Педальная лодка — пройденный этап или перспектива?

В разгар пляжного сезона, наверное, на любом морском курорте можно взять напрокат водный велосипед. И где бы это не происходило, и как бы нарядно не выглядел этот велосипед, скорее всего он окажется громоздким и неуклюжим сооружением, на котором не так-то легко отплыть от переполненного отдыхающими берега. С трудом вращая педали неповоротливого гидровелосипеда, вы вряд ли подумаете, что он может оказаться прообразом гораздо более быстроходного и совершенного транспортного средства, приводимого в движение, однако, при помощи тех же педалей и той же мускульной силы человека.

Хорошо спроектированная лодка с педальным приводом на гребной винт может обогнать любые весельные лодки, в том числе и создаваемые для соревнований по академической гребле. Очевидно, подобное утверждение может вызвать недоверие и даже насмешки, но это так.

Педальные суда — не новость. По крайней мере, начиная с 1860 г. множество самозванных изобретателей пыталось «изобрести велосипед» для прогулок по воде. Нам известны имена авторов многих сейчас уже безнадежно устаревших патентов. Это, например, Вильям Гроссли — дантист из Кембриджа, Томас Кларк — физик из Честера, дон Рамон Бариа — испанец, Жан-Батист Пьер Ферри — француз, Ж. Фридрих — из Бреслау, Георг Пинкерт — из Саксонии, Йоган Брейре — из Гамбурга, Уолтер Форд — из Сан-Диего (Калифорния) и т. д.

Изобретенные и предложенные ими лодки-гидровелосипеды исключительно разнообразны по конструкции. Некоторые, например, были колесными «трициклами», рассчитанными на трех велосипедистов; большинство же — двухместными «тандемами», смонтированными как одно-, двух- или даже трехкорпусники. В одном из патентов 1875 г. предложен удивительный вариант, в котором гребными колесами служат сами надувные поплавки (точнее сказать, поплавкам придан вид вращающихся колес). Педали, а то и вся рама с седлом, брались чаще всего от обычного сухопутного велосипеда (он к тому времени считался уже верхом совершенства). Вал педалей соединялся напрямую или через передачу с одним, двумя или большим числом гребных колес, реже — с гребным винтом. Некоторые гидровелосипеды имели педали для движения вперед-назад или даже привод для вращения руками. Велосипедный руль через систему шкивов соединялся с рулем лодки тросовой проводкой.

Каковы же предельные возможности такого гидровелосипеда? В 1893 г. три спортсмена на гидровелосипеде-трицикле спустились по Темзе от Оксфорда до Путни (101 миля¹) за 18 ч 50 мин и тем самым на целых 3 ч 10 мин улучшили рекорд этой трассы, установленный сильнейшими университетскими гребцами. Временами скорость их гидровелосипеда достигала 11—12 миль/ч.

Примерно в те же годы гидровелосипед, экипаж которого составили шесть хорошо тренированных француженок, на р. Сене показал скорость 15 миль/ч! Конечно, такая рекордная скорость могла быть достигнута только на многоместном снаряде, при движении вниз по течению реки и лишь на коротком участке пути. В то же время благодаря значительной инерции гидровелосипедов поддерживать относительно высокую скорость на них после разгона можно было без большей затраты усилий.

В ноябре 1896 г. журнал «Хаб» писал: «Как чудачество гидроцикл, возможно, и найдет применение», давая понять, что для серьезных целей, например, туристских плаваний, такой педальный вариант не подойдет. Пропагандирующий велосипедный спорт журнал «Циклинг Уорлд иллюстрейтед», напротив, был настроен оптимистично: «Успех гидроциклов очевиден, преимущества — неоспоримы. Главное, это прекрасный обзор вперед по курсу, в противоположность обзору по корме у гребных лодок. Прибавьте к этому то, что в работе участвует большая часть веса циклопедиста, который комфортабельно располагается в седле, а напряжение падает на те мышцы, которые лучше приспособлены к длительной работе. Мозоли и волдыри, образующиеся на руках при гребле, здесь не досаждают; не надо управлять кормовым веслом, чтобы плыть по течению. И, наконец, сравните дорогу: нет грязи и дорожной пыли, нет опасности проколоть шину, не надо карабкаться на холмы, нет тряски...»

В конце 1890 г. удачный гидроцикл для прогулок по внутренним водным путям «Секьюритас» («Безопасный») был построен М. Д. Раком. Конструктивными его особенностями были: корпус наподобие гоночного скифа с водонепроницаемыми отсеками в носу и корме; два седла и два велосипедных руля в середине лодки; два гребных колеса; уключины для весел по бортам.

