Юный техник, 2007 № 07 | страница 34
Физическую суть эффекта Магнуса прояснил профессор Геттингенского университета Л.Прандтль в начале 1900-х годов. Вот, что происходит на поверхности вращающегося цилиндра, обдуваемого воздушным потоком. На одной его стороне направление вращения совпадает с направлением потока, а с другой — ему противоположно.
Воздух, коснувшийся поверхности цилиндра, образует на ней так называемый пограничный слой, в котором, чем ближе к поверхности, тем меньше его скорость относительно этой поверхности. На самой же поверхности воздух относительно неподвижен, он как бы к ней прилипает. По мере поворота цилиндра «прилипший» к ней пограничный слой устремляется навстречу внешнему потоку, отрывается от поверхности цилиндра, и возникает давление, направленное перпендикулярно потоку, омывающему цилиндр.
Такая же сила возникает и на парусе, и на крыле самолета. Но у цилиндра она примерно в десять раз больше. Поэтому вращающиеся цилиндры — роторы — были использованы немецким инженером Флеттнером вместо парусов судна «Букау». При совсем небольшом ветре 8 м/с на каждом цилиндре возникала сила тяги в 2300 кг. Цилиндры вращались электромоторами мощностью 18 л.с., получавшими энергию от дизельной электростанции.
Так получается боковая сила при обтекании вращающегося цилиндра (эффект Магнуса).
Под действием ветра судно двигалось со скоростью 40 км/ч, при этом на преодоление силы сопротивления расходовалась мощность около 700 л.с. Сравните: если то же судно двигать при помощи винтов, то понадобятся двигатели общей мощностью около 1000 кВт!
А будь «Букау» парусником, для обслуживания парусов понадобилось бы 20 человек. Между тем для обслуживания роторов Флеттнера хватало одного механика.
К сожалению, суда с ротором Флеттнера зависели от прихотей ветра и были вытеснены теплоходами. Интерес к ним возродился в 70-е годы прошлого века в связи с ростом цен на топливо и повышением внимания к вопросам экологии. Французский исследователь океана Ж.И.Кусто в 1980 г. построил судно «Калипсо», оснащенное двумя роторными ветродвижителями. На каждом его роторе имелся щиток, направляющий поток воздуха. Изменяя его положение, можно было получать тягу в нужном направлении независимо от того, куда дует ветер. К сожалению, опыты с такими судами были прекращены после кончины ученого и более не возобновлялись.
Зависимость от ветра для торговых и грузовых судов, безусловно, большой недостаток. Однако на небольших лодках рыболовов и туристов компактные роторные ветродвижители могли бы найти широкое применение.
