Дельфины. Мифы и действительность - Сергей Евгеньевич Клейненберг

Полученные Максом Крамером результаты были настолько интересными, что сулили подлинный переворот в технике. Поэтому за проверку его выводов взялись во многих странах. И хотя не сразу, но стало ясным принципиальное отличие «секрета дельфина» от его моделирования инженерами.

Простое моделирование упругости и эластичности дает лишь незначительный эффект. Дает выигрыш в скорости на маленьких торпедах и катерах, а стоит увеличить размеры покрытия, как оно перестает «работать». Кожа дельфина не пассивный амортизатор, в ней находится большое число нервных окончаний — датчиков, которые воспринимают все изменения давления воды и посылают сведения об этом в центральную нервную систему. Перерабатывая эту информацию, центральная нервная система посылает импульсы-команды к мышцам, которые сокращаются и создают на коже «бегущую волну». Возникшее возмущение потока воды как бы подхватывается этой «волной» и передается по коже вдоль тела дельфина. Кожа меняет свою форму, приспосабливаясь к завихрениям, и тем самым не дает им возникнуть. Кожа дельфина не только «мягкая», но и «активная» оболочка. Техники называют это демпфированием. Смоделировать это «активное» демпфирование в искусственной мягкой оболочке крайне трудно — уж очень она получится громоздкой и сложной.

В ходе многочисленных опытов исследователи выяснили и другое отличие. К дельфину обычные расчеты гидродинамики неприменимы, так как его тело является одновременно и корпусом и двигателем. Ведь при плавании тело дельфина не неподвижно, а постоянно изгибается вместе с движениями хвоста. В этом принципиальное отличие дельфина от современных судов, неподвижный корпус которых толкается вперед винтом, насосом, пропеллером или струей газов.

Инженеры упорно продолжают искать пути к преодолению этих трудностей. Сейчас уже есть проекты покрытия корпусов подводных лодок многокамерными резиновыми оболочками. В их камеры через специальное распределительное устройство будет нагнетаться и откачиваться воздух с таким расчетом, чтобы создать «бегущую волну». Это уже вариант и «мягкой» и «активной» оболочки.

По другому проекту предлагается ликвидировать турбулентные завихрения отсосом воды из пограничного слоя (прилежащего к корпусу судна). Видный американский специалист Чарльз Момсен считает, что такое решение должно способствовать ламинаризации потока и может увеличить скорость судна в 1,5 раза.

Существуют и другие проекты, которые также направлены на ликвидацию турбулентных завихрений в пограничном слое. Так, предлагают вводить в пограничный слой «неньютоновские жидкости» с большим молекулярным весом. Это в два с половиной раза снижает сопротивление трения и увеличивает скорость хода судна на треть, ибо в полимерах действие сил трения подчиняется другим законам.

Существуют проекты подводных лодок на воздушной подушке. Не правда ли, звучит странно? Под водой на подушке из воздуха. Но тем не менее это выглядит следующим образом. В передней части лодки находятся многочисленные маленькие каналы, через которые засасывается часть обтекающего потока воды. Следом за ними располагаются другие каналы, по которым в пограничный слой выталкиваются мельчайшие пузырьки воздуха в. смеси с водой — этакая эмульсия. Корпус лодки движется по слою этой эмульсии, и трение скольжения о воду заменяется на трение качения по воздушным пузырькам, как по маленьким подшипникам. А, как известно, трение качения более экономично — скорость должна увеличиваться.

Это пока проекты. Осуществление их сопряжено с большими техническими трудностями. Исследователи продолжают неустанные поиски путей, которые вели бы к увеличению скоростей подводных судов. Именно подводных, потому что с надводными дело обстоит несколько проще. Все вы знаете суда на подводных крыльях; уже существуют суда на воздушной и газовой подушках. Скорости их движения приближаются к 100 и более километрам в час. Так, например, английский гонщик Д. Кэмпбэлл в 1964 году на лодке с реактивным двигателем установил мировой рекорд скорости 440 км/час, а в 1967 году он погиб, штурмуя 500-километровый барьер. С такими скоростями летали самолеты всего двадцать лет назад.

Надводные скорости быстро растут, а подводные увеличиваются медленно. И в их увеличении, несомненно, должны сыграть большую роль секреты китообразных. «Мягкие» и «активные» оболочки — это лишь самый первый шаг в этом направлении.

Кто не читал книжки наших космонавтов, где описывается состояние невесомости! Для китов это самое обычное состояние. Правда, механика невесомости у космонавта не такая, как у кита. В космическом околоземном полете земное притяжение ослаблено, а у кита его сводит на нет противодействие веса вытесненной им воды. Гравитация направлена вниз, а вода выталкивает кита вверх. Вот и получается невесомость. Кит взвешен в толще воды. Это позволяет ему с одинаковой легкостью двигаться вперед — назад, влево — вправо, вниз и вверх, да при этом еще и повертываться вокруг своей оси в любую сторону.

И этот китовый секрет используют кораблестроители. Например, перевозить грузы через океан гораздо выгоднее одним большим кораблем, чем десятком маленьких. Меньше команда, меньше расходуется топлива, а груза будет перевезено больше. Можно ли построить очень большой корабль? Оказывается, можно, но плавать он, пожалуй, не сможет, так как вес его будет больше водоизмещения корабля. Это будет большущий кусок сплошного металла, который, по закону Архимеда, при первой же возможности устремится на дно морское.

Поэтому и строят корабли оптимальных размеров — 100–200 метров длиной и водоизмещением в 30–50 тысяч тонн. Это большие океанские суда.

А что, если использовать невесомость? Для корабля, вся грузовая часть которого находится под водой. Над водой поднимется лишь надстройка с жилыми помещениями. При такой конструкции не придется дополнительно укреплять корпус, чтобы он не развалился от собственной тяжести во время шторма. Это сделает вода, выталкивая его, приводя вес судна почти к нулю.

Эту заманчивую идею воплотили в жизнь. В Японии построен танкер водоизмещением в 175 тысяч тонн, а это ни много ни мало почти 80 тысяч железнодорожных цистерн, тысяча железнодорожных составов нужна, чтобы его загрузить.

Там же было построено океанское судно необычной формы. Вместо всем знакомого острого, выдающегося вперед носа, режущего воду, у него был овальный, тупой форштевень. По форме он очень напоминал голову крупного усатого кита. Да и все судно, если посмотреть сверху, смахивало на галошу. Однако в море эта галоша вела себя удивительно. Ее скорость была выше, чем у обычных судов такого класса, она не так качалась на волнах. При проектировании этого судна были использованы пропорции тела китов.

Расскажу еще об одном техническом патенте китов.

Органы движения, столь обыкновенные для млекопитающих — передние и задние конечности, у китообразных заменены мощным хвостовым плавником. Сила, которой обладает хвост кита, поистине огромна.

Однажды на Севере, в Чешской губе, мы были свидетелями ее земного проявления. Рыбаки случайно поймали в