1. Буксируемая модель в бассейне.

Фиг. 32 Испытания модели в опытовом бассейне ЦКБ51.

2. Буксируемая модель на открытой воде.

Фиг. 33 Испытания модели буксировкой за яхтой.

3. Скоростной гидролоток для отработки профилей крыла.

Фиг. 34 Эскиз скоростного гидролотока конструкции Р.Е. Алексеева для испытаний мало погруженных подводных крыльев. (Рис. Р.Е. Алексеева 1943г.)

Фиг. 35 Чертёж профилей крыльев, разработанных Р.Е. Алексеевым для мало погруженных подводных крыльев.

В конце 1942 года инициативная группа Алексеева закончила разработку проекта катера «А-4» на двух мало погруженных подводных крыльях с искусственным регулированием углов атаки. Получив результаты испытаний различных моделей, Алексеев доложил руководству завода об итогах и планах на ближайшую перспективу. В результате чего Алексееву с 1943 года разрешили полностью в рабочее время заниматься катером «А-4». Его группу переводят в отдел главного конструктора завода. В результате Р.Е. Алексеевым с коллективом энтузиастов был спроектирован, построен и испытан катер «А-4».

Фиг. 36 Схема катера «А-4» на мало погруженных подводных крыльях.

Фиг. 37 Эскизы Р.Е. Алексеева будущего катера «А-4».

По таким «чертежам» строился катер «А-4», а все данные для «чертежей» и расчётов брались после пересчёта результатов испытаний различных моделей.

Большая работа была проведена по разработке оптимальных сечений профилей мало погруженных подводных крыльев, профилей стоек и выступающих частей. Было разработано и испытано большое количество профилей с различными относительными толщинами, различными формами засасывающей и нагнетающей сторонами, различным распределением максимальной толщины по хорде, различными формами носиков. В результате испытаний был разработан оптимальный профиль, для мало погруженных крыльев, обладающий высоким гидродинамическим качеством, имеющий большой диапазон бессрывных углов атаки вблизи свободной поверхности воды, наименее чувствительный к прососу атмосферного воздуха и пересечению крылом свободной поверхности воды, имеющий повышенную скорость бескавитационного обтекания. Наиболее оптимальным вариантом профиля оказался профиль крыла с острой носовой кромкой.

Фиг. 38 Оптимальные профили для мало погруженных подводных крыльев.

«Заводом № 112 («Красное Сормово») летом 1943 г. был построен и испытан 2-х местный катер водоизмещением около 1 т, представляющий собой модель корабля по совершенно новой гидродинамической схеме – движение на подводных крыльях. Схема предложена работником завода инженером–конструктором тов.». АЛЕКСЕЕВЫМ ……(Из акта приёмки катера на подводных крыльях «А-4» от 11.11. 1943г.)

Фиг. 39 1943 год спуск на воду катера на мало погруженных подводных крыльях «А-4» в гавани завода «Красное Сормово».

Фиг. 38 Катер «А-4» проходит испытания на р.Волге.

Основные элементы катера А-4

Длина наибольшая, м 11,8

Ширина наибольшая, м 0, 75

Осадка на плаву, м 1,3

Осадка при ходе на крыльях, м 0,6

Водоизмещение, т 0,925

Мощность двигателя, л.с. 25

Количество мест 2

Испытания прошли успешно. Катер полностью выходил на подводные крылья и развивал скорость свыше 30 км/час. Гидродинамическое качество катера при этом составляло около 10. Основными недостатками катера являлись трудности искусственного управления подъёмной силой подводных крыльев и обеспечения его продольной и поперечной устойчивости. Поэтому в дальнейшем работа велась по созданию практической схемы крыльевого устройства с мало погруженными жестко закреплёнными на корпусе подводными крыльями. Р.Е. Алексеев так формулировал цель своих исследований 1944–1945 г.: «Для получения остойчивости и устойчивости хода СПК без искусственного управления, нашёл способ достижения продольной и поперечной устойчивости путём использования изменения подъёмной силы плоского крыла при приближении его к поверхности воды, нашёл эффективные пределы, а также вариант противосрывного профиля». На основе полученных результатов был спроектирован катер «А-5».

