Установлено, что сопротивление воды зависит в первую очередь от размеров и формы корпуса судна. Это очень легко проверить. Попробуйте двигать против течения реки небольшую дощечку. Сначала разверните ее поперек течения, а потом уже попробуйте поставить ее вдоль течения, торцом вперед. Вы сразу почувствуете разницу в сопротивлении воды. А если взять доску побольше, то эта разница будет еще заметнее. Вряд ли вы согласитесь прокатиться на веслах в громоздком рыбачьем баркасе. Вам выпадет тяжкая работа. А баркас будет двигаться еле-еле. Зато с каким наслаждением вы будете мчаться на легкой байдарке! У байдарки хорошо обтекаемая форма корпуса, и она встречает малое сопротивление воды.
У байдарки хорошо обтекаемая форма корпуса.
Вода больше сопротивляется движению короткого и широкого парохода, чем узкого и длинного. Недаром быстроходные суда имеют вытянутый корпус. Форма у такого корпуса острая, удобная для плавного обтекания воды Чтобы заставить короткий и широкий пароход идти с такой же скоростью, как длинный и узкий пароход такого же водоизмещения, надо установить на него механизмы большей мощности. И топлива он будет потреблять гораздо больше. Но зато остойчивость его будет лучше, а размещение грузов — проще.
От конструктора, работающего над проектом судна, требуют: обеспечить возможно большую скорость, но чтобы мощность механизмов была не велика и топлива судно расходовало поменьше.
Свою работу конструктор начинает с того, что подбирает наиболее выгодные размеры и форму корпуса парохода. Это нелегкое дело. Формул для решения такой задачи наука еще не нашла. Здесь приходится прибегать к мудрому совету великого итальянского ученого Леонардо да Винчи: «Когда имеешь дело с водой, прежде посоветуйся с опытом…»
И конструктор использует опыт уже построенных судов. Среди них он ищет такое судно, которое по размерам и форме корпуса наиболее походило бы на то, что хотят строить. Вот что-то подходящее найдено. Тогда по его образцу набрасывают чертеж обводов корпуса нового судна. Чертеж обводов корпуса называют теоретическим, потому что он служит основой для всех последующих теоретических расчетов. На теоретическом чертеже как будто все хорошо: и размеры подходящие, и у корпуса обводы красивые и плавные. А все же требуется проверка, — вдруг новый пароход окажется тихоходным? Но как это проверить?
Это можно сделать только после постройки и испытания парохода в море. Но тогда будет поздно. Пароход — не игрушечная лодочка! Ту обстрогал ножичком, подправил нос и бока — и все в порядке!
С пароходом так не сделаешь. Как же заранее узнать, что выбранная форма корпуса самая удачная? Для этого придумали испытывать модели судов в опытовых бассейнах.
Опытовый бассейн — это длинное и светлое помещение. Посреди его проложен канал длиною в 200 и более метров, а шириной в 6-12 метров. По обеим сторонам канала уложены бетонные дорожки с рельсами. По рельсам бегает над водой испытательная тележка, буксирующая модель судна.
По рельсам бегает над водой тележка, буксирующая модель.
Модель изготовляют точно по теоретическому чертежу нового судна, обычно в масштабе: одна двадцать пятая или пятидесятая натуральной величины. Материалом служит парафин. Он легко поддается механической обработке.
Если модель небольших размеров, то ее делают литой. Для этого сооружают из глины полую форму, которую и заливают парафином.
Чаще всего поступают иначе: из тонких реек сколачивают «скелет» модели, обтягивают его полотном и кладут в глиняную форму. Между стенками формы и полотном модели оставляют небольшие просветы, которые и заполняют парафином. Когда парафин застынет, модель вынимают из формы и относят на специальный станок. Резец станка обтачивает модель до необходимых размеров и формы. Потом ее тщательно полируют, добиваясь идеально гладкой поверхности.
Иногда модель изготовляют деревянной, из липы. Тогда ее покрывают специальной краской, предохраняющей от размокания и коробления.
Готовую модель переносят из модельной мастерской в бассейн. Здесь ее ждет испытательная тележка. С нее свешиваются к воде пружинные весы, похожие по внешнему виду на домашний безмен. Это динамометр для измерения силы сопротивления воды. К нему-то и прикрепляют модель. Вот включается мотор тележки и она мчится вперед, увлекая за собой по воде модель. Движение модели встречает сопротивление воды. От этого натягивается пружина динамометра, соединенная с самопишущим прибором. И прибор прямо в килограммах записывает величину сопротивления воды.