Почему в воде мы не летаем, а в воздухе не плаваем

Справедливости ради скажу, что первоначально люди в воздухе всё же плавали, используя воздушные шары и дирижабли, а экипаж подобных аппаратов называли воздухоплавателями.
Тогда людям принцип воздушного пузыря у рыб казался более простым, чтобы всплыть вверх атмосферы, нежели принцип птичьего крыла.
И плавали в атмосфере люди на воздушных шарах довольно долго, пока не была теоретически изучена подъёмная сила крыла самолёта и винта для вертолёта. После чего начались попытки воплотить теорию в практику, окончившиеся успешно и тогда самолет вытеснил дирижабль, а вертолёт воздушный шар. С этого момента люди перестали робко плавать в воздухе, а стали смело парить подобно птицам.
Но, вернёмся к воде. На первый взгляд, использовать принцип плавать под водой с помощью воздушного пузыря, как у рыб кажется естественным и единственно правильным. Уж где птицам место под водой? С другой стороны, летали же люди, когда –то на дирижаблях и воздушных шарах по воздуху, которые плохо приспособлены, чтобы быстро летать, да ещё и плохо управляемы.
Принцип подводных лодок основан на заполнении водой носовых, кормовых и средних цистерн главного балласта водой для погружения и продуванием данных емкостей сжатым воздухом для всплытия.
Аналогично батискаф для погружения на глубину для погружения использует балластную цистерну, заполняемую водой.
Так же что с крылом и винтом не так в воде? На первый взгляд, учитывая, что плотность воды больше плотности воздуха в 770 раз, преимущества крыла и винта очевидны. Подъёмная сила крыла и сила тяги винта будут огромны.
А что мы видим в реальности? В большинстве своём, под водой медленно плавают огромные пузатые подводные лодки, так напоминающие огромные дирижабли начала 20 века или погружаются и всплывают батискафы современный прообраз воздушного шара 19 века. Читатель может воскликнуть на дворе 21 век, а под водой 19 век какой –то!
Справедливости ради надо сказать, что винт под водой используется вовсю и давно –это гребные винты подводных лодок и батискафов, но конечно, не для всплытия на поверхность.
А вот в подводных дронах винт уже используют и для движения вверх. Можно сказать, что подводный дрон не плавает, а именно парит под водой.
Изучим преимущества винта в воде для движения вверх.
Сила тяги винта рассчитывается по формуле F=p;3,14;l;;u^2.
Где p –плотность среды, l –длина лопасти винта, а ;u^2 – квадрат скорости с которой винт отбрасывает среду, в данном случае воду.
Очень высокая плотность воды, как мы видим из формулы для расчёта силы тяги, позволяет нам использовать короткие, а не длинные и более частые лопасти, как лопатки турбины. Конструкцию такого винта можно оценить, как плюс.
Известно, что на дне сила Архимеда не действует и подводная лодка, лёгшая на песчаное дно, всплывает с трудом. Если бы подводные лодки имели по две небольшие турбины с боков, то такая проблема для подводной лодки, как сложность всплытия со дна, просто бы не существовала.
Единственная причина, по которой винты не используются в подводных лодках для всплытия это их ненадежность. Отказ винтов и подводная лодка, не использующая цистерны, камнем уйдёт на дно. А также шум от винтов, которые все подводные лодки пытаются снизить.
А вот в подводных дронах винт даёт огромные преимущества, а специальная конструкция двигателя позволяет сделать глубоководный аппарат, превосходящий по способности погружаться на дно любой батискаф. Теоретически, лёгкий подводный дрон, хорошо разогнавшись под водой, может даже вылететь из воды на воздух.
Подводные дроны дополнительно могут использовать и небольшие крылья.
Что касается космоса, то батискафы не очень пригодны на планетах с маленькой гравитацией. Например, на спутнике Юпитера Европе, из – за слабой гравитации, погружение в её подлёдный океан заполнением цистерн водой будет очень медленным, а винтовой аквадрон будет лишён таких недостатков.

На замедленной видеосъемке показано в динамике всплытие моего «аквадрона» со дна 10 литровой кастрюли к поверхности.
Видео доступно по ссылке: https://vk.com/video292315497_456239100
Как видно из опыта, даже винт с маленькими лопастями, благодаря высокой плотности воды развил достаточную тягу, чтобы всплыть на поверхность.

23.07.2024г