Многие, с первого взгляда абсурдные технические решения, проходят очень долгий путь до конечного воплощения. Самолёты, как известно, летают по воздуху. Субмарины - жить без воды не могут. А так ли уж велика разница между ними?
«Рождённый ползать - летать не может», - таков приговор классика. При помощи этого словесного конструктора можно наштамповать ещё несколько крылатых фраз.
«Рождённый ездить - летать не может». «Рождённый плавать не может ездить». Ну, это просто наглая ложь. Существует много проектов летающих автомобилей и ещё больше амфибий.
А как насчёт «рождённый летать не может плавать под водой», и наоборот? Затрудняетесь с ответом? А Фантомас с агентом 007, на своих продвинутых вездесущих авто? И, как мы сейчас поведаем, такое бывает не только в кино.
Вообще-то, история вопроса идёт с начала ХХ века, ну а мы начнём с конца. А долгий путь исканий конструкторов опишем в следующей статье. Итак, подводный самолёт, он же — U-Plane (Undersea-Plane).
Самолётом это транспортное средство можно назвать с большими оговорками, поскольку летает он только под водой. Ну, тогда ведь он - подводная лодка? Вот и нет.
Deep Flight I - первенец подводной авиации (фото с сайта deepflight.com).
Как передвигается субмарина? Крутит себе винтом, двигает рулём туда-сюда - так и плывёт. А вверх-вниз? В основном, за счёт изменения плавучести, или своего веса в воде.
Надо ей вниз - набирает забортную воду в балластные цистерны и «тонет». Хочет вверх - продувает цистерны воздухом или сбрасывает лишний груз (что делают по большей части батискафы и водолазы).
Подводный самолёт устроен принципиально иначе. Он не имеет никаких систем изменения плавучести, а все перемещения в вертикальной плоскости регулирует при помощи крыльев, точно как воздушное судно.
Поэтому подводный самолёт отличается от подводной лодки точно так же, как обычный - от воздушного шара или дирижабля. Если «плотность» субмарины примерно соответствует окружающей среде, то самолёт-ныряльщик всегда легче.
DF1 не слишком похож на водолазный скафандр (фото с сайта deepflight.com).
Только крылья у него совсем маленькие, как у цыплёнка. Это и понятно, плотность воды значительно выше, чем у воздушного потока, и подъёмная сила создаётся другая.
Ну и ещё, сам поперечный профиль крыла зеркально симметричен авиационному, ведь «взлетать» требуется не вверх, а вниз, на глубину. Следовательно, необходимо создавать отрицательную подъёмную силу. Как видите, всё очень просто.
Строит такие аппараты фирма Hawkes Ocean Technologies (HOT), состоящая из руководителя - Грэхема Хоукса (Graham Hawks), его жены, инженера-электронщика и трёх инженеров-механиков. Не так уж и много сотрудников. А что они успели сконструировать на ниве подводной авиации?
Во всяком случае, не меньше единственного конкурента - JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Center – Японский Центр морской науки и технологии) - государственного консорциума с многомиллионным бюджетом.
Ну чем не истребитель?
Правда, HOT тоже не обделена вниманием со стороны спонсоров: ей помогают, по мере скромных возможностей, Hewlett Packard, Autodesk (производитель ПО AutoCAD), Rolex, IMAX и другие добрые люди.
Двухместный вариант несуществующего DF II (фото с сайта deepflight.com).
Благодаря такому участию, в сентябре 1996-го под воду был спущен самолёт Deep Flight I (DF I — «Глубокий полёт»), обошедшийся создателям в один миллион долларов.
Присмотримся повнимательнее к этому плавательному аппарату.
DF I весьма невелик (длина 4 метра, размах крыльев 2,4 метра, высота 0,9 метра) и представляет собой, по существу, жёсткий скафандр обтекаемой формы.
Интересно, что пилот располагается внутри самолёта в необычном горизонтальном положении: на животе, головой вперёд.
С одной стороны, в воде не ощутимы привычные понятия верха и низа, с другой - такая позиция характерна для всех плавающих существ.
DFA: осталось только взлететь (фото с сайта deepflight.com).
Небольшие размеры и вес (1300 кг) DF I значительно упрощают процедуры спуска-подъёма самолёта.
Напомним, что прочим малым подводным аппаратам для этого необходимы дорогостоящие корабли сопровождения с мощными лебёдками.
Максимальная расчётная глубина погружения DF I составляет 1 км, но пилоты не рисковали заходить столь глубоко. Считается, что этот самолёт - не более чем прототип.
Во время первых погружений, снимавшихся для телевидения, аппарат не опускался ниже отметки в 50 метров, чтобы не слишком напрягать оператора в легководолазном оборудовании.
А после этого «полёты» вообще прекратились. Вполне возможно, что конструкторы всё же чего-то недорассчитали и недоучли.
Ещё рискнём предположить, что DF I не может неподвижно висеть на глубине, как «подводный вертолёт»: при отсутствии тянущей вниз «подъёмной» силы он неизбежно, из-за своего малого веса, сорвётся в штопор и окажется на поверхности воды.
Чтобы зависнуть на месте, DF I жизненно необходимо испить солёной воды.
Добавим, для порядка, что взлётная скорость самолёта составляла 2 узла (1 морской узел – 1,852 км/час), крейсерская - 4-8 узлов, а максимальная - целых 12.
Тем временем, жизнь не стоит на месте, и в 1997 году уже готов следующий аппарат - Wet Flight (WF — «Мокрый полёт»).
На этот раз проект был вполне себе коммерческим - WF предназначался для съёмок фильма о жизни подводных обитателей для сети панорамных кинотеатров IMAX.
Каковая задача и была успешно решена: в прокат вышел фильм Dolphins: The Ride («Прогулки дельфинов»), в котором морская жизнь представлялась с точки зрения стремительно плывущего китообразного.
Надо думать, что и конструкторы внакладе не остались, они и сейчас предлагают воспользоваться WF всем желающим поснимать под водой.
