जलपर्णी नौका

जलपर्णी नौका : (हायड्रोफॉइल क्राफ्ट). विमानाच्या पंखासारखा आडवा छेद असलेले आणि उच्चालक (वर उचलणारी) प्रेरणा देणारे भाग (जलपर्णे) जोडलेली नौका. सामान्य नौका पाण्यातून वेगाने जात असताना तिचा खालचा बराच भाग पाण्यात बुडालेला असतो परंतु जलपर्णे जोडलेली नौका वेगाने जाऊ लागली म्हणजे तिचा सर्व मुख्य भाग पाण्याच्या पृष्ठाच्या वर उचलला जातो. अशा स्थितीत पाण्याचा रोध अगदी कमी झाल्यामुळे ही नौका थोड्या शक्तीने मोठ्या वेगात जाऊ शकते. जलपर्णे जोडलेल्या साध्या नौकेची रचना आ. १ (अ) मध्ये दाखविली आहे. नौकेला जोडलेली जलपर्णे नेहमी पाण्यातच बुडालेली राहतात. या पर्णांचा पुढचा भाग थोडासा वर उचलून त्यांना आक्रमक कोण (θ) दिलेला असतो. जलपर्णी नौका वेगाने जात असताना पर्णावरून जाणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहात आवर्त (लहान लहान भोवरे) उत्पन्न होतात व तेथील पाण्याचा दाब कमी होतो व त्याच्या मानाने पर्णाच्या खालच्या पाण्यात दाबाची वृद्धी होते. जास्त दाबाच्या पाण्याने पर्ण वर उचलले जाते आणि त्या पर्णाबरोबरच सबंध नौका उचलली जाऊन पाण्याच्या वर येते.

एनरीको फॉरलानीनी या इटालीयन संशोधकांनी १९०५ साली पहिली जलपर्णी नौका बनविली. त्यानंतर ॲलेक्झांडर ग्रॅहॅम बेल यांनी १९१९ साली साठ नॉट वेगाने जाणारी जलपर्णी नौका बनविली. पहिल्या महायुद्धाच्या काळात विमानासाठी वापरल्या जाणाऱ्या वातपर्णाचा (वाऱ्याच्या प्रवाहाने वर उचलण्याची प्रेरणा उत्पन्न करणाऱ्या भागाचा) विकास होत असताना जलपर्णांच्या विकासासही प्रारंभ झाला व १९५० पासून जलपर्णी नौका बनविण्यास खरी सुरुवात झाली. जलपर्णी नौका साध्या नौकेइतकीच सुरक्षित असते व सामान्य बंदरातून काम करू शकते पण तिचा वेग सामान्य नौकांपेक्षा बराच जास्त असतो.

जलपर्णी नौका स्थिर असताना सामान्य नौकेप्रमाणेच तरंगते पण तिचे प्रचालक पंखे (गती देणारे मळसूत्री पंखे) चालू होऊन तिचा वेग २५ नॉटच्या पुढे गेला म्हणजे तिच्या पर्णावर तिच्या भाराइतकी उच्चालक प्रेरणा येते आणि पर्ण, सुकाणू व प्रचालक पंखा सोडून नौकेचा बाकी सर्व भाग पाण्याच्या पृष्ठाच्या वर उठतो. हा वेग येईपर्यंत नौकेचे पाण्यात बुडालेले क्षेत्रफळ जरी कमी होत असले, तरी पाण्यातून जाण्याचा रोध वेगाच्या वर्गाच्या प्रमाणात वाढत असल्यामुळे नौका चालविण्यासाठी अधिक शक्ती खर्च करावी लागते परंतु नौका पाण्याच्या वर उठली म्हणजे पाण्यातून जाण्याचा रोध अगदी कमी होतो आणि नौका साध्या प्रकारच्या नौकेच्या मानाने अगदी थोड्या शक्तीने पुष्कळ जास्त वेगाने नेता येते. हवेत फिरणाऱ्या विमानाच्या प्रचालक पंख्याच्या मानाने नौकेच्या पंख्याला पाण्यासारख्या अधिक घन माध्यमाचा फायदा मिळतो व लहानशा पंख्यानेही मोठी चालक प्रेरणा मिळते.

