Школа Оскара Паре Фрейберг а
Школа Оскара Паре Фрейберг а.н. Технічна робота Наука та технологія Судна на повітряній подушці Створення моделі та пояснення Автор: Джонатан Дітріх та Ральф Хомм Клас: 10aG Навчальний рік: 2012/13 Надіслано: Пані Бертш Початок проекту: Листопад 2012 Дата подання: 05.02.2013 Примітка Джонатан Дітріх: Примітка Ральф Хомм: Дата: Підпис:
2 Зміст 1. Вступ та мотивація. 4 І. Теоретичні принципи 2. Пояснення термінів. 4 3. Розвиток та історична довідка. 4 3.1. Історія судна на повітряній подушці: історія. 4 3.2. Історія судна на повітряній подушці: сер Крістофер Кокерелл.5 4. Сфери застосування.5 5. Аварії 6 5.1. Причини аварій або проблеми з повітряними суднами 7. 6. Загальні фізичні принципи: сили. 9 6.1. Причини та наслідки дії сил. 9 6.2. Одиниця сили Ньютона. 9 6.3. Закон інерції. 9 7. Технологія. 10 7.1. Функціональний принцип судна на повітряній подушці . 10 7.2. Модель функціонального принципу 10 II.Планування проекту 8. Формули та розрахунки для побудови судна на повітряній подушці 10 8.1. Розрахунки: підйомний вентилятор. 10 8.2. Розрахунки: параметри підйомного вентилятора. 11 8.3. Розрахунки: підйомний тиск вентилятора. 12 8.4. Розрахунки: масова витрата повітря вентилятора підйому 12 8.5. Розрахунки: підйомний зазор вентилятора повітряної подушки/підлоги. 12 8.6. Розрахунки: ефективна потужність вентилятора підйому.12 8.7. Розрахунки: вага підйомного вентилятора/загальна маса. 13 8.8. Тяга або привід 13 8.9. Розрахунок: загальна потужність вентилятора. 14 9. Техніко-економічний розрахунок (вартість) різних моделей. 14 10. Сила підйому моделі початкового рівня 15
3 III. Впровадження та роздуми 11. Побудова моделі судна на повітряній подушці.15 11.1. Закупівля матеріалів. 15 11.2. Процедура та опис конструкції 15 11.2.1. Тіло та фартух 15 11.2.2. Накладка з підйомником (маточиною) 17 11.2.3. Упорний привід/повітродувка.17 11.2.4. Канал. 18 11.2.5. Електроустановки (для дистанційного управління) та рульове управління. 19 11.2.6. Спроби.19 11.27. Оптимізація. 19 12. Конструкція підйомної гірки. 20 12.1. Функціональність 20 12.2. Закупівля матеріалів. 20 12.3. Процедура 21 12.4. Конструкція планера з повітряною подушкою. 21 12.4.1. Різання вкладиша ставка. 21 12.4.2. Свердління отвору в дерев’яній пластині для припливної труби 22 12.4.3. Остаточне кріплення вкладиша ставка.22 12.4.4. Формування фартуха у форму покришки.23 12.4.5. Спроби.23 12.4.6. Оптимізація 23 13. Висновок. 24 Подяки Інтернет-джерела Додаткові джерела Фотографії Пояснення (J) Тексти та зміст Джонатана Дітріха (R) Тексти та зміст Ральфа Хомма Додаток - план будівництва
11 Ми зібрали тут необхідні формули, але здебільшого засновані на конструкції моделі автомобіля і прийняли подібні значення або відповідно відрегулювали компоненти за допомогою спроб і помилок, оскільки на початку ми не знали багатьох значень, і багато з формул були дуже складними та науковими роботами з датчиками. 8.2. Розрахунок: Підйомний вентилятор Параметри Розмір Значення Одиниця AAQUD мв макс. Площа повітряної подушки Площа поперечного перерізу в напрямку руху Колір повітряної подушки Діаметр вентилятора Маса повітряної подушки Максимальна швидкість руху [м²] [м²] [м] [м] [кг] [м/с] Модель: Розмір Значення Одиниця Стандартне значення v на v від spi ρ ip 0 ρ 0 g Швидкість припливу повітря Швидкість відтоку повітря Розрив між повітряною подушкою та землею Тиск у повітряній подушці Щільність повітря у повітряній подушці Тиск навколишнього середовища Щільність повітря в оточенні Прискорення сили тяжіння [м/с] [м/с] [м] [ Н/м²] [кг/м3] [Н/м2] [кг/м3] [м/с²] - - - - - 1,013 10 5 1,204 9,81
21 11.3. Процедура Спочатку це планувалося таким чином, що спочатку круглу дерев’яну плиту ставлять лише на вкладиші ставка, щоб визначити, яка площа підкладки ставка насправді потрібна. Слід вибрати область, яка не надто мала, але і не надто велика. Потім планується експеримент, в якому використовується лише тканинна стрічка (див. Експерименти). Це було необхідно для того, щоб можна було визначити, чи правильно відібрано та прикріплено різання гільзи ставка. Для припливу повітря в круглій дерев’яній пластині просвердлюється отвір, через яке потім вводиться припливна труба піддувала листів. Після того, як скріпки були прикріплені, довелося зробити ще одну спробу перевірити, чи може піддувач листів виробляти достатньо енергії, щоб утримати людину на відстані
23 спроби Загалом нам довелося виконати 2 спроби за допомогою повзунка підйому, щоб помітити та виправити будь-які помилки, що виникли, уникнути можливих помилок або оптимізувати щось, що ще не працює точно за планом або ще не працює оптимально. Перша спроба полягала в тому, щоб визначити, чи оптимальний зріз водойми ставка і чи потрібно щось міняти. Тож ми приклеїли це на дерев’яну плиту і прикріпили припливну трубу з одного боку. Ми знали, що він також збиратиме повітря між верхньою поверхнею дерев’яної плити та обшивкою водойми, і, отже, ідеальний підйом не гарантується. Тим не менше, ми провели експеримент і помітили, що нам не потрібно нічого міняти на зрізі вкладиша ставка. Однак нам довелося змінити розташування припливної труби, оскільки повітря могло виходити з простору між трубою, пластиною і спідницею, а тиск у внутрішній частині не міг бути створений оптимально. Як уже зазначалося, ми тоді просвердлили отвір між центром і краєм в дерев'яній панелі, а потім затиснули вхідну трубу. Тож там було стабільно в ідеальному місці. Ми провели другий експеримент, щоб перевірити, чи зможе наш повітродув виконати роботу, яку він мав зробити для людини
25 Проект був досить трудомістким, але дуже цікавим. Застосовувати фізику в прямому ефірі та застосовувати її до певної мети з ручними навичками було захоплюючим та великим задоволенням! Ось кілька фотографій готової моделі на повітряній подушці: І ось фото нашого підйомного планера: