|
СКОРОСТЬ - ВАЖНОЕ КАЧЕСТВО ПАРОХОДА
Всякое судно еще до его постройки
предназначают для определенной работы. Все для него выясняют
заранее: сколько груза и что именно оно будет возить, куда и с
какой скоростью ходить. Скорость — важное качество парохода. Чем
он быстроходнее, тем больше от него пользы. Будь это товары,
топливо, лес для строек или личный багаж пассажиров — любой груз
должен быть доставлен возможно быстрее... Да и люди всегда
торопятся. Редко так бывает, что человек уезжает не торопясь.
Каждый старается попасть на быстроходный поезд или пароход.
Принято считать: чем мощнее у судна его механизмы, тем оно
быстроходнее. Но такое мнение не совсем правильно. Судно может
иметь очень мощные механизмы и все же быть скверным ходоком.
Почему же?
Да потому, что судно плавает не в безвоздушном пространстве, а в
воде. Вода не дает пароходу двигаться свободно. Она
сопротивляется движению судна. Плывущий пароход тратит мощность
своих механизмов главным образом на то, чтобы преодолеть
сопротивление воды.
Установлено, что сопротивление воды зависит в первую очередь от
размеров и формы корпуса судна. Это очень легко проверить.
Попробуйте двигать против течения реки небольшую дощечку.
Сначала разверните ее поперек течения, а потом уже попробуйте
поставить ее вдоль течения, торцом вперед. Вы сразу почувствуете
разницу в сопротивлении воды. А если взять доску побольше, то
эта разница будет еще заметнее. Вряд ли вы согласитесь
прокатиться на веслах в громоздком рыбачьем баркасе. Вам выпадет
тяжкая работа. А баркас будет двигаться еле-еле. Зато с каким
наслаждением вы будете мчаться на легкой байдарке! У байдарки
хорошо обтекаемая форма корпуса, и она встречает малое
сопротивление воды. Вода больше сопротивляется движению
короткого и широкого парохода, чем узкого и длинного. Недаром
быстроходные суда имеют вытянутый корпус. Форма у такого корпуса
острая, удобная для плавного обтекания воды Чтобы заставить
короткий и широкий пароход идти с такой же скоростью, как
длинный и узкий пароход такого же водоизмещения, надо установить
на него механизмы большей мощности. И топлива он будет
потреблять гораздо больше. Но зато остойчивость его будет лучше,
а размещение грузов — проще.
У байдарки хорошо обтекаемая форма корпуса.
От конструктора, работающего над проектом
судна, требуют: обеспечить возможно большую скорость, но чтобы
мощность механизмов была не велика и топлива судно расходовало
поменьше.
Свою работу конструктор начинает с того, что подбирает наиболее
выгодные размеры и форму корпуса парохода. Это нелегкое дело.
Формул для решения такой задачи наука еще не нашла. Здесь
приходится прибегать к мудрому совету великого итальянского
ученого Леонардо да Винчи: «Когда
имеешь дело с водой, преждё посоветуйся с опытом. . ,»
И конструктор использует опыт уже построенных судов. Среди них
он ищет такое судно, которое по размерам и форме корпуса
наиболее походило бы на то, что хотят строить. Вот что-то
подходящее найдено. Тогда по его образцу набрасывают чертеж
обводов корпуса нового судна. Чертеж обводов корпуса называют
теоретическим, потому что он служит основой для всех последующих
теоретических расчетов. На теоретическом чертеже как будто все
хорошо: и размеры подходящие, и у корпуса обводы красивые и
плавные. А все же требуется проверка, — вдруг новый пароход
окажется тихоходным? Но как это проверить?
Это можно сделать только после постройки и испытания парохода в
море. Но тогда будет поздно. Пароход — не игрушечная лодочка! Ту
обстрогал ножичком, подправил нос и бока — и все в порядке!
С пароходом так не сделаешь. Как же заранее узнать, что
выбранная форма корпуса самая удачная? Для этого придумали
испытывать модели судов в опытовых бассейнах.
Опытовый бассейн — это длинное и светлое помещение. Посреди его
проложен канал длиною в 200 и более метров, а шириной в 6 — 12
метров. По обеим сторонам канала уложены бетонные дорожки с
рельсами. По рельсам бегает над водой испытательная тележка,
буксирующая модель судна. Модель
изготовляют точно по теоретическому чертежу нового судна, обычно
в масштабе: одна двадцать пятая или пятидесятая натуральной
величины. Материалом служит парафин. Он легко поддается
механической обработке.
Если модель небольших размеров, то ее делают литой. Для этого
сооружают из глины полую форму, которую и заливают парафином.
Чаще всего поступают иначе: из тонких реек сколачивают «скелет»
модели, обтягивают его полотном и кладут в глиняную форму. Между
стенками формы и полотном модели оставляют небольшие просветы,
которые и заполняют парафином. Когда парафин застынет, модель
вынимают из формы и относят на специальный станок. Резец станка
обтачивает модель до необходимых размеров и формы. Потом ее
тщательно полируют, добиваясь идеально гладкой поверхности.
Иногда модель изготовляют деревянной, из липы. Тогда ее
покрывают специальной краской, предохраняющей от раз-мокания и
коробления.
Готовую модель переносят из модельной мастерской в бассейн.
