Совершенствование кораблей продолжается и в наши дни. Ученые и инженеры создают все новые уникальные конструкции, о которых вчера они не смели и мечтать.
Оказывается, реактивными могут быть не только самолеты, но и корабли.
Реактивные суда
Весь ХХ век конструкторы боролись с недостатками гребного винта. За это время вместо паровых машин на кораблях появились не только турбины, но и дизели, даже Атомные подводные лодкиатомные реакторы, но гребной винт упорно не хотел сдавать свои позиции.
А между тем он, как и паровая машина, весьма далек от идеала. Ту попросили с флота, поскольку коэффициент полезного действия редко поднимается выше 10-12 процентов. А это значит, что большая часть энергии топлива попросту вылетает в трубу. И гребной винт большую часть энергии тратит понапрасну на разбрасывание потока воды в стороны под воздействием центробежной силы.
Правда, последние годы на некоторых судах появилось нововведение: винт стали помещать в широкое обтекаемое кольцо – дюзу. Из нее поток выходит упорядоченным, повышая коэффициент полезного действия. Но не намного.
Дело в том, что для наиболее эффективной работы винта необходимо, чтобы все участки поверхности лопастей двигались по отношению к водному потоку с одной, определенной скоростью. Но этого же не может быть, поскольку лопасти вращаются с одной угловой скоростью. Это автоматически означает, что поверхность лопастей у ступицы движется значительно медленней, чем необходимо, а концов – куда быстрей, чем надо. И лишь незначительная часть посредине каждой лопасти работает в оптимальном режиме.
Поэтому все чаще на реках и морях можно увидеть Водометные движители малотоннажных судов, устройство и чертежигидрореактивные суда. В основу их конструкции положен патент кальмара. Вы знаете, как двигаются эти чудища морских глубин? Набирают в специальный мешок воду, а потом, сокращая мускулы, с силой выбрасывают ее назад.
Водомет корабля или катера устроен и того проще. Ближе к носовой части в днище сделано отверстие с защитной решеткой, в которое вставлена всасывающая труба. В ней, в свою очередь, стоит крыльчатка, вращаемая от двигателя. Всасывая воду на носу, водомет с силой выбрасывает ее за корму, создавая реактивную тягу.
Причем обычно на катер ставят два водомета. Во-первых, для надежности – если выйдет из строя один, до берега можно добраться на другом. Во-вторых, такая конструкция позволяет легко маневрировать – если, скажем, в левый водомет гнать воду, как обычно, от носа к корме, а в правом повернуть струю наоборот, то катер развернется, что называется, «на пятке».
Взмахнул кораблик хвостиком…
И все же, несмотря на подобные конструкторские хитрости, рыбы и морские животные плавают куда быстрее многих кораблей и с гораздо меньшим расходом мощности. Так, быть может, нам стоит тоже оснастить корабли плавниками и хвостом?
Представьте себе, подобные идеи тоже приходят в головы специалистам. Так, например, в СССР еще в 60-е годы проводились эксперименты с крыльчатыми цепными движителями ЮМ-1, ЮМ-2 и ЮМ-3. Причем не надо думать, что конструкторы вдруг снова вспомнили о водной гусенице Фултона. Нет, в основу конструкции было заложено новое инженерное решение, основанное на теории подъемной силы крыла Жуковского. Говоря совсем уж упрощенно, судостроители попытались воспроизвести движения плавников рыбы.
Первые же испытания показали, что крыльчатый движитель превосходит по эффективности гребной винт в дюзе почти в два раза. Однако дальше экспериментов дело все же не продвинулось – уж слишком сложной и ненадежной оказалась конструкция механических плавников.
Немногим лучше пошли дела, когда специалисты попытались скопировать акулий хвост. Еще лет сорок тому назад по проекту изобретателя Ю. А. Новосельцева в Москве были построены два водных велосипеда: один, как обычно с крыльчаткой, а другой – с резиновым движителем в виде рыбьего хвоста. Испытания, проведенные на Химкинском водохранилище, показали, что велосипед с хвостом может развить как минимум вдвое большую скорость при одинаковой затрате сил.
Проводились подобные эксперименты и за рубежом, в частности, в Соединенных Штатах Америки. В лаборатории военно-морского флота даже построили робот-рыбу, чтобы досконально изучить все особенности механики движений рыбьего хвоста.
