Krídlové plavidlo ( SPK ) je plavidlo podpírané nad vodní hladinou při pohybu v provozním režimu hydrodynamickými silami vznikajícími na křídlech [1] [2] .
Krídla umístěná pod trupem vytvářejí vztlak a částečně nebo úplně zvedají trup lodi nad vodní hladinu, což vede k výraznému snížení odporu proti pohybu a umožňuje vyvinout rychlost nedosažitelnou pro tradiční výtlakové lodě [2] .
Na parkovišti a při cestování nízkou rychlostí je křídlové křídlo drženo na vodě díky Archimédově síle jako běžné výtlakové plavidlo . Při vysoké rychlosti, díky vztlaku vytvořenému těmito křídly, se loď zvedne nad vodu. Současně je výrazně snížena oblast kontaktu s vodou a následně hydrodynamický a čelní odpor vody, což umožňuje vyvinout vyšší rychlost.
Pro SPK je ekonomicky únosná rychlost omezena na cca 100 km/h (u moderních vojenských SPK je rychlost omezena na 180 km/h). Toto omezení je způsobeno problémem kavitace křídla (varu vody v důsledku poklesu tlaku v proudění kolem křídla), ke kterému dochází při rychlosti 60-80 uzlů a prudce snižuje jeho hydrodynamickou charakteristiku [2] . A přestože nízko ponořené křídlové lodě vytvořené pod vedením R. E. Alekseeva dokázaly dosáhnout rychlosti až 140 km/h s nekavitačním prouděním kolem křídla, ukázalo se, že SPC je málo slibné pro další zvyšování rychlosti. .
Existují dva typy křídel - částečně ponořené křídlo (nebo U-křídlo) a plně ponořené křídlo (křídlo ve tvaru obráceného T ).
Plavidla s plně ponořenými křídly jsou méně náchylná k pohybu vln, takže jsou stabilnější a pohodlnější, zejména při použití na moři. Plně ponořená křídla však vyžadují neustálou kontrolu, a tak se s příchodem počítačů stala široce používána . Takové počítače musí být samozřejmě velmi spolehlivé, protože pokud selžou, loď spadne do vody a může se i převrátit.
Poměrně nedávno se objevily nádoby s plně ponořenými křídly, dříve se používaly nádoby s křídly ve tvaru U, které nevyžadují neustálou kontrolu.
Křídlová křídla mají obvykle dvě křídla, která mohou být vůči sobě navzájem a vůči trupu plavidla různě umístěna.
Uspořádání letadla a kachny se používají na malých plavidlech, tandemové uspořádání na větších.
Křidélka se ovládají dvěma způsoby: změnou úhlu náběhu (v tomto případě se otáčí celé křídlo) nebo pomocí klapek .
Tělo SPK má obvykle ostré kontury s bradou. Pro zkrácení doby přístupu ke křídlům na dně plavidla se často používají redany [2] .
Křídlové lodě používají jako motor buď dieselový motor ( v tomto případě jde o motorové lodě ) nebo motor s plynovou turbínou (v tomto případě jde o lodě s plynovou turbínou ) .
Existuje experimentální křídlové křídlo poháněné plachtou „ Hydroptère “
Jako lodní šroub lze použít vrtuli nebo vodní tryskový pohon . Při vysokých rychlostech je účinnost vodního paprsku vyšší než u vrtule, zejména při rychlostech nad 100 uzlů [3] . Vrtule je spojena s motorem přes převodovku .
První pokusy o vytvoření křídla byly provedeny na konci 19. století. V roce 1897 ruský poddaný Charles de Lambert, který žil ve Francii, postavil a otestoval malý křídlový člun na Seině . Výkon parního stroje použitého na této lodi jako motoru však nestačil k vyvinutí rychlosti nutné k tomu, aby se trup lodi zvedl nad hladinu [4] .
Úspěšnější byly pokusy italského vynálezce Enrica Forlaniniho. Od roku 1898 experimentuje s modely křídel. V roce 1906 dosáhlo experimentální plavidlo v plné velikosti, které vytvořil, rychlosti 68 km/h (42,5 mil/h) během testů na jezeře Lago Majore . Tenhle člun měl vícevrstvá křídla jako cokoli jiného .
