Műszaki Élet, 1959. július-december (14. évfolyam, 14-26. szám)

1959-07-09 / 14. szám

A MŰSZAKI ÉS TERMÉSZETTUDOMÁNYI EGYESÜLETEK SZÖVETSÉGE LAPJA­­ Több figyelmet érdemelne a vízgépgyártás — A barométer, a szerszámgépipar Megoldható problémák: műszeripar — Új mezőgazdasági gépek A mindenevő Diesel-mozdony — Az aktinida elmélet — Kiiktatott automatikák A sport­vitorlázás az elmúlt évezred egyik legfontosabb közlekedési módjából, a vitor­láshajózásból alakult ki. Annak ellenére, hogy a ha­józásból éppen a technika fej­lődése szorította ki, a vitorlá­zás a sport legösszetettebb, ál­talános műszaki és természet­­tudományos felkészültséget igénylő ágai között foglal he­lyet. A vitorlásra, amely két kö­zeg, a víz és a levegő határ­felületén mozog, sokféle, szá­mítással nehezen követhető erő hat. Egyik legfontosabb ezek közül — mely a hajózást egyáltalán lehetővé teszi­­— az Archimedes törvényében definiált statikus felhajtó erő. Ez tart egyensúlyt a hajó sú­lyával. 1. Erőjáték a szélnek vitorlázó hajón. A vitorlára ható R eredő erő Re komponense el­őreviszi a hajót, Rd pedig dönteni és oldalt csúsztatni igyekszik. Ezekkel az erőkkel a laterális felületen kelet­kező R’ erő tart egyensúlyt. A haladó hajó két közegben mozog egyszerre: az álló víz­ben és a mozgó levegőben, amelynek energiáját felhasz­nálja a víz ellenállásának le­győzésére. Hátszélben — mi­kor a szél a kívánt menet­iránnyal egyezően fúj — leg­egyszerűbb a helyzet. Bonyo­lultabb már, ha a hajó a szél irányára merőlegesen vagy en­nél kisebb szögben akar ha­ladni. Ezt az esetet szemlélteti az 1. ábra. A vitorlafelületen a szél felőli oldalon — a repülő ma­dár vagy a repülőgép szárnyá­hoz hasonlóan — túlnyomás, a másik oldalon pedig szívás keletkezik. A szívás értéke többszöröse a nyomásénak. Ennek növelésére a legtöbb hajón még további, úgyneve­zett orrvitorlát vagy orrvitor­lákat használnak. A két vi­torla közti, egyre szűkülő csa­tornában a levegő felgyorsul, és ezért a Venturi-csőben ki­alakuló viszonyokhoz hason­lóan, a nyomás esik, azaz a szívóerő megnő. A szívásból és nyomásból adódó, a vitor­lákra ható egyenlőtlenül el­osztott erőrendszer helyettesít­hető egy­­ eredő erővel, amely igen durva közelítéssel a vitorlafelület súlypontjában hat. Ez az eredő erő felbont­ható két egymásra merőleges összetevőre. Ebből az egyik, az Re komponens győzi le a víz ellenállását és viszi előre a hajót. A másik az Rj , a ha­jót oldalt elcsúsztatni és azt dönteni igyekszik. A cél az, hogy az Re komponens minél nagyobb legyen. Ezért mindig meg kell találni a vitorláknak azt az állását, amely ebből a szempontból az adott szél­iránynál a legkedvezőbb. A menetirányhoz viszonyított más-más széliránynál a vitor­láknak is más-más szöget kell a széllel bezárnia. Hátszélben a szél merőlegesen éri a vi­torlát (a vitorlát „ki kell en­gedni”), ha pedig hegyes szög­ben „szélnek” vitorlázik a ha­jó, a vitorlázat és a szél szögé­nek kicsinek kell lennie (be kell húzni a vitorlákat). A vi­torlák helyes beállításával el­érhető, hogy minden szél­iránynál a lehető leggyorsab­ban haladjon a hajó.­­ Ha a szél a kívánt menet­iránnyal szembe fúj, cirkálás­­sal közelíti meg célját a ha­jó. Ez azt jelenti, hogy először például jobboldalról kapva a szelet, a széliránnyal 40— 45°-os szöget bezárva vitorlá­zik, majd fordul, és balról kapva a szelet, ismét 40—45°­­kal szélnek vitorlázva eléri célját. Azt, hogy egy vagy több irányváltoztatással cir­káljon célja felé a hajó, min­­dig az adott viszonyok, a szél­erősség, a hullámzás, a hajó tulajdonságai, versenyeken pedig igen fontos tényezőként az ellenfelek helyzete alapján kell eldönteni. A vitorlák megfelelő alakja igen fontos. Általános törekvés az, hogy a vitorlák megközelítsék az áramlástanilag legkedvezőbb alakot. Ezt azonban valóban csak megközelítől­eg lehet, megvalósítani. Ideális volna, ha a vitorla minden vízszin­tes metszetében tökéletes íveltségű, elöl hasasabb, hátul laposabb volna. Ez azonban, mivel a vitorla alsó élét az al­só vitorlafa (baum) merevíti, egyáltalán nem valósul meg, hiszen ennek közelében a vi­torla metszete majdnem egye­nes, feljebb pedig a metszet folyton változik. Ezért a ter­vezők arra törekszenek, hogy az alsó vitorlafal vízszintes síkban hajlékony és a kívá­nalmaknak megfelelően állít­ható görbületű legyen. Az ideális alak eltorzulásának másik oka, hogy a vitorla anyaga nem merev, és a szél irány- és erősségváltozásainak hatására alakját változtatja. Ezen úgy próbáltak egyes ré­gebbi hajóknál segíteni, hogy a vitorlába merevítő léceket helyeztek, amelyek a vitorla vízszintes metszetében a kí­vánt görbületeket megfelelően biztosították. Ez a megoldás azonban nehézkes kezelése miatt egyre jobban kiszorult a gyakorlatból. A régebben használt, úgynevezett gaffos vitorlázatokat, amelyeknél az árboc csúcsától felfelé ferdén nyúló rúd tartotta az arány­lag alacsony, széles vitorlát, egyre jobban felváltja a ma­gas, úgynevezett Marconi vi­torlázat. A Marconi vitorlák keskenyek, magasak. Az ár­boc felső vége sok esetben kissé hátrafelé ívelt. Az eddig ismert vitorlázatok közül a Marconi-félének vannak a legjobb cirkáló tulajdonságai, ezekkel lehet széllel szemben a legkisebb szögben haladni. Nagyon káros, de csak bo­nyolult és drága megoldások­kal küszöbölhető ki az árboc hatása a vitorla belépőélénél. Az árboc okozta örvények és ezek leválása nagymértékben megzavarják a vitorla két ol­­dalán kialakuló nyomás-, il­letve szívásviszonyokat. En­nek legegyszerűbb, de csak kis hajóknál alkalmazható ki­­küszöbölési módja forgó ár­boc alkalmazása. Az örvé­nyek zavaró hatásától azon­ban ennél a megoldásnál csak a vitorla egyik oldala mentesül többé-kevésbé. A vi­torlák helyes kialakítása, be­szabályozása és kezelése olyan fontos a vitorlázásban, mint a motoros sportolóknál a mo­­­tor jó konstrukciója, bejára­tása és karbantartása. Enél­kül A hajótest legjobb kialakítása sem bizto­síthatja azt a célt, amire a hajókonstruktőrök töreked­nek: a gyorsaságot és bizton­ságot. A helyesen szerkesztett hajótestnek meg kell felelnie a vitorlázásnál jelentkező igen nagy igénybevételeknek, nagy oldalstabilitásúnak, me­netirányban kis ellenállású­nak, oldalirányban pedig nagy ellenállásúnak kell lennie, hogy a szél hatására oldal­irányba ne csússzék el. Az oldalstabilitás, azaz a dőléssel szembeni ellenállás függ a hajótest szélességétől. Nyilvánvaló, hogy egy széle­sebb hajó kevésbé dől meg és széllökésekre kevésbé érzé­keny, mint a keskenyebb. Az oldalstabilitás azonban nem­csak a szélességtől, hanem a hajótest keresztmetszeti alak­jától is függ. Kisebb hajóknál, ahol nem túl nagy a vitorla felülete (kb. 30 m­-ig), a hajó megfe­lelő kialakításával jó stabili­tási tulajdonságokat tudunk biztosítani ballasztsúly nél­kül. Az ilyen (3. ábra), úgyne­vezett uszonyos vagy Schwer­tes hajókra jellemző az arány­lag széles, kis merülési test és az uszony. Az ilyen hajók vízben levő részének oldalve­­tülete, az úgynevezett laterális felülete nagyon kicsiny, és a szél hatására könnyen csúsz­nak oldalirányban. Ezért a hajók laterális felületét az uszonnyal növelik meg. Ez az uszony régebben fából, ma már legtöbbnyire acéllemez­ből készül, és úgy van el­helyezve, hogy a hajófenék közepén vágott hosszirányú ré­sen keresztül kívánság szerint le- és felhúzható egy tengely körüli elforgatással (2. ábra). A legjobban kialakított kis­hajótest formastabilitása sem elég azonban erős szélben a hajó felborulása ellen. Ezért a hajó legénységének a sú­lyát is (mely kis hajóknál nem elhanyagolható) figyelembe veszi a konstruktőr. A le­génység erős szélben „kiüli” a hajót, lehetőleg úgy, hogy súlypontját minél távolabb te­gye a hajótól. Az egyik leg­korszerűbb kishajó-típusnál, a Repülő Hollandinál az ár­boc közepe tájához rögzített drókötélhez