Однако дальше экспериментов дело все-таки не продвигается. Почему? Да пока никто не придумал, как построить надежный, долговечный и экономичный движитель, способный в точности повторять движения акульего или китового хвоста.
Ныряющие самолеты, летающие субмарины
История эта давняя. Еще Жюль Верн в своем «Робуре-завоевателе» описал комбинированное транспортное средство, которое могло с одинаковым успехом передвигаться по суше, воздуху, воде и под водой. С той поры прошло немало времени, но мечта эта так и не осуществлена в полной мере. Но это вовсе не значит, что таких попыток вовсе не предпринималось. Кое-чего, хотя бы частично, инженерам добиться все же удалось.
Так, еще в 1916 году известный немецкий авиаконструктор Э. Хейнкель спроектировал и построил Строение судна на подводных крыльяхмаленький биплан W-200 с мотором в 80 л. с, который мог быстро разбираться и укрываться в специальном ангаре на борту подводной лодки.
Испытания показали, что это была еще далеко не та машина, о которой мечтали морские и воздушные асы. Скорость самолета составляла всего лишь 120 км/ч, радиус полета – не более 40 км. Кроме того, вскоре Германии, потерпевшей поражение в Первой мировой войне, было запрещено иметь совершенную военную технику.
И тогда на сцену выступили американцы. Они заказали оказавшемуся не у дел Хейнкелю два небольших самолета V-1, весивших всего 525 кг каждый. Они были настолько компактны, что их при желании можно было хранить даже внутри подлодки.
Интерес к подобным машинам стали проявлять также в Англии, Италии, Франции, Японии Весть об оригинальных работах дошла и до России.
В начале 30-х годов известный конструктор «летающих лодок» И. Четвериков предложил свой вариант самолета для подводных лодок. Конструкция понравилась морякам, и в 1933 году они приступили к постройке сразу двух машин нового типа. Год спустя одна из них была отправлена в Севастополь для испытаний. Летчик А. Кржижевский совершил несколько полетов, показавших, что машина хорошо держится и в воздухе, и на воде. Пилот даже установил на этой машине рекорд мира на дистанции 100 км. В 1937 году он развил скорость 170,2 км/ч.
Однако специалисты все-таки посчитали машину не пригодной для использования в Военно-морских силах СССР. Возможно, потому, что в обстановке строжайшей секретности в стране велись работы по созданию «летающей» подлодки.
Дело в том, что еще в 1934 году курсант Высшего морского инженерного училища им. Дзержинского Б. Ушаков представил схематический проект такого аппарата в качестве курсового здания. Идея показалась интересной, и в июле 1936 года проект был рекомендован для дальнейшего совершенствования.
Вот как уже инженер отдела «В», воентехник 1-го ранга Б. Ушаков представлял себе действия «летающей» подлодки. Обнаружив в полете корабль противника и определив его курс, она скрытно садилась за воду за горизонтом и уходила в глубину. При появлении корабля на расчетной дистанции производился торпедный залп.
Читайте также: Маскирующая окраска военных кораблей и гражданских судов
Если же противник менял курс, «ныряющий самолет» всплывал, вновь отыскивал цель в полете, и маневр продолжался. Для большей эффективности боевой работы предполагалось использовать звено из 3 подобных машин, чтобы можно было обложить противника, до минимума снижая возможность его маневра.
Работы над проектом продолжались до начала 1938 года, после чего он был сдан в секретный архив. Громоздкость конструкции, малая скорость под водой (всего 3 узла), сложная и длительная процедура погружения – все это делало проект малореальным. Между тем надвигавшаяся война требовала сосредоточения сил и средств на других, более актуальных разработках.
Впрочем, идея не была забыта окончательно. Уже после Второй мировой войны, в середине 60-х годов американский инженер-электрик Д. Рэйд обнародовал свой проект, над которым он трудился в течение 20 лет.
Вначале изобретатель построил опытный образец «Коммандер» – 7-метровый аппарат с дельтовидным крылом. В воздух машину поднимал Сборка судовых двигателей внутреннего сгорания
двигатель внутреннего сгорания мощностью 65 л. с., под водой – электродвигатель мощностью 736 вт. Пилот-аквалангист сидел в открытой кабине. «Коммандер» развивал в воздухе скорость 100 км/ч, а на глубине – 4 узла.
