Tàu cánh ngầm – loại tàu thủy có tốc độ chạy nhanh nhất

Tàu cánh ngầm là một chiếc tàu có cánh giống như những chiếc lá lắp trên các giằng phía dưới thân. Khi tàu tăng tốc các cánh ngầm tạo ra lực nâng nâng thân tàu lên khỏi mặt nước. Điều này giúp làm giảm rất nhiều lực cản với thân tàu và lại giúp gia tăng tốc độ.

Tại sao tàu cánh ngầm có tốc độ đặc biệt nhanh

Trong các loại phương tiện giao thông, tốc độ của tàu thuỷ là chậm nhất. Nó chậm hơn ô tô nhiều, lại càng không thể so sánh với máy bay bay lượn ở trên không. Hơn nữa, từ thời đại thuyền buồm cho đến hôm nay tốc độ của tàu thuỷ tăng lên hết sức chậm chạp, do đó đã hạn chế một cách nghiêm trọng sự phát triển của ngành giao thông vận tải đường thuỷ.

Tại sao khó tăng tốc độ của tàu thuỷ? Lý do là, mật độ của nước lớn gấp 800 lần của không khí, do đó, lực cản mà tàu gặp phải khi chạy ở dưới nước lớn hơn rất nhiều so với các phương tiện giao thông ở trên bộ và trên không. Hơn nữa, khi tàu chạy sẽ gây nên những con sóng mạnh, điều đó sẽ tiêu hao một phần lớn động lực của con tàu, do đó ảnh hưởng đến tốc độ tàu. Bởi vậy, nếu muốn tăng tốc độ của tàu lên hơn nữa, thì ngoài việc tăng động lực của con tàu, phải tìm biện pháp làm sao cho thân tàu chịu lực cản ít nhất của nước và sóng.

Các nhà thiết kế tàu thuỷ qua nghiên cứu màng chân của vịt trời có được sự gợi ý như sau: Khi vịt trời từ mặt nước bay lên, sẽ duỗi màng chân ra phía sau, đồng thời với việc vỗ cánh bay, màng chân vịt dẹt phẳng của nó sẽ sản sinh ra lực nâng nhất định. Khi lực nâng vượt quá trọng lượng của bản thân nó, thì vịt trời có thể bay lên trời. Thế là người ta nghĩ cách lắp xuống đáy tàu một bộ phận vừa giống cánh chim lại vừa giống màng chân của vịt trời. Loại tàu thuỷ kiểu mới đó gọi là tàu cánh ngầm.

Ở phía trước và phía sau của đáy tàu đều có lắp cánh to rộng và phẳng dẹt, chúng bắt liền với thân tàu và trụ đỡ. Khi khởi động và tàu chạy, cánh ở dưới nước cũng tương tự như cánh máy bay, nó sản sinh ra một lực nâng hướng lên trên. Tốc độ càng nhanh, lực nâng càng lớn, do đó làm cho thân tàu dần dần nổi lên. Khi lực nâng do cánh sản sinh ra gần bằng trọng lượng của thân tàu, thì thân tàu có thể hoàn toàn nhô lên khỏi mặt nước mà chạy, do đó, nó chỉ chịu lực cản của không khí, chỉ còn cánh bánh lái và chân vịt còn nằm ở dưới nước mới chịu lực cản của nước, do đó, đã tăng tốc độ tàu chạy lên rất nhiều. Hiện nay, tốc độ cao nhất của loại tàu cánh ngầm đã đạt đến 100 km/giờ, nhanh gấp 2-3 lần tàu thuỷ thông thường. Hơn nữa vì tàu cánh ngầm có thể chạy nhanh ở trên mặt nước, nên đã làm giảm nhiều ảnh hưởng của sóng, ngay cả trong trường hợp sóng to gió lớn cũng có thể chạy một cách bình ổn, an toàn.

