A szárnyashajó ( SPK ) olyan hajó , amely a vízfelszín fölé támaszkodik, miközben üzemi módban a szárnyashajókon fellépő hidrodinamikai erők mozgatják [1] [2] .
A hajótest alatt elhelyezett szárnyashajók emelést hoznak létre, és részben vagy teljesen a vízfelszín fölé emelik a hajótestet, ami a mozgással szembeni ellenállás jelentős csökkenéséhez vezet, és lehetővé teszi a hagyományos vízkiszorítású hajók számára elérhetetlen sebesség kialakítását [2] .
A parkolóban és kis sebességgel haladva a szárnyashajót Arkhimédész ereje miatt a vízen tartják , mint egy közönséges vízkiszorító hajót . Nagy sebességgel a szárnyak által keltett lift hatására a hajó a víz fölé emelkedik. Ugyanakkor jelentősen csökken a vízzel való érintkezés területe, és ennek következtében a víz hidrodinamikai és frontális ellenállása , amely lehetővé teszi a nagyobb sebesség fejlesztését.
Az SPK esetében a gazdaságilag életképes sebesség körülbelül 100 km/h-ra van korlátozva (a modern katonai SPK-ban a sebesség 180 km/h-ra van korlátozva). Ezt a korlátot a szárnyashajó kavitációjának problémája okozza (a víz felforrása a szárny körüli áramlás nyomásának csökkenése miatt), amely 60-80 csomós sebességnél fordul elő, és jelentősen csökkenti annak hidrodinamikai jellemzőit [2] . És bár az R. E. Alekseev vezetésével létrehozott, alacsonyan elmerült szárnyashajók akár 140 km / h sebességet is elértek a szárny körüli nem kavitációs áramlással, az SPC nem bizonyult ígéretesnek a sebesség további növelésére. .
A szárnyashajóknak két típusa van - egy részben víz alá süllyesztett szárny (vagy U-szárny) és egy teljesen víz alá süllyesztett szárny (egy fordított T alakú szárny ).
A teljesen víz alá süllyesztett szárnyú hajók kevésbé hajlamosak a hullámmozgásra, így stabilabbak és kényelmesebbek, különösen, ha tengeren használják. A teljesen víz alá süllyesztett szárnyak azonban folyamatos ellenőrzést igényelnek, ezért a számítógépek megjelenésével széles körben elterjedtek . Természetesen az ilyen számítógépeknek nagyon megbízhatónak kell lenniük, mert ha meghibásodnak, a hajó a vízbe esik, és akár fel is borulhat.
A teljesen elmerült szárnyú hajók viszonylag nemrégiben jelentek meg, ezt megelőzően U-alakú szárnyú hajókat használtak, amelyek nem igényelnek állandó ellenőrzést.
A szárnyashajóknak jellemzően két szárnyuk van, amelyek egymáshoz és a hajó törzséhez képest eltérően helyezhetők el.
Kishajókon repülőgépes és canard elrendezést, nagyobbakon tandem elrendezést használnak.
A szárnyasszárnyakat kétféleképpen lehet irányítani: a támadási szög megváltoztatásával (ebben az esetben a teljes szárny elfordul) vagy szárnyak használatával .
Az SPK teste általában éles állú kontúrokkal rendelkezik. Az edény alján lévő szárnyakhoz való hozzáférés idejének csökkentése érdekében gyakran alkalmaznak redánokat [2] .
A szárnyashajók vagy dízelmotort ( ebben az esetben motoros hajók ) vagy gázturbinás motort ( ebben az esetben gázturbinás hajók) használnak motorként .
Van egy kísérleti vitorlás szárnyashajó " Hydroptère "
Légcsavarként propeller vagy vízsugár meghajtó egység használható . Nagy sebességnél a vízsugár hatásfoka nagyobb, mint a propelleré, különösen 100 csomó feletti sebességnél [3] . A propeller egy sebességváltón keresztül kapcsolódik a motorhoz .
