Хочу розповісти читачам журналу про катамаран, рух якого здійснювався за допомогою ефекту Магнуса.
Ефект Магнуса полягає в тому, що при обтіканні потоком повітря обертового тіла утворюється сила, перпендикулярна напрямку потоку. При обертанні циліндра, наприклад, близькі до його стінок шари повітря також починають переміщуватися по колу, завдяки чому на одній стороні обертового тіла відбувається збільшення швидкості обтікаючого циліндр потоку, а на іншій стороні — зменшення. В результаті біля поверхні циліндра утворюються зони підвищеного та зниженого тиску, що і призводить до утворення сили, яка може бути використана для руху суден. Це та сама сила, що змінює напрямок польоту «різаних» м’ячів у тенісі та футболі.
Для того щоб зменшити перетікання повітря з зони високого в зону низького тиску, на торцях циліндра встановлюються диски більшого діаметра.
Досліди показали, що максимально ефект Магнуса проявляється в тому випадку, коли лінійна швидкість обертової поверхні циліндра приблизно в чотири рази більша за швидкість вітру. При цьому тяга ротора виходить у десять разів більша за тягу вітрила рівної площі.
У двадцяті роки подібними роторами були обладнані два великотоннажні судна. Вони здійснювали навіть трансатлантичні рейси, але надалі не будувалися, значною мірою через громіздкість масивних металевих роторів, які могли послужити причиною перекидання судна при сильному вітрі.
…Якось, відпочиваючи на Красноярському водосховищі, я за допомогою друзів, Н. Безкровного та В. Бріна, побудував катамаран зі складним м’яким ротором. У нашому розпорядженні було всього три тижні, тому довелося зробити менш ефективний ротор Савоніуса, для якого не потрібен двигун.
Ротор Савоніуса складається з двох напівциліндричних поверхонь, зсунутих відносно одна одної на довжину радіуса.
Під дією вітру ротор обертається, причому його лінійна швидкість не перевищує 1,7 швидкості вітру. В силу цього ефект Магнуса на роторі Савоніуса проявляється в 2—3 рази слабше, ніж у примусово обертових роторів.
1, 2 — верх напівкаркаса, 3 — рамка диска ротора, 4 — полотнище ротора, 5 — полотнище диска, 6 — мотузкова вісь ротора, 7 — тканинні смуги, 8 — м’який каркас (медичний гумовий бинт), 9 — жорсткий напівкаркас, 10 — мотузкові розтяжки, 11 — П-подібна щогла-опора, 12 — поперечна балка катамарана, 13 — нижній натяжний трос, 14 — скоба балки, 15 — важіль натяжного троса, 16 — підвіска ротора, 17 — скоба підвіски, 18 — корпус підшипника, 19 — підшипник, 20 — гачок підвіски, 21 — блок. Кермо умовно не показано.
Ротор (див. рис.) складається з двох каркасів — дисків та напівциліндрів, зварених з прутка Ø 10 мм. Прутки, що утворюють каркас напівциліндрів, з’єднані між собою полотнищами з щільної тканини. Кінці каркаса обох дисків стягнуті мотузкою. Утворені вгорі та внизу шестикутники обшиті полотном. Віссю ротора також служить мотузка, що дозволяє складати вітрило.
До кожного з полотнищ пришиті по дві тканинні смуги, під якими пропускаються гумові медичні бинти шириною 6 см та довжиною 80 см; кінці їх прив’язані до прутків. До полотнищ прикріплений каркас жорсткості, виготовлений зі сталевого прутка Ø 4 мм. Гнучка вісь та мотузки, що забезпечують натяг ротора, прив’язані до кріпильних скоб, з’єднаних з опорними підшипниками. Ми використовували звичайні кулькові підшипники кочення; вони цілком себе виправдали — ротор обертався при найменшому подуві вітру.
Поплавки катамарана являють собою брезентові чохли. У кожному знаходиться по три балони з прорезиненої тканини (можуть бути використані й камери м’ячів). Ми прив’язували поплавки до каркаса, збитого з плавника (його багато на берегах Красноярського водосховища). Будівництво корпуса катамарана детально не описується, оскільки в альманасі «Катери та яхти» не раз розповідалося про надувні катамарани кращої конструкції, ніж наша.
Ротор встановлюється наступним чином. Спочатку він, стягнутий гумовими бинтами, за допомогою мотузки, пропущеної через блоки П-подібної опори, піднімається нагору. Потім натягується вручну мотузкою, пропущеною через кільце, укріплене в балці катамарана. Останні 15—20 см мотузки доводиться витягувати важілем.
Випробовували катамаран протягом 10 днів при дуже слабких вітрах. Ми вважали вітер сильним, якщо нитка довжиною 30 см відхилялася на 30—40°.
При такому вітрі катамаран дрейфував і не міг ходити під кутом гостріше 100—110° по відношенню до вітру. Для зміни галсу необхідно було перевертати ротор, на що у нас йшло 5—6 хв.
Замірів швидкості не робили, але наступного літа той самий катамаран ходив зі звичайним вітрилом у 6 м² приблизно так само, як і з ротором, однак з вітрилом він лавірував краще.
Ми не рекомендуємо наш катамаран як зразок точного копіювання, оскільки низка вузлів конструкції виявилася невдалою. Наприклад, кромки торцевих дисків слід було зробити з прутка або з пластмасових трубок. Наш досвід свідчить лише про можливість побудови аматорами судна з дуже оригінальним і, на наш погляд, перспективним способом створення тяги.
Читачі, що зацікавилися роторними суднами, напевно зможуть побудувати більш вдалі конструкції. Нам здається найцікавішою побудова катамарана зі складним циліндром, який обертався б легким двигуном внутрішнього згоряння. Циліндр може бути виконаний у вигляді надувного балона або ж мати розтяжну конструкцію, як у зробленого нами ротора.
Випробувані аматорами конструкції, можливо, знайдуть застосування й у народному господарстві.
На нашу думку, встановлені за допомогою вантажних стріл надувні або ж розтяжні ротори з електромоторами можуть бути використані як допоміжні двигуни і на вантажних суднах.
«Моделіст-конструктор» № 9’76, В. ХАБАРІН