Делались и попытки сделать гидроцикл более надежным и даже мореходным. Известно, что один из гидроциклов тех лет пересек Английский канал от Дувра до Кале за 7,5 часа. Снабженный выносными поплавками-аутригерами «морской гидроцикл» «Зиммер» мог плавать на «вполне приличной» волне. Есть упоминания, что существовала даже фабрика по производству гидроциклов; во всяком случае, в 1890 г. она получала кредит банка «Потомак Ривер» из Вашингтона.

Сохранились и протоколы ряда соревнований на «гоночных» педальных лодках. Так, в 1913 г. состоялась регата гидроциклов на Марне. Отмечено, что половина судов-участников сошла с дистанции. Участвовали лодки с самыми различными корпусами и схемами приводов. Модель Черолайс-Фавильера, например, вместо водяного движителя имела тянущий воздушный двухлопастной винт, смонтированный в кольце-ободе над обычным велосипедным рулем. Победителем стал некто Седан, развивший на гидроцикле-катамаране скорость 9 миль/ч.

Успешное развитие гоночных гидроциклов надолго прервала I мировая война, однако периодически старая идея педальной лодки возрождалась и в последующие годы. В 1977 г., когда отмечался юбилей королевы Елизаветы II, гонки на гидроциклах были организованы в Англии. Они имели шумный успех и с тех пор проводятся ежегодно. Снаряды разбиты на два свободных класса. Суда, спроектированные для увеселительных прогулок, входят в класс «Ойл Драм» (Oil Drum), гоночные — в «Быстроходный класс» (High Speed Class). К участию допускаются только одноместные снаряды специальной постройки, с одним рулем, приводимые в движение мускульной энергией гонщика с передачей на «вращающийся движитель». Можно работать как ногами, так и руками. Не разрешается лишь пользоваться аккумулированной энергией.

14-футовый «Скрюдрайвер», сконструированный и управляемый Анри Милхаузом, достиг скорости 3 уз. Корпус этой лодки был изготовлен из фанеры и снабжен двумя 0,9-метровыми поплавками-аутригерами. Движителем служил гребной винт диаметром 305 мм, сделанный из автомобильного вентилятора.

Абсолютный рекорд скорости педального снаряда на воде при отсутствии течений, приливов и отливов установлен восьмеркой из ГДР: дистанция в 2000 м была пройдена за 5 мин 32 с, скорость равна 13,46 мили/ч. Интересно, что этот рекорд был установлен на простейшем гидроцикле, сконструированном по общепринятой схеме водного велосипеда. Как видим, скорость многоместного снаряда оказывается существенно выше, чем одноместного.

Последние достижения науки и техники позволяют по-новому подойти к оценке достижимых скоростей. Перспективным путем представляется, в частности, применение на педальных лодках подводных крыльев. В августе 1983 г. 26-летний англичанин. Дэвид И. Оуэрс, завершая курс обучения в Кренфилдском технологическом институте, представил дипломную работу под названием: «Человекомускульный транспорт: развитие и конструкция подводного крыла на гоночной лодке». Он детально изучил всю историю развития гидроциклов, которые конструировались «по велосипедной схеме» (человек в седле), исходя из водоизмещающего плавания, и пришел к выводу, что эта схема себя исчерпала. Он установил, что поза «лежа на спине» гораздо эффективнее, чем обычная велосипедная посадка (и проверил это на 3-колесном велосипеде собственной конструкции). Заметим, что этот неоспоримый вывод уже положен в основу конструкций велосипедов для установления рекордов скорости педального снаряда на суше². Существуют и проекты педальных гоночных лодок-катамаранов с лежачим положением спортсмена, однако о выходе их на воду пока ничего не слышно.

Вернемся, однако, к работе Дэвида И. Оуэрса. Его несомненная заслуга состоит в том, что он предложил применить на гидроцикле одновременно и новую компоновку с положением спортсмена лежа (повышающим «мощность») и подводные крылья (снижающие сопротивление движению). Одновременно ту же идею выдвинул американец Бревстер, работавший над диссертацией в Массачусетском технологическом институте; он расчетным путем показал, что однокорпусный гидроцикл может достичь скорости более 4 м/с (9 миль/ч), но для этого необходимы подводные крылья.

Рассмотрев четыре возможные схемы крыльевого устройства, Оуэрс остановил свой выбор на пересекающем поверхность V-образном крыле. Он считал, что два таких крыла (в дальнейшем кормовое несколько видоизменилось), установленных в носу и под кормовым краем кокпита, обеспечат необходимый подъем лодки над поверхностью.

Оуэрс внимательно изучил опыт использования подводных крыльев на экспериментальных и рекордных парусных яхтах. Джеймс Грогоно³ — хирург из Марлоу на Темзе, обладатель одного из абсолютных рекордов скорости под парусами, ознакомил его с результатами своих экспериментов на весельной лодке. Он смонтировал на ней подводные крылья и был очень удивлен, когда лодка на первой же пробе после нескольких взмахов веслами задрала нос и начала выходить из воды. Джеймс Грогоно одолжил Оуэрсу и сами крылья, сделанные из сплошных алюминиевых секций.