Az első kísérletek szárnyashajó létrehozására a 19. század végén történtek. 1897- ben egy orosz alattvaló, Charles de Lambert, aki Franciaországban élt, egy kis szárnyashajót épített és tesztelt a Szajnán . Az ezen a hajón motorként használt gőzgép teljesítménye azonban nem volt elegendő a hajótest víz fölé emelkedéséhez szükséges sebesség kifejlesztéséhez [4] .
Sikeresebbek voltak Enrico Forlanini olasz feltaláló kísérletei. 1898 óta kísérletezik szárnyashajó modellekkel. 1906-ban az általa létrehozott teljes méretű kísérleti hajó 68 km/h sebességet ért el a Lago Majore -tavon végzett tesztek során . Ennek a hajónak többszintű szárnyai voltak, mint egy miegymásnak .
1906- ban a Scientific American amerikai folyóiratban William E. Meachham feltaláló cikket közölt a szárnyashajók működésének alapelveiről. Ez a cikk Alexander Bellt érdekelte . Eleinte elméleti kutatásokat végzett, majd 1908-ban Frederick Baldwin feltalálóval ( eng. Frederick W. Baldwin ) együtt modelleket kezdett tesztelni.
Baldwin Enrico Forlanini olasz feltaláló munkásságát tanulmányozta, és az ő tervei alapján modelleket tesztelt. Bell 1910-1911-es világkörüli turnéja során Bell és Baldwin találkozott Forlaninivel Olaszországban . Együtt lovagoltak a Lago Majore tavon egy Forlanini által készített szárnyashajón. Baldwin leírása szerint a csónak olyan simán mozgott, mintha repülne. Kanadában a feltalálók folytatták a szárnyashajó fejlesztését. Ennek eredményeként olyan hajót építettek, amely megkapta a HD-4 indexet. Ezt a hajót Renault motorok hajtották. Akár 87 km/h (54 mph) sebességet is elért, gyorsan felgyorsult, probléma nélkül legyőzte a hullámokat, könnyen irányítható és rendkívül stabil volt. Bell jelentést küldött az amerikai haditengerészetnek . A haditengerészet érdeklődött kísérletei iránt, és lehetőséget adott neki, hogy vásároljon két 260 kW (350 LE) teljesítményű motort. 1919. szeptember 9-én a HD-4 felállította a 114 km/h-s (70,86 mph) vízi sebesség világrekordját. Ez a rekord tíz évig állt.
1873 és 1914 között a brit Thornycroft szárnyashajó modellen dolgozott Ezeknek a modelleknek csak egy szárnyasszárnya volt a Redan hajótest orrában. 1909-ben cége egy 22 láb hosszú, teljes méretű hajót épített Miranda III néven . 60 lóerős motor hajtotta. Val vel. A modellekhez hasonlóan ennek a hajónak is csak egy elülső szárnyasszárnya volt, és a hajótest nem emelkedett ki teljesen a vízből. A mozgás során a hajó az orrszárnyra és a tatnál a fenék lapos részére dőlt. A Miranda III -t a Miranda IV követte , amely elérte a 35 csomós sebességet.
Az 1930-as és 1940-es években a SEC kiemelkedő szakembere, Hanns von Schertel Németországban dolgozott . 1944 - ben 80 tonna vízkiszorítású hajót épített. A fedélzetén 20 tonnás rakomány mellett 40 csomós sebességet (körülbelül 74 km/h) fejlesztett ki 1,8 m hullámmagasság mellett. A háború után tervezőirodájának alkalmazottait a Szovjetunióba vitték , de a Shertel magának sikerült Svájcba költöznie , ahol megalapította a Supramar céget.
1952-ben a Supramar megépítette a világ első kereskedelmi szárnyashajóját. A PT 10 jelzést és a Freccia d'Oro nevet kapta. Ez a hajó a Lago Majore tavon tett utakat Locarno (Svájc) és Stresa (Olaszország) között. Ennek a hajónak részben víz alá merült szárnyai voltak, 32 utast vett fel, és 35 csomós sebességet fejlesztett ki. A kereskedelmi működés 1953. május 15-én kezdődött. Ennek a hajónak meglehetősen szerény méretei voltak: hossza 14,2 méter, vízkiszorítása körülbelül tíz tonna. A test fából volt. A hajót egy Daimler Benz típusú MB 507 dízelmotor hajtotta, 800 LE teljesítménnyel. Val vel.
A világon az első utasszállító szárnyashajó, amely sorozatba került, a PT 20 típus volt . Az 1950-es évek óta ezeket a hajókat Rodriquez Supramar engedélyével építi. Rodriquez 1955-ben kezdte el építeni a PT 20-at. Az első PT 20 1956-ban állt szolgálatba. A Frecia del Sole névre keresztelt hajót kompként használták a Messinai - szoroson . Ez volt az első szárnyashajó, amelyet engedélyeztek tengeri használatra. A PT 20 vízkiszorítása 32 tonna volt, 72 utast szállított és 35 csomós sebességet ért el.
1953-tól 1971-ig a Supramar szárnyashajók egész sorozatát fejlesztette ki: PT 20, PT 50, PT 75, PT 100 és PT 150. A PT 150 kivételével mindegyik részben víz alá süllyesztett szárnyú hajókhoz tartozott. Összesen több mint kétszáz, a Supramar által tervezett hajót építettek, többnyire az olaszországi Rodriquez engedélyével. Emellett számos ilyen hajót épített a Hitachi Japánban .
A Szovjetunióban a szárnyashajókkal kapcsolatos kísérleti munka 1933-ban kezdődött. A TsAGI mérnökei V. G. Frolov és A. N. Vladimirov elvégezték a szárnyashajók első vizsgálatát a TsAGI vízi csatornában, az SPK első, 300 kg-os önjáró modellje, 10 kW-os motorral, 32 km / h sebességet fejlesztett ki a szárnyakon, ugyanakkor időben Keldysh M. V. , Kochin N. E. , Lavrentiev M. A. , Sedov L. I. és L. N. Sretensky tudósok végezték el a vízfelszín közelében lévő szárny hidrodinamikájának első alapvető elméleti tanulmányait, a munkát számos nyelvre lefordították.
1937-ben és 1941-ben a TsAGI az L.A. Epshtein rendszer szabályozott, mélyre süllyesztett szárnyaival rendelkező hajókat tesztelt . Az 1,3 tonnás tömegű és 96 kW teljesítményű hajó csúcssebessége 100 km/h. Az 1946-47-es háború utáni időszakban a Shretel rendszer V-alakú szárnyú csónakjait tanulmányozták a TsAGI-ban [5] .
A legnagyobb gyakorlati sikert a Gorkij Ipari (Politechnikai) Intézet fiatal végzettje, Rosztyiszlav Alekszejev érte el, aki 1941-ben a Krasznoje Sormovoi üzemben kezdte pályafutását a T-34-es harckocsik átvételének irányító művezetőjeként. Nagyrészt saját kezdeményezésének és a vezetés támogatásának köszönhetően a háború nehéz napjaiban sikerült megszerveznie egy tervezőirodát a szárnyashajók fejlesztésére, amely később az ország vezető nagysebességű vízi járművek és ekranoplánok tervezési irodája lett .
Alekseev első SPK-ját, az A-4-es hajót 1943 novemberében tesztelték. Az 1947-ben megalkotott A-7 kísérleti csónak séma szerint valójában a jövőbeli folyami utasszállító SPK-k prototípusa volt alacsonyan elmerült szárnyakon. A folyami utasszállító SPK első projektjét 1949-ben fejezte be a Tervező Iroda, de csak önjáró modell készült. A további munka a szárnyasszárnyas torpedóhajók létrehozására irányult, a polgári fejlesztések kezdeményezési alapon folytak.
Hans Schretel és a Supramar cég sikerei az 1950-es évek közepén felkeltették az érdeklődést a Szovjetunióban az utasok SEC-jei iránt. 1955-ben az Alekszejev Tervezőirodát (a TsKB-19 fiókja) meglátogatta Shashkov Z. A. folyami flotta minisztere, és elcsodálkozott a látottakon. Az üzem pártbizottságának ezt követő kibővített ülésén megfontolják, jóváhagyják és építésre javasolják az első szárnyashajó utasszállító tervezetét. 1956-tól megkezdődött a tervezés, majd az építkezés, amelyet a Folyami Flotta Minisztérium finanszíroz [6] .
Az első „Rocket-1” szárnyashajó 1957. augusztus 25-én lépett próbaüzembe a Gorkij - Kazan vonalon . Az 1950-es évek vége óta megkezdődött a „ Rocket ”, „ Meteor ”, „ Kometa ” és „ Belorusszia ” szárnyashajók sorozatgyártása . Az 1970-es és 1980-as években a második generációs utasszállító SPK Voskhod , Polissya , Kolkhida , Cyclone és Lastochka következett .
Az 1960-as években egyetlen példányban, kísérleti utasszállító SPK Strela-1 (az első tengeri utasszállító SPK a Szovjetunióban, 1961), Strela-2 (1962), Strela-3 (1963) , Burevestnik "(1964), " Sirály " , " Sputnik " (1961), " Whirlwind ", " Albatrosz " (1988).
Szinte az összes szovjet utasszállító SPK alacsonyan süllyesztett önstabilizáló szárnyakat használt, amelyek jól működtek folyami, tavak és tengeri partvonalakon, 3-4 pontos tengeralkalmassági határ mellett. Az egyetlen tengeri utasszállító SPK-t, amely a 1233 Typhoon projekthez tartozó, automatikusan vezérelt, mélyen merülő szárnyakkal rendelkezik , 1969-ben fejlesztették ki az Almaz Design Bureau -ban, és körülbelül egy évig volt próbaüzemben. A tengeri alkalmasság és a rekordnagy sebesség ellenére ez az irány nem alakult ki az ilyen rendszerek építésének és üzemeltetésének jelentősen megnövekedett költségei miatt.
A „ Volga ” és „Moskva” szárnyashajókat a Szovjetunióban gyártották hajófelügyeleti szolgálatok és mentőállomások számára.
A Szovjetunióban katonai szárnyashajókat is építettek.
A legtöbb szovjet szárnyashajót a Központi Szárnyashajó Tervező Irodában és a Volga Pilot Üzemben fejlesztették ki a kiváló mérnök, Rostislav Alekseev irányítása alatt . Annak ellenére, hogy a Szovjetunióban az SPK-k gyártását később indították el, mint mindenki más, az ő termelésük volt a legmasszívabb, különösen a Boeing Marine Systemsnek sikerült körülbelül 40 SPK-t építenie, a svájci Supramarnak - körülbelül 150-et, a Szovjetuniónak pedig - többet. mint 1300. A szovjet utasszállító SPK-kat magas műszaki-gazdasági mutatókkal jellemezték, egy utaskilométer költsége 1964-ben 1,38 kopejk volt, a jegyár és az utazási idő kevesebb volt, mint a hasonló buszjáratokon [7] . A Szovjetunió vezető szerepet tölt be az SPK gyártásában a világon. Mindezeknek köszönhetően a szovjet SPK-k fontos exporttermékekké váltak, amelyeket világszerte három tucat országban, különböző kontinenseken értékesítettek és üzemeltettek, és a Popular Mechanics magazin a modern világban a "szárnyashajók" szóval fejezte ki véleményét . A Szárnyashajók ) elsősorban szovjet gyártmányú modelleket képviselnek [8] .
