Краткий обзор развития за рубежом судов на «воздушной смазке», воздушной подушке и экраноппанов

Анализируя различные проекты судов и аппаратов, использую­щих благоприятное влияние близости опорной поверхности, можно достаточно определенно сказать, что непосредственными предшественниками экранопланов явились суда с «воздушной смазкой» и на воздушной подушке. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению интересующих нас экранопланов, уместно на­помнить читателю основные этапы в развитии указанных типов судов. Кратко отметим некоторые предложения, патентные за­явки, проекты, модели и опытные катера, принципиально по-но­вому решавшие проблему снижения сопротивления движению для повышения скорости.

Идея использования воздуха для уменьшения сопротивления движению судов появилась более 250 лет назад. В 1716 г. швед­ский ученый Э. Сведенборг предложил конструкцию аппарата, поддерживаемого над опорной поверхностью с помощью воздуш­ной подушки. Аппарат имел куполообразную эллиптическую в плане форму корпуса. Воздух под корпус аппарата должен был нагнетаться с помощью двух воздушных винтов, приводи­мых в движение человеком.

Э. Сведенборг понимал, что мускульной силы человека недо­статочно для создания воздушной подушки под аппаратом, и указывал, что его идея может быть реализована в будущем — прн развитии техники.

Аппарат Сведенборга можно рассматривать как прообраз современных судов и аппаратов на воздушной подушке.

Первым идею применения глиссирующей формы корпуса за­патентовал англичанин Д. Эпсей (1852 г.). Однако осуществить ее ему так н не удалось.

В 1865 г. английский инженер-кораблестроитель С. Руссель, а 10 лет спустя известный ученый В. Фруд также предложили использовать на судах «воздушную см‘азку». Фруд считал осо­бенно целесообразным применение «воздушной смазки» на судах с широким корпусом илн имеющих круговую в плане форму кор­пуса, в частности, на русских мониторах типа «поповка».

Первый патент для применения на судах «воздушной смазкн» был выдан в Англин известному шведскому ученому н нзобрета — телю Г. Лавалю в 1882 г. Он предложил подавать сжатый воз­дух под днище для создания «воздушной смазки» и уменьшения сопротивления движению. В 1885 г. Г. Лаваль построил такое судно (по-видимому, первое в мире). Сжатый воздух под днище подавался от компрессора через многочисленные отверстия в форштевне. Испытания судна не дали ожидаемых результатов в увеличении скорости. Второй катер с более мощным компрес­сором, проект которого был разработан Г. Лавалем, построить автору не удалось.

В 1890 г. французский инженер-мостостроитель и изобрета­тель К. Адер построил и испытал управляемый катер «Еоль», оборудованный крыльями и кормовым горизонтальным стабили­затором для скольжения с их помощью по поверхности воды. Под крыло катера по специальным каналам подавался воздух, нагнетаемый за счет скоростного напора, возникающего при движении катера. Затем К. Адер построил еще два катера. Тре­тий катер «Авион-3» для подачи воздуха под крылья был обо­рудован специальным компрессором.

В течение ряда лет К. Адер настойчиво продолжал экспери­менты, в том числе и при поддержке военных ведомств, пока в 1904 г. в Англии не запатентовал свое изобретение.

В 1911 г. канадский инженер А. Хикман предложил для кате­ров оригинальную форму обводов, отличающуюся вогнутым днищем, получившим впоследствии название «морские сани». Модификации этой формы в последние годы находят все более широкое применение на легких морских и особенно речных су­дах. Снижение сопротивления у «морских саней», впрочем, как и у всех других подобных решений, в той или иной степени использующих «воздушную смазку», объясняется тем, что у них под днищем при движении образуется область, заполненная водовоздушной смесью.

В том же 1911 г., австрийским специалистом Г. Уидом был разработан гоночный глиссирующий катер с туннельным дни­щем. Помимо вогнутого днища с уменьшенной площадью тун­неля к корме катера (за счет его высоты) судно было оборудо­вано боковыми глиссирующими пластинами. При движении катера напор воздуха, поступающего под его днище, приподни­мал катер нз воды, заметно снижая его сопротивление.

В 1916 г. в Австрии инженером Д. Томамхулом был построен первый в мире катер (торпедный) с бортовыми стенками (сне­гами) и водяными винтами. Катер был оборудован четырьмя Двигателями по 120 л. с. и центробежным вентилятором для по­дачи воздуха под днище корпуса. На испытании он развил ско­рость 83 км/ч. Этот катер следует рассматривать, по-видимому, как переходный тип от судов с «воздушной смазкой» к судам на воздушной подушке со снегами.

