Buyuk Depressiya cho'kib ketgan: dizel bilan ishlaydigan "Barbara" yelkanli qayig'i. Buyuk Depressiya cho'kib ketgan: "Barbara" dizel aylanuvchi yelkanli qayig'i oddiy yelkandan yoki aylanuvchi yelkandan yaxshiroq nima?

Jurnal o'quvchilariga katamaran haqida gapirib bermoqchiman, uning harakati Magnus effekti yordamida amalga oshirilgan. Magnus effekti shundan iboratki, havo aylanadigan jism atrofida harakatlansa, oqim yo'nalishiga perpendikulyar kuch hosil bo'ladi. Tsilindr aylanganda, masalan, uning devorlariga yaqin havo qatlamlari ham aylana bo'ylab harakatlana boshlaydi, buning natijasida aylanadigan jismning bir tomonida silindr atrofida oqadigan oqim tezligi oshadi, boshqa tomondan esa. kamayadi. Natijada, silindr yuzasi yaqinida yuqori va past bosim zonalari hosil bo'ladi, bu esa kemalarni harakatlantirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan kuchning paydo bo'lishiga olib keladi. Bu tennis va futbolda kesilgan to'plarning uchish yo'nalishini o'zgartiradigan bir xil kuchdir.

Yuqori bosim zonasidan past bosim zonasiga havo oqimini kamaytirish uchun silindrning uchlarida kattaroq diametrli disklar o'rnatiladi.

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, Magnus effekti silindrning aylanish yuzasining chiziqli tezligi shamol tezligidan taxminan to'rt baravar ko'p bo'lgan holatda maksimal darajada namoyon bo'ladi. Bunday holda, rotorning surish kuchi maydonga teng bo'lgan yelkanli surishdan o'n barobar ko'pdir.

Yigirmanchi yillarda ikkita katta hajmli kemalar xuddi shunday rotorlar bilan jihozlangan. Oka hatto transatlantik sayohatlarni ham amalga oshirdi, lekin keyinchalik qurilgani yo'q, bu asosan kuchli shamolda kemaning ag'darilishiga olib kelishi mumkin bo'lgan katta metall rotorlarning kattaligi tufayli.

...Bir marta Krasnoyarsk suv omborida dam olayotganimda do‘stlarim N.Beskrovniy va V.Brinlar yordamida yig‘ma yumshoq rotorli katamaran qurdim. Bizning ixtiyorimizda bor-yo'g'i uch hafta bor edi, shuning uchun biz motorni talab qilmaydigan kamroq samarali Savonius rotorini yasashimiz kerak edi.

Savonius rotori radius uzunligi bo'yicha bir-biriga nisbatan siljigan ikkita yarim silindrsimon sirtdan iborat.

Shamol ta'sirida rotor aylanadi va uning chiziqli tezligi 1,7 shamol tezligidan oshmaydi. Shu sababli, Savonius rotoriga Magnus ta'siri majburiy aylantirilgan rotorlarga qaraganda 2-3 baravar zaifdir.

Rotor (rasmga qarang) ikkita ramkadan iborat - Ø 10 mm novdadan payvandlangan disklar va yarim silindrlar. Yarim tsilindrlarning ramkasini tashkil etuvchi novdalar zich mato panellari bilan bir-biriga bog'langan. Ikkala diskning ramkasining uchlari arqon bilan bog'langan. Yuqori va pastda hosil bo'lgan olti burchakli tuval bilan qoplangan. Rotor o'qi ham arqon vazifasini bajaradi, bu esa yelkanni katlamaga imkon beradi.

Panellarning har biriga ikkita mato chizig'i tikiladi, uning ostida 6 sm kengligida va 80 sm uzunlikdagi kauchuk tibbiy bandajlar o'tkaziladi; ularning uchlari tayoqchalarga bog'langan. Panellarga Ø 4 mm po'latdan yasalgan mustahkamlovchi ramka biriktirilgan.

Rotorning kuchlanishini ta'minlaydigan moslashuvchan aks va arqonlar qo'llab-quvvatlovchi rulmanlarga ulangan o'rnatish tirgaklariga bog'langan. Biz an'anaviy rulmanlardan foydalandik; ular o'zlarini to'liq oqladilar - rotor shamolning eng kichik nafasida aylanardi.

1, 2 - yarim ramkaning yuqori qismi, 3 - rotor diskli ramkasi, 4 - rotor paneli, 5 - disk paneli, 6 - arqonli rotor o'qi, 7 - mato chiziqlar, 8 - yumshoq ramka (tibbiy kauchuk bandaj), 9 - qattiq yarim ramka, 10 - arqonli yigit liniyalari, 11 - U shaklidagi ustun tayanchi, 12 - katamaran ko'ndalang nur, 13 - pastki kuchlanish kabeli, 14 - nurli qavs, 15 - kuchlanish simi dastagi, 16 - rotor suspenziyasi, 17 - suspenziya braket, 18 - rulmanli korpus , 19 - rulman, 20 - osma kanca, 21 - blok. Rulda ko'rsatilmagan.

Katamaranning suzuvchilari tuval qoplamalaridir. Har birida kauchuk matodan tayyorlangan uchta tsilindr mavjud (koptok kameralari ham ishlatilishi mumkin). Biz suzuvchilarni yog'ochdan yasalgan ramkaga bog'lab qo'ydik (Krasnoyarsk suv ombori qirg'og'ida u juda ko'p). Katamaran korpusining qurilishi batafsil ko'rib chiqilmagan, chunki "Qayiqlar va yaxtalar" almanaxi bir necha bor gapirgan. biznikidan yaxshiroq dizayndagi shishiriladigan katamaranlar haqida.

