Техника - молодёжи 1998-02, страница 33

Продувка в аэродинамической трубе показала: эту движущую силу можно увеличить почти в 2 раза, если накрыть сверху цилиндр диском (в виде плоской- тарелки), диаметр которого больше, чем дйаметр самого цилиндра. Кроме того, важно было найти нужные соотношения между скоростью ветра и угловой скоростью вращения ротора. От этого зависит величина силы, вызываемой вращением; потому-то сначала роторы испытывались в аэродинамической трубе и потом уже на модели судна. Эксперимент позволил установить их оптимальные размеры для опытного судна, а за необычным движителем с тех пор закрепилось название «ротор Флеттнера».

В качестве первого опытного судна для его испытания использовали видавшую виды трехмачтовую шхуну «Букау» водоизмещением 980 т. В 1924 г. на ней вместо трех мачт поставили два ротора-цилиндра высотой 13,1 ми диаметром 1,5 м (здесь и далее см. изображения судов на центральном развороте журнала), Их приводили в движение два электромотора постоянного тока напряжением 220 В. Электроэнергию вырабатывал небольшой дизель-генератор мощностью 33 кВт (45 л.е.).

Испытания начались на Балтике и закончились удачно. В феврале 1925 г. судно покинуло «Вольный город Данциг», направляясь в Англию. В Северном море «Букау» пришлось бороться с сильным волнением, но шхуна за счет правильной перебалластировки раскачивалась меньше, чем обычные корабли. Опасения, что тяжелые роторы отрицательно подействуют на остойчивость судна или сами пострадают во время качки, не оправдались, давление ветра на их поверхности не достигло больших величин. В то же время погода была настолько скверной, что многие суда, такого же водоизмещения, как и «Букау», искали убежища в близлежащих портах. «Ни один парусник не мог бы совершить плавания, которое проделала роторная шхуна»,— писали английские газеты.

Обратный переход в Куксхафен тоже сопровождался штормами. На этот раз

Рис.3. Изменение скорости (средние значения) судов: 1) с энергетическими установками (ЭУ), 2) парусных и 3) с комбинированными (парусными и ЭУ) движителями.

«Букау» нагрузили углем по ватерлинию, и она еще раз показала свои преимущества перед другими парусниками. Волны перекатывались через палубу и разбили спаса

тельную шлюпку, но сами роторы никаких повреждений не получили. Впоследствии шхуну переименовали в «Баден-Баден» и она совершила еще одно трудное плавание — перенеся жестокий шторм в Бискайском заливе, пересекла Атлантический океан и благополучно прибыла в Нью-Йорк.

Роторный движитель получил высокую оценку. Он оказался проще в обслуживании, чем то требовали обычные паруса, быстро входил в рабочий режим, и поэтому испытания решили продолжить. В 1924 г. на верфи акционерного общества «Везер» (Германия) было заложено первое судно, спроектированное специально для плавания с роторным движителем. Его назвали «Барбара» и предназначили для перевозки фруктов из портов Южной Америки в Германию. При длине 85, ширине 15,2 и осадке 5,4 м, судно имело грузовместимость около 3000 т. По первоначальному проекту на нем предполагалось поставить один гигантский ротор высотой 90 м и диаметром 13,1 м, но затем, учитывая опыт шхуны «Букау», ротор-колосс заменили тремя меньшего размера — высотой 17 м и диаметром 4 м. Их изготовили из алюминиевых сплавов с толщиной стенок несколько больше миллиметра. Для каждого ротора предназначался один мотор мощностью 26 кВт (35 л.е.), развивающий 150 об/мин. При ветре 5 баллов (8 — 11 м/с) благоприятного направления (курсовой угол 105 — 110 градусов) тяга роторных движителей была эквивалентна работе двигателя мощностью 780 кВт (1060 л.е.). Кроме того, одновальная дизельная установка мощностью 750 кВт (1020 л.с.) с приводом на гребной винт дополняла тягу ротора, что позволяло судну идти со скоростью 10 узлов (18,5 км/ч).