Весьма близкую к предыдущей конструкцию образования воздушной подушки предложил в 1921 г. французский изобрета­тель М. Гамбен для больших барж. Он рекомендовал оборудо­вать суда специальными вентиляторами для подачи воздуха под днище, разделенное вдоль рядом невысоких кнлей. М. Гамбен считал, что подобные суда помимо увеличения скорости будут иметь за счет воздушной подушки заметно меньшую осадку. Реализовать свои идеи автору не удалось.

Представляет определенный интерес патент, выданный в 1925 г. в США В. Кэзн на разработанную им оригинальную систему образования под судном воздушной подушки. Отличи­тельной чертой его предложения является система рециркуля­ции воздуха. Он считал, что забор воздуха для образования воз­душной подушки непосредственно из воздушной подушки в кор­мовой части днища позволит существенно снизить потребную мощность привода вентилятора.

С 1928 г. в течение более 10 лет американский специалист Д. Уорнер работал над созданием быстроходных гоночных кате­ров с «воздушной смазкой» н па воздушной подушке. В 1929 г. на оз. Компаунс в США он испытал свой первый катер на воз­душной подушке со скегамн. Однако катер на испытании не показал расчетных данных.

В 1930 г. во время гонок Д. Уорнер испытал новый катер со скегамн и с регулируемыми щнтками-заслонками в носу и корме. Для создания воздушной подушки при старте катера использо­вали отработавшие газы двигателя. С увеличением скорости щитки отклонялись напором воздуха и катер шел на воздушной подушке. Однако н этот катер во время гонок потерпел аварию.

Отметим также проект, разработанный в 1929 г. швейцар­ским инженером М. Тенаклна. Он первый предложил применить воздушное крыло для уменьшения осадки катера (его разгрузки) с целью снижения сопротивления. Автор не предполагал исполь­зовать благоприятное влияние близости поверхности воды, т. с. эффект экрана, хотя оно, по-видимому, н должно было про­явиться.

В 1934 г. американец Д. Лерэй сделал патентные заявки на два варианта катера. Снижение сопротивления движению на них предполагалось достичь с помощью ряда конструктивных меро­приятий: наполнением гондолообразного корпуса легким газом, воздушных крыльев и подачи под днище катера (со скегамн) воздуха, нагнетаемого специальным вентилятором. Один из ва­риантов катера, по мысли автора, должен был двигаться над поверхностью воды в режиме околоэкранного полета.

Первый экраноплан был построен в 1935 г. финским специа­листом Т. Каарно. Начиная со своих первых экспериментов с различными моделями экранопланов в начале 30-х годов и за­тем более ЗО лет Т. Каарно работал над усовершенствованием аппаратов. Последняя и наиболее совершенная модификация

ИХ («Аэросани № 8») была создана конструктором в 1963—

1964 гг.

В конце 30-х годов, после длительных исследовании и испы­таний моделей, шведский инженер И. Троенг построил два само­ходных пилотируемых экраноплаиа. Они были созданы по схеме «летающее крыло» с концевыми шайбами-поплавками. Однако испытания этих аппаратов не дали ожидаемых результатов и конструктор прекратил работы в данной области.

Более 20 лет, с 1940 по 1960 г., над разработкой проектов экранопланов работал уже упоминавшийся выше известный американский конструктор гоночных катеров Д. Уорнер. Он раз­работал различные варианты экранопланов и технические реше­ния, направленные па обеспечение старта н устойчивости этих аппаратов. В частности, нм, по-виднмому, впервые в одном из проектов было предложено использовать для облегчения старта экраноплаиа специальные поддувные двигатели. Впоследствии для этих же целей он рекомендовал применить реактивные дви­гатели.

В 1959 г. англичанин К — Коккерелл первым в мире построил экспериментальный катер SRN-1 па воздушной подушке по соп­ловой схеме с помощью кольцевого двухконтурного сопла. Впо­следствии суда на воздушной подушке (СВП) по сопловой схеме образования подушки нашли широкое применение во многих странах.

В 1957 г. швейцарский инженер X. Вейланд получил патент на конструкцию судна на воздушной подушке с лабиринтным уплотнением. В 1958—1959 гг. он построил два самоходных ка­тера по этому принципу образования воздушной подушки, одно из которых на испытаниях достигло скорости 96 км/ч и было приобретено ВМС США.

В 1958—1963 гг. три аппарата, использующие благоприятное влияние экранного эффекта (GEM-1, GEM-2, GEM-3), были соз­даны американским специалистом У. Бертельсоном. Наиболее удачной, по оценке автора, оказалась последняя модификация, в которой для увеличения подъемной силы корпуса крыла по­мимо динамической воздушной подушки было использовано и разрежение над его верхней поверхностью, возникающее в ре­зультате отсасывания воздуха воздушным винтом.

