Підводне крило: з минулого у майбутнє

У яхтовому світі нечасто трапляються глобальні винаходи, що змінюють епоху, але ця подія заслуговує на особливу увагу. Розвиток конструкцій з підводними крилами (фойлами) дав можливість перетворити невеликі яхти і катамарани з класичних човнів на яхти, що немов літають над водою.

Складно повірити в те, що ці на перший погляд прості конструкції піднімають човен над поверхнею води, зменшуючи лобовий опір і дозволяючи розвивати більшу швидкість. Така технологія розроблялася з кінця XIX століття, але через складнощі розрахункової конфігурації та високу ціну виготовлення з металу підводні крила не стали тоді мейнстримом. Ще донедавна «крилаті» човни були більше дивиною для особистого користування – комерційні судна і швидкохідні катамарани не беремо до уваги. Але різкий стрибок у комп’ютерному проєктуванні дав новий виток популярності невеликих, але добре оснащених і швидких катерів на фойлах 10-12 метрів завдовжки.

ЧОВЕН ПОЧИНАВСЯ З ЛІТАКА
Історія «летючих» човнів дійсно розпочалася ще півтора століття тому, а конструкція на вигляд схожа на крила літака. Ідея поєднати ці два світи належить французові Еммануелю Дені Фарко. Саме він першим встановив похилі площини і клиноподібні елементи на днищі корпусу човна, що створювало підйомну силу при русі. Згодом було ще декілька спроб: Джон Ісаак Торнікрофт, а потім і Шарль де Ламбер почали досягати приголомшливих швидкостей на своєму фойлі. Набагато пізніше до процесу розробки летючих катерів долучився навіть Boeing. Працюючи над моделлю човна на підводних крилах 929 Jetfoil, корпорація прагнула перенести свій досвід виробництва літаків на ринок пасажирських поромів. Але мета не була досягнута.

РОЗКВІТ ЛЕТЮЧИХ КАТЕРІВ
Ексцентричний Гораціо Філліпс, що розробив принцип аеродинамічної труби, вніс чималий вклад в науку про перерізи крила й фактично допоміг створити катамаран з крилом. Тоді човен навіть оснастили паровим двигуном, і він міг розвивати більш ніж 30 вузлів, що було неймовірним досягненням для тих часів. Щоправда, виникла проблема правильного співвідношення потужності й ваги, та її розв’язав італійський винахідник Енріко Форланіні.
Крилаті катамарани продовжували розвиватися. Наступний великий крок зроблений в США, коли Гордон Бейкер створив човен, в якому V-подібні крила були встановлені на поперечній балці, розташованій безпосередньо за щоглою. Контроль і керування взяло на себе одиночне V-подібне перо керма. Це дозволяло яхті комфортно зриватися при русі за вітром, а Бейкер, можливо, був першим, хто випробував переходи з попутним вітром. Важко сказати про істинну швидкість, але точно відомо, що вона щонайменше в 1.5 раза перевищувала швидкість вітру. Цей човен став прообразом легендарного 9-метрового Monitor, створеного в 1950-х для Військово-морського флоту США, – найшвидшого з вітрильних суден.
Пізніше винахідник Олександр Грехем Белл накреслив свій власний дизайн судна з крилом. Після роботи над низкою випробувальних прототипів його HD-4 з двигуном Renault розігнався до 46 вузлів!
У СРСР головним розробником «крилатого флоту» вважався Ростислав Алексєєв, що працював над ідеєю ще в 1940 роках. На базі його креслень і конструкторських розробок з’явилися такі катери на підводних крилах, як «Стріла», «Метеор», «Комета» й інші.

