КРЫЛО ПОД ВОДОЙ

Казалось бы, что может быть лучше гребного винта! Он десятилетиями верно служит человеку, двигая самые разнообразные суда, начиная от простого прогулочного аквапеда и кончая гигантскими супертанкерами. Хорошо разработанные теория и методика расчета позволяют точно подобрать винт к любому проектируемому судну.

Но у этого столь широко распространенного и хорошо исследованного движителя есть достойные соперники. Это и водомет, и воздушный винт, и крыльчатый движитель. А совсем недавно французские изобретатели предложили необычный механизм — гидропульсир. Лабораторные опыты показали, что тяга, развиваемая им, больше, чем у соответствующих по мощности гребных винтов. Пока нет данных о применении гидропульсира на высоких скоростях, но авторы считают, что и в этом он не уступит «дедушке» винту. В пользу нового изобретения говорит и то, что, кроме постройки экспериментального катера, на одном из предприятий фирмы «Рено» запланировано изготовление судна с этим устройством и двигателем мощностью 300 кВт.

Что же представляет из себя гидропульсир! Это прямоугольный канал, в котором вертикально перемещающийся шток попеременно прижимает то к верхней, то к нижней стенке крыловидную пластину. Она шарнирно подвешена на одной трети хорды от носка профиля. В задней части канала предусмотрены демпферы, предохраняющие от жесткого удара, а по передней кромке они «растянуты» по всей длине, выполняя таким образом функции уплотнения.

Представим теперь себе, что крыло, занимающее всю площадь горизонтального сечения канала, прижато к его верхней стенке. Шток начинает давить вниз. Вследствие несовпадения точки подвески пластины с ее серединой сначала начнет отходить от «потолка» передняя кромка. В образующуюся щель засасывается вода. После того как и задняя кромка отделится от верхней стенки, крыло перемещается вниз с постоянным углом атаки относительно набегающего потока. Создается тяговое усилие, зависящее от прилагаемой к штоку силы и от угла атаки. Затем передняя кромка встречается с нижней стенкой канала, и из открытой назад уменьшающейся щели выбрасывается вода. Наконец, вся пластина ложится на нижнюю поверхность. Шток начинает подниматься, и повторяется аналогичный цикл.

Рис. 1. Конструкция движителя:

1 — кожух какала, 2 — шток привода крыла, 3 — крыло, 4 — задний демпфер, 5 — передний ленточный демпфер.

Рис. 2. Принципиальная схема работы гидропульсира:

А — начальная фаза,

Б — передняя кромка крыла отходит от стенки канала, и в образующуюся щель засасывается вода,

В — крыло движется вниз, перегоняя воду назад,

Г — крыло передней кромкой легло на стенку канала и выдавливает из щели воду,

Д — конечная фаза, одновременно является началом следующего цикла.

Как видно из описания, тяга создается в каждой фазе движения крыла. Есть две составляющие: тяга гидродинамическая, когда вступают в силу те же законы, что и при работе гребного винта, и тяга, получаемая при всасывании-выбрасывании воды объемным насосом «канал — крыло».

Обратите внимание на высоту и площадь канала в сравнении с диаметром и площадью диска винта. Ведь высота канала (диаметр винта) определяет собой немаловажный параметр — осадку судна. Ясно, что гидропульсир может занимать всю ширину кормы. При той же осадке нужно было бы ставить несколько гребных винтов, сохраняя такое же сечение отбрасываемой струи воды. Достоинством нового устройства является и то, что оно обладает высокой приспособляемостью, так как можно изменять площадь крыльев и их число без коренных переделок движителя. У корабельных же винтов данного диаметра возможность изменения их параметров значительно меньше.

А любой конструктор или технолог подтвердит вам, что для изготовления гидропульсира не потребуется таких сложных и точных станков, как для гребных винтов.

Да и с точки зрения безопасности новый движитель, внешне представляющий из себя неподвижную коробку, при встрече с ним в воде доставит гораздо меньше неприятностей, чем вращающийся винт.

При маневрировании для изменения направления тяги на обратное можно использовать либо опускающийся дефлектор, либо разворот канала на 180 либо дополнительный шток заднего хода, прижимающий при необходимости заднюю кромку крыла к нижней стенке канала. Направлением движения судна можно управлять обычным рулем или же поворотом всего устройства на необходимый угол вокруг вертикальной оси. Надо отметить, что гидропульсир а отличие от подвесного лодочного мотора допускает разворот на 360°.

Рис. 3. Два варианта реверсирования тяги:

А — с помощью опускающегося дефлектора, Б — с помощью дополнительного штока.

Рис. 4. Компоновка модели катера с гидропульсиром:

1 — батареи, 2 — выключатель, 3 — электродвигатель, 4 редуктор, 5 — кривошипно-шатунный механизм, 6 — гидропульсир, 7 — руль поворота.

На моделях можно рекомендовать привод от двигателя внутреннего сгорания или электрического двигателя с помощью шатуна, сцепленного со штоком. При небольших размерах крыла проще обойтись без редуктора. Очень хорошо компонуется установка с поршневой паровой машиной. В этом случае отпадает необходимость введения связующих звеньев: поршень парового двигателя жестко крепится к штоку.

Тем, кого заинтересует эта статья, советуем подумать, какого типа судно будет наиболее подходящим для установки на него описанного устройства. Может быть, катамаран? Здесь можно использовать всю габаритную ширину корабля, да и входное отверстие канала не будет затеняться идущим впереди корпусом.

Если вы построите действующую модель с движителем типа «гидропульсир», напишите нам. Всем читателям будет интересно узнать о результатах вашего эксперимента.

В. ИВАНОВ