V roce 1906 v americkém časopise Scientific American publikoval vynálezce William E. Meachham článek o základních principech provozu křídel. Tento článek zaujal Alexandra Bella . Nejprve prováděl teoretický výzkum a v roce 1908 spolu s vynálezcem Frederickem Baldwinem ( angl. Frederick W. Baldwin ) začal modely testovat.
Baldwin studoval dílo italského vynálezce Enrica Forlaniniho a testoval modely podle jeho návrhů. Během Bellova světového turné v letech 1910-1911 se Bell a Baldwin setkali s Forlaninim v Itálii . Společně jeli po jezeře Lago Majore na křídlové lodi vytvořené Forlaninim. Podle Baldwinových popisů se člun pohyboval tak hladce, jako by letěl. Zpátky v Kanadě vynálezci pokračovali ve vývoji křídlového křídla. V důsledku toho postavili plavidlo, které obdrželo index HD-4. Tato loď byla poháněna motory Renault. Dosahoval rychlosti až 87 km/h (54 mph), rychle zrychloval, bez problémů překonával vlny, snadno se ovládal a byl vysoce stabilní. Bell poslal zprávu americkému námořnictvu . Námořnictvo se o jeho experimenty zajímalo a dalo mu možnost zakoupit dva motory o výkonu 260 kW (350 k). 9. září 1919 vytvořil HD-4 světový rychlostní rekord na vodě 114 km/h (70,86 mph). Tento rekord vydržel deset let.
V letech 1873 až 1914 britský stavitel lodí Thornycroft křídlových křídel Tyto modely měly pouze jeden křídlový profil v přídi redanova trupu. V roce 1909 jeho společnost postavila 22 stop dlouhé plavidlo plné velikosti s názvem Miranda III . Byl poháněn motorem o výkonu 60 koní. S. Stejně jako modely mělo toto plavidlo pouze jeden přední křídlový křídl a trup se zcela nezvedal z vody. Loď se při pohybu opírala o příďové křídlo a plochou část dna na zádi. Po Mirandě III následovala Miranda IV , která dosahovala rychlosti až 35 uzlů.
Ve 30. a 40. letech 20. století působil v Německu významný specialista na SEC Hanns von Schertel . V roce 1944 postavil loď o výtlaku 80 tun. S nákladem 20 tun na palubě vyvinul rychlost až 40 uzlů (asi 74 km/h) s výškou vlny 1,8 m. Po válce byli zaměstnanci jeho konstrukční kanceláře odvezeni do SSSR , ale Shertel se podařilo přestěhovat do Švýcarska , kde založil společnost Supramar.
V roce 1952 Supramar postavil první komerční křídlové křídlo na světě. Dostalo označení PT 10 a jméno Freccia d'Oro. Tato loď podnikala plavby po jezeře Lago Majore mezi Locarnem (Švýcarsko) a Stresou (Itálie). Tato loď měla částečně ponořená křídla, vzala na palubu 32 cestujících a vyvinula rychlost 35 uzlů. Komerční provoz byl zahájen 15. května 1953. Tato loď měla spíše skromné rozměry: délka byla 14,2 metru, výtlak byl asi deset tun. Tělo bylo dřevěné. Plavidlo poháněl dieselový motor Daimler Benz typ MB 507 o výkonu 800 koní. S.
Prvním křídlovým křídlem pro cestující na světě, který se dostal do série, byl typ PT 20 . Od 50. let 20. století tyto lodě stavěl Rodriquez na základě licence od Supramar. Rodriquez začal stavět PT 20 v roce 1955. První PT 20 vstoupil do služby v roce 1956. Toto plavidlo s názvem Frecia del Sole bylo používáno jako trajekt přes Messinskou úžinu . Bylo to první křídlové křídlo, které bylo povoleno pro použití na moři. PT 20 měl výtlak 32 tun, přepravoval 72 cestujících a dosahoval rychlosti 35 uzlů.
V letech 1953 až 1971 Supramar vyvinul celou řadu křídlových křídel: PT 20, PT 50, PT 75, PT 100 a PT 150. S výjimkou PT 150 patřily všechny k lodím s částečně ponořeným křídlem. Celkem bylo postaveno více než dvě stě lodí navržených Supramarem, většinou postavených v licenci Rodriquez v Itálii. Také řada takových lodí byla postavena společností Hitachi v Japonsku .
