Смирнов Г.В. - Рожденные вихрем (1107599), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Другая особенность — необыкновенно большая ширина корпуса — 36 м — по сравнению с другими большимн лайнерами, у которых она редко превышала 30,5 м. В те годы все были убеждены, что для увеличения скорости хода необходимо требуется уменьшение ширины миделя.- «Нормандия» была разительным доказательством противоположного: при большей ширине в сочетании с новой формой носовой части скорость ее была увеличена, а потребйая пропульсивная мошность уменьшена>. И действительно, «Нормандия» развивала скорость выше 30 узлов при мошности 160 тыс.
л. с., а лайнеру традиционной формы требовалась для этого мощность 180 тыс. л. с.! Юркевич считал, что изобретенная им бульбовая форма носа пригодна только для сравнительно острых и быстроходных судов. Но значение и применение его идеи оказалось значительно шире.
В 1962 году японский гидродинамик Т. Инуи установил, что хорошо развитый носовой бульб, установленный на быстроходных судах сравнительно полных обводов, дает снижение общего сопротирления на 15% за счет взаимного погашения волн, создаваемых бульбом и корпусом. А лет десять спустя бульбовые формы применялись уже н иа судах очень полных обводов и не очень высоких скоростей. Причем снижение сопротивления достигалось за счет заострения носовых обводов основного корпуса, автоматически по- 173 Рис. 62. Зависимость волнового сопротивления лля корабельного корпуса с бульбом (пунктирная линия) н бев бульба (сплошная ливия). Выигрыш очевиден при скорости 21 узлов волновое сопротивление корпуса с бульбом в полтора раза меньше, чем у корпуса бел него лучающегося при применении бульба таранного типа.
На советском танкере «Рихард Зорге» таким путем удалось увеличить скорость на 0,75 узла по сравнению с иредшествующим танкером «София». Дальнейшим развитием этой идеи стали суда «сигарного» типа: нх подводная часть приближалась к форме хорошо обтекаемого каплеобразного тела нли сигары, которая соединялась с широкой надводной частью узким, острым, хорошо рассекающим воду участком корпуса.
Логически запершили эту линию развития полупогруженные суда, состоящие из легкого надводного корпуса, который поддерживается иа плаву двумя полностью погруженными обтекаемыми корпусами, соединеннымн с надводным корпусом стойками. Исследования показали, что такое судно практически 114 не испытывает волнового сопротивления, зато сопротивление трения нз-за увеличения смоченной поверхности возрастает почти в два раза. Отсюда ясно, как важно найти надежные методы снижения сопротивления трения... В конструкции «Нормандии» оно частично снижалось за счет водовоздушной эмульсии, возникавшей в носовой части, которая, обволакивая корпус, меняла плотность и вязкость среды, примыкавшей непосредственно к обшивке. Возникла мысль искусственно увеличить этот эффект, нагнетая воздух под днище судна.
Первые такие эксперименты, проведенные в 1904 — 1905 годах американским гидродинамикам Д. Тейлором, дали обескураживающий результат: сопротивление судна при поддуве не убывало, как ожидалось, а, наоборот, возрастало, причем воздух не образовывал примыкающую к обшивке пелену, а создавал облако пузырьков, не контактирующих с поверхностью корабля... Лишь позднее, когда плоские участки днища стали отделять от скругленных скул продольными килями, удалось получить устойчивые воздушные каверны. В конце !960-х годов в Советском Союзе в опытной эксплуатации находился крупный речной теплоход «Волго-Дон» водоизмещением 6430 т, на котором с помощью поддува воздуха под днище удалось снизить сопротивление трения на 20~1 Более неожиданные и интересные результы были получены в начале 60-х годов в ходе обсуждения так называемого «парадокса Грея». В 1935 году английский зоолог Дж.
