| Lodě s ploutvemi |
|
|
Rudolf Baudis |
Ročník 34 - číslo 24 |
Vlastnosti ptáků a ryb technici zkoumají
obzvláště důkladně. V centru jejich pozornosti jsou zejména mechanismy
pohybu vpřed a vzhůru, tvar těla a charakter povrchu. Příroda v zásobě
celou škálu fantastických řešení, která umožňují obrovskou úsporu
energie tažných ptáků a živočichů, překonávajících dlouhé vzdálenosti
plaváním.
Z tohoto hlediska je velmi zajímavý pohon ploutvemi, který ve výkonu a účinnosti
do značné míry předčí princip pohonu lodním šroubem, jenž byl zaveden v
roce 1845 a je i díky českému lesníkovi Josefu Resslovi dodnes běžně využíván.
Z vědeckých měření, jimž byl podroben pohon umělou ploutví v posledních
letech v USA, vyplynulo, že stupeň účinnosti (poměr výkonu a spotřeby
energie) je v případě pohonu ploutví 86 % oproti 60 - 70 % u pohonu vrtulí.
K přesvědčivě jednoduchému řešení problému ploutvového pohonu u plážového
šlapadla dospěl v tomto století W. Schuhn z univerzity v Saarbrückenu.
Rotace šlapací kliky se prostřednictvím excentru a vahadla přenáší na
elastickou ploutev, která podle vzoru kytovců kmitá kolem vodorovné osy.
Obecnou nevýhodou všech ploutvových pohonů je jejich komplikované propojení
s rotační hřídelí běžně užívaných motorů a obtížně dosažitelný
zpětný chod. Ryby ovšem, jak se můžete přesvědčit v akváriu, couvat umějí!
Pohon ryb i vodních savců obstarává ocasní ploutev, díky níž tato zvířata
hravě předhoní i nejrychlejší lodě. Napodobení tohoto ústrojí, jež je
zároveň v úloze vesla či šroubu a kormidla, se jeví docela přirozené,
takže se nabízí otázka: Když už jsme opsali od přírody kdeco, proč
tohle dosud ne? Je to myšlenka podobající se vytrvalým a dodnes neúspěšným
pokusům vzduchoplavců pokoušejících se napodobit ptačí let. I tady ovšem,
stejně jako u mnohých jiných technických řešení, platí, že Nihil novum
sub Sol čili Nic nového pod Sluncem. Kývavé kormidlo, které by loď pohánělo
kupředu, vymyslel dánský inženýr Vogt už před sto lety, když se nechal
inspirovat nejspíše benátskými gondoliéry, kteří také své čluny pohánějí
otáčením kormidelního vesla ze strany na stranu. Zařízení Vogtova
kormidla bylo poněkud komplikované, snad proto se neujalo, ale fungovalo. List
kormidla se kýval a zároveň nakláněl prostřednictvím složitých převodů
a podpůrných pružin a dráha pokusného člunu nebyla úplně přímá, stejně
jako je tomu ostatně i u ryb. Vynálezce mínil odstranit tento vrtivý ohyb tím,
že umístil na záď člunu dva takové přístroje a sliboval si, že jejich
poháněcí síly se budou sčítat, zatímco síly vychylující loď z přímého
směru se budou navzájem rušit. Podle Vogtových výpočtů se tímto pohonem,
okopírovaným od ryb, dalo oproti lodnímu šroubu ušetřit 25 - 40 % výkonu
nebo se stejným výkonem motorů plout o 25 - 40 % rychleji. K plánovaným
zkouškám ve velkém měřítku, k nimž ruské vojenské námořnictvo přislíbilo
zapůjčit válečnou loď, ovšem nikdy nedošlo. Podstatnou překážkou v tom
zřejmě byl fakt, že důležitou roli při pohybech Vogtova kormidla sehrávaly
v malém měřítku pružiny, které se v případě velké lodi nedaly ničím
nahradit.
Ploutev jako čerpadlo
Heinrich Hertel, v roce 1982 zesnulý řádný profesor konstrukce letadel na
Technické univerzitě v Berlíně, je autorem dalšího zajímavého nápadu,
jak využít
principu pohonu ploutví. V případě jím vyvinutého čerpadla způsobuje
profilovaná a tuhá kmitající ploutev pohyb kapalného média. Na základě
toho, že při pohonu ploutví zůstává uvnitř ještě dost prostoru, hodí
se takováto čerpadla pro kapaliny s vysokým podílem pevných
částic, např. pro čerpání silně znečistěných odpadních vod.
Foto: Miroslav Martinovský
Model šlapacího plavidla i vodní čerpadlo pohání velrybí ploutev