V Sovětském svazu začaly experimentální práce na křídlech v roce 1933. Inženýři TsAGI V. G. Frolov a A. N. Vladimirov provedli první studie křídel v hydrokanálu TsAGI, prvním samohybném modelu SPK o hmotnosti 300 kg s motorem o výkonu 10 kW, který na křídlech vyvinul rychlost 32 km/h při stejném doboví vědci Keldysh M. V. , Kochin N. E. , Lavrentiev M. A. , Sedov L. I. a L. N. Sretensky provedli první zásadní teoretické studie hydrodynamiky křídla v blízkosti vodní hladiny, práce byla přeložena do mnoha jazyků.
V letech 1937 a 1941 TsAGI testovala čluny s řízenými hluboko ponořenými křídly systému L.A. Epshtein . S hmotností 1,3 tuny a výkonem 96 kW má loď s lodním šroubem maximální rychlost 100 km/h. V poválečném období 1946-47 byly na TsAGI studovány čluny s křídly ve tvaru V systému Shretel [5] .
Největšího praktického úspěchu dosáhl mladý absolvent Gorkého průmyslového (polytechnického) institutu Rostislav Alekseev , který v roce 1941 zahájil svou kariéru v závodě Krasnoje Sormovo jako mistr kontroly pro přejímku tanků T-34. Z velké části díky vlastní iniciativě a podpoře ze strany vedení se mu během těžkých válečných dnů podařilo zorganizovat konstrukční kancelář pro vývoj křídlových křídel, která se později stala přední konstrukční kanceláří pro vysokorychlostní plavidla a ekranoplány v zemi .
Alekseevův první SPK, člun A-4, byl testován v listopadu 1943. Experimentální člun A-7, vytvořený v roce 1947, byl podle svého schématu ve skutečnosti prototypem budoucích říčních osobních SPK na nízko ponořených křídlech. První projekt říčního osobního SPK dokončilo Design Bureau v roce 1949, ale vyroben byl pouze model s vlastním pohonem. Další práce byly zaměřeny na vytvoření křídlových torpédových člunů, civilní vývoj probíhal iniciativně.
Úspěchy Hanse Schretela a firmy Supramar v polovině 50. let vzbudily v SSSR zájem o osobní SEC. V roce 1955 navštívil Alekseev Design Bureau (pobočka TsKB-19) ministr říční flotily Shashkov Z.A. a byl ohromen tím, co viděl. Na následné rozšířené schůzi stranického výboru závodu je zvažován, schválen a doporučen ke stavbě návrh projektu první osobní křídlové lodi. Od roku 1956 se začalo projektovat a následně stavět, které financuje Ministerstvo říční flotily [6] .
První osobní křídlové plavidlo "Rocket-1" vstoupilo do zkušebního provozu 25. srpna 1957 na lince Gorkij - Kazaň . Od konce 50. let minulého století začala sériová výroba osobních křídlových lodí " Raketa ", " Meteor ", " Kometa " a " Bělorusko ". V 70. a 80. letech následovala druhá generace cestujících SPK Voskhod , Polissya , Kolkhida , Cyclone a Lastochka .
V jednotlivých exemplářích v 60. letech experimentální cestující SPK Strela-1 (první námořní cestující SPK v Sovětském svazu, 1961), Strela-2 (1962), Strela-3 (1963) , Burevestnik "(1964), " Racek " , " Sputnik " (1961), " Whirlwind ", " Albatros " (1988).
Téměř všechny sovětské cestující SPK používaly nízko ponořená samostabilizační křídla, která dobře fungovala na říčních, jezerních a mořských pobřežních liniích s limitem plavby 3-4 body. Jediný námořní pasažér SPK s automaticky řízenými hluboko ponořenými křídly projektu 1233 Typhoon byl vyvinut v roce 1969 v Almaz Design Bureau a byl ve zkušebním provozu asi rok. Navzdory dosaženým výhodám ve způsobilosti k plavbě a rekordně vysoké rychlosti nebyl tento směr vyvinut kvůli výrazně zvýšeným nákladům na výstavbu a provoz takových systémů.
Krídlové čluny " Volga " a "Moskva" byly vyrobeny v SSSR pro služby dozoru lodí a záchranné stanice.
