Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Одним из важных и резких различий Дю-Бюа от предшественников должно считать выяснение роли кормы, т. е. части, следующей Ва мнделем. Ньютону, Эйлеру и многим другим, бравшимся столь напрасно за теорию сопротивления,— было не ясно то влияние кормы на сопротивление, которое практика мореходного дела делает столь очевидным. Дю-Бюа первый ясно сознал, старался выразить и объяснить и влияние трения, н влияние длины, и много других подробностей учения о сопротивлении.
Оттого мне кажется, что этот исследователь есть первый зачинатель правильного решения задач сопротивления. За ним последовали, его мысли подхватили многие, но его силы не было у последователей, они не сумели продолжать новый опытный путь, сбились на более торную дорогу и кончили тем, что сбились с нового пути опять на старый, Главною особенностью исследований Дю-Бюа служит применение трубки Пито для отыскания законов сопротивления, Пито (Р(1О1), почти современник Дю-Бюа, предложил Парижской Академии в 1753 г. для измерения скорости течения рек прибор, носящий с тех пор его имя: трубка Пито. Это простейший и остроумнейший прибор.
Трубка, открытая с обоих концов и загнутая под прямым углом, погружается вертикально в реку так, чтобы отверстие горизонтальной ветви былО направлено противу течения. Тогда вода поднимается в вертикальной ветви ВАжнейшие сведения О сОпРОтиВлении среды 329 выше уровня.' Высота поднятия воды в трубке Пито пропор- циональна квадрату скорости, как и высота, отвечающая ско- рости при свободном падении. Срелнвв велнчннз резвостей уровНей Число ~ нвблю1 веной Снорость о м в «евунву оа уревненню о=пои и— — сы б Скорость в узлах >в мор- свнх молве в чесу Рвз ость уровней в и Л = 0.0255 О Чнс,>а оборот в вешнем 3 5 1 5 7 6 7 6 (Н= 0,1>2 ( 0.134 0.199 0.208 0.268 0.385 0.407 0 416 и = 50,'2) 60 85 100 ( у04 =-4.40 делений ( 5.25 7 80 16.30 о 25 З.О 3.5 о = 1.20 1.45 1.80 !.82 '>.
07 2.45 -". 55 '.;0 5 "5 с( Принимая формулу с( = й- - пли >т'= Кп2, должно получить для 2л оз й постоянную зеличину — нлп К. В действительности изеем следующий ряд 2оо чисел (длв и = 50 и 74 мало наблюдений, а потому не приводим результата): и = 60 75 85 104 110 К = 0.063 0.063 0.062 0,061 0.057 Срелнсе К= 0062; а потому й= К2к = 00о2 2.98 = 122, что близко к обычным числам, получаемым при изучении сопротивления. Нале думать, что Для определения уровне Пито присовокупляет другую вертикадьную нс загнутую трубку — это нелостауок первичного устройства, потому что в этой трубке уровень воды нитке обычного уравнл (по капиллярностп) и наблюдать его неуаобно.
Видоизменения трубки Пито, предложенные впоследствии для определения скорости течения рек нан скорости хода судов, представляют также две трубки, — одна с отверстием, направленным противу течения, другая с отверстием, направленным вниз нлн взад. В первой, при движении, вода поднимается, во второй опускается. Разяость высот служи~ л>ерою скорости воды или судна. Чтобы наблюдение было возможно й удобно, обе трубки соединяются вверху, и нз инх обеих вытягивается часть воздуха. Оттого оба уровня воды в трубках поднимаются до желаемой высоты. Такое приспособление делает прибор удобным для определения скорости хода судов н, п,> моем> предложению, В.
П. Верховский и В. А. Купреянов, летом 1879 г., испробовали подобный прибор на одном из миноносных судов. для этого на носу парохода прикреплялся шест, спускающийся в волу, й к этому шесту прикреплена была круглая цилиндрическая коробка с поперечною перегородкою. Ось цилиндрической коробки направляется горизонтально, по осп парохода. два дна (переднее и заднее) и перегородка перпендикулярны к направлению пути. В плоском, переднем, круглом дие коробки, обращенном кнаружн, сделано в средине тонкое отверстие.
Такое же в заднем дне коробки. Из переднего и заднего отделения коробки плут трубки, доходящие до манометра, или указателе уровней, снабженного насосом для разрежении воздуха. Разность уровней определялась делениями; 20 делений = 510 мм, скорость лола — числом оборотов машины, а ранее было известно отношение числа оборотов к скорости. Привожу полученные результаты, в средних числах нз 40 наблюдений: зз!) о сопротнвлании жидкостей Прибор Пито был применен Дю-Бюа для своих исследований, Им он определял носовое давление и кормовое недавление.
Вместо прямого наблюдения вышеописанною трубкою разностей высот близ водяной поверхности, что очень неудобно, Дю-Бюа делал трубку из жести и в нее пускал поплавок с выдающимся стержнем, движущимся при поднятии уровня воды в трубке. Замечая на шкале стояние поплавка как в то время, когда движения (воды или прибора) нет, так и тогда, когда оно происходит, Дю-Бюа судил о высоте поднятия воды в трубке. Приборы„примененные Дю.Бюа, изображены на листе 1, черт.
2, 3 и 4. Первый из них представляет простейшую, первичную форму прибора, употребленную для наблюдений около поверхности воды аб. Прибор этот есть деревянный, вверху открытый ящик, видный на черт. 2 спереди, где стелано 9 отверстий, и в разрезе, на котором видно относительное положение шеста Ат7г, служащего для укрепления снаряда.