Rotor quyidagi tarzda o'rnatiladi. Birinchidan, u rezina bandajlar bilan bog'lanadi va U shaklidagi tayanch bloklari orqali o'tgan arqon yordamida tepaga ko'tariladi. Keyin katamaran nuriga mahkamlangan halqa orqali o'tkazilgan arqon bilan qo'lda tortiladi. Arqonning oxirgi 15-20 sm qismini dastagi bilan tortib olish kerak.

Biz katamaranni 10 kun davomida juda engil shamollarda sinab ko'rdik. Agar 30 sm uzunlikdagi ip 30-40 ° ga og'ib ketgan bo'lsa, biz shamolni kuchli deb hisoblaymiz.

Bunday shamol bilan katamaran uchib ketdi va shamolga nisbatan 100-110 ° dan keskinroq burchak ostida suzib keta olmadi. Yopishqoqlikni o'zgartirish uchun rotorni ag'darish kerak edi, bu bizga 5-6 daqiqa davom etdi.

Tezlik o'lchovlari olinmadi, ammo keyingi yozda xuddi shu katamaran rotor bilan bir xil 6 m2 yelkan bilan suzib ketdi, lekin yelkan bilan u yaxshiroq manevr qildi.

Biz katamaranimizni aniq nusxaga misol sifatida tavsiya qilmaymiz, chunki bir qator dizayn komponentlari muvaffaqiyatsiz bo'lib chiqdi. Masalan, so'nggi disklarning chekkalari novdalar yoki plastik quvurlardan yasalgan bo'lishi kerak. Bizning tajribamiz havaskorlar kemani juda o'ziga xos va bizning fikrimizcha, zarba yaratishning istiqbolli usuli bilan qurish imkoniyatidan dalolat beradi.

Aylanadigan kemalarga qiziqqan o'quvchilar, albatta, yaxshiroq dizaynlarni yaratishlari mumkin. Yengil ichki yonuv dvigateli tomonidan aylantiriladigan katlama silindrli katamaranni qurish bizga eng qiziq tuyuladi. Tsilindr puflanadigan shar shaklida tayyorlanishi yoki biz yasagan rotor kabi cho'ziladigan dizaynga ega bo'lishi mumkin.

Havaskorlar tomonidan sinovdan o'tgan dizaynlar, ehtimol, milliy iqtisodiyotda qo'llanilishini topadi.

Bizning fikrimizcha, yuk kemalarida yordamchi dvigatellar sifatida yuk bomlari yordamida o'rnatilgan elektr dvigatellari bilan puflanadigan yoki cho'ziladigan rotorlardan foydalanish mumkin.

Ko'rinishidan, texnik ijodkorlikda taxminan shishani modellashtirish deb atash mumkin bo'lgan hodisa paydo bo'ldi. Gap shundaki, turli yo'nalishdagi modelerlar tobora ko'proq ... plastik butilkalardan foydalanmoqda. Ushbu engil va ayni paytda bardoshli kemalardan yaxtalar va katamaranlar modellari uchun chiroyli korpuslar, samolyotlar va avtomobil modellarining havo dvigatellarini boshqarish uchun siqilgan havo tsilindrlari yasaydi. Yupqa shaffof plastmassa samolyot modellari uchun chiroqlar tayyorlash uchun ideal materialga aylandi.

Va bu erda yana bir model bor, uning dizayni plastik idishlardan foydalanadi. Bu asl aylanuvchi shamol harakat tizimiga ega katamaran.

Boshlash uchun, rotor qanday qilib haydash aerodinamik kuchini yaratishi haqida bir necha so'z. Agar havo oqimiga aylanadigan tsilindrni joylashtirsangiz, u holda oqim yo'nalishiga perpendikulyar kuch silindrga ta'sir qilishi uzoq vaqtdan beri qayd etilgan. Gap shundaki, silindr aylanayotganda uning sirtining bir qismining harakat yo'nalishi havo oqimining yo'nalishiga to'g'ri keladi va qarama-qarshi qismning aylanishi unga to'g'ri keladi.

Havo oqimining tezligi va undagi bosim o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnatadigan Bernulli qonuniga muvofiq, oqim tezligi oshgani sayin undagi bosim pasayadi. Silindrsimon sirt va oqimning teskari harakati bo'lgan zonada aylanadigan silindrni puflaganda, silindrsimon sirt va havo birgalikda harakatlanadigan zonaga qaraganda bosim kamroq bo'ladi. Bosim farqining paydo bo'lishi havo oqimining yuqori bosim zonasidan pastroq bosim zonasiga o'tishiga perpendikulyar yo'naltirilgan kuchning paydo bo'lishiga olib keladi.

Vaqti-vaqti bilan kemalarni boshqarish uchun rotorlardan foydalanishga urinishlar qilingan. Eng muvaffaqiyatlilaridan biri bu Jak-Iv Kustoning Kalipso tadqiqot kemasiga o'rnatilgan harakatlantiruvchi blokdir. Kemaning markaziy tekisligiga o'rnatilgan aylanuvchi silindrlar okeanni kesib o'tishda ko'p yoqilg'i tejash imkonini beradi.

1 - ko'prikning o'zaro faoliyat elementi (kontrplak s15,2 dona); 2- ko'prik platformasi (qarag'ay, lamellar 60×15); 3 - rotor korpuslari; Katamaran modeli korpusining 4-old qismi; 5 - o'tkir; 6 - katamaran modeli korpusining orqa qismi; 7 - boshqaruv moslamasi; 8- yuvish mashinalari; 9 - M5 murvat; 10 - spacer yuvish mashinasi (kauchuk); 11 - M5 yong'oq; 12,17,21,22 - keng yuvgichlar (po'lat); 13 - valf gayka (2 dona); 14 - g'altakli valf (velosipedning ichki trubkasidan); 15 ipli vilka; 16-yopishtiruvchi yuvish mashinasi (kauchuk); 18 - ajratuvchi qisma (duralumin); 19 - rulman (2 dona); 20 - rotor mili (po'lat); 23 - M6 yong'oq; 24 - rulman korpusi (duralumin)

Shuni ta'kidlash kerakki, Kalipsodagi rotorlar kichik yordamchi vosita tomonidan aylantiriladi. Biroq, havo oqimi bilan boshqariladigan qurilmalar ham yaxshi natijalarni ko'rsatadi.