Фиг. 39 Эскизы Р.Е. Алексеева катера «А-5»

При проектирование и постройке катера «А-5» были поставлены следующие задачи:

1.Добиться общей конструктивной простоты катера.

2.Получить полную, естественную продольную и поперечную стабилизацию.

3.Создать обычное управление катером.

4.Достичь хорошей мореходности.

5.Спроектировать водяной гребной винт, хорошо работающий вблизи свободной поверхности воды.

6.Получить осадку катера, не превышающую осадку обычного катера.

7.Создать модель небольшого разъездного катера на 4 человека с автомобильным отечественным двигателем марки ГАЗ-202.

8.Достичь скорости катера, равной 100 км/час

Работа велась по созданию практической схемы крыльевого устройства с мало погруженными жестко закреплёнными на корпусе подводными крыльями. Это значительно усложняло и затрудняло обеспечение принципа регулирования подъёмной силы крыла по скорости, но при успешном решении конструкции открывало большие перспективы.

Для получения предварительных материалов для проектирования катера были изготовлены в масштабе две модели катера и испытаны в бассейне ЦКБ-51 МСП.

Фиг. 40 Модели катера «А-5» для испытаний в бассейне.

Несущие плоскости – крылья и стойки были испытаны в специально разработанных Р.Е. Алексеевым и построенных на заводе гидролотках. При испытании в гидролотках были получены цифровые данные коэффициентов подъёмной силы и сопротивления крыльев. Это позволило с достаточной точностью определить площади крыльев и выбрать их профиль.

Фиг. 41 Эскиз стенда для отработки выбора профилей крыльев, разработан Р.Е. Алексеевым (рисунок Р.Е. Алексеева)

После модельных испытаний была выбрана следующая схема крыльевого устройства катера:

Фиг. 42 Схема крыльевого устройства катера «А-5».

Фиг. 43 Чертёж общего расположения катера «А-5», выполненный Р.Е. Алексеевым.

Основные элементы катера А-5:

Длина наибольшая, м 5,4

Ширина наибольшая, м 2,2

Осадка при ходе на крыльях, м 0,15

Осадка на плаву, м 0,75

Водоизмещение, т 0,733

Мощность двигателя, л.с. 72

Количество мест 4

Катер имел в носу стойку с одним основным, несущим и двумя вспомогательными крыльями, а в корме – две стойки по бортам, на каждой из которых имелось одно основное, несущее и одно вспомогательное крыло. На каждой из кормовых стоек имелось по одному рулю. Назначение дополнительных крыльев, число которых принципиально могло быть другим, заключалось в обеспечении постоянства подъёмной силы при уменьшении скорости движения, когда они погружались в воду. На максимальной скорости и близкой к ней катер шёл только на нижних, основных крыльях и устойчивость достигалось за счёт изменения подъёмной силы крыла при приближении его к свободной поверхности воды. У катера «А-5» впервые была достигнута хорошая устойчивость при ходе на крыльях, причём характерен и ценен тот факт, что после выхода на основные крылья с повышением скорости, катер становился всё более устойчивым. Это явление дало большие возможности повышения скорости движения катера на подводных крыльях и, как выяснилось, с сохранением гидродинамического качества. Углы атаки и форма сечения крыла связаны между собой определённой зависимостью. При обычных, ранее применяемых тупых авиационных профилях, движение крыльев вблизи поверхности воды было невозможно из-за наличия явления срыва потока и проваливания крыльев. Сечение крыла на «А-5» двояковыпуклое и представляло собой сильно заострённый профиль авиационного типа.

Фиг.44 Спуск катера «А-5» на воду в гавани завода «Красное Сормово».

Испытания катера «А-5» проводились в период с 16 по 26 сентября 1946 года, согласно программы.

Фиг.45 Катер «А-5» на испытаниях на р. Волге.

Выводы государственной комиссии.

1 .«Катер А-5 является опытным скоростным судном нового типа и может быть рекомендован, как модель разъездного или спортивного катера, а так же, как прототип скоростного судна военного или гражданского назначения.

2. Катер показал высокую скорость до 80 км/час (отдельные точки до 86,7 км/час, при номинальной мощности двигателя 72 л.с.)

3. Катер показал высокое суммарное гидродинамическое качество, доходящее до 9,85.

4. Катер показал хорошую управляемость и мореходность (в речных условиях).