Hiện nay, trọng tải của tàu cánh ngầm còn tương đối nhỏ, nói chung không quá 3-400 tấn. Đi đôi với sự nghiên cứu sâu hơn về nguyên lý chạy tàu cánh ngầm và cải tiến về mặt kỹ thuật, sẽ xuất hiện loại tàu lớn hơn, chạy nhanh hơn, và sẽ càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành giao thông vận tải.

Quá trình phát triển của tàu cánh ngầm

Trang Gizmodo cho biết, tàu cánh ngầm là loại tàu có thêm phần cánh bên dưới thân tàu nhằm gia tăng tốc độ. Khi tàu tăng tốc phần cánh chìm dưới nước tạo ra lực nâng thân tàu lên khỏi mặt nước giúp cho tàu đi nhanh hơn (nước nặng hơn không khí đến 1000 lần).

Cho dù rất có triển vọng nhưng tàu cánh ngầm không phải là phương tiện trọng yếu trong công nghệ hàng hải, loại tàu này chỉ phổ biến trong khoảng những năm 60, 70 nhờ có loại tàu cánh ngầm chở khách tuyệt vời do Liên Xô sản xuất. Rất khó để có thể duy trì công nghệ nhạy cảm, phức tạp và đắt tiền này. Tuy nhiên, trong suốt thế kỷ vừa qua, một loạt các loại tàu cánh ngầm mới đã được phát triển và dưới đây là những ví dụ điển hình cho loại tàu độc đáo này.

Chiếc tàu cánh ngầm HD-4 do Alexander Graham Bell thiết kế vào năm 1919 đạt tốc độ 114 km/h.

Tàu cánh ngầm siêu tốc có tên White Hawk với động cơ phản lực 4000 hp do Frank và Stella Hanning Lee sáng chế trong đầu những năm 50.

Tàu cánh ngầm thử nghiệm Carl XCH-4 “Canard” của Hải Quân Mỹ trong nhưng năm 50.

Tàu cánh ngầm thử nghiệm Lantern (HC-4) của Hải quân, là một trong những chiếc tàu cánh ngầm đầu tiên sử dụng bộ điều khiển điện tử. Chiếc tàu này được chạy thử lần đầu tiên vào năm 1953 và đạt tốc độ tối đa sau 33 km trong điều kiện nước tĩnh.

Tàu cánh ngầm thử nghiệm KC-B của Hải quân Canada năm 1954, đạt tốc độ 96km/h.

Ý tưởng tàu cánh ngầm cao tốc chở khách với sức chứa 320 người và sử dụng năng lượng hạt nhân vào năm 1959 chưa bao giờ trở thành hiện thực.

Tàu cánh ngầm chở khách Raketa với sức chứa 60 người đạt tốc độ 60km/h, được sản xuất hàng loạt từ năm 1957 đến năm 1976 tại Liên Xô, có tất cả 389 chiếc đã được sản xuất.

Trong những năm 1960-1994 Liên xô đã sản xuất được loại tàu cánh ngầm với kích thước lớn hơn. Đến năm 2003, nước này đã sản xuất ra hai loại mới với sức chứa 112-123 hành khách, đạt tốc độ 66km/h.

Năm 1962, chiếc tàu Chaika độc nhất vô nhị do Liên Xô sản xuất với tốc độ tối đa đạt 95-100km/h.

Tàu cánh ngầm siêu tốc Burevestnik có hai đông cơ máy bay IL-18 ở hai bên, được sản xuất trong những năm 1964-1979 với số lượng có hạn. Chiếc tàu này đạt tốc độ trung bình 93km/h, còn tốc độ tối đa là 150km/h.

Tàu cánh ngầm thám hiểm đầu tiên của Hải quân Mỹ – chiếc USS Plainview (AGEH-1) là tàu cánh ngầm lớn nhất thế giới trong năm 1969. Chiếc tàu này được trang bị loại động cơ dùng cho máy bay chiến đấu Phantom F-4 cùng với hai động cơ diesel. Đến năm 1978, chiếc tàu này không được sử dụng nữa và bị bỏ hoang trên sông Columbia.

Tàu cánh ngầm Boeing 929 với sức chứa 400 hành khách bắt đầu đi vào vận hành năm 1974.