Получив необходимый опыт, Рэйд затем соорудил более совершенный, реактивный аппарат «Аэрошип». Выпустив лыжи-поплавки, двухместная машина садилась на воду. С пульта управления пилот закрывал воздухозаборники и выхлопное отверстие турбореактивного двигателя задвижками; при этом открывались водозаборники и выхлопное сопло водомета. Включался насос, заполняющий балластные цистерны, и «Аэрошип» погружался. Оставалось убрать поплавки, пустить электромотор, поднять перископ, и самолет превращался в подлодку.
Чтобы всплыть и взлететь, все операции повторялись в обратном порядке.
В августе 1968 года на глазах у тысяч посетителей Нью-Йоркской промышленной выставки «Аэрошип» спикировал, нырнул в воду, немного поманеврировал на глубине, а потом с ревом снова взмыл в небо.
Однако даже столь впечатляющая демонстрация не произвела особого впечатления на экспертов ВМФ. Они указали, что дальность полета машины – всего 300 км, скорости под водой и в воздухе тоже невелики – 8 узлов и 230 км/ч, соответственно.
Рэйд грустно улыбнулся:
«Хорошо еще, что не надо скрещивать атомную субмарину со сверхзвуковым истребителем».
И обещал подумать еще. Однако проект так и не был доведен до логического завершения.
Уйдет на дно бетонная подлодка?
В апреле 1998 года английская газета «Sunday Times», ссылаясь на британских же военно-морских аналитиков, опубликовала следующее сообщение:
«Российский Военно-морской флот разрабатывает бетонированную подводную лодку. Эти подводные лодки тяжелее воды. Они будут лежать на недоступных глубинах и осуществлять нападение на надводные корабли с помощью вертикально запускаемых торпед. Их бетонированные корпуса и бесшумные двигательные системы делают их невидимыми для локаторов.
Полагают, что русские близки к завершению создания бетонированных подводных лодок и, возможно, уже имеют опытные образцы. Эти суда, основанные на 30-летних разработках “подводного самолета”, могут произвести революцию в военно-морских вооружениях.
Новые подводные лодки будут погружаться на самую большую глубину под воздействием собственного веса. Внешние акустические системы станут обнаруживать движение надводных кораблей и нацеливать на них торпеды.
Оснащенные аккумуляторами двигатели смоделированы с самолетных газовых турбин – засасывают воду впереди судна и под высоким давлением выбрасывают ее за корму, создавая тем самым движущую силу. Они также могут поворачиваться, чтобы обеспечить подъем со дна моря, как сопла самолета “Харриер”. Аккумуляторы будут помещены в бетонированный корпус, в отличие от обычных подводных лодок их вес не ограничен.
Бетонированные подводные лодки требуют минимального экипажа, который будет управлять ими из отсека размером с мини-автобус. Главным оружием таких подводных лодок предполагаются реактивные торпеды “Шквал” или баллистические ракеты.»
Насколько можно верить этому сообщению? Ведь уже 10 лет прошло, а про бетонную подлодку – ни слуху ни духу. Быть может, то была апрельская шутка, проявление, так сказать, своеобразного английского юмора.
Инженер и журналист С. Александров попробовал провести анализ данного сообщения. И вот что у него получилось.
Рассекреченные в лихорадке «гласности» документы показали: крайне трудно придумать какую-либо военную штуку, которая бы в той или иной степени не прорабатывалась нашей «оборонкой». Ракетный катер на подводных крыльях – подводная лодка (да-да, именно так!) и десантно-транспортный авианесущий экраноплан – далеко не самые экзотические примеры. У нас в свое время даже стратегические сапоги-скороходы для десантников разрабатывали.
Ну, это, так сказать, присказка. А что можно сказать по сути дела? Оказывается, не так уж мало.
Конечно, железобетонная подлодка – звучит как-то странновато. Да, бетонных кораблей – линкоров, авианосцев, крейсеров, субмарин – пока нет. Но в судостроении этот материал прижился давно и прочно.
Понтоны, причалы, дебаркадеры, баржи, наконец – крейсерские яхты из железобетона новостью, даже экзотикой отнюдь не являются.
