Твитнуть
Думаю эта давно позабытая статья будет довольно интересна широкому кругу энтузиастов. Скажу сразу, некоторые сведения, особенно касаемые развития отечественного довоенного глиссеростроения, стали для меня неожиданным открытием. .....Итак:
СОПЕРНИКИ ДЕЛЬФИНОВ
Беседы конструктора
Глиссирующие суда теперь можно встретить почти на всех реках, водохранилищах, морях. Гидросамолеты и суда с подводными крыльями — это тоже глиссирующие суда, так как прежде чем подняться на крылья, при разбеге они должны обязательно глиссировать. Но, несмотря на все свое многообразие, глиссеры пока еще распространены не столь широко, как обычные водоизмещающие суда. Пока они еще в основном выполняют роль прогулочных и туристских судов, разъездных и служебных катеров или являются небольшими транспортно-пассажирскими судами, скоростными спортивными и военными (торпедными) катерами. Все это мелкие суда, легкой конструкции, водоизмещением от сотни килограммов до 200—300 т.
Но у глиссирующих судов большое будущее. Ведь чуть ли не каждый год появляются новые, все более мощные и легкие двигатели, очень экономно расходующие горючее. Создаются легкие, прочные материалы, годные для постройки корпуса быстроходного судна. Но какими бы большими ни стали глиссеры, держать их на поверхности воды будет та же сила, что поддерживает и маленькие современные суда этого типа. Такую силу называют гидродинамической подъемной силой. Она гораздо выгоднее, чем та, которую открыл Архимед и которая поддерживает на воде обычные, неглиссирующие суда. И вот почему.
Сопротивление, которое судно встречает во время движения, тем больше, чем сильнее корпус погружен в воду и чем выше скорость хода. Погружение же неглиссирующих судов, например грузовых пароходов или барж, зависит от «архимедовой» силы. А так как эта сила при изменении скорости хода не меняется и всегда остается одинаковой по величине, то и погружение таких «водоизмещающих» судов остается неизменным. Сопротивление этих судов с ростом скорости увеличивается очень быстро. Например, если скорость возрастет вдвое — сопротивление увеличится в четыре раза, если скорость возрастет втрое — сопротивление увеличится в девять раз и т. д.
А что происходит, когда судно поддерживается не «архимедовой», а гидродинамической подъемной силой? Гидродинамическая подъемная сила при увеличении скорости судна не остается постоянной, растет и, следовательно, стремится приподнять судно из воды. Поэтому чем больше скорость хода, тем меньше судно погружено. А это значит, что с ростом скорости сопротивление при гидродинамической подъемной силе будет расти не так быстро, как при «архимедовой» силе. В этом и заключается выгода использования гидродинамической подъемной силы по сравнению с «архимедовой» силой поддержания.
Правда, у гидродинамической подъемной силы по сравнению с «архимедовой» есть недостатки. Во-первых, не при всякой форме днища она становится настолько большой, что может поднять днище к поверхности воды. Во-вторых, стоит судну остановиться, как она пропадает, и, если бы не «архимедова» сила, судно, остановившись, тонуло бы. Зато с увеличением скорости хода у судна, приспособленного к глиссированию (широкое, малокилеватое, с острыми скулами и тупой кормой), благодаря гидро-динамической подъемной силе сопротивление растет очень медленно, а при некоторых скоростях и совсем не растет, порой даже уменьшается. Главным образом поэтому глиссирование привлекло к себе внимание судостроителей. Но гидродинамическая подъемная сила заманчива еще и тем, что, уменьшая осадку судна, позволяет ему ходить по очень мелкой воде. Иногда глиссеры (в особенности с воздушными винтами) — единственное средство сообщения по мелководным рекам.
«Архимедовой» силой поддержания люди стали пользоваться с незапамятных времен, гораздо раньше, чем ее изучил Архимед. Гидродинамической подъемной силой — относительно недавно. Причем применить гидродинамическую подъемную силу, когда она была впервые открыта, судостроители не могли из-за того, что в те времена не было легких двигателей.
ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ
Это произошло в 1872 году в Англии. В адмиралтейство явился скромный, никому до того не известный пастор, по фамилии Рэмус. Он принес свой проект плоскодонного корабля водоизмещением 2500 т, который должен ходить гораздо быстрее всех кораблей того времени. Этот чудо-корабль должен был не плыть, а скользить по поверхности воды, как, например, скользит плоский камешек, пущенный рикошетом, или как плоскодонная шлюпка, идущая на буксире за быстроходным кораблем. Модель скользящего корабля Рэмуса была испытана. В опытовом бассейне эксперименты показали, что Рэмус был прав, когда полагал, что при большой скорости его корабль будет скользить споим днищем по поверхности воды и испытывать при этом гораздо меньшее сопротивление, чем сопротивление обычных кораблей. И тем не менее идею Рэмуса нельзя было осуществить: чтобы достичь нужной для глиссирования скорости, кораблю потребуются столь мощные паровые машины и такие громадные паровые котлы, что он под их весом затонет.
Ошибка Рэмуса состояли только в том, что он считал гидродинамическую подъемную силу гораздо большей, а сопротивление меньшим, чем они есть на самом деле. Но если бы даже он вычислил эту силу правильно, построить глиссирующий корабль он не смог бы: в те годы мощные двигатели были еще для этого слишком тяжелы. Рэмус умер, так и не увидев воплощения в жизнь своей идеи.
Прошло 13 лет, и в 1885 году попытку построить скользящее по воде судно, независимо от Рэмуса, на этот раз во Франции, предпринимает один из пионеров авиации, россиянин по происхождению, эмигрант маркиз де Ламбер.
