Хельмут Ханке - Люди, корабли, океаны. 6000-летняя авантюра мореплавания
В наши дни можно перечислить уже целую плеяду атомных подводных лодок, для которых подобные достижения вовсе не являются чем-то экстраординарным. Вопрос состоит лишь в том, будут ли эти высокоэффективные подводные суда, служащие пока что исключительно военным целям, иметь перспективы и для торгового судоходства. Ответить на этот вопрос с полным правом можно положительно.
Скорость надводного судна принципиально не может превзойти некоторой определенной границы. Даже если создатели его откажутся от той традиционной праконструкции, что заложена в основу самых современных надводных судов (от киля, являющего собой живое напоминание о челне-однодеревке) и перейдут к строительству качественно иных судов с учетом новейших достижений гидро- и аэродинамики. Чтобы добиться значительно больших скоростей, суда должны научиться скользить в воде, подобно рыбам, легко развивающим скорость до 80 км/час, а в отдельных случаях и выше. Так последуем же за рыбами! Но — как?
Во многих больших морских аквариумах уже несколько лет царит оживленная рабочая атмосфера. Научные группы океанологов, биологов и техников исследуют особенности строения и механизма движения обитателей подводного царства, от одноклеточных до самых больших рыб.
Аквариумы — эти огромные живые «каталоги моделей» — помогли наряду с прочим установить, что природа сотворила 6000 разновидностей диатомей, вынужденных при жизни таскать с собой свой гроб — практически неразрушимую кремниевую скорлупку, которая служит одновременно и жильем и транспортным средством. Особь диатомей представляет собой своеобразное крохотное стеклянное подводное судно с турбинным двигателем. С помощью этого реактивного двигателя диатомей могут передвигаться и по суше. Диатомей составляют крупнейшую биологическую группу нашей планеты: ведь в обеих сферах обитания — и в море и на суше — они размножаются в умопомрачительных количествах.
Попав на сушу, они выталкивают с одного конца струю жидкости, обтекающую их кремниевый панцирь, и тут же засасывают ее снова через отверстие на другом конце, чем и обеспечивают свое передвижение. Таким путем они создают своего рода жидкие рельсы, пользуясь которыми сами могут «плыть» посуху.
Не меньший интерес для судостроителя представляет и двигательный механизм других морских одноклеточных — флагеллатов (жгутиковых). При помощи созданного самой природой весла — жгутика, закрученного наподобие винта — микроскопическое тельце этого водяного жителя перемещается вперед с молниеносной быстротой. Крошечная монада способна дать сто очков вперед быстрейшему океанскому лайнеру с его сложнейшей техникой!
Но у морских обитателей можно поучиться и еще кое-чему. Немецкий специалист по бионике, доктор Крамер, много времени посвятил проблеме борьбы с микрозавихрениями, которые образуются в воде вокруг многих плавающих тел (в частности, судов) и тормозят их движение. Пытаясь разрешить эту проблему, он вплотную занялся изучением самых крупных и самых быстрых жителей моря.
Дельфин-афалина из семейства зубатых китов, формы которого с точки зрения гидродинамики отнюдь не идеальны, легко развивает скорость до 55 км/час. Может быть, все дело в технике плавания? Волнообразные движения туловища дельфина, действительно, весьма специфичны. К тому же оказалось, что водяные вихри вокруг его тела при движении не возникают. При более внимательном исследовании этого загадочного феномена выяснилось, что дельфин обладает удивительно эластичной кожей, тотчас прогибающейся при самом легком давлении воды, благодаря чему и предотвращается образование вихрей, препятствующих увеличению скорости.
Используя этот принцип, ученые попытались создать искусственного дельфина — лодку, закрытую специальным обтекателем, оклеили полосами из пористой резины и обтянув ее сверху синтетической кожей, заполнили промежутки между листами особым высоковязким раствором. При подводной буксировке этой конструкции в застекленном опытовом бассейне было установлено, что обшивка, действительно, заметно снижает эффект образования вихрей. Торможение при этом уменьшается примерно на 50 %. Весьма вероятно, что в будущем подводные суда станут обтягивать чехлами из такой искусственной дельфиньей кожи.
Дельфины, служившие «натурщиками» еще судостроителям Древней Греции, весьма заинтересовали и исследователей в области навигации: было установлено, что путем своеобразных вибрирующих движений головы они способны излучать до 200 ультразвуковых импульсов в секунду. С помощью такого природного гидролокатора они могут обнаруживать добычу даже в самой замутненной воде. При проведении экспериментов дельфинам завязывали глаза и, несмотря на это, они тотчас же находили брошенный в воду мяч.
Благоприятный гидродинамический эффект сопутствует и гигантским китам. Они обязаны им своему великолепному жировому «нижнему белью» и притуплённой, каплеобразной форме туловища. Подобную форму уже переняли для некоторых типов атомных подводных лодок.
В последнее время внимание ученых привлекла и каракатица. Во-первых, своей нервной системой: у этого водяного обитателя крупнейшие, весьма напоминающие человеческие, нервные клетки. И, во-вторых, — своим необычным двигательным аппаратом. (Следует отметить, впрочем, что за особый вкус ее мяса каракатица пользуется большим почетом и среди гурманов.)
Двигательный аппарат кальмара, одного из древнейших и своеобразнейших жителей моря (из семейства головоногих), устроен по принципу водомета. Через регулярные интервалы времени кальмар вбирает в себя воду и с силой выталкивает ее. Наблюдения за кальмарами натолкнули французского инженера Ружеро на мысль о разработке атомного подводного грузового судна, движимого, вместо винтов, реактивной силой водяной струи. Двигаясь по тому же принципу, что и кальмар, такое судно сможет развить весьма высокую скорость: ведь техника позволяет значительно ускорить процесс засасывания и выталкивания воды.
Современная бионика возвела в ранг «звезд» и таких «солистов ансамбля аквариумов и океанариумов», как электрический угорь и тропическая рыба нотоптерус (из семейства спинноперых). Этих водяных жителей можно лишить зрения и слуха, но и тогда они оказываются в состоянии отыскивать и хватать добычу, четко отличая при этом друзей от врагов. Такая удивительная способность объясняется электрическим полем, которое постоянно окружает их и одновременно служит им оружием.
Исследование природы и свойств этого электрического поля, заменяющего им глаза и уши, несомненно окажется полезным подводному мореплаванию будущего.