И вы могли бы так развлечься на Багамах.
WF отличается от своего предшественника: он поменьше и в полтора раза легче, представляет собой, по существу, мобильную подводную съёмочную платформу.
На этот раз требуемая глубина погружения не превосходила 40 метров, поэтому не было необходимости строить герметичную капсулу для пилота - он просто возлежал за прозрачным защитным обтекателем, как какой-нибудь пионер авиации, вдыхая воздух из встроенного акваланга.
Между тем, в HOT строят грандиозные планы спуска в Марианскую впадину, на глубину свыше 11 километров. Для этих целей спроектирован более массивный и солидный Deep Flight II .
Вообще, подводные самолёты могут обеспечить высокие вертикальные скорости погружения: до 7км/час, а всплытия - все 12. Дело лишь за возможностями человеческого организма.
Но, на больших глубинах уже не обойтись акрилово-кевларовыми корпусами самолётов. Для погружения на 6 км необходим титановый корпус, а для достижения дна Марианской впадины (операция «Эверест») - фюзеляж из особой высокопрочной керамики, разработанной для ВМФ США.
Грэхэм Хоукс за штурвалом своего Авиатора (фото с сайта incredible-adventures.com/).
Стоимость проекта оценивается в $15 миллионов. Интересно, что DF II разработан по модульной схеме, его можно собрать одноместным или двухместным, а также оснастить навесным оборудованием.
Одна беда - нет вожделенной суммы на строительство. Видимо, для разрешения этой проблемы НОТ строит последний на сегодня самолёт: двухместный Deep Flight Aviator и организует Подводную лётную школу (
В СССР накануне второй мировой войны был предложен проект летающей подводной лодки - проект, никогда не реализованный.
С 1934 по 1938 гг. проектом летающей подводной лодки руководил Борис Ушаков. Летающая подводная лодка представляла собой трёхмоторный двух поплавковый гидросамолет, оборудованный перископом. Ещё во время обучения в Высшем морском инженерном институте имени Ф. Э. Дзержинского в Ленинграде (ныне Военно-морской инженерный институт), с 1934 года и вплоть до его окончания в 1937 году, студент Борис Ушаков работал над проектом, в котором возможности гидросамолёта дополнены возможностями подводной лодки. В основе изобретения был гидросамолёт, способный погружаться под воду.
В 1934 году курсант ВМИУ им. Дзержинского Б. П. Ушаков представил схематичный проект летающей подводной лодки, который впоследствии был переработан и представлен в нескольких вариантах для определения остойчивости и нагрузок на элементы конструкции аппарата.
В апреле 1936 года в отзыве капитана 1 ранга Сурина указывалось, что идея Ушакова интересна и заслуживает безусловной реализации. Через несколько месяцев, в июле, полу эскизный проект ЛПЛ рассматривался в Научно-исследовательском военном комитете (НИВК) и получил в целом положительный отзыв, содержавший три дополнительных пункта, один из которых гласил: «…Разработку проекта желательно продолжать, чтобы выявить реальность его осуществления путем производства соответствующих расчетов и необходимых лабораторных испытаний…» Среди подписавших документ были начальник НИВКа военинженер 1 ранга Григайтис и начальник кафедры тактики боевых средств флагман 2 ранга профессор Гончаров.
В 1937 году тема была включена в план отдела «В» НИВК-а, но после его пересмотра, что было очень характерно для того времени, от нее отказались. Вся дальнейшая разработка велась инженером отдела «В» воентехником 1 ранга Б. П. Ушаковым во внеслужебное время.
Советский проект летающей подводной лодки. Советский проект летающей 2
10 января 1938 года во 2-м отделе НИВК-а состоялось рассмотрение эскизов и основных тактико-технических элементов летающей подводной лодки, подготовленных автором, Что же представлял собой проект? Летающая подводная лодка предназначалась для уничтожения кораблей противника в открытом море и в акватории морских баз, защищенных минными полями и бонами. Малая подводная скорость и ограниченный запас хода под водой не являлись препятствием, так как при отсутствии целей в заданном квадрате (районе действия) лодка могла сама находить противника. Определив с воздуха его курс, она садилась за горизонтом, что исключало возможность ее преждевременного обнаружения, и погружалась на линии пути корабля. До появления цели в точке залпа летающая подводная лодка оставалась на глубине в стабилизированном положении, не расходуя энергию лишними ходами.
В случае допустимого отклонения неприятеля от линии курса летающая подводная лодка шла на сближение с ним, а при очень большом отклонении цели лодка пропускала ее за горизонт, затем всплывала, взлетала и вновь готовилась к атаке.
Возможное повторение захода на цель рассматривалось как одно из существенных преимуществ подводно-воздушного торпедоносца перед традиционными субмаринами. Особенно эффективным должно было быть действие летающих подводных лодок в группе, так как теоретически три таких аппарата создавали на пути противника непроходимый барьер шириной до девяти миль. Летающая подводная лодка могла проникать в темное время суток в гавани и порты противника, погружаться, а днем вести наблюдение, пеленгование секретных фарватеров и при удобном случае атаковать. В конструкции летающей подводной лодки предусматривались шесть автономных отсеков, в трех из которых помещались авиамоторы АМ-34 мощностью по 1000 л. с. каждый. Они снабжались нагнетателями, допускавшими форсирование на взлетном режиме до 1200 л. с. Четвертый отсек был жилым, рассчитанным на команду из трех человек. Из него же велось управление судном под водой. В пятом отсеке находилась аккумуляторная батарея, в шестом – гребной электромотор мощностью 10 л. с. Прочный корпус летающей подводной лодки представлял собой цилиндрическую клепаную конструкцию диаметром 1,4 м из дюралюминия толщиной 6 мм. Помимо прочных отсеков, лодка имела пилотскую легкую кабину мокрого типа, которая при погружении заполнялась водой, При этом летные приборы задраивались в специальной шахте.
