За последние 50 лет скорость движения различных видов транспорта возросла во много раз. Для автомобилей и железнодорожного транспорта она составляет 200 км/час, скорость же пассажирских реактивных самолетов уже вдвое превысила скорость звука. И только водный транспорт в течение долгого времени не мог одолеть рубеж в 100 км/час. Причиной тому — огромное сопротивление, которое испытывают при движении погруженные в воду корпуса судов. С ростом скорости это сопротивление резко увеличивается — в ряде случаев в шестой степени скорости. Только уменьшив до минимума погруженный в воду объем корпуса судна и его смоченную поверхность, можно было добиться заметного повышения скорости.
 

Постепенное повышение скорости достигалось в основном за счет увеличения мощности устанавливаемых двигателей, усовершенствования их конструкций и улучшения обводов корпуса.
 

Сейчас существует четыре основных типа судов, при движении которых корпус полностью или частично выходит из воды за счет гидро- или аэродинамических сил поддержания. Это—глиссирующие суда, суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, а также экранопланы.
 

Глиссирующие суда наиболее «старые» из этого семейства (первый глиссер был построен более ста лет назад) и потому получили наибольшее распространение в современном судостроении.
 

Из перечисленных типов быстроходных катеров наиболее близки к достижению необходимых мореходных качеств суда на подводных крыльях. Кроме того, суда на подводных крыльях в определенном диапазоне скоростей и водоизмещений оказываются и экономически выгоднее других типов.
 
Подводные крылья поднимают судно над поверхностью воды, вследствие чего сопротивление ее на корпус исчезает и резко увеличивается скорость хода.
 

Суда на подводных крыльях в состоянии покоя (без движения) полностью подчинены законам плавучести. По мере нарастания скорости они движутся сначала как водоизмещающие, затем как глиссирующие суда, и, наконец, когда подъемная сила крыльев становится достаточной для преодоления веса судов, они отрываются от воды и продолжают движение, используя только подъемную силу крыльев. Подводные крылья позволяют повысить скорость маломерных судов в 1,5—2 раза.
 

За короткий срок суда на подводных крыльях стали одними из наиболее популярных. Скорость и высокая экономичность позволяют им успешно конкурировать с другими видами транспорта.
 

В отличие от обычных суда на воздушной подушке не передвигаются по поверхности воды, а летят над ней на небольшой высоте. Движение основано на том, что на малой высоте от воды (по сравнению с линейными размерами судов в плане) создается подъемная сила при значительно меньшей затрате энергии, чем при движении на высоте, обычной для самолетов или вертолетов. В этом случае на направление движения и размеры судов не влияют ширина и глубина реки, песчаные косы. Здесь принцип движения состоит в том, что под движущееся судно нагнетается воздух, который образует прослойку между поверхностью воды и днищем судна. Благодаря этому уменьшается сопротивление трения и повышается скорость хода.
 

При выборе формы судна на воздушной подушке основная задача состоит в том, чтобы при хороших технико-эксплуатационных качествах обеспечить минимальную суммарную мощность воздухонагнетательной установки и движителей.
 

Для любительских судов можно рекомендовать три типа подводных крыльев: плоские, У-образные и трапециевидные (рис. 61).

Все они являются саморегулирующимися, малопогруженными, небольшими по габаритам, создают достаточную подъемную силу и быстро переходят на крыльевой режим.
 

Малопогруженные подводные крылья получили преимущественно распространение на речных судах. Глубина погружения носового крыла составляет 15—20% его хорды, кормового —20—25%, высота подъема корпуса небольших судов над водой — 0,1— 0,5 м при ходовом дифференте в 1,5—2,5°. Малопогруженное крыло имеет высокое гидродинамическое качество, поэтому необходимая подъемная сила обеспечивается при сравнительно малых его площадях. Существенным недостатком такого крыла является низкая мореходность:  на волнении крылья могут оголяться и подвергаться жестким ударам, срываясь с крыльевого режима.

Однако наиболее приемлемыми следует считать плоские крылья, как более компактные, полностью скрытые в воде и самые простые по конструкции.
 

Очень важно правильно выбрать размеры крыльев, определить их расположение на лодке и установить оптимальный угол атаки.
 

Прежде всего нужно убедиться, что лодка пригодна для установки подводных крыльев. Зная мощность N_е двигателя и водоизмещение лодки D можно при помощи графика (рис. 62) проверить целесообразность установки крыльев. На графике нанесены ограничивающие линии, которые соответствуют скоростям движения 40 и 70 км/ч.

За линией нижнего предела размеры и вес крыльевого устройства будут очень большими, и наоборот, за линией верхнего предела на крыльях возникнет кавитация, движение станет неустойчивым.

Если точка А, соответствующая заданным водоизмещению и мощности, находится на графике между ограничивающими линиями, то установка подводных крыльев на лодке целесообразна. По расположению точки А можно приближенно оценить получаемую скорость. Если указанная точка приближается к прямой V=40 км/ч, то необходимо стремиться к увеличению мощности; приближение точки к прямой V=70 км/ч свидетельствует об имеющемся резерве мощности.
 

Для малых судов выбирают наиболее простые конструкции элементов крыльевого устройства. Для улучшения остойчивости носовому крылу можно придать небольшую V-образность (с углом от 2 до 4° к горизонтали).
 

Подбирая двигатель к судну, можно руководствоваться показателем удельной мощности (полный вес судна, деленный на мощность двигателя), величина которого обычно принимается от 25 до 35 кг/л. с. Например, удельная мощность дюралюминиевой моторной лодки «Казанка» с подвесным мотором «Москва» при длине L=4,8 м, ширине В =1,2 м и полном весе 300 кг составляет 30 кг/л. с. Это обеспечивает на крыльевом режиме хорошие ходовые качества.
 

Рабочую площадь крыльев можно определить, учитывая удельную нагрузку на крылья, которая должна находиться в пределах от 0,115 до 0,155 кГ/см² (большие значения принимаются для более мощных двигателей) при удельной мощности 20—25 кг/л. с.
 

Нагрузку между крыльями следует распределять поровну или с превышением на носовое крыло на 5—6%; исходя из этого выбирают положение крыльев по длине лодки.
 

Зная удельную нагрузку на крылья и распределение ее на каждое крыло, можно рассчитать площадь их по формуле:

Размеры крыльев (длину, ширину) рассчитывают по удлинению крыла, представляющему собой отношение длины крыла к ширине. Можно принимать  для переднего крыла и  для заднего. Один из размеров — ширина или длина — принимается по конструктивным соображениям.

Крылья могут быть жестко прикрепленными к корпусу и подъемными (рис. 63).

Подъемнооткидные крылья устанавливаются на широко распространенных лодках «Казанка» и «Прогресс», выпускаемых нашей промышленностью.

Корпус этих лодок полуглиссерного типа достаточно прочен и водонепроницаем.
 

Скорость мотолодки «Казанка» с мотором «Вихрь», имеющим штатный гребной винт с шагом 300 мм, при выходе на крылья составила 50 км/ч с двумя людьми на борту и 4—7 км/ч — четырьмя. Лодка устойчиво идет на крыле при волнении высотой до 0,3 м. Но особенно заметный эффект дает использование подводных крыльев с моторами мощностью 10—12 л. с. С нагрузкой в четыре человека лодка выходит на крыло, причем скорость ее составляет 40 км/ч (с одним водителем — 52 км/ч).
 

Опыт показал, что «Казанка», оборудованная подводными крыльями, вполне пригодна для дальних походов. Быстро убирающиеся крылья позволяют судну плавать как на глубоких, так и на мелких водных путях и часто подходить к берегу.
 

Стойки носового крыла обычно состоят из двух частей переменного сечения, подвижно соединенных между собой. Части стоек, находящиеся во время движения в воде, тоньше, а в местах соединения с корпусом — толще. Такая подвижность их системы позволяет удобно разместить поднятое из воды крыло в носовой части лодки, а если во время хода случится подводное препятствие,— обеспечить откидывание крыла.
 

При движении лодки в водоизмещающем режиме (с убранными крыльями) носовое подводное крыло крепится в одном случае впереди ее, а в другом — на полубаке.
 

Носовое крыло в походном положении опускается под днище на 200 мм, а кормовое — на 110 — 200 мм.
 

Кормовое крыло также делают подъемным, однако оно по схеме и принципу действия отличается от носового.
 

Для сокращения времени на опускание и подъем крыло и двигатель объединены со стойкой и подмоторной доской в один общий узел, размещенный за кормой лодки. К лодке он непосредственно не крепится, а вводится снизу в специальные направляющие транцевые рамки, в которых и фиксируется. Подъем и опускание кормового крыла можно выполнить вручную или при помощи червячно-винтовой передачи. Крыло вместе с мотором, закрепленным на подмоторной доске, можно поднять на 60 мм и опустить на 200 мм относительно днища.
 

С изменением высоты расположения кормового крыла меняется и подъемная сила крыльев (за счет изменения углов атаки). Высота заднего крыла определяется в зависимости от веса и расположения груза. Чем больше нагрузка, тем выше должно быть оно смонтировано.
 

Подводные крылья рекомендуется изготовлять из листовой нержавеющей стали толщиной 8 мм, из дюралюминия марок Д16АТ, Д1АТ и алюминиево-магниевого сплава АМГ5 такой же толщины. Для крыльев любительских лодок лучше использовать дюралюминий, легко обрабатываемый, обладающий достаточным запасом прочности, который почти в три раза легче стали. Для больших судов крылья делают пустотелыми, для малых — из сплошного материала. Все стойки крыльев изготовляются из дюралюминия тех же марок.
 

Для предохранения от коррозии подводные крылья необходимо окрашивать различными эмалями и лаками, полиэфирными эпоксидными смолами или другими водостойкими красками. Для меньшего сопротивления во время движения судна поверхности крыльев и нижней части стоек необходимо тщательно полировать.
 

Крепление крыльев к корпусу должно быть достаточно жестким и прочным, чтобы обеспечить фиксацию углов атаки во время движения.
 

На рис. 64 показана лодка «Казанка» в положении вверх дном с установленными на ней неподвижным кормовым и подвижным носовым крыльями. Носовое и кормовое крылья имеют небольшую V-образность. Плоская сторона носового и кормового крыльев (обращенная во время хода в сторону дна) параллельна килю, что при движении лодки обеспечивает необходимый угол атаки, так как корма сидит в воде несколько ниже носа. На рисунке приведены профили стойки и носового и кормового крыльев.

При испытании лодки, оборудованной подводными крыльями, может оказаться, что после выхода на крылья лодка идет неровно: носовое крыло приближается к поверхности воды и проваливается. В таких случаях нужно уменьшить угол атаки, повернув крыло на один градус. Если крыло было установлено плоской стороной параллельно килю, то крыло нужно повернуть на минус один градус, а при движении угол атаки у крыла все равно будет положительным. Подъемная сила крыла уменьшится и лодка пойдет ровно.
 

Остойчивость лодки при движении на крыльях на прямолинейном и криволинейном курсе обеспечивается следующим образом. Подводное крыло движется в поверхностном слое воды, т. е. близко у границы двух сред — воды и воздуха, резко отличающихся друг от друга своей плотностью. Чем выше в поверхностном слое находится крыло, тем меньше его подъемная сила, и наоборот. Если судно под действием каких-либо сил получит крен, то у половины крыла, опустившейся глубже, подъемная сила увеличится, а у другой, так как она приподнимется,— уменьшится, в результате чего судно выровняется. Если нос станет «зарываться» в воду, то подъемная сила носового крыла увеличится и нос приподнимется.
 

Подводные крылья должны быть достаточно прочными, так как на них приходится большая нагрузка (например, на квадратный метр поверхности крыла теплохода «Ракета» приходится 2,47 т).
 

Для улучшения устойчивости на курсе переднему крылу придают небольшую стреловидность. При такой форме крыла при движении судна прямо правая и левая сторона испытывают одинаковое сопротивление. Если же судно рыскнет влево, то левая сторона будет испытывать меньшее сопротивление, а правая большее и судно будет выравниваться на прямой курс.
 

Скорость мотолодки «Прогресс» с мотором «Вихрь», имеющим гребной винт с шагом 360 мм с двумя пассажирами на борту составила 55 км/ч, преодолевая без ударов волну высотой 0,3 м. При большем волнении кормовое крыло обычно поднимается и лодка глиссирует уже на одном носовом крыле.
 

Вариант установки глубокопогруженных носового и кормового крыльев, пересекающих поверхность воды (рис. 65), разработан В. В. Вейнбергом.

