Классики учили, что развитие идёт по спирали и похоже, история гребного колеса начинает свой третий виток. О развитии технологий в древние времена у нас довольно скептическое мнение, меж тем, гребное колесо для приведения в движение судов применялось ещё в древнем Риме (!)
Этот барельеф датируется VI веком до нашей эры, и что же мы видим?
Волы вращают вертикальные валы :)) и это усилие с помощью зубчатых передач передаётся на вращение гребных колёс. Конечно, такие суда имели крайне ограниченный район плавания - пролив какой-нибудь или озеро, но тем не менее...
Само собой, мимо идеи гребного колеса не мог пройти и Леонардо да Винчи. Есть его рисунок такого судна, источником энергии должна была служить турбина (!) Но дальше рисунка дело не пошло. А вот чуть позже некий испанец Бласко де Гарей предложил королю Карлу V проект судна, движущегося без парусов и вёсел.
Король проявил интерес и выделил финансирование. 200-тонное судно было построено - отчаянно дымящий здоровенный котёл и гребные колёса. Поскольку с инквизицией шутки были плохи, вода в котле использовалась освящённая в ближайшем монастыре.
Судно пошло, но народ был настолько напуган, что после испытаний механизм конструктором был разобран и спрятан бесследно. Однако свою награду от короля он получил. А в 1858 г. были найдены письма изобретателя, в которых он рассказывает о своей затее и сообщает, что колеса крутили 25 человек, спрятанных внутри судна. Такие дела.
Вторую реинкарнацию гребные колёса получили при появлении паровой машины. И возрождение это было триумфальным. Хотя и есть у них существенные недостатки. Ведь на колесе с неподвижными плицами большая часть энергии тратится на преодоление сопротивления воды сперва при погружении лопасти в воду, а на конечном отрезке траектории при выходе из воды. Эту проблему в основном решили с помощью эксцентрикового механизма разворота лопастей. Наглядно это выглядит на схеме:
При таком устройстве плицы входят в воду и выходят практически в вертикальном положении, что снижает расход энергии. Так выглядит эта конструкция в металле:
Лопасти деревянные, что облегчает колесо, тем не менее оно значительно тяжелее равноценного по действию винта, да и конструктивно сложнее.
Но самый большой недостаток гребных колёс это то, что при волнении на море то одно, то другое выходят из воды, заставляя судно рыскать и делают его почти неуправляемым. Именно поэтому наиболее длительно колёса применялись на реках.
А есть ли плюсы по сравнению с винтом? Конечно, есть. Во-первых, особенно при кормовом расположении колеса, осадка судна может составлять менее метра, что весьма актуально на мелеющих реках и других неглубоких водоёмах. К тому же тяга, создаваемая гребным колесом, особенно при начале движения, значительно больше, чем у винта, что очень важно для буксиров, недаром именно буксиры дольше всего производились с гребными колёсами и последняя серия в нашей стране строилась до 1991 года.
А всё же винт на существовавшем уровне технологий практически вытеснил гребные колёса. Они остались как раритет в основном на пассажирских судах. Вот снимок с фестиваля на реке Огайо, США:
Казалось бы, на этом и конец. пройденный этап. Ан, нет. Техническая мысль не стоит на месте и новые знания и технологии нередко возрождают казалось бы отработавшие своё идеи.
В том числе возрождается идея колёс с неподвижными лопастями, но уже совсем другой формы:
Располагаются они обычно в корме, попарно, за счёт наклона лопастей образуя как бы шеврон. При этом отпадает нужда в рулевом устройстве, судно управляется за счёт разного числа оборотов колёс или направления вращения.
Я наткнулся на сайт конструкторского бюро "Возрождение колёсных судов" и нашёл там много интересного. В частности, новый принцип ледокольного судна. По чистой воде воде оно будет ходить в обычном режиме. А во льдах разворачиваться кормой вперёд. Гребные колеса, представляющие по форме две косозубые фрезы, вращаясь, разрушают лед в основном путем деформации сдвига, (проще, строгают его) а не изгиба, что характерно для традиционных ледоколов. А известно, что прочность льда на срез в 5 раз ниже, чем на изгиб.
Колесный двигательно-рулевой комплекс, имеющий ширину большую, чем корпус, захватывает большую массу воды вместе с кусками льда и гребные колеса разгоняют их, благодаря винтовой форме плиц (лопастей), в стороны под кромку проложенного канала. Канал практически не содержит битого льда, а на корпусе судна исключается образование ледовой чаши. Ледокол движется в чистом канале, не испытывая ледового сопротивления трения, обычно составляющего около 15% общего сопротивления движению во льдах. Один из проектов - мелкосидящий буксир-толкач ледокольного типа.
Характерной особенностью является то, что колёсный ДРК содержит устройство для регулирования заглубления гребных колёс, выполненное в виде рамы, шарнирно закрепленной на транце судна, с приводом её подъёма - опускания. Т.е. таким образом можно менять не только тяговое усилие, но и при посадке на мель просто вытащить судно на глубину, используя гребные колёса именно, как колёса с грунтозацепами.
Имеются проекты судов различного предназначения. Но есть и воплощённые в металл, иногда довольно своеобразные:
Колёса здесь имеют цепной привод от трактора. Но это так сказать, шутка юмора. Есть и небольшие серии паромов типа ПКР-25, изготовленные на разных верфях:
По результатам заводских испытаний, при водоизмещении парома в грузу 75 тонн, была получена скорость 14,7 км/ч, радиус циркуляции равен длине судна, время циркуляции на 360° - 90 сек, выбег при реверсе гребных колес – чуть более половины габаритной длины судна. Это очень высокие характеристики, учитывая, что мощность парома, для которого даны эти цифры, всего 95 л.с.
Говоря о более крупных судах, в первую очередь надо вспомнить о судах типа ПКС-40. Небольшая серия: "Сура", "Колёсовъ" и "Доброходъ" построены в последнее десятилетие в Нижнем Новгороде. "Доброходъ" добрался даже до нашего города. Снимки севастопольского фтографа Юрия Югансона:
Более серьёзное колёсное судно проекта ПКС-180 "Золотое кольцо" спущено на воду в Астрахани в 2019 году:
Длина габаритная 81,6 метра, ширина 13,8 метра, скорость около 18 км/час. А работать оно может на глубинах вплоть до 1,2 метра! Количество пассажиров 180 человек. Колёса расположены сзади, но для красоты сделана вот эта традиционная для колёсных судов арка в середине корпуса. А знаете, как она называется? Сияние :) Сам впервые узнал. И строится второе такое судно.
Конечно, хотелось бы, чтобы все проекты воплотились в жизнь побыстрее. Но что сейчас делается быстро?
Ещё о необычных судах и кораблях:
Подводные лодки, которые называли "зажигалками"
Крылатые корабли. Кто тут был первым
Авианосцы на воздушной подушке
Бетонные корабли, которые никуда не поплывут
Корабли, сильно непохожие на других,
Корабли, в машинных отделениях которых нет двигателей
....................................................................................................................
Полный каталог статей журнала здесь
