Александр Краснов - Волчок и применение его свойств

Качка судов на море — чрезвычайно неприятное и опасное явление.

При очень сильном шторме судно может опрокинуться. Правда, это случается очень редко. Зато палубу часто заливает водой; в частях судна возникают значительные добавочные нагрузки вследствие инерции. Затрудняются всякие работы.

На военных судах качка мешает артиллерийской и торпедной стрельбе. На авианосцах сильно усложняются взлет и посадка самолетов.

Качка снижает скорость хода судна, от чего увеличивается продолжительность рейса, обычно сопровождающаяся перерасходом топлива.

От качки сильно страдают многие пассажиры.

В 1904 г. немецкий инженер О. Шлик разработал и испытал на бывшем минном заградителе «Зеебор», водоизмещением около шестидесяти тонн, гироскопическое устройство для борьбы с качкой — стабилизатор, или успокоитель качки.

Без стабилизаторов наклоны судна при качке достигали сорока градусов. С запуском гироскопического стабилизатора раскачивание судна резко уменьшилось. Оно стало не выше чем один градус. Сильно раскачивался лишь гироскоп.

Схему устройства успокоителя и принцип действия его нетрудно понять, обратившись к рисунку 40 (схема А ). Вид успокоителя представлен с кормы.

Рис. 40. Схема действия успокоителя качки на судне.

Большой, тяжелый маховик, являющийся гироскопом, приводится во вращение паровой турбиной или электромотором. Маховик вместе с приводом находится в раме на подшипниках. Рама расположена строго перпендикулярно оси вращения маховика и в спокойном состоянии параллельна поперечному сечению судна. Удерживается она в таком положении при помощи специального груза. Цапфы рамы покоятся в подшипниках на фундаменте, жестко скрепленном с судном. Вращение рамы в цапфах относительно корпуса судна ограничено и, кроме того, тормозится специальными устройствами. Подвеска рамы выполнена с таким расчетом, чтобы ось гироскопа была всегда расположена вертикально.

Предположим, что ротор гироскопа вращается против часовой стрелки, если смотреть на него сверху, с палубы.

В момент удара волны о борт судна, например, слева оно кренится вправо (схема Б рис. 40).

Из опыта с велосипедным колесом нам известно, что под влиянием подобного наклона ось колеса будет стремиться перемещаться под прямым углом к направлению действующей на него силы. Таким образом, верхний конец оси ротора гироскопа-успокоителя в рассматриваемом случае вместе с рамой начнет уходить к носу судна, а нижний — к корме. Под влиянием затормаживания перемещающейся рамы в цапфах возникает добавочное сопротивление. Поэтому на корпус судна действуют усилия, направленные в сторону, противоположную наклону корабля под влиянием волны (схема В рис. 40).

Такова схема действия пассивного успокоителя качки О. Шлика.

Этот успокоитель был установлен и на других, более тяжелых судах. Работал он вполне удовлетворительно. Однако из-за своей сложности пассивный стабилизатор не приобрел распространения.

Внеся некоторые изменения в конструкцию успокоителя, американец Э. Сперри создал так называемый активный успокоитель, при помощи которого можно было активно воздействовать на судно, не только успокаивая, но и увеличивая качку. Последнее обстоятельство очень важно, например, для ледокола, проходящего через ледяные поля, где специальное раскачивание может облегчить разрушение льда.

Усовершенствование Сперри состоит в том, что движение основного гироскопа происходит под действием специальных двигателей, которые в свою очередь управляются автоматически действующим гироскопом. Однако принцип действия активного успокоителя такой же, как и пассивного.

Активный успокоитель оказался более компактным и менее сложным в эксплуатации, чем пассивный. Это позволило применять его не только на малых, но и больших судах.

Активные успокоители устанавливали на ряде военных судов, например на японском крейсере водоизмещением тринадцать тысяч тонн, на итальянском линейном корабле водоизмещением двадцать тысяч тонн, на японском пассажирском пароходе водоизмещением свыше пятнадцати тысяч тонн и на итальянском пароходе «Де Конте ди Савойя» водоизмещением в сорок пять тысяч тонн. Применяют активные успокоители на многих судах и теперь.

Над созданием гироскопического успокоителя судов работали многие. В дореволюционной России государственные деятели не обращали внимания на практическое использование гироскопа. Академик А. Н. Крылов в своих воспоминаниях писал, например: «Если бы Морское министерство не пожалело ассигновать 90 000 рублей на установку и испытания гироскопа-успокоителя на яхте „Стрела“, мы были бы в том деле впереди Сперри».