществом в скорости, итальянские крейсеры должны были только успевать уходить от противника и искать встречи с легкими кораблями.

 

"Trento" - один из итальянских крейсеров «вашингтонского» типа...

В конце 20-х и начале 30-х гг. в Италии были заложены легкие крейсеры водоизмещением 5—8 тыс. т и скоростью,    приближающейся  к скорости эсминцев и лидеров. Построенный в 1934 г."Muzio Attendolo"(«Муцио Аттендоло» )водоизмещением около 8000 т развил 39,4 уз,

 

"Muzio Attendolo"

а "Alberico da Barbiano"(«Альбериго ди Барбиано») водоизмещением 5600 т показал на испытаниях 42 уз вместо 37 уз, оговоренных в контракте.

 

"Alberico da Barbiano"

Франция не оставалась безучастной. Построенный там в 1934 г. легкий крейсер "Emile Bertin"(«Эмиль Бертен») водоизмещением 5900 т вместо предусмотренных контрактом 34 уз развил скорость 38,8 уз.

 

"Emile Bertin"

 

Заметным событием послевоенного кораблестроения явилась закладка 22 октября 1935 г. крейсера «Киров» головного корабля серии первых крейсеров советской постройки. Для своего времени крейсеры типа «Киров» были замечательными кораблями.

Крейсер «Киров»Практически по всем основным тактико-техническим элементам они не уступали зарубежным аналогам, а кое в чем превосходили их (табл. 7). Артиллерия главного калибра «Кирова» была самой крупной в мире среди кораблей этого класса.

 

Таблица 7. Основные тактико-технические элементы крейсеров постройки 1935—1938 гг.

Название корабля,принадлежность

Водоизмещение тСкорость
полного
хода уз.
Толщина
брони , мм
Вооружение:

Артиллерия(число стволов Х калибр),мм

Вооружение:



Торпедные трубы, шт
«Киров», СССР77003850-709X180
6х100
6х45
6
"Leander" («Леандер»), Англия1170032,550-758х152
8х102
21  пулемет
8
"Brooklyn"(«Бруклин»), США1158032,575-10015х152
8х127
4х40
-
"La Galissonnière" («Ла Галисоньер»), Франция930032,575-1209х152
8х90
8 пулеметов
6
"Giuseppe Garibaldi" («Джузеппе Гарибальди»), Италия96003538-12010х152
8х100
8х37
6
"Mogami"(«Могами»), Япония11200335015х152
8х127
6 пулеметов
12
"Nürnberg"(«Нюрнберг»), Германия92003275-1009х152
8х88
12 пулеметов
12

 

В октябре  1938 г. «Киров»  вступил в строй, и в течение многих лет, являясь   флагманом   Краснознаменного  Балтийского  флота, с честью нес военно-морской флаг, который в феврале  1943 г. за боевую деятельность корабля в Великой Отечествен ной войне был украшен орденом Красного Знамени. Отслужив  долгую службу Краснознаменный крейсер «Киров» в  1978 г. был выведен из состава ВМФ. В память о славном корабле носовые башни главного калибра, гребные винты и якоря «Кирова»  установлены в качестве элементов исторического мемориала на Приморской набережной в Ленинграде. 

 


   

Продолжали совершенствоваться в послевоенные годы и торпедные катера. На начальной стадии их развития теоретические основы глиссирования еще не были достаточно разработаны. В конце 20-х гг. строительство торпедных катеров было поставлено на научную основу, в создание которой внесли большой вклад наши ученые Г. Е. Павленко, Л. Н. Сретенский, Н. Е. Кочин, М. А. Лаврентьев. А в 30-х гг. советский ученый Л. И. Седов и немецкий ученый в области гидродинамики G. Wagner( Г. Вагнер) разработали фундаментальную теорию глиссирования .В конце 20-х гг. был создан первый советский торпедный катер, символически названный «Первенцем». В дореволюционном русском флоте торпедных катеров не было. «Первенец» проектировал коллектив авиаторов, возглавляемый будущим академиком А. Н. Туполевым (1888— 1972).

Андрей Николаевич Туполев (1888— 1972)

Это был реданный катер водоизмещением 11 т, вооруженный одной торпедой и пулеметом. В 1927 г. «Первенец», оснащенный двумя бензиновыми моторами каждый мощностью 600 л. с, на испытаниях развил на спокойной воде около 60 уз — скорость по тем временам поразительную даже для глиссера.

 

Торпедный катер П-4, "ПЕРВЕНЕЦ", СССР, 1927 г.

Первый глиссирующий торпедный катер советской постройки, спроектирован в ЦАГИ А. Н. Туполевым, индекс ЦАГИ-ГАНТ-3. Водоизмещение 8,91 т, мощность двух бензиновых моторов 1200 л. с., скорость хода 54 узла. Длина наибольшая:17,33 м, ширина 3,33 м, осадка 0,9 м, Вооружение: 450-мм торпеда, 2 пулемета, 2 мины.

Но при отличных ходовых качествах «Первенец» не обладал достаточной мореходностью. Этот недостаток был устранен на серийном торпедном катере «ГАНТ-4», испытанном в 1928 г. При водоизмещении 10 т и двух двигателях мощностью 650 л. с. каждый катер мог развить скорость до 50,5 уз. Вооружение составляли  два  торпедных  аппарата.

Торпедный катер Ш-4, СССР, 1928 г.

Первый выпускавшийся серийно глиссирующий советский натер. Проектировалс в ЦАГИ А. Н. Туполевым, индекс ЦАГИ-ГАНТ-4. Водоизмещение 10 т, мощность двух бензиновых моторов 1300 л. с., скорость хода 50,5 узла. Длина наибольшая 16,82 м, ширина 3,33 м, осадка 0,9 м. Вооружение: две 450-мм торпеды, пулемет, 2 мины.

С 1935 г. в состав флота начали поступать торпедные катера типа «ГАНТ-5» (в обиходе «Г-5») водоизмещением 14,5 т, ставшие основным типом катера в советском ВМФ. Катер оснащался двумя отечественными моторами типа ГАМ-31 мощностью 850 л. с, разработанными на базе авиационного двигателя АМ-34 конструкции будущего академика А. А. Микулина. Катер был вооружен двумя торпедами и спаренной пулеметной установкой. На испытаниях головной катер развил 58 уз и показал хорошие мореходные качества. По основным тактико-техническим элементам «ГАНТ-5» не уступал зарубежным торпедным катерам. В предвоенные годы катера этого типа составляли основу легких сил советского флота.

Торпедный катер Г-5. СССР, 1935 г.

Самый массовый торпедный катер советской постройки в годы Великой Отечественной войны, спроектирован в ЦАГИ А. Н. Туполевым, индекс ЦАГИ-ГАНТ-5. Водоизмещение 14,5 т, мощность двух бензиновых моторов 1700 л. с., скорость хода 50 узлов. Длина наибольшая 19,1 м, ширина 3,4 и, осадка 1,2 м. Вооружение: две 533-мм торпеды, 2 пулемета, 4 мины. Выпускался на протяжении 10 лет до 1944 года в различных модификациях. Всего построено более 200 единиц.

 

Торпедные катера Г-5.

С 1940 г. в советский ВМФ начали поступать большие торпедные катера типа Д-3 водоизмещением 32 т с тремя двигателями суммарной мощностью 3750 л. с, обеспечивавшими скорость полного хода 48 уз, вооруженные аналогично «ГАНТ-5».

 

Советские торпедные катера Северного флота типа Д-3 в походе. На заднем плане катер с тактическим номером ТК-15.

Началась вторая мировая война. В очередной раз кораблям предстояло экзаменоваться не на полигонах и мерных линиях, а в боях и походах.  

 

 


 

Глава 6

 

ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

 

Лидеры уходят в историю

 

Война показала, что скоростные возможности кораблей в основном удовлетворяли моряков. В то же время недостаточная скорость не раз служила причиной провала операций, а порой и гибели кораблей. Некоторые широко разрекламированные скороходы на деле оказались заурядными ходоками. При планировании операций штабы и командиры кораблей ориентировались на записи в тактических формулярах, а в них фигурировали скорости, показанные на сдаточных испытаниях, которые нередко проводились в тепличных условиях, при искусственном облегчении кораблей и сверхпроектной форсировке энергетических установок. Так, крейсеры США типа USS "Atlanta" (CL-51)(«Атланта») во время войны не могли развить более 32 уз, в то время как на сдаточных испытаниях показывали скорость порядка 40 уз.

 

USS "Atlanta" (CL-51)

Опыт войны диктовал жесткие условия. Резко возросли требования к дальности плавания, автономности и мореходности кораблей. Необходимо было кардинальное усиление как средств нападения, так и средств защиты от авиации и подводных лодок. В конце войны США применили атомное оружие, и возникла необходимость в защите кораблей от его воздействия. На повестке дня стоял вопрос о ракетном вооружении кораблей. Требовала решения проблема обеспечения взрывостойкости вооружения   и технических средств.Реализация нововведений отнимала значительную долю водоизмещения. Так, на эсминцах, построенных в конце войны, по сравнению с эсминцами предвоенной постройки, масса вооружения и технических средств возросла примерно в три раза. Водоизмещение же увеличилось лишь на 30—40 %. Чем можно было перекрыть такое несоответствие? В основном за счет снижения массы энергетической установки путем уменьшения ее мощности, а значит, и скорости полного хода корабля.В конструкторских бюро и кают-компаниях кораблей старожилы вспоминали о ходоках 30-х гг., скорость которых зачастую превышала 40 уз. Но при этом не всегда упоминали, что энергетические установки  прославленных скороходов водоизмещением 2,5 - 3 тыс т могли развить 100 тыс. л. с. и более.Сразу после войны в США началась разработка проекта переоборудования в экспериментальный заложенного в период войны серийного эсминца водоизмещением 2320 т со скоростью полного хода 35 уз. Контрактом предусматривалось увеличить дальность плавания 20-узловым экономическим ходом на 25 % и скорость полного хода до 40 уз. Корабль назвали USS "Timmerman" (DD-828/EDD-828/AG-152) («Тиммерман»). Как заявило Управление кораблестроения ВМС США, по основным тактико-техническим элементам "Timmerman" на 15 лет опередит эсминцы периода второй мировой войны.

 

USS "Timmerman" (DD-828/EDD-828/AG-152)

Жесткие условия контракта потребовали принципиально нового подхода к проектированию корабля. Так, чтобы без увеличения водоизмещения эсминца разместить на нем вместо КТУ мощностью 60 тыс. л. с установку мощностью 100 тыс. л. с обеспечивающую 40-узловой ход, были повышены параметры пара, применены высокооборотные механизмы, снижены запасы прочности узлов и деталей. Если масса КТУ эсминца до модернизации составляла 939 т. то на "Timmerman" она не должна была превышать 836 т. И это при мощности, возросшей на 40%!Облегчению подверглась не только энергетическая установка. Так, рулевое устройство "Timmerman" было почти в три раза легче стандартного рулевого устройства эсминца до модернизации.Ввод корабля в строй планировался на 1949 г. Однако систематически возникали непредвиденные задержки и неполадки, из-за которых "Timmerman" вступил в строй только в 1952 г. Опыт его проектирования и постройки использовался при осуществлении послевоенной кораблестроительной программы США. На "Timmerman" были продемонстрированы возможности снижения массы и увеличения экономичности корабельных  КТУ, но достигнутое  практически являлось пределом для установок данного типа. Разумеется, что-то можно было еще улучшить, но при этом неизбежно в чем-то серьезно потерять. Недаром в «Размышлениях о движущей силе огня» С. Карно предупреждал:

Нельзя надеяться хотя бы когда-либо практически использовать всю движущую силу топлива. Попытки, сделанные для приближения к этому результату, будут скорее вредными, чем полезными, если они заставят забыть важные обстоятельства. Экономия топлива — это лишь одно из условий, которые должны выполнять тепловые машины; при многих обстоятельствах оно второстепенно, оно часто должно уступать первенство надежности, прочности и долговечности машины, малому занимаемому месту, дешевизне ее установки и т. д.

Задуматься было над чем.В 1953—1954 гг. США с учетом опыта "Timmerman" построили несколько лидеров типа USS "Mitscher" (DD-927 / DL-2 / DDG-35)(«Митчер») водоизмещением 4730 т. Корабли с трудом могли развить скорость 35 уз, и с 1955 г. они фигурировали в классификации ВМС США как фрегаты — многоцелевые эскортные корабли, основным назначением которых являлось обеспечение противовоздушной и противолодочной обороны ударных авианосцев и выполнение функции флагманских кораблей сил охранения авианосных ударных или отдельных поисковых ударных групп. Как видим, название «фрегат» не отражало аналогии с известными нам фрегатами XIX в., на смену которым пришли быстроходные крейсеры.

 

USS "Mitscher" (DD-927 / DL-2 / DDG-35)

Не последнюю роль в переклассификации кораблей типа "Mitscher" сыграло и то, что в ходе второй мировой войны лидерам практически не приходилось решать главную задачу — выводить эсминцы в атаку. Лидеры эскадренных миноносцев больше не строились. Была перевернута очередная страница истории кораблестроения.  

 


 

Третья жизнь комбинированных  установок

 

Жесткими условиями, продиктованными опытом второй мировой войны, вызвавшими резкое увеличение водоизмещения кораблей, трудности не ограничивались. Война изменила принятые пределы скорости экономического хода с 14—15 уз до 18—20 уз, что соответственно влекло за собой увеличение расхода топлива на милю пройденного пути. Из-за непрекращающегося насыщения кораблей более совершенными техническими средствами интенсивно возрастал расход электроэнергии, а в конечном, счете опять-таки топлива. Запас топлива на кораблях занимал все большую долю водоизмещения. Увеличения массы под оружие, технические средства и запас топлива ограничивало долю водоизмещения под энергетическую установку. На графике представлена динамика изменения средних значений некоторых характеристик зарубежных противолодочных кораблей постройки 1952—1966 гг.

 

Изменение средних значений отдельных характеристикпротиволодочных кораблей

1- скорость полного хода; 2- мощность энергетической установки; 4- дальность плавания экономическим ходом; 5- мощность корабельных электростанций

Резко возрастало водоизмещение, дальность плавания, мощность КТУ и корабельных электростанций, скорость же неуклонно снижалась. Удержать ее даже на уровне 30 уз, особенно на легких кораблях, становилось все более проблематично. Вспомним энерговооруженность - критерий, к которому мы обращались, анализируя успехи "Turbinia"(«Турбинии»). Если у эсминца «Новик» этот показатель составлял 30 л. с/т, а у лучших ходоков предвоенной поры достигал 38—40 л. с./т. то у самых быстрых кораблей послевоенной постройки энерговооруженность не превышала 18—20 л.с./т. Даже на разрекламированном "Timmerman"(«Тиммермане»), удельная масса КТУ которого составляла 8,4 кг/л, с, энерговооруженность составляла лишь 28 л. с./т.

