Φίλες και φίλοι,

Σας καλωσορίζω στην προσωπική μου ιστοσελίδα «Περί Αλός» (Αλς = αρχ. ελληνικά = η θάλασσα).
Εδώ θα βρείτε σκέψεις και μελέτες για τις ένδοξες στιγμές της ιστορίας που γράφτηκε στις θάλασσες, μέσα από τις οποίες καθορίστηκε η μορφή του σύγχρονου κόσμου. Κάθε εβδομάδα, νέες, ενδιαφέρουσες δημοσιεύσεις θα σας κρατούν συντροφιά.

Επιβιβαστείτε ν’ απολαύσουμε παρέα το ταξίδι…

Κρίστυ Εμίλιο Ιωαννίδου
Συγγραφεύς - Ερευνήτρια Ναυτικής Ιστορίας

Τρίτη 15 Νοεμβρίου 2011

Η ΤΑΧΥΤΗΣ ΕΙΣ ΤΟ ΝΑΥΤΙΚΟΝ

Ναυπηγική μελέτη του 1922!

Περί Αλός

Θ. Μιχαήλ

Ναυπηγός Β.Ν.

Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Ναυτική Επιθεώρηση»,

τ. 29, σελ. 461, ΜΑΪ 1922. Εκδόσεις ΓΕΝ/ΒΝ. Αναδημοσίευση

στο Περί Αλός με την έγκριση της Ναυτικής Επιθεωρήσεως.

ΦΩΤΟ: Κρίστυ Εμίλιο Ιωαννίδου

Η επίτευξις μεγάλης ταχύτητας επί του ύδατος ανέκαθεν προκαλέσασα την επινόησιν του ανθρώπου, είναι πάντοτε δια τους ναυτικούς ζήτημα πλήρες γοητείας αναλόγου προς τας πολλαπλάς αυτού δυσκολίας.

Κατά την Ελληνικήν και Ρωμαϊκήν αρχαιότητα η ταχύτης της εμπορικής ναυτιλίας ετίθετο συνήθως εις δευτέραν μοίραν, ενώ η του πολεμικού στόλου εξηρτάτο εκ του ποιού και του αριθμού των ερετών. Έκτοτε και μέχρι της μεταγενεστέρας εποχής, καθ’ ην εφηρμόσθη η ατμομηχανή εις την πρόωσιν, η ταχύτης του πλοίου παρέμεινεν εις την διάθεσιν του πνέοντος ανέμου.

Η πεπειραμένη διάταξις των ιστών και ιστίων συνδυαζομένη με ναυτικήν τέχνην και εμπειρίαν απέδωκεν αξιοθαύμαστα αποτελέσματα ταχύτητος και χειρισμού, τεκμήρια ακμής και ικανότητος προγενεστέρων ναυτικών τε και ναυπηγών. Ούτως αναφέρεται ότι το ιστιοφόρον «Θερμοπύλαι», μεταφέρον τέιον εκ Κίνας εις Αγγλίας, έπλεε με ταχύτητα πέντε κόμβων, ενώ η πνοή του ανέμου ήτο τόσον ελαφρά, ώστε ηδύνατο τις περιπατών επί του καταστρώματος να μεταφέρη ανημμένον κηρίον από της πρώρας εις την πρύμναν του πλοίου. Ενώ η εναέριος ταχύτης και η επί ξηράς έχουσι καταστή αυτόχρημα ιλλιγγιώδεις, η ταχύτης του πλοίου περιορίζεται υπό φραγμών, ων η υπέρβασις είναι δυσχερεστάτη και δαπανηρά. Το διάγραμμα δεικνύει την βαθμιαίαν πρόοδον του μεγέθους και της ταχύτητος των πολεμικών σκαφών του αντιτορπιλλικού τύπου. Περί το έτος 1870 ο κύριος Thornycroft (νυν λόρδος) επέτυχεν ταχύτητα άνω των 16 κόμβων επί ατμακάτου. Η ταχύτης ηυξήθη ακολούθως σταθερώς και εξικνείται σήμερον εις 40 κόμβους επί σκάφους 1850 τόνων, ως αι αρχηγίδες στολίσκου τύπου Montrose. Η πρόοδος αύτη οφείλεται αναμφιβόλως εις την συνεχή επιστημονικήν έρευναν και εις την στενήν και αλληλέγγυον σύμπραξιν της Ναυπηγικής και Μεταλλουργίας. Δια της συστηματικής ταύτης μελέτης καθωρίσθη, το ευνοϊκώτερον σχήμα της γάστρας του πλοίου, κατωρθώθη η χωρήγησις τεραστίων ιπποδυνάμεων και εβελτιώθη η αντοχή και ποιότης των υλικών της κατασκευής.

