ПОДРАЖАЯ САМЫМ ЗАГАДОЧНЫМ СУЩЕСТВАМ

Всесветная дорога - море, и каждый
день много отходит кораблей...
А мир велик... И море приветствовало
его.

А. Грин. Возвращение «Чайки»

Считается, что первым народом, умевшим строить корабли в настоящем смысле этого слова, были египтяне. Древние суда, о которых мы имеем сведения, появились задолго до постройки пирамид, т. е. примерно за 5 - 6 тыс. лет до н.э. Уже тогда суда были специализированными: на одних воины отправлялись в поход, на других возили каменные глыбы для строительства, на третьих - скот в легких кабинах. Существовали даже суда для перевозки мертвых и корабли для священных церемоний. Постепенно гребной флот сменился более быстроходным - парусным. В XV в. мореходы вышли на просторы океана, а в XVI в. уже делались попытки построить пароход. «Парусник без парусов, испускавший из дырки палубы черный дым», привел летом 1543 г. в порт Барселоны португальский капитан Бласко де Гарай. В ту эпоху для внедрения технических новинок необходимо было благословение короля и главы церкви. Капитан не дождался разрешения и умер, изобретение было забыто, и первые тихоходные и неуклюжие пароходы появились лишь в XIX в. В России первый пароход «Елизавета» был спущен на воду в 1815 г. Это была деревянная барка длиной 18 м, шириной 15 м и осадкой 0,6 м. Колеса диаметром 4,2 м приводились в движение 14-сильной машиной Уатта, труба на пароходе была кирпичная. Совершив несколько удачных пробных рейсов по Неве, «Елизавета» отплыла с пассажирами в Кронштадт, куда и доставила их за 2 ч 45 мин, восхитив своей скоростью современников. В XX в. наряду с паровыми машинами стали применять двигатели внутреннего сгорания, появились атомные энергетические установки и суда на подводных крыльях, но проблема увеличения скорости судов осталась.

Сейчас в морях и океанах обживается все больше участков суши и они не могут существовать сами по себе. Нужно регулярно доставлять на них грузы, вывозить сырье, добытое в море. Конечно, часть забот возьмут на себя самолеты и аэростаты, но основная перевозка крупных грузов наверняка ляжет на «плечи» морского транспорта. Необходимо доставлять грузы как можно быстрее. Каким образом повысить скорость судов?

Наблюдая за плавающими дельфинами, ученые выяснили, что их лобовое сопротивление составляет лишь 12% сопротивления, которое можно было бы ожидать при соответствующих размерах и форме этих морских животных. Им помогает кожа. Дело в том, что она управляема в каждой своей точке. В процессе движения она самонастраивается в соответствии со скоростью, направлением и характером набегающего потока жидкости. Самонастройка осуществляется сосудистой и нервной системами кожи, содержащей мельчайшие кожные сосочки, основанием которых являются кожные валики, направленные вдоль тела. Каждый сосочек улавливает характер течения и на своем участке предупреждает развитие турбулентности. Вот какой сложный механизм надо реализовать в модели, чтобы плавать по-дельфиньему. И здесь без материалов, обладающих высокой эластичностью, не обойтись.

Заинтересовались исследователи и хвостом дельфина. Сейчас уже созданы конструкции из резины и пластмассы, которые с помощью гибких рычагов совершают движения, напоминающие колебания его хвостового плавника. Они заменяют гребной винт. Пока подобные конструкции опробованы только на небольших моторных лодках, но результаты обнадеживающие. Лодка тратит топлива на 30% меньше, чем аналогичная по мощности, но старой конструкции.

Дельфин - не самый быстроходный обитатель морских глубин. Его скорость - 40 - 50 км/ч. Рекордсменом является меч-рыба - при броске она развивает скорость до 130 км/ч. Изучая движение рыб, ученые обнаружили одну важную особенность - на их скорость влияет природная слизь, покрывающая тело. Она «сглаживает» его сопротивление на 20 - 30%. По химическому составу слизь очень напоминает некоторые полимеры. Отсюда становится ясным, что решение вопроса о создании эффективной обшивки судов находится в руках специалистов по полимерным материалам.

Резина годится не только для обшивки судов. Из резины с добавкой стекловолокна делают лодки, катера, из резинотканевых материалов изготавливают емкости для транспортировки нефтепродуктов и других жидкостей легче воды - своеобразные эластичные танкеры. По сравнению с обычными танкерами и баржами они имеют ряд преимуществ - малый вес, компактность, более низкую стоимость.

