Бесплатная техническая библиотека

За кормой, в пенной струе. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Юркий гоночный скутер и полукилометровой длины танкер, атомная подводная лодка и речной буксир - эти непохожие друг на друга суда и еще десятки других движутся в воде и под водой с помощью гребного винта. Девять современных самоходных судов из десяти - винтовые.

Гидробиологи изучили сотни обитателей рек, озер и океанов - от креветки до кальмара, от тюльки до кита, тщательно исследовали способы их передвижения в воде. Ни одного из них природа не наделила чем-либо напоминающим гребной винт. Как и колесо, главный движитель современного флота не имеет аналогов в природе. Корабельный винт -потомок созданного гениальным Архимедом винта для подъема воды. Если вспомнить еще и закон Архимеда, окажется, что судоходство сегодня дважды обязано великому сиракузцу...

В 1793 году французский математик Понтон предложил использовать для движения судов гребной винт. Спустя три десятилетия чешский изобретатель И. Рессель создал первую конструкцию винта - шнек. А в 1836 году случайная авария привела к тому, что шнек уступил место винту сегодняшней формы - лопастному. Во время испытаний длинный, как у мясорубки, шнек обломился, и судно пошло быстрее.

В 1849 году преимущества гребного винта были доказаны в честной борьбе. Английские пароходы - винтовой "Нигер" и колесный "Базилиск", оба с машинами по 400 л.с., связанные тросами, направились в противоположные стороны. Это было нечто вроде состязания по перетягиванию каната. Больше часа винтовой корабль тянул своего соперника со скоростью 1,5 узла.

Правда, после этого состязания колесные пароходы строили еще не одно десятилетие. Но скорее всего, по инерции...

Лидер мирового танкерного флота "Глобтик Токио" имеет на борту двигатели общей мощностью 45 000 л. с., мощность двигателей ледокола "Ермак" - 42 0 л. с., пассажирского лайнера "Куин Элиэабет-2" - 11 000 л. с. Но получить энергию-это еще не все: ее надо использовать.

Судно движется, отбрасывая потоки воды, иными словами, все самоходные суда - гидрометы. Колеса отбрасывают воду, нажимая на нее лопастью - плицей. У винта этот процесс сложнее. Каждая его лопасть служит своеобразным крылом. При вращении лопасти в толще воды на одной поверхности крыла образуется зона разрежения, а на другой - сжатия. Перепад давлений и создает подъемную сипу попасти, а сумма подъемных сил лопастей - упор винта. В отличие от обыкновенного шурупа, головка которого перемещается при каждом обороте на шаг винтовой пинии, гребной винт как бы снимает нарезку, отбрасывая назад массу воды. Чем больше эта масса, тем сильнее упор и тем лучше винт.

Казалось бы, для увеличения упора достаточно увеличить обороты. Но при этом происходит уже не смятие, а разрыв невидимой водяной нарезки. Давление на передней кромке лопасти падает еще больше, и вода вскипает, образуя многочисленные пузырьки. Как только пузырек вылетает из зоны пониженного давления, он схлопывается: его сжимает толща воды. Гибель каждого пузырька сопровождается микровзрывом.

Взрывные удары пузырьков о лопасть винта вызывают не только шум и вибрацию. С металла срывается защитная окисная пленка, начинается кавитационная эрозия. Лопасть винта, подверженного кавитации, напоминает изрешеченную пулями мишень.

Кавитация возникает при определенных оборотах винта. Чтобы избавиться от этого крайне неприятного явления, нужно обороты уменьшить. Но тогда упадет упор винта, его тяга.

Борьба с навигационной эрозией металла привела к парадоксальному техническому решению: кавитацию решили усилить. Были созданы винты с лопастями специального профиля. При сверхвысоких оборотах навигационные пузырьки стали покрывать всю рабочую поверхность лопасти, образуя огромный паровой пузырь. Повышение оборотов такого винта почти не изменяет давления в паровом пузыре, а давление сзади лопасти и общий упор возрастают. Такие винты получили название суперкавитирующих. Для обычных судов они малоэффективны, ко незаменимы, когда нужно достичь скоростей, превышающих 40 узлов. Например, советский газотурбоход на подводных крыльях "Тайфун" снабжен суперкавитирующим винтом.

Лопасти кружатся в непрерывном хороводе. Достаточно одной из них "сбиться с такта", чтобы начал вибрировать весь винт, а за ним и вся корма. Случалось, что из-за вибрации винта приходилось перестраивать судно. Вот почему винты с особой тщательностью балансируют, форму лопастей и их наклон выверяют специальными шаблонами, поверхность шлифуют до зеркального блеска не реже одного раза в год. Если при осмотре проработавшего какое-то время винта на его поверхности обнаруживают выбоины глубже одного миллиметра, их зашпаклевывают эпоксидными компаундами и вновь шлифуют до зеркального блеска.

Особая проблема - выбор металла для винта. Из-за сильной коррозии в морской воде обычные стали практически неприемлемы. Достаточно сказать, что на ледоколе "Мурманск" за два года эксплуатации каждая винтовая лопасть потеряла в весе 200 килограммов. Это - попасти из специальных легированных сталей!

