Сегодня, похоже, подводные крылья переживают второе рождение на моторных судах и даже появляются на парусных яхтах. Об этом говорят многие факты, в частности, приведенные в этой статье.
Среди трендов сегодняшней яхтенной индустрии одним из самых технически интересных является возвращение подводных крыльев. Некогда такие суда были весьма популярны и в ряде стран строились серийно. Потом, в 1990-е годы, интерес к ним стал угасать, а нынче о них опять заговорили и принялись устанавливать на лодках.
Foiler
На выставке в Эмиратах компания Enata Marine (ОАЭ) показала свою новую разработку — катер Foiler на подводных крыльях. Крыльевую систему спроектировала швейцарская компания Hydros Innovation, специализирующаяся на разработке подобных концептов. В числе ее достижений — участие в проекте рекордного парусного тримарана Hydroptère и крылья для яхты AC 45 команды Land Rover BAR — участницы Кубка «Америки».
Особенность модели (длина 9,45 м) в том, что носовые крылья (их два) могут складываться, поднимая опорные плоскости к борту, а кормовые (тоже два) закреплены на поднимающихся/опускающихся пилонах, в нижней части которых находятся гребные винты.
Корпус Foiler изготовлен из углепластика с деталями и отдельными конструкциями из стали, алюминия и титана. Крылья и пилоны также карбоновые — легкие, прочные и жесткие. При транспортировке судна (или погрузке на суперяхту, где Foiler используется как тендер) они складываются, а пилоны поднимаются.
С двумя двигателями BMW мощностью по 320 л.с. Foiler развивает 38–40 узлов. Выход на крылья происходит на скорости около 18 узлов (7 человек на борту), хотя эффект крыльев начинает проявляться еще при 12 узлах. На скорости 30 узлов дальность плавания составляет 130–150 миль, при 20 узлах — 260 миль (запас топлива 300 л).
При ходе на крыльях лодка весьма остойчива: конструкция крыльев обеспечивает динамическую автостабилизацию. На волне до 1,5 м качка практически не ощущается, а собственная волновая система Foiler много меньше, чем у обычного корпуса. Ход плавный, комфортный, без ударных нагрузок на корпус. К этому быстро привыкаешь и удивляешься уже, когда пересаживаешься на обычную лодку. К тому же на высоких скоростях Foiler до 20% более экономичен, чем обычные катера близкой длины и скорости, поскольку снижается площадь смоченной поверхности и, соответственно, сопротивление воды.
Управлять Foiler не сложнее, чем обычным быстроходным катером. Чтобы выдвинуть крылья, нажимаем клавишу Fly Mode: под воздействием гидравлики крылья и кормовые пилоны опускаются довольно быстро. Если крылья не нужны, нажимаем Float Mode, и они складываются, поджимаясь к борту. На скорости лодка чутко реагирует на перекладку штурвала, в поворотах ведет себя превосходно. Крылья и рули не теряют контакта с водой, что позволяет совершать циркуляцию без проскальзывания и заметного крена.
Еще одна интересная особенность Foiler — гибридная моторная установка. Помимо двигателей, она включает два электрогенератора, блок литий-ионных батарей и две электрические «торпеды», приводящие во вращение винты. При движении в марине или в особых природоохранных зонах судно с осадкой всего 0,6 м идет на электродвигателях (питание от батарей) с поднятыми крыльями, абсолютно без шума и вредных выбросов на скорости 10 узлов в течение 10 минут (почти 1,7 мили). При снижении скорости запас хода увеличивается.
По словам Джереми Лагарриг, генерального директора Enata Industries, разработка Foiler заняла несколько лет, и в итоге «лодка летит почти как самолет». Foiler доступен в трех версиях планировки: GT (Grand Tourismo), Tender (закрытый кокпит limo) и Pro (открытый кокпит). Пока неизвестно, имеют ли носовые крылья этой лодки с эффектным футуристическим дизайном какую-либо систему управления. Цикл постройки Foiler занимает год.
Seair
Компания SEAir (Франция) не строит лодки, но создает подводные крылья и разрабатывает связанные с ними технологии. Решив заняться лодками типа RIB, компания обратилась к стандартной модели Zodiac длиной 5,5 м с центральной консолью.
