Открытие способа передвижения по воде с помощью паруса Изобретение паруса, точнее открытие способа использования ветра для передвижения по воде, относится к временам столь отдаленным, что пам ять об этом событии затерялась в глубине веков. Однажды первобытный чело век увидел, что плавающий в воде ствол дерева с торчащими вверх ветвями п од действием ветра движется быстрее, нежели ствол без веток, и, по-видимом у, сделал соответствующий вывод. Нетрудно представить, в какой восторг пришел человек, впервые уже сознательно соорудивши из веток с листьями или из звериной шкуры подоби е паруса. Но как бы ни был гениален этот человек, рано или поздно парус был бы обязательно изобретен. Собственно говоря, парус изобретают вновь и вн овь независимо друг от друга все поколения. Вспомните свои детские годы, когда у таза с водой, в ванне, у лужи или запруды вы, надувая щеки, дули изо в сех сил на первый в своей жизни парусный корабль: ореховую скорлупу, щепк у с воткнутым в нее картонным флажком, а может быть, просто кусочек коры, « оснащенный» листком. Какая радость охватывала вас! Ведь вы сами творили чудо – ваш корабль пл ыл по ветру! Узнав, что силу ветра можно использовать для передвижения по воде, челов ек не преминул этим воспользоваться. Долгое время послушное весло внушало больше доверия, чем парус и капризн ый ветер. Но каждый раз, когда появлялась возможность отбросить в сторон у тяжелые весла и отдаться на волю ветра и волн, человека охватывало чувс тво раскрепощения. И конечно, задолго до того, как парус стал служить людя м в их практической деятельности, он, даже имея самые примитивные формы, п робуждал восторженное чувство беззаботного плавания. Самая древняя история плавания под парусами – это история использован ия паруса рыбаками, купцами, древними путешественниками, открывавшими н овые острова и континенты, словом, история тех людей, для которых морепла вание стало делом всей жизни. В извечных морских условиях подвиги совершаются с необычайной легкост ью и удачливостью. На самом деле мореплавания – тяжелый труд. В пути моря ка ждут реальные опасности: рифы, шквалы и бури, штормы и непридуманные чу довища. Мореплавание требовало постоянного напряжения всех сил, грозил о кровавыми сражениями и рабством, голодом, увечьем и смертью. Но в конечном счете победа осталась за человеком. Впрочем, необходимость в мореплавании сводилась не только добыванию ср едств существования и расширению сферы обитаемого вида. Она порождалас ь и стремлением человека к самоутверждению. Корабль – орудие мореплава ния, плод творения трудного и великого искусства судостроения – олицет ворял собой человеческий гений, был символом его могущества и возможнос тей. Именно поэтому он вскоре стал неизбежным атрибутом власти. В Египте и в Финикии, в Элладе и в Карфагене, в Риме и в Византии, в Венеции дождей – повсюду, где сущность владычества видели в том, чтобы поражать подданных пышностью и ужасами, он служил для того, чтобы вызвать восхищение друзей и внушать страх врагам. Такие корабли вряд ли можно было считать увесели тельными судами: на них плавали совсем не для того чтобы наслаждаться мо рскими просторами. В конце средних веков парусный корабль нашел и другое применение: под се нью парусов совершали географические открытия, испытывали необычайные приключения. И лишь тогда, когда уже было доказано, что Земля не плоскость , опирающаяся на плечи Атласа, когда привычные прежде понятия безнадежно устарели, а новые открытия разбудили дремавшую в человеке энергию, тягу к науке и прогрессу, словом, только тогда, когда наш мир шагнул в следующую эпоху, появилось стройное и быстроходное парусное судно, предназначенн ое только для одной цели – плавания ради удовольствия. Удовольствие от плавания под парусами и плавание под парусами ради удов ольствия. Понятия эти не равнозначны. Уже финикийцам, превосходным купца м и великолепным мореплавателям древности, помимо всепоглощающей стра сти к торговле, знакомо было и чувство высокого наслаждения от самого пр оцесса плавания под парусами. Известно также, что ни зной экваториальных широт, ни жажда и голод, испыта нные моряками Колумба, не смогли затмить великолепия солнечных закатов, которые во всей цветовой гармонии открывались взорам первопроходцев в о время плавания к берегам Америки. И те, кто вместе с Магелланом дерзнули совершить первое в истории кругос ветное путешествие под парусами, вернувшись из трагического плавания, с охранили воспоминания не только о невероятных трудностях, но и о прекрас ных днях, выпавших на долю участников похода. Вообще невозможно было бы поверить, что неуклонное развитие мореплаван ия стимулировали только жестокая необходимость и коммерческая выгода – кулак и золото. Без романтики, открывающей морякам необозримые океанс кие просторы, без красоты рассветов и закатов, без свиста ветра в тугих па русах невозможно представить себе настоящего мореплавателя. Использование паруса. Наиболее целесообразно использование энергии ветра именно для движени я судов. Очевидно, это самое первое приручение сил природы человеком и бы ло самым разумным. Парусное судно с косым вооружением представляет гига нтский ветродвигатель с наивысшим коэффициентом полезного действия. П арус как движитель обладает абсолютной экологической чистотой. Он нейт рален по отношению к природе: ничего не потребляет и не перерабатывает, н ичего не выделяет. Он только преобразует голубые потоки ветра и совершен но не вредит окружающей среде и человеку. Парус, непосредственно преобразующий энергию ветра в движущую сил у, представляет идеальную энергетическую установку со всех точек зрени я: экономической – наивысший КПД, инженерной – самая простая конструкц ия движителя, экологической – абсолютная нейтральность по отношению к природе и человеку и хозяйственной – использование даровой и возобнов ляемой энергии. В настоящее время в мире существует более 40 крупных парус ников. Почти все они используются только в качестве учебных судов. Есть н есколько десятков туристских парусных судов, которые успешно совершаю т экономически выгодные рейсы в Атлантике и Океании. Однако выполненные в последнее десятилетие исследования показали экономическую целесооб разность возрождения торговых парусных судов. Созданные на новой техни ческой и научной основе, они будут способны развивать среднюю скорость 11-12 узлов и в ряде случаев станут экономически более эффективными, чем мот орные суда. Для создания торговых парусных судов необходимо решить ряд прин ципиальных научно-технических вопросов: оптимальные маршруты и грузы, т ипизация судов, архитектурный тип, методы погрузки и разгрузки, проблемы остойчивости и безопасности, механизация постановки, уборки и управлен ия парусами, методы накопления ветровой энергии, тип вспомогательного д вигателя, средства управления в портах и узкостях и т.д. Понимая важность использования энергии ветра для народного хозяйства, ученые Николаевского кораблестроительного института еще в 1974 году выст упили инициаторами использования ветра для движения транспортных судо в. Созванный в 1976 в Николаеве симпозиум обратил внимание собравшихся пред ставителей 12 городов именно на народнохозяйственное значение данной пр облемы. С этих пор в Николаеве один раз в два года проходят симпозиумы по п роблеме использования парусных судов для народного хозяйства. Парусники и ветроходы. Вначале несколько слов о курсах парусного судна относит ельно ветра. Парусник не может идти прямо против ветра и при очень острых курсах к ветру – это для него «мертвая зона». В случае необходимости дви гаться против ветра парусное судно вынуждено ходить зигзагами – лавир овать. Минимальный угол лавировки для самого лучшего парусного судна ок оло 35-45 градусов. Скорость судна – это один из решающих его показателей. В первую очередь скорость зависит от типа и мощности ветроэнергетической установки. Поэ тому выбор наиболее целесообразного двигательно-движетельного компле кса представляет главную, центральную задачу в общей проблеме использо вания энергии ветра для движения судов. О важности ветроэнергетической установки говорит тот простой факт, что в бурном потоке изобретений по парусным судам, возникшем в последние год ы, основную долю составляют разработки по новым типам парусов и по совер шенствованию уже известных. Ветер может приводить в движение суда с помощью ветряных движителей и ве тряных двигателей. Суда, приводимые в движение непосредственны давлени ем ветра на паруса разных видов (мягкие и жесткие), будем называть парусны ми. В отличие от них суда, приводимые в движение механическим путем, или тр ебующие для движения дополнительных затрат механической энергии, буде м называть ветроходами. Для движения судов могут использоваться следующие движители: мягкие паруса разных форм, типов и расположения; жесткие паруса разных форм в плане, симметричные и механизированные, кол ьцевые, полукольцевые, полипланные коробки; полужесткие, состоящие из мачты-крыла и мягкого корпуса; авторотирующие воздушные винты; роторы. Ветродвигатели, приводящие в движение гребные винты судов, можно раздел ить на три типа: карусельные, имеющие вертикальную ось и вращающиеся в горизонтальной п лоскости; крыльчатые, имеющие горизонтальную ось и вращающиеся в вертикальной пл оскости; с изменяемой установкой оси вращения. Таким образом, к парусным судам относятся все суда с мягкими, полужестки ми и жесткими парусами, а к ветроходам – суда с авторотирующими пропелл ерами, роторные суда и суда со всеми типами ветродвигателей. Кроме того, в озможны суда с комбинированными ветроэнергетическими установками. Жесткие паруса-крылья, как правило, имеют прямоугольную в плане форму. Кр ылья с симметричным профилем, как видно из поляр, обеспечивают намного м еньшую подъемную силу, чем обычный мягкий парус, но при этом они не имеют и меньшее лобовое сопротивление, а значит, и более высокое качество при ма лых углах атаки. Эта особенность симметричных крыльев, как показали расч еты Ю.С.Крючкова, приводит к тому, что крыло позволяет развивать более выс окую скорость только в узкой полосе острых курсовых углов, где проявляет ся его высокое аэродинамическое качество; на всех остальных курсах судн о с симметричным крылом проигрывает в скорости судну с обычным мягким па русом. Возможным выходом из этого противоречия является использование полужестких парусов, состоящих из поворотной мачты-крыла и мягкого пару са. В этом случае на острых курсах работает в основном мачта-крыло, а на по лных – мягкий парус. Второе решение – создание разрезных, механизированных крыльев, включа ющих предкрылки и закрылки, наподобие авиационного крыла. Такая констру кция сочетает преимущества симметричного крыла и мягкого паруса; она мо жет изменять свой профиль от симметричного до выпукло-вогнутого. Сущест вует в настоящее время множество разработок разного типа, реализующих э ту идею. Парусники без парусов. Еще в начале нашего века одним из изобретателей было замечено, что при св ободном вращении воздушного винта плоскость, отметаемая его лопастями, оказывает сопротивление, причем это сопротивление подобно сопротивлен ию круглой пластины равной площади. Это навело англичанина Брабазона на мысль использовать вращающийся диск пропеллера в качестве паруса. Как показывает теоретический анализ, судно с авторотирующим пропеллер ом уступает в скорости судну с обычным парусом, что и было доказано прямы ми экспериментами Брабазона на яхте типа «Редвин» в 1934 году. Совершенно о чевидно, ветроход с подобной энергетической установкой не имеет никако й перспективы. Современные проекты транспортных парусников Интерес к использованию ветра в нашем столетии тесно связан с определен ными потрясениями, стремлением преодолеть трудности. Как правило, это ка сается нехватки топлива, специалистов, тоннажа и связано с удорожанием т оплива. Стремление снизить стоимость эксплуатации судна привело в 20-х годах А. Фл етнера к роторным судам. И хотя они постепенно вытеснялись пароходами и теплоходами, ручной труд заменялся механизированным, все же даровая эне ргия ветра не давала покоя изобретателям. Надежда приблизить мореходно сть парусника к мореходности моторного судна и достичь регулярности за ходов его в порты многим показалась бы вполне осуществимой. Новая волна интереса к парусным судам поднялась после окончания войны. П ри сравнительно небольших строительных затратах и низких эксплуатацио нных расходах можно было построить идеальное по крайней мере для малого каботажа, парусное судно. Пятидесятые годы ознаменовались началом серьезного подхода к проектир ованию 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 катаклиз ма. Им оказалось резкое повышение цен на нефть и, следовательно, топливо, п осле 1973 года. Пока стоимость товаров и стоимость их перевозки растет, увел ичивается и стоимость топлива. Неудивительно, что все большее число учас тников этого замкнутого круга пытаются вырваться из него – строят труб опроводы, перерабатывающие предприятия вблизи мест добычи нефти, руд, уд обрений и пр. многие понимают, что один из выходов – даровая энергия ветр а. Танкер под парусами. Одним интересным применением вооружения «Динариг» явл яется предложение Д. Винна, представленное им на симпозиуме в Королевско м институте морских инженеров 1979 году. Главная идея предложения – для экономии топлива использовать паруса п ри благоприятных ветрах, а при неблагоприятных – двигатель. Такая схема более приемлема для судов, длительное время находящиеся в плавании, а са мо применение паруса целесообразно для низкофрахтовых грузов. Внимани е исследователя привлек великий нефтяной путь: Персидский залив – Севе рная Европа. Большие танкеры класса УЛКК – один из наиболее экономичных судов на этой трассе. Основные размерения типичного «мамонта»: длина ме жду перпендикулярами – 310 метров, ширина – 47,16 метров, осадка с грузом 18,66 ме тров, водоизмещение 241,4 тыс. тонн. На такой танкер устанавливают шесть 75-м мачт с 40-м реями, на которых можно н ести 18 тыс. м2 парусов. Согласно полярной диаграмме скорость судна при 4 гра дусе 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 поставленны х парусах и семибальном ветре едва достигнет 10 градусов. В нормальных усл овиях крен будет еще меньшим. Общий вывод по этому предложению: танкер с п арусами пока экономически не оправдан – стоимость топлива еще не насто лько велика, а паруса не дешевы. При увеличении стоимости топлива в 1.5 раза и повышении фрахтовой ставки, танкер парусник станет равноправным парт нером обычным судам. И, несмотря на увеличение длины рейса на 5400 миль для лу чшего использования ветров. Если же будет найден новый маршрут, экономич еская эффективность танкера-парусника повысится даже при таком неблаг оприятном 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 держат ься за груз традиций. Поставив на службу современную технику, технологию и материалы, можно создать такое грузовое судно. На оптимально спроектированном корпусе устанавливают П-образные стойк и с подвешенными к ним прямыми парусами. Каждый крепится к мостику, котор ый передвигается вверх и вниз по стойкам. Этим изменяется положение пару са по высоте и обеспечивается его рифление. С помощью лебедок парус пере двигается поперек судна и поворачивается под углом. Удлинение каждого п аруса может в небольших пределах изменяться за счет наворачивания нижн ей шкаторины на реёк. На курсе бейдевинд паруса должны располагаться уступами – носовые под ветреннее кормовых, что улучшает условия работы каждого паруса по сравн ению с обычным рядным расположением. Идя вполветра, судно несет сплошную ленту парусов, на фордевинде паруса размещают так, что полностью исполь зуется их площадь – носовые паруса сдвигают на один борт, кормовые на др угой. Управление парусами производится с помощью компьютера. Предусмот рен и вспомогательный двигатель. Если паруса будут использоваться хотя бы на 60% времени рейса, то экономическая эффективность проекта будет обес печена. Газовоз с ветротурбиной. Газотурбинный электроход газовоз с ветротурбинами, вырабатывающими эл ектроэнергию. Судно идет с постоянной скоростью. По мере возрастания наг рузки на ветротурбины мощность газовых турбин будет уменьшаться. С.Бэрр он считает этот тип двигателей идеальным для такой схемы – он быстрее д ругих реагирует на изменение ветровых условий и топливом для него может быть сам груз. Часть лопастей ветротурбин прикрыта свободно поворачивающимся обтека емым экраном-кожухом. Передняя кромка поддерживается в определенном по ложении к ветру с помощью стабилизатора не противоположной стороне. При сильном ветре стабилизатор может быть повернут на 90 градусов, и тогда кож ух закроет турбину, предупреждая ее поломку. Сама турбина изготавливается из алюминиевых сплавов или пластика, поэт ому помещение генератора должно быть заполнено инертным газом и принят ы меры для снятия статического электричества.. Таким образом, по мнению специалистов, роторы и ветротурбины могу т привести определенную пользу в районах