Как известно, любой винтовой движитель есть реактивная машина, использующая эффект отдачи от отбрасывания лопастями той среды, в которой винт вращается. Развиваемая винтом тяга зависит от произведения массы отбрасываемых частиц на их скорость.
Воздушный винт в некотором отношении имеет значительно лучшую тяговую характеристику, чем водяной. Например, при поступательном движении со скоростью 300 км/ч воздушный винт еще имеет достаточно высокий КПД, тогда как у водяного он уже равен нулю. Объясняется это тем. что плотность воды в 815 раз больше плотности воздуха и, следовательно, лобовое сопротивление самого водяного винта оказывается значительно больше, чем воздушного. Но зато при одинаковой тяге габариты воздушного винта оказываются значительно больше, чем водяного, что и сводит на нет преимущества пропеллера.
А нельзя ли уменьшить габариты воздушного винта путем искусственного увеличения массы отбрасываемых частиц? В этом случае можно будет одновременно решить и проблему устранения опасности кавитации, которая еще не решена для водяного гребного винта.
Именно такая концепция была положена в основу конструкции нового движителя, изготовленного СГПТУ-33.
На рис. 1 показана принципиальная схема конструкции нового движителя по заявке №639970/27 от 1959 г. Между лопастями 1 воздушного винта, число которых может быть любым, расположены насадки 2 сегнерова колеса, изобретенного еще в 1750 г. венгерским ученым Я. Сегнером. С помощью этого колеса и сейчас в школах демонстрируется образование реактивного эффекта при вытекании из насадок воды, подаваемой под давлением. А теперь мысленно представим себе эту комбинацию воздушного винта и сегнерова колеса в действии, когда двигатель вращает их в воздухе. Под действием центробежных сил вода подсасывается, сжимается в сегнеровом колесе под большим давлением и через насадки выбрасывается в воздух — в сторону, обратную относительно движения системы лопастей воздушного винта.
Предположим, что и скорость движения лопасти-насадки и скорость выброса воды из насадок одинаковы (например, равны 300 м/с). Следовательно, скорость движения воды относительно судна будет равна нулю. Таким образом и кинетическая энергия воды тоже окажется нулевой. Та энергия, которую мотор расходовал на сжатие воды в сегнеровом колесе, будет передана воздушному винту в качестве реактивного эффекта. Но поскольку лопасти воздушного винта вращаются в одной плоскости с насадками сегнерова колеса, то с той же скоростью 300 м/с каждая лопасть будет набегать и отбрасывать воду вместе с воздухом в направлении, перпендикулярном плоскости вращения винта.
Таким образом общая масса отбрасываемых частиц воды и воздуха будет искусственно увеличена без увеличения лобового сопротивления воздушного винта. Что же касается обеспечения непрерывной подачи воды в такой движитель во время движения судна, то вопрос довольно просто решается при помощи трубки Пито (рис. 2).
В тех случаях, когда надо форсировать напор воды в насадках, можно использовать известный способ добавки в воду химических веществ, которые делают ее "сверхскользкой". Стоимость таких добавок очень мала.
Идея проверена на действующем образце в лаборатории, которой я в свое время руководил. Полагаю, что она могла бы послужить основой для создания катерного движителя нового типа.
