Роторный ветроход. Часть 2

< Часть 1

В первой части был рассмотрен эффект Магнуса — при обдувании вращающегося вокруг продольной оси цилиндра потоком жидкости или газа возникает пара сил, подъемная сила Y и сила лобового сопротивления X.

Магнус качественно объяснил как появляются эти силы, но вывести закономерности не смог. Дальнейшими исследованиями занимались разные ученые — лорд Релей, Жуковский, Лафе (ему удалось относительно точно измерить величины этих сил). В 1918 году вращающимися в потоке цилиндрами занялись немецкие ученые Прандтль и Феттингер. За их опытами наблюдал голландец Антон Флетнер.

Флетнер поставил перед собой сверхзадачу — найти ветровой движитель, более эффективный, чем паруса. Вначале он занялся испытанием разных жестких авиационных крыльев.

Жесткие крылья могут быть очень эффективными парусами. Но что делать при усилении ветра? Их невозможно зарифить или убрать. Проблемой был разворот таких парусов при изменениях курса или поворотах. Достаточно сложно обеспечить прочность и жесткость тонких авиационных профилей.

В 1923 году Флетнер строит метровую модель роторного судна, которую назвал «Данциг». Ротор на ней приводился во вращение с помощью пружинного механизма от часов. При испытаниях этой модели никаких замеров не производилось — Флетнер и так был уверен в эффективности нового движителя.

И уже в 1924 году Флетнер берется за переоборудование трехмачтовой шхуны «Буккау» в грузовой ротороход.

Ротороход
Рис. 6. Ротороход «Баден-Баден» («Буккау»), начинающий переход через Атлантический океан

Испытания этого судна прошли весьма успешно — оно было очень маневренным, могло идти к ветру так же остро, как и аналогичные по размеру и конструкции парусники, легко переносило шквалы.

Кстати о маневренности. Оказалось, что двухроторное судно может разворачиваться в любую сторону без использования руля (см. рис. 7).

Маневренность двухроторного судна при ходе бакштаг
Рис. 7. Маневренность двухроторного судна при ходе бакштаг

Во время первого коммерческого рейса этого судна из Данцига (Гданьска) в шотландский порт Грейнджмут была очень плохая погода. Газеты того времени писали, что ни один парусник не мог войти в залив Ферт-ов-Форт, в котором расположен порт Грейнджмут. Но «Буккау» с этой задачей справился.

Еще через год его название сменили на «Баден-Баден», и он пересек Атлантический океан. При этом наблюдатели были удивлены, что судно, зависимое от ветра, без буксиров почти дошло до причальной стенки Нью-Йорка. Впрочем, никакого другого эффекта, кроме легкого удивления, ротороход в Америке не вызвал.

Сам Флетнер трансатлантический переход посчитал большим успехом и занялся постройкой других роторных судов.

В 1925 году было построено две роторные прогулочные яхты. Они показали очень неплохие результаты, в том числе скоростные. В слабый ветер они ходили несколько медленнее аналогичных парусных яхт, а в свежий — уже обгоняли их. Максимальная скорость одиннадцатиметровой яхты (рис. 8) была 12-13 узлов при мощности, затраченной на вращение ротора, около 2 л.с.

Экспериментальная яхта-ротороход Флетнера (1925 г.)
Рис. 8. Экспериментальная яхта-ротороход Флетнера (1925 г.)

Последним судном Флетнера и, одновременно, первым коммерческим судном, построенным специально под роторный движитель, стала «Барбара» длиной 85 м. По первоначальному проекту предполагалось установить на нее один ротор высотой 29,9 м и диаметром 7,04 м. Но промышленность того времени не смогла изготовить подшипники соответствующего размера. В результате «Барбару» оснастили тремя роторами меньшего размера.

В течении нескольких лет «Барбара» успешно совершала рейсы между портами Средиземного и Северного морей.

Несмотря на успехи судов Флетнера, «роторной революции» в конструкции морских судов не произошло.

Роторы, как и паруса, зависят от ветра. А, значит, ротороходы не могут двигаться по расписанию, как винтовые или даже колесные суда.

При этом, в отличии от парусников, ротороходы зависят от внутреннего источника энергии. Значит, они ограничены в дальности хода запасами топлива. Впрочем, в связи с недавними открытиями в вопросах преобразования и накопления солнечной энергии, этот недостаток уже не является существенным.

Но, к сожалению, роторам присущи не только эти недостатки.

Об оценке эффективности роторов в разных условиях и о возможности их усовершенствования поговорим в следующей части.

© Максим Мурадян, 09.09.2017

Часть 3 >

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *