Техника - молодёжи 1998-02, страница 32

ПРОБЛЕМЫ И ПОИСК

И

Парусники - пожалуй, одна из самых излюбленных тем журнала. Достаточно

ный выпуск «Нашего музея» (№ 6-12 за 1970 г. и 1-9за 1971 г.). Асколькобыло опубликовано отдельных статей, в том числе и о современных отечественных разработчиках «летучих голландцев» (см., например, № бза 1980 г.)! Четы-

ширную рецензию

шедшую книгу В.Шитарева «Паруса над океаном», которая, несмотря на приличную цену, быстро стала бестселлером! Сейчас же в Издательском Доме «ТМ» готовится к печати другой труд - «Парусники мира». Его автор - профессор, кандидат военно-морских наук, контр-адми-рал Виктор Ананьевич ДЫГАЛО. Чтобы читатели могли составить представление о новой работе, предлагаем их вниманию небольшой отрывок из нее,

ВОЗВРАЩАЮТСЯ

Когда изобретен парус?

Ответить на этот вопрос та» но, как невозможно назвать автора знаменитых каменных «венер» — примитивных женских изваяний, найденных археологами в разных местах Евразийского континента. Может быть, и то, и другое — парус и «ве-неры» — появились в одно и то же время, при палеолите? Может быть, Но об этом нам остается лишь гадать, поскольку самая древняя дата, увековечившая появление паруса, — 6000 лет назад. Именно тогда египтяне уже пользовались прямым парусом при плавании по Нилу. Его развитие шло параллельно с развитием человечества и достигло пика к середине XIX в., когда знаменитые «выжиматели ветра» — чайные клипера и не менее знаменитые «Летучие П» (многомачтовые парусники) были вытеснены с морских столбовых дорог пароходами и теплоходами.

Но с развитием технического прогресса нарастала и экологическая угроза человеческому существованию. Горючее, употребляемое нынешними морскими и речными судами, требует для своего производства все больше и больше нефти, которая в ненормативных условиях добывания и транспортировки становится столь же опасной, как ядерное топливо, когда нарушается режим работы реактора. Катастрофы с нефтяными танкерами и грандиозные пожары на морских промыслах наглядным образом подтверждают нашу мысль. Мы уже вплотную подошли к той черте, за которой нас ожидает глобальная экологическая катастрофа. Спастись от нее возможно лишь с помощью новых идей и решений, которые помогли бы мировому морскому флоту стать экологически чистым.

Есть ли такие идеи и решения? Оказывается, есть, но парадокс заключается в том, что наше ноу-хау — это хорошо забытое старое, называемое... парусом!

К счастью для человечества, среди него всегда находятся индивиды, способные видеть то, чего не замечают другие, и обладающие неиссякаемой пытливостью — этим неотъемлемым качеством всех изобретателей.

Таким человеком был и немецкий инже нер Антон Флеттнер (1885 — 1961). Однажды, наблюдая во время плавания на паруснике за усилиями матросов, работавших в шторм с парусами на высоте — 50 м, он подумал: а нельзя ли чем-будь заменить классический парус, ис пользуя при этом все ту же силу ветра? Размышления заставили Флеттнера вспомнить о его соотечественнике физике Генрихе Густаве Магнусе (1802 — 1870), который в 1852 г. доказал, что возникающая поперечная сила, действующая на те ло, вращающееся в обтекающем его ке жидкости или газа, направлена в сторону, где скорость потока и вращение тела совпадают. Эта особенность вращающегося тела давно известна футболистам I, которые во время игры час

тенько подают так называемые «резаные» или «крученые» мячи.

Наличие такого эффекта Магнус подтвердил позже на опыте с весами. На одну из их чаш клали горизонтально цилиндр с подключенным к нему моторчиком, а на другую — уравновешивавшие гири. Цилиндр обдували воздухом, но, пока не включали моторчик, он оставался неподвижным и равновесие весов не нарушалось. Однако стоило лишь запустить моторчик и тем самым заставить цилиндр вращаться, как чаша, где он находился, или поднималась, или опускалась — в зависимости от того, в каком направлении шло вращение. Этим опытом ученый установил: если на вращаемый цилиндр набегает поток воздуха, то скорости потока и вращения по одну сторону цилиндра складываются, по другую же — вычитаются (рис.1). А поскольку большим скоростям соответствуют меньшие давления, на вращаемом цилиндре, помещенном в поток воздуха, возникает движущая сила, перпендикулярная потоку, Ее можно увеличивать или уменьшать, если крутить цилиндр быстрее или медленнее. Именно опыты Магнуса и навели Флеттнера на мысль заменить парус на судне вращающимся цилиндром. Но сразу же возникли сомнения. Ведь на большом судне такие роторы будут выглядеть огромными башнями высотой 20-25 м, которые в шторм создадут колоссальную опасность для судна. И далее — как они выдержат напор ураганного ветра, насколько будут эффективны при плавании в бейдевинд? На эти вопросы требовалось ответить, и Флеттнер начал свои исследования.

В последних числах июня 1923 г. он производил на озере Ванзее, вблизи Берлина, первые опыты с моделью, Это была шлюпка длиной менее метра с бумажным цилиндром диаметром около 15 см и высотой около 1 м. Для его вращения использовался часовой механизм. Опыты прошли успешно, однако осталось немало вопросов, и в том числе о силах, возникающих на роторе во время вращения.

Все дальнейшие исследования и связанные с ними измерения проводились в лаборатории. Их результаты сводились к следующему.

Если на поверхность вращающегося ротора воздействует ветер, скорость последнего изменяется. Там, где поверхность движется навстречу ему, его скорость уменьшается, а давление увеличивается. С противоположной же стороны ротора скорость воздушного потока, наоборот, увеличивается, а давление падает. Полученная разность давлений и создает движущую силу, которую можно использовать для перемещения судна.

Но самым удивительным в исследованиях Флеттнера было другое. Оказалось, что возникающая движущая сила была во много раз больше, чем давление ветра на неподвижный ротор. Расчеты показали: используемая энергия ветра примерно в 50 раз

превышала ту, что затрачивали на враще ние ротора, и зависела от частоты его вращения и скорости ветра. Выяснилось также и еще одно важное обстоятельство — можность плавания роторного судна про тив ветра переменными курсами (галсами] близкими к линии ветра. Другими словами для такого судна оставались действитель ными те естественные законы плавания, ко торыми от века пользовались обычные па русники. Но при этом его перспективы оце нивались просто блестяще, поскольку щадь ротора по отношению к площади парусов обычного парусника, сравнимого по водоизмещению с роторным судном, составляла лишь 0,1 — 0,15%, а его (ротора) масса была примерно в 5 раз меньше, чем суммарная масса парусного вооружения.

Естественно, что одна часть усилий, полученных за счет вращения цилиндра, затрачивается на создание дрейфа (смещения идущего корабля с линии курса), а другая — на движение судна вперед (рис.2).

Рис.2. Взаимодействие ветра и роторного движителя. Обозначения: w — скорость вращения ротора; Д — движущая сила; Рд — сила дрейфа; Нд - направле судна; г — угол дрейфа.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2 9 8

ЕЗ