В ящике плавает поплавок с выдающимся указателем п. Приборы, изображенные на черт. 3 н 4, закрыты со всех сторон н только спереди имеют отверстия, а сбоку имеют особые трубки, вмещающие поплавок. На первом из этих приборов (деревянный ящик) 21 отверстие, а во втором 5 и более. Последний состоял из жестяного ящика с переднею стенкою в 1 кв. фут. Важно заметить, что только прн надлежащем устройстве приборов, прн продолжптельноч нзученнн дела н прн разнообразных возможных улучшениях — прибор, подобный вышеопнсанному вндопзмененню трубк~ !!нто, может сделаться практическим оруапем мореплавателей, потому что он может показывать (н регистрировать, т.
е. заппсывать) в каждый момент пути скорости хода н сопротивления. Заметим, что сам Пито уже употребнл свою трубку для подобной же цели н что затем многие предлагали н прнменялн подобный же прибор, но никто, сколько мне известно, ве занялся окончательною разработкою втого прибора, который можно было бы назвать ходомером. Во всяком случае улучшенная трубка Пито во многих отпошеннях заслужпвает предпочтение пред обыкновенным морским лагом н стоит вннмання практнческнх мореходов.
Ее вндонзменение, приложимое к воздухоплаванию, я предполагаю описать, когда число опытов успею увеличить. Считаю здесь нензлншннм указать на то, что прпмененцем трубки Пито к определению хода кораблей после самого Пито заннмалнсь многие. Укажу например на Вег!оп (Бос!егу о! Епя!пеегз, Тгапз. (ог 1869, р. 215]; Огозйо! (Тйеогензсйе Мазсыпеп!ейге, 1, 887), г!етсйег а. Ке!сйепЬасп (Епйвгеег!пн, 1871; О!пя!ег'з Аппа!еп, !. 203, р.
329) н ггопбе (Керог! о! иэе Вги!ай Аазос!апоп, 1874, р. 255). Бертони Фроуд применнлн вертикальную трубку с боковым отверстием и показалн, что, вращая трубку около осп. получается поднятие нлн опускание, соответствующее углу Н СКОрОСтИ. МНЕ КажЕтСя, ЧтО НЕОбХОдНМО СОбЛЮдатЬ В ПрибарЕ ч СЛЕдУЮШПЕ непременные условия, чтобы он был точным нзмернтелем скоростей: поместить его впереди носа, отверстня делать в центре тонкой круглой пластннкн, перпенднкулврной килю, одно отверстие ваправнть против течения, другое по течению (обратить к кораблю), оба расположить по направлению киля н наблюдать разность уровней в двух трубках, сообщенных с этими отверстиями, Неуспех попыток, слеланных до снх пор, можно приписать несоблюдению одного нз этих условии. * В подлнвннке „прнборах'. (Прлль Редд ВАжнейшие сВедения о сопРотиВлснни сРеды 331 у этого последнего прибора толщина стенок мала, а потому .отверстия не представляли трубчатых насадок, как у приборов 3 и 2, где стенки были деревянные, толщиной у 2-го в 1 дюйм, у 3-го в '(,, При опыте открывались или закрывались желаемые отверстия.
С этими немудрыми приборами Дю-Бюа сделал очень мудрые определения, навсегда памятные в науке о сопротивлении, оказавшие на ход ее большое влияние, хотя и довольно одностороннее. Прежде всего прибор, черт. 2, был помещен в текущую воду, скорость которой определялась особым маховиком с лопатками и была (на глубине центра прибора)=42.1 дюйма в секунду. Этой скорости отвечает высога (по уравнению уг= -2." 444).' 2л Когда открыто было одно среднее отверстие прибора (фиг. 2), погруженного на "(ч высоты в воду, в ящике его (опыт М 207) Высота воды была 3."33, когда открыты были толыго два нли одно ближайшие к центру.
отверстия, поднятие=2."42, когда открыто было одно нижнее среднее отверстие 2.л09, одно угловое нлжнее 1."О. Когда открыты были все отверстия, поднятие было=2.89. Когда взят был прибор, изображенный на черт. 3, и погружен весь в воду (бок прибора 7", погружение центраб"), то при открытии всех отверстий (опыт 208) поднятие поплавка было=2"?'(т"', когда открыто только центральное отверстие= =Злб"', одно отверстие под центром 3л1"', одно под этим 2"9"', одно нижнее среднее 2"3'", одно сбоку центра 3"4"', следующее сбоку 3"0"', одно боковое крайнее 2"бэ", одно над центром 3"3"', второе над центром 3'0"', самое верхнее одно 2"7'/з'". Из этого следует с очевидностью, что давление на разные части пластинки не одинаково: в центре наибольшее, к бокам уменьшается; в центре=1.33 уг (л высота, отвечающая скорости), а на всей пластинке = 1.0б л. Очевидна также связь этих поднятий с поднятием воды на вертикальной плоскости, поставленной противу течения, Приближенно допускает и Дю-Бюа, что среднее давление на дио поверхности ' равно давлению столба й, как следует из опытов д'Аламбера, Коидорсе и Боссю (стр.
313). Далее он говорит преимущественно о явлениях, замечаемых при полном погружении в воду вышеописанных видоизменений трубки Пито. Следующий ряд опытов сделан в канале 13' ширины и 3'9ч глубины; Дю-Бюа рассматривает его по отношению к прибору (поверхность 1 кв. фут) как бесконечную' массу воды, хотя т 1 французский дюйм !л = 27.07 мм = гйз, франц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
