Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 27
Текст из файла (страница 27)
з Если сопротивление пропорциональна квадрату скорости, то работа его, конечно, будет пропорциональна кубу скорости. Но для того расчета, который делает Ранкин, кажется мне, вовсе не следовало вводить понятия о работе, а следовало ограничиться самым сопротивлением, тогда о вошла бы не в кубе, а в квадрате, и результат вышел бы другая. Такова шаткость всех поныне существующих геометрических построений, касающихся до сопротивления, что нн сам Ранкин и никто нз воспраизеалнвших его формулу !а ее везде воспроизводят, говоря о фрнкционном учении) не обращают внимания на произвольность замены сопротивления — его работою, на занену аз — кубом скорости.
25 †16 886 о сонвотивлении жидкостей ности Ранкин н рассчитывает для тела призматического (ось призмы вертикальна) образованного волновыми сбнодами, такимн, как у Росселя, и при высоче призмы lг и при длине Е находит ее равною 2 Егг (1+4 з)пз~б+з)п'р~), где р есть угол (наибольший), образуемый между направлением движения (осью корабля или продольною горизонтальною осью симметрии взятой призмы) и касательною к волновой линии в месте ее перегиба." Разбивая площадямн, параллельными с уровнем воды, корабль, построенныйй по системе Росселя, на призмы, легко найти приращенну!о поверхность подводной части корабля, которую означим чрез Т. Л из сопротивления находится и работа для преодоления трения такого корабля; если принять притом некоторый ковффицнент полезной работы винта, то можно вывести и силу машины в лошадях; она очевидно=Спз Т, где С есть постоянная величина.
Ранкннз принимает ее=0.00005, если и выразить узлами, а Т выразить англ. кв. футами.' Нечего и думать о проверке подобных общих выводов, потому что козффициент трения поверхности корабля зависит от ее состояния: зарастет оиа ракушками 'илн будет иметь болты железной обшивки, станет ржавая нли останется чисто медною, — коэффициент трения будет меняться в два и даже трн раза а затем козффнцнент полезного действия у каждого винта, у каждой скорости свой, а этн н другие изменчивые величины входят в С, величина же Т чистая гьпотеза, †т что ничего и не остается для проверки.
Как было шатко, так н после того все осталось шатко. Причина тому ясная. Рассчитывается Ранкнном скорость скольжения воды по поверхности корабля, а ее, в действительности, не знают. А опытным путем ее можно бь:ло бы узнать, если бы хотели действительно искать просто сперва одной правды, а уж нз нее выводить истину илн закон, как следует делать, а не спешили 1 Вывод зтот дзн в „Р1И!озорЫсз! Тгзпззспопз", т.
!53, 1863, в приложении к статье Рвнкинз, нв стр. 136, з в примечании нз стр. 137 принято для / (козффнциент трения для крашеного железа) значение О.бсзб. Тот же предмет злементзрно,рззвит в известном квпитзльном творении: изпй1пе. ЯЬ!рьппбнгп гйеогепсв1 впб ргзспсз!, 1866, р. 81 е!с. з из па! пе. Яюрвп!!б!пй !Ьеогенсз! впб ргзспсз!, р. 34. з Это вырзжение показывает, что для придзнпя скоросгн в 1 узел нв кзждые 20 000 кв.
фут. прнрзшенной подводной поверхности корабля потребив один лошздннзя сила. г Вот пример от Буржуа, взятый им от Бурна: железный пароход „Мупх' после постройки шел при 150-сильной мешине 8 узлов, в чрез три месяца пребывзния в Темзе, когда поверхность покрылась осадком, шел только 7.8 узлов, развивая 165 сил. Это показывает !если допустить, по все изменение произошло только от поверхности, з ие от машины нлн винте), что сопротивление возросло в 1.6 рзз." ь Опечзткз плн в числе узлов !недо 6.8 виесто 7.8) нли в числе> указывающем увеличение сопротивления !1.16 вместо 1.6).
1)7гтилг. ред.) влхснейшне спадания о сопготнвлении сгвды 387 бы сразу захватить истину одним набегом >ма, Найти же скорость скольжения воды по бокам, конечно, возможно и, пожалуй, скорее и точнее, чея приращенну>о поверхность. Конечно, в ее расчете будет ошибка, допущение, геометрическое построение, только с отступлениями прилагающееся к действительности, как будет некоторая погрешность и в измерении, но дело пе в том малом различии от действительности, которое всегда в опыте и измерении неизбегкно, а в том, что разочтенная величина и в мере, и во всем смысле ма>нет быть неверна, а наблюденная будет справедлива, по крайней мере в крупных чертах. В самом деле, около поверхности судна скорость сколь>кения и> воды можно считать или большею, илн меньшею, чем скорость в самого корабля.
