Десять лет спустя Константэн построил небольшую лодку с ветродвигателем, который был связан с водяным винтом двумя угловыми шестеренчатыми передачами. Она показала прекрасную управляемость и способность двигаться против ветра, но скорость ее из-за потерь в шестеренках была значительно меньше, чем у аналогичной парусной.
Модель Константэна с пропеллером.
Лодка Константэна с ветродвигателем.
Полноразмерное судно Константэна построено так и не было. Однако, в связи с ростом цен на нефть, возрос интерес и к разного рода судам, движимым ветром. Есть среди них и такие, где вместо парусов используются воздушные винты. Но в современных проектах винтопарусных судов предполагается два режима движения. Один из них — с передачей энергии ветра, как это предлагал Константэн. Правда, передача должна быть электрической: это позволит подобрать, независимо от скорости ветра, наилучшую скорость вращения гребного винта.
Но такой режим движения встречается редко и лишь тогда, когда нужно двигаться прямо против ветра. Не исключается, что судно будет избыток энергии накапливать в аккумуляторах на случай полного безветрия. Однако чаще всего судно должно двигаться в режиме авторотации. Вот что это такое. Если свободный, ничем не заторможенный винт поставить под некоторым углом к потоку, то он раскрутится и начнет давать боковую тягу, как крыло или парус. Это и есть авторотация. Она используется, например, для создания подъемной силы автожира, несущий винт-ротор которого механически не связан с мотором, а вращается лишь за счет набегающего потока воздуха.
В режиме авторотации винтопарусный корабль ставит роторы под углом к ветру, дующему сбоку, и движется, как на парусах.
Возникает вопрос: чем ротор лучше паруса, не слишком ли это сложно? Оказывается, у ротора много преимуществ. Начнем с того, что все попытки создать парусное вооружение, которым легко управлять с капитанского мостика без помощи человека, привели к очень сложным и ненадежным конструкциям со множеством электролебедок. Но, чтобы повернуть ротор, достаточно лишь одного электромотора.
Чтобы парус при боковом ветре мог давать тягу, ему нужен упор, сила, препятствующая его смещению вбок. При движении судна ее создает либо киль, либо весь корпус судна в целом, отбрасывая некоторую массу воды вбок. У парусов знаменитых чайных клиперов сила тяги была в 3–4 раза больше, чем сила упора. Эту величину принято называть аэродинамическим качеством.
Ротор в режиме авторотации способен иметь качество более девяти, приближаясь в этом отношении к парусу рекордной яхты, развивающей скорость до 50 км/ч. Как показали исследования, он должен иметь профиль винта автожира. Но лопасть должна быть не много дополнительно закручена навстречу потоку.
Первые работы в этой области следует начать с модели винтопарусного катамарана. В первых экспериментах для того, чтобы почувствовать возможности ветродвижителя, ротор следует закреплять намертво под различными углами к ветру. Впоследствии для поворота ротора можно приспособить рулевую машинку с приемником от игрушечного радиоуправляемого автомобиля.
Модель состоит из двух пенопластовых поплавков, соединенных на деревянной платформе при помощи сквозных винтов с шайбами. Такой несколько громоздкий способ соединения позволяет получить надежную и в то же время разборную конструкцию, несмотря на рыхлость пенопласта.
На пластине укреплена съемная мачта. Она может быть сделана из тонкостенной пластиковой трубы для электропроводки. На верхнем конце ее крепится тяговый авторотирующий винт. Мачта может поворачиваться относительно своей продольной оси. На концах вставлены два металлических сухаря (см. схему крепления винта). Один из них, нижний, служит для креплении мачты к платформе. Он имеет резьбу М4 для установки крепежного винта. На нижнем сухаре укреплен поводок, позволяющий поворачивать и закреплять мачту под нужным углом.
Верхний сухарь служит для крепления вала воздушного винта. В нем для облегчения вращения винта желательно установить пару шариковых подшипников. (Их можно заменить бронзовыми втулками.)
Схема крепления винта.