Оседлавшие воздух
Среди транспортных средств ХХ века наибольшего успеха в скорости добилась авиация. Она опередила всех своих возможных соперников и на суше, и на море. Достаточно сравнить две цифры. В 1914 году скорость самолетов не превышала 100 километров в час, а на море ее надеются достичь лишь в 1984 году. Провожая взглядом быстро исчезающий вдали силуэт авиалайнера, корабелы пытаются найти пути, сближающие достоинства этих двух видов транспорта.
…Осень. На тротуаре лежат опавшие листья. Они словно прилипли к асфальту. Но вот порыв ветра – и листья полетели вдоль улицы. Разгадка этого явления основана на законах аэрогидродинамики. Дело в том, что лист чуть-чуть искривляет поток воздуха, удлиняет его путь. Правда, ненамного, но этого достаточно, чтобы над листом возникло разряжение. Когда воздух проходит больший путь, скорость его повышается, а давление понижается. И как только оно над листом упадет, воздух (под листом), как распрямившаяся пружина, оторвет его от земли и подбросит вверх. Взлетевший лист несется, поддерживаемый разностью давлений, которая возникает при обтекании любого тела. Называется она подъемной силой. Но только у тел, имеющих плоскую, листообразную форму, величина подъемной силы достаточна для полета. Благодаря ей летят листья, парят птицы, возможны полеты аппаратов тяжелее воздуха – громадных «Антеев» и стремительных «ТУ». И всем им свойственны единые законы полета.
Но подъемную силу можно получить и другим способом – всасывая воздух над корпусом (возникает зона разряжения) и нагнетая его под корпус (зона избыточного давления). Идея эта воплотилась в необычных кораблях кораблях – судах на воздушной подушке (СВП).
В настоящее время насчитывается свыше ста различных патентов на создание парящих кораблей. К сожалению, большинство принципов, заложенных в них, нереальны. Однако несмотря на большое техническое сходство принципы, заложенные в конструкциях СВП, разнятся друг от друга. По сути, в основе строительства судов на воздушной подушке лежат две главные идеи.
Первая – намечает пути конструирования быстроходных судов с минимальным сопротивлением их движению со стороны воды. Вторая – допускает строительство амфибийных транспортных средств, которые, подобно кораблю, рожденному творческой фантазией Жюля Верна в романе «Робур-завоеватель», способны идти над мелью, болотами или песчаными дюнами.
Мысль о создании судна на воздушной подушке, по всей видимости, зародилась в середине XIX столетия. В 18533 году житель Архангельска Иванов написал в Петербург, в министерство путей сообщения, рапорт о том, что он придумал судно, названное трехкильным духоплавом. Оно приводится в действие с помощью воздушной машины путем нагнетания воздуха под дно. К раппорту были приложены чертежи и расчеты, а по некоторым сведениям – и модель. Но в архивах министерства сохранился лишь рапорт. Остальное было возвращено Иванову за «незначительностью и негодностью». Такое решение родилось в недрах канцелярии. Примерно в те же годы английский судостроитель Вильям Фруд предложил применить «воздушную смазку» для широких кораблей. Но и его начинание не нашло поддержки.
Только в 1882 году шведский инженер Лаваль – один из изобретателей паровой турбины – построил катер с «воздушной смазкой». Так, около ста лет назад эта идея впервые воплотилась в металл, хотя испытания на море показали, что теоретические расчеты не соответствуют действительности. Пузырьки воздуха, которые, по мнению Лаваля, должны были, вырываясь из отверстий в носу, покрывать обшивку катера, вели себя по-иному. Они блестящими струйками разбегались в разные стороны, а скорость катера – от вдувания воздуха под корпус – отнюдь не увеличивалась.
Такое поведение «воздушной смазки» не было чем-то аномальным. Несовершенной была сама конструкция. Требовались специальные приспособления, которые удерживали бы воздух под судном. С этой целью под днищем стали устанавливать гребни, решетки, коробки, но и они – в ряде опытов позволившие заметно увеличить скорость – не смогли восполнить усилий, затраченных работающими компрессорами на подачу воздуха под днище.
В дальнейшем опыты показали, что существует реальная возможность построить корабль, для которого воздух, подаваемый под днище, будет служить не только смазкой: воздушные струи приподнимут судно над водой, позволят ему двигаться на границе двух стихий. Конструкторы считали, что, как только это произойдет и корабль оторвется от воды, скорость резко возрастет.
Действительно, первое же судно, построенное в 1914 году по такой схеме (им был торпедный катер австровенгерского флота), развило хорошую скорость – 40 узлов. Однако ходовые испытания показали, что мореходные качества катера невысокие – при малейшем волнении он резко сбавлял ход. Такой разрыв между расчетами несомненно способных инженеров и поведением на воде судов, построенных по их проектам, объясняется тем, что смелая мысль не была подкреплена теорией.
Впервые обоснование принципа движения на воздушной подушке с подробным его анализом было сделано в нашей стране в начале двадцатого столетия. Гениальные предвидения советских ученых на многие десятилетия вперед определили развитие современной науки и техники. По разнообразию идей особое место занимает К. Э. Циолковский. В 20-х годах, во время одной из бесед, он так сказал профессору А.Л. Чижевскому: «Вот вы увидите, что воздушные подушки заменят колеса!.. ВВ будущем весь транспорт перейдет на мой способ – воздушную подушку и реактивную тягу».
В 1927 году вышла в свет книга К.Э. Циолковского «Сопротивление воздуха и скорый поезд». ВВ ней рассказано о возможности создания транспортных средств, не требующих «ни колес, ни крыльев», впервые изложены принципы движения на воздушной подушке, заключающиеся в следующем: реактивная сила вертикальной воздушной струи должна оторвать аппарат (поезд) от земли, а горизонтальная, вырываясь из кормы, устремит его вперед, и тогда он сможет «перескакивать через реки, пропасти и горы».
«Скороходы моря», Г. Каймашников, Р. Короткий, М. Найден.