V Sovětském svazu se také stavěly vojenské křídlové lodě.
Většina sovětských křídel byla vyvinuta v Ústředním konstrukčním úřadu pro křídlová křídla a ve Volžském pilotním závodě pod vedením významného inženýra Rostislava Alekseeva . Navzdory skutečnosti, že v SSSR byla výroba SPK zahájena později než u všech ostatních, jejich výroba byla nejmasivnější, zejména Boeing Marine Systems dokázal postavit asi 40 SPK, švýcarský Supramar - asi 150 a SSSR - více než 1300. Sovětské osobní SPK se vyznačovaly vysokými technicko-ekonomickými ukazateli, náklady na osobokilometr v roce 1964 činily 1,38 kopejky a cena jízdenky a cestovní doba byly kratší než na podobných autobusových trasách [7] . SSSR se stal lídrem ve výrobě SPK na světě. Díky tomu všemu se sovětské SPK staly důležitým exportním produktem, který se prodával a provozoval po celém světě ve třech desítkách zemí na různých kontinentech, a časopis Popular Mechanics vyjádřil názor, že v moderním světě se slovem „krídlové čluny“ ( angl. Krídlové čluny ) představují především modely sovětské výroby [8] .
Postsovětské zeměZánik SSSR se časově shodoval s celosvětovým poklesem zájmu o SPC, způsobeným růstem cen energií a s tím spojeným zhoršením ziskovosti takových plavidel. V roce 1993 byly na Ukrajině (na Krymu) spuštěny dvě lodě projektu Olympia [8] a další dvě byly položeny v roce 2002 (stav 2015, 70% připravenost).
V roce 2000 V Rusku byly postaveny 4 lodě Katran (modernizace typu Colchis).
V současné době loďařský závod Vympel obnovil výstavbu SPK v závodě v Rybinsku. Vedoucí loď projektu 23160 " Kometa 120M " pro 120 osob byla položena v srpnu 2013, její trup je vyroben z hliníkových slitin, křídla jsou vyrobena z nerezové oceli. Konstruktérem plavidla byl JSC Central Design Bureau pro Alekseev SEC [8] . Zvláštností plavidla ve srovnání s prototypem navrženým v sovětských dobách bylo přidání klapek pro stabilizaci plavidla a zmírnění rázů vln při vlnách do 4 bodů [9] . První z vyrobených plavidel bylo pojmenováno „Racek“, na počest volacího znaku první ženské kosmonautky Valentiny Těreškovové [10] . Od srpna 2018 loď zahájila pravidelné lety mezi Sevastopolem a Jaltou [11] . V červenci 2019 je plánováno spuštění dalších dvou SPK tohoto projektu v Sevastopolu, které budou vozit cestující po nových trasách [12] .
Na konci září 2017 bylo v Čkalovsku spuštěno na vodu malé plavidlo projektu Valdai 45R s kapacitou 45 osob, které navrhla Alekseev SEC . Bylo plánováno, že loď zahájí plavbu v roce 2018, včetně Petrohradu v rámci mistrovství světa ve fotbale 2018 [13] . Druhé plavidlo projektu bylo spuštěno 5. května 2018 [14] . Předpokládá se, že první plavidla projektu budou operovat v Chanty-Mansijském autonomním okruhu; v roce 2019 se plánuje výstavba dalších dvou SEC tohoto projektu [15] . Jednání o dodávce čtyř plavidel vede vláda regionu Nižnij Novgorod za účelem otevření říčních tras Nižnij Novgorod - Gorodec a Nižnij Novgorod - Makaryevo [16] .
Ministerstvo průmyslu a obchodu rovněž oznámilo připravenost financovat výstavbu modernizovaného vysokorychlostního křídlového plavidla „ Cyklon “ s kapacitou 300 osob pro Dálný východ a Baltské moře. V řadě křídlových projektů vyvinutých Central Design Bureau. Alekseeva, existuje vozidlo s plynovou turbínou „Cyclone 250M“, určené pro přepravu 250 cestujících [17] .
23. prosince 2019 v Ústřední klinické nemocnici pro SPK im. R. Alekseev položil vedoucí loď projektu 03580 " Meteor 120R ", která měla nahradit staré "Meteory" [18] .