Обшивку крыльев и хвостового оперения предполагалось выполнить из стали, а поплавки из дюралюминия. Эти элементы конструкции не были рассчитаны на повышенное внешнее давление, так как при погружении затапливались морской водой, поступавшей самотеком через шпигаты (отверстия для стока воды). Топливо (бензин) и масло хранились в специальных резиновых резервуарах, располагавшихся в центроплане. При погружении подводящая и отводящая магистрали водяной системы охлаждения авиамоторов перекрывались, что исключало их повреждение под действием давления забортной воды. Для предохранения корпуса от коррозии предусматривалась окраска и покрытие лаком его обшивки. Торпеды размещались под консолями крыла на специальных держателях. Проектная полезная нагрузка лодки составляла 44,5% от полного полетного веса аппарата, что было обычным для машин тяжелого типа.
Процесс погружения включал четыре этапа: задраивание моторных отсеков, перекрывание воды в радиаторах, перевод управления на подводное и переход экипажа из кабины в жилой отсек (центральный пост управления).»
Моторы в подводном положении закрывались металлическими щитами. Летающая подводная лодка должна была иметь 6 герметичных отсеков в фюзеляже и крыльях. В трёх герметизируемых при погружении отсеках устанавливались моторы Микулина АМ-34 по 1000 л. с. каждый (с турбокомпрессором на взлётном режиме до 1200 л. с.); в герметичной кабине должны были располагаться приборы, аккумуляторная батарея и электромотор. Оставшиеся отсеки должны использоваться как заполненные балластной водой цистерны для погружения летающей подводной лодки. Подготовка к погружению должна была занимать всего пару минут.
Фюзеляж должен был представлять собой цельнометаллический дюралюминиевый цилиндр диаметром 1,4 м с толщиной стенок 6 мм. Кабина пилота при погружении заполнялась водой. Поэтому все приборы предполагалось устанавливать в водонепроницаемый отсек. Экипаж должен был перейти в отсек управления подводным плаванием, расположенный далее в фюзеляже. Несущие плоскости и закрылки должны изготавливаться из стали, а поплавки из дюралюминия. Эти элементы предполагалось заполнять водой через предусмотренные для этого клапаны, чтобы выровнять давление на крылья при погружении. Гибкие баки горючего и смазочных материалов должны располагаться в фюзеляже. Для коррозионной защиты весь самолёт должен был быть покрыт специальными лаками и красками. Две 18-ти дюймовых торпеды подвешивались под фюзеляжем. Планируемая боевая нагрузка должна была составлять 44,5 % полной массы самолёта. Это типовое значение тяжёлых самолётов того времени. Для заполнения цистерн водой использовался тот же электромотор, что обеспечивал движение под водой.
В 1938 году научно-исследовательский военный комитет РККА постановил свернуть работы по проекту Летающей подводной лодки по причине недостаточной подвижности ее в подводном положении. В постановлении говорилось, что после обнаружения Летающей подводной лодки кораблём последний, несомненно, сменит курс. Что снизит боевую ценность ЛПЛ и с большой степенью вероятности приведёт к провалу задания.
Технические характеристики Летающей подводной лодки:
Экипаж, чел.: 3;
Взлётная масса, кг: 15000;
Скорость полёта, узлов: 100 (~185 км/ч);
Дальность полёта, км: 800;
Потолок, м: 2500;
Авиамоторы: 3xAM-34;
Мощность на взлётном режиме, л. с.: 3x1200;
Максимально доп. волнение при взлёте/посадке и погружении, баллов: 4-5;
Подводная скорость, узлов: 2–3;
Глубина погружения, м: 45;
Запас хода под водой, мили: 5–6;
Подводная автономность, час: 48;
Мощность гребного мотора, л. с.: 10;
Продолжительность погружения, мин: 1,5;
Летающая подводная лодка - летательный аппарат, совместивший в себе способность гидроплана совершать взлёт и посадку на воду и способность подводной лодки передвигаться в подводном положении.
Поскольку требования, предъявляемые к подводной лодке практически противоположны требованиям, предъявляемым к совершенному самолёту - детальная проработка проекта подобного средства передвижения была поистине
революционной.
Воздушный корабль (англ. Aeroship)
По результатам постройки Commander Рэйда было принято решение о строительстве Aeroship. Это был двухфюзеляжный самолёт с прямоточными воздушно-реактивными двигателями. Посадка на воду осуществлялась на выдвигающиеся поплавки, внешне напоминающие водные лыжи. Непосредственно перед посадкой реактивные двигатели герметизировались. Баки горючего располагались в несущих плоскостях.
Дальность полёта Aeroship составляла до 300 км, при скорости полёта до 130 км/ч; скорость хода под водой - 8 узлов. Aeroship был представлен публике в августе 1968 года на нью-йоркской промышленной выставке: на глазах у посетителей выставки летающая субмарина совершила эффектную посадку, погрузилась под воду и снова всплыла на поверхность.
Технические проблемы
Летающая подводная лодка должна быть одинаково эффективной и в воде, и в воздухе. И это при том, что вода в 775 раз плотнее воздуха.
Наибольшей технической проблемой является масса летающей субмарины. В соответствии с законом Архимеда, для нахождения под водой на постоянной глубине, масса вытесняемой субмариной воды должна быть равна массе самой субмарины. Это противоречит подходу к проектированию летательного аппарата, который гласит, что самолёт должен быть как можно легче. Таким образом, чтобы самолёт смог находиться под водой, он должен увеличить свой вес примерно в четыре раза.
В фюзеляже или в крыльях должны быть встроены большие водяные цистерны (до 30 % объёма самолёта), чтобы самолёт получил возможность погружаться, заполнив ёмкости балластной водой.
В то же время, трудно создать мощные (и в то же время лёгкие) аккумулятор и электромотор для эффективного перемещения такой массы под водой.