Приблизительно в тот же период над созданием экранопла­нов работали и специалисты японской авиационной фирмы «Кавасаки». Ими предложено несколько проектов этих аппара­тов, из которых три (K. AG-1, KAG-2, KAG-3) осуществлены. Все эти экранопланы были выполнены в виде катамарана по схеме «летающее крыло» с развитыми боковыми поплавками, играю­щими также роль концевых шайб. В отличие от большей части ранее рассмотренных экранопланов (кроме «Аэробота» И. Тро — енга) онн имели не воздушный, а водяной винт, что лишало их важного качества — амфнбнйности.

И

В 1963 г. двухместный экраноплан целиком из пеиопласта был построен американским инженером-физиком Н. Дискинсо — иом. Этот аппарат, как и предыдущие, выполнен в виде летаю­щего катамарана. В качестве энергетической установки исполь­зован авиационный двигатель, вращающий воздушный впит.

С I960 г. проектированием и постройкой опытных экраиопла — пов в США занимается известная авиационная фирма «Локхид», где под руководством В. Б. Корягина в 1963—1965 гг. было раз­работано несколько аппаратов. Два из них построены. Это двух­местный экраноплан, созданный иа базе небольшого катера с подвесным мотором, и аппарат специальной постройки {«Кли­пер»), оборудованный носовыми шайбами для облегчения вы­хода аппарата на расчетный режим околоэкраниого движения.

В 1962—1965 гг. интересные работы по созданию экранопла — нов проводила американская фирма «Уэст Коуст» под руковод­ством известного швейцарского конструктора быстроходных катеров на воздушной подушке X. Вейланда, уже упоминавше­гося выше. В 1964 г. им была построена самоходная пилотируе­мая модель экраноплана «Малый Всйландкрафт» с крыльями, расположенными таидсм, и двумя авиационными двигателями, вращавшими воздушные винты. К сожалению, во время пер­вых же испытаний в марте 1964 г. модель разбилась. Одновре­менно с моделью автором был разработан проект 1000-т экрано­плана («Большой Вейландкрафт») для трансатлантических рейсов.

В эти же годы в США несколько проектов катеров, исполь­зующих благоприятное влияние опорной поверхности, было раз­работано конструктором Д. Коксиджем. Построенный им не­большой двухместный катер совмещал элементы судна на воздушной подушке (скегового типа) и экраноплана. Он пред­ставлял собой хорошо обтекаемый катер-тримараи с закрытой кабиной, перед которой в корпусе судиа был установлен двига­тель с вентилятором, подающим воздух под днище катера.

С 1961 г. в области экранопланостроения ведет работы аме­риканская фирма «Виикл Рисерч Корпорейшн». В 1961 — 1962 гг. ее специалистами разработан оригинальный проект 100-т экра — иоплана «Колумбия», имеющего элементы и СВП. В 1964 г. фирмой под руководством С. Ретхорста построена одноместная самоходная модель «Колумбии» VRC-I, которая была успешно испытана в испытательном центре Эдварс.

С начала 60-х годов разработкой экранопланов в США зани­мается известный немецкий авиаконструктор, создатель первого за рубежом реактивного истребителя Ме-163 (1944 г.) А. Лнп — пиш. В 1964 г. фирмой «Коллинз Рэйдио» под его руководством был построен одноместный экраноплан X-112, по своей компо­новке напоминавший легкий двухпоплавковый самолет. Аппарат успешно прошел испытания, показав хорошую устойчивость движения как в зоие влияния экрана, так и вдали от земли.

В дальнейшем А. Липпишем был разработан ряд проектов более тяжелых экранопланов различного назначения, в которых повто­рялись технические решения, положенные в основу аппарата X-II2. В 1970 г. фирмой «Рейпфлюгцеугбау» (ФРГ) под руко­водством того же автора был построен одноместный экраноплан X-I13, который является дальнейшим развитием аппарата X-112 н лишь незначительно отличается от него расположением дви­гателя.

В последние годы два оригинальных катера с воздушной разгрузкой были созданы в Японии: построенный в 1971 г. двух­местный глиссирующий катер с воздушным крылом «Си Рейдер» и катер AF-XS, созданный в 1972 г. фирмой «Синмэйвакогеко — куки». Отличительной особенностью последнего, помимо стрело­видного крыла, являются двухъярусные гидролыжи, установлен­ные на трех стойках-поплавках.

Таковы кратко основные вехи 250-летней истории развития за рубежом идеи использования воздушной подушки и благо­приятного влияния близости экрана для создания быстроходных судов и аппаратов.