Имея задачей защиту хозяйственно использующихся в зимний период участков, тырл, дворов, базов, построек и сооружений, — затишки всех систем должны оцениваться по двум основным свойствам: — способности задерживать или отклонять воздушный поток и защищать от снежных заносов.
Эти два свойства затишков не являются величинами сопряженными, так например, затишек, отлично защищающий от ветров, может служить плохой защитой от снежных заносов и наоборот.
Начатое нами на ряде табунных военных конных заводов изучение свойств затишков различных конструкций не дало еще достаточно материала для научно-обоснованного анализа затишных свойств, но оно дает все же возможность сделать ряд предварительных выводов.
Затишком, т. е. защитой от ветров и метелей могут служить как искусственные сооружения, так и естественные элементы, представляющие собой преграду для действия воздушного потока. Можно считать, что при прочих равных условиях защитная сила укрытия тем больше, чем выше укрытие и чем более оно вытянуто в направлении перпендикулярном ветру.
Все виды затишков как искусственные, так и естественные, рассматриваемые в разрезе их аэродинамических свойств, должны быть разбиты на 2 категории: затишки представляющие собой непроницаемое препятствие для воздушного потока и затишки проницаемые, пропускающие в разной степени воздушный поток. К первой категории непроницаемых затишков относятся:
1. Складки почвы:
а) возвышенные элементы рельефа: кряжи, водоразделы, бугры;
б) почвенные впадины: овраги, балки, долины рек, лиманы.
2. Всякого рода постройки как имеющие, так и неимеющие затишного предназначения: — конюшни, сараи, сплошные базы (каменные, навозные, соломенные, саманные, досчатые) жилые дома, сплошные досчатые заборы.
3. Скирды сена, соломы и проч. сходных материалов.
Ко второй категории проницаемых затишков принадлежат:
1. Леса.
2. Кустарники, заросли бурьяна, камыша, кукурузы, суданки и прочих высоких растений.
3. Хворостяные заборы (набивные затишки и плетневые).
Аэродинамические свойства первой и второй категорий затишков совершенно различны.
Непроницаемые затишки, вставая преградой на пути воздушного потока, отклоняют его в сторону и вверх.
Встречая на своем пути непроницаемое препятствие, воздушный поток отклоняется им, в результате чего создается известный участок относительного затишья. Эти свойства непроницаемых укрытий и получают использование для защиты табунов от ветра.
Наиболее совершенными затишками являются глубокие овраги и горные ущелья. Затишные свойства оврагов и ущелий являются сходными. Воздушный поток, имея большую инерцию движения, достигнув края ущелья или оврага, водопадом свергается вперед и вниз, оставляя у подножья крутого склона участок полного затишья; чем круче и выше склон оврага или ущелья, тем больше размеры защищенного от ветра участка. С увеличением пологости склона, защитные свойства оврага уменьшаются, постепенно приближаясь к нулю.
Характерно, что с потерей положительных защитных свойств, пологий склон приобретает свойства отрицательные, благодаря явлению ускорения воздушных струй на спуске.
Затишное действие бугров, водоразделов, кряжей, имеющих пологие склоны, является незначительным по изменению скорости воздушного потока, но значительным по площади, подвергающейся их влиянию. На подветренных склонах этих элементов рельефа, мы наблюдаем ускорение воздушного потока, аналогичное описанному выше, но общее отклоняющее воздушный поток действие их распространяется на значительную площадь.
Использование оврагов для зимовки табунов должно применяться с учетом рельефа оврага, т. к. после оттепелей дно оврага обычно покрывается водой и из использования выпадает.
Бугры, кряжи, водоразделы, не давая существенной защиты от сильных ветров и буранов, имеют громадное значение для осеннего и зимнего содержания табунов, создавая обширные территории пастбищ, находящихся в зоне относительного затишья, благодаря чему появляется возможность пастьбы табунов в неблагоприятную погоду.
В аналогичных условиях оказываются и участки, находящиеся в почвенных впадинах, где воздушный поток, теряя свое направление, частично утрачивает скорость.
Непроницаемые затишки, представляющие собой незначительные по размерам препятствия для воздушного потока, могут иметь применение только при несильных ветрах. Скирды сена или соломы являются наиболее сильно действующими затишками из всего ряда искусственных непроницаемых.
Действие непроницаемых затишков весьма несовершенно, представляя собой незначительное препятствие для воздушного потока, они при сильном ветре и метели теряют свои затишные свойства. Перевалив через них, воздушный поток свергается вниз в область пониженного давления и, отражаясь от земли в различных направлениях, создает завихрения, которые нарушают затишье расположенного непосредственно за препятствием участка. Действие такого затишка может быть представлено схемой.
Наблюдения над изменением затишных свойств, непроницаемых затишков, доказывают неспособность их давать защиту от сильного ветра и бурана. Кроме вертикальных завихрений, указанных на схеме, фактически имеют место еще и завихрения в горизонтальной; плоскости, которые еще больше возмущают воздух прикрываемого препятствием участка.
Наблюдения над изменением затишных свойств непроницаемых затишков доказывают неспособность их давать защиту от сильного ветра и метели.
При ветре в 18—20 м в секунду, мы констатировали полную потерю защищающего действия скирды сена ручной кладки, имевшей при 3 м высоты длину в 25 л и располагавшейся в направлении перпендикулярном направлению ветра. Обычные навозные и соломенные базы, имеющие 2 м высоты, теряли свои затишные свойства еще раньше, причем благодаря круглой формы их, внутри их создавались, кроме вертикальных, горизонтальные завихрения огромной силы.
Затишные свойства обычного сарая мало отличаются от таковых же скирды: чем выше сарай и чем он длиннее, тем сильнее его, защитные действия.
Основной вывод, который должен быть, сделан в результате изложенного, это то, что непроницаемые затишки не обеспечивают защиту располагающегося за ними участка в самый ответственный момент, когда ветер и буран достигает своей наибольшей силы. Именно поэтому необходимо для защиты табунов сооружать специальные более совершенные затишки, не ограничиваясь созданием затишков из скирд сена, соломы, использованием построек, которые должны иметь значение временных затишков, используемых в более благоприятную погоду.
Другая категория затишков, названная нами категорией «проницаемых затишков», коренным образом отличается по своим аэродинамическим свойствам от непроницаемых препятствий. Защищающее действие проницаемого препятствия, стоящего на пути воздушного потока, сводится к отклонению и тушению воздушных струй. Последние, т. е. тушение или задерживание воздушного потока является характерным свойством проницаемого препятствия, определяя его более высокие защищающие действия.
Действие проницаемого затишка можно уподобить действию матового стекла. Пропуская сквозь себя параллельный пучок световых лучей, матовое стекло преломляет их неравномерно и, лишая лучок его параллельности, рассеивает световые лучи. Потеряв свою параллельность, световой пучок рассеивается в пространстве и становится неосязаемым. Подобно этому и действие проницаемого затишка, пропуская сквозь себя пучок параллельных воздушных струй, он, благодаря беспорядочному отклонению каждой из них, лишает их параллельности. Пройдя сквозь препятствие воздушные струи, потерявшие общее направление движения, частью рассеиваются в пространстве, частью взаимопогашаются. Для наглядности приводим схему действия обычного хворостяного затишка, состоящего из вертикально поставленных хворостин:
Сила действия проницаемого затишка тем больше, чем крупнее его размеры (высота и длина) и чем сильнее его рассеивающее свойство.
Рассеивающее свойство зависит от густоты и толщины проницаемого затишка, причем до известных пределов одна из этих величин может дополнять другую, т. е. недостаточная густота среды может быть компенсирована ее большей толщиной. При сильной разряженности наступает предел этой компенсации и затишные свойства теряются. Предел возможной компенсации, густоты — толщиной, имеют особую величину для ветра каждой силы, а так как затишек должен давать защиту от всех ветров, включая и самые сильные, то ведущее значение приобретает предел возможной компенсации при наибольшей силе ветра, характерной для места сооружения затишка.
Наиболее совершенной формой проницаемого затишка являются леса, которые оказывают черезвычайно сильное действие на воздушный поток. Участок затишья, располагающийся за лесом, имеет наибольшую для всех затишков глубину, достигая 200 и больше м (при ветрах разной скорости различно). Полностью защищая от ветров любой скорости, лесные затишки кроме того дают наилучшую защиту от метелей, т. е. снежных заносов.
Величина защитных свойств леса прямо пропорциональна длине лесной полосы, высоте деревьев и кустов, густоте стволов и веток и ширине лесной полосы.