Следующей серьёзной проблемой является значительное сопротивление воды на крылья при движении. Крылья не позволяют летающей субмарине развивать большу́ю скорость под водой. Другими словами, либо крылья должны убираться или отбрасываться, или следует устанавливать более мощный электромотор.
Далее, трудноразрешимой проблемой является давление воды на больших глубинах. На каждые 10 метров глубины давление вырастает на 1 атмосферу, плюс ещё одна атмосфера давления воздуха на поверхность воды.
Так, например, на глубине 25 метров давление составляет 3,5 атмосферы, а на глубине 50 метров уже 6 атмосфер. Это настолько значительные величины, что на таких глубинах давление не выдержит ни один обычный самолёт. Таким образом, чтобы противодействовать давлению необходимо значительно увеличить прочность, а следовательно - массу самолёта.
Если, например, летающая подводная лодка должна взлетать не с поверхности воды, как обычные гидросамолёты, а непосредственно из-под воды, то для подобного взлёта необходимы ещё более мощные двигатели для преодоления силы поверхностного натяжения жидкости. Кроме того, при разработке необходимо также учитывать зачастую противоречащие друг другу требования аэродинамики и гидродинамики.
США
Летающая подводная лодка: Чертёж к патенту США № 2720367 от 1956 г.
Во время холодной войны американские стратеги предполагали серьёзные проблемы по проводке и использованию кораблей и подводных лодок в акваториях Балтийского, Чёрного и Азовского морей.
Однако проблему можно легко решить с помощью летающих подводных лодок. Подобным способом можно затруднить передвижение судов даже во внутреннем Каспийском море.
Поскольку в вышеупомянутых морях советское правительство никак не ожидало увидеть американские военно-морские силы - следовало предположить, что там отсутствуют какие бы то ни было средства обнаружения подводных лодок. Опыт использования итальянских и японских мини-субмарин во время Второй мировой войны показал, что после выполнения задания экипаж практически невозможно эвакуировать.
Таким образом была сформулирована цель, которую должны были решать мини-субмарины: неожиданное появление, атака советских кораблей и безопасная эвакуация экипажа.
В 1945 году американский изобретатель Хьюстон Харрингтон (англ. Houston Harrington) подал заявку на патент «Совмещение самолёта и подводной лодки». В 1956 году опубликован американский патент № 2720367, в котором изложена идея летающей мини-субмарины. Подводное плавание должно было осуществляться электромотором.
Взлёт и посадка должны были осуществляться на водную поверхность. Летать самолёт должен был посредством двух реактивных двигателей, герметизируемых при погружении.
Самолёт должен был быть вооружён одной торпедой. В настоящее время в США под руководством ВМФ разрабатывается подобный проект, называемый Корморант (англ. Cormorant), представляющий собой вооружённый беспилотный летательный аппарат, запускаемый с борта подводной лодки.
СССР
В середине 30-х годов Советский Союз начал строительство мощного флота. Планы строительства подразумевали ввод в строй линкоров, авианосцев и вспомогательных кораблей прочих классов. Существовали многочисленные идеи технических и тактических решений поставленных задач.
В СССР накануне второй мировой войны был предложен проект летающей подводной лодки - проект, никогда не реализованный.
С 1934 по 1938 гг. проектом летающей подводной лодки (сокращённо: ЛПЛ) руководил Борис Ушаков. ЛПЛ представляла собой трёхмоторный двухпоплавковый гидросамолет, оборудованный перископом.
Ещё во время обучения в Высшем морском инженерном институте имени Ф. Э. Дзержинского в Ленинграде (ныне Военно-морской инженерный институт), с 1934 года и вплоть до его окончания в 1937 году, студент Борис Ушаков работал над проектом, в котором возможности гидросамолёта дополнены возможностями подводной лодки.
В основе изобретения был гидросамолёт, способный погружаться под воду. За годы работы над проектом он много раз перерабатывался, в результате чего существует множество вариантов реализации узлов и конструкционных элементов. В апреле 1936 года проект Ушакова был рассмотрен компетентной комиссией, которая нашла его достойным рассмотрения и воплощения в прототипе.
В июле 1936 года эскизный проект летающая подводная лодка был передан на рассмотрение в научно-исследовательский военный комитет РККА. Комитет принял проект к рассмотрению и приступил к проверке предоставленных теоретических выкладок.
В 1937 году проект был передан к исполнению отделу «В» научно-исследовательского комитета. Однако, при проведении повторных расчётов были найдены неточности, которые привели к его приостановке. Ушаков, теперь уже в должности воентехника первого ранга, служил в отделе «В» и, в свободное время продолжал работу над проектом.
В январе 1938 года вновь переработанный проект был вновь рассмотрен вторым отделом комитета. Окончательная версия ЛПЛ представляла собой цельнометаллических самолёт со скоростью полёта 100 узлов и скоростью хода под водой порядка 3-х узлов.
Моторы в подводном положении закрывались металлическими щитами. ЛПЛ должна была иметь 6 герметичных отсеков в фюзеляже и крыльях. В трёх герметизируемых при погружении отсеках устанавливались моторы Микулина АМ-34 по 1000 л. с. каждый (с турбокомпрессором на взлётном режиме до 1200 л. с.); в герметичной кабине должны были располагаться приборы, аккумуляторная батарея и электромотор.
Оставшиеся отсеки должны использоваться как заполненные балластной водой цистерны для погружения ЛПЛ. Подготовка к погружению должна была занимать всего пару минут. Фюзеляж должен был представлять собой цельнометаллический дюралюминиевый цилиндр диаметром 1,4 м с толщиной стенок 6 мм.
Кабина пилота при погружении заполнялась водой. Поэтому все приборы предполагалось устанавливать в водонепроницаемый отсек. Экипаж должен был перейти в отсек управления подводным плаванием, расположенный далее в фюзеляже. Несущие плоскости и закрылки должны изготавливаться из стали, а поплавки из дюралюминия.
