книги из ГПНТБ / Зуев, Г. В. Живые ракеты
.pdf
Н А У Ч Н О - П О П У Л Я Р Н А Я Л И Т Е Р А Т У Р А
Г\ В. Зуев
ЖИВЫЕ РАКЕТЫ
« Н А У К О В А Д У М К А » К И Е В - 1 9 7 0
Тайны стремительного передвижения жителей го лубого континента давно волнуют человека. Труд но поверить, чго кальмар перед прыжком из воды развивает скорость до 70 км/час. Однако матема тические расчеты подтверждают это.
Особенностям движения кальмаров и других жи вых ракет посвящена эта брошюра. В ней попу лярно обобщены многолетние исследования авто ра, проводившиеся и в океане, и в условиях ла боратории. Моделирование отдельных систем
движения |
позволило |
приподнять |
занавес |
над |
|
тайной быстроходности |
живых ракет. |
|
|||
Брошюра |
может |
быть |
полезной |
для специали |
|
стов — биологов, |
техников, конструкторов, |
а |
|||
также представит интерес для широкого круга
читателей — любителей |
природы. |
|
ГЪО, и / Ь П Н ч н А Я |
} |
|
МУчН-Т£*МИЧКС,-И а*' 5 |
||
■ |
п е г , - |
I |
3—10—I 339—70М
В последнее время все громче заявляет о себе |
новая область нау |
ки— биогияродинамика. Возникшая на стыке |
классической гидро |
динамики — с одной стороны, и биологии — с другой, биогидродина мика ставит перед собой задачу изучения особенностей и закономер ностей движения в воде живых объектов с последующим использова нием полученных данных в теории и практике судостроения.
Судостроители считают, что дальнейшее увеличение скорости судов возможно лишь двояким путем — «поднятием» судов над поверх ностью воды (применение подводных крыльев или воздушных поду шек) либо «опусканием» их под воду (превращение в подводные суда).
Как одни, так и другие суда имеют свои недостатки и преимущества. Надводные корабли незаменимы на мелководье, особенно в речных условиях, где уровень воды подвержен сезонным колебаниям. Но основным недостатком судов на подводных крыльях являются их небольшие размеры. Вот почему и «Метеор», и «Ракета», всем хоро шо известные, относительно невелики.
Подводные суда, пожалуй, имеют один-единственный недостаток — значительную осадку; во всех же остальных отношениях они стоят вне конкуренции. Полное погружение уменьшает общее гидродинами ческое сопротивление судна, устраняя одну из его составляющих — волновое сопротивление.
Движение любого плывущего судна, будь то крейсер или портовый буксир, вызывает появление буруна. И чем быстрее идет корабль, тем
3
более мощный бурун возникает перед ним. Вез сомнения, зрелище разрезаемой форштевнем волны величественно: оно дает представле ние о той сокрушительной силе, которая заключена в теле корабля. Но для инженеров бурун — не повод для восторга, а враг, препятству ющий движению корабля. Инженеры решают эту проблему, совершен ствуя обводы корпуса. Сегодня это единственный способ укротить бу рун, иного нет. Но полностью избавиться от волнового сопротивления на надводном корабле невозможно.
А вот подводная лодка тормозного действия волны не испытывает. Сравните обводы корпуса у крейсера и подводной лодки, и вы убе дитесь, насколько они непохожи. Для достижения той же скорости или дальности подводному судну требуется двигатель меньшей мощ ности, чем надводному. Помимо того, судам под водой не угрожают штормы.
Вот поэтому в последние годы во всем мире так резко возрос интерес к подводному плаванию. Под воду стараются «опустить* не только грузовые суда-танкеры, рудовозы и т. д., но даже пассажирские лай неры, не говоря уже о многочисленных исследовательских, спасатель ных и туристских судах.
Для передвижения под водой нужен двигатель, который мог бы рабо тать без доступа атмосферного воздуха — специальный подводный ме ханизм. До последнего времени морская вода почти не использова лась в подводных двигателях (главным образом из-за содержания в ней солей). Однако работы в области гидрореагирующих горючих и гидрореактивных двигателей свидетельствуют о том, что дело идет к разработке (по аналогии с подводными судами) сугубо подводных двигателей.
