Τι είναι το φαινόμενο Magnus; Εφαρμογή του φαινομένου Magnus και των εκπληκτικών ιδιοτήτων του

Κατεύθυνση της ροής. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της συνδυασμένης επιρροής τέτοιων φυσικών φαινομένων όπως το φαινόμενο Bernoulli και ο σχηματισμός ενός οριακού στρώματος στο μέσο γύρω από το εξορθολογισμένο αντικείμενο.

Ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο δημιουργεί μια κίνηση δίνης στο περιβάλλον γύρω του. Στη μία πλευρά του αντικειμένου, η κατεύθυνση της δίνης συμπίπτει με την κατεύθυνση της ροής γύρω από αυτό και, κατά συνέπεια, η ταχύτητα κίνησης του μέσου σε αυτήν την πλευρά αυξάνεται. Στην άλλη πλευρά του αντικειμένου, η κατεύθυνση της δίνης είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της ροής και η ταχύτητα του μέσου μειώνεται. Λόγω αυτής της διαφοράς στην ταχύτητα, προκύπτει μια διαφορά πίεσης, η οποία δημιουργεί μια εγκάρσια δύναμη από εκείνη την πλευρά του περιστρεφόμενου σώματος στην οποία η φορά περιστροφής και η κατεύθυνση της ροής είναι αντίθετες, προς την πλευρά στην οποία συμπίπτουν αυτές οι κατευθύνσεις. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται συχνά σε αθλήματα, δείτε για παράδειγμα ειδικές βολές: topspin, στεγνό φύλλο στο ποδόσφαιρο ή το σύστημα Hop-Up στο airsoft.

Το φαινόμενο περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Magnus το 1853.

Τύπος για τον υπολογισμό της δύναμης

Ιδανικό υγρό

Ακόμα κι αν το υγρό δεν έχει εσωτερική τριβή (ιξώδες), μπορεί να υπολογιστεί η επίδραση της ανύψωσης.

Αφήστε τη μπάλα να είναι σε ροή ιδανικού υγρού που ρέει πάνω της. Ταχύτητα ροής στο άπειρο (κοντά είναι, φυσικά, παραμορφωμένη) $\backslash vec(u)\_\backslash infty$. Για να προσομοιώσουμε την περιστροφή της μπάλας, εισάγουμε την κυκλοφορία της ταχύτητας $\backslash \Gamma ά\mu \alpha$Γύρω του. Με βάση το νόμο του Bernoulli, μπορούμε να το λάβουμε πλήρης δύναμη, το να ενεργείς σε αυτή την περίπτωση στη μπάλα ισούται με:

$\backslash vec(R)=-\backslash rho\backslash vec(\backslash Gamma)\backslash times\backslash vec(u)\_\backslash infty$.

Είναι σαφές ότι:

1. η συνολική δύναμη είναι κάθετη στη ροή, δηλαδή η δύναμη αντίστασης της ροής ενός ιδανικού ρευστού στη σφαίρα είναι μηδέν (παράδοξο του D'Alembert)
2. η δύναμη, ανάλογα με τη σχέση μεταξύ των κατευθύνσεων κυκλοφορίας και της ταχύτητας ροής, μειώνεται σε δύναμη ανύψωσης ή χαμηλώματος.

Παχύρρευστο υγρό

Η ακόλουθη εξίσωση περιγράφει τις απαραίτητες ποσότητες για τον υπολογισμό της ανύψωσης που δημιουργείται από την περιστροφή μιας μπάλας σε ένα πραγματικό ρευστό.

$(F)=(1\backslash \pi ά\nu \omega \; \alpha \pi ό\; 2)\; (\; \backslash rho)\; (V^2AC\_l)$ $\phi ά$- ανυψωτική δύναμη $\backslash rho$- πυκνότητα υγρού. $V$- ταχύτητα της μπάλας σε σχέση με το μέσο ${\rm E}{\rm N}{\rm A}$- εγκάρσια περιοχή της μπάλας $(C\_l)$- συντελεστής ανύψωσης ( Αγγλικά)

Ο συντελεστής ανύψωσης μπορεί να προσδιοριστεί από διαγράμματα πειραματικών δεδομένων χρησιμοποιώντας τον αριθμό Reynolds και τον συντελεστή περιστροφής ((γωνιακή ταχύτητα*διάμετρος)/(2*γραμμική ταχύτητα)). Για συντελεστές περιστροφής μεταξύ 0,5 και 4,5, ο συντελεστής ανύψωσης κυμαίνεται από 0,2 έως 0,6.

Εφαρμογή

Ανεμογεννήτριες

Η ανεμογεννήτρια «ρότορας αέρα» είναι μια δεμένη συσκευή που ανυψώνεται με ήλιο σε ύψος από 120 έως 300 μέτρα)

Στροβιλοσανίδες στα πλοία

Από τη δεκαετία του 1980, το Cousteau Halcion λειτουργεί με ένα σύνθετο στροβιλοσανίδα χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Magnus.

Από το 2010 λειτουργεί το φορτηγό πλοίο E-Ship 1 με απλούστερα πανιά ρότορα Άντον Φλέτνερ

Γράψτε μια αξιολόγηση για το άρθρο "Magnus Effect"

Σημειώσεις

Βιβλιογραφία

• L. Prandtl«Το φαινόμενο Μάγκνους και το πλοίο του ανέμου». (περιοδικό «Επιτυχίες Φυσικές Επιστήμες» Τεύχος 1-2. 1925)
• L. Prandtl.Στην κίνηση του ρευστού με πολύ μικρή τριβή. - 1905.