 

USS "Timmerman" (DD-828/EDD-828/AG-152)

По мнению американских специалистов, увеличение скорости легких кораблей с 35 до 50 уз без ущерба для их боевых качеств возможно было лишь при энергетических установках с удельной массой порядка 3,5—4 кг/л. с. Но где было взять такие установки? Нужны были новые эффективные технические  решения.Такое решение было найдено, а вернее, заимствовано старое, но в ином качестве. Кораблестроители в очередной раз обратились к комбинированным энергетическим установкам. Из статистики следовало, что в боевой и повседневной обстановке с целью экономии топлива корабли более 80 % ходового времени плавают со средними и малыми скоростями, для достижения которых расходуется примерно половина и менее одной трети полной мощности энергетической установки. Получалось, что около 80 % ходового времени корабли «возят» огромную массу, заключенную в неиспользуемой мощности установки. А если применить для длительного хода экономичные двигатели с большим ресурсом, а для полного хода мощные двигатели, облегченные за счет снижения срока службы? В рассматриваемый  период такой двигатель не только был создан, но и широко применялся в авиации. Речь идет о газовой турбине. Кроме небольшой удельной массы газотурбинная установка (ГТУ) выгодно отличалась от паросиловой компактностью, вызванной отсутствием таких сложных устройств, как паровые котлы и конденсаторы с их многочисленными вспомогательными механизмами, теплообменными аппаратами и системами.Предложение использовать продукты сгорания топлива для работы турбины выдвигалось еще до того, как паровая турбина нашла практическое применение. Одним из энтузиастов внедрения газотурбинных двигателей в кораблестроение был инженер-механик русского флота П. Д. Кузьминский (1840-1900), построивший в 1894 г. ГТУ для катера, по тем временам имевшую неслыханно малую удельную массу — около 10 кг/л. с. Испытания катера не были завершены в связи со смертью изобретателя.

Схема корабельной газотурбинной установки открытого цикла

1- редуктор; 2- газовая турбина низкого давления; 3- газовая турбина высокого давления; 4- камера сгорания; 5- компрессор; 6- разобщительная муфта; 7- пусковой электродвигатель.

Корабельный газотурбинный двигатель открытого цикла состоит из двух газовых турбин, механически не связанных между собой, одна ил которых — высокого давления — вращает компрессор, а вторая — низкого давления - работает на гребной винт. Компрессор принимает воздух из окружающей среды, сжимает его и подает в камеру сгорания, в которой осуществляется сжигание топлива в сжатом воздухе и смешение продуктов горения с воздухом для получения  газа с необходимой температурой. Запуск установки производится электродвигателем, который вращает компрессор до тех пор, пока из камеры сгорания не начнет поступать в турбину достаточное количество нагретого до нужной температуры газа, после чего электродвигатель отключается.Заманчивая простота! Но С. Карно в своем труде предупреждал, что употребление атмосферного воздуха для развития движущей силы теплоты представит большие трудности. На протяжении истории развития ГТУ в трудностях не было недостатка, как и в скептиках, причем,весьма авторитетных. Когда в 1902 г. Ч. Парсонса спросили, не следует ли «парсонизировать» газовую турбину, он ответил: «Я думаю, что газовую турбину никогда создать не удастся. Об этом не может быть двух мнений». Авторитетный турбинист не стал пророком, но чтобы убедиться в этом потребовалось около 50 лет. Лишь в 40-х гг. благодаря достижениям в области теории турбин и компрессоров, а также успехам в металлургии жаропрочных сплавов (ведь КПД газовой турбины находится в прямой зависимости от температуры поступающего в нее газа) были созданы пригодные для практического использования газотурбинные двигатели.Однако если в самолетостроении газовая турбина довольно быстро получила признание, то в кораблестроение она проникала намного медленнее. Ограниченный ресурс, относительно небольшая агрегатная мощность, резкое снижение КПД на частичных нагрузках и некоторые другие специфические особенности тормозили внедрение ГТУ на флоте.  

 


 

 

В 1946—1947 гг. прошел модернизацию английский трехвинтовой катер береговой обороны «МGВ 2009» водоизмещением около 100 т и скоростью 30 уз. Один из трех бензиновых моторов мощностью 1250 л. с. был заменен газотурбинным двигателем мощностью 2500 л. с. с удельной массой 1,16 кг/л. с. После модернизации катер развил 34 уз.

 

Катер береговой охраны MGB S502

С 1953 г. в Англии началось серийное строительство крупных кораблей, оснащенных комбинированными парогазотурбинными установками. У крейсеров УРО типа "County"(«Каунти) водоизмещением 6200 т на каждый из двух гребных валов в качестве установки экономического хода (маршевая часть) работала паросиловая установка мощностью 15 тыс. л. с, а на скорости свыше 25 уз дополнительно  подключались два газотурбинных двигателя мощностью по 7,5 тыс. л. с. (форсажная часть). На полном ходу корабль развивал 32,5 уз. Масса энергетической установки и запаса топлива, по сравнению с аналогичными кораблями, оснащенными паросиловой установкой, снизилась на 23 %. в то время как дальность плавания возросла на 25%.

 

Первый крейсер УРО типа "County" - HMS "Devonshire" (D02)

Вслед за Англией корабли с комбинированными   установками   получили признание на флотах ФРГ, Италии и других стран. В качестве маршевых частей на первых порах применялись котлотурбинные и дизельные установки, а позднее только дизельные, что за рубежом в первую очередь объясняют стабильным ростом цен на топливо (табл. 8) .

Таблица 8  Основные тактико-технические данные зарубежных кораблей с комбинированными энергетическими установками

Класс, название,принадлежность, годпостройки головногокорабля серии

Количество
единиц
в серии
Водоизмещение, т

Мощность х число двигателеймаршевых /   форсажных ,МВт

Скоростьполного(крейсерского) хода, уз

Дальностьплаваниякрейсерскимходом, мили

Эскадренный миноносец

"Georges Leahy"(«Жорж Леги»),  Франция,   1979
641703,7X2 / 18.4X230(18)9500

Эскадренный миноносец

"Sheffield"(«Шефилд»), Англия,  1975
1540003,1X2 / 20,7X230(18)4500

Эскадренный миноносец

"Iroquois"(«Ирокез»), Канада,              1978
447002.7X2 /
18,4 X 2
29(20)4500
Фрегат   «F122»,   ФРГ,      19811238003,3X2 /
18,4 Х 2
30(18)4000
Фрегат "Kortenaer"(«Кортенаер»), Нидерланды, 19781236303,1X2/
18,4X2
30(20)5000
Фрегат "Lupo"(«Лупо»), Италия,       19771425232,9X2/
20,7X2
35(16)4400
Фрегат "Villingen"(«Виллинген»),  Бельгия, 19771422802,1X2/
20,7X1
28(18)4500

 

В комбинированной установке маршевые и форсажные части могут работать раздельно или совместно. В первом случае маршевая часть на полном ходу отключается, что снижает эффективность энергетического комплекса. Этот недостаток устраняется в установках, где маршевая и форсажные части работают совместно на общий гребной вал. Но это достигается существенным усложнением конструкции передачи мощности, так как двигателя разного типа имеют неодинаковые внешние характеристики (зависимость вращающего момента от частоты вращения двигателя). 

 


 

 

Опыт эксплуатации газотурбинных двигателей в составе комбинированных установок подтвердил их достаточную надежность. В то же время, за сравнительно короткий срок в результате бурного прогресса в газотурбостроении    существенно улучшились основные характеристики конвертированных газотурбинных двигателей (авиационных двигателей, отработанных и приспособленных к использованию в корабельных условиях). Удельный расход топлива был снижен в 1,5—2 раза, удельная масса в 3—4 раза, моторесурс доведен до 3000 ч и более, агрегатная мощность двигателей возросла почти в 10 раз. На повестку дня стал вопрос оснащения кораблей всережимными ГТУ, что позволяло устранить такие серьезные недостатки комбинированных установок, как сложность конструкции передачи от двигателей на гребной вал, неодинаковые требования к условиям размещения на корабле разнотипных энергетических установок, необходимость в разных топливах и т. п.В порядке отступления отметим, что советским ученым и инженерам принадлежит ведущая роль во внедрении на корабли ГТУ. Пионером этого направления корабельной энергетики по праву считается ныне покойный капитан 1-го ранга, доктор технических наук, профессор Г. И. Зотиков, который еще в 30-х гг. разработал теоретические основы и конструктивные принципы корабельных ГТУ и настойчиво добивался их реализации. Значителен вклад в решение этой сложной проблемы лауреата Ленинской премии С. Д. Колосова.

 

Советский газотурбинный большой противолодочный корабль "Керчь" ТТД: Водоизмещение: 8565 т. Размеры: длина - 173,4 м, ширина - 18,5 м, осадка - 5,74 м. Скорость полного хода: 32 узла Дальность плавания: 5200 миль при 20 узлах. Силовая установка: газотурбинная, 92000 л.с., 2 винта
Вооружение: 2х4 ПУ ПЛРК "Метель", 2 ПУ ЗРК "Шторм", 2 ПУ ЗРК "Оса-М", 2х2 76-мм артустановки АК-726, 4х6 30-мм артустановки АК-630, 2х5 533-мм торпедных аппарата ПТА-53, 2х12 РБУ-6000, 2х6 РБУ-1000, 1 вертолет Ка-25ПЛ. Экипаж: 380 человек.

В 60-х гг. в Англии был переоборудован под ГТУ фрегат HMS "Exmouth" (F84)(«Эксмут»). Его энергетическая установка состояла из двух маршевых и одного форсажного газотурбинных двигателей. Испытания "Exmouth" оценили положительно и в конце 60-х гг. в Англии было принято решение: вновь создаваемые легкие корабли оснащать только ГТУ.

HMS "Exmouth" (F84)

Но энергетическая установка "Exmouth" сохраняла недостаток, свойственный комбинированным установкам с раздельным использованием маршевой и форсажной частей, когда на большой скорости маршевая часть отключается и является для корабля как бы балластом. В этой связи в США были развернуты работы по созданию всережимной установки, газотурбинные двигатели которой одинаковой мощности могут использоваться при раздельной и совместной работе во всем диапазоне скоростей корабля. Первым зарубежным газотурбинным кораблем стал эскадренный миноносец США USS "Spruance" (DD-963)(« Спрюенс»), сданный флоту в 1975 г.

Эскадренный миноносец USS "Spruance" (DD-963)

В настоящее время газотурбинные корабли получили полное признание в зарубежных флотах, подтверждением чему может служить то, что из построенных в 1975—1985 гг. Около 270 кораблей водоизмещением более 1000 т с энергетическими установками на органическом топливе 56 % являются газотурбинными, 34 % оснащено дизельными и комбинированными дизель-газотурбинными установками и лишь 10 % паросиловыми (табл. 9).

Таблица 9 Основные тактико-технические данные зарубежных газотурбинных кораблей

 

Класс, название, принадлежность,год постройки головного кораблясерии

Количество
единиц в
серии

Водоизмещение,т

Мощность X число двигателей,МВтСкорость полного (крейсерского) хода, уз

Дальностьплаваниякрейсерскимходом, мили

Противолодочный   авианосец

HMS "Invincible" (R05)(«Инвенсибл»). Англия. 1980
31950020,7X430 (18)5000

Противолодочный авианосец

"Príncipe de Asturias" (R-11)(«Принц Астурийский»). Испания, 1986
21515017.1X226 (20)6500

Противолодочный крейсер

"Giuseppe Garibaldi "(551)(«Джузеппи Гарибальди»), Италия, 1985
11350014.7X430(20)7000

Крейсер УРО

"Ticonderoga" (CG-47)(«Тикондерога). США,1983
26960014.7X430(20)6000

Эскадренный   миноносец

USS "Spruance" (DD-963)(«Спрюенс»), США. 1975
31781014.7X433 (20)6000

Эскадренный    миноносец

USS "Kidd "(DDG-993)«Кидд»,  США, 1981
4830014.7X432 (20)6000

Фрегат   УРО

USS "Oliver Hazard Perry" (FFG7)(«Оливер   X.   Перри»), США, 1979
50366316,2X230(20)4500

 

 

По мнению зарубежных специалистов, возможности совершенствования корабельных ГТУ далеко не исчерпаны. В этой связи представляют интерес ведущиеся в США работы по утилизации теплоты отработавших газов в так называемом теплоутилизационном контуре (ТУК), чему способствуют присущие газотурбинным двигателям относительно большой расход и высокая температура отработавших газов, которые можно использовать в качестве теплоносителя котла, генерирующего пар для турбины. 

 


 

 

Применение ТУК позволяет существенно увеличить КПД установки, в том числе и на частичных нагрузках. В настоящее время в США (на 2010 год) построена большая серия эсминцев УРО типа USS "Arleigh Burke" (DDG-51)(«Арли Бёрк») водоизмещением 8400 т, двухвальная энергетическая установка которого состоит из четырех газотурбинных двигателей с ТУК мощностью 14,7 МВт каждый (уже построено 7 кораблей). Предполагается, что применение ТУК  позволит снизить удельный расход топлива во всем диапазоне скоростей корабля примерно на 25 %.

 

Эсминец УРО USS "Arleigh Burke"(DDG-51)

До настоящего времени мощность газотурбинных двигателей, применяемых   на   зарубежных   кораблях, не превышает 21 МВт. С целью создания более мощных корабельных ГТУ в США развернуты работы по проектированию двигателей замкнутого цикла, состоящих из открытого и замкнутого контуров с использованием в последнем в качестве теплоносителя гелия.

Схема корабельной газотурбинной установки с ТУК

1- суммирующий редуктор; 2- газовая турбина низкого давления; 3- газовая турбина высокого давления; 4- камера сгорания; 5- компрессор; 6- утилизационный паровой котёл; 7- конденсатор пароводяного цикла; 8- паровая турбина

Коэффициент теплоотдачи от гелия к стенке выше, чем у воздуха, что позволяет за счет уменьшения теплопередающих поверхностей уменьшить массу и габариты включенных в замкнутый контур теплообменных аппаратов. Установка открытого контура обеспечивает работу только подогревателя газа, а установка замкнутого контура работает на гребной вал. Замкнутый контур позволяет существенно повысить давление в нем, вследствие чего резко уменьшается удельный объем гелия и соответственно могут быть уменьшены размеры, а следовательно, и масса компрессоров турбин, регенераторов и другого оборудования, связанного с газовым трактом. Кроме того, что очень важно, мощность газотурбинного двигателя замкнутого цикла, по сравнению с двигателем открытого цикла, может быть значительно увеличена, так как в двигателе с открытым циклом элементы газовоздушного тракта, выполненные в приемлемых для корабельных условий габаритах, ограничивают пропуск воздуха в требующемся для получения большой мощности количестве, так как при снижении давления объем воздуха возрастает.В США считают, что, несмотря на   значительное   усложнение,   ГТУ замкнутого цикла найдут применение на быстроходных кораблях водоизмещением 3500 - 4000 т. Выполненная там проектная проработка эсминца водоизмещением 3560 т, с запасом топлива 550 т показала, что на нем может быть размещена двух вальная установка замкнутого цикла суммарной мощностью 120 МВт, с удельной массой 5,1 кг/кВт, позволяющая обеспечить скорость полного хода около 50 уз и дальность плавния со скоростью 20 уз — 3000 миль.

