4.Разработка р.Е. Алексеевым технологии проектирования судов на подводных крыльях (спк).

«Итак, война! 1941 год! По окончании института меня не приняли добровольцем на фронт по комсомольскому набору, и я попадаю на завод «Красное Сормово» строить танки Т-34». (Алексеев)

1942 год. Трудно установить, каким образом, но руководству завода стало известно о дипломном проекте Р.Е, Алексеева. Молодого инженера пригласил к себе главный конструктор завода «Красное Сормово» В. В. Крылов. Разговор был неожиданным. Главный конструктор поинтересовался, в каком состоянии находятся экспериментальные работы с моделями судов на подводных крыльях. В дальнейшем, Крылов, ставший первым, кто предвидел успех дела и поверил в будущее проекта молодого конструктора, обратился к директору завода с предложением поддержать идею создания скоростного судна. Директор завода Е.Э. Рубинчик эту идею поддержал и, не освобождая Р. Е. Алексеева от работы в ОТК, разрешил работать в помещении конструкторского отдела завода три часа.

Получив поддержку руководства завода и имея задел и результаты собственных модельных испытаний, молодой конструктор взялся за решение основной для него проблемы создания крыльевой схемы для проектирования и строительства катера на подводных крыльях «А-4».

При выборе принципиальной крыльевой схемы для катера он изучил опыт ЦАГИ, где были спроектированы и построены опытные катера на подводных крыльях. На них проводили экспериментальные исследования регулирования подъёмной силы крыльев по глубине погружения, по скорости, в зависимости от углов атаки и формы крыльев, но устойчивости хода не удалось добиться.

Фиг.27 Катер на подводных крыльях конструкции Л.А.Эпштейна (ЦАГИ)

Фиг.28 Катер на подводных крыльях конструкции В.Г. Фролова и А.Н. Владимирова (ЦАГИ)

В зависимости от принципа обеспечения остойчивости и устойчивости хода судов на подводных крыльях (СПК), благодаря регулированию подъёмной силы крыльев, при изменении их глубины погружения и скорости движения СПК, все существующие крыльевые схемы можно условно разделить на три группы:

Фиг.29 1-группа, обеспечивающая остойчивость и устойчивость хода СПК за счёт приближения подводных крыльев к свободной поверхности воды, благодаря которой происходит регулирование подъёмной силы крыльев (мало погруженные крылья).

Фиг. 30 2-группа, обеспечивающая остойчивость и устойчивость хода СПК за счёт изменения погруженной площади крыльев, благодаря которой происходит регулирование подъёмной силы крыльев (глубоко погруженные V-образные крылья).

Фиг. 31 3-группа, обеспечивающая остойчивость и устойчивость хода СПК за счёт поворота крыльев, меняя тем самым углы атаки, благодаря чему происходит регулирование подъёмной силы крыльев (глубоко погруженные поворотные крылья).

Каждая группа схем имеет свои преимущества, недостатки и область рационального применения. Р.Е. Алексеев приступил к практическому применению подводных крыльев из элементов 1-й и 3-й группы на первом своём катере «А-4.» Он выбрал мало погруженные подводные крылья с искусственным изменением углов атаки. Почему Р.Е. Алексеева наиболее заинтересовали мало погруженные подводные крылья? Решить этот вопрос означало решить проблему создания практически приемлемых образцов судов на подводных крыльях для речных условий, так как по условиям осадки и эксплуатации, мало погруженные крылья являются единственно приемлемыми для массового внедрения в речных условиях.

В 1936 году учёными Н.Е. Кочиным, М.В. Келдыш и М.А. Лаврентевым были получены формулы для определения гидродинамических сил, действующих на тонкое крыло, движущееся под свободной поверхностью жидкости. Учёные теоретически доказали наличие эффекта уменьшения подъёмной силы подводного крыла, при приближение его к поверхности воды, на расстояние меньше его хорды, тем самым обосновав название крыльев использующих этот эффект – мало погруженные подводные крылья.

В 1941 году Р.Е. Алексеев проводил первые экспериментальные исследования мало погруженных подводных крыльев. Его работы позволили получить приближённую кривую изменения подъёмной силы крыла по его погружению под свободную поверхность. В дальнейшем он подтвердил реальность обеспечения остойчивости судов с помощью эффекта свободной поверхности и определил оптимальные рабочие погружения для мало погруженных подводных крыльев – y = h/b = 0,3-0,15 и саморегулирование подъёмной силы подводного крыла по глубине погружения. Положительный результат этих исследований позволил приступить к решению задачи по обеспечению принципа саморегулирование подъёмной силы крыльев по скорости. Было испытано большое количество моделей с различными вариантами крыльевых устройств. В схему модели катера были заложены элементы, искусственного изменения углов атаки крыльев для саморегулирования подъёмной силы по скорости. Испытания проводились на моделях в опытовом бассейне, на открытой воде и в гидролотке.