Крыльевая схема — два симметричных частично-погруженных носовых крыла из углепластика с наклонными «стойками», проходящими через корпус. Помимо обычных приборов и органов управления, на приборной панели имеются три переключателя, которые управляют выдвижением крыльев. Весом всего по 17 кг каждое, они невероятно прочные и жесткие: два человека могут стоять на консольной части, и она не прогнется ни на дюйм. Изготовление крыльев занимает две недели (ручное производство). В их конструкции множество слоев угольной ткани, и после формовки методом инфузии они проходят термостатирование в печи.
Двигатель — стандартный подвесной мотор Yamaha мощностью 115 л.с. с длинным редуктором. Но есть и некоторые особенности. Мотор оснастили парой плавников для увеличения подъемной силы в корме. На середине высоты «ноги» установлена небольшая пластина; ее задача — отклонять брызги от винта, который заглублен меньше обычного.
Интересные результаты показали сравнительные испытания двух одинаковых лодок Zodiac с крыльями и без, проведенные MBY UK. На малом ходу (когда крылья поджаты) лодки ведут себя одинаково, и со стороны даже не подумаешь, что они чем-то различаются. Но когда крылатый RIB начинает подниматься из воды…
На тестовой лодке выдвигать крылья следует на малом ходу, иначе мощности привода не хватит. Для скорости 20–25 узлов оптимальным является нулевой угол атаки, и здесь важно учитывать положение крыльев относительно корпуса, высоту установки подвесного мотора и угол его откидки. При 60% крылья начинают работать на скорости около 15 узлов, и при выходе на глиссирование дифферент на корму выше, чем у обычного корпуса.
На 20 узлах крылья работают полностью; лодка скользит по воде, ее корпус полирует водную гладь, и динамика выглядит совершенно естественной. В этих условиях скорость достигла 32 узлов, хотя на других тестах лодка развивала более 40 узлов.
У этой лодки есть особенности управления. Хотя она реагирует на откидку подвесника так же, как обычный корпус (поднять, чтобы нос поднялся, или поджать, чтобы опустился), крылья гораздо чувствительнее к этой регулировке. Легкое изменение положения мотора существенно влияет на ходовую посадку. Чувствительность лодки даже к небольшой перекладке штурвала на скорости напоминает реакцию самолета, а длина крыльев при поворотах вынуждает сбрасывать скорость.
При гладкой воде крылья позволяют лодке летать, но как она справляется с волнением? На приличной зыби лодка такой длины неизбежно будет отслеживать волны, а крылья при этом действуют как пара амортизаторов, заметно уменьшая вертикальные перегрузки и смягчая приводнение.
Помимо более высокого уровня комфорта нахождения в открытой лодке с подводными крыльями по сравнению с такой же, но без крыльев, особенно на короткой встречной волне, SEAir также утверждает, что в среднем топливная экономичность повышается на 30%, а при некоторых условиях — до 50%.
Здесь интересно обратиться к результатам сравнительного теста тех же лодок, проведенного французским журналом Moteur Boat.
При равных скоростях 20 и 25 узлов двигатель на крылатом RIB’е показывал на 250–300 об/мин меньше, что сокращало расход топлива на 28% и 24% соответственно, хотя на максимальном режиме 6000 об/мин расход практически не различался. А скорость у крылатого RIB’а неизменно была выше: на 4000 об/мин — 23,3 узла против 20,8 узла; на 5000 об/мин — 29,7 узла против 27 узлов; на 6000 об/мин — 36,5 узла против 34 узлов.
Задача, которую поставила перед собой компания SEAir, разрабатывая крыльевые системы, — привлечь внимание массового рынка к подводным крыльям и развеять миф о том, что эта техника доступна только крутым профессионалам. Судя по первым результатам, она на верном пути.
История вопроса
Тема подводных крыльев для катеров не нова. Еще в конце XIX в. де Ламбер испытал на Сене небольшое судно на крыльях с паровой машиной; ее мощности не хватило для того, чтобы корпус поднялся над водой.
Более успешным оказался итальянец Форланини. В 1906 г. его судно с ярусными крыльями на озере Лаго-Маджоре показало скорость 37 узлов.
