Если глиссирование судна водоизмещением 27 т. начинается при скорости 31,6 уз., то чистое глиссирование этого же судна начнется при скорости 52,6 уз. Следовательно, в настоящее время возможно чистое глиссирование совсем небольших судов типа скутеров[10, стр. 38].
Подъемная сила, действующая на корпус глиссера, была бы значительно больше при плоском днище. Но при волнении такое судно непрерывно с силой ударялось бы днищем о волны. Это тяжело переносилось бы людьми, очень усложняло бы условия обеспечения прочности корпуса и работы механизмов. Кроме того, плоскодонный глиссер немореходен.
Поэтому корпусу глиссера в носовой части придают большую килеватость с резким изломом скуловой линии и большим развалом шпангоутов в верхней части. Чем ближе к середине длины корпуса, тем меньше килеватость, и постепенно днище становится плоским. Острые скулы увеличивают брызгообразование, но скругленные скулы вызвали бы образование волн, которые создадут сопротивление корпусу больше брызгового. Развал шпангоутов в носу дает возможность использовать брызги и бугор волн для увеличения подъемной силы[9, стр.119].
В 1958 г. глиссер «Синяя птица», развивший скорость 237 уз, установил мировой рекорд скорости[6, стр.89].
Глиссирующие суда развивают высокие скорости, но имеют ряд существенных недостатков: они недостаточно мореходны при их эксплуатации необходим большой расход мощности двигателей па одну тонну водоизмещения. Поэтому поиски новых принципов движения судов продолжались[11, стр.91].
Итак, мы знаем, что можно резко уменьшить сопротивление движению судна, если его корпус будет выходить из воды. В 1891 г. изобретатель С. А. де Ламберт добился этого принципиально новым методом: под корпусом судна он укрепил крылья[13, стр. 152].
При движении судна на крылья действует подъемная сила: чем больше скорость, тем больше подъемная сила, уравновешивающая часть веса судна, и тем меньше его осадка. При некоторой скорости подъемно я сила оказывается достаточной, чтобы весь корпус вышел из воды, сопротивление упало, а скорость резко возросла[12, стр. 131]. Мы уже говорили о том, что у глиссеров подъемная сила создается только в результате увеличения давления на днище. При движении крылатых судов 25—30% подъемной силы создается вследствие увеличения давления на крыло снизу и 70—75% в. результате разрежения над крылом. Поэтому на создание подъемной силы при движении судов на подводных крыльях затрачивается меньше мощности, чем у глиссеров. Кроме того, глиссеры менее мореходны, чем суда на крыльях. Вот почему суда на крыльях более перспективны, чем глиссеры[5, стр. 105].
Несмотря на то, что изобретение С. А. де Ламберта было очень многообещающим, суда на подводных крыльях не строили до начала 40-х годов нашего века. Дело в том, что в то время, когда С. А. де Ламберт получил патент на своеизобретение, теория крыла еще не была создана, не было изучено поведение крыла вблизи границы двух сред — воды и воздуха, не были решены остальные вопросы гидродинамики крыльевого устройства[13, стр. 153].
Только после разработки Н. Е. Жуковским и его последователями теории крыла, после работ академиков Н. Е. Кочина, М. В. Келдыша, М. А. Лаврентьева и ряда других отечественных и зарубежных ученых в области гидродинамики, после созданш легких и прочных сплавов, легких и мощных малогабаритных высокооборотных двигателей можно было начать проектирование судов на подводных крыльях, опираясь на достаточно прочные научные и производственные достижения. Конечно, сначала создавали малые катера на подводных крыльях, затем более крупные суда[12, стр. 132].
Начало строительства судов на подводных крыльях в нашей стране связано с именами Р. Е. Алексеева, Б. А. Зобнина, И. М. Шапкина, А. И. Маскалика. В 1943 г. на заводе «Красное Сормово» был построен первый катер на подводных крыльях, а в 1946 г. катер на жестко закрепленных крыльях, который развивал скорость около 45 уз.[10, стр. 86].
Проект первого теплохода на подводных крыльях был разработан в 1949 г. В 1957 г. началась серийная постройка теплоходов на подводных крыльях типа «Ракета». Затем были созданы разъездной катер «Волга», теплоходы «Метеор», «Спутник», «Чайка», турбоход «Буревестник». В 1961 г. было построено морское судно на подводных крыльях «Комета» и в 1962 г. — «Вихрь»[13, стр. 143].
