Журнал Моделист-конструктор № 9, 1967 г. - Столяров Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
«Периодическая система»
ДВИЖИТЕЛЕЙ
Г. СМИРНОВ, инженер
Іньїй конструктор, начиная постройку модели корабля, редко задумывается над выбором механизма, которым сна будет приводиться в движение. Парус, гребной и воздушный винты—вот исчерпывающий набор подобных устройств. Конструкторам же настоящих судов сделать выбор значительно труднее, ибо бесконечно разнообразие требований, предъявляемых в каждом частном случае. И именно поэтому не существует одного универсального решения.
На мелких извилистых реках допотопные, казалось бы, гребные колеса до сих пор не уступают место гребным винтам, давно завоевавшим безраздельное господство на море. Для таких необычных подводных кораблей, как торпеды, по мнению специалистов, скоро понадобятся экзотические реактивные двигатели, где вместо керосина будет использоваться как топливо натрий или бороводороды. А успехи в постройке глиссеров и судов на подводных крыльях, быть может, возродят на новой основе старинные паруса. Ведь возродились же в виде гусениц танков-амфибий гребные цепи первых пароходов. И не случайно изобретения, сделанные даже 100—150 лет назад, могут представлять интерес для современного инженера, а в патентные бюро мира поступают все новые и новые конструкции движителей — механизмов, преобразующих энергию судовых двигателей в тягу, в силу, которая заставляет двигаться судно. Таких идей накопилось уже тысячи, и на первый взгляд может показаться, что ориентироваться В них необычайно трудно. Однако в действительности все не так уж страшно, и все движители укладываются в сравнительно несложную таблицу.
Оказывается, все они, за некоторыми исключениями, работают по одному принципу: создают тягу за счет ускорения рабочего тела (воды, воздуха, га-
за), отбрасываемого назад. А увеличивать скорость рабочего тела можно, лишь разгоняя его лопастью или в реактивном сопле. Других методов нет. Вот почему в нашей таблице всего два широких вертикальных столбца: «лопасть» и «сопло», и три широкие горизонтальные графы по числу рабочих тел: движители «гидравлические», «воздушные» и «парогазоводяные». Поскольку рабочее тело в движителе может разгоняться либо толчками, либо непрерывно, каждая из трех горизонтальных граф разделяется на две части: движители периодического и движители непрерывного действия.
Лопасть по праву можно считать «королевой» самоходного флота. Сердце большинства судовых движителей — от паруса до крыльчатого движителя — всем знакомая лопасть, то есть пластинка, движущаяся под углом атаки к потоку. Возникающую на ней сипу можно разложить на две: силу сопротивления, направленную вдоль движения, и подъемную силу, направленную поперек движения. Каждую из них можно использовать для создания тяги.
Если лопасть с большой скоростью движется назад и повернута поперек потока, на нее действует максимальная сила сопротивления, направленная вперед. Переданная на корпус судна, она и составляет необходимую тягу. Но лопасть не может двигаться только назад. Ее надо из конечного положения вернуть в исходное, причем так, чтобы сила сопротивления была бы меньше, чем при движении назад. В противном случае сдвинувшееся вперед судно будет возвращено в первоначальное положение при обратном ходе лопасти. Снизить сопротивление обратного движения лопасти можно или перенося ее над поверхностью воды, или двигая вперед, повернув вдоль потока. В любом из этих случаев разница в силах
сопротивления и создает необходимую для судна тягу. Вот почему вертикальный столбец «сила сопротивления» разбит на две коленки: «вынос лопасти из воды» и «поворот ее вдоль потока».
Подъемная сила достигает максимального значения при некотором промежуточном угле атаки и всегда направлена поперек потока, независимо от того, движется ли лопасть по вертикали, по горизонтали или по окружности. Поэтому вертикальный столбец разбит на три колонки.
И, наконец, сопловые движители. Они подразделяются на две группы: движители, в которых к рабочему телу подается только механическая энергия, и движители, в которых подводится тепловая, электрическая или химическая энергия.
Такова структура таблицы движителей. Пронумеровав все вертикальные колонки, мы получим семь групп движителей, каждая из которых объединена единым принципом создания тяги. Рассмотрим каждую из этих групп.
I группа - — сила тяги во всех движителях возникает за счет силы сопротивления развернутой поперек потока лопасти, которая в исходное положение возвращается над поверхностью воды.
1. РУКА ПЛОВЦА — трудно оценить затраты энергии и к.п.д. этого движителя. Можно только зафиксировать, что скорости лучших пловцов составляют около 6—8 км/час.
2. ГРЕБЛЯ ВЕСЛОМ — к.п.д. весла сравнительно невелик: 154 20%. Тем не менее с помощью весел можно достигать сравнительно высоких скоростей: до 20 км/час.
S
3. ГРЕБНОЕ КОЛЕСО — к.п.д. гребных колес достигает 504-60%. Скорости сравнительно мвлы: 7—9 км/час нв первых пвроходах, 16—18 км/час нв современных.
4. ЦЕПНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ — К.П.Д. таких движителей достигает 304-40%. Это мало для судов, но вполне приемлемо для твнков-вмфибий, где они и применяются в настоящее время.