Taklif etilayotgan katamaran modelida rotorlar ham havo oqimi bilan aylantiriladi. Rotorlarning har biri plastik shisha bo'lib, uning yuzasida ko'plab pichoqlar mavjud - puflanganda, rulmanlarga vertikal ravishda o'rnatilgan bunday shisha eksenel aylanishni oladi.

Biroq, katamaranni korpuslar bilan yasashni boshlash mantiqan to'g'ri keladi - har biriga ikkita bir yarim yoki ikki litrli shisha kerak bo'ladi. Yagona tanadagi plastik idishlar pastki qismida birlashtirilib, M5 murvat, gayka va yuvgichlar - ikkita po'lat va bitta kauchuk bilan bog'langan. Ushbu ulanish juda qattiq bo'lib chiqadi va mutlaqo to'g'ri hizalanishni ta'minlaydi. Gap shundaki, bir tomirning pastki chiqadigan joylari boshqasining chuqurliklariga tushadi.

Bunday ulanish uchun maxsus asboblar kerak - kengaytirilgan pichoqli tornavida va uzun rozetkali kalit. Shishalar ichiga mahkamlagichlarni kiritish uchun asboblarga oddiy plastilin bilan murvat, gayka va yuvish vositasi yopishtirilishi mumkin.

1 - qoplama (qayin, chiziq 12 × 10, 2 dona); 2 - plastinka (kontrplak s5)

Rotor korpusi(rotor asosi - 1,5 yoki 2 l hajmli plastik shisha)

Velosipedning ichki quvurlaridan klapanlar ularning yordami bilan barcha to'rtta shishaning tiqinlariga o'rnatiladi, korpuslar ko'priklarning ustunlariga yong'oq bilan mahkamlanadi; Bunga qo'shimcha ravishda, klapanlar orqali siz korpuslar ichida ortiqcha havo bosimini yaratish uchun oddiy velosiped nasosidan foydalanishingiz mumkin, bu ularning qattiqligini sezilarli darajada oshiradi.

Shu tarzda tayyorlangan korpuslar platforma (60×15 mm kesimli qarag'ay taxtasi) va ikkita ko'ndalang elementdan (qalinligi 15 mm bo'lgan fanera) iborat ko'prik yordamida bitta katamaranga o'rnatiladi. Ko'prik qismlari diametri 4 mm bo'lgan uzun vintlar bilan bog'langan. Valflar uchun teshiklar shpallarda burg'ulashadi. Tayyor ko'prik zımparalanadi, bo'yaladi va ikki yoki uch qatlamli parket lak bilan qoplangan.

Katamaran 5 mm qalinlikdagi kontrplakdan kesilgan va uning yuqori qismiga epoksi qatroni bilan ikkita qayin bloklari yopishtirilgan. Keelning old qismi yumaloq, orqa qismi xanjar shaklida maydalangan. Tayyor kiel zımparalanadi va ikki qatlamli parket lak bilan qoplangan. Agar kerak bo'lsa, katamaranning barqarorligi etarli bo'lmasa, keelning uchiga qo'rg'oshin lampochkasini osib qo'yish mumkin. Keelni ko'prik platformasiga diametri 4 mm bo'lgan to'rtta vint bilan mahkamlash.

Katamaranni boshqarish moslamasi kontrplakdan yasalgan rul g'ildiragi va tirgak o'qidan iborat. Ikkinchisi 4 mm po'lat simdan egilib, bir uchida M4 ip kesiladi. Quyruq pati nosimmetrik profilga ega bo'lib, old tomoni yumaloq va qirrali qirralari bor. Tuklarni tugatish standartdir: silliqlash, bo'yash va parket lak bilan qoplash.

Tukning tirgak o'qi bilan ulanishi bir qismli - epoksi elim yordamida. Biroq, agar katamaranni vaqti-vaqti bilan qismlarga ajratish kerak bo'lsa, unda aksni patga yopishtirishda uning ustidagi iplar yupqa yog 'qatlami bilan qoplanishi kerak. Qatronlar qattiqlashgandan so'ng, o'qni qalamdan ochish oson bo'ladi. Rulda moslamasini ko'prik platformasiga bir juft yong'oq va yuvish vositasi bilan mahkamlash.

Va endi asosiy narsa aylanuvchi qo'zg'alish moslamasini ishlab chiqarishdir. Yuqorida aytib o'tilganidek, rotorlarning har biri yuzasida ko'plab egilgan pichoqlar bilan platformaga o'rnatilgan bir yarim yoki ikki litrli plastik shishadir. Havo oqimi bilan puflanganda, bunday rotor aylana boshlaydi. Pichoqlar bir xil va toza bo'lishini ta'minlash uchun rotor shishasining devorini kesish uchun ishchi vosita sifatida elektr burner yoki uy qurilishi elektr termal to'sardan foydalanish tavsiya etiladi.

1 - kesish qismi (nikrom, d0,5 sim); 2 - chinni blok (chiroq rozetkasidan); 3 - tutqich (fayldan); 4 - ikkita simli simni ulash

Rulda jihozlari:

1 - tiller o'qi (po'lat, d4 sim); 2- ko'prik platformasi; 3 - M4 yong'oqlari; 4 - rul patlari (kontrplak s6); 5 - yuvish vositalari

Ikkinchisini fayldan yog'och tutqichdan, akkor chiroq rozetkasidan chinni blokdan va diametri 0,5 mm bo'lgan nikromli simdan yig'ish oson. Asbob LATR tomonidan quvvatlanadi. Kuchlanish nikromli simni shunday isitishni ta'minlashi kerakki, plastmassa faqat eriydi, lekin hech qanday holatda yonmaydi.