со специфическими условиями. С ерьезных разработок судов с этими движителями нет, интерес к ним ослабле н ввиду их недостатков, сложности, небольшой экономической эффективнос ти. Круизы под парусами. Трудно сказать когда парус впервые стал средством получ ения удовольствия. Наверное, это заметили при самом его рождении. Однако использовать парус для коллективного отдыха людей, для туризма додумал ись только в ХХ веке. В Прежние времена любая прогулка под парусами была к раткосрочной и без особых удобств. Немногие могли позволить себе длител ьный отдых под парусами. Кроме того, появились роскошные лайнеры, отели, п оезда, автомобили, и они оттеснили парус. Но пришло время, когда техника так обступила человека, что, пытаясь бежат ь от нее, он начал посматривать не только на горы, долины, но и все чаще на мо ре. Новые материалы позволили сделать яхты доступными более широким кру гам населения. Имеются в виду не двухтрубные и многомачтовые яхты, а таки е, которые стали называть «дневными крейсерами» и использовать для пров едения отдыха на воде. Длительное плавание на яхтах, в том числе и в одиноч ку, сделали свое дело – появились потребители. Но проблемы все же остали сь – не все живут достаточно близко отводы и далеко не у всех есть средст ва даже на скромную яхту, которая чаще всего дороже среднего автомобиля. Предприимчивые владельцы яхт, расселившиеся по островам и побережьям К арибского моря, не замедлили заметить это. Слово Чартер стало частым гос тем на страницах всевозможных журналов и газет. Яхты стали предлагать на день, неделю, месяц, с хозяином, что одновременно и капитан, и матрос, и стюа рд, и кок, с общим туалетом или санблоком в каждой каюте, салоном, апартаме нтом для самого богатого. Известный американский журнал «Круиз Ворлд» ежегодно сообщает о десят ках яхт, готовых отправиться в плавание по любому маршруту, из любого пор та. Примерно такая же ситуация в Средиземном море, особенно в морях, омыва ющих Грецию и Югославию. Яхты популярных классов имеют длину 7.5-14 м. и очень хорошо оборудованы. Их с пальные места рассчитаны на 5-8 человек. Яхты снабжены тузиком с подвесным мотором, снаряжением для подводной охоты, радиооборудованием. В районе т олько Карибского моря насчитывается около 70 компаний, занимающимися чар тером «бейбоут» и около 36 – чартером яхт с экипажем. Рыболовецкие парусники В море рядом с прекрасным миром далеких странствий и приключений всегда существовал и существует мир тяжелого и опасного труда. В любую погоду н а маленьких, низкобортных, заливаемых даже в тихую погоду суденышках, на которых нет ни кондиционирования воздуха и плавательных бассейнов, но е сть сложные механизмы, тяжелые орудия лова, жар и холод, не прекращается и знуряющая работа. Двигатель облегчил этот труд, позволил быстрее и дальш е шагнуть в просторы океана. Одновременно он потребовал себе солидных за пасов топлива, занял лучшее место на судне, принес с собой вибрацию, грохо т и запах масла. Если раньше скорость и мощность были необходимы, так как позволяли быстр ее найти и занять рыбное место у чужих берегов, то теперь, когда каждая при брежная страна отгораживает себе кусок моря или океана экономическим б арьером, нет особой нужды в безрассудном расходовании мощности, а, следо вательно, и топлива. Парус никогда не покидал рыболовного судна, и сейчас существуют чисто па русные суда. Есть и такие, где парус – средство лежать в дрейфе. Не следуе т думать, что рыболовные суда неуклюжи и тихоходны. Многие из них – прекр асные ходоки. Например, потомок «Америки» – шхуна «Блюноуз 2». Прототип е е был рыболовной шхуной так называемого глочерского типа, к которому при надлежала среди многих других и «Гертруда Генауд». Улов на шхунах охлажд ался льдом, которым запасались в порту. Скорость была жизненно необходим а данным судам. Иногда между ними устраивались гонки, и достигнутые скорости в 16-17 узлов н икого не удивляли. В послевоенное время в Португалии было довольно много 2-4 мачтовых шхун. Сама специфика промысла, особенно пассивными орудиями л ова – дрифтерными сетями, ярусом, вынуждала ставить паруса. Литература: Крючков, Перестюк «Крылья океана» Сборник научных трудов «Ветрод вижение и ветроэнергетика транспортных судов» Журнал «Судостроение»