Подводное крыло: из прошлого в будущее

Глобальные изобретения, меняющие эпоху, не часто случаются в яхтенном мире, но это событие заслуживает особого внимания. Развитие конструкций с подводными крыльями (фойлами) позволили превратить небольшие яхты и катамараны из классических лодок в «парящие над водой».

Бывает сложно поверить, что такие на первый взгляд простые конструкции поднимают лодку над поверхностью воды, уменьшая лобовое сопротивление и позволяя развивать более высокие скорости. Эта технология разрабатывалась с конца XIX века, но из-за сложностей расчетной конфигурации и высокой цены изготовления из металла подводные крылья не стали тогда мейнстримом. Еще до недавнего времени «крылатые» лодки были больше диковинкой для личного пользования – коммерческие суда и быстроходные катамараны не в счет. Но резкий скачок в области компьютерного проектирования дал новый виток популярности небольших, но хорошо оснащенных и быстрых катеров на фойлах длиной до 10–12 метров.

ЛОДКА НАЧАЛАСЬ С САМОЛЕТА
История «летающих» лодок действительно началась еще полтора века назад, а конструкция по внешнему виду похожа на крылья, используемые самолетами. Идея совместить эти два мира принадлежит французу Эммануэлю Дени Фарко. Именно он первым установил наклонные плоскости и клиновидные элементы на днище корпуса лодки, что создало подъемную силу при движении. Затем было еще несколько попыток: Джон Исаак Торникрофт, а затем и Шарль де Ламбер начали достигать впечатляющих скоростей на своем фойле. Гораздо позже к процессу разработки летающих катеров подключился даже Boeing. Трудясь над своей моделью лодки на подводных крыльях 929 Jetfoil, они стремились перенести свой опыт производства самолетов на рынок пассажирских паромов. Но цель не была достигнута.

РАСЦВЕТ ЛЕТАЮЩИХ КАТЕРОВ
Эксцентричный Горацио Филлипс, разработавший принцип аэродинамической трубы, внесший немалый вклад в науку о сечениях крыла, фактически помог создать катамаран с крылом. Тогда лодку даже оснастили паровым двигателем, и она могла развивать скорость более 30 узлов, что было невероятным достижением по тем временам. А вот возникшую проблему правильного соотношения мощности и веса решил итальянский изобретатель Энрико Форланини.
Крылатые катамараны продолжали развиваться. Следующий большой шаг был предпринят в США, когда Гордон Бейкер создал лодку, у которой V-образные крылья были установлены на поперечной балке, расположенной непосредственно за мачтой. Контроль и управление «взяло на себя» одиночное V-образное перо руля. Это позволяло яхте комфортно срываться при движении по ветру, а Бейкер, возможно, был первым, кто испытал переходы с попутным ветром. Трудно было сказать об истинной скорости, но точно было известно, что она минимум в 1.5 раза превышала скорость ветра. Эта лодка стала прообразом легендарного 9-метрового Monitor, созданного в 1950-х для военно-морского флота США, – самого быстрого парусного судна из когда-либо созданных.
Позже изобретатель Александр Грэхем Белл набросал свой собственный дизайн судна с крылом. После работы над рядом испытательных прототипов его HD-4 с двигателем Renault разогнался до 46 узлов!
В СССР главным разработчиком «крылатого флота» считался Ростислав Алексеев, работавший над идеей еще в 1940-х годах. На базе его чертежей и конструкторских разработок появились такие катера на подводных крыльях, как «Стрела», «Метеор», «Комета» и прочие.