 

Схема корабельной газотурбинной установки замкнутого цикла.

1- редуктор; 2- камера сгорания; 3- подогреватель газа; 4- воздушный компрессор; 5- газовая турбина; 6- регенератор; 7- гелиевый компрессор; 8- гелиевая турбина высокого давления; 9- гелиевая турбина низкого давления.

 


 

На энергии ядерного распада

 

По мере развития ядерной физики все отчетливее вырисовывалась перспектива создания атомных энергетических установок (АЭУ). Первый практический шаг в этом направлении сделал Советский Союз, где в 1954 г. была запущена атомная электростанция. В 1959 г. вступило в строй первое в мире атомное судно ледокол «Ленин». Заступили на арк тическую вахту новые мощные советские атомные ледоколы.

Первый атомный ледокол "Ленин"

В ином направлении развивали ядерную энергетику США, сосредоточившие огромные материальные средства и научные силы на создании атомных кораблей. В 1955 г. покинула верфь первая атомная под водная лодка США USS "NAUTILUS" (SSN-571)(«Наутилус»), командир которой передал открытые текстом: «Идем на атомной энергии» .

USS "NAUTILUS" (SSN-571)

 

Схема корабельной атомной энергетической установки

1- редуктор; 2- турбина; 3- парогенератор; 4- реактор водоводяного типа; 5- циркуляционный насос первого контура; 6- питательный насос второго контура; 7- конденсатный насос второго контура; 8- главный конденсатор

Из принципиальной схемы АЭУ видно, что основным ее отличием от КТУ является замена парового котла реактором, в котором осуществляется регулируемая цепная реакция деления атомов ядерного топлива с выделением тепла, исполь зуемого для получения пара в парогенераторе. Принципиальное преимущество АЭУ заключается в огромной концентрации ядерной энергии в веществе по сравнению с концентрацией химической энергии в органическом топливе. Так, если при сгорании 1 кг мазута выделяется около 42 МДж теплоты, то при делении такого же количества ядерного топлива 235U тепла выделяется примерно в два миллиона раз больше.Особенно большие возможности ядерная энергетика открыла перед подводными лодками, позволив решить две наиболее актуальные для них проблемы: существенное увеличение скорости под водой и дальность плавания без всплытия. Ведь даже самые совершенные дизель-электрические подводные лодки, способные развить под водой скорость порядка 20 - 25 уз, могут ее поддерживать лишь в течение 1-1,5 ч, после чего вынуждены всплывать и в течение 6—8 ч заряжать аккумуляторные батареи.АЭУ позволила подводной лодке не только сравняться в скорости с надводным кораблем, но и превзойти его. Ведь в погруженном состоянии подводная лодка не испытывает волнового сопротивления, на преодоление которого быстроходный надводный корабль затрачивает большую часть мощности энергетической установки. Для работы АЭУ не требуется атмосферный воздух, поэтому она стала тем единым двигателем для надводного и подводного хода, о создании которого мечтали изобретатели многих поколений.Надводному кораблю АЭУ давала ряд серьезных преимуществ, особенно в отношении автономности и практически неограниченной дальности плавания с большой скоростью. Ведь для него понятие «экономический ход» теряет свой обычный смысл, в связи с тем, что весь запас ядерного горючего размещен в активной зоне реактора.Таким образом, расход топлива не влияет на водоизмещение корабля, и он может пройти сотни тысяч миль без дозаправки топливом. 

 


 

В 1958 г. в США заложили первый надводный атомный корабль — крейсер УРО USS "Long Beach" (CLGN 160/CGN 160/CGN 9)(«Лонг Бич»).

 

Первый атомный крейсер УРО USS "Long Beach" (CLGN 160/CGN 160/CGN 9)

К 1987 г. там было построено 13 надводных атомных кораблей разных классов. Тактико-технические данные некоторых из них приведены в табл. 10

Таблица 10. Основные тактико-технические данные надводных атомных кораблей США

Класс, названиеГод постройкиПолное водоизмещение,т

Мощностьэнергетической установки X число валов, МВт

Скорость полного хода , уз.Дальность плавания тыс.миль.
Крейсер УРО "Long Beach" (CLGN 160/CGN 160/CGN 9)(„Лонг Бич")19611752529.4 X 230360
Ударный   авианосец   "Enterprise" (CVN-65)(„Энтерпрайз")19619097051,5X435400
Крейсер УРО "Bainbridge" (CGN-25)(«Бейнбридж»1962859222.1X230450
Ударный авианосец "Dwight D. Eisenhower" (CVN-69)(«Дуайт Д. Эйзенхауэр»)19779094447,8X4Более 301500
Крейсер УРО "Truxtun" (CGN-35)(«Тракстан»)1967912722,1X230400
Крейсер УРО "California" (CGN-36)(«Калифорния»)19741045022,1X230-
Крейсер УРО "Virginia" (CGN-38)(«Вирджиния»)1976947336,8X2Более 30-

Обращает на себя внимание довольно умеренная скорость кораблей, как правило, меньшая, чем у аналогов с энергетическими установками на органическом топливе. Основная причина — большая удельная масса АЭУ. Так, удельная масса установки "Bainbridge" мощностью 44,2 МВт составляет около 37 кг/кВт, и то время как удельная масса КТУ подобной мощности крейсеров УРО США не превышает 9 кг/кВт, а с учетом бортового запаса топлива (около 500 т) — не более 16 кг/кВт.Основной причиной утяжеления АЭУ является биологическая защита, в состав которой входят сталь, свинец, бетон и другие материалы. Кроме того, сказывается необходимость иметь на атомном корабле для аварийных нужд на случаи выхода из строя атомных реакторов энергетическую установку обычного типа с запасом органического топлива.Какова цена достоинств атомных кораблей видно из сопоставления аналогично вооруженных крейсеров УРО США атомного "Bainbridge" и котлотурбинного USS "Leahy" (CG-16)(«Леги») водоизмещением 7000 т, мощностью 62,6 МВт. Скорость полного хода "Leahy" составляет 34 уз, в то время как у "Bainbridge" с его менее мощной установкой и значительно большим водоизмещением она равна 30 уз.

 

Крейсер УРО USS "Leahy" (CG-16)

По сообщениям американской прессы, за годы применения АЭУ в кораблестроении удалось снизить удельную массу  установок авианосцев примерно на 30 %, крейсеров на 20 % при одновременном увеличении ресурса активных зон реакторов с 3-4 до 10—13 лет. Специалисты США считают, что для широкого применения АЭУ на надводных кораблях необходимо довести их удельную массу до 20—21   кг/кВт.За рубежом отсутствует единое мнение о целесообразности постройки атомных надводных кораблей. В последние годы (на конец 1980х) к их созданию приступила Франция, планирующая постройку двух атомных авианосцев водоизмещением около 36 тыс. г с АЭУ мощностью 60.2 МВт. Ввод в строй головного корабля "Richelieu"(«Ришелье») (с 1987 года переименован в "Charles de Gaulle" (R 91)) произошёл в 2001 году.

 

"Charles de Gaulle" (R 91)

В условиях наращивания США строительства атомного флота Советский Союз был вынужден создать атомные корабли разных классов. Один из советских атомных ракетных крейсеров унаследовал славное имя краснознаменного крейсера «Киров»( с 1992 года - «Адмирал Ушаков»).

 

Тяжёлый атомный ракетный крейсер "Киров" 1983 год.

 

 


 

Уходя от волнового сопротивления

 

Уже в 50-х гг. нашего века не было двух мнений о том, что на базе традиционных технических решений существенно увеличить скорость надводных кораблей невозможно. Волновое сопротивление надежно охраняло диапазон больших скоростей от посягательств кораблестроителей.С волновым сопротивлением можно бороться двумя основными способами: изменив формообразования и размеры корпуса корабля либо подняв корабль над водой. В первом случае происходит искусственная деформация волн и может быть получен определенный выигрыш в скорости корабля. Пример такого подхода — стремление к увеличению отношения длины корпуса к ширине и применение бульбовых оконечностей. Но эти мероприятия не позволяют кардинально увеличить скорость корабля. А вот второй способ... Первыми судами, частично поднятыми над водой, были глиссеры. До настоящего времени глиссирующие боевые катера разных типов находят применение в военных флотах. Самые быстроходные из них способны развить скорость около 50 уз.

Почти 100 лет назад, задолго до появления первых глиссеров, французский инженер A.Eiffel (А. Эйфель), проводя опыты с буксировкой пластин, расположенных в воде вертикально под углом к направлению потока, обратил внимание на то, что сила, создаваемая разрежением на задней стороне пластины, в два-три раза превышает силу, создаваемую давлением на передней ее стороне. Следовательно, если пластину погрузить в поток воды под малым углом к горизонту, разница между давлением и разрежением будет создавать силу, поднимающую пластину.

Пластину можно выполнить в виде крыла, у которого верхняя и нижняя линии профиля имеют разную кривизну, причем верхняя линия длиннее нижней. В этом случае при движении крыла жидкость будет обтекать его верхнюю часть с большей скоростью, чем нижнюю, и над крылом возникнет зона разрежения. Вследствие разности давлений в потоке по обе стороны крыла появится подъемная сила, величина которой будет зависеть от скорости движения, плотности жидкости, размеров крыла и его расположения относительно потока.

Эпюра распределения давления и разреженияна подводном крыле.

Если на крыльях укрепить судно, то при достаточно большой скорости движения подъемная сила крыльев сможет уравновесить массу судна, и оно поднимется над поверхностью воды. При этом резко снизится сопротивление, так как в воде будут находиться только крылья, поддерживающие их стойки и движитель.

Принцип действия крыльевой системы судна и самолёта аналогичен, с той разницей, что своё положение по высоте судно может изменять лишь весьма ограниченно, так как крылья должны все время оставаться погруженными в воду. Однако вода примерно в 800 раз плотнее воздуха, площадь подводных крыльев может быть уменьшена во столько же раз по сравнению с площадью крыльев самолета аналогичной массы. Это случай, когда высокая плотность воды — благоприятный фактор.Идею судна на подводных крылья: (СПК) первым воплотил в жизнь пионер глиссеростроения S.d'Alembert (Ш. Д'Аламбер),  который  в 1891 г. получил  во Франции патент, а в 1897  г. построил катер на подводных крыльях гребной винт которого вращал небольшой паровой двигатель. Испытания разочаровали изобретатели: корпус  катера лишь частично  поднимался над водой и краткое время находился  в таком  промежуточном положении, после чего крылья теряли подъемную силу и катер стремительно «проваливался» в воду.Первое СПК, успешно прошедшее испытания, было спроектировано и построено в 1905 г. одним из пионеров авиации итальянцем Enrico Forlanini(1848 - 1930)(Э. Форланини). Крыльевая система судна представляла собой несколько побортно укрепленных больших пластин и напоминала этажерки.

 

Схема подводных крыльев конструкции Enrico Forlanini

По мере увеличения скорости подъемная сила крыльев возрастала, и верхние полки «этажерок» выходили из воды. При этом уменьшалась площадь погруженных в воду пластин, а подъемная сила крыльевой системы оставалась неизменной. Судно Enrico Forlanini развивало огромную по тем временам скорость- около 38 уз, но и оно было склонно к проваливанию.

 

Судно Enrico Forlanini на ходу...

В начале развития СПК применялись различные схемы крыльевых систем, но наибольший успех сопутствовал конструкторам, которые использовали наиболее простые устройства типа «этажерок»  Forlanini. В 1907 г. патент Enrico Forlanini приобрел известный американский конструктор, один из изобретателей телефона Alexander Graham Bell (1847 - 1922)(А. Белл), который совместно с K. Baldwin(К. Болдуином) построил и испытал серию СПК. Наиболее удачное из них «HD-4» водоизмещением около 5 т установило в сентябре 1918 г. мировой рекорд скорости на воде — 71 уз.

 

Судно A.Bell - «HD-4»

Глиссерам трудно было тягаться с рекордсменом. Ведь у них подъемная сила возникает только в результате увеличения давления на днище, в то время как у СПК лишь 25—30 % подъемной силы создается вследствие увеличения давления на крылья снизу, а 75—70 %  - в результате разрежения над крылом. Поэтому СПК затрачивает на создание подъемной силы гораздо меньшую мощность, чем глиссер того же водоизмещения. 

 


 

 

Несмотря на то что в первой четверти XX в. было построено несколько СПК, они не получили распространения из-за ничтожно малой грузоподъемности, невысокой мореходности и недостаточной надежности. Особенно сдерживали развитие судов этого типа «белые пятна» в их теории и состояние двигателестроения. Пробелы в теории были существенно заполнены в 30-х гг. фундаментальными исследованиями советских ученых М. В. Келдыша, М. А. Лаврентьева, Н. Е. Кочина и немецких G. Shertel(Г. Шертеля),О.Titens(О.Титьенса) и G. Sakenberg(Г. Сакенберга) . Тормозом продолжало оставаться отсутствие мощных и в то же время легких двигателей.

 

Характер распределения мощностипри движении судна на подводных крыльях

Мощность энергетической установки СПК расходуется весьма специфически. В состоянии покоя масса судна уравновешивается статической силой поддержания воды. С началом движения, когда скорость мала, судно идет в водоизмещающем режиме. По мере возрастания скорости крылья развивают все большую подъемную силу и корпус постепенно выходит из воды. При этом рост кривой замедляется. Сначала приближается к поверхности воды носовое крыло, судно приобретает дифферент на корму и движется в режиме глиссирования. Дифферент возрастает. При этом увеличивается угол атаки крыльев, а с ним и их подъемная сила. Быстро нарастает подъемная сила кормового крыла, и корпус поднимается над водой. Теперь масса судна уравновешивается гидродинамической подъемной силой, возникающей на крыльях, а статическая сила поддержания очень мала, так как крылья вытесняют ничтожно малый, по сравнению с корпусом водоизмещающего судна, объем воды. В этот момент кривая достигает максимума, а затем несколько спускается. С выходом всего корпуса из воды потребляемая мощность начинает возрастать, но продолжает быть намного меньше той, которая необходима водоизмещающему судну аналогичного водоизмещения, чтобы развить такую скорость. Разница может достигать 40 %  и более.Первые пригодные для широкой эксплуатации СПК были созданы коллективом, возглавляемым Р. Е. Алексеевым (1916-1980). Вот почему во всем мире за СПК закрепилось  название  «русских».