Эти элементы предполагалось заполнять водой через предусмотренные для этого клапаны, чтобы выравнять давление на крылья при погружении. Гибкие баки горючего и смазочных материалов должны располагаться в фюзеляже. Для коррозионной защиты весь самолёт должен был быть покрыт специальными лаками и красками.
Две 18-ти дюймовых торпеды подвешивались под фюзеляжем. Планируемая боевая нагрузка должна была составлять 44,5 % полной массы самолёта. Это типовое значение тяжёлых самолётов того времени. Для заполнения цистерн водой использовался тот же электромотор, что обеспечивал движение под водой.
ЛПЛ предусматривалось использовать для торпедной атаки судов в открытом море. Она должна была обнаружить корабль с воздуха, вычислить его курс, выйти из зоны видимости корабля и, перейдя в подводное положение, атаковать его.
Ещё одним возможным способом использования ЛПЛ было преодоление минных заграждений вокруг баз и районов плавания вражеских судов. ЛПЛ должна была под покровом темноты перелететь минные поля и занять позицию для разведки или выжидания и атаки в подводном положении. Дальнейшим тактическим манёвром должна была стать группа ЛПЛ, способная успешно атаковать все суда в зоне, протяжённостью до 15 км.
В 1938 году научно-исследовательский военный комитет РККА постановил свернуть работы по проекту Летающей подводной лодки по причине недостаточной подвижности ЛПЛ в подводном положении. В постановлении говорилось, что после обнаружения ЛПЛ кораблём, последний, несомненно, сменит курс. Что снизит боевую ценность ЛПЛ и с большой степенью вероятности приведёт к провалу задания.
Летающая субмарина Рэйда (RFS-1)
Дональд Рэйд (англ. Donald V. Reid) в начале 60-х годов прошлого столетия построил радиоуправляемую демонстрационную модель летающей подводной лодки с размерами 1х1 метр.
В 1964 году его изобретение удостоилось статьи в одном из научно-популярных журналов Америки. В статье было впервые применено слово Трифибия, по аналогии с амфибией. Конечно же эта статья вызвала интерес военных, которые захотели воплотить проект в металл. Разработка проекта была передана корпорациям Consolidated Vultee Aircraft Corporation и Electric Boat (подразделение General Dynamics). В результате проведённого исследования была подтверждена реализуемость проекта.
В 1964 году Рэйд, по заказу ВМС США, построил в Асбури Парк (штат Нью-Джерси) масштабную копию летающей подводной лодки Commander-1. Commander стал первой американской летающей подводной лодкой. Прототип выставлен на обозрение в Средне-атлантическом музее в городе Рединг (штат Пенсильвания).
Действующий прототип Commander-2 был испытан на всех режимах. Он мог погружаться на глубину до 2 метров, двигаться под водой со скоростью 4 узла. Проектная скорость полёта прототипа должна была составить 300 км/ч, однако достигнута была скорость порядка 100 км/ч.
Первый полёт прошёл 9 июля 1964 года. После погружения на глубину 2 метра был произведён взлёт и краткий полёт на высоте 10 метров.
Для погружения двигатель герметизировался резиновыми уплотнителями и с него снимался пропеллер. Пилот подключался к дыхательному аппарату и при подводном движении находился в открытой кабине. В хвосте располагался электромотор мощностью 736 Ватт.
Самолёт имел номер 1740 и летал при помощи одного четрёхцилиндрового двигателя внутреннего сгорания мощностью 65 л. с. Commander получил дельтавидное крыло, длина фюзеляжа составляет 7 метров.
Баки с горючим представляли собой также цистерны для погружения. После посадки на воду горючее откачивалось в воду и в баки закачивалась балластная вода. То есть взлёт после погружения был в принципе невозможен.
Летательный аппарат обнаруживает противника с воздуха и наносит дезориентирующий удар. Затем, удалившись из зоны прямой видимости, машина садится на воду и за полторы минуты погружается на глубину в несколько метров. Цель уничтожается неожиданным торпедным ударом. В случае промаха аппарат за две минуты поднимается на поверхность и взлетает, чтобы повторить воздушную атаку. Связка из трех подобных машин создает непроходимую преграду для любого неприятельского корабля. Такой видел свою летающую подводную лодку конструктор Борис Петрович Ушаков
Летно-тактические характеристики ЛПЛ Экипаж: 3 чел. // Взлетная масса: 15 000 кг // Скорость полета: 100 (~200) уз. (км/ч) // Дальность полета: 800 км // Потолок: 2500 м // Кол-во и тип авиамоторов: 3 x AM-34 // Мощность на взлетном режиме: 3 x 1200 л.с. // Макс. доп. волнение при взлете/посадке и погружении: 4−5 баллов // Подводная скорость: 4−5 узлов // Глубина погружения: 45 м // Запас хода под водой: 45 миль // Подводная автономность: 48 ч // Мощность гребного мотора: 10 л.с. // Продолжительность погружения: 1,5 мин // Продолжительность всплытия: 1,8 мин // Вооружение: 18-дюйм. торпеда: 2 шт. спаренный пулемет: 2 шт.
Крылатая субмарина Дональда Рейда Commander-2 Разработанная при участии ВМФ США в 1964 году, эта подлодка в том виде, в котором она изображена на схеме и рисунке, никогда не существовала в реальности
Самолет-подлодка Conveir, 1964: этот проект мог стать одним из самых успешных в сфере разработки крылатых субмарин, если бы не сопротивление сенатора США Аллена Элендера, неожиданно закрывшего финансирование
Беспилотный самолет-субмарина The Cormorant, разработанный компанией Skunk Works (США) и испытанный в виде полноразмерной модели в 2006 году. Все подробности об этом проекте скрываются под грифом «совершенно секретно»
Конечно, такой проект не мог не появиться. Если есть автомобиль-амфибия, почему бы не научить самолет погружаться под воду? Все началось в 30-е годы. Курсант второго курса Высшего военно-морского инженерного училища им. Ф.Э. Дзержинского (Ленинград) Борис Петрович Ушаков воплотил на бумаге идею летающей подводной лодки (ЛПЛ), или, скорее, подводного самолета.