УПАДОК ИЛИ НОВЫЙ СТАРТ?
Интерес к судам на подводных крыльях достиг пика после Второй мировой войны, но конструкторы поняли, что кавитация повреждает крылья при движении со скоростью более 60 узлов. Это положило конец поискам абсолютной скорости. Одновременно с этим затраты на сборку, техническое обслуживание и сложность конструкции с фойлами привели к тому, что судно на подводных крыльях медленно исчезло из поля зрения. Действительно, они были весьма уязвимы, особенно это касалось систем выдвижения и втягивания крыльев во время швартовки или когда приходилось идти по мелководью.
Так продолжалось до тех пор, пока гоночная яхта AC72 команды Новой Зеландии 2013 года снова не захватила воображение конструкторов лодок. Неудивительно, ведь ее скорость была в 1.8 раза быстрее ветра!
Vendée Globe – еще одно важное доказательство эффективности фойлов. Яхтсмены соревнуются в открытом океане в полном одиночестве, без остановок и сторонней помощи на открытых яхтах длиной всего 60 футов (18 метров). Это одиночная, беспрерывная, кругосветная и, пожалуй, самая сложная гонка в мире, где значительная часть судов была с подводными крыльями. И они уже показали свою эффективность. Ведь все участники на лодках без фойлов сильно отстают от лидеров, находясь в конце турнирной таблицы.

В МЕТРЕ НАД ВОДОЙ: ENATA FOILER И CANDELA С-7
Сегодняшние фойлы из карбона вернули интерес публики, и производители соревнуются в том, чтобы создать наиболее скоростные, комфортные и все более продвинутые «крылатые» яхты. К примеру, SeaBubble – это полностью электрический катер, оснащенный подводными крыльями и способный преодолевать расстояние до 40 миль на одной зарядке. Никаких волн, никакой выбросов, никакого шума – девиз компании. Еще одна интересная попытка – судно K7 австрийской компании Kormaran. С помощью гидравлики катамаран трансформируется в скоростную «водомерку».
Candela – шведская компания, которая разработала и построила собственное электрическое судно C-7 на подводных крыльях. На первый взгляд это стильный day cruiser, напичканный технологиями. Но под этой классической оберткой скрывается корпус из карбона. Это снизило вес судна по сравнению с аналогом из стекловолокна аналогичного размера, улучшая управляемость, что все же важно, когда вы летите по волнам.

При создании фойлов Candela обратилась к авиационной промышленности, используя углеродные композиты, чтобы сохранить высокую прочность и низкий вес. После набора скорости одним нажатием кнопки крылья опускаются в воду, а C-7 поднимается, снижая трение на 80% и обеспечивая дальность хода в 50 морских миль на скорости 22 узла. Круизная скорость в 22 узла и максимальная 30 узлов набирается практически бесшумно. Крылья легко складываются, когда необходимо пройти по мелководью или поставить лодку на зимнее хранение в небольшом гараже.
Еще одна компания, Enata Marine, базируется в ОАЭ и имеет в своем арсенале серьезные разработки, например, военные мультикоптеры, беспилотные летательные аппараты, воздушные системы. С другой стороны, у Enata есть и морской опыт: катамараны из карбона, кайтсерфы и доски с подводными крыльями. Неудивительно, что они объединили все знания, чтобы создать этот круизер Foiler. Набрав необходимую скорость в 18 узлов, 10-метровая лодка поднимается из воды на выдвижных крыльях, что позволяет совершать «полет» над поверхностью воды. Чтобы развернуть крылья, достаточно нажать кнопку FLY MODE на штурвале, и крылья и рули направления быстро развернутся с помощью системы гидроцилиндров.
Фойлы, окрашенные в красный цвет, не только потрясающе выглядят, а и обеспечивают плавный и тихий ход для своих гостей, поскольку лодка скользит над волнами. Отсутствие лобового сопротивления также позволяет двум двигателям BMW мощностью 320 л. с. работать более эффективно. В режиме «крыльев» расход топлива падает на 20%, а максимальная скорость растет до 40 узлов.
Конечно, к лодкам на подводных крыльях до сих пор относятся настороженно, особенно в связке с электродвигателем. Однако компьютерное управление фойлами и современные материалы позволяют привлекать к ним все больше внимания.