Техника - молодёжи 1947-03, страница 13

Так выглядят котел судовой паровой машины и его модель.

дать его прославленную теорию непотопляемости кораблей, спасшую тысячи человеческих жизней и сотни судов.

Годы работы А* Н. Крылова в Опытовом бассейне были годами больших исканий в кораблестроении. Рождались дредноуты, тяжкие испытания проходили подводные лодки. Крылов сам испытал в бассейне модель замечательного ледокола «Ермак», созданного по идее адмирала С. О. Макарова. Результаты испытаний великолепно сошлись с теоретическими расчетами, а вся эксплоата-ция мощного ледокола доказала правильность вывода Крылова, что «Ермак» выдержит самые тяжелые условия работы во льдах.

В Опытовом бассейне испытывались модели первых русских линейных кораблей, скорость которых должна была быть не меньше 21⁸/* узла. Двадцать одну модель забраковал А. Н. Крылов. А двадцать вторая доказала, что ее большое подобие сможет обеспечить требуемый ход. Модели, которых касались руки, замечательного кораблестроителя, превратились затем в грозные боевые корабли русского флота, выполненные с таким совершенством и так надежно, что они с честью несли свою долголетнюю службу, надолго пережив всех своих иностранных однолеток, выпущенных лучшими верфями Европы и Америки.

О том, как делал модели сам А. Н. Крылов, можно судить по устройству его модели для обучения молодых матросов стрельбе с движущегося и, конечно, качающегося корабля. Модель корабельной установки находилась на твердом полу, в здании. Приборы приводили в качку только мишень. Имитация качки была столь естественна, что некоторые матросы с непривычки укачивались и заболевали настоящей морской болезнью, хотя сами они не подвергались ни малейшей качке.

В настоящее время нельзя найти отрасли человеческого знания, где не применялись бы модели. Модели стали как бы «окнами в будущее», которые позволяют увидеть то, чего еще нет, но что наука и техника делают реально возможным. Раньше модели нередко были виновницами гибели изобретателей, обманывая самым неожиданным образом смелых творцов новых машин. Теперь ученые и инженеры точно знают, как пользоваться учением о подобии. На трудном пути, позволившем результаты, полученные на моделях, переносить на большие сооружения, сияют имена Ньютона, Фру да, академиков Н. Е. Жуковского, А. Н. Крылова, М. В. Кирпичева.

Более десяти лет назад в Ленинградской физико-технической лаборатории М. В. Кирпичев построил модель парового котла в Vxo натуральной величины. Боковые стенки модели были из стекла, а сзади в них ударял луч мощного прожектора. Собравшиеся научные работники с нетерпением' ждали начала опыта: откроет ли он что-либо новое в недрах котла или нет? Свистя, пошел сжатый воздух из бака, проталкивая по трубам модели подкрашенную жидкость. Яркий луч прожектора пронизал модель, как луч рентгеновского аппарата проникает сквозь человеческое тело. Опытные глаза теплотехников следили за бегом окрашенных частиц, заменявших газы. Вот они сбились с прямолинейного пути, беспомощно завертелись на месте: порок системы найден — завихрение. Открытие, что газы, в паровом котле движутся с завихрением, дало конструкторам возможность вносить поправки в свои тепловые расчеты котлов.

М. В. Кирпичев, изучая мир подобия, выбрал труднейший участок. Он строил

том, чтобы найти метод, позволяющий результаты опыта, полученные в лаборатории на моделях, применять ко всем явлениям, подобным исследованному. Как же узнать, подобны рассматриваемые явления или нет? Решить этот вопрос можно опытным путем. Но тогда зачем пользоваться маленькой моделью, если потом снова повторять опыты во всем их объеме? Подобие геометрических фигур устанавливается по нескольким определенным признакам. М. В. Кирпичев решил найти путь распознавания подобия явлений тоже на основании самых минимальных необходимых для этого признаков. Он этого добился и создал оригинальную теорию моделирования, помогающую инженеру и конструктору осуществлять в модели подобие настоящей машине, сооружению.

Эта теория дает возможность определить подобие между моделью и натурой— объектом исследования. Если без этой теории и можно обойтись в некоторых случаях, то она совершенно необходима, когда дело касается тепловых машин и различных тепловых устройств. Сейчас все теплотехнические научные институты и все проектные организации Союза прибегают к моделированию по методу М. В. Кирпичева, чтобы установить, какие тепловые конструкции нужны в данном конкретном случае. А если уже установленная тепловая конструкция «капризничает», то модель помогает быстро найти в ней дефект. Моде

невозможные. Выдержит или не выдержит данное сооружение все испытания, которые выпадут на его долю во время работы? Самые кропотливые расчеты не всегда могут дать исчерпывающий ответ на этот вопрос, от правильного решения которого часто зависит судьба тысяч и десятков тысяч людей. Но, владея теорией подобия, конструкторы создают модель и заставляют ее пройти такие «пытки», которым вряд ли когда-либо подвергнется настоящее сооружение: тоннель, плотина, канал. Сколько бескровных аварий и катастроф, вызывающих потери только ничтожных сумм, ежедневно происходит на всем земном шаре в специальных лабораториях, в экспериментальных цехах, на разных полигонах и опытных полях! А сколько жертв было бы, если бы все эти аварии случались не с моделями, а с пущенной в эксплоатацию постройкой?

Электрические явления развиваются с молниеносной быстротой. От уверенности и расторопности инженера-элек-трика, работающего на электростанции, зависит все. Но как научить его хладнокровно и привычно ликвидировать аварии, устранять разные неполадки? Ведь их искусственно нельзя вызывать на работающей установке. На помощь н здесь приходят модели.

Мы сейчас в самом центре искусственных электрических катастроф, в

маленькие подобия паровозов, турбин, металлургических печей. Толстые стекла, вставленные в модели теплового устройства там, где у обыкновенных машин непроницаемый для взора металл, позволяли следить за причудливым путем топочных газов, находить застойные места в подогревателях различных систем, исследовать вентиляцию термических цехов.

Но, строго соблюдая все известные требования моделирования, ученый, однако, убеждался потом, что крупные установки работают совсем не так, как обещали модели.

Задача М. В Кирпичева состояла в

ли металлургических печей, паровых котлов, турбин, паровозов не только во много раз ускоряют процесс создания новых машин, но и экономят колоссальные количества горючего.

Научное моделирование теперь совсем не похоже на изготовление «игрушечных» машин и сооружений. Если вам пообещают показать модель электрического генератора мощностью в> 100 тысяч киловольт-ампер, не рассчитывайте увидеть маленькую машину, в точности копирующую гигантский генератор. В действительности это не л «а я электротехническая лаборатория, состоящая из нескольких моторов и генераторов, множества различных измерительных приборов, реостатов. И именно такая модель, а не одна машина, уменьшенная в 100 или 1 ООО раз, соответствует всем требованиям теории подобия и позволяет в маленькой лаборатории судить о том, как будет себя вести настоящий генератор.

Нередко модели заменяют сложнейшие расчеты, иногда даже совершенно

//