В 1934 году он предоставил объемистую папку чертежей вместе с рапортом на кафедру своего вуза. Проект долго «ходил» по коридорам, кафедрам и кабинетам училища, получил гриф «секретно»; Ушаков не раз дорабатывал схему подлодки в соответствии с полученными замечаниями. В 1935 году он получил три авторских свидетельства на различные узлы своей конструкции, а в апреле 1936 года проект был отправлен на рассмотрение Научно-исследовательского военного комитета (НИВК, позже — ЦНИИВК) и одновременно в Военно-морскую академию. Большую роль сыграл подробный и в целом положительный отчет о работе Ушакова, подготовленный капитаном I ранга А.П. Суриным.
Лишь в 1937 году проект был завизирован профессором НИВК начальником кафедры тактики боевых средств Леонидом Егоровичем Гончаровым: «Разработку проекта желательно продолжить, чтобы выявить реальность его осуществления», — написал профессор. Документ также был изучен и одобрен начальником НИВКа военным инженером I ранга Карлом Леопольдовичем Григайтисом. В 1937—1938 годах проект тем не менее продолжал «гулять» по коридорам. Никто не верил в его реальность. Сначала он был включен в план работ отдела «В» НИВК, куда по окончании училища поступил Ушаков воентехником I ранга, затем снова исключен, и молодой изобретатель продолжал работы самостоятельно.
Самолет-аквариум
Самолет-подлодка постепенно приобрел окончательные внешний вид и «начинку». Внешне аппарат гораздо больше напоминал самолет, чем субмарину. Цельнометаллическая машина весом в 15 т с экипажем из трех человек теоретически должна была развивать скорость до 200 км/ч и иметь дальность полета в 800 км. Скорость под водой — 3−4 узла, глубина погружения — 45 м, дальность «заплыва» — 5−6 км. В движение самолет должен был приводиться тремя 1000-сильными моторами АМ-34 конструкции Александра Микулина. Нагнетатели позволяли двигателям осуществлять кратковременное форсирование с увеличением мощности до 1200 л.с.
Стоит отметить, что на тот момент АМ-34 были наиболее перспективными авиационными двигателями производства СССР. Конструкция 12-цилиндрового поршневого силового агрегата во многом предвосхитила разработки авиационных двигателей известных фирм «Роллс-Ройс», «Даймлер-Бенц» и «Паккард» — лишь техническая «закрытость» СССР мешала Микулину обрести всемирную славу.
Внутри самолет имел шесть герметичных отсеков: три для двигателей, один жилой, один для аккумуляторной батареи и один — для гребного электродвигателя мощностью 10 л.с. Жилой отсек не являлся кабиной пилота, а использовался только для подводного плавания. Кабину пилота во время погружения затапливало, как и еще целый ряд негерметичных отсеков. Это позволяло сделать часть фюзеляжа из легких материалов, не рассчитанных на высокое давление. Крылья полностью заполнялись водой самотеком через шпигаты на закрылках — для выравнивания внутреннего и наружного давления.
Системы подачи топлива и масла отключались незадолго до полного погружения. При этом трубопроводы герметизировались. Самолет покрывался антикоррозийными покрытиями (лаком и краской). Погружение происходило в четыре этапа: сначала задраивались отсеки двигателей, потом отсеки радиатора и аккумуляторной батареи, затем управление переключалось на подводное, наконец, экипаж переходил в герметичный отсек. Самолет был вооружен двумя 18-дюймовыми торпедами и двумя пулеметами.
10 января 1938 года проект был повторно рассмотрен вторым отделом НИВК. Тем не менее все понимали, что проект «сырой» и на его реализацию уйдут огромные средства, а итог может быть нулевым. Годы были весьма опасными, шли массовые репрессии, и попасть под горячую руку можно было даже за нечаянно оброненное слово или «неправильную» фамилию. Комитет выдвинул ряд серьезных замечаний, выразив сомнение в способности самолета Ушакова подняться в небо, догнать уходящий корабль под водой и т. д. Для отвода глаз было предложено изготовить модель и провести ее испытания в бассейне. Больше никаких упоминаний о советском самолете-подлодке нет. Ушаков долгие годы работал в кораблестроении над экранопланами и кораблями на воздушных крыльях. А от летающей лодки остались только схемы и рисунки.
Двигатель под колпаком
Аналогичный ушаковскому проект в США появился многими годами позже. Как и в СССР, его автором стал энтузиаст, работы которого считали безумными и нереализуемыми. Фанатичный конструктор и изобретатель, инженер-электронщик Дональд Рейд занимался разработкой субмарин и созданием их моделей с 1954 года. В какой-то момент ему пришла в голову мысль построить первую в мире летающую подводную лодку.
Рейд собрал целый ряд моделей летающих субмарин, а когда убедился в их работоспособности, приступил к сборке полноценного аппарата. Для этого он использовал в основном детали от списанной авиационной техники. Первый экземпляр самолета-подлодки Reid RFS-1 Рейд собрал к 1961 году. Аппарат был зарегистрирован как самолет под номером N1740 и приводился в движение 65-сильным 4-цилиндровым авиамотором Lycoming. В 1962 году пилотируемый сыном Дональда Брюсом самолет RFS-1 пролетел 23 м над поверхностью реки Шрусбери в штате Нью-Джерси. Опыты по погружению провести не удалось: сказались серьезные недоработки конструкции.
Для превращения самолета в субмарину пилот должен был убрать пропеллер и закрыть двигатель резиновым колпаком, работающим по принципу водолазного колокола. В хвосте располагался электродвигатель мощностью в 1 л.с. (для перемещения под водой). Кабина не была герметичной — пилот вынужден был использовать акваланг.
