Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Например, для того же тела, изображенного на черт. !7, о котором шла речь выше, наблюдались следу1ощне поднятия, когда тело двигалось вперед клином, а не плоскою поверхностью (тогда руль т".)Н и поддерживающая его рамка СЕгчт были перенесены на сторону АВ, в этом виде оно означено в отчетах об опытах № 7). Число секунд на 20' = 7.94 5.50 Возвышение в средине а = 24 29 Возвышение сбоку Ь = 0 0 Сопротивление, унция = 77.5 93 5.25 5.00 4.56 4.45 33 36 38 39 0 0 4 6 108.5 124 155 186 Для соответственных скоростей здесь поднятие меньше. чем при плоском носе.
Когда было взято тело, горизонтальный разрез которого изображен на 2-м листе, черт. 16, то к нему приставлялись носовые части разной степени остроконечности. Когда высота ОЯ была =30" при ширине АВ=24", тогда (тело это названо № 12, опыты 114 — 120) получены следующие числа: Число секунд на 20' = ?.25 6.80 Возвышение в средине л = 21 24 Возвышение сбоку 5 = 4 0 Сопротивление унций = 93 108.5 6,43 6.10 5.56 5.12 29 33 38 45 — 4 — 6 124 155 186 217 з Надо думать, что и все тело поднимается носом вверх, кормою вниз.
~Оттого, вероятно, в числах наблюдателей встречаются значительные различия. Пои соответственных скоростях здесь поднятие меньше, чем для тела ('чз1) с плоскостью впереди, но больше, чем у вышеприведенного примера (№ 7). Это объясняется тем, что здесь н1ирина=2', а там 1'. Видно также, что вода сбегает по клинообразному носу легче, чем по плоскому. Скотт-Россель основал на явкеннн поднятия воды перед „осом движущегося по воде тела целую теорию сопротивления.
Хотя она совершенно одностороння, потому что к погруженному телу неприложима, а опыт показал, что сопротивление плавающего и погруженного тела почти одно и тоже (значит поднятие играет роль второстепенную в определении величины сопротивления), но однако мы считаем полезным дать о ней понятие, тем более, что и раньше, Росселя в исианец Дон-Жуан в всходил для составления теории сопротивления от явления поднятия воды перед носом корабля и опускания воды за кормою. По- 360 о сспготивлении жидкостей леэна изложить мнение Скотт-Росселя сверх того не только потому, что он еще и поныне большой авторитет кораблестроения, начинатель господствующей ныне школы практиков, но еще и потому, что он один из тех, кто обратил внимание на многие побочные явления, сопровождающие движения тел по воде, и воспользовался ими для теории сопротивления и кораблестроения.
Хотя его приемы основаны на правильном начале, и по возможности согласны с действительностью, тем не менее у него видна в каждом отдельном случае несомненная поспешность заключения от немногого или малоизвестного ко многому неизвестному, как это станет очевидным из тех соображений, какими переходит Скотт-Россель от поднятия воды перед носом движущегося тела к определению его сопротивления. Россель рассуждает примерно следующим образом. Когда движется вперед нормальная плоскость и перед нею поднимается вода, то она имеет перед собою пространство в 180', куда может сливаться поднявшаяся жидкость. Если движется клинообразное тело с вертикальным ребром и с наклонностью площадей 2а (где ч угол встречи воды с плоскостью носа), притом так, что направление пути делит угол призмы пополам, то для поднимающейся воды остается свободное пространство для сливания этой воды, равное 360' — 2а. Далее Россель считает сопротивление обратно пропорциональным квадрату угла остающегося свободного пространства.
Если назовем сопротивление нормальной площади через 1с', то сопротивление г клина прн угле. встречи а будет в отношении: Я: г = (360 — 2а)-': (360 — 180)'", откуда следует, что относительное сопротивление призмы при угле встречи а (угол призмы 2а): 1360 !60)з сО- 17 1660 — 2а1~ 1160 — а)~ ( а ) ( 2 — ч-) 90 А потому при а=60' и а= ЗО' сопротивления относятся (конечно, при том же миделе) к сопротивлению нормальной площади как 0.5625 и 0.3600 относятся к 1.
