Катер с линейным движителем

В "Виртуальном мире" за 1999 г. описана конструкция акустического насоса, использующего принцип линейного акустического двигателя. Вызывает недоумение, почему не использовать этот двигатель по прямому назначению, например, в качестве лодочного двигателя, совмещающего в себе и функцию движителя.

Здесь появляются три возможных варианта:

1. В днище катера, в его диаметральной плоскости, на равных расстояниях друг от друга устанавливаются излучатели (магнитострикционные или пьезоэлектрические). Они запитываются колебаниями со сдвигом фаз в 1200 каждый последующий относительно предыдущего. Частота колебаний питающего генератора

f = v/3l, где

f - частота,
l - расстояние между двумя соседними излучателями,
v - скорость звука в воде (1485 м/с).

Так, для катера длиной 5 м с тремя излучателями, установленными на расстоянии 1,125 м друг от друга, частота составит 440 Гц. Повышать частоту можно увеличением количества излучателей (соответственно, уменьшая расстояние между ними), это увеличит, кстати, кпд движителя. Например, при расстоянии между соседними излучателями в 3 см частота станет равной 16,5 кГц. Однако, размеры излучателей не позволят уйти в ультразвук. В этом недостаток.

2. Использование звуковых волн заманчиво, но совсем не обязательно. В принципе того же эффекта можно добиться, организуя вынужденные колебания воды со значительно меньшими частотами, чем в приведенном выше двигателе-движителе. Для этого нужно воспользоваться поверхностными волнами (волны на свободной поверхности). В этом случае вибраторы нужно располагать не на днище, а либо по бортам катера, либо в воздушной полости под днищем (или между корпусами катамарана).

При этом скорость волны может быть всего 23 см/с, т.е. примерно в 6,5 тыс. раз меньше со всеми вытекающими последствиями. Ранее применение подобных движителей встречало почти непреодолимые препятствия при преобразовании постоянного тока в колебания нужной частоты из-за потерь. Теперь же развитие элементной базы позволяет осуществить такие преобразования почти со стопроцентным кпд.

3. В литературе много раз были описаны линейные электродвигатели для монорельсовых поездов. Однако, есть вид транспорта, где применение линейных электродвигателей требует начительно меньших затрат - нет нужды строить монорельс - это водный транспорт. Устройство движителя аналогично акустическому:

в непроводящем (напр., стеклопластиковом) днище устанавливаются электромагниты, создающие бегущее к корме катера магнитное поле. Правда, в пресной воде он будет менее эффективен, чем в морской, но даже пресная вода вполне приличный проводник, чтобы ее увлекало движущееся магнитное поле.