Первое судно де Ламбера было очень простым — четыре бочки, соединенные общей деревянной рамой. Под бочками поперек судна, наклонно к поверхности коды, укреплялись четыре доски, которыми, по замыслу изобретателя, судно должно опираться при движении по воде. А двигатель? Никакого. С судна подан конец на лебедку, установленную на противоположном берегу реки. Опыт прошел удачно и показал, что судно всплывает, скользит и при этом встречает небольшое сопротивление. Но лишь при большой скорости буксирования! Второй опыт де Ламбер проводит с тем же судном, по па этот раз буксируемым лошадью, бегущей вдоль берега; сам изобретатель при этом сидит на бочках. Несмотря на полную удачу и этого опыта, де Ламбер, увлекшись идеей судов с подводными крыльями, возвращается к глиссерам лишь спустя 12 лет. За эти годы де Ламбер первым получил патент на суда с подводными крыльями сперва во Франции, а затем и в США. В 1897 году в Англии на Темзе он испытывает свое первое самоходное глиссирующее судно — две байдарки, соединенные четырьмя рамами. Под днищем каждой байдарки укреплены одна за другой четыре пары досок, угол наклона которых к уровню воды можно регулировать (рис. 1). На этот раз ни лебедка, ни лошадь не нужны: на помосте, положенном поверх байдарок, стоит специально изготовленная десятисильная вертикальная двухцилиндровая паровая машина. Вес этой машины всего 16 кг!
Для образования пара на помосте стоял вертикальный паровой котел, работающий па мазуте. Вес его составлял около 15 кг, движителем служил водяной гребной винт диаметром 56 см, с шагом 75 см.
Опыты де Ламбера на Темзе дали прекрасный результат: при полном водоизмещении в 275 кг глиссер достигал скорости 38 км/час. Продолжая работать над созданием глиссера, де Ламбер построил в 1905 году во Франции свой первый глиссер, снабженный бензиновым мотором. Это было двухлодочное судно длиной 6 м и общей шириной 3 м; днище каждой лодки имело по 5 глиссирующих плоскостей (по 5 реданов), а двигателем служил 12-сильный двухцилиндровый мотор Диона. Мотор приводил в движение один двухлопастной гребной винт.
При весе 300 кг этот глиссер достигал скорости 35 км/час. Де Ламбер и позже строил глиссеры. Одной из последних его машин был построенный в 1931 году однокорпусный однореданный глиссер с мотором «Рено» мощностью 450 л. с. При сорока пассажирах это судно развивало скорость 80 км/час.
Рис. 2. Один из реданных пассажирских глиссеров двадцатых годов («Фарман») с мотором мощностью 190 л. с. и воздушным винтом.
Рис. 3. Пассажирский глиссер тридцатых годов с корпусом каплеобразной формы (Франция).
Успехи, достигнутые первыми глиссерами, и быстрое развитие авиационных моторов привели к тому, что вслед за де Ламбером уже в начале 20 века на Западе появился ряд конструкторов и фирм, занятых постройкой пассажирских глиссеров. В большинстве своем глиссеры строились для перевозки пассажиров и почты по мелководным рекам, поэтому широкое распространение получили воздушные винты. На рисунках 2 и 3 вы видите пассажирские глиссеры двадцатых и тридцатых годов. К 1930 году уже существовало несколько регулярных водных линий, по которым ходили глиссеры: в Европе — по Дунаю, Эльбе, Рейну, Сене, Роне, и в Америке — по рекам Колумбии и Аргентины.
СПОРТИВНЫЕ СКОРОСТНЫЕ ГЛИССЕРЫ
Большие скорости, развиваемые глиссерами, не могли не привлечь внимания спортсменов-водномоторников. Вслед за первыми пассажирскими глиссерами начали появляться гоночные, самых различных классов и конструкций, со стационарными и подвесными моторами, с водяными и воздушными винтами. Таблицу наивысших, так называемых абсолютных рекордов скорости, иначе говоря — наибольших скоростей, достигнутых на воде, безраздельно стали занимать глиссеры. До 1939 года это были однореданные глиссеры с водяными винтами, а позже — трехточечные, с воздушно-реактивными двигателями.
Первым рекордным трехточечным глиссером класса «без ограничений» стал английский глиссер «Синяя птица II», построенный в 1939 году (рис. 5). Трехточечный корпус был предложен впервые еще в 1916 году, но в те годы скорости глиссеров были еще небольшими и эта идея не получила развития. Трехточечную схему применили лишь в 1936 году.
ПРОГУЛОЧНО-ТУРИСТСКИЕ ГЛИССЕРЫ
Почти с самого рождения глиссеры широко применяются для водных прогулок и туризма.
Первые глиссеры строили исключительно из дерева и фанеры. Теперь их корпуса строят также из легких сплавов и пластмасс. Применяющиеся на глиссерах подвесные и стационарные двигатели стали не только более мощными, но и более экономичными, легкими и надежными. Значительно усовершенствован и очень важный механизм — силовая передача.
На первых глиссерах применялась передача только «напрямую», без реверса и редуктора. Теперь существуют так же передачи вращения, называемые V-образными и Z-образными. Z-образные передачи называют иногда забортными силовыми передачами или колонками. Их делают поворотными или откидными, как подвесные моторы.
Впоследствии на глиссерах стали применять, кроме водяных и воздушных винтов, еще и водометные движители различных конструкций.
Незадолго до второй мировой войны советский ученый, академик В. Л. Поздюнин, открыл явление «суперкавитации». Теперь на очень быстроходных глиссирующих судах с успехом стали применять суперкавитирующие гребные винты. Преимущество этих винтов заключается в том, что благодаря очень быстрому вращению и особому профилю лопастей удается обезвредить кавитацию (кавитацией называют закипание воды и образование паровых и газовых пузырей на очень быстро движущихся лопастях гребных винтов и на подводных крыльях). Наконец, на быстроходных глиссерах иногда применяют и «полупогруженные» гребные винты, опущенные в воду лишь на 40% их диаметра. Такие винты выгодны тем, что позволяют располагать гребной вал в корпусе судна. Это делает ненужными кронштейны гребного вала и позволяет установить ось винта почти горизонтально.
ГЛИССИРУЮЩИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА
В 1915 году во время первой мировой войны три офицера английского военно-морского флота предложили командованию построить несколько глиссеров по типу гоночных, но большего размера, вооружить их торпедой, взять на палубу эсминца или крейсера и доставить ночью как можно ближе к неприятельскому берегу для внезапного набега на вражеские базы и корабли.
Постройку торпедных катеров поручили заводу Торникрофта, выпускавшему раньше гоночные глиссеры. За образец взяли реданный гоночный глиссер «Миранда IV», построенный еще в 1910 году и ходивший со скоростью 35 узлов (около 65 км/час). Наибольшая подъемная сила кранов крейсера — базы торпедных катеров — составляла 4,25 т. Это и определило полное водоизмещение катеров.
В качестве двигателей было решено установить на катера по одному итальянскому мотору «ФИАТ» мощностью 250 л. с. Эти моторы выпускались без реверса, и потому первые катера не имели хода назад. Каждый катер вооружили одной торпедой диаметром 450 мм и пулеметом. Для сбрасывания торпеды были сконструированы особые, торпедные аппараты, получившие название «желобных». Торпеда укладывалась в открытый желоб, расположенный в корме катера, передней (зарядной) частью к носу. В средней части катера под палубой находился длинный цилиндр с поршнем, соединенным со штоком, упиравшимся в головку торпеды. Взрыв в цилиндре небольшого заряда пороха выталкивал торпеду в воду, после чего начинал работать двигатель самой торпеды. Катер, шедший до этого полным ходом, резко отворачивал в сторону, и торпеда, погрузившись на заданную глубину, шла по первоначальному курсу катера (рис. 10). Наибольшая кратковременная скорость этих катеров во время атаки достигала 34 узлов.
Катера Торникрофта имели большой успех, и в послевоенные годы различные типы торпедных катеров-глиссеров были приняты на вооружение флотами многих стран. Водоизмещение, скорость, размеры, вооружение катеров и мощность их двигателей росли с каждым годом. К началу второй мировой войны в Англии уже существовали торпедные катера-глиссеры водоизмещением до 37 т, с машинной установкой мощностью более 3000 л. с. Эти катера были вооружены двумя трубными аппаратами. Подобные торпедные катера строились в Италии, Германии, Франции и других государствах. Их строили не только из дерева, но и из легких сплавов и стали. Все они были оборудованы радиостанциями, часто имели вспомогательные двигатели для очень малого бесшумного хода.
СОВЕТСКИЕ ГЛИССЕРЫ
Есть сведения, что в России впервые глиссеры появились в 1912 году на Воткинском озере и в Петербурге. На глиссере, ходившем по Воткинскому озеру, стоял мотор мощностью 35 л. с., скорость глиссера достигала 40 км/час.
Началом глиссеростроения в СССР принято считать 1920 год, когда ЦАГИ приступил к постройке деревянного открытого пассажирского глиссера с водяным гребным винтом. В проектировании этого глиссера принимал участие и наш крупнейший ученый, отец русской авиации Николай Егорович Жуковский, а главным конструктором его был Андрей Николаевич Туполев.
Четырехместный глиссер, названный «АНТ-1», был испытан на Москве-реке в 1921 году. Со 160-сильным мотором он развивал скорость до 78 км/час (рис. 12). Второй глиссер, построенный в ЦАГИ в 1923 году и названный «АНТ-2», или «Осоавиахим», был открытым, пятиместным, с 75-сильным мотором и воздушным винтом. Он развивал скорость 60 км/час (рис. 13). Корпус этого глиссера был построен целиком из кольчугалюминия.
Рис. 12. Первый глиссер, построенный в ЦАГИ в 1921 году («АНТ-1»).
В дальнейшем А. Н. Туполев создал несколько типов торпедных катеров, которые вписали в дни Великой Отечественной войны немало славных страниц в историю Военно-Морского Флота нашей Родины.
Начиная с 1923 года постройкой гражданских, в том числе и спортивных, глиссеров в нашей стране стали заниматься всесоюзные общественные организации: сначала Общество друзей Воздушного флота (ОДВФ), затем Автодор, Осоавиахим, Освод, Досфлот и ДОСААФ. Глиссирующие суда хозяйственного назначения — транспортно-пассажирские, разъездные проектировали и строили также судостроительные конструкторские бюро и заводы.
Особенно большая заслуга в деле распространения глиссеростроения в нашей стране принадлежит общественной организации Автодор. За время своего существования, с 1929 по 1933 год, Автодор построил около 70 глиссеров.
Первые два глиссера — «Автодор-1» и «Автодор-2» — были пассажирскими, однореданными, с воздушными винтами. «Автодор-1» был шестиместным, с импортным мотором мощностью 125 л. с. и ходил со скоростью 54—57 км/час. «Автодор-2» был 25-местным, с закрытой каютой, с отечественным 400-сильным авиационным мотором «М-5». Он развивал скорость до 28 км/час. Оба эти глиссера были построены из дерева и фанеры. Затем появился «Автодор-3». Этот глиссер смог первым пройти днепровские пороги вверх и вниз. Несколько таких глиссеров построили для наших пограничников.
Одним из лучших глиссеров Автодора был морской глиссирующий катамаран с воздушным винтом — «Автодор-13» (рис. 14). С мотором мощностью 350 л. с., при полном водоизмещении 2,83 т он ходил со скоростью 83 км/час, а при перегрузке до 3,25 т — со скоростью 72 км/час.
Рис. 14. Первый советский глиссирующий катамаран «Автодор-13», построенный в 1933 году. Его длина составляла 10 м, ширина — 3,2, полный вес — 2,83 т, мощность двигателя — 350 л. с., наибольшая скорость — 83 км/час.
Из глиссеров, построенных в те годы нашей промышленностью, следует отметить транспортные речные глиссеры «ОСГА». Из них глиссер «ОСГА-5» был самым быстроходным (рис. 15). С отечественным мотором «М-11» мощностью 100 л. с. при четырех пассажирах он развивал скорость до 84 км/час. Наибольший по своим размерам «ОСГА-9» (рис. 16) вмещал 20 человек, и с мотором «М-17» мощностью 450 л. с. ходил со скоростью до 70 км/час. Все эти глиссеры строились из дерева и фанеры, их внутреннее оборудование и отделка помещений были очень скромными.
Рис. 16. Глиссер «ОСГА-9». Его длина — 11,7 м, ширина — 2,5 м, полный вес — 5,8 т, мощность двигателя — 450 л. с., наибольшая скорость хода — 70 км/час, вместимость — 20 человек.
Большой интерес представляет глиссер «Экспресс», построенный в 1938—1939 годах по заказу Наркомвода (рис. 17). Этот четырехвинтовой глиссер состоял из двух лодок, соединенных между собой мостом, на котором располагался пассажирский салон. Каждая лодка была оборудована двумя моторами «ГМ-34», мощностью по 750 л. с. каждый. В лодках размещались пассажирские каюты на 125 человек. При водоизмещении 46 т глиссер ходил с крейсерской скоростью 70 км/час, а наибольшая кратковременная скорость его при полном водоизмещении составляла 86 км/час. Глиссер «Экспресс» обслуживал линию Сочи — Сухуми. Автором проекта и конструктором этого замечательного судна был один из пионеров отечественного глиссеростроения инженер В. А. Гартвиг.
Рис. 17. Крупнейший советский глиссирующий морской катамаран «Экспресс», построенный в 1938—1939 годах. Его наибольшая длина — 24 м, наибольшая ширина — 11,2 м, мощность четырех двигателей — 3000 л. с., полный вес — 46 т, наибольшая скорость хода — 86 км/час.
СОВЕТСКИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА
В 1927 году ЦАГИ под руководством А. Н. Туполева построил экспериментальный реданный торпедный катер с корпусом из легкого сплава. Два авиационных мотора приводили во вращение два водяных гребных винта. Для выбора самого выгодного угла атаки рабочей площадки днища у транца эта площадка соединялась с остальной частью днища на петлях и удерживалась под любым утлом при помощи двух вертикальных винтов с маховиками. Вращая маховики винтов, можно было на ходу катера менять угол атаки транцевой рабочей площадки днища. Этот катер получил название «Первенец», или «АНТ-3». Всесторонние испытания «Первенца» позволили в 1928 году па Черном море испытать новый торпедный катер «АНТ-4». Это был реданный дюралевый катер с двумя моторами, вооруженный двумя торпедами, лежавшими в желобных торпедных аппаратах.
Впоследствии А. Н. Туполев вместе с группой опытных инженеров разработал проект нового торпедного катера. В опытном бассейне испытывались многочисленные модели катеров, подбирались обводы, нагрузка, положение центра тяжести. Летом 1934 года новый катер «АНТ-5», или, иначе, «Г-5» уже испытывался на Черном море. Внешне он походил на «Ш-4», но его размеры, вооружение, мощность двигателей и скорость были большими (рис. 24). Длина катера достигала 17 м, его вооружение — две торпеды большого диаметра в желобных аппаратах и пулемет. При водоизмещении 14 т он достигал скорости в 57 узлов, а порожним — кратковременной скорости в 65 узлов. Экипаж катера состоял из 5 человек. Этот двухвинтовой и двухмоторный катер имел реверс и был оборудован радиостанцией. Соединения таких катеров в дни Великой Отечественной войны стали грозной боевой силой не только вблизи наших берегов, но и на дальних морских путях врага. Они топили гитлеровские военные корабли и транспорты с войсками и техникой, охраняли во время походов боевые корабли и караваны наших судов, несли дозорную службу, высаживали десанты, ставили минные заграждения. Тридцати шести матросам и офицерам торпедных катеров присвоено звание Героя Советского Союза.
Рис. 24. Советский торпедный катер «Г-5», построенный в ЦАГИ в 1934 году.
В 1935 году был построен и в 1936—1937 годах испытан головной образец нового торпедного катера, спроектированного под руководством А. Н. Туполева. Этот катер получил название «АНТ-6», или, иначе, «Г-6».
«Г-6» был крупнейшим в те годы глиссирующим реданным катером, исключительным по своей технической сложности. Длина его вдвое превосходила длину «Г-5», а водоизмещение составляло 70 т. Его машинная установка состояла из 8 моторов «ГМ-34», по 950 л. с. каждый, приводивших во вращение два гребных винта. Катер развивал скорость в 45 узлов.
На таком крупном катере требовалось разместить много торпед, но ширина кормовой части не позволяла установить свыше трех жалобных аппаратов. Тогда было решено установить на катере над желобами легкий трехтрубный торпедный аппарат, способный быстро поворачиваться вокруг своей вертикальной оси па 360°. Такой торпедный аппарат впервые спроектировали специально для катера «Г-6».
Катер был оборудован каютами для экипажа из 20 человек и кают-компанией. На нем установили мощную радиостанцию, гирокомпас и другое современное для того времени оборудование. Помимо шести торпед, вооружение «Г-6» состояло из одной 45-миллиметровой пушки, трех крупнокалиберных пулеметов и одного пулемета калибра 7,62 мм. Этот катер также принимал участие в Великой Отечественной войне.
Наконец, в 1937 году был спущен на воду следующий торпедный катер А. Н. Туполева — «Г-8». Он имел редан и корпус из дюралюминия. Длина катера составляла 22 м, водоизмещение — 29 г. Его машинная установка состояла из четырех моторов «ГМ-34ФН» общей мощностью 5000 л. с., приводивших во вращение два гребных винта и позволявших катеру ходить со скоростью до 48 узлов. «Г-8» был вооружен двумя торпедами и двумя скорострельными пушками. Экипаж его состоял из восьми человек.
