Vízrajzi Évkönyv 11., 1900 (Budapest, 1902)
Tartalom
A VÍZSEBESSÉGMÉRŐ SZÁRNYAK FORGÁSEGYENLETÉRÖL. 25 ugyan kiszámítható. Mihelyt azonban nem az imént idézett egyenletből indulunk ki, hanem a forgásegyenletet jelképező vonalnak oly alakot engedünk meg és tulajdonítunk, a milyent a tényleges bemérések (különösen a kisebb sebességre oly nagy részletességgel kiterjeszkedö svájczi bemérések) adnak, akkor a Krüger- féle elmélet már nem kielégítő, mert a vonal kis sebességek körüli alakjának kipuhatolására, vagy kima- gyarázására ez az elmélet semmi támaszpontot nem nyújt. Itt is tehát inkább az elmélkedés fog czélhoz vezetni, mint az elmélet s czélunk csak az lesz. hogy a forgásvonal sajátságos alakjának okát puhatoljuk ki. Annak elhárítására, vagy legalább állandóvá tételéhez való eszközt megtalálni (ha ugyan szükséges) már nem lesz nehéz. A súrlódás legyőzésére felemésztett vízsebesség, mely kezdetben (midőn a lapátok még mozdulatlanok) legnagyobb, t. i. x értékű, abban a mértékben, a mint a szárnylapátok a vízszálak elöl elfordulnak, mindig kisebb és kisebb lesz, míg n pontnál teljesen semmivé nem válik. A határolatlan víz mozgó felületekre gyakorolt nyomásának meghatározására elfogadott elmélet szerint bebizonyítható, hogy ez a pont ott van, a hol a szárny lapátjának elforduló sebessége (a vízszál elöl való kitérése) félakkora, mint az azt forgató víz sebessége. A szóbanforgó ú. n. nyugvó ellenállást tehát o' n vonal rendezőinek 0 w-ig terjedő részei jelképezik, a mely ábrából azt olvashatjuk ki, hogy a vízsebességmérö szárnyak forgása ellenében fellépő (a 10. ábrában vonalkázott) súrlódáshoz az n ponton alóli sebességeknél hozzájárul még egy (a rajzban ritkábban vonalkázott) mindig nagyobbodó más akadály, mely a szárnylapát elégtelen sebességű elfordulásának a következménye. (Mivel a bemérésből nyert pontsorozat elég szabályosan szokott sorakozni olyan vonal köré, mely az n 6 egyenesnek mint hiperbolaágnak a csúcs felé irányuló folytatásaként tetszik, nem is lehet csodálni, hogy a vízsebességmérő szárnyak forgás-egyenletéül álalában a hiperbola egyenletét fogadták el alapul.) A svájczi bemérésekből azonban láttuk, hogy i nnék az utóbb említett «0' vonalnak, ha hiperbolához tartozónak tekintjük is, voltaképpen csak az n к része reális; mert Á-tól kezdve lekanyarodik a vonal «felé olyan görbe alakjában, melynek érintője itt párhuzamos 0 6-vel s a sebességi tengelyből jóval kisebb részt vág le, mint az előbb említett nd vonal; a mi azt mondja, hogy a közönséges értelemben vett súrlódáshoz és az ú. n. nyugvó súrlódáshoz hozzájárul — a szárny megindulásának megfelelő helyen — még valami más körülmény, melynek hatása azonban nem az akadályok növelésében nyilvánul, hanem ellenkezőleg, mintha még csökkentené a nyugvó súrlódás okozta ellenállást. Ezt az erőt (mert csakis valamely eddig ismeretlen erőről lehet szó) uo'k idom ábrázolja és ez szintén olyan természetű, mint az oVo-tól határolt idomban kifejezett nyugvó súrlódást okozó erő, hogy t. i. a sebesség tengelye közelében lévő maximumból kiindulva, mindig kisebb és kisebb lesz, míg /ónál semmivé nem válván, úgy megy át a nyugvó Kvkönyv XI súrlódást kifejező vonalba, a hogy ez átment /ónéi a közönséges értelemben vett súrlódás vonalába, 06-be. Hogy milyen természetű ez a — ha úgy szabad mondani — negativ ellenállást kifejtő erő és honnan ered, arra a következő elmélkedés vezet rá: Hogy valamely fizikai test mozgásnak induljon, nem elég, hogy a mozgató erő éppen csak valamivel nagyobb legyen a fentebb kétféléből állónak mondott súrlódásnál, hanem múlhatatlanul kell, hogy az erőt kifejtő test és a mozgást végző test között az erő behatásához szükséges benső érintkezés létre jöhessen. Egy nem elegendő súlyú lokomotív épp oly kevéssé fogja az utána csatolt terhet elhúzni, bármekkora legyen is az erőkifejtése, mint a hogy egy különben elegendő önsúlyú erőforrás nem bírja az erejét érvényesíteni és a helyből elmozdulni, ha tapadás nélkül abszolúte sima felszínen kell mozognia. A víz nyomásától hajtandó szárnyas keréknél éppen ilyen fontos föltétel a szárnylapátok felszíne és a víz közötti tapadás, mint a fent idézett példákban. Ha végtelen simának képzeljük a szárnylapátok felszínét, úgy, hogy a víz és a szárnylapát között tapadás létre nem jöhet, akkor a víz a lapátokról egyszerűen lesiklik s a szárnyat nem forgatja. Éppen így nem fog a szárny megindulni olyan folyadékban, a melynek tömecsei között nincsen meg a kellő összetartó erő (kohézió) arra, hogy a szárny nyugvó és közönséges értelemben vett súrlódását is legyőzze; mert világos, hogy ennek hiányában a folyadék-tömecsek egymástól elszakadnak s a merre tudnak, elszélednek. Egyrészt tehát a folyadék és szárny közötti tapadás (adhézió), másrészt pedig a folyadék tömecsei közötti összetartás (kohézió) azok az erők, a melyek a szárny megindulása kérdésében, mint (a súrlódással szemben) negativ erők működnek és az eddigi hipotézisen alapuló hí perből a-ívnek к o' darabját lefelé húzzák, a mint ezt a svájczi mérésekből átvett s a 9. ábrában bemutatott példák kétségbevonhatatlanut igazolják. Minél nagyobb tehát ezen két erő együttes hatása, annál nagyobb lesz (a 10. ábrában) 0'u, vagyis annál kisebb sebességnél kezd a szárny forogni és viszont: nagyon sima felszínü szárny nagyon híg folyadékban csak akkor foroghat, ha a folyadék sebessége igen nagy. Hogy a forgásvonal alsó részének ezt a kettős görbülését tényleg a tapadás és a folyadéktömecsek közötti összetartó erő okozza s hogy a szárny szerkezetének és különleges sajátságainak ebben semmi része nincsen, azt legjobban az e czélból megejtett egyszerű kísérlet bemutatásával bizonyíthatom be. A vízrajzi osztály tulajdonát képező b/H sz. szárnyat, melynek legutóbbi bemérésből nyert forgásegyenletét az idefogott 11. sz. ábra mutatja, egyszer hóban, tehát a víznél nagyobb és másszor a levegőben, tehát a víznél sokkal kisebb kohéziójú közegben mértük be ... Az eredmény, mint az ábrából látható, a fentebbi elmélkedést teljes mértékben igazolja. Míg ugyanis a vízben a szárny 10 cm sebességnél indul meg, addig hóban már alig 5 cw-nyi sebesség is elég, a levegőben pedig több mint 3 m sebességgel kell a szárnynyal 4