Многие проекты эластичных танкеров погибали, едва успев родиться. Например, француз Ружерон предложил конструкцию металлической баржи с пониженной жесткостью, а чтобы она выдерживала удары волн, затопил ее как подводную лодку. Судно развалилось. Недолго служили и нейлоновые «колбасы», буксируемые под водой. Наиболее удачными для этой цели оказались резинотканевые материалы. В 1958 г. в Англии появилась плавучая емкость «Дракон» объемом 45 м3, однако приоритет в создании подобных судов принадлежит нашей стране. Бакинские изобретатели отец и сын Аршава еще в 1944 г. выдвинули идею расчленить танкер на буксир и мягкую емкость. Надежность подобных судов зависит от материала оболочки, которая наряду с эластичностью должна обладать достаточно высокой прочностью, диффузионной стойкостью, стойкостью к различным агрессивным средам, хорошо сопротивляться светоозонному старению и др. Существует достаточно резин, отвечающих этим требованиям.

С помощью резины решают и другие проблемы, возникающие при эксплуатации судов. Представим такую ситуацию. Судно подошло к порту и остановилось - его надо завести в порт. Как поступают в подобных случаях? Так же, как и при спасательных работах,- судно берут на буксир. Только вот передача буксирных канатов с одного корабля на другой и закрепление их требуют слишком много времени. Даже небольшое волнение превращает эту операцию в сложное и опасное дело. Статистика показывает, что швартовка - один из основных источников травм на флоте. Тросы прижимают к тумбам руки зазевавшихся моряков, бьют их, если соскользнут или оборвутся. В результате - ушибы, ссадины, переломы. Средний срок нетрудоспособности пострадавших при швартовке - 65 дней, в тяжелых случаях - полгода и больше. Данная операция сохранилась на флоте в неприкосновенности со времен парусников. Однако попробуем обойтись без канатов. Представьте: в носовой и кормовой частях буксировщика смонтированы стальные штанги - «руки» несколько метров длиной. На конце каждой «руки» имеется вогнутый металлический диск с резиновыми манжетами. Буксировщик подходит к судну и упирается диском в его борт. Включается насос, откачивая через полую штангу воздух из-под диска, который работает как присоска. При диаметре диска 2- 2,5 м «присосавшийся» буксировщик сможет тянуть за собой корабль с силою 40 - 50 т.

Случается и такая ситуация, когда к кораблю близко подойти нельзя - волны не позволяют. Резина выручит и на этот раз. Для этого стреляют в борт швартующегося судна присосками, а затем подтягивают его к буксиру или к причалу. Чтобы при швартовке амортизировать удар судна о причал, с борта свешивают кранцы - плетеные из канатов подушки, часто применяются и старые автопокрышки. Но удар гигантского танкера о причал такой покрышкой, естественно, смягчить не удается. Поэтому применяют пневматические кранцы - резинокордные цилиндрические баллоны. Они обладают большой способностью поглощать энергию удара, а также прочностью, обеспечивающей безопасное выполнение грузовых операций, Длина таких кранцев доходит до 12 м, а диаметр в надутом состоянии - до 4 - 5 м.

Существуют предложения создавать суда, не требующие причалов и не боящиеся мелководий. Когда суда на воздушной подушке были в новинку, на них возлагали слишком большие надежды. Со временем стали выявляться и серьезные недостатки: грузоподъемность таких судов при двигателях весьма значительной мощности мала, имеются проблемы обеспечения устойчивости и управляемости при крутой волне, сильном ветре. Анализируя все «за» и «против» водо-измещающего корабля и «подушечпика», инженеры предложили ряд конструкций судов на огромных надувных водяных колесах - они будут обеспечивать кораблю плавучесть и двигать его вперед. Получается своеобразный гибрид двух типов судов, совмещающий положительные качества того и другого. Двигатель такому судну требуется не мощнее, чем водоизмещающему кораблю, оно бесшумно, а подобно судну на воздушной подушке, не боится мелководий, ему не нужно причалов и пирсов. При той же мощности судно, как показали модельные испытания, может идти втрое быстрее водоизмещающего и на треть быстрее судна на воздушной подушке. Пока это только проект. Интересно, станет ли он реальностью?

Итак, груз благополучно доставлен к месту назначения. Наступило время разгрузки. В ряде случаев ее осуществить достаточно сложно. Возьмем, к примеру, сыпучие грузы - часто они слеживаются. В этом случае удобно оснастить судно эластичными резиновыми «простынями» на стыках и днище трюма. Когда под них поступает воздух, сыпучий материал, которым загружено судно, не только приобретет необходимую сыпучесть, но и переместится к центру трюма. Это, конечно, облегчит и ускорит разгрузку.