В последние годы все чаще корабельные винты делают из латуни или бронзы. Коррозионная стойкость латуни в сто раз больше, чем у обычной стали. Но в морской воде и латунь подвержена коррозии - из нее вымывается цинк. Участки с пониженным содержанием цинка покрываются трещинами, прочность лопастей падает. Небольшая трещина при каждом повороте винта то открывается, то закрывается, продукты коррозии шлифуют ее края, расширяют ее. И вот наступает момент, когда металл не выдерживает и разламывается...

Латунь - металл не очень прочный. Для высокооборотных винтов чаще используют марганцовистую алюминиевую или никель-алюминиевую бронзу, прочность которой близка к прочности легированных сталей, а стойкость в морской воде в несколько раз выше, чем у латуни. Из таких бронз отливают винты весом больше 50 тонн для современных контейнеровозов и супертанкеров.

Однако такие сплавы не выдерживают столкновения даже с легкими льдами. Поэтому для ледоколов приходится изготовлять винты из легированной нержавеющей стали, в которую входят и медь, и марганец, и никель, и титан и еще ряд добавок.

Рассказ о современных материалах для корабельных винтов будет неполным, если не упомянуть о пластмассах. На судах уже устанавливают литые нейлоновые винты. Но только на судах небольших. Даже окантованные стальными листами нейлоновые лопасти не выдерживают гигантских механических нагрузок, которые несут винты крупных кораблей. Но ведь гребной винт существует полтораста лет, а первые опыты с пластмассовыми лопастями начались всего лишь лет десять назад...

Авторы: М.Короткий, М.Найдинг

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Как воду заставили течь наверх

▪ С компасом через магнитные поля

▪ Мини-микроскоп

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Умное зеркало Withings 14.01.2025 Современные технологии все глубже проникают в нашу повседневную жизнь, предлагая нам новые инструменты для контроля за состоянием здоровья. Одним из ярких примеров такого прогресса стало устройство с названием Omnia, которое было разработано компанией Withings. Это уникальное сочетание умных весов, фитнес-часов и искусственного интеллекта в одном гаджете. Устройство в виде зеркала не только отражает пользователя, но и предоставляет подробную информацию о его здоровье, анализируя различные данные и предлагая персонализированные рекомендации. Withings с устройством Omnia представляет нам новый взгляд на медицинские технологии, которые становятся не только функциональными, но и интуитивно понятными, создавая тем самым новое поколение гаджетов для здоровья. Omnia представляет собой новый этап в мониторинге здоровья, предлагая не просто замеры различных показателей, но и глубокий анализ этих данных. Оно способно измерять вес, отслеживать сердечную активность и оценивать метаболизм пользователя. Но функциональность устройства не ограничивается только этими показателями. Omnia собирает информацию и с других подключенных гаджетов, таких как умные часы, тонометры и даже умные кровати. Все эти данные сливаются в одном интерфейсе, создавая мощную экосистему для наблюдения за состоянием здоровья. Одной из особенностей Omnia является способность не просто собирать информацию, но и ее анализировать. Используя полученные данные, устройство не только показывает цифры, но и дает персонализированные рекомендации. Например, оно может напомнить пользователю о необходимости физической активности, предложить советы по питанию или дать рекомендации по улучшению качества сна. Искусственный интеллект, встроенный в гаджет, адаптирует эти советы в зависимости от особенностей конкретного человека, что делает взаимодействие с устройством более удобным и целенаправленным. Omnia также позволяет передавать собранные данные медицинским специалистам. Это открывает новые возможности для пользователей, поскольку теперь они могут не только следить за своим состоянием, но и поддерживать связь с врачами. Встроенный голосовой помощник, использующий искусственный интеллект, позволяет управлять устройством и получать рекомендации в удобной и доступной форме, делая взаимодействие с технологией простым и понятным. Компания Withings показывает, как медицинские технологии могут быть не только высокотехнологичными, но и удобными для пользователей. Omnia - это не просто новинка, а значимый шаг вперед в интеграции здоровья и технологий. Такой подход может стать основой для будущего, где устройства, заботящиеся о здоровье, будут естественной частью повседневной жизни. Будущее таких устройств, как Omnia, заключается в том, чтобы сделать заботу о здоровье более доступной и персонализированной. С помощью таких технологий люди смогут не только отслеживать свое состояние, но и активно влиять на него, что значительно повысит качество жизни.

Другие интересные новости:

▪ Музыкальные аудио системы Beta от Infinity

▪ Звуковая плата Asus Xonar D-KARAX для любителей караоке

▪ Жизнь по минимуму

▪ Платформа для разработки инфраструктуры WiMAX

▪ Сверхлегкий пулемет FN Evolys

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья С корабля на бал. Крылатое выражение

▪ статья Как возникла почтовая служба? Подробный ответ

▪ статья Ревизор. Должностная инструкция

▪ статья Блок питания на микросхеме TDA4605 для галогенных ламп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Измерить параметры антенны? Совсем не сложно! Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025