 

Алексеев Ростислав Евгеньевич (1916-1980)

Осенью военного 1941 г. студент Горьковекого политехнического института Ростислав Алексеев защищал дипломный проект на тему «Морской теплоход на подводных крыльях». Государственная экзаменационная комиссия признала работу соответствующей уровню кандидатской диссертации. Но шла война. Молодой инженер работал на заводе и не прекращал, хотя и урывками, заниматься теорией проектирования СПК.В 1943 г. на заводе «Красное Сормово» им. А. А. Жданова в г. Горьком был построен первый катер на подводных крыльях. В 1949 г. там же был разработан проект теплохода на подводных крыльях, а с 1957 г. начата серийная постройка СПК. В 1962 г. главный конструктор Р. Е. Алексеев стал доктором технических наук. Вклад молодого ученого был высоко оценен: ему и группе конструкторов, среди которых были Б. А. Зобнин, А. И. Маскалик, И. М. Шапкин и другие, была присуждена Ленинская премия. (О дальнейших разработках Ростислава Алексеева читайте дальше...)

 

Одно из судов Р. Алексеева  - "Метеор"

Использованием скоростных возможностей СПК в военных целях раньше других заинтересовалось руководство    гитлеровского   флота. В июне 1940 г в  Германии под руководством  Сакенберга  была  начата постройка  катера на  подводным крыльях «FR-6» водоизмещением 17 т, развившего на испытаниях скорость 47,5 уз.

Катер на подводных крыльях "VS-7"

В ходе второй мировой войны  немцы построили несколько кораблей на подводных крыльях (КПК)  разного назначения, самым крупным из которых был десантный танконосец «VS-8» водоизмещением 80 т, показавший на испытаниях скорость 37 уз. Однако  из-за  низких мореходных качеств и неустойчивости хода ни один из этих кораблей не был запущен в серию .

 

Судно на подводных крыльях "VS-8"

В послевоенные годы значительное внимание уделялось боевым катерам разных типов. Подводные крылья открывали для них реальную возможность существенного увеличения скорости. Появившиеся к этому времени мощные газотурбинные двигатели с высокими массо габаритными показателями, а также успехи в металлургии легких сплавов создали техническую базу для развития КПК. В 60-х гг. в США и Канаде были построены экспериментальные и опытные КПК, на которых исследовались не только конструктивные решения, но и оперативно-тактические возможности. А с 70-х гг. боевые катера на подводных крыльях уже строятся серийно (табл. 11).

Таблица 11. Основные тактико-технические данные зарубежных кораблей на подводных крыльях

Класс, название принадлежность,год постройкиголовного кораблясерии

Водоизмеще-
ние,т.
Мощность энергетической установки для движения на крыльях, МВтТип движителяСкорость , уз.

полная
Скорость , уз.

крейсерская

Дальностьплаваниякрейсерскимходом, мили

Ракетный  катер,  "Pegasus" («Пегас»),

США. 1975
24013,3водомётный5040700

Ракетный катер "Sparvero"(«Спарвьеро»).

Италия,1974
62,53,3водомётный5040400

Ракетный катер «М-161»,

Израиль,   1982
1002,9суперкавити-
рующий ВРШ
52421150

Артиллерийский   катер

"Flagstaff"(«Флэгстафф»), США, 1968
68,53,3суперкавити-
рующий ВРШ
5042580

 

 

Обращает на себя внимание сравнительно небольшое водоизмещение КПК.  При  этом  неизбежно  напрашивается вопрос почему бы не использовать столь эффективное средство преодоления скоростного барьера на более крупных кораблях? И очередное но. 

 

 


 

На относительно крупных кораблях преимущества применения подводных крыльев утрачиваются. Дело в том, что для сохранения равновесия между подъемной силой крыльев и массой корабля при увеличении его линейных размеров, площадь крыльев нужно увеличивать в непропорционально большой степени, что значительно снижает  полезную нагрузку корабля. А ведь даже на сравнительно небольших кораблях водоизмещением 150 - 200 т масса крыльевой системы составляет около 15 % водоизмещения.Не меньшую, если не большую проблему для КПК большого водоизмещения составляет размещение на нем энергетической установки достаточной мощности. По мнению зарубежных специалистов, для вывода на крылья эскадренного миноносца водоизмещением 3000 т корабль пришлось бы оснастить энергетической установкой мощностью около 165 тыс. кВт. Разместить столь мощную установку на корабле подобного водоизмещения — задача чрезвычайно сложная, если вообще выполнимая. Кроме того, нужен резерв водоизмещения для соответствующего запаса топлива и крыльевой системы, площадь которой на рассматриваемом корабле составит около 800 м 2. Что же останется для вооружения других статей нагрузки?Выигрыш от применения подводных крыльев наиболее ощутим на небольших кораблях. Так, если обычный корабль водоизмещением 23 т для обеспечения скорости 50 уз нужно оснастить энергетической установкой мощностью около 3000 кВт, то аналогичному КПК для достижения такой скорости достаточна установка мощностью примерно 900 кВт.

 

Американский катер на подводных крыльях USS "Aquila" (PHM-4) скорость 48уз.

Несмотря на успехи в совершенствовании КПК и СПК относительно небольшого водоизмещения и здесь существуют проблемы, одной из которых является преодоление кавитационного барьера. При скорости порядка 50 уз и выше создаются условия, когда на гребных винтах и подводных крыльях невозможно избежать кавитации. Об осложнениях, связанных с кавитацией гребных винтов, мы уже знаем. Не менее опасна она и для подводных крыльев.Давление на засасывающей (верхней) поверхности крыла становится ниже давления насыщенных паров воды. Вода вскипает, и металл крыла разрушается под действием ранее рассмотренных причин. Эрозия поверхности крыла приводит к снижению его подъемной силы. На второй стадии кавитации каверны захватывают всю засасывающую полость, в результате чего при увеличении скорости корабля движение на засасывающей поверхности крыла больше не изменяется. При этом рост подъемной силы происходит только за счет увеличения давления на нагнетающей (нижней) поверхности крыла, а значит, с увеличением скорости корабля рост подъемной силы будет очень небольшим. Казалось бы, неразрешимая проблема!И в очередной раз человек, оказался способным преодолеть то, что представлялось непреодолимым. Академик В. Л. Поздюнин (1883— 1948) в начале 40-х гг. предложил парадоксальное на первый взгляд решение: бороться с кавитацией путем ее интенсификации. Открытое Поздюниным явление назвали «суперкавитацией».Для металла гребного винта страшна первая стадия кавитации, а для КПД винта — вторая. В. Л. Поздюнин предложил для быстроходных кораблей применять винты, специально приспособленные для работы в условиях сильно развитой кавитации, названные суперкавитирующими. Внешним отличием таких винтов является клиновидный профиль сечения лопасти с острой входящей кромкой, вогнутой нагнетающей стороной и смещенной к выходящей кромке максимальной толщиной профиля лопасти.

 

Профили сечения лопастей гребного винта: а - некавитирующего (v - 40уз); б - кавитирующего (v - 40-60уз); в - суперкавитирующего (v - 60уз)

Суперкавитирующие гребные винты менее эффективны, чем обычные некавитирующие, но на быстроходных кораблях со скоростью от 40 до 80 уз они позволяют иметь КПД на 15—20 % выше, чем у кавитирующих винтов. Правда, супер-кавитирующим винтом свойствен недостаток, характерный для конструкций, рассчитанных на заданную скорость движения,— при отклонении от расчетного режима их эффективность резко снижается. Но несмотря на это высокий КПД суперкавитирующих винтов в диапазоне больших скоростей делает их до сих пор практически незаменимыми для быстроходных кораблей. Кроме того, частота вращения суперкавитирующих винтов может достигать 3000 об/мин, что позволяет применять прямодействующие (безредукторные) двигатели, облегчающие и упрощающие энергетическую установку.Аналогичным образом решается проблема кавитации и для подводных крыльев. Применяют специальный суперкавитирующий профиль крыла, позволяющий ускорить появление кавитации и снижающий давление на засасывающей его стороне, которая покрывается паровой или воздушной каверной. В этом случае подъемная сила создается только за счет нагнетающей стороны крыла.Одной из основных проблем для КПК и СПК является обеспечение устойчивости хода, особенно в штормовых условиях. Хотя подводное крыло работает по тем же законам, что и воздушное, оно имеет специфические особенности.Крыло движется на некоторой глубине и, казалось бы, находится в однородной среде. Но его заглубление относительно невелико, и атмосферный воздух стремится прорваться к засасывающей  (верхней) поверхности крыла, где давление на 20 - 40 % ниже давления при отсутствии движения. С увеличением скорости подъемная сила возрастает, и крыло приближается к поверхности волы, облегчая возможность воздуху прорваться к засасывающей поверхности. Когда это случается (подсосы через кронштейн крыльев, при плавании на волнении, когда крылья оказываются у «подошвы» волны и т. п.), воздух проникает в область разрежения, и оно исчезает. Крыло полностью выходит из воды, превращаясь в глиссирующую пластину. Но у такой пластины, как мы уже знаем, подъемная сила намного меньше, чем у подводного крыла, и корабль «проваливается». Затем по мере увеличения скорости крыло снова начинает всплывать и цикл  повторяется. Такого явления удается частично избежать, если придать крылу особую форму, при которой оно пересекает поверхность воды. Тогда с увеличением подъемной силы в воде будет оставаться все меньшая площадь крыльев.Поиски оптимальных технических решений в области совершенствования КПК еще далеки от завершения. Одной из первостепенных задач за рубежом считают создание КПК большого водоизмещения. Наиболее интенсивные работы в этом направлении проводятся в США, где предполагают в отдаленном будущем создать крупный мореходный КПК водоизмещением 1200 т и скоростью 45—50 уз. 

 


 

С опорой на воздух

 

В 1959 г. пересекло Ла-Манш первое английское судно на воздушной подушке (СВП) конструктора Christopher Sydney Cockerell(К. Кокерелла) "Hovercraft"(«Ховеркрафт»). Англичане широко разрекламировали Кокерелла как создателя нового типа судов с колоссальными скоростными возможностями...

Первый  "Hovercraft" К. Кокерелла - SR.N1  1959год.

Идею «воздушной подушки» впервые выдвинул в 1716 г. шведский философ и изобретатель E. Svedenberg(Е. Сведенбер), дав описание судна, похожего на приподнятую над водой лодку. Сквозь расположенные по бортам щели предполагалось поднимать и опускать пару похожих на весла совков, которые при ударах о воду должны были загонять сжатый воздух под днище и тем самым приподнимать лодку над поверхностью воды. Но изобретатель вскоре убедился, что мускульной силы человека будет недостаточно для реализации его идеи.Спустя почти 150 лет 12 сентября 1853 г. на имя главного управляющего путями  сообщения  и  публичными зданиями  России графа П. А. Клейнмихеля был подан рапорт архитектором Архангельской губернской дорожной комиссии кол лежским асессором Ивановым с предложением  проекта «трехкильного духоплава» — судна, которое с  помощью  воздушной на нем машины  вгнетанием воздуха под его днище может плыть с значительной быстротой против ветра и стремя воды.Из эскиза, приложенного к рапорту, следовало, что под днищем судна располагались 24 пирамидально усеченные воронки, направленные расширяющейся частью к корме. Воздух к воронкам предполагалось нагнетать вручную мехами. Изобретатель пояснял: От напряжения воздуха в пространстве, заключающемся в воронках под дном, от давления воды, прикасающейся к напряженному сему воздуху, и наконец, от стремления воздуха к освобождению сквозь отверстия в килях с упором в открытую воду произойдет желаемое движение судна.Ответ на рапорт не поступил, что было вполне закономерно для выученика Аракчеева, который, будучи призванным руководить путями сообщения России, никогда не видел железной дороги,  и,  по словам  современников, демонстрируя пренебрежение к ней, ездил из Петербурга в Царское Село только в коляске .Принцип движения СВП заключается в том. что под его днище нагнетается воздух, образующий «подушку», приподнимающую и удерживающую судно над водой. Поступательное движение обеспечивает движитель. Для создания воздушной подушки применяются различные схемы, в которых используются общие конструктивные элементы, поэтому ограничимся рассмотрением наиболее простой схемы так называемого камерного типа.

 

Схема судна на воздушной подушке камерного типа

С увеличением высоты подъема судна над водой возрастает зазор между поверхностью воды и днищем, через который воздух из подушки будет уходить, и давление в ней будет падать. На определенной высоте зазор станет несколько большим, что для компенсации утечки воздуха производительность вентилятора станет недостаточной. Подъемная сила исчезнет, и судно опустится на воду. Для уменьшения этой нежелательной потери воздуха по бортам судна устанавливают пластины или кили (скеги), которые при парении судна погружены в воду. По мере увеличения скорости сопротивление снегов возрастает, но оно все же несравнимо меньше, чем сопротивление СПК.В конце 20-х и начале 30-х гг. исследованиями и конструированием СВП занимались лишь немногие энтузиасты. Существенный вклад в разработку теоретических основ воздушной подушки внес выдающийся русский ученый К. Э. Циолковский (1857—1935). 

 

 


 

 

Попытки реализовать заманчивую идею в военных целях предпринимались в конце XIX и начале XX вв. в ряде стран. В 1897 г. французский инженер Clement Ader(К.Адер) предложил использовать в военных целях построенный им катер на воздушной подушке "Avion-3"(«Авион-3»). В 1916 г. австрийский инженер Dagobert Müller von Tomamhul(Д.Томамхул) спроектировал и построил торпедный катер на воздушной подушке, развивавший около 40 уз, но в связи с тем, что после первой мировой войны австро-венгерская монархия распалась, работы в этой  области  были  прекращены.

 

Торпедный катер Tomamhul

Первые советские СВП появились в 30-х гг., и главная заслуга в этом принадлежит специалисту в области аэродинамики В. И. Левкову (1895 — 1954).

 

Левков Владимир Израилевич

В 1927 г., будучи доцентом новочеркасского Донского политехнического института, В. И. Левков начал опыты с моделями аппаратов на воздушной подушке. В 1938 г. профессор Левков, к тому времени директор Новочеркасского авиационного института, разработал методику расчета аппаратов на воздушной подушке, а в 1934 г. продемонстрировал модель СВП специально назначенной комиссии, в состав которой входили: командующий ВВС РККА Я. И. Алкснис, специалист по аэродинамике Б. Н. Юрьев, авиаконструктор А. Н. Туполев. Испытания прошли успешно и комиссия рекомендовала приступить к постройке опытного образца, получившего литерно-цифровое обозначение «Л-1». В декабре того же года было создано Особое конструкторское бюро (ОКБ) по проектированию судов на воздушной подушке, которое возглавил В. И. Левков.

 

"Л-1" - первенец Левкова

Испытания «Л-1» массой 1,5 т начались летом 1935 г. и прошли успешно. Таким образом, разрекламированный приоритет английского "Hovercraft"  запоздал почти на четверть столетия. Оправданием может служить, что успешные работы В. И. Левкова не были известны на Западе, но истина должна быть восстановлена.На конструктивной базе «Л-1» ОКБ создало несколько катеров на воздушной подушке — летающих «Л», как их называли сотрудники Левкова. В 1936 г. на испытания вышел новый катер «Л-5» массой 8,6 т, который на испытаниях в 1937 г. развил скорость 73 уз! Было создано еще несколько СВП массой до 15 т, а в проектах уже фигурировали 30-тонные аппараты. Война прервала работы.

 

"Л-5" Левкова

В послевоенные годы В. И. Левков продолжал проектировать СВП, но отсутствие легких, надежных и мощных двигателей тормозило дело. А в 1954 г. замечательного ученого и инженера настигла преждевременная смерть. В предвоенные годы к СВП проявляли интерес и зарубежом. 

 


 

Особенно известен в этой области американский    конструктор D.K.Warner(Д. Уорнер). Свой первый катер Уорнср испытал в 1929 г.,  но проектные данные не были подтверждены. На следующий год D.Warner  построил новый катер, который потерпел аварию во время гонок.По конструктивному принципу СВП делятся на два основных типа: амфибийные и скеговые.  У амфибийных при движении  корпус полностью поднят над водой, поэтому они могут выходить на сушу и передвигаться над ней, преодолевая  препятствия, высота которых не превышает высоту ограждения воздушной подушки. В качестве   движителей на амфибийных судах применяют воздушные винты, в связи с чем размеры судов довольно ограничены. Так, если на судне массой 30—40 т и скоростью 60—70 уз поступательные движения  обеспечивают два  винта диаметром  около 3м каждый,то на английском амфибийном десантном корабле «SR 4» массой 168 т с такой же скоростью пришлось применить четыре винта диаметром 5,8 м каждый.

Английский BHC "SR.N4"

За рубежом считают, что при массе судна 1000 т для получения указанной скорости   понадобится 12 винтов диаметром 10,7 м каждый, которые практически невозможно разместить на судне.В этой связи там предполагают, что в ближайшей перспективе масса амфибийных кораблей на воздушной подушке (КВП) не превысит 500—800 тНесмотря на ограниченную массу, а следовательно, и полезную нагрузку, в 60-х гг. было развернуто строительство амфибийных КВП. История их развития имеет много общего с историей развития КПК.В 1963 г. прошел испытания первый  английский  КВП  амфибийного типа  «SR № 3» массой 37.5 т,  который на тихой воде с полезной нагрузкой 15 т показал скорость около 90 уз, а при волнении моря 3 балла — порядка 60 уз.

 

Английский «SR № 3»

В США первый КВП, также амфибийного типа, опытный десантный катер «SKMR-1» массой 20,4 т показал скорость около 75 уз.

 

Десантный катер «SKMR-1»

В настоящее время КВП получили признание во флотах ряда стран, в том числе и бывшего Советского Союза.Но поскольку амфибийные корабли ограничены в массе, большие надежды за рубежом, и особенно в США, связывают с КВП скегового типа. Такие корабли имеют удлиненный корпус с параллельными плоскими жесткими скегами, пересекающими поверхность воды, в связи с чем могут передвигаться только над поверхностью воды при постоянно находящихся в воде скегах. Контакт с водой позволяет применять на скеговых кораблях суперкавитирующие гребные винты и... водометы. Да, именно водометный движитель открыл большие возможности для судов и кораблей этого типа. В очередной раз подтвердилась бытующая среди конструкторов и изобретателей поговорка: «Новое - это хорошо забытое старое». 

 


 

 

Вспомним, как в 1883 г. английский конструктор Sir John Isaac Thornycroft (1843–1928)(Торникрофт) потерпел фиаско, применив водометный движитель на миноноске. С той поры еще несколько попыток применить водомет на кораблях закончилось неудачей. Но прогресс в науке и технике не обошел стороной и водометный движитель. В развитии его теории велика роль И. Е. Жуковского, который в 1882 - 1908 гг. впервые научно обосновал тесную связь и взаимодействие между корпусом судна и водометным движителем. Ученый доказав несостоятельность утверждений о специфически низком КПД движителя этого типа. Теория Жуковского получила дальнейшее развитие в трудах советских ученых А. М. Васина, И. М. Коновалова, С. В. Куликова и некоторых зарубежных исследователей.

Одноступенчатый осевой насос водомёта.

1 - сопло реверса; 2 - сопло; 3 - спрямляющий аппарат; 4 - рабочее колесо; 5 - привод.

Водометный движитель действует так же, как гребной винт: вода засасывается спереди, лопатки насоса, подобно лопастям винта, придают ей ускорение, после чего вода выталкивается в корму. От гребного винта он отличается лишь внешним видом — винт, точнее, колесо насоса установлено в трубе внутри катера. Кроме того, водяная струя не уходит незаметно под воду, а выбрасывается из сопла, установленного над водой. Действие выбрасываемой за корму струи воды вызывает равную по величине и направленную в нос реакцию, благодаря которой катер получает движение вперед.В течение ряда предвоенных и послевоенных лет в разных странах появлялись небольшие водометные суда различного назначения. Однако главными их достоинствами были высокая маневренность и возможность использования на мелководье, а не быстроходность, но иначе и быть не могло, и вот почему.Идеальный КПД водометного движителя n=2/(1+(Vвых./V)) где Vвых — скорость реактивной струи на выходе из отливного патрубка; V — скорость судна. Из формулы видно, что Vвых. возрастает с уменьшением скорости струи, а следовательно, и с увеличением количества прокачиваемой воды, что влечет за собой увеличение сечения площади водоводов. С увеличением производительности насоса и площади сечения водоводов резко возрастают расход топлива и масса движительного комплекса, а значит, и водоизмещение судна. В этом основная причина того, что в прошлом конструкторы водометных кораблей терпели неудачу. Кроме того, громоздкие и тяжелые поршневые насосы той поры имели низкий КПД и весьма ограниченную производительность. За водометным движителем упрочилась репутации малоэффективного, с КПД, не превышающим 25 30%. О какой конкуренции с гребным винтом, имеющим КПД 50 -70 %. могла идти речь!

 

Зависимость КПД корабельных движителей от скорости корабля.

1 - некавитирующий винт; 2 - суперкавитирующий винт; 3 - водометный движитель

Вернемся к формуле, а вернее, к другому входящему в нее показателю — V.   Именно в нем содержится ответ на вопрос, чего можно ожидать от водометного движителя. Оказывается, на очень быстроходных кораблях и судах водометный движитель по эффективности может не только сравняться с гребным винтом, но и превзойти его. Однако речь идет о скоростях, которые еще сравнительно недавно казались фантастическими — 80 уз и более. При скорости порядка 100 уз и выше с водометным движителем по эффективности не может конкурировать ни один из известных сегодня корабельных движителей. Заметим, что аналогичная картина имела место в авиации. Пока скорость самолетов не превышала 600 - 700 км/ч, в качестве энергетической установки на них применялись бензиновые моторы с воздушными винтами, а с дальнейшим возрастанием скорости на смену пришел реактивный двигатель.Водомет открывает возможность создания КВП скегового типа с массой намного большей, чем у амфибийных. Ведь водометный движитель кроме указанного преимущества имеет перед гребным винтом и такое, как передача очень большой мощности, недоступной винту из-за чрезмерного возрастания его массы и габаритов.Немаловажное значение приобретает и то, что на скеговых КВП массой 10 тыс. т и более можно обойтись гораздо меньшей энерговооруженностью по сравнению с таковой кораблей амфибийного типа. Если у первых она не превышает 30— 37 кВт/т, то у вторых достигает 66— 74 кВт/т. Значительный интерес, проявляемый в США, к крупным КВП объясняется возможностью их использования в качестве авианосцев, чему благоприятствуют интенсивные потоки воздуха во время хода, используя которые для взлета и посадки самолетов можно обойтись сравнительно небольшой полетной палубой. 

 


 

 

С целью исследования технических возможностей создания крупных КВП со скоростью 80 уз и более в конце 70-х гг. в США были построены и испытаны два катера на воздушной подушке скегового типа «SЕS-100А» массой 130 т и «SЕS-100В» массой 94 т с разными движительными комплексами. Первый из них с двумя водометными движителями с приводом от двух газовых турбин суммарной мощностью 8,8 МВт развил скорость около 80 уз,

 

Катер на воздушной подушке «SЕS-100А»

а второй с ГТУ мощностью 9,9 МВт, работающей на два титановых суперкавитирующих полупогружных ВРШ, показал 92 уз .

 

Один из винтов катера на воздушной подушке «SЕS-100В»

В настоящее время в США развернуто серийное строительство тральщиков — минных охотников на воздушной подушке скегового типа МSН "Cardinal"(«Кардинал») с водометным движителем.В будущем США планируют по стройку крупных скеговых КВП массой около 2000 т, а в более отдаленной перспективе фигурируют корабли с массой 6 —10 тыс. т. По оценке американских специалистов, для корабля массой 10 тыс. т мощность двигателей должна составить около 60 МВт, в связи с чем изучается возможность использования на крупных скеговых кораблях АЭУ.

 

Американский корабль на воздушной подушке LCAC - 50

Но это перспективы. А пока в зарубежных флотах строятся КВП с относительно небольшой массой (табл. 12). Все еще требуют решения такие вопросы, как увеличение дальности плавания, повышение мореходности и пожаробезопасности.

Таблица 12. Основные тактико-технические данные зарубежных кораблей на воздушной  подушке

Класс, тип,
принадлежность,
год постройки
головного
корабля серии
Масса
полная /
(полезная)
Мощность
энергетической
установки, МВт
Тип
движителя
Скорость

полная
Скорость

крейсерская

Дальностьплаваниякрейсерскимходом,  мили

Патрульный     катер. «SR№ 6»
Англия, 1967
15,9/4,30,66воздушный ВРШ5435230
Патрульный     катер, «ВН. 7», Англия, 197250,6/143,1воздушный винт6548430
Десантный       катер, «LCAС» США,    1984149,5/54,413воздушный
ВРШ
5035300
Многоцелевой катер, «VT. 2» Англия,   1976100/246,6венти
ляторный
6041760

 

Недостаточная дальность плавания связана с малой полезной нагрузкой кораблей, которая, согласно зарубежным данным, не превышает 35—41) % их массы, что, в свою очередь, ограничивает запас топлива. Повышенная пожароопасность объясняется вдвое более низкой температурой плавления алюминия по сравнению со сталью (в среднем 650 °С против 1500 °С). В этой связи широкое использование на КПК сплавов алюминия требует специальных противопожарных мероприятий. Основная сложность в решении проблемы мореходности КВП связана с тем, что их корпус очень восприимчив к динамическим нагрузкам. При ударе волн о днище не только уменьшается скорость, но даже может быть разрушен корпус, как это случилось, в частности, на английском судне «SR № 4», получившем пробоину площадью более 2 м2. Так что в проблемах недостатка нет. 

 


 

В Советском Союзе пыпустили целый "зоопарк" десантных кораблей на воздушной подушке... "Зубр" , "Джейран", "Мурена", "Кальмар", "Омар", "Скат"...

 

 

 

Десантный корабль "Зубр"...

Первый Российский  ракетный катер на воздушной подушке "Бора" был спущен на воду в 1988 году. Но годы испытаний нового корабля пришлись на тяжелый период политических потрясений и борьба за выживание "Боры" - это еще один эпизод в нашей истории. Второй катер "Самум" стал предметом претензий новых украинских властей в период раздела Черноморского флота.

Ракетный корабль на воздушной подушке (РКВП) создавался как развитие малых ракетных кораблей проектов 1234 и 1234.1. Имея две раздельные двигательно-движительные установки маршевого и полного хода, способные работать раздельно и совместно, корабль может двигаться в трех главных режимах (катамаран, КВП-1 и КВП-2), что обеспечивает практически стопроцентную гарантию хода в любой ситуации. Так, за все прошедшие годы эксплуатации РКВП "Бора" не было случая, чтобы корабль возвращался в базу на буксире. Более того, была проверена возможность движения вообще с выключенными движителями. РКВП при работе только двигателей-нагнетателей был способен двигаться за счет истечения воздуха из воздушной подушки в корму против ветра (7 м/сек) со скоростью 3 узла.

Только в 1999 году "Бора" и "Самум" были окончательно введены в состав Черноморского флота России.

 

Российский ракетный катер на воздушной подушке "Бора". (Морской разрушитель)

ТТД:
Водоизмещение: 1050 т.
Размеры: длина - 65,6 м, ширина - 17,2 м, осадка - 3,3 м (>1 м при работе нагнетателей)
Скорость хода максимальная: 55 узлов
Дальность плавания: 2500 миль при 12 узлах, 800 миль при 45 узлах
Силовая установка: 2 ГТУ М10-1 36000 л.с. (на винты-тандем, в опускаемых колонках), два дизеля М-511А 20000 л.с.( на 2 винта), два дизеля М-504 6600 л.с. (на нагнетательные вентиляторы)
Вооружение: 2х4 пусковые установки ПКР "Москит" (8 ракет 3М80), 1x2 ПУ ЗРК "Оса-М" (20 ракет), 1 76-мм артустановка АК-176, 2x6 30-мм артустановки АК-630
Экипаж: 68 чел.

 


 

Корабль или самолет?

 

Несмотря на огромные скорости, достигнутые КПК и КВП, у них наметился грозный конкурент — экраноплан. В истории развития техники — это один из примеров того, как идея может возникнуть «попутно», в процессе решения совершенно другой проблемы.В начале XX в., на заре развития авиации, самолетостроители и летчики столкнулись с загадочным явлением. Вопреки законам аэродинамики, при движении самолета у самой земли в период взлета и посадки возникала подъемная сила, значительно большая, чем при полете на высоте. Двигаясь в непосредственной близости от земли, самолет вдруг обретал дополнительную силу, внезапно устремлялся вверх или упорно скользил над землей «не желая» приземляться.

Это явление представляло не только познавательный интерес. Иногда дело кончалось катастрофой, как это случилось, например, с тяжелым самолетом "Terent Triplane"(«Тэрэнт Триплейн»), потерпевшим аварию на взлете. Спустя некоторое время легкий английский самолет "Swallow"(«Суоллоу»), обладавший неплохими летными качествами, в конце посадки «отказался» приземляться. Если обычно летчик, выдерживал самолет в 2—3 м от земли, постепенно замедлял движение до скорости, при которой подъемная сила крыльев становилась меньше массы самолета, но еще позволяла ему плавно спланировать на посадочную полосу, то "Swallow"продолжал планировать почти до полной потери скорости. При этом подъемная сила почти мгновенно снижалась до нуля и самолет резко падал на землю. «Лечение» самолетов типа "Swallow" оказалось довольно простым: применили посадочные щитки, позволяющие пилоту в нужный момент ухудшить аэродинамику крыла и тем самым вынудить машину снижаться.

 

Один из первых "Swallow" R-670

В конце 20-х и начале 30-х гг. механизм загадочного явления в основном был выяснен, и оно получило название «эффект влияния экрана». Большой вклад в решение вопросов околоэкранной аэродинамики внесли советские исследователи. Одним из первых был Б. Н. Юрьев, который в 1923 г. опубликовал работу «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». Позднее в этом направлении работали В. В. Голубев, Я. М. Серебрийский, Н. А. Черномашинцев, Б. А. Ушаков, С. Н. Насилов, Ш. А. Биячуев, Б. Т. Горотенко, А. И. Смирнов, Г. И. Костычев. За рубежом разработкой этого вопроса занимались A. Betz(А. Бетц), L. Prandtl(Л. Прандтль), E. Pistolezi(Е. Пистолези) и др.Дело не ограничивалось теорией. В 1932 г. немецкие конструкторы организовали экспериментальные полеты тяжелого гидросамолета типа "Dornier"(«Дорнье») над Северным морем на высоте около 10 м. Было установлено, что удельный расход топлива значительно сократился по сравнению с полетом вне влияния экрана.

 

Немецкий "Dornier"

Одним из пионеров экранопланостроения явился крупный советский авиационный инженер и изобретатель, военный летчик П. И. Гроховский, разработавший в середине 30-х гг. проект экраноплана-амфибии. Свои расчеты Гроховский проверял на моделях. К сожалению, текущая работа в области авиационной и парашютной техники не оставляли Гроховскому времени для окончания работы по созданию первого отечественного экраноплана.

 


 

Движущееся над экраном крыло как бы подминает под себя встречный поток воздуха, и под крылом образуется область повышенного давления. В результате на крыле возникает дополнительная подъемная сила АY, величина которой зависит от расстоя ния между крылом и экраном. В том случит, когда это расстояние равно половине хорды крыла, прирост подъемной силы составляет всего 2—3%. Но стоит крылу приблизиться к экрану уже на одну четверть длины хорды крыла,   как   прирост составит около 10 %.

 

Схема обтекания крыла воздухом вблизи экрана и вне его

Подобное увеличение подъемной силы само по себе не представляется особенно впечатляющим. Но близость экрана одновременно с образованием воздушной подушки под крылом изменяет картину обтекания крыла воздушным потоком. При этом также происходят некоторое увеличение подъемной силы и, что весьма важно, значительно снижается лобовое сопротивление. Вредное для самолетов явление ученые и конструкторы разных стран уже более полувека пытаются использовать для транспортного средства, названного экранопланом.На первый взгляд экраноплан мало чем отличается от судна на воздушной подушке. Но это впечатление обманчиво.У судна воздушная подушка является статической и поддерживается нагнетанием воздуха под днище, а подушка экраноплана имеет динамический характер, так как является следствием перераспределения давления, характеризующегося его повышением на нижней поверхности крыла за счет скоростного напора встречного потока и разрежения воздуха над верхней. В результате происходит увеличение подъемной силы крыла и уменьшается его сопротивление. Это позволяет получать скорость экраноплана более 100 уз при сравнительно небольших затратах мощности энергетической установки. В этом принципиальном отличии заложено основное преимущество экранонлана. Здесь уместно провести аналогию между вертолетом и самолетом: если первый держится в воздухе благодаря тяге винта, которая должна быть равна массе вертолета или превышать ее, то самолет удерживает в воздухе подъемная сила крыльев, а двигатель лишь обеспечивает поступательное движение. Отсюда разная затрата мощности, а следовательно, и разные скоростные возможности.Для любого транспортного средства снижение сопротивления является первостепенным фактором, определяющим в конечном счете скоростные и грузоподъемные характеристики. Не составляет исключения и экраноплан.Одной  из  основных  характеристик аппаратов, двигающихся  в  воздушной среде, является так называемое аэродинамическое качество К, представляющее собой отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления, на преодоление которою и затрачивается работа двигателя. Это своего рода КПД аэродинамической формы аппарата. При сравнении летательных аппаратов одинаковой массы с разными значениями К предпочтение должно быть отдано тому, у которого этот показатель выше, так как при прочих равных условиях такой аппарат позволит обеспечить заданную скорость и грузоподъемность при менее мошной энергетической установке.

 

Влияние высоты полёта при движении крыла вблизи экрана на величину аэродинамического качества

Об аэродинамическом качестве экраноплана дает представление график, выражающий зависимость этой характеристики от движения вблизи экрана. Из, графика видно, что при очень малой высоте полета Н, составляющей меньше 0,1 длины хорды крыла, влияние экрана становится настолько значительным, что аэродинамическое качество возрастает до 40-50. Отметим, что у самолетов К не превышает 16 - 18, а у вертолетов 4.

 


 

И вновь о проблемах.

Чтобы при пилотировании экраноплана обезопасить его от соприкосновения с волнами, необходимо обеспечить достаточно большую высоту полета, но в то же время сохранить влияние экрана. Однако эффективная высота полета зависит от размера крыла его хорды и размаха. Следовательно, целесообразно строить экранопланы возможно больших размеров. Это желательно еще и потому, что с увеличением полетной массы полезная нагрузка экраноплана возрастает. В то же время возможность увеличения размеров экраноплана далеко не беспредельна. При увеличении хорды крыла сверх 90—100 м наблюдается уже не рост, а снижение массовой отдачи вследствие прогрессивного возрастания массы корпуса, крыльев и других конструкций.За рубежом существует мнение, что оптимальным являются аппараты с хордой несущего крыла 30—40 м. За чем же дело стало?На экраноплане очень сложно разместить   энергетическую   установку, так как речь идет о мощностях порядка сотен мегаватт.Потребность в столь гигантских мощностях вызвана тем, что, как и КПК, экраноплан прежде чем начать околоэкранный полет, должен развить достаточную стартовую скорость и преодолеть «горб» сопротивления. Только тогда, когда подъемная сила несущего крыла будет равна массе аппарата и его корпус оторвется от воды, сопротивление существенно уменьшится. Скорость отрыва весьма велика, она может достигать 80 уз и более. По этой причине на стартовом режиме затрачивается в два — четыре раза большая мощность, чем на околоэкранный полет. В качестве примера можно привести экраноплан США "Columbia"(«Колумбия»), проектом которого предусматрипалась затрата на стартовом режиме 2/3. всей мощности энергетической установки.Задачу размещения мощной энергетической установки можно решать несколькими способами.

Один из них - комбинированная установка, состоящая из стартовой и полетной частей. Однако и в таком варианте разместить на экраноплане энергетическую установку очень сложно. Сотни мегаватт в принципе можно получить от нескольких газотурбинных двигателей, но многоагрегатные установки чрезвычайно усложняют управление аппаратом. Из истории авиации известно, что попытки в 30-х гг. оснастить немецкие тяжелые гидросамолеты типа "Dornier" восемью и даже 12 двигателями оказались неудачными, и строительство этих самолетов было прекращено.С учетом проблем, возникающих при размещении на экраноплане мощной энергетической установки, важнейшим его элементом является стартовое устройство, позволяющее снизить мощность установки, необходимую для развития достаточной стартовой скорости и преодоления «горба» сопротивления.Одна из зарубежных конструкций стартовых устройств представляет собой специально установленные крылья и предкрылки, которые в момент старта ставятся в положение, обеспечивающее отбрасывание винтами воздушной струи под основное несущее крыло. В результате скоростной напор струи в полузамкнутом объеме под несущим крылом преобразуется в статическое давление воздушной подушки. Таким образом, даже при отсутствии поступательного движения на крыле развивается довольно значительная подъемная сила, разгружающая экраноплан.В 1935 г. финский инженер Т. Каарио построил экраиоплан-аэросани, который начинал разгон на лыжах, а затем, когда подъемная сила несущего крыла становилась достаточно большой, отрывался от поверхности и скользил над снежным покровом, используя эффект экрана. Впоследствии Каарио построил еще несколько подобных аппаратов. Последний, наиболее совершенный образец был создан конструктором в 1964 г.

 

Схема экраноплана - аэросаней Т.Каарио

Еще в предвоенные годы к идее экраноплана было привлечено внимание военных ведомств ряда стран. Накануне войны шведский конструктор J. Troeng(И.Троенг) построил и испытал ряд самоходных моделей экранопланов, на базе которых был спроектирован торпедный катер.Работы в этой области были расширены после второй мировой войны. Более 20 лет занимался проектированием экранопланов упоминавшийся американский конструктор СВП  D. Warner(Д. Уорнер). Однако задуманные им аппараты так и не вышли из "проектной стадии. Если в 30-х гг. экранопланами занимались лишь отдельные изобретатели-энтузиасты, то в 50—60-х гг. к их созданию подключились научно-исследовательские и проектные организации ряда зарубежных стран, причем отнюдь не в мирных целях. Размаху работ способствовало совершенствование взлетно-посадочных характеристик самолетов, и процессе которого было изучено влияние близости экрана на аэродинамику крыла.

 В США по заказу ВМС фирма "Research Affiliates"(«Рисерч Аффайлейтс» )разработала проекты экранопланов: противоло-дочного «RАМ-1» массой 27 т и скоростью около 100 уз и десантно транспортного «RАМ-2» массой 5 т и скоростью около 250 уз. Проявляют интерес к экранопланам и во флотах Англии, Франции и ФРГ. Существенных успехов в этой области достиг работающий в США известный немецкий авиаконструктор Alexander Martin Lippisch (1894 –  1976)(А. Липпиш). В конце 60-х и начале 70-х гг. он построил два небольших экраноплана, которые на испытаниях показали хорошие ходовые и мореходные качества. В 1976 г. Lippisch разработал проект военного патрульно-транспортного шестиместного экраноплана «X.-114», в настоящее время построенного и входящего в состав ВМС ФРГ.

 

Патрульный экраноплан X-114  Lippisch

При массе 1350 кг и мощности двигателя 118 кВт экраноплан развивает скорость 108 уз, а дальность его действия составляет около 1300 миль.Несмотря на некоторые достижения в зарубежном экранопланостроении, оно все еще не вышло из экспериментальной стадии и находится примерно на том же уровне, как и авиация в начальный период своего развития. Среди ряда сложных проблем, сдерживающих развитие экранопланов, к особенно актуальным за рубежом относят их устойчивость при изменении скорости и высоты полета. Пока в мире построено около 20 небольших опытных экранопланов различного типа, но лишь вышеупомянутый «Х-114» используется на практике, да и то в миниатюрном масштабе.

 

Один из проектов Lippisch - "Ramwing"

Экранопланы во многом напоминают авиационные конструкции. До сих пор не существует единого мнения, правомерно ли их причислять к категории судов и кораблей. Гидродинамика и аэродинамика лишь на первый взгляд кажутся разными отраслями науки. На самом деле это два направления одной науки — динамики потока. Не случайно на заре развития воздухоплавания самолетостроители использовали не только терминологию, но и технические решения кораблестроения, достигшего к тому времени значительных успехов. Сегодня наблюдается обратный процесс: в стремлении достичь высоких скоростей кораблестроители все чаще заимствуют технические решения, применяемые в авиации, и небезуспешно.Иностранные специалисты не исключали возможности появления в составе флотов еще в XX в. крупных боевых аппаратов ... И они были правы...

 


 

В Советском Союзе давно уже велись разработки экранопланов...Эти парящие над морем уникальные корабли совершили настоящую революцию в скоростном флоте. Полвека экранопланы разрабатывались в строжайшем секрете. По трагическому стечению обстоятельств их расцвет был прерван распадом Советского Союза. И только в наши дни можно приоткрыть завесу молчания над этим суперпроектом. Интересно, что именно Россия является родиной этих удивительных машин. История их появления крайне драматична.В 1951 году Р.Е. Алексеев (о нём было написано ранее) и трое его коллег за разработку саморегилируемых подводных крыльев были удостоены сталинской премии. Вдохновленный успехом конструктор предложил министерству гражданского флота создать серию пассажирских судов. В условиях роста объема грузоперевозок этот флот был не рентабельным. Не сразу эта идея была поддержана. Алексеев и его товарищи с энтузиазмом взялись за новое дело.С приходом к власти в сентябре 1953 года Н. С. Хрущева наращивалось ядерное вооружение, делая ставку на усиление ракетных войск, что привело к сокращению авиации и флота. Началось перераспределение власти, но Алексеев отстоял предприятие у первого секретаря обкома партии.

В июле 1957 года в Москве открылся первый фестиваль молодежи и студентов. Надеясь удивить запад, и показать преимущество социализма Хрущев дал команду Р. Е. Алексееву привезти в столицу первый в мире речной пассажирский теплоход на подводных крыльях «Ракета». Этот поход стал звездным часом горьковского конструктора. Уникально судно произвело фурор. Словно птица, судно с 60 пассажирами на борту на скорости 32 узла «летело» над рекой. Это совпало с запуском первого в мире искусственного спутника Земли. С тех пор суда Алексеева начали носить космические названия: «Спутник», «Комета», «Метеор». Хрущева заинтересовала конструкция и суда на подводных крыльях стали визитной карточкой Советского Союза. Гидролабораторию, где работали судостроители, преобразовали в «ЦКБ по судам на подводных крыльях», а затем у него появилось собственное производство опытный завод «Волга».

Судно на подводных крыльях Р.Алексеева "Ракета"

Но конструктор смотрел еще дальше. Работая над «Метеором» Р. Е. Алексеев понял, что суда на подводных крыльях имеют скоростной предел 150 км/час. Далее вода буквально закипает на несущих стальных поверхностях и разрушает их. Но большие скорости были крайне необходимы. Для сокращения времени перевозок требовалось принципиально новое решение. И выход был найден. Экранный эффект водной поверхности открыл невиданные перспективы в судостроении. В конце 1950 годов Р. Е. Алексеев полностью обосновал идею создания экраноплана - транспортных средств летающих вблизи поверхности воды и земли. Конструктор заметил, что аэродинамическая подъемная сила устойчиво поддерживает аппарат на малых высотах, когда они меньше или равны ширине сечения его крыла. Эффективность такого летательного аппарат намного выше самолета за счет создаваемой таким образом подъемной силы над поверхностью воды. 21 июля 1961 года в городе Горький на испытательной станции ЦКБ состоялся полет первого в мире экраноплана «СМ-1».

Экраноплан «СМ-1».

Он имел взлетную массу около 3 тонн и показал прекрасную устойчивость и скорость 200 км/час. При этом модель успешно передвигалась не только над поверхностью воды, но и над сушей. Разработкой горьковчан сразу заинтересовались военные. Перспективные аппараты в условиях гонки вооружения «холодной войны» могли очень быстро перемещать по морю войска в любую "горячую точку".
В мае 1962 года Р. Е. Алексеев показал опытную машину Н. С. Хрущеву. Экраноплан, парящий как птица произвел сильное впечатление. Тут же была принята закрытая правительственная программа по развитию нового направления в судостроении. Основным заказчиком в ЦКБ выступил ВМФ СССР.
К своему 50-летию Р. Е. Алексеев построил самый большой экраноплан «КМ» (корабль-макет). «КМ» стал первой лабораторией для испытаний всех последующих модификаций экранопланов. Его размеры поражали. Масса 544 тонны, длина корпуса и крыла перекрывали футбольное поле, а высота со стабилизатором с пятиэтажный дом. Он имел 10 турбореактивных двигателей.

