В мире моделей

ПАРУСНИКИ... БЕЗ ПАРУСОВ

11.10.2015
ПАРУСНИКИ... БЕЗ ПАРУСОВНемногим, наверное, приходилось видеть современный парусный корабль. Широко распространено мнение, что в наш век мощных двигателей и больших скоростей паруснику самое подходящее место в спорте или для обучения курсантов морских училищ.
 
Но это не совсем так. Во многих странах мира опять начали строить парусные суда, пассажирские и другие, разного водоизмещения, оснащенные самыми современными приборами и самыми современными парусами. Сегодня паруса изготавливают из полиэфирного пластика, а управляют ими дистанционно с помощью гидравлических и электрических механизмов.
 
Итак, парусники совершенствуются и. надо полагать, возродятся вновь, если не в виде грузовых кораблей, то, во всяком случае, в качестве пассажирских судов, совершающих туристские рейсы. Значение их, равно как и сфера применения, будет, очевидно, возрастать и расширяться еще и в связи с мероприятиями по охране окружающей нас среды.
 
Однако мне хотелось бы рассказать о парусниках без парусов. Как известно, парусниками называются суда, использующие для движения сипу ветра. И поэтому должно было произойти разделение парусников на две категории: суда, гонимые ветром, и суда, использующие энергию ветра для гребного привода, то есть с ветродвигателями.
 
Рис. 1. Принципиальная схема ветродвигателя с передачей от воздушного винта на гребной винт.
 
Рис. 1. Принципиальная схема ветродвигателя с передачей от воздушного винта на гребной винт.
 
Рис. 2. Схема судна с тремя ветродвигателями и коробкой передач на гребной винт.
 
Рис. 2. Схема судна с тремя ветродвигателями и коробкой передач на гребной винт.
 
Рис. 3. Схема возможных движений судна с ветродвигателем под разными углами к ветру.
 
Рис. 3. Схема возможных движений судна с ветродвигателем под разными углами к ветру.
 
Проектированием судов такого типа занимался французский инженер Констанден. В 1923 году он предложил построить пайнер, винт которого приводился бы в движение тремя ветродвигателями, расположенными на сорокаметровых мачтах. Однако ни одна судостроительная компания того времени не взялась осуществить проект.
 
По иному пути пошел немецкий инженер Флетнер, который предложил и построил в 1926 году судно, движущееся под действием ветра с помощью оригинального устройства. Конструктивная особенность его заключается в следующем. Читатель, наверное, помнит, в чем заключается «эффект Магнуса»: на легкую катушку наматывается бумажная полоска; если быстро потянуть за полоску так. чтобы нижние части катушки двигались навстречу набегающему потоку воздуха, то катушка взлетит вверх, опишет «мертвую петлю» и упадет на поверхность земли. Это объясняется действием подъемной силы, возникающей в результате разных скоростей движения под катушкой и над ней.
 
Благодаря торможению набегающего потока воздуха под катушкой и ускорению его в верхней части создается разность давлений. Возникающая в результате этого сила поддерживает катушку в воздухе; она же перемещала корабль Флетнера. На палубе были установлены три цилиндрические колонны, которые приводились во вращение электродвигателями небольшой мощности. Сила, возникавшая в результате взаимодействия ветра и циркулирующего от вращения колонн воздуха, перемещала корабль в нужном направлении. Описанный двигатель получил название «вингроторного». Максимальной скорости судно достигало при боковом ветре. Следует отметить высокие маневренные качества: корабль мог разворачиваться на месте, двигаться боком, кормой. Но нельзя не сказать и о таких его недостатках, как необходимость лавировать за ветром и против него, меньшая по сравнению с истинно парусными судами скорость.
 
Следующим шагом в борьбе за скорость и высокие маневренные качества парусников без парусов стало изобретение в конце сороковых годов стаксель-роторного ветродаигателя и последовавшее непосредственно за ним применение его ка катамаране.
 
Стаксепь-роторный ветродвигатель представляет собой крестовину, свободно вращающуюся на оси. На концах крестовины установлены паруса, которые под действием ветра поворачиваются, а вращательное движение крестовины передается на гребной винт. Эта оригинальная конструкция позволяет судну ходить под любыми углами к ветру, обеспечивает ему высокую маневренность, но не повышает скопь-нибудь значительно скорость.
 
Другая разработка представляет вертикально расположенный жесткий ротор, состоящий из нескольких полуцилиндрических поверхностей. Такой тип ветродвигателя обладает достаточной парусностью и большим крутящим моментом, что позволяет судну ходить даже при небольших ветрах.
 
Мною была построена модель судна с ветродвигателем, имеющим жесткий вертикальный ротор. Она показала работоспособность и высокую маневренность, могла ходить носом и кормой, разворачиваться на месте. Постройка и испытание большого судна, созданного по этому принципу, — депо энтузиастов парусного спорта.
 
Рис. 4. Возникновение «эффекта Магнуса» при вращении катушки.
 
Рис. 4. Возникновение «эффекта Магнуса» при вращении катушки.
 
Рис. 5. Схема винтроторного судна Флетнера (вид сбоку и сверху).
 
Рис. 5. Схема винтроторного судна Флетнера (вид сбоку и сверху).
 
Рис. 6. Жесткий вертикальный ротор (вид сверху).
 
Рис. 6. Жесткий вертикальный ротор (вид сверху).
 
Рис. 7. Модель катамарана с жестким вертикальным ротором (вид сбоку к сверху).
 
Рис. 7. Модель катамарана с жестким вертикальным ротором (вид сбоку к сверху).
 
Несомненный интерес представляет и ветродвигатель другого рода: с воздушным винтом.
 
Набегающий поток воздуха раскручивает винт, который при вращении с большой скоростью служит своеобразным парусом. Энергия вращения через трансмиссию передается гребному винту, что также способствует увеличению скорости судна. Я строил модель судна и с этим движителем. Она была вполне работоспособной, но по своим скоростным и маневренным качествам сильно уступала предыдущей, так как имела меньшую скорость и не могла производить разворот на месте вокруг вертикальной оси.
 
Конечно, эксперименты на моделях не могут дать исчерпывающих данных об эффективности ветросиловых установок. Проверка их должна проводиться на судах, соразмерных с натуральными. Я надеюсь, что среди читателей журнала «Моделист-конструктор» есть энтузиасты, которые возьмутся за постройку и испытания ветродвигателей, например, на яхтах типа «Оптимист», «Кадет» и «Ерш». Это не потребует больших затрат, но может дать чрезвычайно интересные результаты. Вспомните историю освоения жесткого аэродинамического паруса — все возражения скептиков были опровергнуты первыми же испытаниями, и сейчас ни у кого нет сомнений в целесообразности его применения.
 
Определенный интерес представляет усовершенствование имеющихся ветродвигателей, точнее, увеличение их коэффициента полезного действия путем использования, например, многолопастных соосных винтов, вращающихся в разные стороны. Отклоняемый первым винтом поток воздуха давит на лопасти второго винта почти перпендикулярно рабочей поверхности лопастей, обеспечивая этим повышение к.л.д. ветродвигателя и увеличение его мощности.
 
С. ЧЕРЕПОВ




Рекомендуем почитать
  • КАК У ЧЕМПИОНОВ
    КАК У ЧЕМПИОНОВХорошо авиамоделистам! Почти в каждом из многочисленных спортивных классов у них имеется и аналогичный подкласс, рассчитанный на школьников. Техника у «юниоров» проще, доступнее, да и обращаться с ней на соревнованиях гораздо проще, чем со «взрослыми» супермоделями сегодняшнего дня.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.