Συνδέσεις

• //elementy.ru
• // technicamolodezhi.ru

Απόσπασμα που περιγράφει το φαινόμενο Magnus

«Λοιπόν, επιτέλους τα τελείωσα όλα, τώρα θα ξεκουραστώ», σκέφτηκε ο πρίγκιπας και επέτρεψε στον Τίχον να γδυθεί.
Συνοφρυωμένος εκνευρισμένος από τις προσπάθειες που έπρεπε να γίνουν για να βγάλει το καφτάνι και το παντελόνι του, ο πρίγκιπας γδύθηκε, βυθίστηκε βαριά στο κρεβάτι και φαινόταν να έχει χαθεί στις σκέψεις του, κοιτάζοντας περιφρονητικά τα κίτρινα, μαραμένα πόδια του. Δεν το σκέφτηκε, αλλά δίστασε μπροστά στη δυσκολία μπροστά του να σηκώσει αυτά τα πόδια και να κινηθεί στο κρεβάτι. «Ω, πόσο δύσκολο είναι! Αχ, αν τελείωνε αυτή η δουλειά γρήγορα, γρήγορα και θα με άφηνες να φύγω! - σκέφτηκε. Σούφρωσε τα χείλη του και έκανε αυτή την προσπάθεια για εικοστή φορά και ξάπλωσε. Αλλά μόλις ξάπλωσε, ξαφνικά ολόκληρο το κρεβάτι κινήθηκε ομοιόμορφα από κάτω του πέρα ​​δώθε, σαν να ανέπνεε βαριά και να σπρώχνει. Αυτό του συνέβαινε σχεδόν κάθε βράδυ. Άνοιξε τα μάτια του που είχαν κλείσει.
- Όχι ειρήνη, καταραμένοι! - γρύλισε με θυμό σε κάποιον. «Ναι, ναι, υπήρχε κάτι άλλο σημαντικό, φύλαξα κάτι πολύ σημαντικό για τον εαυτό μου στο κρεβάτι το βράδυ. Βαλβίδες; Όχι, αυτό είπε. Όχι, υπήρχε κάτι στο σαλόνι. Η πριγκίπισσα Μαρία έλεγε ψέματα για κάτι. Ο Ντεσάλ — αυτός ο ανόητος — κάτι έλεγε. Υπάρχει κάτι στην τσέπη μου, δεν θυμάμαι».
- Ησυχια! Τι μίλησαν στο δείπνο;
- Σχετικά με τον Πρίγκιπα Μιχαήλ...
- Σώπα, σκάσε. «Ο πρίγκιπας χτύπησε το χέρι του στο τραπέζι. - Ναί! Ξέρω, ένα γράμμα από τον πρίγκιπα Αντρέι. Η πριγκίπισσα Μαρία διάβαζε. Ο Ντεσάλες είπε κάτι για το Βιτέμπσκ. Τώρα θα το διαβάσω.
Διέταξε να βγάλουν το γράμμα από την τσέπη του και να μεταφέρουν στο κρεβάτι ένα τραπέζι με λεμονάδα και ένα υπόλευκο κερί και, βάζοντας τα γυαλιά του, άρχισε να διαβάζει. Εδώ μόνο στη σιωπή της νύχτας, στο αχνό φως κάτω από το πράσινο καπέλο, διάβασε το γράμμα για πρώτη φορά και για μια στιγμή κατάλαβε το νόημά του.
«Οι Γάλλοι είναι στο Vitebsk, μετά από τέσσερις διασταυρώσεις μπορούν να είναι στο Smolensk. ίσως είναι ήδη εκεί».
- Ησυχια! - Ο Τιχόν πήδηξε επάνω. - Οχι όχι όχι όχι! - φώναξε.
Έκρυψε το γράμμα κάτω από το κηροπήγιο και έκλεισε τα μάτια του. Και φαντάστηκε τον Δούναβη, ένα φωτεινό απόγευμα, καλάμια, ένα ρωσικό στρατόπεδο, και μπαίνει, αυτός, ένας νεαρός στρατηγός, χωρίς μια ρυτίδα στο πρόσωπό του, χαρούμενος, εύθυμος, κατακόκκινος, στη βαμμένη σκηνή του Ποτέμκιν, και ένα φλεγόμενο αίσθημα φθόνου. για το αγαπημένο του, το ίδιο δυνατό, όπως τότε, τον ανησυχεί. Και θυμάται όλα τα λόγια που ειπώθηκαν τότε στην πρώτη του Συνάντηση με τον Ποτέμκιν. Και φαντάζεται μια κοντή, χοντρή γυναίκα με κιτρινισμό στο χοντρό της πρόσωπο - τη Μητέρα Αυτοκράτειρα, τα χαμόγελά της, τα λόγια όταν τον χαιρέτησε για πρώτη φορά, και θυμάται το δικό της πρόσωπο στη νεκροφόρα και εκείνη τη σύγκρουση με τον Ζούμποφ, που ήταν τότε με το φέρετρό της για το δικαίωμα να πλησιάσει το χέρι της.
«Ω, γρήγορα, γρήγορα επιστρέψτε σε εκείνη την ώρα, και για να τελειώσουν όλα τώρα όσο πιο γρήγορα γίνεται, όσο πιο γρήγορα γίνεται, ώστε να με αφήσουν ήσυχο!»

Το Bald Mountains, το κτήμα του πρίγκιπα Νικολάι Αντρέιχ Μπολκόνσκι, βρισκόταν εξήντα βερσόν από το Σμολένσκ, πίσω του, και τρία βέργα από τον δρόμο της Μόσχας.
Το ίδιο βράδυ, καθώς ο πρίγκιπας έδωσε διαταγές στον Alpatych, ο Desalles, αφού ζήτησε συνάντηση με την πριγκίπισσα Marya, την πληροφόρησε ότι επειδή ο πρίγκιπας δεν ήταν απολύτως υγιής και δεν έπαιρνε κανένα μέτρο για την ασφάλειά του, και από την επιστολή του πρίγκιπα Αντρέι ήταν ξεκάθαρα ότι έμενε στο Bald Mountains Αν δεν είναι ασφαλές, με σεβασμό τη συμβουλεύει να γράψει μια επιστολή με τον Alpatych στον αρχηγό της επαρχίας στο Σμολένσκ με αίτημα να την ειδοποιήσει για την κατάσταση των πραγμάτων και την έκταση του κινδύνου στον οποίο Τα φαλακρά βουνά είναι εκτεθειμένα. Ο Ντεσάλ έγραψε μια επιστολή στον κυβερνήτη για την πριγκίπισσα Μαρία, την οποία υπέγραψε, και αυτή η επιστολή δόθηκε στον Αλπάτιχ με εντολή να την υποβάλει στον κυβερνήτη και, σε περίπτωση κινδύνου, να επιστρέψει το συντομότερο δυνατό.
Έχοντας λάβει όλες τις παραγγελίες, ο Alpatych, συνοδευόμενος από την οικογένειά του, με λευκό πουπουλένιο καπέλο (πριγκιπικό δώρο), με ένα ραβδί, όπως ακριβώς ο πρίγκιπας, βγήκε να καθίσει σε μια δερμάτινη σκηνή, γεμάτη με τρεις καλοφαγάδες Savras.
Το κουδούνι ήταν δεμένο και οι καμπάνες καλύφθηκαν με χαρτάκια. Ο πρίγκιπας δεν επέτρεψε σε κανέναν να καβαλήσει στα Φαλακρα Όρη με καμπάνα. Αλλά ο Alpatych αγάπησε τις καμπάνες και τις καμπάνες σε ένα μακρύ ταξίδι. Οι αυλικοί του Alpatych, ένας zemstvo, ένας υπάλληλος, ένας μάγειρας - μαύρος, λευκός, δύο γριές, ένα αγόρι Κοζάκος, αμαξάδες και διάφοροι υπηρέτες τον αποχώρησαν.

Συνεχίζοντας τη συζήτηση για τα υδραυλικά και αεροδυναμικά εφέ, θα έπρεπε Ιδιαίτερη προσοχήαντλήστε από το φαινόμενο που πήρε το όνομά του από τον διάσημο Γερμανό επιστήμονα Heinrich Magnus, ο οποίος το 1853 πρότεινε μια φυσική εξήγηση για την καμπυλότητα της διαδρομής πτήσης κανονιοβολίδαπου προκαλείται από την τυχαία περιστροφή του. Η πτήση μιας περιστρεφόμενης μπάλας είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με την πτήση μιας περιστρεφόμενης μπάλας στο ποδόσφαιρο ή στο τένις. Η περιστροφή της μπάλας κατά την πτήση δημιουργεί μια αεροδυναμική δύναμη που εκτρέπει την μπάλα από την ευθεία διαδρομή πτήσης της. Ο Sir Newton έγραψε για αυτό το εκπληκτικό αεροδυναμικό αποτέλεσμα όταν σχολίαζε τα κοψίματα στο τένις.