Строительный материал из цемента, песка и гравия не ржавеет, при соблюдении технологии не намокает, предельно просто формуется, легко ремонтируется. Хорошо защищает от радиации (это свойство значительно улучшается при внесении в него определенных добавок) и, что принципиально в данном случае, отлично работает «на сжатие». Вон железобетонные перекрытия бомбоубежищ и подземных заводов, тоннелей и станций метро не только выдерживают тысячи тонн вышележащих пород, но и, как говорят, в свое время рассчитывались, чтобы противостоять даже ударам атомной бомбы. А уж для срочной заделки подводных пробоин цемент имеется на каждом корабле.
А сравнительно недавно российские специалисты запатентовали «Сооружение для размещения грузов под водой». Причем такое сооружение было предложено не кем-нибудь, а группой конструкторов прославленного Северного машиностроительного предприятия, имеющего самый большой в мире опыт атомного подводного кораблестроения, для освоения полярных шельфовых нефтяных и газовых месторождений. Попробуйте доказать, что в своей конверсионной разработке они не опирались на отработанные конструкции.
Металлический цилиндр с двойными стенками, днище тоже двойное. В обечайке – выдвижные опоры, Грузовые помещения и балластные цистерныбалластные цистерны и – бетон! Все это сооружается на берегу, сталкивается (скатывается?) в воду, буксируется к месту работы. Там балластные цистерны заполняются и цилиндр вертикально, на торец, ставится на дно. Предложены и специальные люки для бурового инструмента.
Это интересно: Организация безаварийной эксплуатации танкера-газовоза
При диаметре, значительно большем, чем у прочных корпусов подводных лодок, описанное «изделие» сможет работать на глубинах до 3 км. А ведь для боевых подводных лодок один километр, достигнутый в свое время «Комсомольцем», – непревзойденный и по сей день мировой рекорд!
В заметке сказано, что бетонная подлодка обладает отрицательной плавучестью. То есть, говоря проще, плавает, как топор. Может ли быть такое?
Во-первых, не забывайте, что внутри любой субмарины, из какого бы материала она ни была сделана, достаточно пустого, то есть заполненного воздухом пространства. А стало быть, если соблюсти закон Архимеда, плавать сможет и бетонное корыто.
Ну, а если даже бетонную подложку сделали специально потяжелее, плавучесть ей можно обеспечить точно так же, как обеспечивают подъемную силу самолетам, которые, как известно, намного тяжелее воздуха. Ведь законы гидроаэродинамики для воды и воздуха во многом одинаковы. В воде даже легче обеспечить необходимую подъемную силу, поскольку она в 800 раз плотнее воздуха.
Причем, как показывает анализ, для такой подлодки вполне подходящей может оказаться форма этакой «летающей тарелки» или, если хотите, «ныряющего блюдца».
Подвесные моторы малотоннажных судовМоторы с винтами, которые для удобства маневрирования можно сделать даже поворачивающимися в горизонтальное или вертикальное положение, позволят лодке доплыть до нужной точки Мирового океана. А потом – стоп, моторы! – и она плавно опустится на дно. И затаится до нужного момента.
Вот вам и еще один вариант «сундука с ракетами», обнаружить который до старта еще труднее, чем судно-арсенал адмирала Крекича. Ведь на большой глубине, затаившуюся на дне субмарину будет весьма нелегко отличить от подводной скалы.
Экипаж на такой лодке надо свести до минимума, а лучше и вообще обойтись без него. Тем более что современная техника вполне позволяет авторулевому, ориентирующемуся по сигналам системы GPS или ГЛОНАС, вывести корабль в нужную точку с точностью до метров.
Опустившись на дно, такой «сундук с ракетами» может годами ждать команды на запуск ракет. А дождавшись, тут же и запустить их по заранее намеченным целям.
Можно возразить, что применение ракет большой дальности проблематично с глубин в тысячи метров – ну, это кому как. Во всяком случае, с глубины 1 020 м все тот же «Комсомолец» торпедами (обычными, не реактивными) успешно стрелял. Да, штатовские «Трайденты» запускаются с глубины в полсотни метров, не больше, зато российские РСМ-52 («главный калибр» «Тайфунов») спокойно уходят к целям с глубины 400 м. А если вспомнить еще одну старую идею – всплывающие контейнеры с ракетами, то понятно, что глубина особым препятствием здесь не является.