Но мы выше (стр. 317) видели, что французские академики нашли именно это отношение равным 0.7710: 0.4404:1. Тем не менее Россель ссылается именно на эти опыты (подлежащие сомнению в своих подробностях и численных выводах, как увидим далее) для подтверждения своих выводов, причем исходит из того, что берет для сравнения не прямо нормальную площадку, а клин, для которого а=60'. Действительно отношение сопротивлений о о 0.5625 для а=60 и 30 по теории Росселя = — '=1.56, а по опыту=- 0.7710 О. 3600 =0 — 4404 — — 1.75. Для а = 6' французские академики дают отно- влжнвйшиз сввдзния о сопротивлвнии спады 381 снтельное сопротивление 0.3999; исходя из данного для 60', получаем =0.36?1, исходя из данного для а = 30', получаем для 6' =0.3272. Таким образом сопротивление плоскогранных тел, подобных корабельным носам, может быть выражено, по мнению Скотт-Росселя, формулою Л=СЛ)(,,—,'-" — )' '-,......... (ХН) где С есть постоянный коэффициент, не зависящий ни от угла встречи и, ни от величины миделя М, ни от скорости и.' Заметим, что при этом нет и речи о трении.
Идя далее в своем размышлении о сопротивлении, Скотт-Россель видит возможность достичь наименьшей траты на движение тела в воде, придавая носу такую форму, при которой частицы воды наиболее легко скатывались бы по сторонам, не производя прн этом ни возвышения впереди тела, ни каких-либо толчков или ударов друг о друга, совершающихся при плоскогранной форме и ведущих тогда к излишней трате силы. Очевидно, что для этой цели надо придать самой оконечности носа форму чрезвычайно острого клина, не производящего удара и постепенно расширяющегося, чтобы приобретаемая частицами скорость росла последовательно, т.
е. сделать для того переход от прямогранного обвода к вогнутой кривой, постепенно переходящей затем к выпуклой. Последнее необходимо ради того, чтобы получить корабли с надлежащею вместимостью и дать возможность скользящим частицам постепенно потерять при переходе через мидель нз корму всю приобретенную скорость. Такое рассуждение очень важно исторически не только потому, что послужило для введения в кораблестроение новых форм корабля, но и потому, что касается вопросов сопротивления со стороны того процесса передвижения частиц среды, который до тех пор почти оставлен был без всякого внимания. В этом, по моему мнению, главная заслуга исследований Скотт-Росселя, относящихся к тридцатым годам этого столетия.
Хотя оп направил свеи соображения на практические задачи кораблестроения в в чем и достиг того, что должен быть сочтен за родоначальника того направления, которое ныне известно под именем струйной и волновой теории кораблестроения (а не сопротивления, которое и Эйлер, и Бернулли, и многие другие рассматривали в смысле струй, как видно в 3-м приложении), †т не менее, прямо или кос- т уже нз предшествующего видно, что утверждать вто россель не имел права, по все же его формула лучше лает сопротивление призм, чем пропорциональность мп а (Барда) нли а~пап 1ньштон и др.), особенно длн малых углов. Потому та мы и привели вывод втой формулы.
382 О СОПРОТИВЛЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ венно Скотт-Россель повлиял на всю историю учения о сопротивлении, что я и по~ тараюсь теперь вкратце показать, избегая тех подробностей, которые касаются лишь кораблестроения. Последнее изложено в указываемых выше русских источниках и относится прямо к специальному вонросу морского дела. Чтобы узнать правильность своих рассуждений о способе )(внжения водных частиц около носа корабля, Скотт-Россель построил три лодки одинаковой глубины, ширины н длины, считая от носа до миделя, двигал их по спокойной воде с одинаковою скоростью и наблюдал за ' стеклянными шариками, имеющими плотность, немного меньшую, чем вода, и брошенными на поверхность воды в том месте, где должны были проходить лодки с приобретенною скоростью.
Когда нос лодки ' представлял выпуклые обводы обычных в кораблестроении параболических форм, то шарики ударялись о нос, отскакивали от него и, так сказать, сильно путались перед носом. Когда обводы были прямолинейны (т. е. нос представлял плоскогранный клин), замечалось то же явление, хотя в меньшем развитии, а когда двигалась третья лодка, у которой обводы сходились в конце вогнутыми дугами, переходящими постепенно к миделю в выпуклые кривые, тогда шарики, не отскакивая, двигались вдоль бортов лодки, и перед носом было наименьшее возвышение воды, а отсюда Россель заключил, что тогда и сопротивление было наименьшее, потому что не было излишней траты силы на сообщение напрасного движения шарикам, и онн, как и частицы воды, получали лишь то движение по направлению, перпендикулярному к пути лодки, которое неизбежно нужно дать частицам, потому что они должны расступиться, чтобы пропустить лодку.' т Опыты с движением стеклянных шариков, брошенных па воду, играли большую роль в истории кораблестооення.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