Автор Л. КРИВОНОСОВ. Рис. Д. ХИТРОВА
СОПЕРНИКИ ДЕЛЬФИНОВ
Беседы конструктора
Глиссирующие суда теперь можно встретить почти на всех реках, водохранилищах, морях. Гидросамолеты и суда с подводными крыльями — это тоже глиссирующие суда, так как прежде чем подняться на крылья, при разбеге они должны обязательно глиссировать. Но, несмотря на все свое многообразие, глиссеры пока еще распространены не столь широко, как обычные водоизмещающие суда. Пока они еще в основном выполняют роль прогулочных и туристских судов, разъездных и служебных катеров или являются небольшими транспортно-пассажирскими судами, скоростными спортивными и военными (торпедными) катерами. Все это мелкие суда, легкой конструкции, водоизмещением от сотни килограммов до 200—300 т.
Но у глиссирующих судов большое будущее. Ведь чуть ли не каждый год появляются новые, все более мощные и легкие двигатели, очень экономно расходующие горючее. Создаются легкие, прочные материалы, годные для постройки корпуса быстроходного судна. Но какими бы большими ни стали глиссеры, держать их на поверхности воды будет та же сила, что поддерживает и маленькие современные суда этого типа. Такую силу называют гидродинамической подъемной силой. Она гораздо выгоднее, чем та, которую открыл Архимед и которая поддерживает на воде обычные, неглиссирующие суда. И вот почему.
Сопротивление, которое судно встречает во время движения, тем больше, чем сильнее корпус погружен в воду и чем выше скорость хода. Погружение же неглиссирующих судов, например грузовых пароходов или барж, зависит от «архимедовой» силы. А так как эта сила при изменении скорости хода не меняется и всегда остается одинаковой по величине, то и погружение таких «водоизмещающих» судов остается неизменным. Сопротивление этих судов с ростом скорости увеличивается очень быстро. Например, если скорость возрастет вдвое — сопротивление увеличится в четыре раза, если скорость возрастет втрое — сопротивление увеличится в девять раз и т. д.
А что происходит, когда судно поддерживается не «архимедовой», а гидродинамической подъемной силой? Гидродинамическая подъемная сила при увеличении скорости судна не остается постоянной, растет и, следовательно, стремится приподнять судно из воды. Поэтому чем больше скорость хода, тем меньше судно погружено. А это значит, что с ростом скорости сопротивление при гидродинамической подъемной силе будет расти не так быстро, как при «архимедовой» силе. В этом и заключается выгода использования гидродинамической подъемной силы по сравнению с «архимедовой» силой поддержания.
Правда, у гидродинамической подъемной силы по сравнению с «архимедовой» есть недостатки. Во-первых, не при всякой форме днища она становится настолько большой, что может поднять днище к поверхности воды. Во-вторых, стоит судну остановиться, как она пропадает, и, если бы не «архимедова» сила, судно, остановившись, тонуло бы. Зато с увеличением скорости хода у судна, приспособленного к глиссированию (широкое, малокилеватое, с острыми скулами и тупой кормой), благодаря гидро-динамической подъемной силе сопротивление растет очень медленно, а при некоторых скоростях и совсем не растет, порой даже уменьшается. Главным образом поэтому глиссирование привлекло к себе внимание судостроителей. Но гидродинамическая подъемная сила заманчива еще и тем, что, уменьшая осадку судна, позволяет ему ходить по очень мелкой воде. Иногда глиссеры (в особенности с воздушными винтами) — единственное средство сообщения по мелководным рекам.
«Архимедовой» силой поддержания люди стали пользоваться с незапамятных времен, гораздо раньше, чем ее изучил Архимед. Гидродинамической подъемной силой — относительно недавно. Причем применить гидродинамическую подъемную силу, когда она была впервые открыта, судостроители не могли из-за того, что в те времена не было легких двигателей.
ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ
Это произошло в 1872 году в Англии. В адмиралтейство явился скромный, никому до того не известный пастор, по фамилии Рэмус. Он принес свой проект плоскодонного корабля водоизмещением 2500 т, который должен ходить гораздо быстрее всех кораблей того времени. Этот чудо-корабль должен был не плыть, а скользить по поверхности воды, как, например, скользит плоский камешек, пущенный рикошетом, или как плоскодонная шлюпка, идущая на буксире за быстроходным кораблем. Модель скользящего корабля Рэмуса была испытана. В опытовом бассейне эксперименты показали, что Рэмус был прав, когда полагал, что при большой скорости его корабль будет скользить споим днищем по поверхности воды и испытывать при этом гораздо меньшее сопротивление, чем сопротивление обычных кораблей. И тем не менее идею Рэмуса нельзя было осуществить: чтобы достичь нужной для глиссирования скорости, кораблю потребуются столь мощные паровые машины и такие громадные паровые котлы, что он под их весом затонет.
Ошибка Рэмуса состояли только в том, что он считал гидродинамическую подъемную силу гораздо большей, а сопротивление меньшим, чем они есть на самом деле. Но если бы даже он вычислил эту силу правильно, построить глиссирующий корабль он не смог бы: в те годы мощные двигатели были еще для этого слишком тяжелы. Рэмус умер, так и не увидев воплощения в жизнь своей идеи.
Прошло 13 лет, и в 1885 году попытку построить скользящее по воде судно, независимо от Рэмуса, на этот раз во Франции, предпринимает один из пионеров авиации, россиянин по происхождению, эмигрант маркиз де Ламбер.
