Рис. 181. Характеристики ветряка

При испытании моделей ветряков строятся такие же характеристические кривые, как и при испытании винтов. Быстроходность ветряка зависит от шага его лопастей. На рис. 181 показаны характеристики быстроходного ветряка.

Согласно уравнению (114) тяга, передаваемая ветром на ось ветряка, равна

S = F-Ap = pFw(v -

где F есть площадь круга, ометаемого ветряком. Таким образом, ветряк представляет собой особенно наглядный случаи гидродинамического сопротивления (при условии, что можно удовлетвориться струйной теорией пропеллера). Пусть Fe есть поперечное сечение струи на таком расстоянии от ветряка, на котором поле давлений уже исчезло и скорость кильватерного потока сделалась равной w. Тогда мощность Q кильватерного потока, равная мощности источника, создаваемого ветряком (§ 14, п. с), очевидно, равна

Q = Fsw.

Условие неразрывности потока дает соотнощение:

F(v-f)=F,{v-w),

Более подробные сведения о ветряках можно найти в Ergebnisse d. AVA, вып. Ill, стр. 139, и вып. IV, стр. 118.

Теория ветряков получила значительное развитие в СССР благодаря работам В. П. Вотчинкина, Г.Х.Сабинина и других последователей. См., например, Сабинин Г. X ., Теория идеального ветряка. Труды ЦАГИ, вып. 63 (1930). (Прим. перев.)

следовательно,

S = W = pFw (v- = pF,w{v -w) = pQ{v - w).

В § 14, п. с) мы вывели для сопротивления W менее точную формулу:

W = pQv.

Так получилось потому, что в § 14 мы рассматривали кильватерный поток на таком расстоянии от тела, на котором скоростью w можно было пренебречь по сравнению с v.

Известное сходство с ветряком имеет автожир - самолет, у которого крылья заменены самовращающимися лопастями с вертикальной осью. В самом деле, мощность, необходимую для поддержания вращения лопастей автожира, дает встречный ветер. Несущие свойства самовращающихся лопастей проявляются в полной мере только при одновременном движении всего автожира вперед. Поэтому общая картина течения вокруг автожира сходна с картиной течения вокруг летящего вперед геликоптера (см. текст, набранный петитом, на стр. 309). Однако, в противоположность геликоптеру, ось автожира при полете должна быть отклонена назад. Лобовое сопротивление при полете автожира преодолевается, как и при полете обычного самолета, при помощи воздущного винта.

с) Из других видов пропеллеров следует упомянуть прежде всего пропеллер Фохта - Шнейдера, применяемый для таких кораблей, которые должны иметь особенно хорошую маневренность (речные и озерные суда, быстроходные катеры и т.п.). Этот пропеллер состоит из нескольких крыльев, расположенных вдоль горизонтальной окружности. При каждом обороте пропеллера угол атаки крыльев изменяется от некоторого отрицательного значения к некоторому положительному и обратно. Положение диаметра окружности, на котором угол атаки крыльев проходит через нуль, а также диапазон изменения угла атаки могут изменяться произвольно. Это позволяет при неизменном числе оборотов двигателя (что особенно удобно для двигателя внутреннего сгорания) изменять направление и величину тяги пропеллера. Если судно снабжено двумя пропеллерами Фохта-Шнейдера, то его можно даже поворачивать вокруг оси, а также передвигать в поперечном направлении параллельно самому себе.

Иа рис. 182 изображена схема установки пропеллера Фохта-Шнейдера. Крылья расположены вдоль окружности так, что перпендикуляры к их хордам все время проходят через неподвижный центр М, находящийся на некотором расстоянии AM от центра окружности. Тяга пропеллера приблизительно пропорпиональна расстоянию Am и направлена перпендикулярно к направлению AM.

Рис. 182. Пропеллер Фохта-Шнейдера

Рис. 183. Схема полета птиц, использующих свои крылья как весла