Мир КапитановВ 2013 году огромные катамараны Кубка Америки, летящие над водой на подводных крыльях, произвели настоящую революцию в парусном спорте. С тех пор технология стремительно развивается, находя применение не только в профессиональных гонках, но и в любительском яхтинге. Разбираемся, как устроены современные парусники на подводных крыльях и какое будущее их ждет.
источник: en.wikipedia.org By Nick Dimbleby
История подводных крыльев в судостроении началась в 1869 году, когда француз Эммануэль Дени Фарго получил первый патент на гребную лодку с подводным крылом. Однако реальное развитие технология получила благодаря работам итальянского инженера Энрико Форланини. В 1906 году он построил первое успешное судно на подводных крыльях с воздушным винтом мощностью 60 л.с., которое развивало скорость 37 узлов. Конструкция имела лестничный тип с несколькими стойками, поддерживающими несколько крыльев, что позволяло эффективно поднимать судно над водой.
Значительный прорыв произошел в 1918 году, когда Александр Грэм Белл и Кейси Болдуин создали HD-4. Это судно, весившее пять тонн и оснащенное двумя авиационными двигателями Liberty мощностью 350 л.с. каждый, установило впечатляющий мировой рекорд скорости — 62 узла.
В парусном спорте первыми, кто применил подводные крылья, стали американцы Р. Гилрут и Билл Карл. В 1938 году они создали первое известное парусное судно на подводных крыльях. Значительный шаг вперед сделал Гордон Бейкер, чья яхта Monitor, построенная в 1955 году компанией Baker Manufacturing Company, развивала скорость 25 узлов.
В СССР также проводились успешные эксперименты с парусными судами на подводных крыльях. В 1960-х годах в Центральном конструкторском бюро по судам на подводных крыльях молодыми конструкторами Юрием Чабаном, Евгением Галкиным и их товарищами была создана яхта «Андромеда» — алюминиевый катамаран с инновационной системой крыльев. Яхта имела размерения катамарана класса В: длину 5,5 м, ширину общую 2,6 м, ширину корпуса 0,58 м и площадь парусности 21 м². Вес судна без крыльев составлял 160 кг, что яхтсмены-гонщики считали очень большим.
Конструкторы применили простую и легкую систему подводных крыльев, которая могла быть быстро установлена или снята с судна. На каждом корпусе в носовой части былио по два коротких крыла с разными углами атаки, установленных одно над другим. В корме располагалось одно крыло между корпусами, но в дальнейшем планировалось его разделить на две небольшие «этажерки», закрепленные под каждым корпусом. При ветре всего 2 балла «Андромеда» выходила на крылья, а при ветре 3 балла в галфвинд развивала скорость до 45 км/час, обгоняя многие катера.
Параллельно с этим проектом в Ленинграде молодой судостроитель Михаил Тюфтин проводил эксперименты с установкой подводных крыльев на корпус «Летучего Голландца». В этой работе он столкнулся с серьезной проблемой обеспечения остойчивости яхты в крыльевом режиме — в отличие от катамарана, на однокорпусном судне крылья невозможно было разнести достаточно широко. Тюфтин разработал оригинальную схему крыльев на модели яхты в 1/5 натуральной величины и планировал испытать натурное судно в навигацию 1967 года.
Важной вехой в истории парусных судов на подводных крыльях стал 1970 год, когда яхта Williwaw Дэвида Кейпера совершила первый длительный круиз, пройдя 20 000 миль по южной части Тихого океана. Это доказало возможность использования подводных крыльев не только в гоночных, но и в круизных парусных судах.
В последующие десятилетия развитие технологии шло по пути установления новых рекордов скорости. В 1990 году появился Hobie Trifoiler — двухпарусный тримаран с гротом на каждом аутригере, способный развивать скорость 30 узлов. В 1992 году Рассел Лонг установил на нем мировой рекорд скорости 43,55 узла.
Новая эра в развитии технологии началась с постройки L’Hydroptère Алана Тебо. В 2009 году эта яхта установила абсолютный мировой рекорд скорости на дистанции 500 м — 52 узла. Этот рекорд продержался до 2012 года, когда Sailrocket II достигла невероятной скорости в 65 узлов.
Современный этап развития технологии ознаменован появлением первого круизного катамарана с подводными крыльями — Gunboat G4 в 2015 году, а также революционными изменениями в Кубке Америки. В 2017 году команда Emirates Team New Zealand выиграла эти престижные соревнования на катамаране AC50 с подводными крыльями, а в 2021 году защитила титул уже на принципиально новом монокорпусе AC75.
Революция в создании парусных судов на подводных крыльях стала возможной благодаря появлению новых материалов и производственных технологий. Строительство таких яхт – это сложный высокотехнологичный процесс, где каждый элемент конструкции создается с использованием передовых материалов и методов.
