Смирнов Г.В. - Рожденные вихрем (1107599), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

На стыке двух стихий В 1926 году известный советский кораблестроитель, участник Цусимского сраження, революционер В. П. Костенко опубликовал небольшую работу «Сопротивление воды движению судовэ, в которой писал: «На природу волнового сопротивления установился такой же взгляд, как в отношении трущегося сопротивления: его считают универсальным законом природы, столь же присущим движению тел и судов по поверхности воды, как и трение... не подозревают, что волнообразование есть лишь следствие применяемых ныне геометрических форм судов, делающих неизбежным нарушение равновесия, поверхности воды...» И далее он набросал план исследований многокорпусных судов — катамаранов н тримаранов, которые должны были, по его мнению, иметь меньшее волновое сопротивление, чем классические однокорпусные корабли.

Эксперименты подтвердили правоту В. П. Костенко лишь частично: увеличение подводной поверхности у многокорпусных кораблей приводило к такому росту сопротивления трения, которое перевешивало выигрыш от снижения волнового сопротивления. Лишь при скоростях, превышающих 22 — 24 узла, суммарное сопротивление тримарана становилось меньше, чем у одно- и двухкорпусных конструкций. Но призыв Костенко искать кардинально новые формы и новые методы снижения сопротивления — в первую очередь волнового — был своевременным. С середины 1920-х годов во всем мире ведутся интенсивные исследования процессов глиссирования — скольжения по поверхности воды, движения крыльев под водной поверхностью и над экраном, движенке на воздушной подушке.

Первые эксперименты с глиссирующими корпусами в своем бассейне в Торкее провел еще У. Фруд. Один из них — он был предложен неким К. Рамусом — представлял собой длинный корабль, состоявший в профиле как бы из двух плоских клиньев, в месте стыка которых возникал резкий уступ. По мысли изобретателя, на большой скорости клинообразные днигца должны были выталкивать корпус из воды, и после этого он должен был скользить на нескольких точках, испытывая ничтожное сопротивление. Исследования Фруда в 1872 году не подтвердили этих предположений, и форма Рамуса была забракована. Неудачной оказалась и трехпоплавковая модель самого Фруда, ядея которой возникла у него во время исследования рамусовой формы. И зто надолго охладило интерес ученых к проблемам глнссировання.

Лишь в середине 1920-х годов, когда были созданы мощные и легние авиационные моторы, стала ясна причина фрудовских неудач: преимущество глиссирующих корпусов могло проявиться только при высоких скоростях, которые даже предстаиить себе не могли кораблестроители прошлого века.

Именно к этому времени относятся первые теоретические исследования простейших задач глнссирования, выполненные англичанамн Дж. Рэлеем и Г. Лэмбом и голландцем Е. Хогнером. Наконец, л 1930-х годах немецкий гидродинамик Г. Вагнер и советский ученый Л. Седов разработали фундаментальную теорию глиссирования. В ней глнсснрующая поверхность рассматривается как некое «полукрыло», обтекаемое жидкостью только с нижней стороны. При этом подъемная сила, индуктивное и фри кционное сопротивление получаются примерно вдвое меньше, чем у крыла, а волновое сопротивление тем больше, чем меньше скорость движения. Таким образом, сразу прояснилось преимущество глиссеров именно при высоких скоростях, чем и объясняется интенсивное строительство быстроходных глиссеров в начале 30-х годов.

Но хотя именно на глиссере «Блюберд П» английский гонщик М. Кемпбелл в 1939 году установил рекорд скорости на воде — 226 км/ч, — опыт показал, что их практическая ценность снижается из-за чрезвычайной чувствительности к малейшему волнению на море.

Вот почему внимание кораблестроителей в конце 30-х начале 40-х годов закономерно переключается на подводное крыло. Исследования в втой области велись с конца Х1Х века, но первый крупный успех был достигнут только с появлением авиамоторов: в 1920 году американец А. Белл — изобретатель телефона — построил катер иа подводных крыльях с двумя воздушными пропеллерами, который установил тогдашний рекорд скорости на воде — 1!4 км/ч.

Однако глиссеры на время отвлекли внимание исследователей от подводного крыла, и только после второй мировой войны был достигнут успех— блестящие конструкции «Ракет», «Комет» и «Метеоров», созданные советским кораблестроителем Р. Е. Алексее вым, вывели нашу страну на одно из первых мест в мире в этой области. Глиссеры и суда на подводных крыльях еще сохраняют связь с водной стихией. Следующий шаг — полный отрыв от водной поверхности. Здесь возможны два пути: 170 создание воздушной подушки и использование эффекта близости экрана — водной или земной поверхности.

«Еще в середине 1924 года... Константин Эдуардович Циолковский говорил мне, что у него родилась мысль о бесколесном вездеходе, лежащем на воздушной подушке, — вспоминал известный советский ученый, основоположник гелиобиологии профессор А. Л. Чижевский.— Говорил с увлечением и показывал примитивный чертеж нового автомобиля».

