Совершенствование кораблей продолжается и в наши дни. Ученые и инженеры создают все новые уникальные конструкции, о которых вчера они не смели и мечтать.
Реактивные… суда
Оказывается, реактивными могут быть не только самолеты, но и корабли. Весь ХХ век конструкторы боролись с недостатками гребного винта. За это время вместо паровых машин на кораблях появились не только турбины, но и дизели, даже атомные реакторы, но гребной винт упорно не хотел сдавать свои позиции.
А между тем он, как и паровая машина, весьма далек от идеала. Ту попросили с флота, поскольку коэффициент полезного действия редко поднимается выше 10–12 процентов. А это значит, что большая часть энергии топлива попросту вылетает в трубу. И гребной винт большую часть энергии тратит понапрасну на разбрасывание потока воды в стороны под воздействием центробежной силы.
Правда, последние годы на некоторых судах появилось нововведение: винт стали помещать в широкое обтекаемое кольцо – дюзу. Из нее поток выходит упорядоченным, повышая коэффициент полезного действия. Но не намного…
Дело в том, что для наиболее эффективной работы винта необходимо, чтобы все участки поверхности лопастей двигались по отношению к водному потоку с одной, определенной скоростью. Но этого же не может быть, поскольку лопасти вращаются с одной угловой скоростью. Это автоматически означает, что поверхность лопастей у ступицы движется значительно медленней, чем необходимо, а концов – куда быстрей, чем надо. И лишь незначительная часть посредине каждой лопасти работает в оптимальном режиме.
Поэтому все чаще на реках и морях можно увидеть гидрореактивные суда. В основу их конструкции положен патент кальмара. Вы знаете, как двигаются эти чудища морских глубин? Набирают в специальный мешок воду, а потом, сокращая мускулы, с силой выбрасывают ее назад.
Водомет корабля или катера устроен и того проще. Ближе к носовой части в днище сделано отверстие с защитной решеткой, в которое вставлена всасывающая труба. В ней, в свою очередь, стоит крыльчатка, вращаемая от двигателя. Всасывая воду на носу, водомет с силой выбрасывает ее за корму, создавая реактивную тягу.
Причем обычно на катер ставят два водомета. Во-первых, для надежности – если выйдет из строя один, до берега можно добраться на другом. Во-вторых, такая конструкция позволяет легко маневрировать – если, скажем, в левый водомет гнать воду, как обычно, от носа к корме, а в правом повернуть струю наоборот, то катер развернется, что называется, «на пятке».
Водометный катер
Взмахнул кораблик хвостиком…
И все же, несмотря на подобные конструкторские хитрости, рыбы и морские животные плавают куда быстрее многих кораблей и с гораздо меньшим расходом мощности. Так, быть может, нам стоит тоже оснастить корабли плавниками и хвостом?
Представьте себе, подобные идеи тоже приходят в головы специалистам. Так, например, в СССР еще в 60-е годы проводились эксперименты с крыльчатыми цепными движителями ЮМ-1, ЮМ-2 и ЮМ-3. Причем не надо думать, что конструкторы вдруг снова вспомнили о водной гусенице Фултона. Нет, в основу конструкции было заложено новое инженерное решение, основанное на теории подъемной силы крыла Жуковского. Говоря совсем уж упрощенно, судостроители попытались воспроизвести движения плавников рыбы.
Первые же испытания показали, что крыльчатый движитель превосходит по эффективности гребной винт в дюзе почти в два раза. Однако дальше экспериментов дело все же не продвинулось – уж слишком сложной и ненадежной оказалась конструкция механических плавников.
Немногим лучше пошли дела, когда специалисты попытались скопировать акулий хвост. Еще лет сорок тому назад по проекту изобретателя Ю. А. Новосельцева в Москве были построены два водных велосипеда: один, как обычно с крыльчаткой, а другой – с резиновым движителем в виде рыбьего хвоста. Испытания, проведенные на Химкинском водохранилище, показали, что велосипед с хвостом может развить как минимум вдвое большую скорость при одинаковой затрате сил.
Когда-нибудь так будут выглядеть подводные лодки
Проводились подобные эксперименты и за рубежом, в частности, в Соединенных Штатах Америки. В лаборатории военно-морского флота даже построили робот-рыбу, чтобы досконально изучить все особенности механики движений рыбьего хвоста.
Однако дальше экспериментов дело все-таки не продвигается. Почему? Да пока никто не придумал, как построить надежный, долговечный и экономичный движитель, способный в точности повторять движения акульего или китового хвоста.
Ныряющие самолеты, летающие субмарины…
История эта давняя. Еще Жюль Верн в своем «Робуре-завоевателе» описал комбинированное транспортное средство, которое могло с одинаковым успехом передвигаться по суше, воздуху, воде и под водой. С той поры прошло немало времени, но мечта эта так и не осуществлена в полной мере. Но это вовсе не значит, что таких попыток вовсе не предпринималось. Кое-чего, хотя бы частично, инженерам добиться все же удалось.
Так, еще в 1916 году известный немецкий авиаконструктор Э. Хейнкель спроектировал и построил маленький биплан W-200 с мотором в 80 л. с, который мог быстро разбираться и укрываться в специальном ангаре на борту подводной лодки.
Испытания показали, что это была еще далеко не та машина, о которой мечтали морские и воздушные асы. Скорость самолета составляла всего лишь 120 км/ч, радиус полета – не более 40 км. Кроме того, вскоре Германии, потерпевшей поражение в Первой мировой войне, было запрещено иметь совершенную военную технику.
И тогда на сцену выступили американцы. Они заказали оказавшемуся не у дел Хейнкелю два небольших самолета V-1, весивших всего 525 кг каждый. Они были настолько компактны, что их при желании можно было хранить даже внутри подлодки.
Проект «летающей» подводной лодки Ушакова
Интерес к подобным машинам стали проявлять также в Англии, Италии, Франции, Японии… Весть об оригинальных работах дошла и до нас.
В начале 30-х годов известный конструктор «летающих лодок» И. Четвериков предложил свой вариант самолета для подводных лодок. Конструкция понравилась морякам, и в 1933 году они приступили к постройке сразу двух машин нового типа. Год спустя одна из них была отправлена в Севастополь для испытаний. Летчик А. Кржижевский совершил несколько полетов, показавших, что машина хорошо держится и в воздухе, и на воде. Пилот даже установил на этой машине рекорд мира на дистанции 100 км. В 1937 году он развил скорость 170,2 км/ч.
