Как работают гребные винты? История морского гребного винта.

История гребного винта, объясненная и анимированная для подкаста Mariner's Mirror. Современный морской гребной винт имеет долгую историю. Первые конструкции винтового движителя появились тысячи лет назад. Первоначальный вытеснительный винт, на котором основаны гребные винты, был изобретен Архимедом в III веке до н. э. ВИНТ АРХИМЕДА был впервые использован для перемещения зерна и других зерновых культур. Это простой и эффективный способ перемещения больших объемов для погрузки сельскохозяйственных транспортных средств и складов. Эта оригинальная концепция до сих пор широко используется в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности. Например, винт Архимеда можно найти на современных комбайнах. Вскоре было обнаружено, что тот же принцип можно использовать для перемещения жидкостей, обеспечивая эффективное перемещение материала. Когда винт Архимеда погружен в воду, вытеснение воды создает тягу. Это связано с третьим законом Ньютона: на каждое действие существует равное и противоположно направленное противодействие. Разница давлений на концах винта создаёт тягу, заставляющую его двигаться в воде. Следующим логичным шагом было установить узел на днище судна для его привода. Конечно же, водоизмещения было достаточно, чтобы судно двигалось. В то время паровые суда использовали вращающиеся боковые лопасти для движения, и этот метод всё ещё считался наиболее эффективным. Тем не менее, концепция была развита и усовершенствована в попытке повысить скорость и мобильность. В 1835 году произошёл крупный прорыв, когда во время испытаний винт был случайно повреждён. Часть его отвалилась, и оставшаяся часть стала приводить судно в движение. Было обнаружено, что это фактически улучшило характеристики благодаря меньшему сопротивлению более короткого винта. Был разработан новый, более короткий гребной винт, впервые установленный на «Архимеде». Это проложило путь к созданию современных гребных винтов. Первым, кто успешно применил знакомый нам сегодня гребной винт, был Брюнель, разработавший его шестилопастную версию в 1847 году. Он был установлен на судне «GREAT BRITAIN» – первом стальном судне с винтовым двигателем, пересекшем Атлантику. Со времен модели Брюнеля принципиальная конструкция морских винтов практически не изменилась, что лишь подтвердило изобретательность этого хитроумного устройства. Так что же лежит в основе этой конструкции, выдержавшей испытание временем? Морские винты создают тягу, используя наклонные лопасти для создания тяги. По такому же принципу работает и самолёт для создания подъёмной силы. Если аэродинамический профиль не имеет угла, давление над ним и под ним одинаково. В этом случае у судна не будет тяги, а у самолёта – подъёмной силы. При появлении угла атаки поток воздуха ударяется о нижнюю часть крыла, создавая область высокого давления, поскольку крыло под ним поднимается. Над крылом образуется область низкого давления, поскольку поток воздуха всасывается в область смещения. Чтобы проиллюстрировать работу морского винта, лопасть винта можно сравнить с крылом самолёта. Обычный двухлопастной винт — это, по сути, два крыла... Если развернуть одно из них в другую сторону, разница давлений также изменится на противоположную, создавая противодействующую тягу. Добавьте между ними центральный шарнир, и противодействующие силы заставят винт вращаться. Аналогично, если винт вращается, он создаст ту же разницу давлений, создавая тягу сзади... Помните закон Ньютона? Винт захочет отреагировать и двигаться вперёд. Вот и всё. Надёжный винт до сих пор выдерживал сопротивление со стороны других методов морского движения. Было много вариаций и усовершенствований в конструкциях, которые делают определённые винты более подходящими для различных применений. Но, по сути, блестящая концепция винтового движения остаётся неоспоримой.