Τυπικά, το κέντρο βάρους μιας οβίδας δεν συμπίπτει με το γεωμετρικό της κέντρο, γεγονός που προκαλεί μια ελαφρά συστροφή του βλήματος κατά την εκτόξευση. Η αυθαίρετη θέση του κέντρου βάρους της οβίδας πριν από τη βολή οδήγησε σε εξίσου αυθαίρετη απόκλιση της διαδρομής πτήσης της οβίδας. Γνωρίζοντας αυτό το μειονέκτημα, οι πυροβολικοί βύθισαν τις οβίδες σε υδράργυρο και στη συνέχεια τις σημάδεψαν στο υψηλότερο σημείο άνωσής τους. Οι σημειωμένοι πυρήνες ονομάζονταν πυρήνες μετρητών.

Όταν εκτοξεύονταν βαθμονομημένες οβίδες, ανακαλύφθηκε ότι στην περίπτωση που η οβίδα τοποθετήθηκε στο όπλο με το κέντρο βάρους μετατοπισμένο προς τα κάτω, το αποτέλεσμα ήταν μια «υπόβολη». Εάν ο πυρήνας τοποθετούνταν με το κέντρο βάρους προς τα πάνω, τότε αποκτήθηκε μια "πτήση". Αντίστοιχα, εάν το κέντρο βάρους βρισκόταν προς τα δεξιά, παρατηρήθηκαν αποκλίσεις προς τα δεξιά κατά τη διάρκεια της πτήσης του βλήματος· εάν το κέντρο βάρους του βλήματος βρισκόταν προς τα αριστερά, παρατηρήθηκαν αποκλίσεις προς τα αριστερά. Οι Πρώσοι πυροβολητές είχαν ειδικές οδηγίες για την εκτόξευση βαθμονομημένων οβίδων.

Αργότερα σκέφτηκαν να φτιάξουν πυρήνες με σκόπιμα μετατοπισμένο κέντρο βάρους. Τέτοια βλήματα ονομάστηκαν εκκεντρικά και ήδη το 1830 άρχισαν να χρησιμοποιούνται από τους στρατούς της Πρωσίας και της Σαξονίας. Τοποθετώντας σωστά τον έκκεντρο πυρήνα στο κλείστρο του όπλου, ήταν δυνατό να αυξηθεί το εύρος βολής έως και μιάμιση φορά χωρίς να αλλάξει η θέση της κάννης. Είναι ενδιαφέρον ότι οι επιστήμονες δεν είχαν καμία σχέση με αυτήν την καινοτομία πυροβολικού.

Ωστόσο, ο φωτισμένος 19ος αιώνας απαιτούσε μια «επιστημονική εξήγηση» για κάθε ακατανόητο φαινόμενο. Και έτσι, οι Πρώσοι πυροβολικοί στράφηκαν σε μια από τις αναγνωρισμένες αρχές της αναδυόμενης αεροδυναμικής - τον Heinrich Magnus για μια εξήγηση της καμπυλόγραμμης διαδρομής πτήσης μιας οβίδας.

Ο Μάγκνους πρότεινε ότι το ζήτημα δεν ήταν το μετατοπισμένο κέντρο βάρους του πυρήνα, ως τέτοιο. Έβλεπε τον λόγο στην περιστροφή του πυρήνα. Για να ελέγξει την υπόθεσή του, ο Μάγκνους διεξήγαγε μια σειρά εργαστηριακά πειράματαμε εξαναγκασμένη ροή αέρα ενός περιστρεφόμενου σώματος, που δεν ήταν σφαίρα, αλλά κύλινδροι και κώνοι. Η αεροδυναμική δύναμη που προέκυψε στον κύλινδρο ενεργούσε στην ίδια κατεύθυνση με τη δύναμη που εκτρέπει τον περιστρεφόμενο πυρήνα.

Έτσι, ο Μάγκνους ήταν ο πρώτος φυσικός που προσομοίωσε και επιβεβαίωσε με σαφήνεια, σε εργαστηριακές συνθήκες, την εκπληκτική επίδραση μιας οβίδας που παρεκκλίνει από την ευθεία πτήση. Δυστυχώς, ο Magnus δεν πραγματοποίησε ποσοτικές μετρήσεις κατά τη διάρκεια των αεροδυναμικών πειραμάτων του, αλλά κατέγραψε μόνο την εμφάνιση μιας δύναμης εκτροπής και τη σύμπτωση της κατεύθυνσής της με αυτή που έλαβε χώρα στην πρακτική του πυροβολικού.

Αυστηρά μιλώντας, ο Magnus δεν προσομοίωσε με ακρίβεια το φαινόμενο της πτήσης ενός στριμμένου πυρήνα. Στα πειράματά του, ένας περιστρεφόμενος κύλινδρος ανατινάχθηκε βίαια από ένα πλευρικό ρεύμα αέρα. Ενώ στην πραγματική πρακτική του πυροβολικού, η οβίδα πετάει στον αέρα. Σύμφωνα με το θεώρημα του Bernoulli, η πίεση του αέρα στον πίδακα μειώνεται ανάλογα με το τετράγωνο της ταχύτητάς του. Στην περίπτωση ενός σώματος που κινείται σε ακίνητο αέρα, δεν υπάρχει πραγματική ταχύτητα του πίδακα, επομένως, δεν μπορεί να αναμένεται πτώση της πίεσης του αέρα.

Επιπλέον, τα πειράματα του Μάγκνους κατέγραψαν τη δύναμη που ασκεί ο κύλινδρος αυστηρά κάθετη στον επερχόμενο πίδακα. Στην πραγματικότητα, η περιστροφή ενός κυλίνδρου ή μιας σφαίρας αυξάνει επίσης τη δύναμη έλξης, η οποία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην πορεία πτήσης του βλήματος.

Με άλλα λόγια, η δύναμη του Μάγκνους δεν δρα αυστηρά κάθετα στο μονοπάτι πτήσης, αλλά σε μια ορισμένη γωνία, την οποία ο Μάγκνους δεν εξερεύνησε.

Την εποχή του Μάγκνους, οι φυσικοί δεν είχαν ακόμη ιδέα για την ταυτότητα των φυσικών φαινομένων που ενυπάρχουν στην πραγματική πτήση ενός άκαμπτου σώματος και των φαινομένων που προκύπτουν όταν ο άνεμος χτυπά ένα ακίνητο σώμα. Ως εκ τούτου, οι πρωτοπόροι της αεροδυναμικής πραγματοποίησαν τα πρώτα τους πειράματα ρίχνοντας μοντέλα από Μεγάλο υψόμετρο, προσομοιώνοντας έτσι το αποτέλεσμα μιας πραγματικής πτήσης. Για παράδειγμα, ο Άιφελ χρησιμοποίησε ενεργά τον πύργο του σε αεροδυναμικά πειράματα.

Και μόνο πολλά χρόνια αργότερα έγινε απροσδόκητα σαφές ότι οι αεροδυναμικές δυνάμεις που προκύπτουν κατά την αλληλεπίδραση ενός στερεού σώματος με μια ροή υγρού ή αερίου είναι σχεδόν πανομοιότυπες, τόσο όταν η ροή προσκρούει σε ένα ακίνητο σώμα όσο και όταν το σώμα κινείται σε ένα ακίνητο μέσο . Και, παρόλο που αυτή η ταυτότητα αμφισβήτησε ακούσια το θεώρημα του Bernoulli, το οποίο ισχύει για μια ροή πίδακα με πραγματική πίεση υψηλής ταχύτητας, κανένας από τους αεροδυναμικούς δεν άρχισε να σκάβει βαθύτερα, αφού ο τύπος του Bernoulli επέτρεψε την εξίσου επιτυχημένη πρόβλεψη των αποτελεσμάτων της ροής γύρω από ένα σώμα, ανεξάρτητα από το τι πραγματικά κινείται - τη ροή ή το στερεό.

