Гребной винт корабля, равно как и пропеллер самолёта - изделие с довольно сложной геометрией, создать которое способна далеко не каждая страна, не говоря уже о фирме.
В классическом варианте лопасти винта изогнуты под определённым углом и составляют единое целое со ступицей.
Однако не надо быть физиком или гидромехаником, чтобы понять: если попытаться раскрутить такой винт из неподвижного положения, потребуется очень много усилий. В тоже время, когда корабль разогнался и летит на всех парах, добавить ему ходу можно, только увеличив скорость вращения винта, а это не всегда возможно, чисто технически. Вот если бы при старте использовать винт одной кривизны, а при хорошем ходе - другой...
Как раз для этих целей и был создан так называемый "Винт регулируемого шага" (он же "винт переменного шага", "винт изменяемого шага"). Особенность его конструкции в том, что угол установки лопастей не задан при производстве, а может изменяться непосредственно в процессе эксплуатации. При этом лопасти винта вращаются вокруг своей длинной стороны.
Такая конструкция позволяет поддерживать эффективность движителя близкой к оптимальной вне зависимости от скорости движения носителя в потоке. (Это примерно то же, что и самолёт с изменяемой стреловидностью крыла: на малых скоростях крылья максимально "расставлены" в стороны, дабы создать большую поверхность планирования, на больших - "сложены по бокам", чтобы уменьшить сопротивление воздуха.)
А ещё регулируемый шаг позволяет реализовать реверс движителя без изменения направления его вращения - для этого достаточно просто повернуть лопасти в нужном направлении.
Конечно, за всё нужно платить, в том числе, и за эти преимущества. Потому что подобная конструкция довольно сложна в производстве, а также менее надёжна, чем классический винт.
Но вот где подобные изделия себя очень успешно реализовали, так это в гидроэнергетике. Ведь поворотно-лопастная турбина, известная также как ТУРБИНА КАПЛАНА - это ровно то же самое. С той лишь разницей, что гребной винт и пропеллер призваны толкать воду или воздух, а здесь, наоборот, вода или воздух на скорости ударяются в лопасти турбины и заставляют их вращаться.
Вот так она выглядит:
Как сказано в описании, лопасти этой турбины могут поворачиваться вокруг своей оси одновременно, за счёт чего можно регулировать её мощность. Но сделать это можно и другим способом - с помощью лопаток направляющего аппарата.
Поток воды в поворотно-лопастной турбине движется вдоль её оси. Ось турбины может располагаться как вертикально, так и горизонтально. При вертикальном расположении оси поток перед поступлением в рабочую камеру турбины закручивается в спиральной камере, а затем спрямляется с помощью обтекателя. Это необходимо для равномерной подачи воды на лопасти турбины, а значит, уменьшения её износа.
К слову, изобретатель, в честь которого названа эта турбина, в свой время предложил несколько вариантов изделия, одно из которых было именно с фиксированными лопастями. Интересно, что этот вариант тоже прижился, только называется он ПОЛУ-КАПЛАНОМ (или пропеллерным типом).
Виктор Каплан (27 ноября 1876 - 23 августа 1934) - австрийский инженер, изобретатель.
Родился в Мюрццушлаге, Австрия, в семье железнодорожного рабочего. Учился в средней школе в Вене, затем поступил в Венский технический университет, изучал гражданское строительство и специализировался на дизельных двигателях.
После службы в армии занимался научной работой, специализировался на разработке двигателей, а потом перешёл в Брюннскую высшую техническую школу (в 1919 году, после распада Австро-Венгрии, город Брюнн отошёл к Чехословакии и с тех пор вновь называется Брно), где руководил исследованиями в институте гражданского строительства, а также преподавал.
В 1913 году его назначили главой Института гидротурбин. В 1918 году строительная компания Storek впервые решила установить ТУРБИНУ КАПЛАНА для текстильных производителей в Нижней Австрии. После первого успеха такие изделиы начали использоваться во всём мире и сегодня остаются одним из наиболее широко используемых видов гидротурбин.
Первый патент на поворотно-лопастную турбину Каплан получил в 1912 году. Но до создания коммерчески успешного механизма ушло ещё почти 10 лет.
Каплан был изображён на банкноте в 1000 австрийских шиллингов в 1961 году, на почтовых марках Австрии 1936 и 1976 года.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!