Грей — один из пионеров изучения механизма движения животных — попытался оценить мощность мышц дельфина. Исходя из рассказов моряков и натуралистов. он принял скорость движения дельфина равной 20 узлам. После этого Грей вычислил мощность, которая необходима для движения с такой скоростью твердому телу, в точности совпадающему по форме и размерам с телом дельфина. Она оказалась равной 2,6 л. с. Какие же мускулы нужны дельфину, чтобы развить такую мощность? За неимением более достоверных данных Грей принял, что мышцы дельфина не отличаются от мышц человека нли собаки, которые способны развивать около 0,02 л. с.
на килограмм веса. Отсюда вес мышц дельфина получался равным 120 кг, а в действительности он в десять раз меньше! После споров и обсуждений ученые осознали„что па- 17$ радокс Грея порожден не произвольно принятыми допущениями, а аномально низким сопротивлением тела движущегося дельфина. Для объяснения этой аномалии было предложено множество гипотез, но ни одна нз них не вызвала столько споров и недоразумений, сколько гипотеза М. Крамера... Во многих статьях описывалось, будто бы немецкий гидродинамик М. Крамер, пересекая на пароходе Атлантику, заинтересовался дельфинами, шутя обгонявшими лайнер.
Пораженный этим, он будто бы стал изучать строение их кожи н обнаружил, что она способна гасить завихрения воды за телом движущегося дельфина, а потому и снижать его сопротивление. Не удовлетворившись решением чисто академической задачи, Крамер будто бы задумался о применении этого принципа в кораблестроении и изобрел эластичное покрытие, которое копировало строение кожи дельфина и снижало сопротивление обшитых им судов. Так будто бы и родилось покрытие «ламинфло», в два раза снижающее сопротивление движу- шихся в воде тел.
Увы, в действительности все было совсем наоборот. В Г938 году молодой инженер получил германский патент на «метод снижения сопротивления трения». Тонкие, тесно расположенные на поверхности движущегося тела проволочки натягивались вдоль потока. Пб мысли автора, трение жидкости в зазорах между проволочками должно было гасить турбулентные вихри, образующиеся при обтекании, и сохранять пограничный слой ламинарным.
Спустя несколько лет Крамер действительно заинтересовался быстроходностью дельфинов. Раздобыв несколько кусков дельфиньей кожи, он попытался объяснить ее строение с точки зрения своего патента. Свое рассуждение Крамер заключает осторожной фразой: «Если это объяснение правильно, то кожа дельфина представляет собой устройство. с помощью которого затухание возмущений потока на стенке происходит на всей поверхности тела дельфина...» Таким образом, с изобретения Крамера следует удалить бнонический ореол и оценить его по достоинству: это была первая попытка снизить сопротивление трения путем ламинаризации пограничного слоя. По мысли изобретателя, покрытие должно состоять нз трех слоев резины общей толщиной 2 — 3 мм.
Верхний слой — глад- 176 кий — воспринимает давление набегающего потока. Второй — эластичный с гибкими вертикальными столбиками заполнен демпфирующей силиконовой жидкостью. Третий — тоже гладкий — примыкает к корпусу. Развивающиеся при турбулизацни потока поперечные вихри, передавая свою энергию деформирующейся стенке и рассеивая ее в демпфируюшей жидкости, гасятся, и благодаря этому пограничный слой остается ламинарным на большей части поверхности тела.
Эксперименты показали, что сопротивление трения тел, покрытых ламиифло, снижается иа 15 — 45% по сравнению с жесткой моделью. Однако практическое использование этого изобретения затруднено быстрым старением резины. Кроме того, ламинфло подвержено обрастанию морскими организмамн. Поэтому более практичным представляется специалистам другой способ снижения сопротивления трения — введение полимерных добавок в пограничный слой.
В 1948 году английский химик Б. Томс обнаружил удивительный эффект: при добавлении в воду ничтожных количеств некоторых полимеров — меньше 0,001Ъ по весу — ее гидродинамические свойства поразительным образом меняются. Пока режим течения ламинариый, раствор ведет себя точно так же, как чистый растворитель. Но как только течение начинает турбулизироваться, раствор гасит возникающие в нем вихри.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