 

«КМ»

Для скрытого перевода «КМ» на Каспийское море была разработана легенда, что это якобы терпящий бедствие самолет. Аппарат буксировали только в ночное время. Однако утаить махину от вездесущих спутников шпионов не удалось. Экраноплан развивавший над морем колоссальную скорость более 450 км/час получил название «Каспийский монстр», но его конструктивные достоинства остались для Пентагона тайной. Грузоподъемность, скорость и независимость в аэродромной инфраструктуре делало экранопланы незаменимыми в гражданской и военной сфере.
Но разработки Р.Е. Алексеева опередили время. Они попали встык интересов сразу трех министерств - транспорта, судостроения и авиационной промышленности, а также ВМФ. Экраноплан мог произвести настоящий переворот, и никто из чиновников не хотел развивать эту перспективную тематику в пределах своих ведомств. В ЦКБ возникли трудности.

 


 

«Орленок» реальный проект экраноплана

В 1970 годы ЦКБ разработало несколько фантастических проектов судов экранопланов, включая авианосец массой 5000 тонн с двумя ядерными двигателями на 12 самолетов, носитель подводной лодки «Гулливер» 50000 тонн и перевозчик космических челноков «Буран» (СТЛ-800). Однако главком Горшков остановил свой выбор на десантно-транспортном варианте. Он понимал, что в случае боевых действий с блоком НАТО советскому флоту потребуется с боями прорываться на оперативный простор через проливы почти на всех морях. Для их захвата морской пехоте остро были необходимы десантные средства - экранопланы полностью удовлетворяли этим задачам. И руководство ВМФ заказало серию из 120 таких машин. Предполагалось, что на каждом из флотов будет эксплуатироваться по соединению новых боевых аппаратов. Первые серийные экранопланы получили название «Орленок».

"Орлёнок"...

3 ноября 1979 года на первом боевом корабле экраноплане был поднят флаг ВМФ СССР. Экраноплан «Орленок» двигался на высоте до 2 метров над поверхностью воды. Для уменьшения разбега на нем применялся поддув под крыло газовых струй носовых двигателей, которые отключались в полете и машина двигалась на кормовом маршевом двигателе. При необходимости аппарат был готов уходить с экрана и лететь подобно самолету на высотах до 6 км. Обладая взлетной массой 140 тонн экраноплан «Орленок» с батальоном десанта и двумя БТР на борту развивал скорость до 215 узлов и всего за один час пересекал Каспийское море.

 

"Орленок"...

Главным достоинством экраноплана «Орленок», который на западе окрестили «морским драконом» стали: малая радиолокационная заметность, возможность на авиационных скоростях летать при волнении моря до 4 баллов, неуязвимость от торпедных атак, меньший расход топлива в сравнении с судами на подводных крыльях и воздушной подушкой.

Технические характеристики экраноплана «Орленок» проект 904:
Взлетная масса - 140 тонн;
Скорость - 215 узлов;
Высота полета - от 0,5 м до 6000 м;
Дальность полета - 2500 км;
Экипаж - 8 человек;
Десантовместимость:
БТР - 2;
Морских пехотинцев - 150 человек;
Вооружение:
Спаренный пулемет 12,7 мм «Утес-М» - 1;
 


 

Дальнейшее развитие судов экранопланов

После ухода из жизни главного разработчика экранопланов Р. Е. Алексеева его дело было продолжено учениками. В 1982 году на Каспии совершил полет первый в истории мировой техники экраноплан ракетоносец «Лунь» - разработка главного конструктора Владимира Кирилова. Особенностью этого судна стало восемь турбореактивных двигателей, которые развивали скорость до 600 км/час, а также шесть противокорабельных ракет «Москит».

 

Первая "Москит" ушла...

Такой ракеты достаточно, чтобы поразить цель, которым является фрегат или корвет противника. Имея в таком распоряжении хотя бы одно такое судно можно противостоять ударным авианосным группировкам. После успешных испытания в 1999 году экраноплан «Лунь» был передан ВМФ в опытную эксплуатацию.

 

Экраноплан "Лунь"

Технические характеристики экраноплана «Лунь» проект 903:
Длина - 73,8 м;
Взлетная масса - 480 тонн;
Скорость - 550 км/час;
Высота полета - от 0,5 м до 6000 м;
Дальность полета - 3500 км;
Мореходность - до 6 баллов;
Экипаж -14 человек;
Десантовместимость:
Морских пехотинцев - 900 человек;
Вооружение:
ПКР «Москит» - 6;
Орудия «ГШ-23» - 1;
Спаренная установка «НР-30» - 1;

 


 

 

Современные проекты экранопланов

Вскоре на базе экраноплана «Лунь» было создано единственное в мире судно спасатель, но ситуация связанная с распадом СССР привела к прекращению финансирования работ по данному проекту, а 11 авиационная группа экранопланов ЧФ РФ была расформирована.

 

Проект "Спасатель"

Возможности поисково-спасательной машины невероятны. При массе 400 тонн судно может принять на борт и разместить в своем госпитальном комплексе около 500 человек и после этого со скоростью 600 км в час доставить пострадавших на берег.
Спасательное судно было разработано в ЦКБ им. Р. Е. Алексеева в Нижнем Новгороде под руководством главного конструктора В. Кириллова. Однако до сих пор состояние его находится в 95-процентный готовности и простаивает в цехе Нижегородского завода.
Несмотря на колоссальные трудности, конструкторы не прекращают работы по этой тематике. За последние годы конструкторы создали новые малые экранопланы «Волга» и «Стриж» гражданского назначения, а также на заводе «Волга» освоено производство целой серии перспективных кораблей на воздушной каверне.

 

"Стриж"...

Одной из последних разработок Ростислава Алексеева был круизный экраноплан "Ракета2"

 

"Ракета2"

За рубежом Steven Hooker, авиационный инженер, впервые  заметил "Каспийского Монстра" в 1967 году и решил создать нечто подобное трансокеанское... под названием  "Aerocon", таким он его видел в 1984 году...

 

"Aerocon"  Steven Hooker (размеры как у Boeing 747)

Октябрь 2004 года. США. Военно-промышленая корпорация "Boeing"("Боинг") начала разработку супер экраноплана "Ultra Pelican"("Пеликан-ультра") с восьмью турбо винтовыми двигателями. Его взлётная масса 2 700 тонн, способен двигаться в 6 метрах над поверхностью океана и перевозить до 1500 тонн груза на расстояние 16 000 км. Размах крыльев -106 метров , длина 152 метра.

 

"Ultra Pelican"

 


 

А какие скорости под водой?

 

К началу Первой мировой войны подводные лодки могли погружаться на глубину до 50 м, имели дальность плавания до 7200 км, скорость надводного хода до 15 узлов, а подводного — 9 узлов. Они предназначались для ведения разведки и обороны своих баз. Японские подлодки не имели себе равных по скорости подводного хода. Их лодки-малютки могли делать до 18 узлов под водой, а экпериментальные лодки среднего размера показали даже 19узлов. Однако на лодках, построенных во Франции в конце 30-х годов, удалось разместить дизели мощностью 12 тыс. л. с. и получить скорость 23 уз.Намного сложнее обстояло дело с электроэнергетическими установками, обеспечивающими подводный ход. Их удельная масса практически оставалась неизменной - на уровне 65-76 кг/л. с. Этим объясняется застой в увеличении скорости подводного хода лодок, которая не превышала 10 уз, а у подавляющего большинства лодок составляла 7-8 уз.

 

Немецкая подводная лодка U-99 времён 2-й Мировой войны...

И с началом, и после Второй Мировой войны скоростные характеристики подводных лодок значительно не изменились. Они стали плавать дальше , глубже , но скорость изменилась на 2-3 узла надводным ходом и практически не изменилась подводным. И только в 1950х годах ХХ века, когда существенно изменились энергетические установки и необычной для того времени появилась сигарообразная форма корпуса лодки с эллипсовидной носовой частью - скорость подводного хода стала значительно превышать надводную... Средне- статистическая надводная скорость на лодках стала - 22-26 узлов, подводная - 28-32узла.В 1958 г. ЦКБ-16 приступило к созданию атомной подводной лодки проекта 661 «Анчар» (Papa – по классификации НАТО). В декабре 1963 г. субмарина К-162 была заложена на Северном машиностроительном предприятии в Северодвинске, а спустили ее на воду в декабре 1968 г. Столь значительные сроки объяснялись рядом обстоятельств. Это была первая в мире подводная лодка из титанового сплава, вооруженная противокорабельным ракетным комплексом «Аметист» – первым в мире с подводным стартом. Вот почему проектирование и строительство К-162 сопровождалось выполнением большого объема научных и опытно-конструкторских работ. АПЛ проекта 661 – самая скоростная в мире. На испытаниях она показала скорость полного подводного хода 44,7 узла. До сих пор этот рекорд никем не побит.

 

К-162

Однако было обнаружено, что при скорости более 35 узлов турбулентный поток, обтекающий корпус подводной лодки, создает шум, который на центральном посту лодки достигал 100 децибел. Это лишало лодку скрытности и мешало работе экипажа. Кроме того, в процессе эксплуатации была выявлена низкая надежность механизмов и оборудования. Субмарина была оснащена уникальной двигательной установкой мощностью 88 000 лошадиных сил! Но из-за очень высокой стоимости в серию эта сверхскоростная лодка не пошла.  


 

Торпедное оружие

 

Первые образцы торпед разработал англичанин Robert Whitehead (1823 — 1905)(Роберт Уайтхед) (1866). 29 мая 1877 во время битвы в бухте Пакоча торпеда была впервые применена британским флотом в боевых условиях, однако безуспешно — цель сумела избежать столкновения. Торпеда впоследствии постоянно совершенствовалась Уайтхедом, и ещё при его жизни фирмой Уайтхеда было создано значительное число модификаций данной торпеды. С 1866 по 1905 года скорость движения торпеды увеличилась с 6,5 до 28 узлов, а максимальная дальность запуска торпеды увеличилась с 700 (0,34мили) до 4000 (1,96мили) ярдов.

 

Robert Whitehead испытывает батарею новой торпеды 1875 год.

Характеристики торпед после 1920х годов и до 2й мировой войны были практически одинаковыми ... Так немецкая торпеда G7a имела следующие характеристики...

* Длина — 7186 мм.
* Диаметр корпуса — 500 мм.
* Масса — 1528 кг.
* Скорость — имелись 3 скоростных режима — 30, 40 и 44 узла.
* Дальность хода — 12500 м на 30 узлах, 7500 м на 40 узлах, 5500 м на 44 узлах.
* Вес боевого зарядного отделения — 280 кг.
* Взрыватель — KHB Pi1 или KHB Pi1 8.43-8.44
* Тип взрывателя — контактно-неконтактныйНемецкие торпедные аппараты, по большинству параметров сходные с аналогичными других мировых флотов, тем не менее, имели ряд интересных особенностей. Выталкивание торпеды из них осуществлялось не сжатым воздухом, а специальным пневматическим поршнем, что значительно упрощало систему беспузырной торпедной стрельбы. Конструкция аппарата обеспечивала свободный выход торпеды с глубин до 22 м. Перезарядка занимала сравнительно немного времени - для торпед хранившихся внутри прочного корпуса от 10 до 20 минут.

 

Загрузка торпеды G7 через передний люк на U-94. Источник: www.one35th.com

Ну и как обычно страна "Восходящего Солнца" не обошлась без своих экзотических торпед... "Кайтэн" (яп. букв. «изменяющие судьбу») — название нескольких типов торпед, управляемых пилотами-смертниками (тэйсинтай). Применялись японским Императорским флотом для поражения противника в конце Второй мировой войны. "Кайтэн" начали разрабатываться со 2-й половины 1942 на базе обычной торпеды и имели длину до 16,5 м, массу боевого заряда свыше 1360 кг. взрывчатых веществ, скорость до 74 км/ч  (40 узлов), дальность действия до 74 км (40 миль). "Кайтэн", управляемые одним человеком, классифицировались как морские боеприпасы.

 

Торпеда "Кайтэн"

Пилот просто помещался в рубку, люк в неё задраивался. Поиск цели пилотом осуществлялся с помощью перископа на небольшой глубине. После выхода на цель и прицеливания пилот переключал торпеду в режим атаки: перископ убирался, глубина увеличивалась и включался полный ход. Покинуть торпеду в случае промаха пилот не мог и погибал от недостатка кислорода, впоследствии в конструкцию был добавлен механизм самоликвидации. Торпеда "Кайтэн" показала себя малоэффективным оружием. Подготовка к пуску была длительной и довольно шумной.

После 2й Мировой войны торпеды значительно увеличили свой радиус действия и незначительно скорость . Так американская торпеда  "Mk-48" мод. 1, 1972 г. имела дальность хода 25000м и скорость 50 узлов.

В Советском Союзе велись так же "оригинальные" разработки... Одним из самых грандиозных творений тех лет, "на радость нам, на страх врагам", должна была стать торпеда, которую в современной литературе иначе как “супер-торпедой” или "царь-торпедой" и не называют. Это была действительно уникальная система вооружения. Правда, только по размерам. Сколь успешным было бы ее боевое применение, мы, к счастью, так и не узнали. Так первые советские атомные лодки проекта 627 предполагалось вооружать крупнейшими торпедами Т-15. Предполагалось, что на подводной лодке будет всего одна такая торпеда. Но зато какая!
Диаметр этого монстра должен был составлять более полутора метров (точнее 1530 мм), длина 24 метра (это 22% от общей длины лодки), вес около 40 тонн, дальность хода 50-60 км.(Всвязи с тем , что корпус этой торпеды должен быть очень прочным, что бы не бояться мин и заграждений, скорость должна быть вероятно не очень большой...) , А в сочетании с термоядерной боеголовкой, данная система вооружения претендовала на роль самого мощного флотского оружия всех времен и народов. Однако проект был закрыт и лодки получили обычные торпеды калибра 533 мм.Так же в Советском Союзе  в 1960 году начата разработка торпеды "Шквал". А  29 ноября 1977 г. противолодочный комплекс «Шквал» был принят на вооружение ВМФ.Тактико-технические данные торпеды "Шквал"
·    Калибр — 533,4 мм
·    Длина — 8200 мм
·    Вес торпеды — 2700 кг
·    Мощность боеголовки в тротиловом эквиваленте — 210 кг
·    Эффективная дальность стрельбы — 7 км
·    Маршевая скорость — 360 км/часВысокая скорость движения торпеды была получена за счет применения подводного реактивного двигателя, работающего на твердом гидрореагирующем топливе, которое обеспечивает большую тягу, и движения ракеты в кавитационной полости (воздушном пузыре), что снижает сопротивление воды. Изначально несла ядерную боеголовку в 150 кТ, впоследствии создан вариант с обычной боеголовкой. C автономным управлением, не имеет самонаведения.

 

"Шквал" на выставке...

Долгое время не существовало торпеды, хотя бы близко приближавшейся к «шквалу» по скорости, но в середине 2005 г. Германия заявила, что она обладает торпедой «Барракуда», использующей тот же принцип кавитации. Суперкавитационная торпеда Барракуда способна развивать скорость более 400 км/час. Скорость движения напрямую зависит от плотности воды, в которой перемещается торпеда.

 


 

Водоизмещающие корабли будущего

 

При всех достоинствах и перспективности кораблей с динамическими принципами поддержания водоизмещающие корабли в силу известных нам преимуществ в обозримом будущем, по-видимому, не сдадут главенствующих позиций, которые они занимают в военных флотах. Поиск наиболее эффективных формообразований привел кораблестроителей к катамаранам, а точнее каттумарам, что в переводе с языка тамилов, населяющих побережье Южной Индии и о. Шри-Ланка, означает спаренные деревья. Подобные суда с древнейших времен были известны как хорошие ходоки. В прошлом они представляли собой лодку, соединенную с бревном-противовесом, или конструкцию из двух и более скрепленных между собой лодок. В наше время катамаранами обычно называют суда, состоящие из двух корпусов, соединенных между собой жесткой конструкцией — мостом, или такие, у которых носовая часть выполнена однокорпусной, а ближе к корме корпус раздваивается.Остойчивость катамаранов обеспечивается за счет большого расстояния между корпусами, что позволяет резко уменьшить ширину корпусов до минимальной, лимитируемой плавучестью. Так, у парусных катамаранов отношение длины корпуса к ширине составляет 15—22—значение, практически недостижимое для кораблей и судов обычных типов. Правда, стремление сузить каждый корпус приводит к резкому увеличению осадки, с ростом которой возрастает смоченная поверхность корпуса, а значит, и сопротивление трения, зато существенно снижается волновое сопротивление. Это именно те условия, которые предпочтительны для быстроходного корабля.Однако и здесь существуют свои проблемы.Как мы уже знаем, при увеличении отношения длины  корпуса  к ширине возрастает масса корпуса. Кроме того, при чрезмерно большой осадке волнообразование катамарана становится сопоставимым с аналогичным по водоизмещению однокорпусным кораблем, а может и превысить его. В попытке устранить этот специфический недостаток кораблестроители обратились к полупогружной схеме.

 

Схема полупогружного катамарана: а - ватерлиния в режиме "Стоп" ; б - ватерлиния на ходу.

Такой корабль состоит из двух частей - подводной и надводной, соединенных между собой вертикальными стойками. Подводная часть, представляющая собой два торпедообразных корпуса, обеспечивает кораблю плавучесть. Надводная часть, находящаяся на некотором возвышении от поверхности воды представляет собой несущую платформу — мост. При этом площадь действующей ватерлинии резко сокращается, в связи с чем такие корабли иногда называют кораблями с малой площадью ватерлинии. В результате снижается сопротивление воды движению корабля за счет практически полного исключения волнового сопротивления. Кроме того, по сравнению с обычным кораблем у полупогружного улучшаются мореходные качества. Ведь обычный водо измещаюший корабль испытывает на волнении значительную качку, а при большой скорости ударяется носовой частью днища о воду, сильно заливается. В результате приходится снижать скорость. У полупогружного корабля мореходные качества улучшаются за счет уменьшения площади и продольного момента инерции действующей ватерлинии при сохранении массы и водоизмещения корабля.Достоинства полупогружных катамаранов, по мнению зарубежных специалистов, не ограничиваются хорошими ходовыми и мореходными качествами. Первостепенным достоинством таких кораблей является не лимитируемая требованиями гидродинамики форма надводного корпуса. Согласно проектным проработкам, его длина будет составлять примерно 2/3—3/4 от длины одно-корпусного корабля аналогичного водоизмещения, а ширина корпуса по палубе в два раза больше. С учетом этого преимущества в США с 60-х гг. ведутся работы по созданию полупогружных катамаранов типа SWATH (Small Waterplane   Агеа Twin Hull) водоизмещением порядка 10—15 тыс. т, с расчетом их использования в качестве авианесущих кораблей с просторной верхней палубой, и что очень важно, большой её устой чивостью под воздействием качки одной из основных причин аварий самолетов при посадке на полетную палубу обычных авианосцев.

 

Один из пассажирских катамаранов типа SWATH " Radisson Diamond"

Для отработки проблемных вопросов и конструктивных решений на кораблях такого типа в 1973 г. был построен экспериментальный полупогружной катамаран "Kaimalino"(«Каималино») водоизмещением 224 т с ГТУ мощностью 3,3 МВт и скоростью полного хода 25 уз.

 

Полупогружной катамаран "Kaimalino"

По опубликованным сведениям, в США  проведены  проектные  проработки кораблей типа SWATH разных классов. Модельные испытания показали, что может быть достигнут значительный выигрыш в мошности энергетической установки по сравнению с аналогичными по водоизмещению обычными кораблями тех же классов.

Американский военный корабль типа SWATH изготовленный по системе "Stealth"

 

Определенные надежды в ВМС США связывают и с так называемым кораблем-гибридом типа HYSWAS (Нуdrofoil    Small Waterplane   Агеа Ship), корпус которого состоит из верхней, обычной, и нижней, сигарообразной, частей, по аналогии с корпусом катамарана типа SWАТН, соединенных относительно тонкой продольной стойкой. Но есть и существенное отличие: на нижнем корпусе расположены подводные крылья. В водоизмещающем режиме движения плавучесть корабля обеспечивается в основном за счет подводного корпуса, стойки и небольшого участка днища надводного корпуса. При увеличении скорости подводные крылья помогают разгрузить надводный корпус и поднять его над поверхностью воды. В воде остается только несущий подводный корпус.

Проектное изображение полупогружного корабля типа SWАТН: а - ватерлиния в режиме "Стоп"; б - ватерлиния на ходу

При этом, как и на корабле типа SWАТН, резко сокращается площадь действующей ватерлинии, улучшаются ходовые и мореходные качества. Проектные проработки и испытания моделей показали, что подобный корабль обладает рядом серьезных достоинств, среди которых — возможность достижения скорости порядка 50 уз при волнении моря 5--6 баллов и значительная полезная нагрузка благодаря конфигурации надводного корпуса, удобной для размещения вооружения и технических средств.Однако к сообщениям зарубежной прессы следует относиться критически. Не вызывает сомнения, что создание полупогружных кораблей потребует решения  целого ряда проблем технического характера. Не малую сложность составит разработка технологии строительства крупного корпуса с малой массой, что вызовет необходимость исполь зования легких сплавов в огромных масштабах. Погруженный нижний корпус существенно увеличит смоченную поверхность, в результате чего значительно возрастет сопротивление трения, что отрицательно скажется на дальности плавания корабля экономическим ходом. Можно предполагать, что по мере расходования топлива, воды и других переменных грузов полупогружной корабль потребует балластировки и дифферентовки по аналогии с подводной лодкой. Немалую сложность представит и автоматическая система управления движением полупогружного корабля, особенно в варианте HYSWAS с учетом его подверженности килевой качке. Придется учитывать, что из-за чрезмерно большой осадки полупогружные корабли будет невозможно использовать в мелководных акваториях и каналах, а для их базирования понадобятся специальные средства и приспособления .В свете указанных трудностей не следует однако забывать, что еще в 1940 г. в Германии была предпринята попытка построить полупогружной корабль, которому был присвоен шифр «VS-5». В качестве нижнего корпуса была использована малая подводная лодка длиной около 30 м. Энергетическая установка состояла из четырех дизелей суммарной мощностью 6000 кВт, работающих на общий гребной вал. Испытания закончились неудачей и немцы к идее полупогружного корабля больше не возвращались .Конечно, возможности техники и технологии за прошедшие с той поры годы несоизмеримо возросли, но не    беспредельно. Подтверждение тому — многолетний опыт кораблестроителей США,в  результате которого есть кое-какие сдвиги...

Катамаран "Joint Venture" скорость 30 узлов....

Если бы лет 50 назад кто-нибудь предсказал скорость самолета порядка 3000 км/ч, его сочли бы фантазером. В наши дни на фоне скоростей, достигнутых в авиации, скорость даже самых быстроходных кораблей выглядит весьма скромно. Но мы знаем, с какими трудностями и проблемами сталкивались и продолжают сталкиваться кораблестроители, что бы достичь даже этих  «скромных» скоростей. 

 

  


 

Борьба за скорость кораблей продолжается.Математик Стивен Боерн (Stephen Bourn) из организации оборонной науки и технологий (Defence Science and Technology Organisation — DSTO) — подразделения министерства обороны Австралии — спроектировал лодку, с которой намерен побить мировой рекорд скорости для парусных судов.
В качестве паруса автор машины использовал поворачиваемое в разных плоскостях и наклоняемое крыло, которое должно обеспечить сразу два действия.

 

"Крыло" Стивена Боерна в действии...

Когда поток ветра будет набегать на это крыло под строго рассчитанным углом, подъёмная сила разложится на составляющие, одна из которых будет вытаскивать лодку из воды, а вторая — тянуть вперёд.

Один из видов Wing Sails (крыло-парус)

Еще далеко не исчерпаны возможности повышения скорости. В перспективе могут появиться ещё более совершенно новые технические решения, которые обеспечат новый скачок в области ходовых качеств кораблей. Не исключено, что такие корабли будут иметь облик, значительно отличающийся от привычных классических форм. Какой? Только время сможет ответить на этот вопрос.

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Александров  Г.  Н.,   Питомец   Ю.  А., Полещуков   Л.    И.    Состояние   и    перспективы развития энергетических установок надводных кораблей//Судостроение за рубежом. 1977. № 5. С. 3—27."

2.  Афанасьев   В.    И.    Боевые   скорости военных судов//Мор. сб. 1896. № 5. С. 103— 125.

3.   Он же.  Практические законы движения судов.  Вып.  2.  Спб,   1895.  С.   133    288.

4.  Белавин   Н.   И.   Летающие   корабли. М.: ДОСААФ, 1983. 111 с.

5.  Он же. Экранопланы. Л.:  Судостроение, 1963. 175 с.

6.  Беляев. Очерк военного судостроения в России. Спб, 1885. 48 с.

7.  Боголюбов Н. История корабля: В 2 т. М., 1880. Т. 2

8.  Бурачек С.  Наука и  искусство корабельного   зодчества//Мор.   сб.   1872.   №   7. С. 109—163.

9.  Буслей К. Новейшие торговые и военные суда. Спб, 1890. 50 с.

10.  Генриот Э.  Краткая иллюстрированная история судостроения. Л.: Судостроение, 1974. 191 с.

11.  Гилмер Т. К. Проектирование современного   корабля.   Л.:   Судостроение,    1984. 376 с.

12.  Гирс И. В. Первый русский опытовый бассейн. Л.: Судостроение, 1968. 183 с.

13.  Гумилрвский Л. Творцы паровых турбин. М.—Л.: ОНИТИ. 1936. 263 с.

14.  Данилов Л. Дизель-моторы и их применение   как  судовых   двигателсй/'/Мор    сб 1915. № 6. С. Г    49.

15.   Жуковский   Н.  Е.  Документы   научной и общественной деятельности.  М.:  Обо-ронгиз, 1954. 154 с.

16.   Ильин  В.   А.   Адмирал   скоростного флота. М.: Политиздат, 1983. 93 с.

17.   Карно С. Размышления о движущей силе  огня  и  о   машинах,   способных   развивать эту силу//Второе начало термодинамики. М.—Л.: ГТТИ, 1934. С. 15    70.

18.   Корабельная энергетика за годы советской власти/И. Д. Дорофеев. П. В. Букин, Н.   А.   Клименко,   А.   А.   Рихтер//Мор  сб. 1966. № 7. С. 76-83.

19.   Крылов А. //. Воспоминания и очерки. М.: АН СССР. 1956. 883 с.

20.  Лобач-Жученко Б. М. Морские паровые   турбины.   Спб:   Изд-во Риккера,    1907. 166 с.

21.  Макаров С. О. Вопросы морской тактики  и  подготовка  офицеров.  М.:   Военмор-издат, 1943. 264 с.

22.   Он   же.    Документы:    В   2   т.    М.: Военмориздат, 1953. Т. 1    2.

23.   Он же. Рассуждения по вопросам морской тактики. Спб, 1897. 299 с.

24.  Менделеев   Д.   И.   О  сопротивлении 'жидкости    и    воздухоплавании.    Спб,    1880.

80 с.

25. Мордовин П. Русское военное судостроение в течение последних 25 лет (1855— 1880). Спб: Мор. м-во, 1881. 262 с.

26.  Мохов    Ю.    М.,    Черненко    Г.    Т.. Богачев  К.  Д.   Первые  суда   на  воздушной подушке//Катера и яхты. 1974. № 2. С. 20— 25.

27.  Окунев М. М. Опыт сочинения чертежей военным судам. Спб, 1836. 368 с.

28.    Применение   алюминиевых   сплавов в зарубежном кораблестроении и вопросы их противопожарной безопасности/Ю. С. Золотаревский   и   др.//Судостроение   за   рубежом. 1985. № 11. С. 33—44.

29.   Смирнов   Г.   В.   Рожденные   вихрем. М.: Знание,  1982.  191 с.

30.   Соловьев В. И.,  Чумак Д. А.  Корабельные   движители.   М.:    Воениздат,    1948. 391 с.

31.   Сорокин А.   И.,  Краснов  В.   И.   Корабли проходят испытания. Л.: Судостроение, 1985. 231 с.

32.   Травиничев А. Миноносцы. Развитие и   боевая   деятельность:   Сб.    пер.   М.—Л.: Военмориздат НКВМФ, 1940. 223 с.

33.   Уайт  У.   Г.   Руководство   по  теории кораблестроения для офицеров королевского флота, шкиперов коммерческою флота, кораблестроителей, судовладельцев и моряков-любителей. Спб: Мор. м-во, 1881. 876 с.

34.   Шапиро  Л.   С.   Атомные   надводные корабли  ВМС США//Мор.  сб.   1966. №  12. С. 79—83.

35.   Он  же.   Комбинированные  энергетические установки п зарубежных ВМФ//Мор. сб. 1968. № 8. С. 78—86.

36.  Он же.   Развитие газотурбинных кораблей//Мор. сб. 1987. № 3. С. 61    67.

37.  Шершов   А.   П.   История    военного кораблестроения.   М.—Л.:    Госвоенмориздат, 1940. 360 с.

38.  Jапе    F.    Fighting    ships.   London, 1910—1986.

Яндекс.Метрика