Подул ветер. Капитан подал команду. Цилиндры пришли во вращение, и странное судно рванулось с места и скрылось за горизонтом.

Это был первый рейс «Букау», судна, построенного по проекту немецкого инженера Флетнера. Цилиндры вращали электромоторы. Ветер при скорости 15 м/с, действуя на цилиндры, тянул судно, развивая мощность 730 л. с, а мощность моторов не превышала… 30 л.с. Таким образом расход топлива по сравнению с движением судна при помощи винта снижался как минимум в 24 раза, а с учетом низкого КПД винтов — и того больше.

Для обслуживания обычных парусов была бы нужна многочисленная команда, занятая трудным и опасным делом.

Цилиндрами же управлял один капитан. При помощи реостатов и контроллеров, почти как водитель троллейбуса, он менял скорость и направление вращения электромоторов, а судно меняло курс.

Флетнер использовал эффект, открытый в 1852 году Густавом Магнусом. Вот в чем он заключается. Давление воздуха на помещенный в поток неподвижный цилиндр симметрично.

Но стоит цилиндру начать вращаться, как картина изменится. На той стороне, где направления движения поверхности цилиндра и потока воздуха совпадают, давление понижается. Там, где они противоположны, — повышается. В итоге возникает сила, перпендикулярная потоку.

Она-то и двигала судно, когда дул ветер. Несмотря на полный успех, суда такого типа строят очень редко. А жаль, на основе эффекта Магнуса можно было бы делать лодки, катера, даже автомобили.

Почувствовать эффект можно на простых экспериментах.

В некоторых школах есть наборы для опытов по аэродинамике. Поставьте на рельсы легкую тележку с вертикальным цилиндром, вращаемым электромоторчиком, и направьте на нее сбоку поток от вентилятора. Тележка тотчас начнет двигаться по рельсам. Меняя направление потока относительно рельсов, можно заставить тележку двигаться против ветра даже под острым углом. Думаем, после этих экспериментов вас не удивит даже то, что «Букау» ходил против ветра.

Набравшись опыта, перейдем к модели судна (рис. 2).

На ней для простоты установлен только один ротор, сделанный из тонкостенной жестяной банки от кофе. Наличие дисков у основания цилиндра значительно увеличивает тягу. Диски делаются из фанеры, а в качестве вала ротора служит тонкая и прямая стальная спица.

Ротор вращается электродвигателем от игрушек через ременную передачу, собранную из деталей «конструктора». Корпус судна вырезается из пенопласта. Окончательную форму ему придайте шкуркой.

Рама для установки двигателя и ротора выполнена из буковых канцелярских линеек. Она должна быть легкой и прочной. Проще всего ее склеить эпоксидной смолой.

Эта модель является своего рода плавающей лабораторией. Она позволит вам выбрать размеры и скорость вращения ротора, мощность двигателя, оценить устойчивость системы. Следующий шаг — двухроторная, полностью управляемая модель. (Модель «Букау», кажется, никто еще не делал.) Она может дать информацию для создания быстроходной электрической лодки на роторах Флетнера. Еще вам могут быть полезны книги И. Аккерта «Парусник без парусов» и «Роторное судно», а также С. Дорожинского «Ротор Флетнера». Мы точно знаем, что они были изданы до 1933 года. Желаем успеха.

А. ИЛЬИН

Так часто бывает в науке: развитие одной ее отрасли требует развития другой. Примером тому может послужить история развития ядерной физики.

В 1919 году знаменитый английский физик Резерфорд при помощи альфа-частиц, испускаемых препаратом радия, сумел впервые расщепить ядра азота. Радий и сейчас недешев, а в те годы был и вовсе дороже золота, потому логично казалось поискать ему замену, тем более что альфа-частицы не что иное, как положительные ионы гелия, атомы, лишенные электронов.

Положительные ионы ученые получать умели. Оставалось лишь придумать, как их разгонять до высоких скоростей, превращая в своего рода снаряды, способные разбивать атомные ядра. Для этого требовались источники тока, пусть небольшой мощности, но с очень высоким напряжением — миллионы вольт.

Ничего готового электроника того времени предложить не могла. Да, была электростатическая машина, трансформатор Тесла, но их напряжение было слишком мало. Проблему удалось решить с помощью генератора, который голландский физик Ван-де-Грааф разработал специально для ядерных исследований.

В основу идеи лег известный опыт.

Если в полый металлический шар ввести заряженный шарик на металлической ручке, он весь свой заряд отдаст сфере. Повторяя эту операцию, можно довести потенциал сферы до очень большой величины, предел которой определяется лишь утечкой электричества в результате коронного разряда.

Фактически генератор Ван-де-Граафа состоял из двух металлических сфер, укрепленных на изолирующих опорах. Внутри каждой сферы (рис. 1) на шкиве укреплялась шелковая или резиновая лента, проходящая сквозь опору вниз.

Рис. 1

Там она подвергалась электризации от источника постоянного тока сравнительно невысокого напряжения: 10–20 тысяч вольт. Шкивы вращались при помощи электромоторов, и заряженные участки ленты быстро перемещались вверх, в полость шара, где отдавали ему свой заряд. Потенциал шара быстро увеличивался.

В целях ослабления коронного разряда диаметры шаров увеличивали до трех метров. Это позволяло доводить их потенциал до десяти миллионов вольт.

Первый такой генератор был сооружен во Франции. Любопытно, что в полном соответствии с теорией даже при огромных напряжениях действия электрического поля внутри металлической сферы не наблюдалось. Поэтому в ней спокойно сидели люди, в то время как снаружи грохотали десятиметровые молнии. От таких генераторов работали затем линейные ускорители элементарных частиц, протонов, дейтронов, ядер гелия.

Уже первые ускорители давали больше заряженных частиц, чем весь имевшийся на земле радий! Поэтому всего за несколько лет работы удалось открыть новые ядерные реакции, радиоактивные изотопы, научиться получать сильные потоки нейтронов и вплотную подойти к ядерной энергетике.

Очень скоро генераторы Ван-де-Граафа потеряли свое значение для физики, но их продолжают применять для чисто технических целей, изучения прочности изоляторов и систем грозозащиты.

В начале семидесятых годов польский изобретатель Я.Войцеховский сделал генератор Ван-де-Граафа для школы.

Этот прибор может давать искру длиной до 600 мм. При наличии вакуумной трубки с источником протонов, взятого, например, от ионного микроскопа, можно было бы повторить опыты по расщеплению ядра лития, проведенные Кокрофтом и Уолтоном в 30-е годы. Первоначально эти опыты велись при напряжении 600 кВ, что соответствует напряжению предлагаемого генератора. (Впоследствии выяснилось, что реакция идет и при более низких, вплоть до 10 кВ, напряжениях.) Пучок протонов направлялся на мишень из лития, расположенную в камере Вильсона. Реакция отмечалась по характерному симметричному разбросу следов альфа-частиц (рис. 2).

Рис. 2

Однако Войцеховский видел основное предназначение генератора в более ярком, интенсивном проведении обычных опытов по электростатике. Это может быть программа-минимум и для тех, кто захочет сделать миниатюрный генератор Ван-де-Граафа самостоятельно (рис. 3).