Достоинство подобной схемы заключается в саморегулировании подъемной силы, возникающей на крыльях, за счет изменения их погруженной площади при изменении нагрузки лодки. Кроме того, У-образное носовое крыло имеет повышенную жесткость, а это позволяет сделать его из легкого, коррозионно-стойкого и сравнительно легко обрабатываемого сваривающегося алюминиево-магниевого сплава АМг5 (рис. 66, 67, 68, 69).

Носовое крыло крепится на лодке при помощи верхних палубных кронштейнов с эксцентричными втулками и двух нижних упоров 2, расположенных на бортах выше скулы в районе 1—2 шпангоутов.
 

В рабочем положении стойки крыла вставлены в упоры 2, закрепленные на бортах близ скулы, и фиксируются здесь с помощью пружин 4. Один конец пружины зацепляется за обушок, находящийся на планшире, направленном в корму от крыла, другой — за винт на стойке крыла (при подъеме крыла этот конец пружины передвигается по проточке на оси поворота). Крыло поднимается вверх за рычаг 3 и удерживается в этом положении тросиком со скобой, который крепится за поперечину рычага и центральную стойку стекла или за швартовные утки.
 

Кормовое крыло монтируется к кронштейну подвесного мотора так, что его можно поднимать до уровня днища. При подъеме крыла оно фиксируется с помощью головок болтов, закрепленных на стойках и скользящих в направляющих пазах на боковых стенках кронштейнов. Верхние концы стоек крепятся к боковым стенкам с помощью штырей, которые проходят через эксцентричные втулки, расположенные в стойках.
 

Кронштейн обеспечивает заглубление гребного винта на 80 мм больше, чем при обычной подвеске мотора на транце (расстояние от верхней кромки подмоторной доски до основной — 300 мм). Следует заметить, что при установке подводных крыльев необходимо применить гребной винт с увеличенным шагом. Средний шаг винта рекомендуется принять равным 360 мм при диаметре 230 мм. Для предотвращения подсасывания воздуха шаг желательно сделать переменным, с увеличением до 400 мм на кромке лопасти.
 

При установке крыльев с мотолодки «Прогресс» на другие суда следует выдерживать соотношение расстояний от центра тяжести до носового и кормового крыльев в пределах 1,1—1,25. Для «Прогресса» это соотношение должно быть равным 1,3.
 

В табл. 8 приведены параметры конструкций крыльевого устройства моторных лодок «Казанка», «Прогресс».

Отрегулировать крыльевой комплекс из носового и кормового крыльев очень сложно, поэтому часто любители, решившиеся оборудовать свое судно крыльями, удовлетворяются только одним носовым крылом. При этом скорость прогулочного судна не на много меньше, чем с двумя моторами. Носовое крыло поддерживает 50—60% массы катера, остальная часть воспринимается подъемной силой на небольшом участке днища и транца. За счет уменьшения смоченной поверхности может быть достигнуто увеличение скорости судна от 10 до 20%.
 

Место установки крыла определяют из расчета, чтобы на него приходилось 50—60% водоизмещения. Точка приложения подъемной силы на кормовом участке днища находится на расстоянии ОД длины прогулочного судна.
 

Схема судна на одном носовом крыле по гидродинамическому качеству и скорости существенно уступает схеме с двумя подводными крыльями. Тем не менее она обладает известными достоинствами — упрочняется конструкция движительно-рулевого комплекса. Если на двухкрылом судне необходимо использовать колонки с удлиненной дейдвудной частью, ниже опускать подвесной мотор или устанавливать кронштейн гребного вала под кормовым крылом, то на катере с одним крылом можно обойтись обычной конструкцией валопроврда и рулей, установить подвесной мотор на транце обычной высоты. У однокрылого судна меньше габаритная осадка кормовой, двигатели устанавливаются с меньшим углом наклона. При преодолении сопротивления и выходе на крыло двигатель испытывает меньше перегрузки.

Вследствие меньших размахов колебаний носовой части и отсутствия влияния одного крыла на другое улучшаются и мореходные качества судна.
 

Следует помнить, что при движении судна на крыльях, необходимо повышенное внимание к обеспечению безопасности плавания. Особенно опасны встречи с плавающими предметами и посадка на мель. Удар на скорости 40—50 км/час приводит не только к поломке крыльев или опасному крену и заливанию лодки, но и к серьезным травмам пассажиров.