Смирнов Г.В. - Рожденные вихрем (1107599), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Боковые стороны треугольников с Ряс. 27. Волновая система, создаваемая корпусом дннястщегося по поперкяостп воды корабля течением времени расходятся все больше и больше, постоянно оставаясь между двумя прямыми, исходящими из движущейся точки под углом 38'56'. Величина этого угла ие меняется и не зависит от скорости движения точки. Что же касается волн, замыкающих расходящиеся боковые гребни и лежащих в основании каждого треугольника, то они практическя остаются на месте и отделены друг от друга расстоянием, равным длине трохоидальной волны при данной скорости точки. Итак, образно говоря, движущаяся точка как бы непрерывно генерирует на поверхности волновые треугольники и по мере своего удаления вытягивает их все сильнее и сильнее. Если же вместо точки. движется протяженный по длине корпус корабля, то картина усложняется.
Вершины треугольников уже не удерживаются в носовой точке. Расщепившись, оии начинают скользить вдоль борта и, постепенно расходясь, отрываются от него, тут же замыкаясь второй поперечцой волной. В результате вместо вытягивающихся вдоль направления движения треугольников возникает серия равнобедренных трапеций, постепенно растягивающихся в направлении, перпендикулярном направлению движения. При этом высота трапеций равна длине трохоидальной волны. Но это наблюдение носило качественный характер и не давало ключа к вычислению волнового сопротивления корпуса данной формы.
Таким образом, в истории развития учения о гидродинамическем сопротивлении ХЧ1П век сыграл необычную роль. Богатый и теоретическими, и зкспериментальнымн исследованиями, он тем не менее оказался весьма скудным в получении научных теорий, соответствующих действительности.
И прав был выдающийся усский гидроаэромеханик Н. Е. Жуковский, когда в 880-х годах невысоко оценивал результаты, достигнутые в ХЧП1 веке в области гидродинамического сопротивления с помощью одной только математики. «От гидродинамики Даниила Бернулли, — говорил он, — у нас осталась только теорема его имени... гидродннамнка Д'Аламбера с его гипотезой шаровидных часткчек вся отошла в Лету; Эйлер хотя и вывел уравнения гидродинамики... сам очень мало воспользовался ими для решения задач о сопротивлении среды». С другой стороны, мы видим ряд искусных экспериментаторов, которые разрушилн теоретические представления своих предшественников и современников, но взамен не дали ничего, кроме чисто качественных объяснений физического смысла некоторых процессов, связанных с гидродннамическим сопротивлением.
Правда, именно в этот период был достигнут важный результат — сопротивление удалось четко разделить на три компоненты — сопротивление формы, трения и волновое. Но так или иначе, к середине Х1Х века ни теоретики, ни экспериментаторы все еще не могли ответить на самый главный и насущный вопрос практики: как вычислить сонротнвление корпуса будущего судна? Глава !У. МАЛЕНЬКИЕ МОДЕЛИ, БЕЗ КОТОРЫХ НЕВОЗМОЖНЫ БОЛ ЬШ И Е КОРАБЛ И 1858 году сошел на воду один из самых удивительных в истории кораблей— знаменитый «Грейт Истерн», предназначенный для рейсов в Индию вокруг Африки без пополнения запасов топлива.
Газетчики не упустили случая подсчитать, что «Грейт Истерн» был больше, чем библейский Ноев ковчег. Что водоизмещение гиганта — 32 160 т — превосходит вес всех 197 английских кораблей, которые отразили некогда испанскую «Непобедимую армаду». Что -мощность двух паровых машин «Грейт Истерн» вЂ” 11 тыс. л. с.— достаточна для приведения в действие всех ткацких фабрик Манчестера. Что никогда еще не выходил в море корабль, у которого было бы шесть мачт, пять труб и пять с лИшним тысяч квадратных метров парусов. Лишь через 49 лет в 1907 году — сошло на воду судно, превзошедшее размерами «Грейт Истерн» вЂ” то была «Лузитания»...
Нетрудно представить себе, какое потрясающее впечатление должен был произвести этот пароход на современников. Постройка «Грейт Истерн» была настоящим технологическим взрывом в Х1Х веке, давшим могучий толчок развитию английской, да и мировой про. мышленности. Она стимулировала быстрое распространение железного и стального судостроения, совершенствование паровых машин и котлов, внедрение новых принципов в проектирование корабельных конструкций.
Но кроме такого общего воздействия на технологию и производство, постройка «Грейт Истерн» внесла особый вклад в развитие учения о сопротивлении корабля. И получилось так, что с судьбой знаменитого парохода оказались прнчудливо связанными судьбы трех людей, сыгравших видную роль в теории корабля. 91 Уроки Изамбара Брюнеля Инициатором постройки, главным конструктором и руководителем всего дела был Изамбар Брюнель— быть может, самый крупный инженер первой половины Х!Х века, построивший 25 железных дорог, 125 мостов, 8 причалов и сухих доков, двухмильный железнодорожный туннель Бокс, долгое время остававшийся самым длинным туннелем в мире, и три парохода — «Грейт Вестерн», «Грейт Бритн» и <Грейт Истерн», каждый из которых составил эпоху в истории парового океанского судоходства.
Даже сто пятьдесят лет назад, когда процветал инженерный универсализм, едва ли нашелся бы еще один инженер, способный представить такой список работ. Если же учесть, что каждое творение Брюнеля выделялось значительностью и оригинальностью, то нетрудно понять, почему некоторые исследователи склонны ставить его в один ряд с Леонардо да Винчи, в ряд художников по натуре и инженеров по профессии. Когда Брюнель задумал постройку грандиозного корабля, способного ходить в Индию без возобновления запаса топлива и пути, он не смог найти в Англии человека более сведущего в железном судостроении, чем Скотт Рассел.
Владелец верфи в Миллуоле на Темзе, он предложил придать корпусу будущего корабля рйзработаиную им <гидродинамическую волновую форму», при которой якобы волновое сопротивление получается наименьшим. Брюнель согласился, хотя от его внимания не ускользнуло то, что Скотт Рассел, толкуя о наименьшем сопротивлении, не в состоянии ответить на самый главный для конструктора вопрос: машины какой мощности нужны для того, чтобы сообщить судну заранее назначенную скорость.
По-видимому, эта проблема давно интересовала и беспокоила великого инженера, нбо одному из своих помощников по постройке «Грейт Истерн» он дал совет всерьез заняться теорией сопротивления судов. Этим помощником был Уильям Фруд. Так, в крупнейшем событии промышленного мира в середине Х1Х века — в постройке гиганта «Грейт Истерн» вЂ” оказались связанными в один узел судьбы У. Фруда, создавшего классическую методику модельных испытаний, и Скотта Рассела — его постоянного оппонента и принципиального противника моделей...
Исследуя переносные волны в каналах, Скотт Рас- сел заинтересовался возвышением воды перед носом движущегося по поверхности жидкости судна н углублением, возникающим за его кормой. Мысль о том, что этн изменения уровня близ движущегося корабля влияют на его сопротивление, была отнюдь не нова. Но только Скотт Рассел попытался практически воспользоваться этим наблюдением.
Разве нельзя снизить сопротивление, придав носу такую форму, при которой частицы воды не поднимались бы перед ним буруном, а легко соскальзывали -в стороны без толчков и ударов? Для этого, очевидно, надо придать оконечности нося форму острого постепенно расширяющегося клина, без удара входящего в воду. Тогда частицы жидкости, бегущие вдоль борта 'корабля, будут плавно ускоряться, переходя с вогнутой части борта на выпуклую, достигать самой широкой части корпуса — миделя, а потом так же плавно замедляться, передавая на корму всю приобретенную при разгоне скорость.
Для проверки своей догадки Скотт Рассел построил три лодки, отличавшиеся только обводами, и испытал их на спокойной воде прн одинаковых скоростях. Насыпав на поверхность множество плавающих стеклянных шариков, исследователь воочию убедился, что когда нос лодки имел обычные в судостроении выпуклые обводы параболических форм, шарики ударялись об нос, отскакивали от него и, можно сказать, «путалнсь перед носом».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