В разрешении упомянутых и многих других проблем значительную роль может сыграть изучение населяющих океан живых организмов. Большой интерес в этом отношении вызывают головоногие моллюски. Именно о них и пойдет речь в этой книге.
ГОЛОВОНОГИЕ МОЛЛЮСКИ. ЧЕМ о н и ИНТЕРЕСНЫ?
Головоногие моллюски, в зоологической литературе име нуемые цефалоподами (от гр. Kephale — голова, pus[po- dos] — нога),— своеобразная и интересная группа мор ских беспозвоночных животных, внешне совсем непохо жих на своих многочисленных родственников.
Очень трудно представить, что кальмар, живущий в океанической бездне, и слизняк, ползущий по стволу дерева, — двоюродные братья. Однако исследования ученых-малакологов (так называют специалистов, изуча ющих моллюсков) не оставляют ни малейших поводов для сомнений. И кальмары, и слизняки принадлежат к одному типу моллюсков; и те, и другие произошли от об щих предков и во многом сходны по своим анатомическим и физиологическим признакам.
Несколько необычное название — головоногие — эти беспозвоночные получили после того, как было установ лено, что их «руки» — щупальцы, расположенные на го лове, в процессе исторического развития образовались из ноги их прародителя — первобытного моллюска. У обыч ных моллюсков, таких, например, как устрицы, мидии, морские гребешки, нога сохранилась до сих пор и в виде мясистого языкоподобного выроста выставляется за пре делы раковины; с ее помощью моллюски ползают по твер дой поверхности. Тот, кто видел обычную садовую улитку,
6
легко сможет восстановить в памяти ее внешний вид: спирально скрученная раковина медленно скользит на толстой подошве в зарослях травы. Эта подошва и есть не что иное, как нога улитки.
Известна, правда, еще одна группа не совсем обычных моллюсков — так называемые крылоногие. Нога у них уже не просто нога, а что-то вроде крыла (откуда и наз вание). Мясистый вырост листовидно уплощается, обра зуя торчащие по бокам «уши»-крылья, взмахивая которы ми крылоногие движутся по морским просторам.
Общим началом, связующим воедино класс наиболее высокоорганизованных моллюсков — головоногих, явля ется реактивный принцип движения; все они без исклю чения — и кальмары, и осьминоги, и наутилусы — исполь зуют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Именно это дало повод назвать кальмаров биологическими ракетами— в данном определении очень точно отражена сущность цефалопод.
Животных, «применяющих» реактивное движение, очень немного: кроме цефалопод, выталкивая воду из-под колокола, плавают медузы. Нельзя не упомянуть также о морских гребешках-пектенах, которые прыгают, как мя чики, резко захлопывая створки раковины. Отбрасывая назад струю воды, плавают личинки стрекоз и некоторые рыбки. Однако именно у кальмаров реактивное движение выступает, так сказать, в чистом виде, и свидетельство этому —■стремительно вытянутое сигаровидное тело, где нет ничего лишнего, что могло бы помешать движению вперед.
Кальмары принадлежат к числу самых быстрых плов цов наряду с такими спринтерами моря, как меч-рыба, марлины, парусники, тунцы и дельфины. Именно их бы строходность и привлекает исследователей, которые счи тают, что разгадка «тайны кальмара» может оказать не-
ft
малую услугу при решении многих технических проблем, связанных с конструированием различных подводных ап паратов и сооружений.
Это стало особенно ощутимым в последние годы в связи с исключительными успехами судостроения. Кон структоры-кораблестроители достигли своеобразного «по толка скорости»; преодолеть его поможет принципиально иной подход к методам и способам проектирования. А новые принципы могут подсказать обитатели голубого континента, для которых скорость в несколько десятков морских миль (1,852 км) в час не представляет проблемы. К таким спринтерам, естественно, принадлежит и каль мар— живая ракета.
Совсем недавно найдено инженерное решение для водяных клопов-водомерок. Вдумайтесь в смысл этой фразы: инженерное решение для клопа. Нелепость ка кая-то? Однако не спешите с выводами.
