Полет на кавернах
Вода для корабля – родная стихия. Но слишком вязкая. Суда могут иметь почти неограниченную грузоподъемность, несравнимую ни с каким другим видом транспорта, но точно так же по скорости они практически всем видам уступают. Чтобы заставить судно двигаться быстрее, надо тратить много энергии, делать более прочный корпус или… слегка оторвать корабль от воды.
Когда позволили технологии, рядом с водоизмещающими судами появился водный транспорт на подводных крыльях, на воздушной подушке, на экранном эффекте. Смысл этих решений заключался в том, чтобы полностью или частично вытащить корпус судна на поверхность, избавив его от трения о воду. Но есть еще один вариант, который стали разрабатывать еще в XIX веке, но который остается весьма перспективным и в наши дни. Речь идет о технологии, позволяющей уменьшить сопротивление движению судна за счет подвода газа к его корпусу. Плотность воздуха примерно в 800 раз меньше плотности воды. Когда часть смоченной поверхности корпуса изолируется воздухом от контакта с водой (и возникают так называемые воздушные каверны), то в этом месте сопротивление трения уменьшается в 800 раз. Соответственно, чем больше изолируемая площадь и чем больше составляющая трения в общем балансе силы буксировочного сопротивления, тем выше эффект от применения каверн.
Практика без теории
Первый патент на использование воздушных прослоек был выдан в США в 1848 году, однако эта идея опередила уровень развития техники на многие десятилетия. В 1883 году шведский инженер и изобретатель Густаф де Лаваль запатентовал устройство для подачи пузырьков воздуха в районе форштевня судна. Спустя некоторое время швед предпринял попытку экспериментально проверить эффективность придуманного им устройства. К глубокому разочарованию автора изобретения попытка оказалась неудачной.
В 1887 году русский инженер-механик С. Тимохович сделал заявку на выдачу ему привилегии на «способ уменьшения трения судов о воду и прилипания ее к их поверхности». Его идея заключалась в подаче на подводную часть корпуса воздуха или водомасляной эмульсии через специально устроенные трубы.
На быстроходных катерах первую по времени работу в области практического использования подачи воздуха под днище (аэрации днища) выполнил Д. М. фон Томамюль. В 1916 году он построил для австрийского флота торпедный катер – первый глиссер с «воздушной смазкой». Воздух под днище нагнетался центробежным вентилятором. Область воздушной прослойки ограждалась бортовыми стенками – снегами и поперечным реданом (ступенькой на днище). При мощности двигателей 480 л. с. катер показал скорость 40 узлов, однако дальнейшего развития эта удачно начатая работа не получила.
В последующие годы идея использовать воздух для снижения сопротивления являлась предметом многочисленных исследований и изобретений как в нашей стране, так и за рубежом. Предлагались различного рода конструкции для образования газовых прослоек на днище судна, которые, однако, не только не находили практического применения, но даже не подвергались серьезной экспериментальной проверке. Исключение составляют работы Л. М. Лапшина и К. К. Федяевского.