В начале 1926 г. судно сдали заказчику, и оно до конца года перевозило фрукты из Италии 8 Германию — нужно было испытать роторы в длительной эксплуатации. С 1927 г. «Барбара» совершала регулярные рейсы в Южную Америку, однако через три года предпочтение все же отдали дизельному двигателю, заменив им роторы.

Являясь, по существу, парусниками, ро

торные суда обладали перед ними колоссальными преимуществами. Отпадала необходимость вызывать команду на палубу для уборки и постановки парусов; всего один офицер (на мостике) управлялся с движением роторов при помощи нескольких рукояток. В бейдевинд эти суда шли — до 30 градусов, тогда как у большинства обычных парусников угол между направле

нием ветра и направлением движения составляет не менее 40 — 50 градусов. Скорость хода регулировалась скоростью вращения роторов, а маневрирование — изменением направления их вращения. Роторные суда могли даже давать задний ход.

Однако сложность конструкции роторных движителей, а главное — то обстоятельство, что оснащенные ими суда продолжали оставаться парусниками со всеми недостатками, первый из которых — полная зависимость от ветра, не привели к их широкому распространению.

Тем не менее, несмотря на все минусы, конструкторы вновь и вновь возвращались к идее использования энергии ветра.

В середине 60-х гг. во многих морских странах были созданы специальные конструкторские бюро, которые занимались проблемой ветродвижения, то есть движения судна с помощью ветродвигателей и ветродвижителей. В первом случае преобразование энергии ветра в тягу происходит по цепочке: ветродвигатель — передача (механическая или электрическая) — гребной винт. По конструкции различают ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (1-2-3- или многолопастная турбина) и с вертикальной, например, турбина барабанного типа; по скорости вращения — быстроходные, имеющие высокую скорость вращения (хорошо сочетаются с электрогенераторами по частоте вращения), и тихоходные, создающие большой вращающий момент непосредственно на гребной винт. При использовании ветродвигателя судно не ограничено в выборе курса относительно направления ветра, однако он, ветродвигатель, имеет малый КПД по причине многократного преобразования энергии. Ветродвигатель эффективен при скоростях ветра3 — 4< У, <12—14м/с, причем судно лучше двигается при встречных ветрах, нежели при попутных; при скорости ветра 15 — 20 м/с он должен быть остановлен, поскольку возникает угроза его разрушения,

Опытные ветродвигатели различных конструкций были успешно испытаны на яхтах. Однако на больших транспортных судах они не используются даже в качестве приводов электрогенераторов, хотя эксперименты в этом направлении ведутся.

Во втором же случае сила тяги, влекущая судно, возникает непосредственно на вет-родвижителе, но плавание прямо против ветра и в некотором диапазоне курсовых углов вблизи этого направления невозможно; скорости таких судов зависят от скорости ветра и сравнительно невелики — 7 — 10 узлов ( 13 — 18,5 км/ч). К основным типам ветродвижителей относятся уже известный нам роторный Флеттнера, парус-крыло и классический парус, который до сих пор продолжают совершенствовать, причем по линии создания новейших материалов и реализации наиболее эффективных проектов, Если на кораблях викингов, на ладьях руссов, каравеллах, барках, клиперах использовали полотняные паруса, а некоторые народности, например нивхи, живущие на Сахалине и по низовью Амура, делали паруса из рыбьей кожи, то сейчас, благодаря достижениям химии, созданы новые материалы с поразительными свойствами. Появились немнущийся лавсан и термоустойчивый нитрон, а в 1977 г. прошли промышленные испытания пластмасс и синтетических волокон, отличающихся повышенной прочностью и легкостью. Именно такие материалы используются для современных судов с парусным движи-

Первые полномасштабные исследования с ветродвижителями были проведены в 1960 — 1967 гг. в гамбургском институте

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2 9 8

ЕЛ