Здесь ее ждет испытательная тележка. С нее свешиваются к воде
пружинные весы, похожие по внешнему виду на домашний безмен. Это
динамометр для измерения силы сопротивления воды. К нему-то и
прикрепляют модель. Вот включается мотор тележки и она мчится
вперед, увлекая за собой по воде модель. Движение модели
встречает сопротивление воды. От этого натягивается пружина
динамометра, соединенная с самопишущим прибором. И прибор прямо
в килограммах записывает величину сопротивления воды.
Модель буксируют по каналу несколько раз. И каждый раз замечают
показание самопишущего прибора, а также скорость движения.
А потом, с помощью особых расчетов,
переходят от величины сопротивления модели к сопротивлению
самого судна. По найденной величине сопротивления уже нетрудно
определить по особой формуле, какой мощности двигатель надо
поставить на судно, чтобы оно имело заданную скорость А если
потребуется чрезмерная мощность, — это означает, что размеры и
форма корпуса судна выбраны неудачно.
Тогда все начинается снова: исправляют теоретический чертеж,
изготовляют новую модель и опять гоняют ее в бассейне.
Иногда неудача проектировщика обнаруживается уже в начале
испытаний, когда модель только начинает двигаться. Вестник такой
неудачи — волны, разводимые моделью. Если они слишком велики,
можно испытаний не продолжать. Для испытателей и так ясно, что
выбранные размеры и форма корпуса судна неудачны.
Как видите, испытание модели судна — дело сложное и кропотливое,
особенно при разработке проекта нового судна, не похожего на
ранее построенные. Тогда приходится много раз переделывать
модель, пока не получатся нужные формы корпуса судна.
Академик А. Н. Крылов рассказывал, что при выборе размеров и
обводов корпуса линейного корабля типа «Севастополь» в опытовом
бассейне прогоняли двадцать различных моделей. А сначала хотели
использовать модель уже построенного броненосца «Андрей
Первозванный».
Дальнейшие испытания показали, что могло получиться, если бы
испытатели остановили свой выбор на модели броненосца «Андрей
Первозванный», не продолжали работать над улучшением обводов
корпуса нового корабля. Иначе говоря, что получилось бы, если бы
корпус линейного корабля «Севастополь» построили по
теоретическому чертежу «Андрея Первозванного»? Получилось бы то,
что на линейный корабль «Севастополь» пришлось бы поставить
главные механизмы в два раза мощнее тех, которые поставили на
самом деле. И в этом убедились только после того, как испытали
два десятка различных моделей. Вот насколько важно испытание
моделей судов в опытовом бассейне.
Бывают и такие бассейны, где модель буксируется не самоходной
тележкой, а падающим грузом. Здесь тяжесть падающего груза
заставляет двигаться модель при помощи бесконечного троса,
скользящего по направляющим блокам.
В таких бассейнах испытывают небольшие
модели при сравнительно малых скоростях хода. Для испытания
моделей судов на поворотливость существует еще один тип опытовых
бассейнов. Эти бассейны не прямоугольной, а круглой формы.
Иногда они устраиваются на открытом воздухе.
Здесь мчатся и поворачиваются во все стороны большие самоходные
модели, управляемые по радио. Причудливые их движения
заснимаются на кинопленку.
Самопишущие приборы отмечают углы перекладки руля, скорость хода
и крен, а также силу, действующую на руль. После этого
определяют, как отразится на поворотливости судна перекладка
руля на различные углы при разных скоростях хода, а также
рассчитывают необходимую мощность рулевой машины.
Способ испытания моделей в бассейне существует в нашей стране
свыше шестидесяти лет. Инициатором постройки первого в России
Петербургского опытового бассейна в 1892 году был великий
русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Этот бассейн, в
котором работал и академик Крылов, сыграл огромную роль в
развитии русского кораблестроения.
Для быстроходных судов приходится считаться не только с
сопротивлением воды. При разработке проектов таких судов
учитывают также воздушное или ветровое сопротивление, которое
создает в море встречный ветер.
Для особо быстроходных судов воздушное сопротивление определяют
таким же способом, как для самолетов, то есть продувкой модели
судна в аэродинамической трубе. Вот теперь становится понятным,
почему на быстроходных пассажирских. судах надстройкам придают
плавную обтекаемую форму, хотя они и не погружены в воду. Так
вот сколько хлопот создает конструкторам увеличение скорости
судна!
В капиталистическом мире давно уже борьба за скорость
превратилась в непрерывную и жестокую борьбу, в которой каждый
капиталист старается «загрызть» конкурента. Ведь чтобы получать
как можно больше прибылей, все стараются переманивать пассажиров
и грузы на свои пароходы. А для этого нужно во что бы то ни
стало завоевать первенство — перехватить голубую ленту — приз за
наивысшую скорость перехода через Атлантический океан.
И вот, ради рекламы строятся быстроходные трансатлантические
гиганты, один быстроходнее другого и один больше другого.
Скорость ради скорости. И если в 1830 году английский пароходик
«Сириус» — первый обладатель голубой ленты — пересек океан за
пятнадцать суток, то нынешние «рекордсмены» совершают такой жё
рейс в четыре раза быстрее!
Не всегда борьба за голубую ленту проходила благополучно. Ради
прибылей капиталисты не гнушаются никакими средствами. Бывали
случаи, когда бешеная гонка приносила гибель сотням людей и
самому пароходу. Об одном из таких случаев мы и расскажем.
|