Читать «Юный техник, 2007 № 07» онлайн - страница 29
Журнал «Юный техник»
На палубе «Букау» располагались два цилиндра высотою 15,6 и диаметром 2,8 м. Вращаясь, они, подобно парусам, гнали корабль по волнам, благодаря физическому эффекту, который первыми обнаружили… артиллеристы.
В середине XIX века на вооружение армии поступила нарезная артиллерия. Снаряды ее вращались, и это повышало меткость стрельбы. Но вели себя снаряды все же странно: при боковом ветре их дальность полета то возрастала, то значительно уменьшалась.
Причину этого явления выяснил в 1852 г. немецкий ученый Густав Магнус. Он обнаружил, что на вращающийся цилиндр, обдуваемый сбоку ветром, действует сила, перпендикулярная его направлению (это явление стали называть эффектом Магнуса). Снаряд нарезного орудия — это, в сущности, и есть вращающийся цилиндр. Потому, когда ветер дул на него с одного бока, он поднимался и летел дальше, а когда дул с другой стороны, то терял высоту.
Физическую суть эффекта Магнуса прояснил профессор Геттингенского университета Л.Прандтль в начале 1900-х годов. Вот, что происходит на поверхности вращающегося цилиндра, обдуваемого воздушным потоком. На одной его стороне направление вращения совпадает с направлением потока, а с другой — ему противоположно.
Воздух, коснувшийся поверхности цилиндра, образует на ней так называемый пограничный слой, в котором, чем ближе к поверхности, тем меньше его скорость относительно этой поверхности. На самой же поверхности воздух относительно неподвижен, он как бы к ней прилипает. По мере поворота цилиндра «прилипший» к ней пограничный слой устремляется навстречу внешнему потоку, отрывается от поверхности цилиндра, и возникает давление, направленное перпендикулярно потоку, омывающему цилиндр.
Такая же сила возникает и на парусе, и на крыле самолета. Но у цилиндра она примерно в десять раз больше. Поэтому вращающиеся цилиндры — роторы — были использованы немецким инженером Флеттнером вместо парусов судна «Букау». При совсем небольшом ветре 8 м/с на каждом цилиндре возникала сила тяги в 2300 кг. Цилиндры вращались электромоторами мощностью 18 л.с., получавшими энергию от дизельной электростанции.
Под действием ветра судно двигалось со скоростью 40 км/ч, при этом на преодоление силы сопротивления расходовалась мощность около 700 л.с. Сравните: если то же судно двигать при помощи винтов, то понадобятся двигатели общей мощностью около 1000 кВт!
А будь «Букау» парусником, для обслуживания парусов понадобилось бы 20 человек. Между тем для обслуживания роторов Флеттнера хватало одного механика.
К сожалению, суда с ротором Флеттнера зависели от прихотей ветра и были вытеснены теплоходами. Интерес к ним возродился в 70-е годы прошлого века в связи с ростом цен на топливо и повышением внимания к вопросам экологии. Французский исследователь океана Ж.И.Кусто в 1980 г. построил судно «Калипсо», оснащенное двумя роторными ветродвижителями. На каждом его роторе имелся щиток, направляющий поток воздуха. Изменяя его положение, можно было получать тягу в нужном направлении независимо от того, куда дует ветер. К сожалению, опыты с такими судами были прекращены после кончины ученого и более не возобновлялись.
