Thiết kế tàu thủy bánh lăn của Ernest Bazin. Ảnh: Wikimedia
Cuối thế kỷ 19 là thời kỳ nghiên cứu và phát triển sôi nổi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm kỹ thuật hải quân. Trong số nhiều thiết kế mới lạ và đầy tham vọng, tàu thủy bánh lăn được lên ý tưởng lần đầu tiên bởi nhà phát minh người Pháp Ernest Bazin nổi bật với mục tiêu cách mạng hóa du lịch hàng hải. Thay vì dùng thân tàu cắt xuyên qua làn sóng như thông thường, tàu thủy bánh lăn được thiết kế để lướt trên mặt nước nhờ bánh xe lớn xoay tròn. Bất chấp tầm nhìn táo bạo và nỗ lực nghiên cứu kéo dài nhiều năm, tàu thủy bánh lăn không thể trở thành giải pháp công nghệ lâu dài nhưng vẫn là ý tưởng thú vị trong lịch sử thiết kế hải quân, theo Interesting Engineering.
Bazin tin rằng để tối ưu hóa hiệu suất của tàu, cần giảm sức cản nước tác động lên thân tàu. Ông hình dung cách giảm diện tích tiếp xúc giữa thân tàu và nước bằng cách nâng toàn bộ thân tàu lên khỏi mặt nước. Tương tự nguyên lý của tàu cánh ngầm hiện đại, Bazin suy đoán có thể đạt được điều này thông qua sử dụng loạt đĩa hoặc bánh nổi lớn hình thấu kính. Thiết kế ban đầu của ông gồm một chiếc tàu với ba cặp bánh xe gắn dọc thân chính. Những bánh xe rỗng khổng lồ có đường kính 10 m, dày 3,6 m, vừa cung cấp độ nổi vừa đóng vai trò quan trọng trong hệ thống đẩy của tàu.
Sử dụng thiết kế này, thân chính của tàu thủy bánh lăn sẽ nằm cao hơn khoảng 4 m so với mực nước biển, chứa động cơ có tổng công suất 750 mã lực và nơi ở cho thủy thủ đoàn. Khi đứng yên, những đĩa này hoạt động giống như thân tàu truyền thống với mớn nước (chiều cao thẳng đứng từ đáy tàu lên mặt nước)khoảng 3 m. Khi xoay tròn, chúng cung cấp lực đẩy hai chiều, vừa đẩy nước xuống dưới vừa đẩy về phía sau, từ đó tạo ra lực đẩy về phía trước lớn hơn trong khi giảm đáng kể ma sát. Thử nghiệm bằng mô hình ở xưởng của Bazin cho thấy tàu thủy bánh lăn có thể đạt tốc độ lên tới 32 hải lý (hơn 59 km/h).
Nếu thành công, tốc độ này sẽ vượt xa tốc độ trung bình 20 hải lý (37 km/h) của các tàu biển đương thời. Bazin tuyên bố phiên bản lớn hơn của chiếc tàu có thể đạt tới tốc độ 47 hải lý (87 km/h) đồng thời tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với tàu hơi nước thông thường. Trong khi tàu hơi nước tiêu chuẩn có thể tiêu thụ 3.000-4.000 tấn than cho chuyến đi xuyên Đại Tây Dương ở tốc độ 22 hải lý, Bazin ước tính tàu của ông chỉ cần 800 tấn than ở tốc độ 30 hải lý. Ít nhất trên lý thuyết, tàu thủy bánh lăn là một sự thay đổi lớn trong ngành công nghiệp hàng hải.
Bazin đã dành nhiều năm để mô phỏng và cải tiến cơ khí trước khi chế tạo nguyên mẫu kích thước thật của tàu thủy bánh lăn. Ngày 19/8/1896, ông ra mắt mẫu tàu mang tên mình tại Saint-Denis gần Paris. Con tàu nặng 280 tấn được thiết kế chỉ để thử nghiệm ý tưởng bánh lăn. Nếu thành công, một con tàu hoàn chỉnh có thể đưa hành khách từ Le Havre đến New York trong 60 giờ sẽ được phát triển.
Những kỹ sư và người quan sát cho rằng con tàu của Bazin không chỉ nhanh mà còn ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và phù hợp cho hành trình dài. Tuy nhiên, niềm hứng thú dần nhường chỗ cho nỗi thất vọng trong các cuộc thử nghiệm đầu tiên trên biển. Theo Maritime Heritage, nước bám trên bề mặt bánh xe giống như guồng quay nước khiến lực cản tăng đáng kể, làm giảm tốc độ của bánh xe.
Thay vì quay tự do và đẩy con tàu về phía trước hiệu quả, bánh xe quay chậm hơn dự kiến và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Việc tiêu thụ nhiên liệu tăng vọt nhưng không đạt tốc độ cao như hứa hẹn. Trước khi thực hiện chuyến đi qua Eo biển Anh đầu năm 1897, rõ ràng ý tưởng tàu thủy bánh lăn không khả thi với vật liệu và động cơ thời đó.
Bazin qua đời vào tháng 1/1898, vài tuần sau khi tuyên bố tìm ra giải pháp cho vấn đề nước bám. Ông lên kế hoạch cho một mẫu tàu cải tiến với 4 cặp đĩa nhưng sự ra đi của ông cùng thất bại của tàu Ernest-Bazin đã chấm dứt dự án.
Theo US Naval Institute, vào đầu thập niên 1880, Robert Fryer, một nhà phát minh người Anh, chế tạo nguyên mẫu tàu thủy bánh lăn tương tự tên Alice. Tàu của Fryer sử dụng ba bánh guồng sắp xếp theo hình tam giác dưới một boong phẳng. Dù làm việc suốt 12 năm và chi phí 14.000 bảng, Alice không thể tự di chuyển bằng sức mạnh của chính nó.
Mẫu tàu lăn của Frederick Knapp thử nghiệm thất bại. Ảnh: Shipyard Blog
Cùng thời điểm với thí nghiệm của Bazin, Frederick Knapp, một luật sư ở Prescott, Ontario đã chế tạo "tàu lăn" vào năm 1897, theo Shipyard Blog. Khác với Bazin, tàu của Knapp là một xi lanh dài xoay toàn bộ bề mặt ngoài nhờ động cơ bên trong. Kết quả không khả quan khi tàu chỉ đạt tốc độ chưa đến 5 hải lý (9 km/h), khó điều khiển và không thể đạt mục tiêu "1,6 km mỗi phút". Sau vài lần thử nghiệm thất bại, tàu bị neo vĩnh viễn và cuối cùng bị tháo dỡ. Những nỗ lực của cả Bazin và Knapp đều cho thấy khó khăn lớn trong việc áp dụng chuyển động quay vào di chuyển trên mặt nước.
An Khang (Tổng hợp)