После выполнения всех необходимых расчетов определились и максимальная достижимая скорость (13 миль/ч), и основные характеристики самой лодки. В конце концов Оуэрс просто приобрел подходящую байдарку с остроскулым килеватым корпусом из «морской» фанеры. Длина байдарки составляла 4,6 м, ширина — 0,76 м; вес — 37,6 кг. Ей и суждено было стать первым в мире педальным гидроциклом на подводных крыльях.

В качестве движителя Оуэрс использовал трехлопастной гребной винт диаметром 305 мм; ось его расположена на глубине около 360 мм от поверхности.

Главной проблемой оказалась передача вращения от педалей на гребной вал: она должна была иметь максимальный КПД и занимать не более 0,6 м длины кокпита. В конце концов Оуэрс применил две конические шестерни, смирившись с потерей 5—6% КПД.

Главным, воспринимающим до 90% веса, является кормовое крыло, горизонтальное в средней своей части и имеющее несколько отогнутые вверх концевые участки. Для управления им снаружи по бортам лодки смонтированы рычаги, рукоятки которых находятся возле рук лежащего на спине спортсмена. Перемещением рукояток на 75 мм изменяется и положение крыла по длине лодки (на 12—13 мм) и угол его атаки (от —1° до +7°).

Угол атаки носового V-образного крыла изменяется при помощи установленной на палубе (по ДП) винтовой тяги; эту регулировку лучше делать до отхода от берега, так как из кокпита до тяги дотянуться трудно.

Потратив 400 фунтов наличными и более 1000 человеко-часов упорного труда на исследования, проектирование и монтаж, Дэвид Оуэрс, наконец, спустил свое детище на воду — в пруд близ Кренфилдского университета. Он окрестил ее «Оуэрс Арк» («Ковчег Оуэрса») — по аналогии с Ноевым ковчегом.

Сначала «Оуэрс Арк» испытывалась на буксире за плоскодонной мотолодкой. Выяснилось, что она начинает задирать нос и выходить на крылья на скорости 9 миль/ч. Теперь осталось получить такую скорость, работая педалями. Водителем педальной лодки вызвался быть Фил Карли — чемпион Британии по велоспорту.

И вот тут-то Дэвид Оуэрс убедился, что теоретические разработки далеко не всегда сразу же подтверждаются практикой. Фил Карли яростно нажимал на педали, «Оуэрс Арк» двигалась очень быстро, однако скорость около 8,1 мили/ч все же оказалась недостаточной — на оба крыла она так и не поднялась. То ли передача и гребной винт были недостаточно эффективными, то ли сопротивление лодки и четырех стоек крыльевой системы оказалось больше, чем ожидалось, то ли необходима доводка крыльев,— сказать определенно было трудно. Стало ясно только одно: необходима дальнейшая работа, а уже наступили осенние месяцы, вскоре лодку пришлось ставить на зимнее хранение.

В дипломной работе Дэвида сказано: «Такие педальные лодки на крыльях будут самым скоростным видом водного транспорта с применением мускульной энергии человека». Он убежден, что в будущем гидроциклы найдут широкое применение как для спортивных целей, так и для активного отдыха на воде.

Я надеюсь, что в ближайшее время смогу продолжить репортаж об испытаниях «Оуэрс Арка» и рассказать советским читателям о появлении других гидроциклов.

Примечания

1. Всюду, где не оговорено, какая миля имеется в виду, речь идет о статутной миле, равной 1609 м.

2. Поскольку сопротивление воздуха движению снаряда в сотни раз меньше, чем сопротивление воды движению лодки, скорости рекордных велосипедов гораздо больше, чем упомянутые выше 13,46 мили/ч. В 1970 г. рекорд скорости на 200-метровой дистанции был равен 42,2 мили/ч. Американский профессор-машиностроитель Честер Куль высказал мысль, что это — далеко не предел, и организовал ежегодные соревнования на педальных снарядах специальной постройки, которые уже совсем не похожи на привычный велосипед. В мае 1979 г. на скоростной велотрассе «Онтарио» близ Лос-Анджелеса две машины под одинаковым названием «Вектор» подняли рекорды скорости: одна (командная) — с 57 до 63 миль/ч, другая (одиночная) — с 50 до 56 миль/ч.

3. Братья Эндрью и Джеймс Грогоно на протяжении многих лет участвуют в заездах на установление мировых рекордов скорости под парусами. Они выступают на катамаране класса «Торнадо», оснащенном подводными крыльями (см., например, «КЯ» №97).