kapcsolt övet tesz magára és a dőlő hajó szé­lére állva, a víz fölé lógva („trapézezve”) tartja a hajót egyensúlyban (4. ábra). Természetesen előfordul, hogy egy erősebb széllökés ha­tására az előbbiek dacára is felborul a kishajó. Ez azon­ban nem jelenti azt, hogy el is süllyed, mert a hajótest és a benne elhelyezett légszekré­nyek fenntartják a hajót. A legfontosabb szabály ilyen­kor, hogy a felboruló hajót nem szabad elhagyni, csak ha a mentőhajó megérkezett, mert úgyszólván lehetetlen erős hullámzásban a partra kiúszni. Nagyobb hajóknál termé­szetesen már nem elegendő a formastabilitás, sem a legény­ség súlya az egyensúlyban tartáshoz, ezért tőkesúllyal látják el őket. A tőkesúly le­hetőleg mélyen a vízvonal alatt, a hajó tőkéjéhez erősí­tett súly, amely a hajó meg­­dőltekor egyensúlyt tart a vi­torlákon ható erő oldalirányú komponensének nyomatéká­­val. Tőkesúlyos hajó gyakorla­tilag sosem borul fel, mert amikor a hajó megdől, a dő­lésszöggel együtt a súly nyo­­matékának a karja megnő, a vitorlákon ható erő karja pe­dig a vitorláknak függőleges, tehát hasznos vetülete pedig egyre csökken. így mindig be­áll az egyensúlyi állapot Mivel azonban a hajó dől­tével a nedvesített felület, és ezzel együtt a víz ellenállása is nő, és mivel az árbocot és kötélzetét nem tanácsos a végsőkig igénybe venni, na­gyon erős szélben a tőkesú­lyos hajókon is célszerű a vi­torlák felületét csökkenteni. Ezt vagy kisebb vitorlák fel­szerelésével, vagy a nagyvitor­lának az alsó vitorlájára való felcsavarozásával szokták a vi­torlázók végrehajtani. (Reffe­­lés.) Nagyon fontos, hogy a vi­torlafelület súlypontja és a laterális felület súlypontja egy függőlegesbe essék. Ha ez a feltétel nincs kielégítve, egy vízszintes síkban forgató erőpár keletkezik, és at­­tó függően, hogy a vitorla­felület súlypontja előbb vagy hátrább van a laterális súly­ponttól, a hajó a széltől el vagy annak irányába akar for­dulni. (A hajó b­e-, vagy lur­­gierig.) Ez nagyon káros a se­besség szempontjából, mert a kormány lapáttal kell állan­dóan kiegyensúlyozni, ez pe­dig a hajót lassítja. A konstruktőrök törekvése az, hogy olyan hajótípust ala­kítsanak ki, amelyik egyaránt gyors gyenge és erős szélben, s­ima és hullámos vízen. Ezt megvalósítani azonban na­gyon nehéz, hiszen ennek fel­tételei ellentétesek. Így — mint minden más műszaki al­kotásnál — a hajóknál is kompromisszumos megoldá­sokat kell alkalmazni, és attól függően, hogy milyen szem­pontokat tartott fontosabb­nak a konstruktőr, lesz a ha­­jó erős szelet bíró, „vihar­­hajó” vagy a fuvallatban is gyors, könnyű, „szélcsend­hajó”. A kons­truktőrök a cél ér­dekében felhasználják­­ az új szerkezeti anyagok bő választékát. A korrózióálló elumíniumötvözetek hegeszté­sének megoldása lehetővé tet­te alumniumtestek építését. Hazánkban a Dunai Hajógyár készített aluminium vitorláso­kat. Kísérletképpen ezek árbo­cai is alumíniumból készültek. A hazai gyakorlatban azonban ezek az árbocok nem vál­tak be. Egyre nagyobb tért hódíta­nak a hajóépítésben a mű­anyagok. Külföldön sok hajó­test épül műanyagból. Ná­lunk a Balatonfüredi Hajó­gyárban az idén készült kí­sérleti műanyag hajótest A műanyag bevonult a vi­torlák sorába is. Nylon, dac­ron vitorlákkal hajózik a vi­lág versenyvitorlázóinak nagy százaléka. Sok bosszúságtól menti meg a hajósokat a per­ionkötél, mert rugalmas, erős és árvízzel szemben ellenálló. A műanyag, szilikonalapú lak­kok élettartama a hajók kar­bantartását teszi egyszerűbbé. MARCZELL MARTON *. A legkorszerűbb kishajó-tronat, a „Repülő Holandi”-t a legény­ség az árbochoz erősített kötélen lógva tartja egyensúlyban. 8. A dőlést egyensúlyozó erőpár uszonyos és tőkesúlyos hajónál. 3. a) tőkesúlyos, b) uszonyos hajó oldalnézete. A vonalkázott rész az úgynevezett laterális felület. *. Még ebből a helyzetből is visszaállítja a „Csillaghajó"-* tőkesúlya. S. Tőkesúlyos hajó könnyű szélben.

Next