О проекте Рейда написал ряд научно-популярных журналов, и в 1964 году им заинтересовался ВМФ США. В том же году был построен второй экземпляр лодки — Commander-2 (первый получил «военное» наименование Commander-1). 9 июля 1964 года самолет достиг скорости в 100 км/ч и выполнил первое погружение. В первой модели самолета при погружении остатки топлива из баков откачивались в водоем, а в баки закачивалась вода для утяжеления конструкции. Таким образом, повторно взлететь RFS-1 уже не мог. Вторая модификация должна была лишиться этого недостатка, но до этого дело не дошло, так как пришлось бы перерабатывать всю конструкцию. Ведь топливные баки использовались также в качестве баков для погружения.
Однако конструкция оказалась слишком маломощной и легкой, чтобы применяться в военных целях. Вскоре руководство ВМФ охладело к проекту и свернуло финансирование. До самой смерти в 1991 году Рейд пытался «продвинуть» свой проект, но успеха так и не добился.
В 2004 году его сын Брюс написал и издал книгу «Летающая субмарина: история изобретения летающей субмарины Рейда RFS-1». Сам самолет RFS-1 хранится в музее авиации в Пенсильвании.
Однако некоторые источники утверждают, что проект Рейда получил развитие. ВМФ США приняло решение построить «Воздушный корабль» (Aeroship) — двухфюзеляжный самолет, способный погружаться под воду. Якобы в 1968 году на Всемирной промышленной выставке этот самолет совершил эффектную посадку на воду, а затем погружение и всплытие. Тем не менее официальная программа выставки того года (проводившейся в Сан-Антонио) не включала в себя демонстрацию самолета-подлодки. Дальнейшие следы этой конструкции теряются под грифом «секретно».
Подводный рок 1960-х
В апреле 1945 года на горизонте неожиданно появился человек по имени Хьюстон Харрингтон, подавший заявку на патент «Совмещение самолета и подводной лодки». Патент был получен 25 декабря, но дальше дело не пошло. Субмарина Харрингтона выглядела очень красиво, но ни о ее полетных данных, ни о подводных качествах ничего не известно. Впоследствии Харрингтон прославился в США как владелец звукозаписывающего лейбла Atomic-H.
Другой патент на подобную конструкцию был получен в США в 1956 году. Ее создал американец Дональд Дулитл (совместно с Рейдом). Эта конструкция отталкивалась скорее не от самолета, а от субмарины. Движение под водой традиционно обеспечивалось электромотором, зато полет осуществлялся при помощи двух реактивных двигателей.
В 1964 году фирма Conveir предложила ВВС США разработку небольшого самолета-субмарины. Были представлены документы — чертежи, схемы и даже несколько фантастических «фотографий». Conveir получил от Бюро военно-морских вооружений техническое задание, которое включало скорость 280−420 км/ч, глубину погружения 460 м, дальность полета 555−955 км и т. д. Несмотря на явно завышенные требования, контракт был заключен.
В проекте была реализована идея Рейда об использовании топливных баков в качестве емкостей для погружения, но топливо не сливалось, а поступало в другие специальные баки — для лучшего распределения нагрузки под водой. Жилой отсек и отсек двигателя герметизировались, остальные части подлодки заполнялись водой. При изготовлении субмарины планировалось использовать сверхлегкие и сверхпрочные материалы, в том числе титан. Команда состояла из двух человек. Было изготовлено несколько моделей, которые прошли успешные испытания.
Развязка пришла неожиданно: в 1966 году известный сенатор Аллен Элендер, глава Комитета сената по вооружениям, откровенно высмеял проект и отдал распоряжение прекратить разработку. Полноразмерный образец так и не был изготовлен.
Граница под замком
Изобретатели не слишком спешат с созданием транспортных средств для двух сред. Основная проблема — высокая разница в плотности воздуха и воды. В то время как самолет должен быть как можно легче, субмарина, наоборот, стремится к утяжелению для достижения максимальной эффективности. Необходимо создать совершенно разные аэродинамические и гидродинамические концепции для воды и для воздуха. Например, крылья, поддерживающие самолет в воздухе, только мешают под водой. Прочность конструкции также играет большую роль и ведет к утяжелению лодки-самолета, так как подобный агрегат должен выдерживать очень большое давление воды.
Разработанный компанией Skunk Works проект Cormorant («Баклан») — беспилотное плавательно-летательное средство, приводимое в движение двумя реактивными двигателями. «Баклан» может стартовать со специальных подводных носителей — подлодок класса «Огайо». Запас подводного хода у «Баклана» очень мал — только чтобы добраться до поверхности, а затем, по выполнении надводного задания, вернуться на носитель. Под водой крылья беспилотника сложены и не мешают движению.
Корпус самолета сделан из титана, в нем отсутствуют пустоты (они заполнены материалом, подобным пенопласту), а геометрия кузова напоминает помесь чайки и «Стелс».
Были проведены тесты отдельных систем «Баклана», протестирована его уменьшенная модель, а также полномасштабная модель, лишенная части элементов конструкции. Но начиная с 2007 года сведения о разработках «Баклана» практически отсутствуют, вероятно, попав под классический гриф «совершенно секретно».
Детальная проработка проекта подобного средства передвижения была поистине революционной.
Энциклопедичный YouTube
1 / 2
8 Самых Невероятных Подводных Лодок
Устройство подводной лодки
Субтитры
СССР
В середине 30-х годов Советский Союз начал строительство мощного флота . Планы строительства подразумевали ввод в строй линкоров , авианосцев и вспомогательных кораблей прочих классов. Существовали многочисленные идеи технических и тактических решений поставленных задач.
Ещё во время обучения в Высшем морском инженерном институте имени Ф. Э. Дзержинского в Ленинграде (ныне ), с 1934 года и вплоть до его окончания в 1937 году , студент Борис Ушаков работал над проектом, в котором возможности гидросамолёта дополнены возможностями подводной лодки. В основе изобретения был гидросамолёт, способный погружаться под воду. За годы работы над проектом он много раз перерабатывался, в результате чего существует множество вариантов реализации узлов и конструкционных элементов. В апреле 1936 года проект Ушакова был рассмотрен компетентной комиссией, которая нашла его достойным рассмотрения и воплощения в прототипе. В июле 1936 года эскизный проект летающая подводная лодка был передан на рассмотрение в научно-исследовательский военный комитет РККА . Комитет принял проект к рассмотрению и приступил к проверке предоставленных теоретических выкладок.
В 1937 году проект был передан к исполнению отделу «В» научно-исследовательского комитета. Однако при проведении повторных расчётов были найдены неточности, которые привели к его приостановке. Ушаков, теперь уже в должности воентехника первого ранга, служил в отделе «В» и в свободное время продолжал работу над проектом.
В январе 1938 года вновь переработанный проект был вновь рассмотрен вторым отделом комитета . Окончательная версия ЛПЛ представляла собой цельнометаллический самолёт со скоростью полёта 100 узлов и скоростью хода под водой порядка 3-х узлов.
| Летающая подводная лодка Ушакова | |
|---|---|
| Экипаж, чел. | 3 |
| Взлётная масса, кг | 15 000 |
| Скорость полёта, узлов | 100 (~185 км/ч). |
| Дальность полёта, км | 800 |
| Потолок, м | 2 500 |
| Авиамоторы | 3×AM-34 |
| Мощность на взлётном режиме, л. с. | 3×1200 |
баллов |
4-5 |
| Подводная скорость, узлов | 2-3 |
| Глубина погружения, м | 45 |
| Запас хода под водой, мили | 5-6 |
| Подводная автономность, час | 48 |
| Мощность гребного мотора, л. с. | 10 |
| Продолжительность погружения, мин | 1,5 |
| Продолжительность всплытия, мин | 1,8 |
| Вооружение | 18" торпеда, 2 шт. спаренный пулемёт, 2 шт. |
Моторы в подводном положении закрывались металлическими щитами. ЛПЛ должна была иметь 6 герметичных отсеков в фюзеляже и крыльях . В трёх герметизируемых при погружении отсеках устанавливались моторы Микулина АМ-34 по 1000 л. с. каждый (с турбокомпрессором на взлётном режиме до 1200 л. с.); в герметичной кабине должны были располагаться приборы , аккумуляторная батарея и электромотор . Оставшиеся отсеки должны использоваться как заполненные балластной водой цистерны для погружения ЛПЛ. Подготовка к погружению должна была занимать всего пару минут. Фюзеляж должен был представлять собой цельнометаллический дюралюминиевый цилиндр диаметром 1,4 м с толщиной стенок 6 мм. Кабина пилота при погружении заполнялась водой. Поэтому все приборы предполагалось устанавливать в водонепроницаемый отсек. Экипаж должен был перейти в отсек управления подводным плаванием, расположенный далее в фюзеляже. Несущие плоскости и закрылки должны изготавливаться из стали , а поплавки из дюралюминия. Эти элементы предполагалось заполнять водой через предусмотренные для этого клапаны , чтобы выровнять давление на крылья при погружении. Гибкие баки горючего и смазочных материалов должны располагаться в фюзеляже. Для коррозионной защиты весь самолёт должен был быть покрыт специальными лаками и красками . Две 18-ти дюймовых торпеды подвешивались под фюзеляжем. Планируемая боевая нагрузка должна была составлять 44,5 % полной массы самолёта. Это типовое значение тяжёлых самолётов того времени. Для заполнения цистерн водой использовался тот же электромотор, что обеспечивал движение под водой.
ЛПЛ предусматривалось использовать для торпедной атаки судов в открытом море. Она должна была обнаружить корабль с воздуха, вычислить его курс, выйти из зоны видимости корабля и, перейдя в подводное положение, атаковать его.
Ещё одним возможным способом использования ЛПЛ было преодоление минных заграждений вокруг баз и районов плавания вражеских судов. ЛПЛ должна была под покровом темноты перелететь минные поля и занять позицию для разведки или выжидания и атаки в подводном положении.
Дальнейшим тактическим манёвром должна была стать группа ЛПЛ, способная успешно атаковать все суда в зоне протяжённостью до 15 км.
В 1938 году научно-исследовательский военный комитет РККА постановил свернуть работы по проекту Летающей подводной лодки по причине недостаточной подвижности ЛПЛ в подводном положении. В постановлении говорилось, что после обнаружения ЛПЛ кораблём последний, несомненно, сменит курс. Что снизит боевую ценность ЛПЛ и с большой степенью вероятности приведёт к провалу задания.
США
| Техническое задание на летающую подводную лодку «Трифибия» | |
|---|---|
| Экипаж, чел. | 1 |
| «Сухая» масса (без пилота и полезной нагрузки), кг | 500 |
| Полезная нагрузка , кг | 250-500 |
| Дальность полёта, км | 800 |
| Скорость полёта, км/ч | 500-800 |
| Потолок, м | 750 |
| Максимально допустимое волнение при взлёте/посадке и погружении, баллов |
2-3 |
| Подводная скорость, узлов | 10-20 |
| Глубина погружения, м | 25 |
| Запас хода под водой, км | 80 |
В нём было применено иное решение, совершенно не оправдывающее своё название: разрабатывалась именно подводная лодка, которая «летает» в воде. Поскольку в таком решении совершенно не нужны балластные цистерны, лодка значительно легче вытесняемого ею объёма воды и потому неподвижная лодка стремится к всплытию. Крылья такой лодки создают эффект, обратный подъёмной силе - «утопляющую силу», но только тогда, когда лодка находится в движении. Таким образом, недостатком подобного технического решения является то, что лодка медленно погружается и только на небольшие глубины.
Подводная лодка-самолётоноситель
Решением, альтернативным летающим подводным лодкам, является подводный авианосец, скрытно доставляющий самолёты под водой.
Ещё одним решением может служить доставка миниатюрных подводных лодок самолётом-носителем.