Потому, на мой взгляд, что автор этих забавных выдумок известный конструктор малых судов (создатель «обводов Тила») правильно учел психологию большинства читателей технического журнала. В достоверности и «Адской пыхтелки» и «Ветряной мельницы» убеждает прежде всего — жажда необычного, присущая современному человеку, живущему в бурный век научно-технических открытий, но не меньшее значение имеет и техническая осуществимость идей братьев Ван дер Мерве в принципе. «Добивает» наличие в очерках цифр с запятыми и знаками после запятой, обилие технических подробностей, географических названий, упоминаний о событиях, действительно происходивших.
И, тем не менее, Джон Тил выступает в роли барона Мюнхаузена. Я считаю, что это хорошо, потому что жанр забавного технического рассказа имеет не меньшее право на существование, чем любой другой. Будем с нетерпением ждать новых приключений хитроумных братьев, а возможно, читатели и сами продолжат этот жанр и правдиво расскажут о всяческих весьма необыкновенных историях.
Теперь о технической стороне дела. Прежде всего: судно Ван дер Мерве будет ходить. Но вопрос — как!
Пусть на судне в плоскости ББ1 установлен любой ветровой двигатель (парус, ветряная мельница, винт и т. п.). Ветер набегает на судно со скоростью V, а судно движется со скоростью υ (рис. 1). Чтобы исключить влияние движения судна, будем рассматривать его неподвижным, а ветер набегающим на двигатель с относительной скоростью W=V—υ. Тогда лобовое давление ветра на двигатель будет (см т. 3 «Технической энциклопедии», изд. 1937 г.; статья «Ветровой двигатель»):
где m — секундный расход воздуха через площадь F, ометаемую ветровым двигателем; ω1 — потеря скорости за двигателем; ω — потеря скорости перед двигателем.
Мощность на валу ветрового двигателя:
где ρ — массовая плотность воздуха. Вся подводимая энергия ветра:
Коэффициент использования энергии ветра найдем, разделив (2) на (3):
Эффективная мощность на валу судового движителя будет равна:
где ηпр — коэффициент полезного действия привода от ветрового двигателя до движителя судна; ηдв — к. п. д самого движителя судна.
В случае парусного движителя, непосредственно использующего силу ветра Р для движения судна, ηпр=1 и ηдв=1. т. е. мощность парусов:
Следовательно, эффективная мощность судна с любым ветровым двигателем составляет лишь часть мощности парусов, т. е. при одинаковом ζ для парусов и ветряной мельницы:
Если приближенно принять квадратичный закон сопротивления воды, то:
где k — коэффициент сопротивления.
Из (6) можно заключить, что скорость хода судна с ветровым двигателем υ всегда будет меньше скорости этого же судна под парусами υп. Действительно,
Пусть к. п. д. привода 0,9 и к. и. д. движителя 0,5; тогда скорость хода судна братьев Ван дер Мерве будет:
т. е. составит в лучшем случае около 80% скорости обычного парусника. Фактические данные, приведенные в сборнике №21, подтверждают эти выводы.
Однако «новая и оригинальная», а на самом деле столетней давности идея братьев по-прежнему находит все новых последователей. Например, на рис. 2 показан усовершенствованный ветровой двигатель, схему которого только что прислал в редакцию сборника читатель И. М. Елисов из Саратова. Новый Левша, как он сам пишет, все-таки «подковал блоху». Придется его несколько огорчить: все двигатели карусельного типа, в том числе и показанный на рис. 2, имеют коэффициент использования энергии ветра (ζ<0,2) даже ниже, чем крыльчатые двигатели (ζ≈0,45), аналогичные поставленному на яхте М. Брабазона, а ведь она ходила медленнее обычных парусных яхт!
В общем, ветровые двигатели с передачей на судовой гребной движитель (колесо, винт) обладают низким к. п. д., тихоходны и громоздки. Почти вся площадь, подставляемая действию ветра, у них не работает; и то же время они вряд ли способны выдерживать напор сильного ветра. Как ни прискорбно, но до сих пор человечество не изобрело ничего лучшего, чем обыкновенный дедушкин парус.