Pichoqlarning konturlarini shablon bo'yicha yupqa flomaster bilan - pichoqning o'lchamiga ko'ra ichiga deraza kesilgan qalay plastinka bilan belgilash tavsiya etiladi. Kesishdan oldin, derazada bir nechta teshiklarni eritib, keyin pichoqning konturi bo'ylab yoriqlar qilish mantiqan. Shuni ta'kidlash kerakki, siz yaxshi gazlangan maydonda termal to'sar bilan ishlashingiz kerak - tercihen ochiq deraza yonida. Shu tarzda tayyorlangan rotorda pichoqlar taxminan 35 ° ga egiladi.

Rotorli menteşe birliklari ularning aylanishini juda oson - tom ma'noda, eng kichik shabadadan ta'minlashi kerak. Bu faqat rulmanlar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Ikki litrli idishlar uchun diametri 18 (tashqi) va 6 (ichki) mm va kengligi 6 mm bo'lgan podshipniklar juda mos keladi.

Shishaning bo'ynidagi podshipniklarni mahkamlash uchun sizga duralumin korpusi kerak; bo'yin qismida diametri 8 mm bo'lgan teshikli standart shisha qopqog'i bilan o'rnatiladi. Rulmanlar va shunga mos ravishda rotor aylanadigan pog'onali rolik po'latdan yasalgan bo'lib, u M6 gayka bilan ko'prik platformasiga mahkamlanadi; Rotorning oson aylanishini ta'minlash uchun, rulmanlarni korpusga o'rnatishdan oldin, ulardan yog'ni olib tashlang (rulmanlarni kerosin bilan yuving) va tikuv mashinalari uchun mo'ljallangan mashina moyini qo'llang.

Dengiz sinovlari paytida, to'g'ri sozlangan katamaranning aylanuvchi qo'zg'alish moslamasi osongina aylanadi va shamol tomon yo'naltirilgan qayiq tezlikni tez ko'taradi va avtomatik ravishda shamol yo'nalishiga nisbatan kursni saqlab qoladi. Agar model boshqarilsa yoki yiqilsa, keelni oldinga yoki orqaga siljitish orqali lateral qarshilik markazini siljitish kerak.

Shuni ta'kidlash kerakki, aylanuvchi katamaran nafaqat shamol to'g'ridan-to'g'ri bortda esganda, ko'rfaz yo'nalishida, balki to'liqroq yoki keskinroq yo'nalishlarda ham suzishi mumkin. Garchi, albatta, klassik yelkanli katamaran shamolga biroz tikroq suzib keta oladi.

Mashhur "Kusto jamoasining suv osti odisseyi" hujjatli filmi buyuk frantsuz okeanografi tomonidan 1960-1970-yillarda suratga olingan. O'sha paytda Kustoning asosiy kemasi Britaniya mina qo'riqchisidan aylantirilgan Kalipso edi. Ammo keyingi filmlardan birida "Dunyoning qayta kashf etilishi"da yana bir kema - Alcyone yaxtasi paydo bo'ldi. Unga qarab, ko'plab teletomoshabinlar o'zlariga savol berishdi: yaxtada o'rnatilgan bu g'alati ustunlar va yelkanlar nima?..

Kusto jamg'armasi Halcyone-ni 1985 yilda sotib oldi va bu kema tadqiqot kemasi sifatida emas, balki turboyellarning samaradorligini o'rganish uchun asos sifatida ko'rib chiqildi - asl kema harakatlanish tizimi. Va o'n bir yil o'tgach, afsonaviy Kalipso cho'kib ketganda, Alcyone ekspeditsiyaning asosiy kemasi sifatida o'z o'rnini egalladi (Aytgancha, bugungi kunda Kalipso ko'tarilgan va Konkarno portida yarim talon-taroj qilingan holatda turibdi).

Aslida, turboyelni Kusto ixtiro qilgan. Xuddi skuba jihozlari, suv osti likopchalari va dengiz tubini va dunyo okeani yuzasini o'rganish uchun boshqa ko'plab qurilmalar kabi. G'oya saksoninchi yillarning boshlarida tug'ilgan va suv qushlari uchun eng ekologik toza, lekin ayni paytda qulay va zamonaviy harakatlantiruvchi qurilmani yaratish edi. Shamol energiyasidan foydalanish tadqiqotning eng istiqbolli yo'nalishi bo'lib tuyuldi. Ammo bu erda muammo bor: insoniyat bir necha ming yil oldin yelkanni ixtiro qilgan va nima oddiyroq va mantiqiyroq bo'lishi mumkin?

Albatta, Kusto va kompaniya faqat suzib yuradigan kemani qurish mumkin emasligini tushunishdi. Aniqrog'i, ehtimol, lekin uning haydash ko'rsatkichlari juda o'rtacha bo'ladi va ob-havo va shamol yo'nalishidagi injiqliklarga bog'liq. Shuning uchun, dastlab yangi "yelkan" oddiy dizel dvigatellariga yordam berish uchun ishlatiladigan yordamchi kuch bo'lishi rejalashtirilgan edi. Shu bilan birga, turbosail dizel yoqilg'isi sarfini sezilarli darajada kamaytiradi va kuchli shamolda u kemaning yagona harakatlantiruvchi qurilmasiga aylanishi mumkin edi.

Va tadqiqotchilar jamoasi o'tmishga - kemasozlikga jiddiy hissa qo'shgan mashhur samolyot konstruktori, nemis muhandisi Anton Flettnerning ixtirosiga qarashdi.