Tàu cánh ngầm Voskhods do Liên Xô thiết kế là mẫu tàu chở khách thành công nhất từ trước đến nay, chiếc tàu này có mặt trên 20 Quốc gia và được sản xuất tại Nga Và Ukraina.

Chiếc tàu cánh ngầm mới nhất do Nga sản xuất mang tên Looker với phần đáy thuyền bằng kính dường như đang làm sống lại công nghệ tàu cánh ngầm.

Những con tàu chở khách đầu tiên

Baron von Schertel đã làm việc với các con tàu cánh ngầm trước và sau Thế chiến II tại Đức. Sau cuộc chiến, đội của Schertel bị người Nga bắt giữ. Bởi Đức không được phép chế tạo những con tàu chạy nhanh, Schertel phải sang Thuỵ Sĩ, nơi ông thành lập công ty Supramar. Năm 1952, Supramar đưa ra chiếc tàu cánh ngầm thương mại đầu tiên, PT10 “Freccia d’Oro” (Mũi tên Vàng), trên Hồ Maggiore, giữa Thuỵ Sĩ và Italia. Chiếc PT10 theo kiểu cắt bề mặt, có thể chở 32 hành khách và di chuyển với tốc độ 35kn/h. Năm 1968, Hussain Najadi một nhà ngân hàng người Bahrain, đã mua lại Supramar AG và mở rộng hoạt động của nó tới Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore, Anh Quốc, Na Uy và Mỹ. General Dynamics của Mỹ là công ty được Supramar cấp giấy phép, và Lầu Năm Góc đã trao cho công ty này dự án nghiên cứu hải quân R&D đầu tiên về lĩnh vực supercavitation. Hãng đóng tàu Hitachi tại Osaka, Nhật Bản, là một đối tác được cấp phép khác của Supramar, cũng như nhiều công ty đóng tàu hàng đầu khác tại các nước thuộc khối OECD.

Từ năm 1952 đến năm 1971, Supramar đã thiết kế nhiều mẫu tàu cánh ngầm: PT20, PT50, PT75, PT100 và PT150. Tất cả đều theo kiểu cắt bề mặt, ngoại trừ PT150 phối hợp một cánh ngầm cắt bề mặt ở phía trước và một cánh ngầm hoàn toàn phía sau. Hơn 200 thiết kế của Supramar đã được chế tạo, hầu hết bởi Rodriquez tại Italia.

Năm 1961, SRI International đưa ra một bài nghiên cứu về “Tính khả thi kinh tế của tàu cánh ngầm chở khách thương mại ở Hoa Kỳ và nước ngoài.” Việc sử dụng tàu cánh ngầm trong thương mại lần đầu diễn ra ở Mỹ năm 1961 khi hai chiếc tàu được North American Hydrofoils của Harry Gale Nye, Jr. đặt hàng để hoạt động trên tuyến đường từ Atlantic Highlands, New Jersey tới khu vực tài chính Hạ Manhattan.

Tàu cánh ngầm tại Việt Nam

Trong những năm thập niên 1990 – 2000, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nhu cầu đi lại bằng tàu cao tốc trên các tuyến đường thuỷ ngày càng lớn. Một số tuyến đường thuỷ trọng điểm như: Sài Gòn – Vũng Tàu; Hải Phòng – Cát Bà – Hạ Long – Móng Cái… đều sử dụng tàu cánh ngầm. Đội tàu cánh ngầm hoạt động ở các tuyến trọng điểm nêu trên bao gồm nhiều tàu có thời gian hoạt động trên 15 – hơn 20 năm, hầu hết được nhập từ Liên xô (cũ), tất cả các tàu đã xuống cấp, không đảm bảo độ an toàn và ngưng hoạt động. Kể từ năm 2017 đến nay, hầu hết các tuyến đường thủy tại Việt Nam đều ngưng sử dụng tàu cánh ngầm và được thay thế bằng những đội tàu cao tốc hiện đại

Liên hệ đặt vé tàu cánh ngầm: https://www.taucanhngam.com/