5. Катер достаточно прост в обслуживании и управлении, не требует какой-либо особой подготовки обслуживающего персонала.

6. При вводе на производство, необходимо устранить недостатки:

1. Доработать корпус катера с тем, чтобы уменьшить брызгообразование в момент выхода на крылья.

2. Придать наружной части корпуса обтекаемую форму.

3. Защитить выступающий винт от возможных повреждений (убрав его под корпус).

4. Углубить винт для избежания частичного оголения лопастей при выходе на крылья.

«Заводом «Красное Сормово», в результате пятилетней работы над вопросом движения судов на подводных крыльях, создан опытный образец совершенно нового, нигде до сих пор не осуществленного, типа сверхскоростного катера. В 1946 году была закончена постройка опытного катера «А-5» на подводных крыльях конструкции инженера Р.Е. Алексеева и были проведены ходовые испытания, результаты которых говорят о весьма широких перспективах развития этого типа судов». ( Из отчёта директора завода за 1946г.)

Созданием катера «А-4» Р.Е. Алексеев преследовал цель доказать принципиальную возможность увеличения скорости с помощью применения подводных крыльев. Созданием катера «А-5» Р.Е. Алексеевым были решены принципиальные вопросы проектирования крыльевого устройства, для судов на мало погруженных подводных крыльях.

В 1947 году заводу «Красное Сормово» была поручена работа по постановке серийного торпедного катера пр. 123-бис на подводные крыльях заводская марка «А-7»

Фиг.46 Схема крыльевого устройства катера «А-7».

В основу схемы крыльевого устройства этого катера была положена схема, разработанная на основе результатов испытаний катера «А-5» и различных модельных испытаний в бассейне и на открытой воде. Схема крыльевого устройства катера «А-7» была максимально упрощена, однако ходовые, маневренные и мореходные характеристики катера были достаточно высокими. В процессе модельных испытаний на открытой воде был получен стабильный ход модели на тихой воде и волнении. Следует отметить, что упрощение крыльевого устройства катера сопровождалось дальнейшим гидродинамическим совершенствованием профилей сечений подводных крыльев, стоек и других выступающих частей.

В 1948 году впервые в СССР, а по имеющимся сведениям, впервые в мире, заводом было закончено переоборудование торпедного катера пр.123-бис. На серийном катере с глиссирующим корпусом, были установлены подводные крылья.

Катер «А-7» был спущен на воду весной 1948 года.

Фиг.47 Торпедный катер пр.123-бис на подводных крыльях заводская марка «А-7»на испытаниях в р-не г.Севастополя.

Результаты испытаний показали, что установка крыльевого устройства позволила повысить скорость катера на крыльях в натурных морских условиях до 60 узлов при удовлетворительных характеристиках продольной и боковой остойчивости. Значительно улучшилась маневренность, снизились перегрузки при движении на волнении, этому способствовало установка на корпусе «подкрылков». К сожалению, гидродинамическое качество катера «А-7» оказалось низким – около 7. Отмечались также неудовлетворительные характеристики взаимодействия корпуса с поверхностью воды при движении на крыльях. Причиной этого эффекта была форма корпуса серийного глиссирующего торпедного катера, который не отвечал требованием движения на подводных крыльях, а также выходу на крылья. Стало ясно, что для морских условий эта схема требует серьёзной доработки.

С этими проблемами Алексеев сталкивался ещё в период отработки элементов крыльевого устройства для торпедного катера 123-бис на различных моделях при испытаниях в бассейне и на открытой воде в 1947 году. Поэтому поисковые работы были продолжены и направлены по следующим направлениям:

1. Отработка системы «корпус – подводные крылья», обеспечивающей оптимальные характеристики катера на всех режимах движения.

2. Оптимизация геометрии и места расположения подводных крыльев относительно корпуса катера, создание устройств, обеспечивающих остойчивость на переходных режимах движения.

3. Проведение экспериментальных исследований по скоростным водомётным движителям.

Одновременно рассматривались два типа корпусов моделей: Первый тип корпуса модели соответствовал обычному корпусу глиссирующего судна на подводных крыльях. Второй тип корпуса модели соответствовал корпусу – «воздушное крыло» на подводных крыльях. Согласно выбранных типов корпусов, искалось своё оптимальное расположение и крыльевого устройства.

