Kuinka veneen potkuri toimii?

Veneen potkuri toimii työntämällä vettä, joka liikuttaa venettä vastakkaiseen suuntaan. Tarkemmin sanottuna se muuttaa pyörimisenergian työntövoimaksi; siten kääntyvä potkuri lisää vedenpainetta taaksepäin ja siirtyy alennetun paineen alueelle potkurin eteen ottamalla veneen mukaan. Mukana olevat voimat ovat Newtonin kolmannen lain mukaisia ​​- jokaiselle toiminnalle on sama ja vastakkainen reaktio. Eli kun veneen potkuri työntää vettä taaksepäin, se työntää venettä eteenpäin.

Ennen moottorikäyttöisten moottoreiden kehittämistä merenkulku rajoittui tuulivoimaan ja manuaaliseen soutuun tai melontaan. Soutu ja melonta käyttävät yleensä teriä veneen vetämiseen veden läpi, mutta yksi terän käyttö, nimeltään sculling, toimii eniten potkurina, koska sculler työntää veden veneen taakse. Sculler seisoo pienen veneen takana ja pyyhkäisee sen yhdellä airolla veden läpi kaaressa, joka on enemmän tai vähemmän kohtisuorassa veneen kulkusuuntaan nähden, ja jokainen kaaren pyyhkäisy kiertää airoa niin, että terä on 30-60 asteen kulmassa ajosuuntaan nähden.

Veneen potkurin taustalla olevan konseptin on kehittänyt Archimedes kolmannella vuosisadalla eKr. Hän kehitti Archimedes Screw -laitteen, jota käytetään edelleen, ja joka kuljettaa vettä alemmilta korkeammille. Se on rakenteeltaan ja toiminnaltaan hyvin samanlainen kuin moderni ruuvi, mutta sitä käytetään edelleen laajalti maailmanlaajuisesti monenlaisiin tehtäviin, kuten kasteluun ja jätehuoltoon. Samanlaisia ​​ruuveja kokeiltiin merikäyttöön. Kuuluisa yhden miehen sukellusvene Turtle, joka yritti upottaa brittiläisiä aluksia New Yorkin satamaan vuonna 1776, käytti käsikäyttöisiä ruuveja työntövoimaksi.

Moottorikäyttöinen moottori tuli saataville merialuksille höyrykoneen kehityksen myötä 18 -luvulla. Alun perin suuntaus oli käyttää isoja päitsimiä työntövoiman aikaansaamiseksi, kuten perä- ja sivupyöräisissä höyrylautoissa. Keksijät jatkoivat kokeilua ruuvityyppisten potkurien kanssa, jotka olivat kirjaimellisesti erittäin suuria ja erittäin pitkiä ruuveja. Vuonna 1835 osa tällaisesta ruuvista katkesi testauksen aikana, jättäen osan, joka näytti paljon kuin nykyaikainen veneen potkurin lapa. Tämä rikkoutunut ruuvi osoitti vetävänsä venettä nopeammin kuin perinteinen ruuvi, mikä johti nykyaikaisen veneen potkurin kehittämiseen.

Merikäyttöön liittyvä dynamiikka on hyvin samanlainen kuin ilmailussa. Esimerkiksi, kuten lentokoneen siivet, veneen potkurin siivet eivät ole litteitä, vaan näyttävät olevan kiertyneet yhdensuuntaiselta tasolta lähes kohtisuoraan potkurin akseliin nähden. Tämä ilmiö perustuu Wright -veljien tutkimukseen 20 -luvun alussa, jossa he päättivät, että optimaaliset työntökulmat ovat erilaiset potkurin siiven eri osissa. Potkurin tehokkuuden parantamiseksi terä kierretään akseliin nähden.

Ihmiskunta on matkustanut veden päällä tuhansia vuosia, suurimman osan ajasta vetämällä joko tuuleen tai lihakseen. Potkurit ovat hyvin äskettäinen kehitys merenkulkualalla, mutta siinä mielessä pieni osa ihmisen merenkulun historiasta on noussut kiistattomalle hallitsevuudelle alalla ilman todellista haastajaa.