По морям, по волнам - Болгаров Николай Павлович (читаем книги бесплатно .txt) 📗
Действие цистерн Фрама было проверено в русском флоте в 1913 году. Вот как вспоминает об этом академик А. Н. Крылов:
«Была образована специальная комиссия. Судили, рядили месяцев десять, ни к чему не пришли: одни говорят, надо применять успокоители Фрама, другие говорят, — цистерны Фрама вредны, и все на заграничные журналы ссылаются. Наконец, в феврале 1913 года морской министр Григорович назначает заседание под личным своим председательством. Выслушивает противоречивые мнения комиссии, которая „ни к чему не привела, только время провела“. И тогда обращается ко мне:
— А вы что скажете?
— Пока мы будем разными журнальными статьями руководствоваться, ни к чему не придем. Надо отыскать пароход, снабженный цистернами Фрама, назначить на него комиссию из наших офицеров, идти в океан и произвести всесторонние испытания, тогда мы получим свои данные — полные и проверенные.
— Назначаю такую комиссию под вашим председательством, ищите пароход, берите с собой, кого хотите, и через неделю будьте в море».
Комиссия Крылова, проведя испытания на пароходе «Метеор», убедительно доказала, что польза от цистерн Фрама есть. Цистерны были испытаны в самых различных условиях плавания: от легкой зыби на море до жестокого двенадцатибалльного шторма. Емкость цистерн составляла всего полтора процента от водоизмещения судна, а размахи качки уменьшались втрое и вчетверо. Сейчас заполнение таких цистерн производится автоматически, и поэтому они называются активными.
Существуют еще гироскопические успокоители качки, или гироскопы Главная часть гироскопа — тяжелый диск, который вращается вокруг вертикальной оси со скоростью до 3000 оборотов в минуту Ось прочно закреплена в большой раме, опоры которой составляют одно целое с корпусом судна. Рама качается на этих опорах точно так, как качался на своей раме «ящик» парохода «Бессемер».
Пока нет качки, ось диска сохраняет свое вертикальное положение. Но вот начинается бортовая качка. Тут сразу же пускают в ход электромотор, вращающий диск. Диск становится волчком, вроде того, каким мы играли в детстве. И, как бы ни наклонялся от качки диск, его вертикальная ось, как ось всякого волчка, стремится сохранить свое прежнее вертикальное положение. Тут-то и проявляется действие гироскопа.
Положим, правый борт судна стремительно клонится к воде. Вместе с ним должна наклониться и вертикальная ось диска. Но она, по свойству волчка, упорно сопротивляется такому наклону. А поэтому ось давит на раму и через опоры рамы — на корпус судна. И давит как раз в сторону, противоположную наклону судна. Так гироскоп умеряет качку судна.
Это так называемый пассивный гироуспокоитель. В последнее время чаще ставят активный гироуспокоитель. У него рама качается на опорах не сама по себе, а при помощи особого электродвигателя. Этим усиливается на опорах рамы давление, противодействующее крену судна.
Гироскоп — огромный механизм. Диаметр диска достигает четырех метров. Поэтому для гироскопов выделяют особое помещение больших размеров.
На судне, оборудованном гироскопами, качка почти не ощущается. Но зато гироскоп — очень сложный и дорогостоящий механизм и потому большого распространения для успокоения качки еще не получил. Зато идея гироскопа широко применяется в устройстве различных приборов.
Теперь существуют новые успокоители качки. Это скуловые управляемые рули.
Скуловые рули.
Они напоминают боковые кили. Но боковые кили прикреплены к корпусу неподвижно. А скуловые рули могут автоматически поворачиваться специальным двигателем вверх и вниз. Их все время ставят в самое выгодное положение, чтобы они на ходу судна, подобно крыльям самолета, создавали подъемную силу. Вот эта сила и препятствует крену. Опыт использования этих успокоителей показал, что они хороши только для быстроходных судов. Когда качки нет, рули втягиваются внутрь корпуса, в особые «карманы». Это делается для того, чтобы они не тормозили движения судна.
Все, что здесь рассказано об успокоителях, относится к качке бортовой. А что же предпринимается для уменьшения килевой качки? Здесь специальных успокоителей не применяют. Усилия конструкторов направлены к тому, чтобы по возможности улучшить форму надводной части носовой оконечности судна. Например, делают у нее «развал» в стороны бортов, чтобы судно меньше «зарывалось», всходя на волну.
Скорость — прежде всего
Скорость — важное качество любого вида транспорта. Чем он быстроходнее, тем больше от него пользы. Борьба за скорость идет повсюду — на воде, на суше, в воздухе и даже в безвоздушном пространстве. Любой груз — будь то товары, топливо, машины, лес для строек или багаж пассажиров — должен быть доставлен на место возможно скорее. Да и люди всегда торопятся. Редко так бывает, что человек уезжает не торопясь. Каждый старается попасть на быстроходный поезд, теплоход, а чаще — на самолет.
И это не удивительно, — авиация добилась больших успехов. Скорость самолетов увеличилась более чем в 20 раз, превысив скорость звука. В четыре-пять раз быстрее стали ходить за это время поезда и автомобили. А вот скорость судов возросла лишь в полтора-два раза. Почему же так? Причина одна — сопротивление воды движению судна. Оказывается, оно почти в 800 раз больше сопротивления воздуха.
Приходилось ли вам наблюдать, как движущееся судно, нарушая спокойствие воды, образует волны. Это, пожалуй, наибольшая часть сопротивления воды, его называют волновым. Другая часть — сопротивление трения. Оно получается от трения частичек воды о подводную часть корпуса судна. В этих двух сопротивлениях камень преткновения того, почему конструкторам судов «не везет» в соревновании с авиаторами. Что же делают конструкторы, чтобы сделать этот «камень» как можно меньшим? Первым делом они установили, что величина сопротивления воды зависит от размеров и формы корпуса судна.
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 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.
От конструктора, работающего над проектом судна, требуют: обеспечить возможно большую скорость, но чтобы мощность механизмов была поменьше и топлива судно расходовало не так много.
Свою работу конструктор начинает с того, что подбирает наиболее выгодные размеры и форму корпуса парохода. Вот что-то подходящее найдено. И 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 удачная? Для этого придумали испытывать модели судов в опытовых бассейнах.
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.