Το σχήμα της γάστρας των πλοίων επαφίετο μέχρι τινός εις την καλαισθησίαν του σχεδιαστού ή την ασυνάρτητον πείραν των υπευθύνων. Εγκαίρως όμως εγένετο αισθητή η σπουδαιότης, ην ενείχε το σκάφος ως προς την αντίστασιν της προώσεως, αι εμπειρικαί μέθοδοι εγκατελείφθησαν και επηκολούθησεν η θεωρητική και πειραματική αναδίφησις του προβλήματος τούτου.

Πρώτος ο Άγγλος Ναυπηγός Fronde επεδόθη εις την μελέτην της προώσεως των πλοίων, εξετέλεσε δε σειράν πειραμάτων επί προτύπων καταδρομικού τύπου προς χρήσιν του Αγγλικού Ναυαρχείου. Ο Fronde εφήρμοσε τον νόμον της μηχανικής ομοιότητος του Νεύτωνος εις τον καθορισμόν της αντιστάσεως του σκάφους και ίδρυσε την πρώτην προς τον σκοπόν τούτον πειραματικήν δεξαμενήν εν Αγγλία.

Εφοδιασμός με άνθρακα στο Θ/Κ ΑΒΕΡΩΦ. ΦΩΤΟ: Κρίστυ Εμίλιο Ιωαννίδου

Η πειραματική δεξαμενή κατέστη σήμερον απαραίτητον συμπλήρωμα Ναυαρχείου μεγάλης δυνάμεως, προσφέρει δε πολυτίμους υπηρεσίας και εις την εμπορικήν ναυπηγίαν. Εν τη δεξαμενή δοκιμάζονται τα πρότυπα των προς κατασκευήν πλοίων υφιστάμενα ούτω τας καταλλήλους τροποποιήσεις προς ευνοϊκωτέραν πρόωσιν, διεξάγονται πειράματα ελίκων, εξετάζεται η συμπεριφορά του πλοίου εις τον κυματισμόν και μελετάται η ελκτική αυτού ιστότης. Εκτός του σχήματος της γάστρας ήτο επάναγκες εις πλοία μεγάλης ταχύτητος να δοθή η δέουσα προσοχή και εις την μελέτην λεπτομερειών τινων προς περαιτέρω ελάττωσιν της αντιστάσεως. Ούτω π.χ. αι κεφαλαί των κοινοματίων και αι πλευραί των δι’ επιθέσεως προηγουμένων ελασμάτων συντελούσιν ουκ ολίγον εις την αύξησιν της εν τω ύδατι αντιστάσεως, ώστε δια μεγάλας ταχύτητας να επιβάλλεται η απολύτως λεία και ομαλή επιφάνεια των υφάλων προς ευχερεστέραν κίνησιν.

Η επήρεια των αβαθών υδάτων επί της ταχύτητος και διαγωγής του πλοίου υπήρξεν επίσης θέμα πειραματισμού και μελέτης. Επιστεύετο μέχρι τινός ότι το αβαθές των υδάτων επροξένει ικανήν απώλειαν ταχύτητος. Πειράματα όμως απέδειξαν ότι τούτο δεν είναι πάντοτε αληθές. Πλοίον μήκους 70 μέτρων, εκτοπίσματος 400 τόνων, μέσου δε βυθίσματος 1,8 μέτρων έπλεε με ταχύτητα 30 κόμβων και δεν υπέκει εις μεταβολάς ταχύτητος εις βάθος ύδατος άνω των 54 μέτρων. Εις βάθος ύδατος μικρότερον των 54 μέτρων η ταχύτης βαθμηδόν ηλαττούτο και εις βάθος 27 μέτρων η πτώσις αυτής ήτο σημαντική, ενώ το κύμα, όπερ παρηκολούθει το πλοίον, ήτο ικανού μεγέθους. Όταν όμως το πλοίον έφθασεν εις βάθος ύδατος μεταξύ 9 και 15 μέτρων η ταχύτης αυτού παραδόξως υπερέβη την αρχικήν των 39 κόμβων, ενώ το πρυμναίον κύμα εξηφανίσθη. Το φαινόμενον τούτο εξηγήθη αργότερον δια της υδροδυναμικής θεωρίας, ήτις έρριψε φως και εις πολλά άλλα συναφή φαινόμενα της προώσεως.

