Реферат: Парусники

авторотирующие воздушные винты;

роторы.

Ветродвигатели, приводящие в движение гребные винты судов, можно разделить на три типа:

карусельные, имеющие вертикальную ось и вращающиеся в горизонтальной плоскости;

крыльчатые, имеющие горизонтальную ось и вращающиеся в вертикальной плоскости;

с изменяемой установкой оси вращения.

Таким образом, к парусным судам относятся все суда с мягкими, полужесткими и жесткими парусами, а к ветроходам – суда с авторотирующими пропеллерами, роторные суда и суда со всеми типами ветродвигателей. Кроме того, возможны суда с комбинированными ветроэнергетическими установками.

Жесткие паруса-крылья, как правило, имеют прямоугольную в плане форму. Крылья с симметричным профилем, как видно из поляр, обеспечивают намного меньшую подъемную силу, чем обычный мягкий парус, но при этом они не имеют и меньшее лобовое сопротивление, а значит, и более высокое качество при малых углах атаки. Эта особенность симметричных крыльев, как показали расчеты Ю.С.Крючкова, приводит к тому, что крыло позволяет развивать более высокую скорость только в узкой полосе острых курсовых углов, где проявляется его высокое аэродинамическое качество; на всех остальных курсах судно с симметричным крылом проигрывает в скорости судну с обычным мягким парусом. Возможным выходом из этого противоречия является использование полужестких парусов, состоящих из поворотной мачты-крыла и мягкого паруса. В этом случае на острых курсах работает в основном мачта-крыло, а на полных – мягкий парус.

Второе решение – создание разрезных, механизированных крыльев, включающих предкрылки и закрылки, наподобие авиационного крыла. Такая конструкция сочетает преимущества симметричного крыла и мягкого паруса; она может изменять свой профиль от симметричного до выпукло-вогнутого. Существует в настоящее время множество разработок разного типа, реализующих эту идею.

Парусники без парусов.

Еще в начале нашего века одним из изобретателей было замечено, что при свободном вращении воздушного винта плоскость, отметаемая его лопастями, оказывает сопротивление, причем это сопротивление подобно сопротивлению круглой пластины равной площади. Это навело англичанина Брабазона на мысль использовать вращающийся диск пропеллера в качестве паруса.

Как показывает теоретический анализ, судно с авторотирующим пропеллером уступает в скорости судну с обычным парусом, что и было доказано прямыми экспериментами Брабазона на яхте типа «Редвин» в 1934 году. Совершенно очевидно, ветроход с подобной энергетической установкой не имеет никакой перспективы.

Современные проекты транспортных парусников

Интерес к использованию ветра в нашем столетии тесно связан с определенными потрясениями, стремлением преодолеть трудности. Как правило, это касается нехватки топлива, специалистов, тоннажа и связано с удорожанием топлива.

Стремление снизить стоимость эксплуатации судна привело в 20-х годах А. Флетнера к роторным судам. И хотя они постепенно вытеснялись пароходами и теплоходами, ручной труд заменялся механизированным, все же даровая энергия ветра не давала покоя изобретателям. Надежда приблизить мореходность парусника к мореходности моторного судна и достичь регулярности заходов его в порты многим показалась бы вполне осуществимой.

Новая волна интереса к парусным судам поднялась после окончания войны. При сравнительно небольших строительных затратах и низких эксплуатационных расходах можно было построить идеальное по крайней мере для малого каботажа, парусное судно.

Пятидесятые годы ознаменовались началом серьезного подхода к проектированию парусного судна на основе современной техники и экономики, и эта тенденция продолжается до настоящего времени.

В США, Австралии, Японии интерес к парусному транспорту – лайнеру, работающему на определенной линии – возник после очередного катаклизма. Им оказалось резкое повышение цен на нефть и, следовательно, топливо, после 1973 года. Пока стоимость товаров и стоимость их перевозки растет, увеличивается и стоимость топлива. Неудивительно, что все большее число участников этого замкнутого круга пытаются вырваться из него – строят трубопроводы, перерабатывающие предприятия вблизи мест добычи нефти, руд, удобрений и пр. многие понимают, что один из выходов – даровая энергия ветра.

Танкер под парусами.

Одним интересным применением вооружения «Динариг» является предложение Д. Винна, представленное им на симпозиуме в Королевском институте морских инженеров 1979 году.

Главная идея предложения – для экономии топлива использовать паруса при благоприятных ветрах, а при неблагоприятных – двигатель. Такая схема более приемлема для судов, длительное время находящиеся в плавании, а само применение паруса целесообразно для низкофрахтовых грузов. Внимание исследователя привлек великий нефтяной путь: Персидский залив – Северная Европа. Большие танкеры класса УЛКК – один из наиболее экономичных судов на этой трассе. Основные размерения типичного «мамонта»: длина между перпендикулярами – 310 метров, ширина – 47,16 метров, осадка с грузом 18,66 метров, водоизмещение 241,4 тыс. тонн.

На такой танкер устанавливают шесть 75-м мачт с 40-м реями, на которых можно нести 18 тыс. м2 парусов. Согласно полярной диаграмме скорость судна при 4 градусе Б на курсе 115 градусов составляет 8.3 узла. Это без учета сопротивления винта. Как известно, гребной винт на судне таких размеров имеет диаметр 8-9 метров, и его сопротивление снижает скорость примерно на 2 узла.

Остойчивость – вне сомнений. При наиболее неблагоприятно поставленных парусах и семибальном ветре едва достигнет 10 градусов. В нормальных условиях крен будет еще меньшим. Общий вывод по этому предложению: танкер с парусами пока экономически не оправдан – стоимость топлива еще не настолько велика, а паруса не дешевы. При увеличении стоимости топлива в 1.5 раза и повышении фрахтовой ставки, танкер парусник станет равноправным партнером обычным судам. И, несмотря на увеличение длины рейса на 5400 миль для лучшего использования ветров. Если же будет найден новый маршрут, экономическая эффективность танкера-парусника повысится даже при таком неблагоприятном условии, как сохранение полной мощности главного двигателя и активное использование его в рейсе.

«Грузовик» Холмена Спенса.

Было бы упущением не вспомнить о предложении американца Спенса, который считает, что создать современный парусный грузовик легче, если не держаться за груз традиций. Поставив на службу современную технику, технологию и материалы, можно создать такое грузовое судно.