Почему судовой винт победил гребное колесо. И почему весло будет даже в аварийном комплекте звездолета?⁠⁠

Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику.

Сегодня предлагаю поговорить про винт и гребное колесо.

Почему судовой винт победил гребное колесо. И почему весло будет даже в аварийном комплекте звездолета? Море, Отдых, Отпуск, Яхта, Яхтинг, Как это сделано, Винт, Длиннопост

Гребное колесо известно человечеству очень давно. На римском барельефе 527 г. до н. э. изображена странная либурна (узкое длинное быстроходное судно), у которой три пары колес с лопастями, уходящими в воду. Предполагается что волы ходили по кругу и приводили их в движение.

А в Китае согласно источникам еще в 1161 г. была построена речная джонка длиной 110 м с гребными колесами, приводимыми в движение ветряками.

Да и с появление парового двигателя первые суда тоже получили привод в виде гребных колес.

Больше 1500 лет господствовало гребное колесо и лишь в 1843 г. проиграло винту: два судна «Раттлер» и «Алекто», винтовое и колесное с паровыми машинами одинаковой мощности, были счалены кормами и дан ход. Винтовой «Раттлер» перетянул колесный «Алекто» и буксировал его со скоростью 2,5 узла.

Качество фоток тогда было так себе, но вот так это выглядело

Но почему винт начали использовать так поздно, ведь наши предки не были дураками и про винт знали очень давно, с Архимеда? Почему использовали колесо и делали колесные пароходы?

Дело было в 3 вещах:

1. В отсутствии двигателя. Гребному винту нужны обороты. Низкооборотистый паровой двигатель тех времен идеально подходил для неторопливого вращения гребного колеса, а для работы винта требовалось высокая частота вращения, которую паровые двигатели тогда просто не могли развить.

2. Простоте создания и установки (с учетом технологий тех лет). Сделать лопастное колесо и переоборудовать парусник в моторное судно было относительно просто. На палубу ставился двигатель (от парового до волов), на нее же ставилась ось колеса, вешались колеса. Минимум редукторов и сложного оборудования. И дырявить дно не надо.

3. Простоте обслуживания и ремонтопригодности

Починить сломанное колесо и установить новую плицу взамен сломанной до 19 века было значительно проще, чем создать и обслуживать упорный подшипник вала винта и уплотнение для вала. Если у вас есть топор и молоток, то вы скорее сделаете катамаран с гребным колесом, а не винт с редуктором. пример подобной простой самоделки

При этом гребным колесам были присущи следующие достоинства:

-Гребные колеса создают хороший "упор" с места что хорошо для тягача –буксира

-Они позволяли судам разворачиваться на месте и хорошо маневрировать.

-Легко ремонтировались в условиях отсутствия инструмента и серьезных ремонтных мощностей

Недостатки тоже были

- Гребные колеса боятся волны, часто одно колесо погружает в воду, а второе оказывается в воздухе. Эксплуатация в море было крайне сложной, терялась управляемость.

- КПД гребных колес не более 20-30%, что достаточно мало. А с учетом КПД парового двигателя тех времен в 2-8%, все становилось совсем печально. А еще колеса мешали идти под парусами и тормозили корабль.

-Гребные колеса поднимали центр тяжести судна и занимали место на палубе. Особенно это раздражало военных, которым надо было размещать на палубе пушки. А уж как их бесило то, что колеса были прекрасной незащищенной целью, попадание в которую лишало судно хода...

Пятая часть палубы занята, да и движитель весьма заметен для противника

В общем винт с его КПД в 30-50% выглядел со всех сторон очень интересно.

А учитывая что водяное сопротивление винта было в разы меньше колес, он размещался ниже палубы, а машина для него размещалась в трюме, позволяя отказаться от размещения в трюме чушек балласта, то появление винтовых машин было делом времени.

Появление более оборотистых паровых двигателей и надежных редукторов решило проблему. Попутно разработали по настоящему простую и быструю технологию переоборудования парусников в пароходы.

Переоборудовали парусники вот в такие пароходы. Просто среди мачт появлялась труба

Цитата из Вики Деревянный корпус разрезали примерно пополам и делали деревянную же вставку с машинным отделением, мощность которого для крупных фрегатов составляла 400—800 л. с. При этом весовая нагрузка только улучшалась, — тяжёлые котлы и машины располагались в основном под ватерлинией и исчезала необходимость в приёме балласта, количество которого на парусниках иногда достигало сотен тонн. Винт размещали в специальном колодце в корме и снабжали его подъёмным механизмом, поскольку при ходе под парусами он только мешал движению, создавая дополнительное сопротивление. Аналогично поступали и с дымовой трубой, — чтобы она не мешала оперировать парусами, её делали телескопической (по типу подзорной трубы). Проблем с парусным вооружением практически не возникало, — оно оставалось на своём месте.

При этом эффективность машины в 700 лошадей с винтом была равна эффективности машины в 1200 лошадей с колесами.

Так винт начал победное шествие по планете. А гребные колеса остались только на мелководных речных кораблях и буксирах, где требовался "упор" и тяговитость.

Вот собственно и вся короткая история победы винта над гребным колесом.

"А весло? Весло и космолет то тут причем?!" – спросит внимательный читатель
Смотрите:

КПД лопастного колеса =20- 30% и нужно много места

КПД винта =30-50% и нужны высокие обороты

КПД водомета =55% (до 65% на скоростях больше 100км/ч) и нужно сложное и нежное оборудование боящееся песка и камней

А КПД весла =70-85% при необходимости иметь только весло. Двигатель тоже не нужен.

Идеальная вещь в аварийном комплекте, даже при наличии на технике двигателя. Места много не занимает, а в случае отказа всего –пригодится. Да и с аборигенами удобнее разговаривать держа в руке весло, а не компактный электродвигатель.