Конструкции, или почему не ломаются вещи - Гордон Джеймс Эдвард (книги онлайн .txt) 📗

Иногда все это не играет роли, но иногда от этого зависит очень многое.Вес самолета имеет тенденцию постоянно возрастать от самой чертежной доски.Лишний вес, естественно, ограничивает запас горючего и радиус действиясамолета. Кроме того, увеличение общего веса почему-то всегда приводитк смещению центра тяжести самолета назад. Другими словами, вес хвоста всегдарастет быстрее, чем вес всех остальных частей .аппарата. Это может иметьсерьезные последствия. Если центр тяжести слишком сильно переместится назад,то самолет будет иметь весьма опасные летные характеристики. Он легко срываетсяв штопор, из которого не может потом выйти. По этой причине удивительномного самолетов - в том числе и самых знаменитых - пролетало всю свою жизньс постоянно прикрученным болтами свинцовым грузом на носу. Не стоит и говорить,насколько это плохо.

Излишний вес судов может оказаться еще более вредным. В этом случае не толькоувеличивается общий вес корпуса, но и смещается центр тяжести, причем всегдатолько вверх. Остойчивость корабля, то есть его способность плавать так, какнадо, а не вверх килем или на боку, определяется так называемой"метацентрической высотой". Она представляет собой расстояние по вертикалимежду несколько мистической, но очень важной точкой, называемойметацентром [128], и его центромтяжести. По весьма веским причинам метацентрическая высота даже большогокорабля обычно довольно мала, она составляет 30-60 см или даже меньше, поэтомуподъем центра тяжести всего на 10 см значительно меняет метацентрическуювысоту, что может сильно сказаться на остойчивости и, следовательно, набезопасности судна. Многие корабли переворачивались из-за этого уже при спускена воду, причем ни корабельные мастера, ни все остальные, кто несетответственность за излишний вес корабля, почему-то не считали себя в этомвиноватыми.

В гл. 10 мы уже упоминали о гибели корабля "Кэптэн". История с ним носилаполитический характер и вызвала в то время много дискуссий. Я полагаю,немногие катастрофы имели столь далеко идущие последствия. "Кэптен" знаменуетсобой поворотную точку в развитии паровых линкоров и, возможно, в развитиисовременной концепции "мировой державы". Слабо разбирающиеся в кораблестроенииисторики не раз упрекали Британское адмиралтейство в излишней медлительностипри переходе от паруса к пару. Историки же рьяно критиковали "империалистическуюэкспансию" и т.п.

Однако следует иметь в виду, что вплоть до сравнительно недавнего времени из-заненадежных машин, большого расхода угля и малого радиуса действия паровыевоенные корабли, стоило им только покинуть родные воды, оказывались целикомзависимыми от баз, пунктов заправки углем и т.д. Реализация концепции "мировойдержавы" с помощью парового военного флота была в корне отличной от политики истратегии, осуществлявшейся с помощью парусного флота в XVIII в. Именно по этойпричине Британское адмиралтейство так долго настаивало на сохранении почти накаждом линкоре в дополнение к паровым машинам парусного снаряжения.

Технические трудности комбинирования паруса и пара определялись не столькосамими парусами и паровыми машинами, сколько необходимостью пушек и брони,возраставшей в течение всего XIX в. Башенные орудия были не только тяжелы,но и требовали широкого сектора обстрела. Еще тяжелее была необходимаязащитная броня. Комбинирование большого сектора обстрела, необходимой остойчивостии полного парусного вооружения создавало чрезвычайно трудные задачи.

Понимавшее все это адмиралтейство в 60-е годы прошлого века намеренобыло вести в этом направлении весьма осторожную политику. Если бы ему позволилиее осуществить, технические трудности были бы преодолены и, возможно, некоторыестраницы истории оказались бы совершенно иными. Эти планы были нарушенынеким военным моряком Купером Коулсом, принадлежавшим к тому типу неглупыхлюдей, звездные часы которых наступают в пылу полемики и саморекламы. Онизобрел орудийную башню нового типа и поставил перед собой цель убедитьадмиралтейство "пристроить" к ней линкор с полным парусным снаряжениеми, следовательно, неограниченной дальностью плавания. Коулсу удалось вовлечьв это дело не только адмиралтейство, но и обе палаты парламента, королевскуюсемью, редактора "Таймс" и практически всех англичан. Устав в конце концовот постоянных обвинений в косности со стороны половины газет и больше чемполовины политиков страны, адмиралтейство уступило. Оно сделало то, чегоникогда не делало раньше и наверняка никогда не сделает вновь: разрешилостроевому морскому офицеру, не имеющему навыка в кораблестроении, спроектироватьего собственный линкор и построить его за счет налогоплательщиков.

Корабль строился на верфях Лэйрда в Биркенхеде под руководством Коулсабез обычных в таких случаях проверок проекта. Более того, строительствовелось в атмосфере поношений и полемики. Сам Коулс большую часть временибыл болен и не покидал своего дома на острове Уайт. В результате вес корабляоказался на 15% выше расчетного. Не случись этого, корабль, быть может,оказался бы удачным и сравнительно безопасным. Но в том виде, в каком "Кэптен"был спущен на воду, он имел слишком большую осадку и недопустимо высокорасположенный центр тяжести. Последующие расчеты показали, что он долженбыл бы перевернуться при крене около 21°. Тем не менее корабль с большойпомпой был принят флотом в 1869 г. Он совершил два океанских плавания,к большому удовлетворению "Таймс" и первого лорда адмиралтейства, сын которогослужил на нем мичманом. Казалось, что проблемы на пути "мировой державы"снова будут решаться одна за другой и можно будет избавиться от трудностей,связанных с разбросанными по всему миру портами и базами снабжения.

В третьем плавании (1870 г.), возвращаясь с эскадрой из Гибралтара,во время довольно обычного шторма в Бискайском заливе "Кэптен" внезапноперевернулся и затонул. Погибло 472 человека - больше, чем англичане потерялив битве при Трафальгаре. Сам Купер Коулс и сын первого лорда адмиралтействаутонули. Спаслись лишь 17 матросов и один офицер.

Гибель "Кэптена" значительно повлияла на ускорение перехода от парусак пару, точнее на изгнание парусного снаряжения с больших линкоров. Какимибы ни были технические последствия этого перехода, политические следствияоказались весьма резвыми. Напомним, что Сузцкий канал, открытый чуть ранееспуска на воду "Кэптена", первоначально принадлежал Франции. В 1874 г.Дизраэли купил акции Суэцкого канала для английского правительства, и строительствораскинутой по всему миру сети баз снабжения сделалось политической необходимостью.Вся история создания и гибели "Кэптена" довольно запутана, но непосредственнаятехническая причина катастрофы несомненно заключалась в стремлении, несмотряна излишний вес, сделать мачты и корпус корабля одинаково прочными. Этобыла одна из многих катастроф, когда ничто не разрушилось, но корень злабыл именно в недостатках конструкции.

Аэроупругость, или тростник, колеблемый на ветру

Позади какого-либо препятствия, например дерева или каната, поток воздухаили воды образует завихрения. Такие завихрения можно увидеть, посмотревна тростник или камыш, растущий в медленно текущей реке. Завихрения чащевсего образуются попеременно то с одной, то с другой его стороны. Это приводитк возникновению периодических колебаний давления в потоке: давление попеременностановится большим то на одной, то на другой стороне препятствия. Возникающаяпоследовательность, или "дорожка" вихрей, называется "дорожкой Кармана"по имени впервые описавшего ее ученого-механика. Довольно часто можно видетьвихри на гладкой поверхности воды; воздушные вихри обычно невидимы, ноих можно заметить по движению дыма, опадающих листьев или с помощью другихиндикаторов. В действительности такая же дорожка вихрей возникает и в потокевоздуха за флагом, деревом или проводом.