Để giải quyết nhiệm vụ này, các chuyên gia sử dụng một số nguyên tắc chuyển động khác với nguyên tắc truyền thống. Một trong số đó là nguyên tắc di chuyển nhờ hệ thống “lỗ hổng không khí” (air cavity system).
Những con tàu như vậy đã được tạo ra và đang được sử dụng ở Nga. Nguyên tắc chuyển động này là gì và nó có thể mang lại kết quả nào?
Phấn đấu mục tiêu đạt tốc độ cao nhất
Vào cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20, các kỹ sư đóng tàu đã hiểu rõ rằng: không thể tăng tốc độ của con tàu chỉ bằng cách gia tăng vô tận công suất của động cơ chính. Có các quy luật thủy động lực học không thể chối cãi. Động cơ càng mạnh thì sức cản của nước càng mạnh. Để tăng tốc độ, cần phải sử dụng những nguyên tắc chuyển động khác.
Vì vậy, các tàu cánh ngầm (SPK) bắt đầu đi vào thực tiễn đóng tàu. Các chuyên gia đã làm tăng tốc độ của tàu, nhưng, khả năng đi biển của nó đã bị hạn chế: tàu cánh ngầm có thể di chuyển một cách tự tin chỉ khi mặt biển tương đối bình lặng. Và khi có sóng to, gió mạnh – tàu cần phải lặn xuống sâu hơn hoặc không ra biển.
Nguyên tắc “đệm khi” cũng đã được sử dụng. Con tàu đệm khí là một phương tiện đa phương tiện (có thể di chuyển cả trên mặt nước và trên bộ). Nhưng, những chiếc tàu như vậy phải có động cơ với công suất cực lớn để tạo ra một luồng khí nén áp lực cao bằng những chiếc quạt lớn nâng con tàu lên, để con tàu chuyển động về phía trước.
Cuối cùng, các kỹ sư đã áp dụng nguyên lý “ekranoplan”. Đây là một loại phương tiện di chuyển kết hợp khá độc đáo giữa tàu thủy và máy bay sử dụng hiệu ứng lướt gần mặt đất để di chuyển. Tàu ekranoplan di chuyển với tốc độ máy bay (lên tới 500 km/giờ). Tuy nhiên, để tách rời khỏi mặt nước, tàu ekranoplan cần phải có động cơ với công suất rất lớn (do đó, những chiếc ekranoplan của Liên Xô đã được trang bị động cơ máy bay với mức tiêu thụ nhiên liệu tương ứng) và phải có cách bố trí thân tàu đặc biệt, có tính đến các quy luật của khí động lực học.
#/media/File:Loon_Fire.jpg){kind=link}
Vào năm 1960, các chuyên gia của Viện Nghiên cứu Khoa học Trung ương mang tên Viện sĩ Krylov - nhà toán học và kỹ sư đóng tàu xuất sắc của Nga (1863-1945) (nay là Trung tâm Khoa học Krylov), đã bắt đầu phát triển các loại tàu với hệ thống “lỗ hổng không khí” (air cavity system). Nguyên tắc chuyển động này là gì?
Nói một cách đại khái, con tàu có một lớp đệm bằng khí nén được tạo ra phía dưới đáy tàu có hình dạng đặc biệt (thay vì một keel nhô ra thì có một khoang). Lớp đệm được tạo ra do chuyển động, hoặc do các chiếc quạt có công xuất nhỏ hơn so với thủy phi cơ. Một bong bóng khí áp suất cao (cavern) được hình thành dưới đáy và được giữ lại ở đó đóng vai trò "chất bôi trơn" giảm lực cản thủy động lực học và tăng tốc độ trong khi vẫn duy trì mức tiêu hao nhiên liệu thấp. Mặt khác, hiệu ứng "air cavity" cho phép tàu, nếu cần thiết, di chuyển ở vùng nước nông với tốc độ nhanh, nơi bất kỳ tàu nào có phần đáy truyền thống sẽ mắc cạn và tàu cánh ngầm chỉ đơn giản bị gãy cánh.
Con tàu không “chạy” mà “bay” trên mặt nước
Ngày nay, Hải quân Nga, các đơn vị bảo vệ bờ biển của Lực lượng Biên phòng và cơ quan hải quan của Nga đều sử dụng những tàu và ca nô có thể "bay" trên mặt nước theo đúng nghĩa đen. Chúng được phát triển bởi Cục Thiết kế Trung tâm mang tên Alekseev (Nizhny Novgorod). Các chuyên gia của Trung tâm đã từng phát triển các loại tàu cánh ngầm chở khách của Liên Xô: Raketa, Meteor, Kometa và Vihr, sau đó - các tàu ekranoplan quân sự thử nghiệm: tàu đệm khí động vận tải đổ bộ Orlionok và tàu đệm khí động Lun.
Ví dụ, các đơn vị thuộc Cục hải quan vùng Viễn Đông của Nga có một tàu hải quan cỡ lớn Mercury thuộc dự án 14232.
Và phục vụ cho lực lượng biên phòng trên biển là "người anh em song sinh" của Mercury - tàu tuần tra đánh chặn hạng 4 Sokzhoi thuộc dự án 14230 (Sokzhoi - cách gọi hươu Bắc Cực được dùng tại một số địa phương ở miền Bắc nước Nga). Tàu được trang bị trạm radar, các phương tiện liên lạc vô tuyến, và được bảo vệ chống lại vũ khí hủy diệt hàng loạt.
Cách neo đậu của tàu Sokzhoy cũng khá bất thường: nó tiếp cận bến neo đậu với tốc độ 12 hải lý/giờ (nó không thể đi chậm hơn) và trong một vài khoảnh khắc con tàu chạy lùi, giảm tốc độ, rồi đứng yên ở một chỗ trong bến cảng.
Sokzhoy có thể dễ dàng săn đuổi đối phương trên biển, dù tàu của nó có động cơ bên ngoài mạnh mẽ hoặc động cơ phản lực. Động lực học khi tăng tốc của chiếc tàu đệm khí này sánh được với chiếc ô tô thể thao. Tốc độ hành trình của nó là 30 hải lý/giờ (55,5 km/giờ), tốc độ tối đa - 45 hải lý/giờ (83,3 km/ giờ). Trong những trường hợp khẩn cấp, khi phải đánh chặn bằng mọi giá đối tượng xâm nhập, các động cơ diesel mạnh mẽ sẽ giúp con tàu đạt tốc độ phi thường - 50 hải lý/giờ.