Какие средства передвижения могут опередить колесо с его КПД выше 99 %

Колесо на гладкой, твердой и упругой поверхности показывает великолепные показатели по КПД. Но эту поверхность нужно готовить:

- Выровнять и обеспечить максимальную упругость, то есть грунт уплотнить или покрыть камнем, досками и т. п.

Хотя есть среда, где об удобстве человека в плане передвижения позаботилась природа.  Это вода в виде больших рек, морей и океанов.

В тихую безветренную погоду вода в стоячих водоемах совершенно ровная и ни  в какой подготовке не нуждается. Умеренный ветер можно еще и использовать как источник энергии.

А какой у водного транспорта  КПД? Он сильно зависит от скорости движения, тоннажа, формы и длины судна.

При скоростях от нуля до 1 км/ч при длине лодки метров восемь и грамотных обводах обтекание ее корпуса - ламинарное, то есть сопротивление движению прямо пропорционально его скорости.

Дальше сопротивление увеличивается, оно уже пропорционально квадрату скорости, поэтому с  увеличением скорости резко возрастает.

При скорости 15-20 км/ч и выше сопротивление движению по воде можно сравнить с ездой по сухому песку или грязи, а вот на скорости лодки 3-5 км/ч один человек способен тащить, шагая  по дороге , тяжелую лодку, плывущую по воде. Ее вес может достигать четырех тонн, а при скорости 0,5- 1 км/ч и шести тонн.

То есть на самых минимальных скоростях водный транспорт сравним по КПД с колесным, к тому же требования к качеству пути сводятся лишь к пожеланиям хорошей погоды. Безусловно, плот и лодку люди начали применять раньше, чем телегу с колесами.

Но вода изменчива, и она может сильно выручить и в плане скорости, если замерзнет.

Когда водоемы покрываются льдом, а земля снегом, для древнего человека открываются поистине огромные возможности.

Это, конечно, не относится к Египту и другим жарким странам, зима - это наша награда и наказание.

Если летом ездили на колесах по уже уплотненной теми же самыми колесами земле, осенью размягченная дождями земля резко увеличивает сопротивление движению. Когда выпадет снег, колесам это не поможет, так как неуплотненный снег не является упругой средой. Но выручат сани. Исторически они появились раньше колеса, а в Приполярье, где зима восемь - десять месяцев в году, сани даже летом на телегу не меняли.

Колесо сани могут гарантированно обогнать  в тяжелых условиях дороги:

- глубокий рыхлый снег, неровная дорога, отсутствие станций техпомощи на пути следования. А эти условия господствовали на территории России двести лет назад и тем более раньше. 

Сани в рыхлом снегу проваливаются гораздо меньше, чем колеса, и им по сравнению с колесами  приходится толкать перед собой гораздо меньшую груду снега, что собственно и определяет значительную долю  сопротивления движению.

На рисунке дельта - глубина проваливания.

На гладком и прочном льду колеса с санями будут соревноваться на равных, колесо уверенно побеждает лишь летом. Но даже летом еще сто лет назад, самым жарким летом в период уборки сена или хлебов копны сена или снопы собирали на лошадях, запряженных в волокуши.

Волокуша представляет из себя удлиненные  довольно тонкие деревянные оглобли, связанные поперек  тонкими прямыми деревянным перемычками.

Они могут быть связаны в прямом смысле слова - веревкой или даже лыком. А лыко и тонкие стволы деревьев найти в лесной зоне России - не проблема.

 В данном случае волокуша лучше телеги  потому, что волокуша, как и вообще сани, гораздо легче телеги, и при перевозке легких и одновременно крупногабаритных грузов лошади легче волочить несколько 150-200 кг сена и легкую волокушу, чем катить то же сено на тяжелой телеге.

В идеальных условиях коэффициент скольжения саней по льду или очень плотному снегу 0,02, то есть КПД саней в 98% почти такой же, как у телеги с ее 99,1 % в соответственных идеальных условиях, но телега сложней, тяжелей и требует более сложного изготовления и ремонта, поэтому зимой сани всегда предпочтительнее,  чем телега с колесами .

Даже в современных условиях летние лыжероллеры с шарикоподшипниками в роликах не могут обеспечить скоростное превосходство по сравнению с лыжами на плотном снегу.

П. Гладков