Η συνδρομή της μεταλλουργίας συνίστατο εις την εξεύρεσιν υλικών μεγάλης ανθεκτικότητος. Η παραγωγή του νικελιούχου και σκληρού χάλυβος δια το σκάφος καθώς και η του φωσφορούχου ορειχάλκου δια την έλικα συνέβαλλον εις την επ’ αγαθώ οικονομίαν βάρους του πλοίου ουδέν απολέσαντος εκ της καθόλου αντοχής και ελαστικότητος αυτού. Όταν δε αναλογισθή τις ότι αντιτορπιλλικόν πλέον ολοταχώς εις τρικυμίαν υφίσταται κάμψιν 18 – 25 εκατοστών πολλάκις εις το λεπτόν, αναμετρεί τας δυσκολίας της κατασκευής πλοίου μεγάλης ταχύτητος. Περαιτέρω αύξησις αντοχής και μείωσις βάρους προέκυψεν εκ της περιστροφικής διατρήσεως των οπών της καρφώσεως και της καταργήσεως του εκτομέως (ζουμπά), του οποίου η χρήσις ήτο βιαία και επιβλαβλής εις τα ελάσματα.

Τα εμπόδια εφ’ ών προσέκρουσεν ο κατασκευαστής της δια ταχυπλοϊαν ναυτικής μηχανής, κατ’ ουδέν μειονεκτούσιν εκείνων άτινα υπεχώρησαν εις την μεθοδικήν εργασίαν του ναυτικού αρχιτέκτονος. Η Γαλλική εταιρία Normand της Χάβρης επεδόθη πρώτη εις την τελειοποίησιν και ανάδειξιν της πολυστρόφου παλινδρομικής ατμομηχανής. Αι μηχαναί των τορπιλλικών σκαφών των υπό της εταιρίας ταύτης κατασκευασθέντων είναι πραγματικά βιομηχανικά αριστοτεχνήματα και δεικνύουσι την πολυετή επιμέλειαν και σκέψιν, ήν κατέβαλε δια την εξέλιξιν αυτής. Συγκρίνοντες παλαιάν παλινδρομικήν ατμομηχανήν προς πολύστροφον τοιαύτην της αυτής ισχύος ευρίσκομεν ότι υφίσταται μεταξύ αυτών σχέσις μεγέθους ομοία τη μεταξύ νάνου και γίγαντος, η δε τοσαύτή συγκέντρωσις της ιπποδυνάμεως εντός μικρού χώρου οφείλεται εις την χρήσιν της υψηλής πιέσεως και εις την πολλαπλήν εκτόνωσιν του ατμού. Η εισαγωγή των υδραυλωτών λεβήτων και η χρησιμοποίησις υλικών μεγάλης αντοχής τα μάλα συνετέλεσαν εις την τελειοποίησιν της παλινδρομικής μηχανής, της οποίας όμως η περαιτέρω ανάπτυξις ανεκόπη αιφνιδίως υπό της εφευρέσεως του ατμοστροβίλου, όστις επαπειλεί να εκτοπίση ταύτην ολοσχερώς εκ του Ναυτικού. Και ενώ το όριον της επί ενός άξονος αντιτορπιλλικού μεταδιδομένης ισχύος ήτο 1.000 ίππων δια παλινδρομικήν μηχανήν, σήμερον ιπποδύναμις 15.000 και 20.000 ίππων εις το σύνηθες μερίδιον εκάστου άξονος των αντιτορπιλλικών των 35 και 40 κόμβων.