Ο Λούντβιχ Πραντλ, στο εργαστήριό του στο Γκέτινγκεν στις αρχές του 20ου αιώνα, ήταν ο πρώτος επιστήμονας που πραγματοποίησε μια σοβαρή εργαστηριακή μελέτη της δύναμης Μάγκνους, με μετρήσεις δυνάμεων και ταχυτήτων.

Στην πρώτη σειρά πειραμάτων, η ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου ήταν χαμηλή, επομένως αυτά τα πειράματα δεν έφεραν τίποτα νέο· επιβεβαίωσαν μόνο τα ποιοτικά συμπεράσματα του Magnus. Το πιο ενδιαφέρον πράγμα ξεκίνησε στα πειράματα με το φύσημα ενός ταχέως περιστρεφόμενου κυλίνδρου, όταν η περιφερειακή ταχύτητα της επιφάνειας του κυλίνδρου ήταν αρκετές φορές υψηλότερη από την ταχύτητα της επερχόμενης ροής αέρα.

Ήταν εδώ που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά μια ασυνήθιστα υψηλή τιμή της δύναμης εκτροπής που ενεργεί στον περιστρεφόμενο κύλινδρο.

Με πενταπλάσια υπέρβαση της περιφερειακής ταχύτητας περιστροφής σε σχέση με την ταχύτητα ροής, η αεροδυναμική δύναμη στον περιστρεφόμενο κύλινδρο, υπολογισμένη ανά τετραγωνικό μέτρο της διατομής του κυλίνδρου, αποδείχθηκε ότι είναι δέκα φορές μεγαλύτερη από την αεροδυναμική δύναμη που ασκείται σε ένα φτερό με καλό αεροδυναμικό προφίλ.

Με άλλα λόγια, η δύναμη ώθησης σε έναν περιστρεφόμενο ρότορα αποδείχθηκε ότι ήταν μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από τη δύναμη ανύψωσης ενός πτερυγίου αεροπλάνου!

Ο Prandtl προσπάθησε να εξηγήσει την απίστευτα μεγάλη αεροδυναμική δύναμη που συμβαίνει όταν ρέει γύρω από έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο με βάση το θεώρημα του Bernoulli, σύμφωνα με το οποίο η πίεση σε μια ροή υγρού ή αερίου πέφτει απότομα καθώς αυξάνεται η ταχύτητα ροής. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση δεν είναι πολύ πειστική, καθώς πολλά αεροδυναμικά πειράματα έχουν αποδείξει ξεκάθαρα ότι η πτώση πίεσης σε μια βελτιωμένη επιφάνεια εξαρτάται από τη σχετική ταχύτητα ροής και όχι από την ταχύτητα ροής.

Όταν ο κύλινδρος περιστρέφεται αντίθετα σε σχέση με τη ροή, η σχετική ταχύτητα ροής αυξάνεται, επομένως, το κενό πρέπει να είναι το μέγιστο. Κατά την περιστροφή σε σχέση με τη ροή, η σχετική ταχύτητα της ροής μειώνεται, επομένως, το κενό πρέπει να είναι ελάχιστο.

Στην πραγματικότητα, όλα συμβαίνουν ακριβώς το αντίθετο: στη ζώνη της συν-περιστροφής, το κενό είναι μέγιστο, και στη ζώνη της αντίθετης περιστροφής, το κενό είναι ελάχιστο.

Πώς λοιπόν δημιουργείται η ώθηση όταν φυσάει σε έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο;

Όταν ο Magnus εξέτασε έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο χωρίς πλευρική ροή αέρα, παρατήρησε ότι υπήρχε πτώση πίεσης κοντά στην επιφάνεια του κυλίνδρου: η φλόγα ενός κεριού που ήταν τοποθετημένο δίπλα στον κύλινδρο πιέστηκε στην επιφάνεια του κυλίνδρου.

Υπό την επίδραση αδρανειακών δυνάμεων, το στρώμα αέρα κοντά στο τοίχωμα τείνει να αποσπάται από την περιστρεφόμενη επιφάνεια, δημιουργώντας ένα κενό στη ζώνη διαχωρισμού.

Δηλαδή, η αραίωση δεν είναι συνέπεια της ίδιας της ταχύτητας του πίδακα, όπως δηλώνει το θεώρημα του Bernoulli, αλλά συνέπεια της καμπυλόγραμμης τροχιάς του πίδακα.

Όταν ο ρότορας εκτοξεύεται από το πλάι, στη ζώνη όπου η επερχόμενη ροή συμπίπτει προς την κατεύθυνση με την κίνηση του στρώματος τοιχώματος, λαμβάνει χώρα πρόσθετη περιστροφή της δίνης αέρα και, ως εκ τούτου, αύξηση του βάθους της αραίωσης.

Αντίθετα, στη ζώνη αντίθετης κίνησης της πλευρικής ροής, σε σχέση με το στρώμα τοιχώματος, παρατηρείται επιβράδυνση της περιστροφής της δίνης και μείωση του βάθους αραίωσης. Η ανομοιομορφία του βάθους κενού στις ζώνες του ρότορα οδηγεί στην εμφάνιση μιας πλευρικής δύναμης που προκύπτει (δύναμη Magnus). Ωστόσο, υπάρχει κενό σε ολόκληρη την επιφάνεια του ρότορα.

Ίσως η πιο σημαντική συνέπεια των πειραμάτων του Prandtl είναι η δυνατότητα χρήσης μιας ασυνήθιστα μεγάλης δύναμης σε έναν περιστρεφόμενο ρότορα για την κίνηση του πλοίου. Είναι αλήθεια ότι αυτή η ιδέα δεν ήρθε στο μυαλό του ίδιου του Prandtl, αλλά του συμπατριώτη του, μηχανικού Anton Flettner, για τον οποίο θα μιλήσουμε ξεχωριστά στις επόμενες σελίδες.

Ιγκόρ Γιούριεβιτς Κουλίκοφ

Η Nina Nikolaevna Andreeva θα σας βοηθήσει να κανονίσετε
δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την εφεύρεσή σας

Όλοι έχουν δει πώς στο ποδόσφαιρο ή στο τένις η μπάλα πετά σε μια απίστευτη τροχιά. Γιατί συμβαίνει αυτό? δεν θυμάμαι σχολικό πρόγραμμα σπουδών, τι θα μας έλεγαν για αυτό και πάντα το λέγαμε απλά «στριμμένο». Αλλά ποια δύναμη κάνει μια ιπτάμενη μπάλα να περιγράφει ζιγκ-ζαγκ;

Τώρα θα τα μάθουμε όλα αυτά...

Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Magnus το 1853. Η ουσία του φαινομένου είναι ότι όταν η μπάλα περιστρέφεται, δημιουργεί μια δίνη αέρα γύρω από τον εαυτό της. Στη μία πλευρά του αντικειμένου, η κατεύθυνση της δίνης συμπίπτει με την κατεύθυνση της ροής γύρω από αυτό και η ταχύτητα του μέσου σε αυτήν την πλευρά αυξάνεται. Στην άλλη πλευρά του αντικειμένου, η κατεύθυνση της δίνης είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της ροής και η ταχύτητα του μέσου μειώνεται. Αυτή η διαφορά στην ταχύτητα δημιουργεί μια πλευρική δύναμη που αλλάζει τη διαδρομή πτήσης. Το φαινόμενο χρησιμοποιείται συχνά σε αθλήματα, για παράδειγμα, ειδικές βολές: top spin, dry sheet στο ποδόσφαιρο ή το σύστημα Hop-Up στο airsoft.

Το φαινόμενο Magnus φαίνεται καλά σε αυτό το βίντεο. Μια μπάλα μπάσκετ που ρίχνεται κάθετα κάτω από μεγάλο ύψος και της δίνεται περιστροφή αλλάζει την τροχιά της και πετάει οριζόντια για κάποιο χρονικό διάστημα.

Το φαινόμενο Magnus επιδείχθηκε σε ένα φράγμα στην Αυστραλία. ΜπάσκετΣτην αρχή απλώς πετάχτηκε από αυτό, πέταξε σχεδόν κατευθείαν κάτω και προσγειώθηκε στο επιδιωκόμενο σημείο. Στη συνέχεια, η μπάλα πετάχτηκε από το φράγμα για δεύτερη φορά, ενώ την στρίβει ελαφρώς (παρεμπιπτόντως, οι ποδοσφαιριστές συναντούν συχνά το φαινόμενο Magnus όταν σερβίρουν "στριμμένες" μπάλες). Σε αυτή την περίπτωση, το αντικείμενο συμπεριφέρθηκε ασυνήθιστα. Ένα βίντεο που καταδεικνύει το φυσικό φαινόμενο δημοσιεύτηκε στο YouTube, συγκεντρώνοντας περισσότερες από 9 εκατομμύρια προβολές και σχεδόν 1,5 χιλιάδες σχόλια μέσα σε λίγες μέρες.

Ρύζι. 1 1 — οριακό στρώμα

Ένας κύλινδρος που κινείται μεταφορικά (μη περιστρεφόμενος) με σχετική ταχύτητα V0 περιστρέφεται γύρω από μια στρωτή ροή, η οποία δεν είναι στροβιλώδης (Εικ. 1β).

Εάν ο κύλινδρος περιστρέφεται και κινείται ταυτόχρονα σε μετατόπιση, τότε οι δύο ροές που τον περιβάλλουν θα επικαλύπτονται μεταξύ τους και θα δημιουργούν μια προκύπτουσα ροή γύρω του (Εικ. 1γ).

Όταν ο κύλινδρος περιστρέφεται, το υγρό αρχίζει επίσης να κινείται. Η κίνηση στο οριακό στρώμα είναι δίνη. αποτελείται από δυναμική κίνηση, πάνω στην οποία υπερτίθεται η περιστροφή. Στο πάνω μέρος του κυλίνδρου η κατεύθυνση ροής συμπίπτει με τη φορά περιστροφής του κυλίνδρου και στο κάτω μέρος είναι αντίθετη από αυτόν. Τα σωματίδια στο οριακό στρώμα στην κορυφή του κυλίνδρου επιταχύνονται από τη ροή, η οποία εμποδίζει τον διαχωρισμό του οριακού στρώματος. Από κάτω, η ροή επιβραδύνει την κίνηση στο οριακό στρώμα, γεγονός που προάγει τον διαχωρισμό του. Τα αποκολλημένα μέρη του οριακού στρώματος παρασύρονται από τη ροή με τη μορφή δίνων. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια κυκλοφορία ταχύτητας γύρω από τον κύλινδρο στην ίδια κατεύθυνση στην οποία περιστρέφεται ο κύλινδρος. Σύμφωνα με το νόμο του Bernoulli, η πίεση ενός ρευστού είναι πάνω μέροςο κύλινδρος θα είναι μικρότερος από τον κάτω. Αυτό οδηγεί στην ανάδυση κατακόρυφη δύναμηπου ονομάζεται δύναμη ανύψωσης. Όταν η φορά περιστροφής του κυλίνδρου αντιστραφεί, η ανυψωτική δύναμη αλλάζει επίσης κατεύθυνση προς το αντίθετο.

Στο φαινόμενο Magnus, η δύναμη Fpod είναι κάθετη στην ταχύτητα ροής V0. Για να βρείτε την κατεύθυνση αυτής της δύναμης, πρέπει να περιστρέψετε το διάνυσμα σε σχέση με την ταχύτητα V0 κατά 90° προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή του κυλίνδρου.

Το φαινόμενο Magnus μπορεί να παρατηρηθεί σε ένα πείραμα με έναν κύλινδρο φωτός που κυλά κάτω από ένα κεκλιμένο επίπεδο.

Διάγραμμα κυλίνδρου

Μετά την κύλιση ενός κεκλιμένου επιπέδου, το κέντρο μάζας του κυλίνδρου δεν κινείται κατά μήκος μιας παραβολής, όπως θα κινούνταν ένα υλικό σημείο, αλλά κατά μήκος μιας καμπύλης που πηγαίνει κάτω από το κεκλιμένο επίπεδο.

Αν αντικαταστήσουμε τον περιστρεφόμενο κύλινδρο με μια δίνη (περιστρεφόμενη στήλη υγρού) με ένταση J=2Sw, τότε η δύναμη Magnus θα είναι η ίδια. Έτσι, μια δύναμη κάθετη στη σχετική ταχύτητα της κίνησης V0 και κατευθυνόμενη προς την κατεύθυνση που καθορίζεται από τον παραπάνω κανόνα περιστροφής του διανύσματος δρα στην κινούμενη δίνη από το περιβάλλον ρευστό.

Στο φαινόμενο Magnus, τα ακόλουθα είναι αλληλένδετα: η κατεύθυνση και η ταχύτητα της ροής, η κατεύθυνση και η γωνιακή ταχύτητα, η κατεύθυνση και η δύναμη που προκύπτει. Κατά συνέπεια, μπορεί να μετρηθεί και να χρησιμοποιηθεί η δύναμη ή να μετρηθεί η ροή και η γωνιακή ταχύτητα.

Η εξάρτηση του αποτελέσματος από την κρούση έχει την ακόλουθη μορφή (τύπος Zhukovsky-Kutt):

όπου J είναι η ένταση της κίνησης γύρω από τον κύλινδρο.

r είναι η πυκνότητα του υγρού.

V0 είναι η σχετική ταχύτητα ροής.

Περιορισμοί στην εκδήλωση του φυσικού αποτελέσματος: εξασφάλιση στρωτής ροής υγρού (αερίου) πάνω από ένα αντικείμενο με ανυψωτική δύναμη κατευθυνόμενη προς τα πάνω.

Το φαινόμενο περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Magnus το 1853.

Σπούδασε φυσική και χημεία για 6 χρόνια - πρώτα στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, μετά άλλο ένα έτος (1828) στη Στοκχόλμη, στο εργαστήριο του Jons Berzelius, και στη συνέχεια στο Παρίσι με τους Gay-Lussac και Tenard. Το 1831, ο Μάγκνους προσκλήθηκε ως λέκτορας φυσικής και τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου και στη συνέχεια ήταν καθηγητής φυσικής μέχρι το 1869. Το 1840 ο Μάγκνους εξελέγη μέλος της Ακαδημίας του Βερολίνου και από το 1854 ήταν αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης.

Ο Μάγκνους εργάστηκε ακούραστα σε όλη του τη ζωή σε μια μεγάλη ποικιλία θεμάτων στη φυσική και τη χημεία. Ενώ ήταν ακόμη φοιτητής (1825), δημοσίευσε το πρώτο του έργο για την αυθόρμητη καύση μεταλλικών σκονών και το 1828 ανακάλυψε το άλας πλατίνας (PtCl 2NH3) που πήρε το όνομά του. Το 1827-33 ασχολήθηκε κυρίως με τη χημεία και στη συνέχεια εργάστηκε στον τομέα της φυσικής. Από αυτές τις τελευταίες, οι πιο γνωστές είναι μελέτες για την απορρόφηση αερίων από το αίμα (1837-45), για τη διαστολή των αερίων από τη θέρμανση (1841-44), για την ελαστικότητα των υδρατμών και των υδατικών διαλυμάτων (1844-54), για τον θερμοηλεκτρισμό (1851) και την ηλεκτρόλυση (1856), την επαγωγή ρευμάτων (1858-61), τη θερμική αγωγιμότητα των αερίων (1860), την πόλωση της ακτινοβολούμενης θερμότητας (1866-68) και το ζήτημα της θερμοχρωματικότητας των αερίων (από το 1861) .

Ο Μάγκνους δεν είναι λιγότερο διάσημος ως δάσκαλος. Οι περισσότεροι από τους εξέχοντες σύγχρονους Γερμανούς φυσικούς προέρχονταν από το εργαστήριό του και μερικοί Ρώσοι επιστήμονες εργάστηκαν επίσης σε αυτό.

πηγές

http://www.effects.ru/science/120/index.htm

http://naked-science.ru/article/video/video-effekt-magnusa-v-deistvi

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D1%83%D1%81,_%D0%93%D0%B5%D0%BD %D1%80%D0%B8%D1%85_%D0%93%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2

Ας θυμηθούμε μερικά άλλα ενδιαφέροντα αποτελέσματα στην επιστήμη: για παράδειγμα, και εδώ, ή. Ας θυμηθούμε επίσης για και Το αρχικό άρθρο βρίσκεται στον ιστότοπο InfoGlaz.rfΣύνδεσμος προς το άρθρο από το οποίο δημιουργήθηκε αυτό το αντίγραφο -

Το turbosail είναι μια συσκευή θαλάσσιας πρόωσης τύπου ρότορα που δημιουργεί ώθηση από την αιολική ενέργεια χάρη σε ένα φυσικό φαινόμενο γνωστό ως φαινόμενο Magnus.

Ένα turbosail λειτουργεί με βάση μια φυσική διαδικασία που συμβαίνει όταν ένα ρευστό ή αέριο ρέει γύρω από ένα περιστρεφόμενο κυλινδρικό ή στρογγυλό σώμα, γνωστό ως φαινόμενο Magnus. Το φαινόμενο πήρε το όνομά του από το όνομα του Πρώσου επιστήμονα Heinrich Magnus, ο οποίος το περιέγραψε το 1853.

Ας φανταστούμε μια μπάλα ή έναν κύλινδρο που περιστρέφεται σε μια ροή αερίου ή υγρού και τα πλένει. Σε αυτή την περίπτωση, το κυλινδρικό σώμα πρέπει να περιστρέφεται κατά τον διαμήκη άξονά του. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, προκύπτει μια δύναμη της οποίας το διάνυσμα είναι κάθετο στην κατεύθυνση της ροής. Γιατί συμβαίνει αυτό? Στην πλευρά του σώματος όπου η φορά περιστροφής και το διάνυσμα ροής συμπίπτουν, η ταχύτητα του αέρα ή του υγρού μέσου αυξάνεται και η πίεση, σύμφωνα με το νόμο του Bernoulli, μειώνεται. Στην αντίθετη πλευρά του σώματος, όπου τα διανύσματα περιστροφής και ροής είναι πολλαπλών κατευθύνσεων, η ταχύτητα του μέσου μειώνεται, σαν να επιβραδύνεται και η πίεση αυξάνεται. Η διαφορά πίεσης που προκύπτει στις αντίθετες πλευρές ενός περιστρεφόμενου σώματος δημιουργεί εγκάρσια δύναμη. Στην αεροδυναμική, είναι γνωστή ως η ανυψωτική δύναμη που κρατά το σκάφος βαρύτερο από τον αέρα σε πτήση. Στην περίπτωση των πανιών ρότορα, αυτή είναι μια δύναμη με διάνυσμα κάθετο προς την κατεύθυνση του ανέμου που επενεργεί σε ένα πανί ρότορα τοποθετημένο κατακόρυφα στο κατάστρωμα και περιστρέφεται κατά μήκος του διαμήκους άξονα.

Περιστρεφόμενα πανιά Flettner

Το περιγραφόμενο φυσικό φαινόμενο χρησιμοποιήθηκε από τον Γερμανό μηχανικό Anton Flettner κατά τη δημιουργία ενός νέου τύπου θαλάσσιου κινητήρα. Το στροφικό πανί του έμοιαζε με περιστρεφόμενους κυλινδρικούς πύργους αιολικής ενέργειας. Το 1922, ο εφευρέτης έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη συσκευή του και το 1924, το πρώτο περιστροφικό πλοίο στην ιστορία, το μετασκευασμένο σκαρί Bukau, εγκατέλειψε τα αποθέματα.
Τα turbosails Bukau κινούνταν με ηλεκτροκινητήρες. Στην πλευρά όπου η επιφάνεια του ρότορα περιστράφηκε προς τον άνεμο, σύμφωνα με το φαινόμενο Magnus, δημιουργήθηκε μια περιοχή αυξημένης πίεσης και στην αντίθετη πλευρά - μια μειωμένη. Ως αποτέλεσμα, προέκυψε μια ώθηση, η οποία κινούσε το πλοίο, υπό την προϋπόθεση της παρουσίας πλευρικού ανέμου. Ο Flettner τοποθέτησε επίπεδες πλάκες πάνω από τους κυλίνδρους του ρότορα για καλύτερο προσανατολισμό της ροής αέρα γύρω από τον κύλινδρο. Αυτό κατέστησε δυνατό τον διπλασιασμό της κινητήριας δύναμης. Ένας περιστρεφόμενος κοίλος μεταλλικός κύλινδρος-ρότορας που χρησιμοποιεί το φαινόμενο Magnus για να δημιουργήσει πλευρική ώθηση πήρε στη συνέχεια το όνομα του δημιουργού του.

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, τα turbosails του Flettner απέδωσαν άριστα. Σε αντίθεση με ένα συμβατικό ιστιοφόρο, ένας δυνατός πλευρικός άνεμος βελτίωσε μόνο την απόδοση του πειραματικού σκάφους. Δύο κυλινδρικοί ρότορες κατέστησαν δυνατή την καλύτερη ισορροπία του πλοίου. Ταυτόχρονα, με την αλλαγή της φοράς περιστροφής των ρότορων, ήταν δυνατή η αλλαγή της κίνησης του σκάφους προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Φυσικά, η πιο συμφέρουσα κατεύθυνση ανέμου για τη δημιουργία ώσης ήταν αυστηρά κάθετη στον διαμήκη άξονα του σκάφους.

Turbosail από την Cousteau

Τα ιστιοφόρα κατασκευάστηκαν τον 20ο αιώνα και εξακολουθούν να κατασκευάζονται τον 21ο. Τα σύγχρονα πανιά είναι κατασκευασμένα από ελαφρύτερα και ισχυρότερα συνθετικά υλικά και η εξέδρα ιστιοπλοΐας διπλώνεται γρήγορα από ηλεκτρικούς κινητήρες, απαλλάσσοντας τους ανθρώπους από τη σωματική εργασία.