Скольжение тэ по наклонной плоскости больше ю скорости движения, если не признать слоя воды, прилипшего к стенкам корабля, и если, затем, считать, что прн проходе пути и частица воды по наклонной поверхности должна пройти путь и> = —, где а угол встречи. Но если держаться вместе СОВа' с Дю Бюа, Пуассоном, Л>сшеменоы, Стоксом и др. того, что около дан>к>щегося тела несется вместе с ним некоторая масса увлекаемой жидкости, составляющая как бы жидкий нос и >кидкую корму, то в самой этой жидкости, прилегающей к движущемуся телу, надо допустить скорость, близку>о к скорости тела, и окажется тогда, что скорость скольжения м> около поверхности меньше, чем скорость тела и. Тогда надо допустить, идя по нормали к поверхности и начиная с нее, что в ближайших частицах воды скорость скольжения мала, потом растет, достигает где-то наибольшей, потом снять убавляется н постепенно переходит до нуля в том месте жидкости, на котором нет возмущения при двихсении.
И что верно, и что вероятнее,— опыт решить может, измерение сделает очевидным, а одно умственное соображение и один расчет, основанный на допущении известного предположения,— просто-напросто не подвинет вопроса ни на шаг дальше. Итак, Скотт-Россель начал с опытов, с прниоровки формулы к измерениям французских академиков, с наблюдений. И это вносит в разработку сопротивления что-то новое, бросает некоторый свет, Кончил же он, а за ним и Ранкин, такими умственными построениями, которые так и остались непроверенными. да которые, надо признаться, н проверить как следует трудно, потому что все дело сведено на практику корабля и особенно на расчет силы машины, потребной для сообщения известной скорости донному кораблю, а для решения этого надо знать много такого, что вовсе не составляет прямой задачи сопротивления ксрабля, которую хотели решать: надо знать состояние поверхности, полезную работу винта и т.
и:, а потому и выхо- 388 0 сОпРОтиВлении жидкостей дит, что проверки хода мыслей нет. Оттого нет убедительности во всем ходе умозаключений. Дается теория сопротивления корабля, когда он обладает известными формами, представляет своими обводами некоторую волновую (периодическую, синусоидальную, трохоидальпую) кривую. Следовало бы, кажется„ проверить вывод не над каким-либо грузовым кораблем, пе в практике, где входит много постороннего, а просто над модель>а, наконец, над пустым кораблем, определяя его сопротивление, в зависимости от скорости, при помощи динамометра.
Один, хорошо обставленный, опыт подобного рода убеждал бы гораздо более, чем много примеров практики, где нн за одну цифру нельзя поручиться. Сверх того, ведь рабата винта основана на той же силе сопротивления, противу которой борется корабль при двиягении. Если теория может охватить случай корабля, она должна охватить и случай винта, и только тогда она будет иметь действительно научное значение, а тогда и отдельный сложный опыт в практике данного парохода будет иметь ценность проверки всей теории. А приложить теорию одного чистого трения к реакционному сопротивлению пароходного винта, конечно, ныне вовсе нельзя; этого, само собою разумеется, не думает и Ранкнн, а потому его воззрения, по моему мнеии>о, пе имеют другого интереса, кроме того, что в них с особою резкостью и впечатлительностью выражена та важная раль, которую играет трение в изучении сопротивления.
Если искать начинателей подобного учения, то онн несомненно явились раньше Ранкина и, сколько я знаю, Сен-Вепану и Стоксу принадлежит почин ва ф,,икцггонном учении, производящем все сопротивление от трения. Су гя па статьям Сен-Венана, напечатанным в иСатр!ез гепбпз" Парижской Академии (т. 24, 1847, стр. 244), и в известном, хотя мала распространенном журнале „г.'1пз111и1" (1848, стр. 160), дслжно думать, что еще в 1834 г. он представил во Французскую Академию мемуар, в котором изложены начала фрикционной теории, отвечающей парадоксу, выставленному Д'Аламбером и Эйлером' и состоящему в тоы, что действие воды на движущееся тела сводится к нулю, если рассматривать и носовую, и кормовую части тела.' То же ныне в ином виде учат последователи струйной теории.' Можно это выразить проще всего так: если в жидкости движется шар, двойной конус или тому подобное геометрическое тело, корма которого равна носу, то оно тратит столько же силы на раздвигание жидкости своим носом, сколько приобретает от жидкости, пада>ощей иа корму.
г 1> А1в о> Ьег 1. Оризс, Ч, 170, ЧН, 210. Е и1е г. >Чоч. соп>и>. всаа. зс!епив Ре>горо!>тапве, Ч. П,187. Обе вти цитаты взяты миою из,воггсзйа>Гед*РЬуз>К". 1846, рр. 67, 68. з См. приложение 3- и См. приложеиие 8. ВАжиейшие сВедВиия о сопРотиВлвнин сРеды 389 а потому инерционное сопротивление=О. Это будет справедливо и для тела всякой другой формы, если представить неко- тару>О ИДЕальнУ>о жидкость, у которой нет другого взаимодействия между частицами, кроме передачи давления во все стороны одинаково.
Иное дело с реальными жидкостями, обладающими сцеплением и вязкостью, а потому и внутренним трением. Дви. жение их частиц, происходящее как от раздвигаиия носом, так и от стремления итти в пустоту, оставляемуго кормою, передается соседним частицам, рассеивается в массе гкидкости и производит неизбежнуго затрату работы, словом, производит сопротивление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
