Пропеллер
Пропеллер ( в просторечии часто называемый винтом на корабле или воздушным винтом на самолете ) представляет собой устройство с вращающейся ступицей и расходящимися лопастями, установленными с шагом, образующим винтовую спираль, которая при вращении оказывает линейное давление на рабочую жидкость, такую как вода или воздух. [1] Гребные винты используются для прокачки жидкости по трубе или воздуховоду или для создания тяги для движения лодки по воде или самолета по воздуху. Лопасти имеют особую форму, так что их вращательное движение в жидкости вызывает разницу давлений между двумя поверхностями лопасти за счетПринцип Бернулли, воздействующий на жидкость. [2] Большинство морских гребных винтов представляют собой гребные винты со спиральными лопастями, вращающимися на гребном валу с приблизительно горизонтальной осью. [3]
Принцип использования гребного винта основан на гребле . При гребле одна лопасть перемещается по дуге из стороны в сторону, стараясь держать лопасть по отношению к воде под эффективным углом. Инновация, представленная в винтовом винте, заключалась в расширении этой дуги более чем на 360 ° за счет прикрепления лопасти к вращающемуся валу. Пропеллеры могут иметь одну лопасть , но на практике их почти всегда больше одной, чтобы сбалансировать задействованные силы.
Происхождение гребного винта начинается, по крайней мере, еще с Архимеда (ок. 287 - ок. 212 до н.э.), который использовал винт для подъема воды для орошения и черпания лодок, настолько известный, что он стал известен как винт Архимеда . Вероятно, это было применение спирального движения в пространстве (спирали были специальным исследованием Архимеда ) к полому сегментированному водяному колесу, которое веками использовалось египтянами для орошения. Летающей игрушкой, бамбуковым вертолетом , пользовались в Китае примерно с 320 г. н.э. Позже Леонардо да Винчи использовал принцип винта для управления своим теоретическим вертолетом, эскизы которого включали большой брезентовый винт над головой.
В 1661 году Тугуд и Хейс предложили использовать винты для водометного движения, но не в качестве гребного винта. [4] Роберт Гук в 1681 году сконструировал горизонтальную водяную мельницу, которая была удивительно похожа на гребной винт с вертикальной осью Кирстен-Боинг, спроектированный почти два с половиной века спустя, в 1928 году; два года спустя Гук изменил конструкцию, чтобы обеспечить движение кораблей по воде. [5] В 1693 году француз по имени Дю Ке изобрел гребной винт, который был опробован в 1693 году, но позже от него отказались. [6] [7] В 1752 г. Академия наукв Париже присудил Бернелли приз за конструкцию гребного колеса. Примерно в то же время французский математик Алексис-Жан-Пьер Поктон предложил водную двигательную установку на основе архимедова винта. [5] В 1771 году изобретатель паровой машины Джеймс Уатт в частном письме предложил использовать «спиральные весла» для приведения в движение лодок, хотя он не использовал их со своими паровыми двигателями и никогда не реализовывал эту идею. [8]
Одно из первых практических и прикладных применений гребного винта было на подводной лодке, получившей название « Черепаха» , которая была спроектирована в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в 1775 году студентом Йельского университета и изобретателем Дэвидом Бушнеллом с помощью часовщика, гравера и литейщика латуни Исаака . Дулиттл , а также с братом Бушнелла Эзрой Бушнеллом и корабельным плотником и часовщиком Финеасом Праттом, строящим корпус в Сейбруке, Коннектикут. [9] [10] Ночью 6 сентября 1776 года сержант Эзра Ли пилотировал Черепаху в атаке на HMS Eagle в гавани Нью-Йорка. [11] [12] Черепахатакже имеет честь быть первой подводной лодкой, использованной в бою. Позже Бушнелл описал гребной винт в письме Томасу Джефферсону в октябре 1787 года: «Весло, сформированное по принципу винта, было закреплено в носовой части судна, его ось вошла в судно и, будучи повернута в одну сторону, гребла судно вперед, другой путь греб его назад. Он был сделан, чтобы его можно было поворачивать рукой или ногой ». [13] Медный пропеллер, как и все медные и движущиеся части на Черепахе , был изготовлен «гениальным механиком» Исааком Дулиттлом из Нью-Хейвена. [14]