Ve Spojených státech byl vývoj křídel proveden společností Boeing . Boeing postavil svůj první křídlový letoun v roce 1962. Jako pohonné zařízení používal vodní paprsek. V roce 1967 postavil Boeing dělový člun Tucumcari o výtlaku 57 tun a délce 12,5 metru. Tucumcari byla první velká loď, která místo vrtule používala vodní proud . Sloužil s úspěchem ve vietnamské válce . Na základě tohoto plavidla byla vytvořena celá třída křídlových hlídkových raketových člunů ( English Patrol Hydrofoil Missileship (PHM) ). První plavidlo tohoto typu, Pegasus, vstoupilo do flotily 9. července 1977. Následně Boeing postavil dalších pět takových lodí pro americké námořnictvo (tato třída lodí se jmenovala Pegasus, podle vedoucí lodi). Sloužily až do roku 1993.
Tyto lodě byly rychlé a silně vyzbrojené a dokázaly potopit i ty největší hladinové lodě.
Pegasi byly používány hlavně jako hlídkové čluny, aby se zabránilo obchodování s drogami . Kvůli své rychlosti byly pro pašeráky skutečnou noční můrou.
Kromě válečných lodí vytvářel Boeing také civilní křídlové lodě. Typ civilních lodí vytvořených Boeingem se nazýval „Jetfoil“ ( Jetfoil ). "Jetfoils" označují plavidla s plně ponořenými křídly. Jako pohon používali vodní děla. První testy Jetfoil proběhly 29. března 1974 . Následně bylo postaveno více než dvacet Jetfoylů. „Jetfoils“ byly velké lodě schopné plavby, na palubu 167 až 400 cestujících (v závislosti na modifikaci) [19] . "Jetfoils" se primárně používají jako rychlé námořní trajekty v Hong Kongu , Japonsku , Kanárských ostrovech , Saúdské Arábii , Indonésii , Spojeném království a Francii (jako trajekt přes Lamanšský průliv ). V Japonsku jsou Jetfoils vyráběny v licenci společnosti Kawasaki .
Koncem 60. let kanadské námořnictvo postavilo a testovalo vysokorychlostní křídlovou protiponorkovou loď s názvem HMCS Bras d'Or. Bras d'Or označuje křídlové lodě s částečně ponořeným křídlem. Vyvinul rychlost až 63 uzlů (116,7 km/h). Tento projekt však nedostal další vývoj, kvůli změně kanadské vojenské doktríny. Bras d'Or byl stažen z flotily v roce 1971. Většina vybavení byla prodána. Bras d'Or je nyní v muzeu.
Od konce 70. let provozovalo italské námořnictvo šest křídel třídy Nibbio. Byli vyzbrojeni 76mm kanónem a dvěma raketami. Tyto lodě vyvinuly rychlost až 50 uzlů (92,6 km/h).
V současné době je SPK široce používán v Itálii pro přepravu cestujících (společnost Liberty lines). Místní název pro tuto třídu lodí je aliscafo ( ital. aliscafo ).
Na počátku 60. let 20. století zaznamenaly křídlové lodě boom popularity. V roce 1963 byly lodě tohoto typu zapojeny do osobní plavby na Volze , Dněpru , Ob , Irtyši , Amuru a dalších vodních cestách země. Předpověď osobní dopravy pro rok 1963 byla 2 miliony cestujících, což bylo o 50 % více než skutečné číslo za poslední rok 1962 [20] . V současné době tvoří hlavní flotilu osobních SEC v Rusku lodě postavené v SSSR. Celkem asi tři sta "Raket", čtyři sta "Meteorů", sto "Komet", čtyřicet "Bělorusko", tři sta "Sunrise", sto "Polesie", čtyřicet "Colchis" a "Katran" [8] byly postaveny .
| Klasifikace lodí | |
|---|---|
| Plavidla podle konstrukce motoru |
|
| Jízdou | |
| Hull Ubytování plavidla |
|
| Oblasti použití | |
| Veřejná doprava | |
|---|---|
| Železnice | |
| Trasa bez kolejí | |
| Voda | |
| Vzduch | |
| Žoldák | |
| jiný | |
| Obecné podmínky | |
| Nastupování a vystupování cestujících |
|
| Platba jízdného |
|
| Infrastruktura | |
| Řízení | |