Posztszovjet országokA Szovjetunió eltűnése egybeesett az SPC iránti érdeklődés globális csökkenésével, amelyet az emelkedő energiaárak és az ilyen hajók jövedelmezőségének ezzel összefüggő romlása okozott. 1993-ban az Olympia projekt [8] két hajóját vízre bocsátották Ukrajnában (a Krím-félszigeten) , további kettőt pedig 2002-ben raktak le (2015-től 70%-os készültség).
A 2000-es években 4 Katran hajót építettek Oroszországban ( Colchis típusú modernizáció).
Jelenleg a Vympel hajóépítő üzem újrakezdte az SPK építését Rybinskben. A 23160-as projekt „ Kometa 120M ” 120 fős vezérhajóját 2013 augusztusában rakták le, hajóteste alumíniumötvözetből, szárnyai rozsdamentes acélból készültek. A hajó tervezője a JSC Central Design Bureau volt az Alekseev SEC [8] számára . A hajó sajátossága a szovjet időkben tervezett prototípushoz képest az volt, hogy szárnyakat adtak hozzá a hajó stabilizálásához és a hullámok 4 pontig terjedő hullámok alatti sokkhatásainak enyhítéséhez [9] . A legyártott hajók közül az első a "Sirály" nevet kapta, az első női űrhajós, Valentina Tereshkova hívójele tiszteletére [10] . 2018 augusztusa óta a hajó rendszeres járatokat indított Szevasztopol és Jalta között [11] . 2019 júliusában a tervek szerint a projekt további két SPK-ja indul Szevasztopolban, amelyek új útvonalakon szállítják majd az utasokat [12] .
2017. szeptember végén Chkalovszkban vízre bocsátották a Valdai 45R projekt kisméretű, 45 fős hajóját, amelyet az Alekseev SEC tervezett . A tervek szerint a hajó 2018-ban kezdi meg a navigációt, többek között Szentpéterváron a 2018-as labdarúgó-világbajnokság keretében [13] . A projekt második hajóját 2018. május 5-én bocsátották vízre [14] . Feltételezhető, hogy a projekt első hajói a Hanti-Manszijszk Autonóm Körzetben fognak üzemelni; 2019-ben a tervek szerint ebből a projektből további két SEC-t építenek majd [15] . A Nyizsnyij Novgorod régió kormánya négy hajó szállításáról tárgyal a Nyizsnyij Novgorod - Gorodec és a Nyizsnyij Novgorod - Makaryevo folyami útvonalak megnyitása érdekében [16] .
Az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium egyúttal bejelentette, hogy kész finanszírozni egy 300 fős utaskapacitású, korszerűsített nagysebességű " Cyclone " szárnyashajó építését a Távol-Keletre és a Balti-tengerre. A Központi Tervező Iroda által kidolgozott szárnyashajó projektek sorában. Alekszejev szerint van egy "Cyclone 250M" gázturbinás jármű, amelyet 250 utas szállítására terveztek [17] .
2019. december 23-án a Központi Klinikai Kórházban az SPK im. R. Alekseev lerakta a 03580 „ Meteor 120R” projekt vezetőhajóját , amelyet a régi „Meteorok” helyettesítésére terveztek [18] .
Az Egyesült Államokban a szárnyashajók fejlesztését a Boeing végezte . A Boeing 1962-ben építette meg első szárnyashajóját. Meghajtóként vízsugarat használt. 1967-ben a Boeing megépítette az 57 tonna vízkiszorítású és 12,5 méter hosszú Tucumcari ágyút. A Tucumcari volt az első nagy hajó, amely légcsavar helyett vízsugarat használt. Sikerrel szolgált a vietnami háborúban . Ennek a hajónak az alapján a szárnyasszárnyas járőrrakétahajók egész osztályát ( English Patrol Hydrofoil Missileship (PHM) ) hozták létre. Az első ilyen típusú hajó, a Pegasus 1977. július 9-én lépett a flottába . Ezt követően a Boeing további öt ilyen hajót épített az amerikai haditengerészet számára (ezt a hajóosztályt Pegasusnak hívták, a vezető hajó után). 1993-ig szolgáltak.
Ezek a hajók gyorsak és erősen felfegyverzettek voltak, és a legnagyobb felszíni hajókat is el tudták süllyeszteni.
A Pegasit főként járőrhajóként használták a kábítószer -kereskedelem megakadályozására . Gyorsaságuk miatt igazi rémálom volt a csempészek számára.
A Boeing a hadihajók mellett civil szárnyashajókat is készített. A Boeing által létrehozott polgári hajótípust "Jetfoil"-nak ( Jetfoil ) hívták. A „repülőszárnyak” a teljesen víz alá süllyesztett szárnyú hajókra utalnak. Meghajtásként vízágyúkat használtak. A Jetfoil első tesztjei 1974. március 29-én történtek . Ezt követően több mint húsz Jetfoylt építettek. A "Jetfoilok" nagy, tengerre alkalmas hajók voltak, amelyek 167-400 utast szállítottak (a módosítástól függően) [19] . A "Jetfoilokat" elsősorban gyors tengeri kompokként használják Hongkongban , Japánban , a Kanári -szigeteken , Szaúd-Arábiában , Indonéziában , az Egyesült Királyságban és Franciaországban (a Csatornát átszelő kompként ) . Japánban a Jetfoilokat a Kawasaki licence alapján építik .
Az 1960-as évek végén a kanadai haditengerészet épített és tesztelt egy nagy sebességű szárnyashajót, a HMCS Bras d'Or nevű tengeralattjáró-elhárító hajót . A Bras d'Or a részben víz alá süllyesztett szárnyú szárnyashajókra utal. Legfeljebb 63 csomót (116,7 km/h) fejlesztett ki. Ez a projekt azonban nem kapott további fejlesztést a kanadai katonai doktrína megváltozása miatt. A Bras d'Or-t 1971-ben kivonták a flottából. A berendezések nagy részét eladták. A Bras d'Or most egy múzeumban található.
Az 1970-es évek vége óta az olasz haditengerészet hat Nibbio osztályú szárnyashajót üzemeltet. Egy 76 mm-es ágyúval és két rakétával voltak felfegyverkezve. Ezek a hajók 50 csomós (92,6 km/h) sebességet értek el.
Jelenleg az SPK-t széles körben használják Olaszországban személyszállításra (Liberty Lines társaság). Ennek a hajóosztálynak a helyi neve aliscafo ( ital. aliscafo ).
A szárnyashajók népszerűsége az 1960-as évek elején emelkedett fel. 1963-ra az ilyen típusú hajók részt vettek az utashajózásban a Volga , Dnyeper , Ob , Irtys , Amur és az ország más vízi útjain. Az 1963-ra előrejelzett utasforgalom 2 millió utas volt, ami 50%-kal magasabb, mint az elmúlt 1962-es tényleges adat [20] . Jelenleg az oroszországi SEC-k fő flottáját a Szovjetunióban épített hajók alkotják. Összesen körülbelül háromszáz „rakéta”, négyszáz „meteor”, száz „üstökös”, negyven „fehéroroszország”, háromszáz „Sunrise”, száz „Polesie”, negyven „kolchis” és „katran” [8] épültek .
| Hajó besorolása | |
|---|---|
| Hajók motortervezés szerint |
|
| Autóval | |
| Hull szálláshajók |
|
| Felhasználási területek | |
| Tömegközlekedés | |
|---|---|
| Vasút | |
| Nyomtalan útvonal |
|
| Víz | |
| Levegő | |
| Zsoldos | |
| Egyéb | |
| Általános feltételek | |
| Az utasok fel- és kiszállása |
|
| Viteldíj fizetés |
|
| Infrastruktúra | |
| Ellenőrzés | |