Flettner rotori va Magnus effekti

1922 yil 16 sentyabrda Anton Flettner "aylanuvchi idish" deb nomlangan nemis patentini oldi. Va 1924 yil oktyabr oyida Bukau eksperimental aylanma kemasi Kildagi Fridrix Krupp kemasozlik kompaniyasining slipwaylarini tark etdi. To'g'ri, shxuner noldan qurilmagan: Flettner rotorlarini o'rnatishdan oldin u oddiy yelkanli kema edi.

"Flettnerning shamol kemasi g'ayrioddiy g'ayratli gazeta targ'iboti tufayli hammaning og'zida", deb yozgan Lui Prandtl nemis muhandisining rivojlanishi haqidagi maqolasida.

Flettnerning g'oyasi Magnus effekti deb ataladigan narsadan foydalanish edi, uning mohiyati quyidagicha: havo (yoki suyuqlik) oqimi aylanadigan jism atrofida o'tganda, oqim yo'nalishiga perpendikulyar kuch hosil bo'ladi va tanaga ta'sir qiladi. . Gap shundaki, aylanuvchi jism o‘z atrofida aylanma harakat hosil qiladi. Ob'ektning vorteks yo'nalishi suyuqlik yoki gaz oqimining yo'nalishiga to'g'ri keladigan tomonida muhitning harakat tezligi ortadi, qarama-qarshi tomonda esa pasayadi. Bosim farqi aylanish yo'nalishi va oqim yo'nalishi qarama-qarshi bo'lgan tomondan, ular mos keladigan tomonga yo'naltirilgan ko'ndalang kuch hosil qiladi.

Bu effekt 1852 yilda Berlin fizigi Geynrix Magnus tomonidan kashf etilgan. Uning klassik tajribalaridan biri shunday kechdi: “Guruch tsilindr ikki nuqta orasida aylana olardi; tez aylanish silindrga tepada bo'lgani kabi, shnur orqali berildi. Aylanadigan tsilindr ramkaga joylashtirildi, bu esa o'z navbatida osongina aylanishi mumkin edi. Ushbu tizim kichik santrifüj nasos yordamida kuchli havo oqimiga ta'sir qildi. Tsilindr havo oqimiga va silindr o'qiga perpendikulyar yo'nalishda, bundan tashqari, aylanish yo'nalishlari va oqim bir xil bo'lgan yo'nalishda og'di" (L. Prandtl, "Magnus effekti va shamol kemasi", 1925 y. ).

Aslida, Flettner juda oddiy ish qildi. U metr uzunlikdagi sinov kemasiga balandligi taxminan bir metr va diametri 15 santimetr bo'lgan qog'oz silindr-rotorni o'rnatdi va uni aylantirish uchun soat mexanizmini moslashtirdi. Va qayiq suzib ketdi. Magnus effekti natijasida yuzaga keladigan lateral kuchdan foydalanish imkoniyatini amalda isbotlagan Flettner uch ustunli Bukauni aylanuvchi kemaga aylantirishga qaror qildi.

Bugungi kunda Alkyone dunyodagi Kusto turboyeliga ega yagona kemadir. 1997 yilda buyuk okeanografning vafoti ikkinchi shunga o'xshash "Kalipso II" kemasining qurilishiga chek qo'ydi va boshqa kema quruvchilar g'ayrioddiy dizayndan ehtiyot bo'lishadi ...

Bukauning rotorlari elektr motorlar tomonidan boshqarildi. Aslida, dizaynda Magnusning klassik tajribalaridan farqi yo'q edi. Rotor shamolga qarab aylanadigan tomonda yuqori bosim maydoni va qarama-qarshi tomonda past bosimli hudud yaratilgan. Olingan kuch kemani harakatga keltirdi. Bundan tashqari, bu kuch statsionar rotorga shamol bosimining kuchidan bir necha baravar ko'p edi - taxminan 50 baravar! Bu Flettner uchun ulkan istiqbollarni ochib berdi. Boshqa narsalar qatorida, rotorning maydoni va uning massasi yelkanli qurilma maydonidan bir necha baravar kichik edi, bu esa teng harakatlantiruvchi kuchni ta'minlaydi. Rotorni boshqarish ancha oson edi va uni ishlab chiqarish ancha arzon edi. Yuqoridan Flettner rotorlarni plastinkaga o'xshash samolyotlar bilan qopladi - bu rotorga nisbatan havo oqimlarining to'g'ri yo'nalishi tufayli harakatlantiruvchi kuchni taxminan ikki baravar oshirdi. Bukau uchun rotorning optimal balandligi va diametri kelajakdagi kemaning modelini shamol tunnelida puflash orqali hisoblab chiqilgan.

Flettner rotori juda yaxshi ishladi. An'anaviy yelkanli kemadan farqli o'laroq, aylanuvchi kema yomon ob-havodan va kuchli yon shamollardan deyarli qo'rqmagan; Ikki silindrsimon rotor (balandligi - 13,1 m, diametri - 1,5 m) kemani mukammal muvozanatlash imkonini berdi - bu Bukau qayta qurishdan oldin bo'lgan yelkanli qayiqdan ko'ra barqarorroq bo'lib chiqdi. Kema tinch sharoitda, bo'ronlarda va ataylab haddan tashqari yuklangan holda sinovdan o'tkazildi va jiddiy kamchiliklar aniqlanmadi. Kema harakati uchun eng foydali yo'nalish shamolning kema o'qiga to'liq perpendikulyar yo'nalishi bo'lib, harakat yo'nalishi (oldinga yoki orqaga) rotorlarning aylanish yo'nalishi bilan aniqlandi.

1925 yil fevral oyida Bukau Danzigdan Shotlandiyaga Shimoliy dengiz orqali muvaffaqiyatli suzib ketdi va bir yil o'tgach, kema (Baden Baden deb o'zgartirildi) Atlantika okeani orqali Evropadan Amerikaga sayohat qildi. Xuddi shu yili kemasozlik o'zining ikkinchi aylanma kemasini - 17 metrli uchta rotor bilan boshqariladigan kuchli yuk layneri Barbara ni qo'ydi. Shu bilan birga, har bir rotor uchun atigi 35 ot kuchiga ega bitta kichik motor etarli edi. (har bir rotorning maksimal aylanish tezligi 160 rpm)! Rotorlarning tortish kuchi taxminan 1000 ot kuchiga ega bo'lgan an'anaviy kema dizel dvigateli bilan birlashtirilgan vintli pervanelning kuchiga teng edi. Biroq, kemada dizel ham mavjud edi: rotorlardan tashqari, u parvonani boshqargan (bu tinch ob-havo sharoitida yagona harakatlantiruvchi qurilma bo'lib qoldi).

Ammo yigirmanchi yillarning oxirida Buyuk Depressiya boshlandi. 1929 yilda charter kompaniyasi Barbarani ijaraga berishni davom ettirishdan bosh tortdi va u sotildi. Yangi egasi rotorlarni olib tashladi va kemani an'anaviy dizaynga muvofiq qayta o'rnatdi. Shunga qaramay, aylanadigan qo'zg'alish tizimi shamolga bog'liqligi va quvvat va tezlikda ma'lum cheklovlar tufayli an'anaviy dizel elektr stantsiyasi bilan birgalikda vintli qo'zg'alish tizimlaridan past edi. Flettner yanada ilg'or tadqiqotlarga murojaat qildi va Baden Baden 1931 yilda Karib dengizidagi bo'ron paytida cho'kib ketdi. Va ular uzoq vaqt davomida rotorli yelkanlarni unutishdi ...

Turbosail Kusto

Yelkanli qayiqlar ham XX asr davomida qurilgan. Ushbu turdagi zamonaviy kemalarda yelkanlar elektr motorlar yordamida mo'ynaladi va yangi materiallar dizaynni sezilarli darajada engillashtiradi. Ammo yelkanli qayiq - bu yelkanli qayiq va shamol energiyasidan tubdan yangi usulda foydalanish g'oyasi Flettner davridan beri havoda. Va uni tinimsiz sarguzasht va tadqiqotchi Jak-Iv Kusto oldi.

Jon Marples, Cloudia tomonidan ishlab chiqilgan yaxta qayta qurilgan trimaran Searunner 34 hisoblanadi. Yaxtaning birinchi sinovlari 2008-yilning fevral oyida Fort-Pirsda (Florida, AQSH) boʻlib oʻtgan va uni yaratish Discovery telekanali tomonidan moliyalashtirilgan. "Klaudiya" o'zini aql bovar qilmaydigan darajada manevrli ekanligini ko'rsatdi - u bir necha soniya ichida to'xtadi va orqaga qaytdi va shamolga nisbatan taxminan 15 ° burchak ostida erkin harakat qildi. An'anaviy Flettner rotoriga nisbatan ishlashning sezilarli yaxshilanishi trimaranning old va orqa rotorlariga o'rnatilgan qo'shimcha transvers disklar bilan bog'liq.

1986 yil 23 dekabrda, maqola boshida tilga olingan Halcyone ishga tushirilgandan so'ng, Kusto va uning hamkasblari Lucien Malavar va Bertrand Charrier "Harakatlanuvchi suyuqlik yoki gazdan foydalanish orqali qurilma ishlab chiqaruvchi kuch" uchun US4630997 qo'shma patentini oldilar. Ptentli qurilmaning umumiy tavsifi quyidagicha: “Qurilma ma’lum bir yo‘nalishda harakatlanuvchi muhitga joylashtiriladi; bu holda, birinchisiga perpendikulyar yo'nalishda ta'sir qiluvchi kuch paydo bo'ladi. Qurilma harakatlantiruvchi kuch yelkan maydoniga mutanosib bo‘lgan massiv yelkanlardan foydalanishdan qochadi”. Kusto turbosail va Flettner rotorli yelkan o'rtasidagi farq nima?

Ko'ndalang kesimda turbosail o'tkir uchida yumaloq cho'zilgan tomchiga o'xshaydi. "Tamlash" ning yon tomonlarida havo olish panjaralari mavjud bo'lib, ulardan biri orqali (oldinga yoki orqaga harakat qilish zarurligiga qarab) havo so'riladi. Havo qabul qiluvchiga shamolni maksimal darajada singdirish uchun turbosailga elektr motor tomonidan boshqariladigan kichik fan o'rnatilgan. U yelkanning past tomonida havo harakati tezligini sun'iy ravishda oshiradi, turbosail tekisligidan ajralish paytida havo oqimini so'radi. Bu turbosailning bir tomonida vakuum hosil qiladi va bir vaqtning o'zida turbulent girdoblarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Va keyin Magnus effekti ishlaydi: bir tomondan kamdan-kam uchraydi, natijada - kemani harakatga keltira oladigan ko'ndalang kuch. Aslida, turbosail - bu vertikal ravishda joylashtirilgan samolyot qanoti; hech bo'lmaganda harakatlantiruvchi kuchni yaratish printsipi samolyotning ko'tarish kuchini yaratish printsipiga o'xshaydi. Turbosail har doim shamolning eng foydali tomoniga qaragan bo'lishini ta'minlash uchun u maxsus datchiklar bilan jihozlangan va aylanuvchi patnisga o'rnatilgan.

Ajabo, bizning zamonamizda sanoatda juda tanish yelkanlar qo'llaniladi. Kemasozlik kompaniyalari ko'pincha yirik tankerlar va yuk mashinalari dizayniga armatura va yelkanli uskunalarni o'rnatish imkoniyatini kiritadilar. Eng mashhur loyiha 2008 yil 1 yanvarda ishga tushirilgan Germaniyaning MS Beluga SkySails transport kemasi. 160 m2 maydonga ega bo'lgan ulkan uçurtma tufayli kema o'z kuchining taxminan 15-20 foizini ishlab chiqaradi, kompaniya uni 320 m2 ga oshirishni rejalashtirmoqda. Uçurtma kemaning kamoniga arqon bilan biriktirilgan, uning xatti-harakati kompyuter tomonidan boshqariladi. Odatda u kemani o'zi bilan birga tortayotganda taxminan 100 m balandlikda va kemadan taxminan 500 m masofada uchib turadi. 2013 yilga kelib SkySails GmbH & Co. KG 400 ga yaqin kemalarni o'z tizimi bilan jihozlashni rejalashtirmoqda - har bir bunday "sozlash" yoqilg'i sarfini va atmosferaga zararli chiqindilar miqdorini sezilarli darajada kamaytiradi.

Darhaqiqat, Kusto birinchi marta 1981 yilda "Windmill" (Moulin à Vent) katamaranida turboyel prototipini sinab ko'rdi. Katamaranning eng katta muvaffaqiyatli sayohati Tanjerdan (Marokash) Nyu-Yorkka - kattaroq ekspeditsiya kemasi "nazorati" ostida sayohat edi.

Va 1985 yil aprel oyida La Rochelle portida turboyellar bilan jihozlangan birinchi to'laqonli kema Halcyone ishga tushirildi. Bugungi kunda u harakatda va bugungi kunda Kusto jamoasining flagmani (va, aslida, yagona yirik kema). Undagi turboyellar yagona harakatlantiruvchi vosita bo'lib xizmat qilmaydi, lekin ular ikkita dizel dvigateli va bir nechta pervanellarning odatiy ulanishiga yordam beradi (bu yonilg'i sarfini uchdan bir qismga kamaytirish imkonini beradi). Agar buyuk okeanograf tirik bo'lganida, ehtimol u yana bir nechta shunga o'xshash kemalarni qurgan bo'lar edi, lekin Kusto ketganidan keyin uning sheriklarining ishtiyoqi sezilarli darajada pasaydi. 1997 yilda o'limidan biroz oldin Kusto turboyelli Kalipso II kemasi loyihasi ustida faol ishlagan, ammo uni yakunlashga ulgurmagan. So'nggi ma'lumotlarga ko'ra, 2011 yilning qishida Alkyone Kaen portida bo'lgan va yangi ekspeditsiyani kutayotgan edi.

Va yana Flettner

Bugungi kunda Flettner g'oyasini jonlantirish va rotorli yelkanlarni keng yoyishga urinishlar qilinmoqda. Masalan, Gamburgning mashhur Blohm & Voss kompaniyasi 1973 yilgi neft inqirozidan keyin aylanma tankerni faol rivojlantirishni boshladi - ammo 1986 yilga kelib iqtisodiy omillar bu loyihani "yopib qo'ydi". Keyin bir qator havaskor dizaynlar bor edi; masalan, 2007 yilda Flensburg universiteti talabalari rotorli yelkanli katamaran (Uni-cat Flensburg) qurdilar.

Va faqat 2010 yilda rotorli yelkanli tarixdagi uchinchi kema kun yorug'ligini ko'rdi - dunyodagi eng yirik shamol generatorlaridan biri bo'lgan Enercon buyurtmasiga binoan qurilgan E-Ship 1 og'ir yuk mashinasi. 2010-yil 6-iyulda kema birinchi marta suvga tushirildi va Emdendan Bremerxavenga qisqa sayohat qildi. Avgust oyida u to'qqizta shamol generatori yuki bilan Irlandiyaga birinchi ishchi sayohatiga chiqdi.

Kema to'rtta Flettner rotori va, albatta, sokin ob-havo sharoitida va qo'shimcha quvvat uchun an'anaviy harakatlantiruvchi tizim bilan jihozlangan. Shunga qaramay, rotorli yelkanlar faqat yordamchi qo'zg'atuvchilar sifatida xizmat qiladi - 130 metrli yuk mashinasi uchun ularning kuchi kerakli tezlikni rivojlantirish uchun etarli emas. Dvigatellar to‘qqizta Mitsubishi quvvat bloki bilan, rotorlar esa chiqindi gazlar bilan ishlaydigan Siemens bug‘ turbinasi tomonidan boshqariladi. Rotorli yelkanlar 16 tugunda yoqilg'ini 30-40% tejash imkonini beradi.

Ammo Kustoning turbosaillari hozircha e'tibordan chetda qolmoqda: Alkyone hali ham bu turdagi harakatga ega bo'lgan yagona to'liq o'lchamli kemadir. Nemis kemasozlarining tajribasi Magnus effekti bilan ishlaydigan yelkanlar mavzusini yanada rivojlantirish mantiqiy yoki yo'qligini ko'rsatadi. Asosiysi, buning iqtisodiy asosini topish va uning samaradorligini isbotlash. Va keyin, ko'ryapsizmi, butun dunyo yuk tashishlari iste'dodli nemis olimi 150 yil oldin tasvirlab bergan tamoyilga o'tadi.

Shimoliy dengizdagi ikkita mustaqil sinovdan so'ng, kemalar uchun rotorli yelkanlarni loyihalash va ishlab chiqarish bilan shug'ullanadigan Finlyandiyaning Norsepower kompaniyasi yoqilg'i 5 dan 20% gacha tejashni tasdiqladi. Texnologiya Rotor Sail Solution deb ataladi va Flettner rotorining yangilangan versiyasidir.

Turbosailning ishlashi paytida silindr o'z o'qi atrofida aylanadi. Dvigatelning ishlashi fizik hodisaga asoslanadi, bunda aylanadigan jism atrofida oqayotgan havo oqimi qo'shimcha kuch hosil qiladi.


Kompaniyaning ta'kidlashicha, texnologiya ob-havo sharoitiga qarab yiliga 20 foizgacha yoqilg‘i tejash imkonini beradi.