Ωστόσο, η ιδέα ενός θεμελιωδώς νέου συστήματος που χρησιμοποιεί την αιολική ενέργεια για τη δημιουργία ώθησης του πλοίου ήταν στον αέρα. Το παρέλαβε ο Γάλλος εξερευνητής και εφευρέτης Jacques-Yves Cousteau. Ως ωκεανογράφος, εντυπωσιάστηκε πολύ από τη χρήση του ανέμου ως ώθησης - μια δωρεάν, ανανεώσιμη και απολύτως φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, άρχισε να εργάζεται για τη δημιουργία τέτοιων προωθητών για σύγχρονα πλοία. Έλαβε ως βάση τα turbosails του Flettner, αλλά εκσυγχρόνισε σημαντικά το σύστημα, καθιστώντας το πιο περίπλοκο, αλλά ταυτόχρονα αυξάνοντας την αποτελεσματικότητά του.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός turbosail Cousteau και ενός συστήματος πρόωσης Flettner; Ο σχεδιασμός του Cousteau είναι ένας κατακόρυφα τοποθετημένος κοίλος μεταλλικός σωλήνας που έχει αεροδυναμικό προφίλ και λειτουργεί με την ίδια αρχή με ένα φτερό αεροπλάνου. Σε διατομή, ο σωλήνας έχει σχήμα σταγόνας ή σχήματος αυγού. Στις πλευρές του υπάρχουν γρίλιες εισαγωγής αέρα μέσω των οποίων ο αέρας αντλείται μέσω ενός συστήματος αντλιών. Και τότε μπαίνει στο παιχνίδι το φαινόμενο Magnus. Οι αναταράξεις του αέρα δημιουργούν διαφορά πίεσης μέσα και έξω από το πανί. Δημιουργείται κενό στη μία πλευρά του σωλήνα και στεγανοποίηση στην άλλη. Ως αποτέλεσμα, προκύπτει μια πλευρική δύναμη, η οποία προκαλεί την κίνηση του πλοίου. Ουσιαστικά, ένα turbosail είναι ένα αεροδυναμικό φτερό κάθετα τοποθετημένο: στη μία πλευρά ο αέρας ρέει πιο αργά από την άλλη, δημιουργώντας διαφορά πίεσης και πλευρική ώθηση. Μια παρόμοια αρχή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ανύψωσης σε ένα αεροπλάνο. Το turbosail είναι εξοπλισμένο με αυτόματους αισθητήρες και είναι τοποθετημένο σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα, η οποία ελέγχεται από υπολογιστή. Το έξυπνο μηχάνημα τοποθετεί τον ρότορα λαμβάνοντας υπόψη τον άνεμο και ρυθμίζει την πίεση του αέρα στο σύστημα.

Ο Cousteau δοκίμασε για πρώτη φορά ένα πρωτότυπο του turbosail του το 1981 στο καταμαράν Moulin à Vent ενώ έπλεε στον Ατλαντικό Ωκεανό. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού, το καταμαράν συνοδευόταν από ένα μεγαλύτερο πλοίο αποστολής για ασφάλεια. Το πειραματικό turbosail παρείχε ώθηση, αλλά μικρότερη από τα παραδοσιακά πανιά και τους κινητήρες. Επιπλέον, μέχρι το τέλος του ταξιδιού, λόγω της κόπωσης του μετάλλου, οι ραφές συγκόλλησης έσκασαν υπό την πίεση του ανέμου και η κατασκευή έπεσε στο νερό. Ωστόσο, η ίδια η ιδέα επιβεβαιώθηκε και ο Κουστώ και οι συνεργάτες του επικεντρώθηκαν στην ανάπτυξη ενός μεγαλύτερου περιστροφικού σκάφους, του Halsion. Κυκλοφόρησε το 1985. Τα turbosail πάνω του είναι μια προσθήκη στη συνάθροιση δύο κινητήρων ντίζελ και πολλών ελίκων και επιτρέπουν την εξοικονόμηση καυσίμου κατά το ένα τρίτο. Ακόμη και 20 χρόνια μετά τον θάνατο του δημιουργού του, η Alsion βρίσκεται ακόμα σε κίνηση και παραμένει η ναυαρχίδα του στολίσκου Κουστώ.

Φτερά turbosail έναντι καμβά

Ακόμη και σε σύγκριση με τα καλύτερα σύγχρονα πανιά, ένα turbosail-rotor παρέχει 4 φορές μεγαλύτερο συντελεστή ώσης. Σε αντίθεση με ένα ιστιοφόρο, ένας δυνατός πλευρικός άνεμος όχι μόνο δεν είναι επικίνδυνος για ένα περιστροφικό πλοίο, αλλά είναι και πιο ωφέλιμο για την πρόοδό του. Κινείται καλά ακόμα και με αντίθετο άνεμο υπό γωνία 250. Ταυτόχρονα, ένα πλοίο με παραδοσιακά πανιά «αγαπά» περισσότερο από όλα τον ουραίο άνεμο.

Συμπεράσματα και προοπτικές

Τώρα ακριβή ανάλογα των πανιών του Flettner είναι εγκατεστημένα ως βοηθητικοί προωθητές στο γερμανικό φορτηγό πλοίο E-Ship-1. Και το βελτιωμένο μοντέλο τους χρησιμοποιείται στο γιοτ Alsion, που ανήκει στο Ίδρυμα Jacques-Yves Cousteau.
Έτσι, υπάρχουν σήμερα δύο τύποι συστημάτων πρόωσης για το σύστημα Turbosail. Ένα συμβατικό πανί με ρότορα, που εφευρέθηκε από τον Flettner στις αρχές του 20ου αιώνα, και η εκσυγχρονισμένη του εκδοχή από τον Jacques-Yves Cousteau. Στο πρώτο μοντέλο, η καθαρή δύναμη προκύπτει από το εξωτερικό των περιστρεφόμενων κυλίνδρων. Στη δεύτερη, πιο σύνθετη έκδοση, οι ηλεκτρικές αντλίες δημιουργούν διαφορά στην πίεση του αέρα μέσα σε έναν κοίλο σωλήνα.

Το πρώτο turbosail είναι ικανό να προωθήσει το σκάφος μόνο σε πλευρικούς ανέμους. Αυτός είναι ο λόγος που τα turbosails του Flettner δεν έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα στην παγκόσμια ναυπηγική βιομηχανία. Χαρακτηριστικό σχεδίασηςΤα Turbosails από την Cousteau σας επιτρέπουν να αποκτήσετε κινητήρια δύναμη ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του ανέμου. Ένα σκάφος εξοπλισμένο με τέτοιους προωστήρες μπορεί να πλεύσει ακόμη και ενάντια στον άνεμο, κάτι που αποτελεί αναμφισβήτητο πλεονέκτημα τόσο σε σχέση με τα συμβατικά πανιά όσο και με τα πανιά με ρότορα. Αλλά, ακόμη και παρά αυτά τα πλεονεκτήματα, το σύστημα Cousteau επίσης δεν τέθηκε σε παραγωγή.

Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν γίνονται προσπάθειες αυτές τις μέρες να υλοποιηθεί η ιδέα του Flettner. Υπάρχει μια σειρά από ερασιτεχνικά έργα. Το 2010, το τρίτο πλοίο στην ιστορία, μετά το Bukau και το Alsion, κατασκευάστηκε με πανιά ρότορα - ένα γερμανικό φορτηγό κατηγορίας Ro-Lo 130 μέτρων. Σύστημα πρόωσηςΤο σκάφος αντιπροσωπεύεται από δύο ζεύγη περιστρεφόμενων ρότορων και μια σύζευξη κινητήρων ντίζελ σε περίπτωση ηρεμίας και για τη δημιουργία πρόσθετης πρόσφυσης. Τα πανιά ρότορα παίζουν το ρόλο των βοηθητικών κινητήρων: για ένα πλοίο με εκτόπισμα 10,5 χιλιάδων τόνων, τέσσερις πύργοι αιολικής ενέργειας στο κατάστρωμα δεν αρκούν. Ωστόσο, αυτές οι συσκευές μπορούν να εξοικονομήσουν έως και 40% των καυσίμων σε κάθε πτήση.
Όμως το σύστημα Κουστώ παραδόθηκε άδικα στη λήθη, αν και η οικονομική σκοπιμότητα του έργου αποδείχθηκε. Σήμερα, το Alsion είναι το μόνο πλήρες πλοίο με αυτόν τον τύπο πρόωσης. Φαίνεται ασαφές γιατί το σύστημα δεν χρησιμοποιείται για εμπορικούς σκοπούς, ιδίως σε φορτηγά πλοία, καθώς επιτρέπει την εξοικονόμηση έως και 30% του καυσίμου ντίζελ, δηλ. χρήματα.

Οι άνθρωποι μερικές φορές λένε ότι ένα μπέιζμπολ στην πραγματικότητα δεν έχει τόξο, ότι είναι απλώς μια οπτική ψευδαίσθηση. Οι παίκτες του μπέιζμπολ και οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι αυτό δεν είναι αλήθεια. Ένα πίτσερ μεγάλου πρωταθλήματος μπορεί να προκαλέσει την εκτροπή της μπάλας προς τα πλάγια, προς τα κάτω ή προς τα πάνω κατά τη διάρκεια της πτήσης προς το πιάτο της έδρας. Η τροχιά του σερβίς καθορίζεται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση περιστροφής που δίνει το χέρι του διακομιστή στην μπάλα. Σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, οποιοδήποτε σώμα παρόμοιο με ένα μπέιζμπολ που κινείται στον αέρα εκτίθεται σε πολλά σωματική δύναμη, η κοινή επιρροή του οποίου καθορίζει την τροχιά της πτήσης του.

Το μπέιζμπολ είναι ραμμένο με κόκκινη κλωστή, η οποία σχηματίζει 216 βελονιές κατά το ράψιμο. Καθώς η μπάλα περιστρέφεται κατά την πτήση, τα ράμματα τραβούνται Κυκλοφορία κυκλικού κόμβουπαρακείμενο στρώμα αέρα. Ως αποτέλεσμα, ο εισερχόμενος αέρας κινείται πιο γρήγορα όπου η κατεύθυνσή του συμπίπτει με την φορά περιστροφής της μπάλας. Όσο πιο γρήγορα κινείται ο αέρας, τόσο λιγότερη πίεση δημιουργεί. Επομένως, η πίεση αέρα στην πλευρά της μπάλας που περιστρέφεται προς την κατεύθυνση της επερχόμενης ροής γίνεται μικρότερη από την αντίθετη πλευρά της, περιστρέφοντας αντίθετα στη ροή. Ακριβώς όπως οι μάζες του ατμοσφαιρικού αέρα κινούνται προς την κατεύθυνση της φθίνουσας πίεσης, ένα μπέιζμπολ εκτρέπεται προς την κατεύθυνση του σπιν, δηλαδή προς την κατεύθυνση από την οποία βρίσκεται. πλευρική επιφάνειαμε χαμηλότερη πίεση. Μια μπάλα που σερβίρεται από παίκτη της μεγάλης κατηγορίας κάνει περίπου 18 στροφές σε μισό δευτερόλεπτο της πτήσης της προς το σπίτι και μπορεί να εκτραπεί στο πλάι κατά σχεδόν 45 εκατοστά.

Περιστροφή και εφέ Magnus

Καθώς η μπάλα πετάει, βιώνει έλξη από τον αέρα. Στην πλευρά της μπάλας που περιστρέφεται προς την κατεύθυνση της επερχόμενης ροής, αυτή η αντίσταση είναι μικρότερη. Αυτή η ανισορροπία δημιουργεί μια δύναμη που κατευθύνεται σε ορθή γωνία προς την κατεύθυνση της πτήσης της μπάλας. Γνωστή ως φαινόμενο Magnus, αυτή η δύναμη είναι ανάλογη της περιστροφικής ταχύτητας, της ταχύτητας αέρα και της οπισθέλκουσας.

Μπάλα "τόξο".

Ο διακομιστής ρίχνει μια μπάλα «τόξου» στρίβοντας τον καρπό για να προκαλέσει την περιστροφή της μπάλας. Όταν σερβιριστεί από δεξιόχειρα, η μπάλα γυρίζει προς τα κάτω και προς τα αριστερά (αριστερόστροφα όταν την βλέπεις από πάνω) και καταλήγει στην κάτω δεξιά γωνία της αρχικής πλάκας. Εφόσον η εισερχόμενη ροή αέρα κινείται πιο γρήγορα στην πλευρά της μπάλας που περιστρέφεται προς την κατεύθυνση της ροής, η μπάλα εκτρέπεται προς τα αριστερά και προς τα κάτω.

Μπάλα "βίδα".

Η σφαίρα «βίδας» εκτινάσσεται καμπυλώνοντας τον καρπό προς το σώμα και όχι μακριά από αυτό, όπως συμβαίνει με τη μπάλα «καμπύλη». Αυτή η κάμψη στον καρπό δίνει στην μπάλα την αντίθετη κατεύθυνση του γύρισμα και προκαλεί την εκτροπή της μπάλας προς τα πάνω και προς τα δεξιά. Μια «βιδωτή» μπάλα που σερβίρεται από έναν δεξιόχειρα παίκτη πετάει στην επάνω δεξιά γωνία του «σπιτιού».

«Γρήγορη» μπάλα

Μια καλά σερβιρισμένη «γρήγορη» μπάλα δεν είναι ένα συνηθισμένο κέντα σερβίς, αλλά ένας από τους τύπους ειδικών γυρισμάτων. Όταν σερβίρετε μια γρήγορη μπάλα, ο διακομιστής περιστρέφει την μπάλα έτσι ώστε η μπάλα να περιστρέφεται προς τα πίσω, με αποτέλεσμα το φαινόμενο Magnus να προκαλεί την εκτροπή της μπάλας προς τα πάνω. Μια «γρήγορη» μπάλα που πετά με ταχύτητα 150 χιλιομέτρων την ώρα μπορεί να εκτραπεί προς τα πάνω κατά σχεδόν 10 εκατοστά.

Περιστροφή μπάλας

Η διαφορά μεταξύ γρήγορων, τόξων και βιδωτών σφαιρών είναι η ταχύτητα και η κατεύθυνση περιστροφής της μπάλας. Το φαινόμενο Magnus προκαλεί την εκτροπή της μπάλας προς την κατεύθυνση της περιστροφής της. Το μηχάνημα τροφοδοσίας μπάλας τα δίνει ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙσυστροφή, αλλάζοντας την ταχύτητα περιστροφής των δύο τροχών εκτίναξης. Ο διακομιστής το κάνει αυτό αλλάζοντας το κράτημα της μπάλας.