Конструкция именно так и называется — водомер. Принципиально она не похожа ни на одну, существовав шую доныне. Вспомните много раз виденную картину: юркая водомерка на длинных тонких ножках быстро и плавно, словно совсем без трения, скользит по поверх ности пруда. Инженеров это очень заинтересовало, и они попытались найти какую-нибудь похожую опору, которая создавала бы минимальное трение с водой. А если при менить такую конструкцию в технике?... Расчеты и экспе рименты показали, что наилучший вариант — слегка изогнутая поверхность, своего рода лента транспортера. Представьте себе вращающийся с большой скоростью цилиндр, который перемещается по воде. Это и есть та самая «бесконечная» лента.
Новое судно внешне мало похоже на обычное: в его корпусе — на носу и корме — смонтированы свободно вра щающиеся цилиндрические колеса-катки, подобные тем,
7
которые можно увидеть во время трамбовки гравия и асфальта на шоссейных дорогах. Только сделаны эти кат ки не из железа, да и диаметр их побольше — 2—4 м. Когда судно стоит, катки погружены в воду; с включением реактивного (или водометного) двигателя судно припод нимается и начинает на них опираться. Трение корпуса подобной конструкции о воду сведено к минимуму. Имен но это обстоятельство, по мнению изобретателей и спе циалистов, позволит новому судну развивать скорость до
300 км/час.
Но скорость — не единственное преимущество водо мера: проходимость его оказалась такой, что ей может позавидовать и глиссер, и корабль на подводных крыль ях, и лодка с подвесным мотором. Новому судну не нуж на пристань — оно свободно выходит на пологий берег.
Поэтому не удивительно, что чисто «биологический» интерес к головоногим моллюскам, в частности к кальма рам, все больше дополняется «технической» заинтересо ванностью. Кальмарами начали «увлекаться» инженерыкораблестроители, гидродинамики и биофизики.
На головоногих моллюсков, как на перспективный объект океанического рыболовства, сулящий большие экономические выгоды, с надеждой взирают и промысло вики. По мнению специалистов, мировой улов кальмаров может равняться мировому улову рыбы — 40 млн. тв год. Много это или мало, судите сами.
О больших запасах кальмаров в мировом океане сви детельствуют геологические исследования дна. Во многих районах дно океана буквально завалено их остатками — роговыми клювами-челюстями. Например, известно, что количество челюстей -головоногих моллюсков в осадках различных районов Мирового океана изменяется в очень широких пределах, от нескольких сотен до 15 тыс. экземп ляров на квадратный метр... В одном из районов Ара-
s'
вийского моря количество клювов составляет более 10 млрд, на каждый квадратный километр дна.
Промысел кальмаров, осьминогов и каракатиц имеет многовековую историю. С древнейших времен люди ис пользовали этих ценных морских животных. Пусть вас не смущает слово «ценные». Мы ничуть не грешим про тив истины, называя их так: биохимический анализ мяса кальмаров показывает, что его питательность и калорий ность превосходят мясо всех остальных употребляемых в пищу моллюсков — устриц, мидий, морских гребешков и даже некоторых рыб, таких, например, как сардина или сельдь.
Во многих азиатских странах, на островах Индийско го и Тихого океанов из цефалопод приготовляют на циональные блюда. Соединенные Штаты Америки и Япо ния специально экспортируют кальмаров в эти страны, где они ценятся выше, чем многие породы рыб.
С удовольствием едят головоногих моллюсков и евро пейцы. На рынках Франции, Испании, Португалии, Гре ции, Италии и других средиземноморских стран всегда можно увидеть свежих, только что пойманных кальмаров. Они долго не залеживаются на прилавках. На базаре в Порт-Саиде я был свидетелем оживленной торговли мел кими кальмарами.
Особенно много кальмаров, до нескольких десятков тысяч тонн ежегодно, ловят японские рыбаки. По данным международной статистики, Япония занимает первое ме сто в мире по вылову головоногих моллюсков, но спрос на них все же превышает добычу.
А можно ли ловить кальмаров больше? Без сомнения: их количество в океане очень велико. Камнем преткно вения является другое — несовершенство способов лова.
Несмотря на многовековую историю, способы лова кальмаров до сих пор остались такими же примитивны-
р