Ключевую роль в развитии технологии сыграло появление углеволокна и современных композитных материалов. Они обладают уникальным сочетанием характеристик: при исключительно малом весе эти материалы демонстрируют высочайшую прочность, сравнимую с металлическими конструкциями. Особенно важным преимуществом композитов является возможность создания сложных форм с оптимизированными характеристиками. Инженеры могут проектировать профили крыльев с точно рассчитанными параметрами, добиваясь максимальной эффективности при минимальном сопротивлении.
В производстве систем крепления и силовых элементов широко применяются титановые сплавы. Этот материал идеально подходит для морских условий благодаря высокой коррозионной стойкости и исключительной прочности. Титановые компоненты способны выдерживать огромные нагрузки, возникающие при движении на высоких скоростях, при этом оставаясь относительно легкими.
Значительный прорыв произошел в области защитных покрытий. Современные покрытия решают сразу несколько критических задач: защищают поверхность крыльев от кавитации, снижают сопротивление воды и обеспечивают защиту от морской коррозии и обрастания, что существенно продлевает срок службы конструкций.
Современное производство подводных крыльев и корпусов опирается на передовые технологии композитного судостроения. В процессе создания деталей применяется вакуумная инфузия и автоклавное формование — методы, ставшие стандартом в производстве высокотехнологичных яхт. Эти технологии позволяют создавать исключительно легкие и прочные конструкции при строгом контроле качества на всех этапах производства.
Использование подводных крыльев на парусных судах открывает новые возможности, но одновременно создает и определенные сложности в эксплуатации. Главное преимущество технологии – значительное увеличение скорости движения. Современные яхты на подводных крыльях способны развивать скорость, значительно превышающую скорость ветра, что было невозможно для традиционных парусных судов.
Движение на крыльях также обеспечивает исключительный комфорт. Когда корпус поднимается над водой, влияние волн существенно снижается, что делает ход судна более плавным и стабильным. Это особенно заметно на высоких скоростях, где традиционные яхты начинают испытывать серьезные нагрузки от ударов о волны.
Однако эксплуатация таких судов требует особого подхода и сопряжена с рядом технических сложностей. При слабом ветре подводные крылья создают большое сопротивление движению, что делает обычные швертботы более эффективными в таких условиях. Особенно это проявляется на лавировке — на курсах круче галфвинда яхты часто не могут идти в крыльевом режиме из-за недостатка поперечной остойчивости и сильного дрейфа. Неспособность судна лавировать в крыльевом режиме, то есть на повышенных скоростях, сводит на нет выигрыш в скорости на полных курсах.
Управление яхтой на подводных крыльях существенно отличается от традиционного парусного спорта и требует специальных навыков. Рулевому необходимо постоянно контролировать множество параметров: скорость, высоту подъема, крен и дифферент судна. При скорости ветра около 10-13 узлов крылья часто не могут полностью оторвать корпус от воды, и судно движется в крайне невыгодном режиме затянутого выхода на крылья. Недостаток поперечной остойчивости экипажу приходится компенсировать откреневанием.
Технические особенности также накладывают свои ограничения. Для выхода на крылья необходима определенная минимальная скорость, которая зависит от конструкции судна и условий эксплуатации. При слабом ветре или сильном волнении поддержание необходимой скорости может быть затруднительным. Кроме того, сами крылья требуют повышенного внимания при обслуживании и более уязвимы к повреждениям, особенно при швартовке или столкновении с подводными препятствиями.
Будущее парусных судов на подводных крыльях выглядит многообещающе. Активное развитие технологий автоматизации позволяет создавать все более совершенные системы управления и контроля. Современные компьютерные системы способны в режиме реального времени корректировать положение крыльев, обеспечивая оптимальные характеристики движения и высокий уровень безопасности.
Значительный прогресс наблюдается в области материалов. Новые композиты становятся легче и прочнее, что позволяет создавать более эффективные конструкции. Особое внимание уделяется разработке защитных покрытий, способных противостоять кавитации и механическим повреждениям. Появление «умных» материалов, способных адаптироваться к нагрузкам, может произвести революцию в конструкции подводных крыльев.
В спортивном сегменте технология продолжает активно развиваться. Опыт, полученный в гонках America’s Cup, постепенно переносится в другие классы яхт. Создаются новые гоночные классы, специально спроектированные для использования подводных крыльев. Параллельно идет работа над упрощением управления, что делает технологию доступнее для любителей.
Особенно интересные перспективы открываются в сфере любительского яхтинга. Производители работают над созданием круизных версий яхт с подводными крыльями, где скорость сочетается с комфортом и безопасностью. Развиваются системы автоматической стабилизации и защиты от ошибок управления, что делает технологию доступнее для менее опытных яхтсменов.
Статья подготовлена командой «Мир Капитанов» на основе материалов ведущих производителей и исследований в области парусного спорта.
Поддержать
материал
Поддержите этот материал и разместите здесь
информацию о вас или вашем проекте