जलपर्णाची उच्चालक प्रेरणा त्याच्या वेगावर, क्षेत्रफळावर व आक्रमक कोनावर (θ वर) अवलंबून असते. यांपैकी कोणत्याही घटकात फरक पडला, तर उच्चालक शक्तीत फरक होऊन नौकेला अस्थिरता येण्याची भीती असते म्हणून उच्चालक प्रेरणा स्थिर राहण्यासाठी वेग, क्षेत्रफळ व आक्रमक कोन ह्यांचा समन्वय साधावा लागतो आणि एका घटकात बदल झाला, तर दुसऱ्या घटकाकडून त्याच्या कार्याची पूर्ती आपोआप व्हावी अशी व्यवस्था करावी लागते. जलपर्णांची निरनिराळ्या पद्धतींची जोडणी आ. १ मध्ये दाखविली आहे.

आ. १ (अ) मध्ये दाखविलेली पर्णे नेहमी पाण्यात पाण्यात बुडलेली असतात परंतु त्यांच्या पाण्यातील खोलीप्रमाणे त्यांचा आक्रमक कोन पाहिजे तसा आपोआप बदलावा, अशी योजना केलेली असते. आ. १ (आ) मध्ये दाखविलेल्या शिडीसारख्या उभारलेल्या आणि आ. १ (इ) मधील त्रिकोणी रचनेमुळे पर्णांच्या खालीवर होण्यामुळे त्यांच्या कार्यकारी क्षेत्रफळात जो बदल होतो त्या बदलामुळे वेगाची व आक्रमक कोनाच्या बदलाची आपोआप योग्य जुळवणी होते. आ. १ (ई) मध्ये दाखविलेली पुढील पर्णे पाण्याच्या पृष्ठावर राहतात, पण मागची पर्णे खाली वर होऊन आपला आक्रमक कोन बदलतात. त्यामुळे नौकेला स्थैर्य येते.

जलपर्णी नौका वेगात आल्यावर प्रचालक पंख्याच्या किंवा पर्णांच्या पृष्ठावर एकाएकी उत्पन्न होणाऱ्या निर्वात अवस्थेमुळे त्यांच्या संपर्कातील पाण्याची होणारी वाफ व वातावरणातील वायू यांचे मिश्रण होण्याची व त्यामुळे अस्थिरता आणि कंपने उत्पन्न होण्याची भीती असते म्हणून जलपर्णाचा आणि प्रचालक पंख्याच्या पांत्यांचा आडवा छेद सर्व विचार करून ठरवावा लागतो.

कोणतीही वस्तू एखाद्या द्रवातून वेगाने नेत असताना तिला होणारा रोध ^१/_२ घ व^२ क्ष या राशीवरून मिळू शकतो. येथे घ द्रवाची घनता, व वस्तूचा वेग आणि क्ष वस्तूचे पाण्यात बुडालेले क्षेत्रफळ आहे या राशीचे मूल्य सैद्धांतिक स्वरूपाचे असते परंतु या राशीला प्रत्यक्ष प्रयोगाने मिळविलेल्या परिमाणरहित गुणकाने गुणले, तर द्रवगतीने निर्माण होणारी प्रत्यक्षातली प्रेरणा समजते.

उच्चालक प्रेरणा समजण्यासाठी C_L हा गुणक वापरतात आणि मागची ओढ समजण्यासाठी C_D हा गुणक वापरतात. ^CL/_CD हे गुणोत्तर जास्तीत जास्त मानाचे असेल, तेव्हा पर्णाची रचना अतिशय लाभदायक होते. पर्णाच्या आडव्या छेदाचा विचार करताना या स्थितीत ^CL/_CD चे मान ०·२५ असते. वेगाचा विचार करताना हे गुणोत्तर वेगाच्या वाढीबरोबर घटत जाते हे आ. २ मधील आलेखावरून दिसून येते. यावरून वाढत्या वेगासाठी अधिक शक्ती वापरावी लागते हे दिसून येईल. जलपर्णी नौका चालविण्यासाठी उच्च वेगाने फिरणारे डीझेलएंजिन किंवा वायू टरबाइन वापरतात.

आ. ३ मध्ये जलपृष्ठाचा भेद करणारी जलपर्णे उपयोगात आणणाऱ्या एका जलपर्णी नौकेचे सामान्य दृश्य दाखविले आहे. या जातीच्या दोन नौकांसंबंधीची तुलनात्मक माहिती पुढे दिली आहे.

नेहमीच्या जहाजांच्या मानाने या जातीच्या नौकांची रचना करणे अवघड असते व त्यांची बनावटही फार खर्चिक होते. या कारणामुळे व्यापारी वाहतुकीसाठी अशा नौका फारशा वापरात नाहीत.

तांबे, मु. शं.

“