Задача № 21.
Задача от: Авиатор: 02.05.2024
Идеи и решения задачи направляйте на адрес проекта: vihrihaosa@yandex.ru, после проверки будут опубликованы.
Требуются принципиально новые идеи, и в первую очередь — любые действующие модели создания более эффективной подъёмной силы для беспилотников. В том числе, основанные на альтернативных известным принципам полёта.
За всю историю в этой области патентов выдано не просто много, а можно заявить — их там тьмы! А эффективных, реально действующих, хотя бы моделей по ним, способных конкурировать «самолётному» , «вертолётному» и их синергии — практически нет.
Вам «природная модель» одуванчика не подойдёт?
В журнале NATURE в 2018 году опубликована интересная статья — «В основе полета одуванчика лежит вихревое кольцо».
Там речь идёт о новом принципе полёта на эффекте вихревого кольца.
Суть эффекта в том, что, как и в случае крыла самолета, подъемная сила возникает из-за разности скоростей воздушного потока. Однако в данном случае речь идет о воздушном потоке, огибающем одуванчик снаружи, и тем воздухом, который проходит вежду ворсинками. В результате образуется воздушный вихрь особого типа — отделенный, то есть возникающий над одуванчиком на некотором расстоянии от него. Оказалось, что геометрия ворсинок одуванчика — соотношение их толщины и зазоров между ними — идеально приспособлена для создания подъемной силы на эффекте вихревого кольца и стабилизации полета при минимальном весе использованного материала.
Ссылка на статью в журнале NATURE
Предлагается принципиально новый способ создания подъёмной силы, в том числе и для Ваших беспилотников — на новом принципе…
Аэродинамический принцип — отдыхает!
Подъёмная сила — 4 кг с 800 ват потребляемой мощности.
Тороидально-вихревой подъёмный ротор
ЭКСПЕРИМЕНТ!!!
Стенд для проверки возможности создания летательных аппаратов на новом физическом принципе.
Характеристики стенда:
Наружный диаметр ротора – 600 мм.
Мощность привода – 800 ват.
Скорость вращения ротора – 600 об/мин.
Общий вес установки –10 кг.
Вес ротора – 1.5 кг.
Подъёмная сила стенда — 4 кг. (по 2 кг на сторону, см. видеоотчет…)
Видео отчёт — подъёмная сила вихревого ротора
PS:
Более подробная информация.
Отличная вещь!
Могу предложить физико-математическое обоснование, на основе которого можно разработать программу проектирования.
Судя по видео ленточный ротор имеет неудачный (малоэффективный) профиль: слишком круто закрученная лента для той скорости, с которой вращается и того диаметра кольца. Воздух больше откидывается в стороны центробежной силой, чем закручивается в вихрь.
Очевидно, что при увеличении диаметра кольца при той же ширине ленты потери будут меньше, а эффективность больше.
Уважаемый автор, попробуйте рассчитать параметры подобного по размерам винта в сравнении с Вашим изобретением. Формулы (1-2) возьмите отсюда:
Расчёт винта
Экспериментальные характеристики тороидально-вихревого ротора:
Диаметр, м. 0.6
Мощность привода, л/с. 1.8
Скорость вращения, об/мин. 600
Подъёмная сила, кг. 4
Расчётные характеристики классического винта для сравнения по диаметру и мощности привода:
Диаметр, м. 0.6
Мощность привода, л/с. 1.08
Скорость вращения, об/мин. 3840
Подъёмная сила, кг. 5.6
Предварительные выводы:
– При сравнении ротора с классическим винтом (примерно одинаковая мощность привода/диаметр ротора/подъёмная сила) – скорость вращения классического винта более чем в 5 раз больше скорости вращения ротора.
– При сравнении ротора с классическим винтом (примерно одинаковая мощность привода/скорость вращения/подъёмная сила) – диаметр классического винта более чем в 3 раза больше, по сравнению с диаметром ротора.
– Большой вес ротора обеспечит мягкую посадку в случае отказа двигателя, по типу авторотации на вертолётах.
1.почему «скорость вращения классического винта должна быть более чем в 5 раз больше скорости вращения ротора.»??
зависимость подъемной силы F от мощности мотора N, и скорости n в расчете squr …
ФОРМУЛЫ от squr
те судя по первой формуле для того что бы увеличить F в 2 раза ( c 5,6 до 10) надо увеличить N в ~3 и соответственно n в 3^(1/3)=1,44. Так откуда «более чем в 5 раз»?
2. Зависимость тяги от диаметра винта известна D^(2/3), а какова зависимость тяги от диаметра ротора? такое ощущение что гораздо меньше . скорее от ширины лопастей которые уж точно меньше диаметра.
3. Масса винта пропорциональна кубу диаметра. А какие соотношения для ротора? судя по картинке если и ротор и винт из одного материала то ротор гораздо массивне
ЗигМунд
По п.1.
Я могу ошибаться, но именно по расчётам получается, что работа винта отличается от ротора:
– по скорости вращения, более чем в 5 раз при сравнительно одинаковых: мощность привода (800 Ват)/ подъёмная сила (4-5 кг.)/диаметр ротора (0,6 м).
– по диаметру, более чем в 3 раз при сравнительно одинаковых: мощность привода (800 Ват)/ подъёмная сила (4-5 кг.)/скорость вращения (600 об/мин).
По п.2 и 3.
Таких расчётов нет. Здесь предложили помощь с физико-математическим обоснованием, на основе которого можно разработать программу проектирования. Нужны эксперименты с различными роторами. К сожалению, всё упирается в отсутствии средств для продолжения работ.
Если горишь энтузиазмом,
то обращайся сюда:
Фонд перспективных исследований.
[ссылка]
Если повезет, еще и денежку заработаешь.
Вот у них сейчас идет проект на аналогичную твоей тему:
ЦИКЛОН — Летательныq аппарат с циклическими движителями.
[ссылка]
Спасибо Ирине за первый пост в этой теме. Пост является косвенным подтверждением нового способа создания подъёмной силы (тороидально-вихревой). См. статью “Отделившееся вихревое кольцо лежит в основе полета одуванчика, которая опубликована в журналe NATURE 17 октября 2018 года.
Цитата из публикации «Отделившееся вихревое кольцо лежит в основе полета одуванчика» в журнал NATURE 17 октября 2018 года:
У каждого семени обыкновенного одуванчика есть щетинистая чашечка (паппус), который помогает удерживать семя в воздухе. Этот пассивный механизм полета очень эффективен, позволяет разбрасывать семена на огромные расстояния. Тем не менее, физика, лежащая в основе полета семени одуванчика остается неразгаданной.
Визуализирован поток воздуха вокруг семени одуванчика. Обнаружено вихревое кольцо, которое отделяется благодаря потоку, проходящему через щетинистую чашечку семени одуванчика (паппус).
Предположение — щетинистая чашечка семени одуванчика (паппус) является ключевым элементом сформировать вихревого кольца. Градиент пористости был исследован с помощью дисков искусственных паппусов. Было обнаружено, что диск с аналогичной пористостью способен повторить поведение течения паппуса. Пористость паппуса одуванчика, по-видимому, точно настроена для формирования и стабилизации вихревого кольца, максимизируя аэродинамическую нагрузку и сводя к минимуму требования к материалу.
Открытие отделенного вихревого кольца свидетельствует о существовании нового класса движения биологических и искусственных структур в воздушном потоке.