Rotorli yelkanlarning birinchi sinovlari 2014 yil oxirida bo'lib o'tdi. Kema Gollandiya va Buyuk Britaniya o'rtasida Shimoliy dengizda 16 tugun tezlikda doimiy harakat qildi.


Finlyandiyadagi texnik tadqiqot markazi olti oy davomida ma'lumotlarni to'pladi, bu vaqt ichida rotor yelkanining 99% ishladi. Natijalar rotor yelkanining katta miqdordagi harakatlantiruvchi kuch ishlab chiqarishga qodir ekanligini tasdiqladi, bu esa yoqilg'ini sezilarli darajada tejash imkonini beradi.

“Bizning shamol energetikamizning muvaffaqiyatli sinovi nafaqat Norsepower uchun, balki yuk tashish uchun shamol energetikasi texnologiyasini yanada kengroq rivojlantirish uchun ham ibratli lahzadir. Topilmalar shuni ko'rsatadiki, Norsepower texnologiyasi keng miqyosda amalga oshirilganda, u joriy yoqilg'i narxlarida to'rt yildan kam qoplanish muddati bilan sof yoqilg'i xarajatlarini 20% gacha tejash imkonini beradi, bu shamol texnologiyalari tijorat nuqtai nazaridan foydali yechim ekanligini tasdiqlaydi.

motorli yelkanli "Barbara" ( bosish mumkin)

Anton Flettner tizimining "Buckau" rotorli yelkanli birinchi, hali ham eksperimental kemasi dizaynga yaqin parametrlarni ko'rsatgandan so'ng, nemis dengiz floti dengizchilari sanoatdan boshqa kemaga buyurtma berishdi, ammo bu safar uni baholash uchun to'liq huquqli tashuvchi. haqiqiy tijorat faoliyatida. Va 1926 yilda "Barbara" kemasi ishga tushirildi.

Noyob kemani ishga tushirish

Dastlabki loyihada balandligi 28 (!) va diametri taxminan etti metr bo'lgan bitta rotor ishtirok etdi. Ammo, xayriyatki, kerakli o'lchamdagi podshipniklar mavjud emas edi. Ya'ni, ular bor edi - lekin faqat toymasin podshipniklar va ular yo'qotish darajasiga mos kelmadi. Shuning uchun biz mavjud bo'lgan narsalardan harakat qilishimiz va balandligi 17 metr va diametri 4 metr bo'lgan uchta alyuminiy rotorni o'rnatishimiz kerak edi. Ularning har biri ikkita podshipnikda, poydevorda va balandlikning 2/3 qismida osilgan.

Ularning aylanishi 41 ot kuchiga ega elektr motorlar tomonidan ta'minlangan. har biri, aylanish tezligi 160 rpm edi. 8,5 m / s shamol bilan har bir rotorning hisoblangan surish kuchi 4 tonnani tashkil etdi. 2850 tonna sig'imli kema uchun bu unchalik ko'p emas, men roziman. Ammo bu sof yelkanli qayiq emas. Asosiy elektr stantsiyasi har biri 530 ot kuchiga ega ikkita Bauart AG-Weser/MAN dizel dvigatelidan iborat edi. har. Ular generatorlarga qo'shimcha ravishda oddiy pervanellarda ham ishladilar, hatto to'liq xotirjamlik bilan ham shartnoma tuzilgan 10 tugunni ta'minladilar.

portdagi aylanuvchi yelkanli kema ( bosish mumkin)

Kema muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazildi, "yelkanlar" ning surish qobiliyati dizaynga yaqin bo'lib chiqdi - va u muntazam ravishda Evropa bo'ylab O'rta er dengiziga yuborildi. Tabiiyki, bu barcha portlarda va marshrut bo'ylab shov-shuvga sabab bo'ldi, ammo pragmatik nemislar kemaning texnik va iqtisodiy parametrlarini o'rganishmadi;

Kema kamdan-kam hollarda sof "yelkanli" harakatda suzib yurganligi aniq. Rotorlar tezlikni oshirish yoki yoqilg'ini tejash uchun ishlatilgan, bu juda sezilarli edi.

har tomondan... ( bosish mumkin)

Haqiqatan ham, engil shabada atigi 120 ot kuchiga ega bo'lgan 12 tonna zarba. - bu juda ko'p. Men hatto bu KO'P deyman. Agar shamol tezligi oshsa, ehtimol bu yanada ko'proq bo'lar edi, shuning uchun iqtisodiy nuqtai nazardan ko'rinadi. hammasi yaxshi edi. Muammo yuz berganda, kema uch yil davomida muvaffaqiyatli ishladi: ha, ha, shunday bo'ldi. "Buyuk depressiya". Yuk tashish hajmi keskin kamaydi, eng muhimi, yoqilg'i narxi ham arzonlashdi. To'liq ahamiyatsiz miqdorlarga. Va keyin yoqimsiz narsa aniq bo'ldi:

motorli yelken modeli

Ha. Yoqilg'i tejamkorligi sezilarli. Ammo bu shunchalik qimmatga tushadiki, qirq tonnalik uchta rotorli konstruksiyaning barcha qo'shimcha tizimlari (bosimli moylash, elektr motorlar uchun vites qutilari va elektr motorlarining o'zlari) narxi shunchalik qo'shimcha xarajatlarni keltirib chiqaradiki, siz endi yoqilg'i tejashni xohlamaysiz. Rotorsiz oddiy motorli kema yuk tashish uchun arzonroq bo'ladi.

Shuning uchun kema tushkunlik davrida ikki yil ham turmadi va 1931 yilda u "soddalashtirildi", rotorli yelkanlarini olib tashladi va hech qanday shikoyatlarsiz oddiy yuk kemasiga aylantirildi. P.S. Va endi mavzuga qiziqish qayta tiklanmoqda. Oddiy va oson boshqariladigan rotorlar yordamida shamoldan foydalanish yaxshi fikr hisoblanadi.