Фиг.48 Модель СПК с корпусом соответствующим обычному глиссирующему корпусу.

Фиг.49 Модель СПК с корпусом соответствующим корпусу – «воздушное крыло» на подводных крыльях.

Фиг.50 Схема крыльевого устройства модели катера с корпусом «воздушное крыло».

Фиг.51 Испытания модели катера с корпусом «воздушное крыло» в бассейне.

Основная особенность работы подводных крыльев в системе гидродинамического комплекса судна, является взаимодействие крыльев с корпусом, выступающими частями и между собой. Поэтому окончательная оценка гидродинамических характеристик, в частности, подъёмной силы подводного крыла, производилась экспериментально в комплексе с прочими элементами. Для этих целей были Алексеевым спроектированы и построены скоростные аэрогидролотки и опытовой бассейн.

Фиг.52 Схема скоростного опытового бассейна конструкции Р.Е. Алексеева.

Фиг.53 Эскиз скоростного аэрогидролотка конструкции Р.Е. Алексеева (Рис Алексеева)..

Результаты испытаний по расположению крыльевого устройства для первого типа корпуса были использованы при проектировании крыльевой системы для торпедного катера пр.123бис «А-10». По результатам второго типа корпуса Р.Е. Алексеевым было предложено разработать проект речного пассажирского судна на 60 человек. Для окончательного утверждения второго типа корпуса для судна на подводных крыльях им было предложено проектирование катера – самоходной модели «А-8», для будущего судна на подводных крыльях «А-9».

При испытаниях модели с корпусом типа – «воздушное крыло» в бассейне, Алексеев обнаружил непонятные проблемы движения модели при ходе на крыльях. Движение было неустойчивым. Модель начинала «прыгать». Наблюдая за поведением модели на разных режимах, Алексеев искал пути стабилизации движения. В результате чего, им было зафиксировано определённое явление влияния поверхности воды взависимости от высоты хода модели на крыльях. Подъёмная сила модели, складвыющаяся из подъёмной силы крыльев и подъёмной силы корпуса («воздушное крыло»), проявила определённую закономерность. В будущем это явление получило название – ЭКРАННЫЙ ЭФФЕКТ.

Успехи, достигнутые постановкой подводных крыльев на торпедный катер проекта 123-бис, проведённый большой объём научно-исследовательских изысканий, позволили Р.Е. Алексееву в 1948 году вплотную приступить к созданию практических образцов судов на подводных крыльях. Работа проводилась в трёх направлениях: создание торпедных катеров на подводных крыльях, высокой мореходности, создание речных пассажирских судов на подводных крыльях и продолжение поисковых работ по созданию нового вида скоростного судна – ЭКРАНОПЛАНА.

Фиг.54. Торпедный катер на подводных крыльях пр. 123бис «А-10».

Фиг.55 Фиг.51 Проект будущего пассажирского судна на подводных крыльях «А-9» (Рис. Алексеева)..

Фиг.56 Эскиз Р.Е.Алексеева будущих экраноплонов (Рис. Алексеева).

Следует отметить, что к моменту создания Алексеевым первого катера на подводных крыльях методологии проектирования подобного типа судов в нашей стране не существовало. Алексееву пришлось самому формировать основы будущих как научно-исследовательских, так и практических методов проектирования и строительства скоростных судов и кораблей.

Заслуга Алексеева в том, что он разработал методологию создания принципиально новых физико-технических моделей – моделей различного типа и назначения, для скоростных судов.

Все проводимые испытания приносили как, положительные так и отрицательные результаты. Шаг за шагом, от модели к модели, от одной крыльевой схемы к другой, благодаря упорной и настойчивой работе Р.Е. Алексеев с каждым годом всё более приближался к поставленным целям. В этом процессе разрабатывались, как элементы будущих судов, так и новые методы, и способы испытаний. Выбранная Р.Е. Алексеевым технология проектирования в дальнейшем нашла практическое применение при проектировании всех последующих типов СПК. Она помогла перейти к качественно новым этапам в развитии схем с глубоко погруженными крыльями с частичной или полной автоматизацией управления подъёмной силой. Она нашла своё применение при проектировании, строительстве и испытаниях следующего нового типа скоростного судна – «ЭКРАНОПЛАНА».