Первое судно де Ламбера было очень простым — четыре бочки, соединенные общей деревянной рамой. Под бочками поперек судна, наклонно к поверхности коды, укреплялись четыре доски, которыми, по замыслу изобретателя, судно должно опираться при движении по воде. А двигатель? Никакого. С судна подан конец на лебедку, установленную на противоположном берегу реки. Опыт прошел удачно и показал, что судно всплывает, скользит и при этом встречает небольшое сопротивление. Но лишь при большой скорости буксирования! Второй опыт де Ламбер проводит с тем же судном, по па этот раз буксируемым лошадью, бегущей вдоль берега; сам изобретатель при этом сидит на бочках. Несмотря на полную удачу и этого опыта, де Ламбер, увлекшись идеей судов с подводными крыльями, возвращается к глиссерам лишь спустя 12 лет. За эти годы де Ламбер первым получил патент на суда с подводными крыльями сперва во Франции, а затем и в США. В 1897 году в Англии на Темзе он испытывает свое первое самоходное глиссирующее судно — две байдарки, соединенные четырьмя рамами. Под днищем каждой байдарки укреплены одна за другой четыре пары досок, угол наклона которых к уровню воды можно регулировать (рис. 1). На этот раз ни лебедка, ни лошадь не нужны: на помосте, положенном поверх байдарок, стоит специально изготовленная десятисильная вертикальная двухцилиндровая паровая машина. Вес этой машины всего 16 кг!
Для образования пара на помосте стоял вертикальный паровой котел, работающий па мазуте. Вес его составлял около 15 кг, движителем служил водяной гребной винт диаметром 56 см, с шагом 75 см.
Опыты де Ламбера на Темзе дали прекрасный результат: при полном водоизмещении в 275 кг глиссер достигал скорости 38 км/час. Продолжая работать над созданием глиссера, де Ламбер построил в 1905 году во Франции свой первый глиссер, снабженный бензиновым мотором. Это было двухлодочное судно длиной 6 м и общей шириной 3 м; днище каждой лодки имело по 5 глиссирующих плоскостей (по 5 реданов), а двигателем служил 12-сильный двухцилиндровый мотор Диона. Мотор приводил в движение один двухлопастной гребной винт.
При весе 300 кг этот глиссер достигал скорости 35 км/час. Де Ламбер и позже строил глиссеры. Одной из последних его машин был построенный в 1931 году однокорпусный однореданный глиссер с мотором «Рено» мощностью 450 л. с. При сорока пассажирах это судно развивало скорость 80 км/час.
Рис. 2. Один из реданных пассажирских глиссеров двадцатых годов («Фарман») с мотором мощностью 190 л. с. и воздушным винтом.
Рис. 3. Пассажирский глиссер тридцатых годов с корпусом каплеобразной формы (Франция).
Успехи, достигнутые первыми глиссерами, и быстрое развитие авиационных моторов привели к тому, что вслед за де Ламбером уже в начале 20 века на Западе появился ряд конструкторов и фирм, занятых постройкой пассажирских глиссеров. В большинстве своем глиссеры строились для перевозки пассажиров и почты по мелководным рекам, поэтому широкое распространение получили воздушные винты. На рисунках 2 и 3 вы видите пассажирские глиссеры двадцатых и тридцатых годов. К 1930 году уже существовало несколько регулярных водных линий, по которым ходили глиссеры: в Европе — по Дунаю, Эльбе, Рейну, Сене, Роне, и в Америке — по рекам Колумбии и Аргентины.
СПОРТИВНЫЕ СКОРОСТНЫЕ ГЛИССЕРЫ
Большие скорости, развиваемые глиссерами, не могли не привлечь внимания спортсменов-водномоторников. Вслед за первыми пассажирскими глиссерами начали появляться гоночные, самых различных классов и конструкций, со стационарными и подвесными моторами, с водяными и воздушными винтами. Таблицу наивысших, так называемых абсолютных рекордов скорости, иначе говоря — наибольших скоростей, достигнутых на воде, безраздельно стали занимать глиссеры. До 1939 года это были однореданные глиссеры с водяными винтами, а позже — трехточечные, с воздушно-реактивными двигателями.
Первым рекордным трехточечным глиссером класса «без ограничений» стал английский глиссер «Синяя птица II», построенный в 1939 году (рис. 5). Трехточечный корпус был предложен впервые еще в 1916 году, но в те годы скорости глиссеров были еще небольшими и эта идея не получила развития. Трехточечную схему применили лишь в 1936 году.
ПРОГУЛОЧНО-ТУРИСТСКИЕ ГЛИССЕРЫ
Почти с самого рождения глиссеры широко применяются для водных прогулок и туризма.
Первые глиссеры строили исключительно из дерева и фанеры. Теперь их корпуса строят также из легких сплавов и пластмасс. Применяющиеся на глиссерах подвесные и стационарные двигатели стали не только более мощными, но и более экономичными, легкими и надежными. Значительно усовершенствован и очень важный механизм — силовая передача.
На первых глиссерах применялась передача только «напрямую», без реверса и редуктора. Теперь существуют так же передачи вращения, называемые V-образными и Z-образными. Z-образные передачи называют иногда забортными силовыми передачами или колонками. Их делают поворотными или откидными, как подвесные моторы.
Впоследствии на глиссерах стали применять, кроме водяных и воздушных винтов, еще и водометные движители различных конструкций.
Незадолго до второй мировой войны советский ученый, академик В. Л. Поздюнин, открыл явление «суперкавитации». Теперь на очень быстроходных глиссирующих судах с успехом стали применять суперкавитирующие гребные винты. Преимущество этих винтов заключается в том, что благодаря очень быстрому вращению и особому профилю лопастей удается обезвредить кавитацию (кавитацией называют закипание воды и образование паровых и газовых пузырей на очень быстро движущихся лопастях гребных винтов и на подводных крыльях). Наконец, на быстроходных глиссерах иногда применяют и «полупогруженные» гребные винты, опущенные в воду лишь на 40% их диаметра. Такие винты выгодны тем, что позволяют располагать гребной вал в корпусе судна. Это делает ненужными кронштейны гребного вала и позволяет установить ось винта почти горизонтально.
ГЛИССИРУЮЩИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА
В 1915 году во время первой мировой войны три офицера английского военно-морского флота предложили командованию построить несколько глиссеров по типу гоночных, но большего размера, вооружить их торпедой, взять на палубу эсминца или крейсера и доставить ночью как можно ближе к неприятельскому берегу для внезапного набега на вражеские базы и корабли.
Постройку торпедных катеров поручили заводу Торникрофта, выпускавшему раньше гоночные глиссеры. За образец взяли реданный гоночный глиссер «Миранда IV», построенный еще в 1910 году и ходивший со скоростью 35 узлов (около 65 км/час). Наибольшая подъемная сила кранов крейсера — базы торпедных катеров — составляла 4,25 т. Это и определило полное водоизмещение катеров.
В качестве двигателей было решено установить на катера по одному итальянскому мотору «ФИАТ» мощностью 250 л. с. Эти моторы выпускались без реверса, и потому первые катера не имели хода назад. Каждый катер вооружили одной торпедой диаметром 450 мм и пулеметом. Для сбрасывания торпеды были сконструированы особые, торпедные аппараты, получившие название «желобных». Торпеда укладывалась в открытый желоб, расположенный в корме катера, передней (зарядной) частью к носу. В средней части катера под палубой находился длинный цилиндр с поршнем, соединенным со штоком, упиравшимся в головку торпеды. Взрыв в цилиндре небольшого заряда пороха выталкивал торпеду в воду, после чего начинал работать двигатель самой торпеды. Катер, шедший до этого полным ходом, резко отворачивал в сторону, и торпеда, погрузившись на заданную глубину, шла по первоначальному курсу катера (рис. 10). Наибольшая кратковременная скорость этих катеров во время атаки достигала 34 узлов.
Катера Торникрофта имели большой успех, и в послевоенные годы различные типы торпедных катеров-глиссеров были приняты на вооружение флотами многих стран. Водоизмещение, скорость, размеры, вооружение катеров и мощность их двигателей росли с каждым годом. К началу второй мировой войны в Англии уже существовали торпедные катера-глиссеры водоизмещением до 37 т, с машинной установкой мощностью более 3000 л. с. Эти катера были вооружены двумя трубными аппаратами. Подобные торпедные катера строились в Италии, Германии, Франции и других государствах. Их строили не только из дерева, но и из легких сплавов и стали. Все они были оборудованы радиостанциями, часто имели вспомогательные двигатели для очень малого бесшумного хода.
СОВЕТСКИЕ ГЛИССЕРЫ
Есть сведения, что в России впервые глиссеры появились в 1912 году на Воткинском озере и в Петербурге. На глиссере, ходившем по Воткинскому озеру, стоял мотор мощностью 35 л. с., скорость глиссера достигала 40 км/час.
Началом глиссеростроения в СССР принято считать 1920 год, когда ЦАГИ приступил к постройке деревянного открытого пассажирского глиссера с водяным гребным винтом. В проектировании этого глиссера принимал участие и наш крупнейший ученый, отец русской авиации Николай Егорович Жуковский, а главным конструктором его был Андрей Николаевич Туполев.
Четырехместный глиссер, названный «АНТ-1», был испытан на Москве-реке в 1921 году. Со 160-сильным мотором он развивал скорость до 78 км/час (рис. 12). Второй глиссер, построенный в ЦАГИ в 1923 году и названный «АНТ-2», или «Осоавиахим», был открытым, пятиместным, с 75-сильным мотором и воздушным винтом. Он развивал скорость 60 км/час (рис. 13). Корпус этого глиссера был построен целиком из кольчугалюминия.
Рис. 12. Первый глиссер, построенный в ЦАГИ в 1921 году («АНТ-1»).
В дальнейшем А. Н. Туполев создал несколько типов торпедных катеров, которые вписали в дни Великой Отечественной войны немало славных страниц в историю Военно-Морского Флота нашей Родины.
Начиная с 1923 года постройкой гражданских, в том числе и спортивных, глиссеров в нашей стране стали заниматься всесоюзные общественные организации: сначала Общество друзей Воздушного флота (ОДВФ), затем Автодор, Осоавиахим, Освод, Досфлот и ДОСААФ. Глиссирующие суда хозяйственного назначения — транспортно-пассажирские, разъездные проектировали и строили также судостроительные конструкторские бюро и заводы.
Особенно большая заслуга в деле распространения глиссеростроения в нашей стране принадлежит общественной организации Автодор. За время своего существования, с 1929 по 1933 год, Автодор построил около 70 глиссеров.
Первые два глиссера — «Автодор-1» и «Автодор-2» — были пассажирскими, однореданными, с воздушными винтами. «Автодор-1» был шестиместным, с импортным мотором мощностью 125 л. с. и ходил со скоростью 54—57 км/час. «Автодор-2» был 25-местным, с закрытой каютой, с отечественным 400-сильным авиационным мотором «М-5». Он развивал скорость до 28 км/час. Оба эти глиссера были построены из дерева и фанеры. Затем появился «Автодор-3». Этот глиссер смог первым пройти днепровские пороги вверх и вниз. Несколько таких глиссеров построили для наших пограничников.
Одним из лучших глиссеров Автодора был морской глиссирующий катамаран с воздушным винтом — «Автодор-13» (рис. 14). С мотором мощностью 350 л. с., при полном водоизмещении 2,83 т он ходил со скоростью 83 км/час, а при перегрузке до 3,25 т — со скоростью 72 км/час.
Рис. 14. Первый советский глиссирующий катамаран «Автодор-13», построенный в 1933 году. Его длина составляла 10 м, ширина — 3,2, полный вес — 2,83 т, мощность двигателя — 350 л. с., наибольшая скорость — 83 км/час.