Американцы Белл и Болдвин, испытывавшие крылатые модели судов с 1908 г., построили судно HD-4 с двигателями Renault, которое развивало скорость до 47 узлов, быстро разгонялось, хорошо управлялось, преодолевало волны и отличалось высокой остойчивостью. В 1919 г. на HD-4 был установлен рекорд скорости на воде — 61,5 узла, который держался 10 лет.
Судостроитель Торникрофт (Англия) работал над моделями судов с носовым крылом. В 1909 г. он построил судно Miranda III (длина 22 фута) с двигателем 60 л.с.; за ним последовало Miranda IV, которое развивало до 35 узлов.
В Германии барон Шертель в 1944 г. построил судно водоизмещением 80 т со скоростью 40 узлов. После войны он уехал в Швейцарию, где основал компанию Supramar. В 1952 г. там создали первое в мире коммерческое судно на крыльях PT10 (14,2 м, 10 т) с дизелем Daimler Benz MB 507 мощностью 800 л.с.; оно брало на борт 32 пассажира и развивало скорость 35 узлов.
В СССР суда на подводных крыльях были весьма популярны. С конца 1950-х гг. начался выпуск пассажирских СПК «Ракета», «Метеор», «Комета», позже появились другие модели. Отметим СПК «Тайфун» с автоматически управляемыми крыльями, речной катер «Волга», а также морской пассажирский катер «Невку». Строились в СССР и боевые СПК — торпедные, сторожевые и ракетные катера. Большинство наших СПК были разработаны под руководством выдающегося инженера Ростислава Алексеева.
После периода некоторого забвения подводные крылья снова оказались в центре внимания ряда верфей, российских и зарубежных. Из отечественных новинок назовем катера «Дельфин V1» и «Дельфин V2» (ЦКБ по СПК), а также Looker 440S (компания «Паритет»).
Крылья для Princess
В прошлом выпуске MBY была опубликована информация об оригинальном проекте R/Evolution компании Princess Yachts, работа над которым ведется совместно с BAR Technologies. Тогда мы больше внимания уделили яркому камуфляжу «секретной» карбоновой лодки, которой предстоит дать начало новому R-классу, и упомянули лишь о длине (около 35 футов), ожидаемой высокой скорости, мореходных качествах и комфорте.
Теперь стали известны новые подробности. На судне будут просторная каюта, гальюн, камбуз и диванная зона, которая трансформируется в ложе для двоих. Но главное — первый корпус Princess R35, уже не раз замеченной в море неподалеку от Плимута во время испытаний, использует уникальную систему активных подводных крыльев AFS (Active Foiling System).
Она представляет собой пару коротких крыльев на выдвигающихся подвижных опорах. Они приподнимают кормовую часть корпуса, уменьшая площадь смоченной поверхности для повышения скорости, обеспечивая более мягкий, остойчивый и экономичный ход. Крылья оптимизируют ходовой дифферент без потерь, свойственных интерцепторам, а также могут корректировать крен, возникающий при сильном боковом ветре.
Управление крыльями осуществляет бортовой компьютер, который отслеживает скорость, курс, дифферент и крен лодки, меняя настройку крыльев.
Два бензиновых двигателя V8 с транцевыми колонками (вот почему корпус не может быть полностью поднят над водой) должны обеспечить Princess R35 расчетную максимальную скорость 50 узлов. Таким образом, эта модель станет самой быстрой за всю историю Princess Yachts.
Тони Кастро и Galeon
Сотрудничество британского яхтенного дизайнера Тони Кастро с польской верфью Galeon Yachts скоро получит дальнейшее развитие. В течение последних нескольких лет компании совместно трудятся над разработкой новаторских «вспомогательных крыльев». Они призваны поднять лодку из воды (эквивалент снижению веса), что позволит увеличить скорость или использовать более экономичные двигатели при одинаковой максимальной скорости по сравнению с обычным корпусом.
О конструкции крыльевой системы и о том, насколько лодка поднимется над водой, не сообщается. Известно только, что в целях безопасности «скорость должна оставаться на разумном уровне», а крылья будут несъемные. Вмешательство шкипера в управление крыльями не предполагается, что позволяет предположить автоматическое управление ими.