"Ο Sir Charles Parson δύναται να
επονομασθή ευεργέτης της
ανθρωπότητος". ΦΩΤΟ: Wikipedia

Ο Sir Charles Parson δύναται να επονομασθή ευεργέτης της ανθρωπότητος. Καίτοι λαβών ως αφετηρίαν την γνωστήν αρχαίαν Ελληνικήν επινόησιν την εις τα «πνευματικά» του Ήρωνος περιγραφομένην, ούχ ήττον ο ακάματος αυτός νους δια της τελείας αυτού μορφώσεως και ιδιοφυϊας προσήνεγκεν εις τον άνθρωπον το απλούστερον και οικονομικώτερον μηχάνημα δώσας ούτω νέαν και κρατεράν ώθισιν προόδου. Ο ατμοστρόβιλος oσημέραι κατακτά την παγκόσμιον ναυσιπλοϊαν και βιομηχανίαν. Από ναυτικής απόψεως ο έτι οικονομικότερος κινητήρ εσωτερικής καύσεως εναμιλλάται μετά του ατμοστροβίλου μόνον εις τας μικράς ιπποδυνάμεις προς το παρόν, όταν όμως αναλογισθή τις την αλματώδη αυτού ανάπτυξιν, δεν θα θεωρήση απίθανον την εις προσεχές μέλλον τελεσφόρον συμβολήν και αυτού προς επίτευξιν μεγάλης ταχύτητος εις μεγάλα σκάφη.

Parson's Compound Steam Turbine 1887 ΦΩΤΟ: Wikipedia

Σπουδαίος παράγων μεγάλης δυνάμεως υπήρξεν επίσης ο υδραυλωτός λέβης με αυλούς μικρού διαμετρήματος. Ο Yarrow δια της εφευρέσεως του ηύξησε τεραστίως την ταχείαν ατμοπαραγωγήν. Η δι’ εφελκύσεως εκ συμπαγούς χάλυβος μετασκευή αυλών, η το πρώτον χρησιμοποιηθήσα υπό της βιομηχανίας ποδηλάτων, εφηρμόσθη πάραυτα εις την λεβητοποιϊαν, το οποίον είναι τρανή απόδειξις της αλληλεγγύης των βιομηχανικών τεχνών. Όλαι αι ανωτέρω αναφερόμεναι προσπάθειαι και επινοήσεις αποβλέπουσιν εις την καταπόνησιν του δυσμενούς νόμου της αντιστάσεως των πλοίων, εις την πρόωσιν. Το σκάφος εις μικράς ταχύτητας υφίσταται μόνον την αντίστασιν της τριβής ήτις είναι ανάλογος προς το τετράγωνον περίπου της ταχύτητος. Εις μεγαλυτέρας όμως ταχύτητας η διατάρραξις του ύδατος προξενούσα τον γνωστόν δορυφόρον κυματισμόν, σφετερίζεται τοσαύτην ενέργειαν εκ της υπό των μηχανών παρεχομένης, ώστε η αντίστασις των πλοίων εις ηυξημένας ταχύτητας να γίνεται ανάλογος προς την 4^ην και επέκεινα δύναμιν της ταχύτητος. Ούτω π.χ. το Hood εις ταχύτητα 31 κόμβων χρήζει ιπποδυνάμεως 144.000 ίππων, ενώ δια το ήμισυ της ταχύτητος ταύτης δεν χρησιμοποιεί άνω του 1/10 της αρχικής ιπποδυνάμεως ήτοι 15.000 ίππους.

Το παράδοξον τούτο φαινόμενον οφείλεται εις το ότι το πλοίον κινείται επί της επιφανείας χωρισμού δύο ρευστών, του αέρος και του ύδατος, άτινα υφίστανται δυναμικάς διαταρράξεις απορροφώσας την κινητικήν ενέργειαν του κινουμένου σκάφους. Το υποβρύχιον και το αερόπλοιον δεν υποβάλλονται εις δαπάνην έργου τοιαύτης φύσεως, καθ’ ότι κινούνται εντός ενός και μόνου ρευστού, η δε πρόωσις αυτών είναι ευχερεστέρα.

http://perialos.blogspot.com/2011/11/blog-post_15.html

Το Περί Αλός προτείνει ακόμα μερικά «Κειμήλια»: