Понаблюдав за яхтами в море, братья решили, что обычные паруса — очень невыгодный способ использования энергии ветра и можно добиться лучших результатов, применив в качестве двигателя крылья ветряной мельницы.
Лопасти ветряной мельницы закреплены перпендикулярно оси вращения. Если расположить их таким же образом на судне, то это приведет к уменьшению его остойчивости. Поэтому решено было ось вращения расположить вертикально, а лопасти закрепить к ней под углом 45° к горизонту.
На рабочем ходу (около 150° по дуге окружности) лопасть за счет сцепления конической шестерни, насаженной на ее ось, с неподвижным коническим колесом удерживается в плоскости, перпендикулярной направлению ветра. Часть зубьев конического колеса срезана с таким расчетом, чтобы лопасть, пройдя участок рабочего хода, разворачивалась в положение флюгера. Как это происходит, можно видеть на схеме.
Чтобы дать задний ход, нужно повернуть коническое колесо на 180°.
Устройство через цепную передачу приводит в движение два кормовых гребных колеса с поворотными плицами.
Свою «мельницу» братья установили на катамаране. Выбор был основан тем, что, во-первых, катамаран обеспечивает наиболее устойчивую и надежную платформу для «мельницы»; во-вторых, размещение гребных колес между двумя корпусами обеспечивает наиболее эффективную работу движителя; в третьих, двухкорпусное судно можно легко перевозить по частям, что имело немаловажное значение — ферма Ван дер Мерве удалена от ближайшего порта на расстояние около 400 миль.
Каждый корпус катамарана имел длину 8,54 м, ширину 1,22 м и осадку 0,66 м.
Через месяц с небольшим судно и движущее устройство были готовы. Испытания проводились на акватории большого водохранилища неподалеку от фермы.
При хорошем ветре скорость судна достигала 25 узлов. Когда уже поднялись довольно крутые волны, обнаружилось одно неожиданное качество судна, а именно: при небольшом угле поворота лопасти создавали подъемную силу и судно скользило с гребня на гребень волны, так как «мельница» работала уже по принципу вертолета. Судно показало себя очень хорошо, и братья решили доставить его на Океанское побережье и там испробовать еще раз.
Перед отъездом на побережье был намечен маршрут, позволяющий испытать судно в различных условиях, которые могли бы встретиться во время кругосветного плавания. Основными пунктами этого маршрута были: Кейптаун, остров Святой Елены, затем по «ревущим сороковым» до острова Южная Георгия, оттуда до островов группы Крозе, потом Мадагаскар, Мозамбик — всего около 11000 миль.
Рейс до острова Святой Елены проходил нормально, и, хотя некоторые детали нуждались в доделках, средняя скорость судна составляла 12 узлов. Но как только они достигли «ревущих сороковых», начались вещи совершенно невообразимые. Судно двигалось огромными прыжками, поднимаясь в воздух, а затем с силой обрушиваясь на воду. По словам братьев, во время некоторых прыжков судно пролетало по воздуху свыше трехсот метров! Временами они боялись за гребные колеса, которые вращались в воздухе с угрожающей скоростью, намного превосходящей расчетную. Как бы то ни было, до острова Мадагаскар, на подходе к которому судно попало в особенно сильный шторм, братья добрались успешно.
После небольшого отдыха они вновь пустились в путь по направлению к Мозамбику, причем этот отрезок пути опасений не вызывал — грозные сороковые широты остались позади. В первый день задувало слабо, и судно продвигалось со скоростью 5—6 узлов. Ночью ветер усилился, и вскоре катамаран снова запрыгал по волнам. Ветер все крепчал и вдруг изменил направление на 180°. Причин для беспокойства не было, так как следовало просто повернуть коническую шестерню на определенный угол. Поворот осуществлялся при помощи червячной передачи, которую братья сняли со старой молотилки. Из-за слишком большой приложенной силы резьба сорвалась. Провернуть коническую шестерню другим способом было невозможно. Судно начало двигаться кормой вперед в противоположном направлении, причем гребные колеса, вращаясь, забрасывали массу воды на палубу. В конце концов братьям с большим трудом удалось пристать к острову Грейт Минно у Мадагаскара, использовав ненужный уже рангоут как весла.
Снова неудача. Но братья Ван дер Мерве не пали духом. Они вернулись на ферму, и вскоре у них появилась другая идея. Конкретно они ничего не рассказывают, но дают понять, что собираются скомбинировать что-то из своей ветряной мельницы и роторного движителя Флеттнера.
Что из этого получится, покажет время.
От редакции: Мы все с интересом и нетерпением ждем дальнейших сообщений о деятельности изобретательных братьев.
А пока на досуге давайте посчитаем все же. какими возможностями располагает движитель типа «ветряной мельницы». Введем для упрощения расчетов ряд допущений, например, что прочность конструкции движителя обеспечена, что корпус судна обладает необходимыми данными для плавания в океане со скоростью в двадцать и более узлов.
Определим к. п. д. установки. Для этого зададимся определенной силой ветра... Дальнейшую работу предоставляем проделать читателям. Лучшие решения будут опубликованы в очередном номере «Катеров а яхт».
Одновременно мы предлагаем всем, кого заинтересовала «Адская пыхтелка», ознакомиться с анализом этой конструкции, выполненным инженером-механиком Г. М. Усовым.
Один из первых
Еще не известно, кому первому пришла идея использовать воздушный винт вместо паруса. Во всяком случае 35 лет назад в Англии такая попытка была предпринята.
Ветряной двигатель, показанный на рисунке, был сконструирован полковником британской авиации Муром Брабазоном. Взяв за основу яхту монотип «Редвин» длиной 6,7 м, шириной 1,62 м, он заменил ее 22-метровый парус воздушным винтом диаметром 5,5 м с площадью лопастей 2,4 м. Винт был установлен на горизонтальной оси, укрепленной на мачте. В 4-балльный ветер скорость вращения винта достигала 200 об/мин.
Летом 1934 г. полковник испытывал свое судно близ острова Уайт в районе хорошо известных дистанций международных парусных гонок.
Как свидетельствовал корреспондент французского журнала «Ле яхт» А. Можен, в слабый ветер "ветряк» работал малоэффективно. При усилении ветра судно уверенно двигалось практически любым курсом, хотя скорость была меньше, чем у обычных парусных яхт.
Принцип работы двигателя заключался в том, что поворачивая с помощью специального румпеля мачту, можно было установить винт под определенным углом к направлению ветра и в результате получить движущую силу.
«Не так часто приходится встречать примеры использования эффекта Магнуса для движения судна, чтобы можно было надеяться на достижение в ближайшие годы успешных результатов, — писал А. Можен. — Однако, как бы то ни было, можно сказать с уверенностью, что полковник Брабазон будет на этом пути не последним».
Вещие слова! Хотя Магнус и не при чем.
К вопросу об использовании ветра
«Из множества курьезов того времени нельзя умолчать о некоем Миллере (1675 г.), предлагавшем поставить на корабельной палубе ветряную мельницу и посредством бесконечной веревки приводить в движение гребные колеса.
Некто Филипс, желая перещеголять Миллера в нелепости, предлагал устроить мельничные крылья на двух высоких мачтах, чтобы колесные приводы вертелись скорее!
Арнт рассказывает об одном богатом чудаке, устроившем на своей яхте огромный кузнечный мех. Он дул им в паруса во время штиля; судно конечно не двигалось».