Николай Болгаров - По морям, по волнам

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 — 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.

Модель буксируют по каналу несколько раз. И каждый раз замечают показание самопишущего прибора, а также скорость движения.

А потом, с помощью особых расчетов, переходят от величины сопротивления модели к сопротивлению самого судна. По найденной величине сопротивления уже нетрудно определить по особой формуле, какой мощности двигатель надо поставить на судно, чтобы оно имело заданную скорость. А если потребуется чрезмерная мощность, — это означает, что размеры и форма корпуса судна выбраны неудачно.

Тогда все начинается снова: исправляют теоретический чертеж, изготовляют новую модель и опять гоняют ее в бассейне.

Иногда неудача проектировщика обнаруживается уже в начале испытаний, когда модель только начинает двигаться. Вестник такой неудачи — волны, разводимые моделью. Если они слишком велики, можно испытаний не продолжать. Для испытателей и так ясно, что выбранные размеры и форма корпуса судна неудачны.

Как видите, испытание модели судна — дело сложное и кропотливое, особенно при разработке проекта нового судна, не похожего на ранее построенные. Тогда приходится много раз переделывать модель, пока не получатся нужные формы корпуса судна.

Академик А. Н. Крылов рассказывал, что при выборе размеров и обводов корпуса линейного корабля типа «Севастополь» в опытовом бассейне прогоняли двадцать различных моделей. А сначала хотели использовать модель уже построенного броненосца «Андрей Первозванный».

Дальнейшие испытания показали, что могло получиться, если бы испытатели остановили свой выбор на модели броненосца «Андрей Первозванный», не продолжали работать над улучшением обводов корпуса нового корабля. Иначе говоря, что получилось бы, если бы корпус линейного корабля «Севастополь» построили по теоретическому чертежу «Андрея Первозванного»? Получилось бы то, что на линейный корабль «Севастополь» пришлось бы поставить главные механизмы в два раза мощнее тех, которые поставили на самом деле. И в этом убедились только после того, как испытали два десятка различных моделей. Вот насколько важно испытание моделей судов в опытовом бассейне.