Из глиссеров, построенных в те годы нашей промышленностью, следует отметить транспортные речные глиссеры «ОСГА». Из них глиссер «ОСГА-5» был самым быстроходным (рис. 15). С отечественным мотором «М-11» мощностью 100 л. с. при четырех пассажирах он развивал скорость до 84 км/час. Наибольший по своим размерам «ОСГА-9» (рис. 16) вмещал 20 человек, и с мотором «М-17» мощностью 450 л. с. ходил со скоростью до 70 км/час. Все эти глиссеры строились из дерева и фанеры, их внутреннее оборудование и отделка помещений были очень скромными.
Рис. 16. Глиссер «ОСГА-9». Его длина — 11,7 м, ширина — 2,5 м, полный вес — 5,8 т, мощность двигателя — 450 л. с., наибольшая скорость хода — 70 км/час, вместимость — 20 человек.
Большой интерес представляет глиссер «Экспресс», построенный в 1938—1939 годах по заказу Наркомвода (рис. 17). Этот четырехвинтовой глиссер состоял из двух лодок, соединенных между собой мостом, на котором располагался пассажирский салон. Каждая лодка была оборудована двумя моторами «ГМ-34», мощностью по 750 л. с. каждый. В лодках размещались пассажирские каюты на 125 человек. При водоизмещении 46 т глиссер ходил с крейсерской скоростью 70 км/час, а наибольшая кратковременная скорость его при полном водоизмещении составляла 86 км/час. Глиссер «Экспресс» обслуживал линию Сочи — Сухуми. Автором проекта и конструктором этого замечательного судна был один из пионеров отечественного глиссеростроения инженер В. А. Гартвиг.
Рис. 17. Крупнейший советский глиссирующий морской катамаран «Экспресс», построенный в 1938—1939 годах. Его наибольшая длина — 24 м, наибольшая ширина — 11,2 м, мощность четырех двигателей — 3000 л. с., полный вес — 46 т, наибольшая скорость хода — 86 км/час.
СОВЕТСКИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА
В 1927 году ЦАГИ под руководством А. Н. Туполева построил экспериментальный реданный торпедный катер с корпусом из легкого сплава. Два авиационных мотора приводили во вращение два водяных гребных винта. Для выбора самого выгодного угла атаки рабочей площадки днища у транца эта площадка соединялась с остальной частью днища на петлях и удерживалась под любым утлом при помощи двух вертикальных винтов с маховиками. Вращая маховики винтов, можно было на ходу катера менять угол атаки транцевой рабочей площадки днища. Этот катер получил название «Первенец», или «АНТ-3». Всесторонние испытания «Первенца» позволили в 1928 году па Черном море испытать новый торпедный катер «АНТ-4». Это был реданный дюралевый катер с двумя моторами, вооруженный двумя торпедами, лежавшими в желобных торпедных аппаратах.
Впоследствии А. Н. Туполев вместе с группой опытных инженеров разработал проект нового торпедного катера. В опытном бассейне испытывались многочисленные модели катеров, подбирались обводы, нагрузка, положение центра тяжести. Летом 1934 года новый катер «АНТ-5», или, иначе, «Г-5» уже испытывался на Черном море. Внешне он походил на «Ш-4», но его размеры, вооружение, мощность двигателей и скорость были большими (рис. 24). Длина катера достигала 17 м, его вооружение — две торпеды большого диаметра в желобных аппаратах и пулемет. При водоизмещении 14 т он достигал скорости в 57 узлов, а порожним — кратковременной скорости в 65 узлов. Экипаж катера состоял из 5 человек. Этот двухвинтовой и двухмоторный катер имел реверс и был оборудован радиостанцией. Соединения таких катеров в дни Великой Отечественной войны стали грозной боевой силой не только вблизи наших берегов, но и на дальних морских путях врага. Они топили гитлеровские военные корабли и транспорты с войсками и техникой, охраняли во время походов боевые корабли и караваны наших судов, несли дозорную службу, высаживали десанты, ставили минные заграждения. Тридцати шести матросам и офицерам торпедных катеров присвоено звание Героя Советского Союза.
Рис. 24. Советский торпедный катер «Г-5», построенный в ЦАГИ в 1934 году.
В 1935 году был построен и в 1936—1937 годах испытан головной образец нового торпедного катера, спроектированного под руководством А. Н. Туполева. Этот катер получил название «АНТ-6», или, иначе, «Г-6».
«Г-6» был крупнейшим в те годы глиссирующим реданным катером, исключительным по своей технической сложности. Длина его вдвое превосходила длину «Г-5», а водоизмещение составляло 70 т. Его машинная установка состояла из 8 моторов «ГМ-34», по 950 л. с. каждый, приводивших во вращение два гребных винта. Катер развивал скорость в 45 узлов.
На таком крупном катере требовалось разместить много торпед, но ширина кормовой части не позволяла установить свыше трех жалобных аппаратов. Тогда было решено установить на катере над желобами легкий трехтрубный торпедный аппарат, способный быстро поворачиваться вокруг своей вертикальной оси па 360°. Такой торпедный аппарат впервые спроектировали специально для катера «Г-6».
Катер был оборудован каютами для экипажа из 20 человек и кают-компанией. На нем установили мощную радиостанцию, гирокомпас и другое современное для того времени оборудование. Помимо шести торпед, вооружение «Г-6» состояло из одной 45-миллиметровой пушки, трех крупнокалиберных пулеметов и одного пулемета калибра 7,62 мм. Этот катер также принимал участие в Великой Отечественной войне.
Наконец, в 1937 году был спущен на воду следующий торпедный катер А. Н. Туполева — «Г-8». Он имел редан и корпус из дюралюминия. Длина катера составляла 22 м, водоизмещение — 29 г. Его машинная установка состояла из четырех моторов «ГМ-34ФН» общей мощностью 5000 л. с., приводивших во вращение два гребных винта и позволявших катеру ходить со скоростью до 48 узлов. «Г-8» был вооружен двумя торпедами и двумя скорострельными пушками. Экипаж его состоял из восьми человек.
Автор Л. КРИВОНОСОВ. Рис. Д. ХИТРОВА
fftopic:
Комментарий