ЗАНЕПАД ЧИ НОВИЙ СТАРТ?
Інтерес до судів на підводних крилах досяг піку після Другої світової війни, але конструктори зрозуміли, що кавітація ушкоджує крила при русі швидкістю понад 60 вузлів. Це поклало край пошукам абсолютної швидкості. Водночас із цим витрати на складання, технічне обслуговування і складність конструкції з фойлами призвели до того, що судно на підводних крилах повільно зникло з поля зору. Дійсно, вони були дуже вразливими, особливо це стосувалося систем висунення і втягування крил під час швартування або коли доводилося йти по мілині.
Так тривало доти, доки гоночна яхта AC72 команди Нової Зеландії 2013 року знову не полонила уяву конструкторів човнів. Недивно, адже її швидкість була в 1.8 раза швидше за вітер!
Регата Vendée Globe – ще один важливий доказ ефективності фойлів. Яхтсмени змагаються у відкритому океані на самоті, без зупинок і сторонньої допомоги на відкритих яхтах завдовжки всього 60 футів (18 метрів). Це одиночна, безперервна, кругосвітня і, мабуть, найскладніша гонка у світі, де значна частина судів була з підводними крилами. І вони вже показали свою ефективність. Адже всі учасники на човнах без фойлів сильно відстають від лідерів, перебуваючи у кінці турнірної таблиці.

У МЕТРІ НАД ВОДОЮ: ENATA FOILER И CANDELA С-7
Нинішні фойли з карбону повернули інтерес публіки, і виробники змагаються в тому, щоб створити ще більше швидкісні, комфортні та «просунуті» «крилаті» яхти. Приміром, SeaBubble – повністю електричний катер, оснащений підводними крилами. Він здатен долати відстань до 40 миль на одній зарядці. Ніяких хвиль, ніяких викидів, ніякого шуму – основний принцип компанії. Ще одна цікава спроба – судно K7 австрійській компанії Kormaran. За допомогою гідравліки цей катамаран трансформується у швидкісний «водомір».
Candela – шведська компанія, яка розробила і побудувала власне електричне судно C-7 на підводних крилах. На перший погляд це стильний day cruiser, начинений технологіями. Але під цією класичною обгорткою ховається корпус з карбону. Це знизило вагу судна порівняно з аналогом зі скловолокна аналогічного розміру, поліпшуючи керованість, що дуже важливо, коли ви летите по хвилях.

При створенні фойлів Candela звернулася до авіаційної промисловості, використовуючи вуглецеві композити, щоб зберегти високу міць і низьку вагу. Після набору швидкості одним натисканням кнопки крила опускаються у воду, а C-7 піднімається, знижуючи тертя на 80% і забезпечуючи дальність ходу в 50 морських миль на швидкості 22 вузли. Круїзна швидкість в 22 вузли і максимальна 30 вузлів набираються практично безшумно. Крила легко складаються, коли необхідно пройти по мілині або поставити човен на зимове зберігання в невеликому гаражі.
Ще одна компанія, Enata Marine, базується в ОАЕ і має у своєму арсеналі серйозні розробки, наприклад, військові мультикоптери, безпілотні літальні апарати, повітряні системи. Enata також має і морський досвід: катамарани з карбону, кайтсерфи і дошки з підводними крилами. Недивно, що вони об’єднали всі знання, щоб створити цей круїзер Foiler. Набравши необхідну швидкість у 18 вузлів, 10-метровий човен піднімається з води на висувних крилах, що дає можливість здійснити «політ» над поверхнею води. Щоб розгорнути крила, досить натиснути кнопку FLY MODE на штурвалі – тоді крила і кермо напряму швидко розгорнуться за допомогою системи гідроциліндрів.
Фойли, пофарбовані в червоний колір, не лише приголомшливо виглядають, а й забезпечують плавний і тихий хід для своїх гостей, оскільки човен ковзає над хвилями. Відсутність лобового опору також дозволяє двом двигунам BMW потужністю 320 к. с. працювати ефективніше. У режимі «крил» витрата палива знижується на 20%, а максимальна швидкість підвищується до 40 вузлів.
Звичайно, до човнів на підводних крилах досі ставляться насторожено, особливо в зв’язку з електродвигуном. Проте комп’ютерне керування фойлами і сучасні матеріали дає нагоду привертати до них все більше уваги.