А спустя 10 лет началось испытание первого советского судна на воздушной подушке Л-1, спроектированного профессором В. И. Левковым. Спустя еше три года более совершенный аппарат Л-5 весом в 9 т развил на мерной миле рекордную скорость— 135 км/ч! Так выглядела одна из первых попыток оторваться от водной — да и не только от водной — поверхности...

В 1923 году Б. Н. Юрьев опубликовал работу «Влияние земли на аэродинамические свойства крыла». После него исследованием этой проблемы занимались Б. А. Ушаков, С. Н. Насилов, Я.М. Серебрийский, Ш. А. Биячуев, Б. Т. Горощенко, А. И. Смирнов, Г. И. Костычев. За рубежом влияние экрана на крыло изучали А. Бетц, Л. Прандтль, Е. Пистолези и другие. Выяснилось, что при движении крыла вблизи экрана — водной или земной поверхности — давление под ним получается больше, чем при полете на большой высоте. Благодаря этому возрастала подъемная сила, в то время как лобовое сопротивление почти не менялось. Именно это открытие и легло в основу многочисленных проектов экранопланов, которые строились и испытывались во всем мире с середины 1930-х годов.

Таким образом, стремление оторвать судно от поверхности воды привело к значительному увеличению скоростей движения. Подводные крылья позволили в среднем достичь 80 — 90 км/ч, глиссированне — 90 — 100, воздушная подушка — 110 — 150, экранный эффект — 200— 220 км/ч. Для сравнения укажем, что лучшие показатели для водоизмещающих кораблей — 65 — 75 км/ч. Однако все эти приемы снижения соцротнвления пригодны только для небольших судов, водоизмешение которых не превышает нескольких сот тонн.

Для более крупных кораблей специалисты предлагают другой, более радикальный путь снижения сопротивления -- уход под воду. Еше Борда установил, что сопротивление ш вполне погруженного тела растет медленнее, чем движущегося на поверхности воды. Но для практики это наблюдение представляло чисто умозрительный интерес: в распоряжении техники не было двигателей, способных работать без атмосферного кислорода. Только появление атомных установок, не нуждающихся в воздухе, позволило реализовать другой путь снижения сопротивления — подводные лодки, которые, идя на большой глубине, вообще не испытывают волнового сопротивления... К сожалению, и у этого решения есть свои минусы.

Во-первых, возрастает сопротивление трения за счет увеличения смоченной поверхности подводной лодки, что уменьшает выигрыш, даваемый устранением волнового сопротивления. Во-вторых, атомная установка гораздо дороже хорошо отработанных и проверенных двигателей, работающих иа жидком органическом топливе. В-третьих, подводные грузовые суда, сопоставимые с ныне существующими надводными, не смогут проходить через многие проливы и каналы. Вот почему способы ' снкжения сопротивления обычных водоизмещаюших торговых судов по-прежнему остаются в центре внимания судостроителей всего мира... В поисках новых путей снижения сопротивлений Когда в 1929 году конструкторы французской фирмы Пеноэ стали проектировать новый рекордно быстроходный трансатлантический лайнер, они взяли- за прототип корпус традиционного парохода «Иль-де-Франс».

Но при испытаниях модели на повышенной скорости носовая волна поднялась почти до верхней палубы, а потребная мощность получилась чрезмерно высокой. Вот почему онн е недоверием отнеслись к новой идее эмигранта из России В. И. Юркевича, предложившего чертежи корпуса будущего судна, разработанные на основе его метода. Каково же было их изумление, когда из пятнадцати моделей, испытанных в Гамбургском опытовом бассейне, наилучшие результаты показала модель, сделанная без всяких изменений и дополнений по. чертежам Юркевича.

Именно по этой модели, именовавшейся в отчетах бассейна «неулучшаемой», и был построен корпус знаменитой «Нормандии». В чем же заключался секрет «формы Юркевича»г Оказывается, он первым нашел способ подавления носовой системы волн. В то время как заостренная носовая оконечность с глубокими впадинами на скулах легко рассекала воду на поверхности, не давая возникнуть сколько-нибудь значительному возвышению воды, образующему гребень волны, бульбообразная подводная часть была спроектирована так, чтобы направлять находяшиеся под ней слои воды вверх, к тому месту корпуса, где должны были бы образовываться впадины поперечных волн. Благодаря такому подавлению волновая система получалась вялой, не столь мошной, Как у судов обычных форм, а это и приводило к снижению волнового сопротивления. «Особенность «Нормандии» по сравнению с другими судами та, — писал Юркевич, — что у нее совсем почти нет носовой волны, и, кроме того, весь корпус окружен слоями эмульсии, доходяшими почти до самого носа, тогда как у обычных судов носовая волна смывает этот слой в передней части и этим увеличивает трение...

Характеристики

Список файлов книги