Первый отечественный газотурбоход «Тайфун» на автоматически управляемых подводных крыльях (созданный ленинградскими корабелами) развивает скорость 44 уз. Он принимает на борт 98—105 пассажиров. У судов на подводных крыльях есть носовые и кормовые крылья. Проследим, как судно выходит на крылья. При увеличении скорости судна подъемная сила носового крыла растет быстрее, чем подъемная сила кормового. Поэтому первым начинает выходить к поверхности носовое крыло, и судно приобретает дифферент на корму. Корпус судна на подводных крыльях в нижней части подобен глиссеру: он имеет резкую килеватость и острые скулы. После того как подъем носового крыла придаст судну дифферент, оно движется как глиссер, и дифферент возрастает. При этом увеличивается угол атаки крыльев и подъемная сила. Но вслед за этим начнет быстро возрастать подъемная сила кормового крыла, оно приблизится к поверхности и корпус выйдет из воды[6, стр.97].
Подводное крыло работает по тем же законам, что и воздушное: создает подъемную силу и испытывает сопротивление движению. Гидродинамическое качество подводных крыльев 10—15, т. е. подъемная сила превышает лобовое сопротивление в 10—15 раз.
Чем быстроходнее судно, тем больше подъемная сила подводных крыльев и тем больше они приближаются к поверхности. Но при приближении крыла к поверхности его гидродинамические характеристики ухудшаются. Следовательно, быстроходные суда, как и суда, предназначенные для плавания па волнении, должны иметь глубокопогруженные крылья. Постоянство подъемной силы и глубины погружения подводных крыльев достигается путем поворота крыла вокруг поперечной оси, т. е. в результате изменения угла атаки. Положение крыльев регулируется специальной автоматической системой, реагирующей на изменение подъемной силы[10, стр. 68].
Чем больше глубина погружения крыла, выше давление воды, тем при большей скорости судна начинается кавитация. Это еще одно важное обстоятельство, говорящее о том, что подводные крылья быстроходных судов должны быть глубокопогруженными.
При плавании без движения или при скоростях до выхода на крылья остойчивость судна на подводных крыльях обеспечивается как у водоизмещающих судов: восстанавливающим моментом, возникающим в результате действия силы веса и гидростатической силы поддержания. После выхода на крылья восстанавливающий момент создается действующими на подводные крылья гидродинамическими силами.
До выхода судна на крылья сопротивление его движению подчиняется' всем законам, установленным для водоизмещающих судов. В момент глиссирования, т. е. до окончательного выхода на крылья, судно испытывает сопротивление воды подобно глиссеру и еще сопротивление крыльев[7, стр. 113].
В отличие от ходовых качеств водоизмещающих судов, ходовые качества судна на подводных крыльях на мелководье улучшаются. Действительно, у дна бассейна поток воды подтормаживается и если подводное крыло движется вблизи от дна, то скорость потока на нижней стороне крыла уменьшается, а давление воды увеличивается, т. е. подъемная сила растет.
К управляемости судов на подводных крыльях предъявляют особенно высокие требования. В самом деле, если бы быстроходному судну на подводных крыльях от момента подачи команды до изменения направления движения требовалось столько же времени, сколько водоизмещающему судну, то оно успевало бы проходить в нежелательном направлении большие расстояния. Кроме того, небольшие угловые отклонения от курса под действием ветра, волнения или течения вызывали бы очень резкие отклонения судна от принятой линии движения.
Управляемость судна на подводных крыльях, как и всех судов, обеспечивается в основном действием руля, но некоторое участие в обеспечении управляемости принимают и крылья. Несколько увеличивает устойчивость на курсе стреловидная в плане форма крыла[8, стр. 99-100].
При скорости порядка 45 узлов сопротивление воздуха и воды станет примерно равным сопротивлению воды при скорости 12,5— 15 узлов.
Благодаря крыльям приращение скорости хода до 30 узлов (около 55 км/час) может быть достигнуто без увеличения мощности двигателей. Выигрыш скорости сопровождается некоторыми потерями. В данном случае они заключаются в том, что стоимость судна на подводных крыльях повышается в пересчете на одно пассажирское место в 3—4 раза. Однако в целом, с учетом ускорения доставки примерно в 3 раза, стоимость перевозки одного пассажира увеличивается всего лишь на 10—15% по сравнению с обычным судном[11, стр.120].
В нашей стране в последние годы построено много таких судов: «Ракета», «Метеор», «Спутник», «Мир», «Комета» «Стрела» и др. Самый большой из них — «Спутник» предназначен для движения по магистральным рекам. Он вмещает 300 пассажиров. Его водоизмещение 4О т, мощность силовой установки 4 тыс. л. с., скорость хода 70—80 км/час. Пассажиры размещаются в трех комфортабельных салонах, оборудованных креслами самолетного типа. При постройке корпуса использованы сплавы легких металлов, павинол и т. п. материалы. Двигатели управляются из рулевой рубки[9, стр. 88].