Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Технические фантазии в реальном воплощении

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Очевидное-Невероятное" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Декабрь 2001   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Автор
BorislavD

Статистика

3.316 подписчиков
-2 за неделю
←   Все выпуски   →

Технические фантазии в реальном воплощении # 29


Служба Рассылок Subscribe.Ru
Летательные аппараты
Технические фантазии в реальном воплощении
Код tech.tft
Выпуск № 29
Автор и ведущий Cesiy
Воздушные транспортные средства
Индивидуальный летательный аппарат
на базе секторного диска
(для веса до 100 кг)

1.
Введение.

        В предыдущих выпусках (№№ 26-28) было дано описание различных устройств, где главное действующее лицо - секторный диск, применяемый как в воздушной, так и водной стихиях для создания подъемной силы разного направления. Все эти аппараты, устройства и их узлы могут быть аналогами также других транспортных средств, рассматриваемых ниже.
        Представляется "индивидуальный летательный аппарат", в котором собраны и использованы  узлы и устройства по предыдущим описаниям и другим известным источникам. Это синтез различных модификаций воздушного шара, дирижабля, самолета, вертолета, подводной лодки, судов на подводных крыльях, других.
Однако его нельзя в точности отнести ни к воздушному шару и дирижаблю, ни к вертолету и самолету, ни к аппарату с машущими крыльями, ни к самовсплывающей подводной лодке, ни к динамическому парашюту, и другим. Он - это их симбиоз, с использованием как принципа действия, так и  принципа конструкции.
2.
Принципы компоновки.
        Приступаем к  рассмотрению компоновки индивидуального летательного аппарата. Он представляет собой конструкцию из трех основных узлов, и его состав минимален. Он содержит: первое - мини-дирижабль (например, в виде газонаполненных эллипсоида или тороида), второе - секторный диск (например, в том виде, как было описано ранее) и третье - это капсулу, или кабину пилота.
        Пилот в индивидуальном летательном аппарате - является самым главным органом управления и действия. Естественно, аппарат и предназначен для индивидуального использования.
        Компоновка узлов аппарата может быть различной. Их взаимное расположение может быть горизонтальное или вертикальное, или внутреннее, когда одна часть находится внутри другой. Дело вкуса, цели и других особенностей. Ниже в принципы компоновки постепенно вводятся некоторые дополнения.
        Заранее надо сказать, что представляемый индивидуальный летательный аппарат реален по возможностям полета и достаточно прост по выполнению.
3.
Принципы конструкции.
        Прежде чем перейти к подробностям конструкции и взаимосвязям узлов, а также к действиям для полета и управления,  посмотрим на самую простую основу конструкции. В ней все три узла расположены отдельно и по вертикальной линии: вверху воздушный эллипсоид, чуть ниже секторный диск, а под ним кабина пилота. Они выражены соответственно эллипсом, диском и конусом, потому что так представляются и так очерчены. Соединение их друг с другом произведено с помощью подвесов: гибких, жестких или полужестких. Таким образом, получилась некая вертикальная гирлянда, причем каждый её узел со своей обособленной формой, конструкцией и функцией.
4.
Схемы конструкций
        Чтобы вы воочию убедились в возможностях компоновки, ниже приводятся и рассматриваются её различные схемы.

        На рис.1 показано "гирляндное" расположение основных узлов: эллипсоид (1) сверху, ниже - секторный диск (2) и под ним - кабина (капсула) пилота (3). Связи между ними не показаны.
        На рис.2: вверху секторный диск (2), ниже - эллипсоид (1) и под ним - кабина (капсула) пилота (3). Как видно, на обоих рисунках суть "динамический парашют", к которому добавлен эллипсоид, разгружающий усилия пилота.
        Тот же принцип применен и по рис.3. Однако на нем показано расположение основных узлов такое, что кабина пилота (3) находится внутри эллипсоида (1), превращенного в тороид, а орган поддержки полета - секторный диск (2), - наверху. Во всех случаях секторный диск (2), кроме основной функции, может работать как крыло. От него к кабине пилота идет подвесная управляющая система. Плоскости секторного диска и крыла могут не совпадать.
        Каждый вариант имеет свои преимущества и особенности, и выбирается в зависимости от назначения и конкретной цели применения.

5.
Взлет, полет и снижение.
        Если примененный эллипсоид, взвешивающий систему в воздухе, таков, что он имеет относительно малые объем и габариты, поэтому не полностью компенсирует её вес, не удерживает вес всей конструкции в воздухе,- для выполнения полета необходимо дополнительное действие. Такое действие осуществляет секторный диск. Он был представлен ранее, например, при описании "динамического парашюта", когда воздушный эллипсоид по определенным причинам отсутствовал и всю нагрузку принимал на себя парашютист.
        В варианте "индивидуального летательного аппарата" может быть введен и вводится воздушный эллипсоид. Получается "двойная" система, осуществляющая взлет, полет и снижение, а в необходимых случаях динамическое парашютирование.
        Примечание. Спуск с определенной высоты на динамическом парашюте может быть произведен с использованием индивидуального летательного аппарата. Когда высота набрана, необходимо только уменьшить действие на секторный диск, - тогда начнется ускоренный спуск. Чтобы его уменьшить и получить движение при спуске без ускорения, нужно ввести режим динамического парашютирования. Вновь (теперь при спуске) вводится в действие секторный диск. Его действие приводит к возникновению сил воздушного торможения, и индивидуальный летательный аппарат снижается как динамический парашют. Причем, в этом случае можно регулировать скорость спуска в любом диапазоне скоростей - от нуля скорости до максимума - и на любом участке спуска. Поэтому "репетицию" можно начать с небольших высот и с малыми скоростями спуска. После приобретения соответсвующего опыта будет возможен любой (регулируемый!) диапазон скоростей и ускорений, в том числе спортивный режим. Указанный вариант не предусматривает использование для парашютирования других летательных аппаратов.
        В данной конструкции индивидуального летательного аппарата при взлете необходимы затраты работы, дающей возможность взлета. При отсутствии для этих целей двигателя работу осуществляет сам пилот. Вес системы в определенной степени компенсируется воздушным эллипсоидом, поэтому работа, производимая для осуществления взлета (и снижения) на некоторую высоту уменьшается. Она становится меньше, чем при её расходовании при парашютировании в динамическом парашюте. Однако простой подъем требует затрат сил и значительной работы. Её нет только в случае подъема на воздушном шаре.
        При применении махолета или как в данной компромиссной конструкции, находящейся где-то между махолетом и воздушным шаром, пилот все делает сам: действует, чтобы взлететь и набрать высоту, изменяет вектор действующей силы, чтобы перейти в горизонтальный полет, сохраняя при этом усилия (уменьшенные!) поддержки высоты горизонтального полета, уменьшает эти усилия для постепенного снижения и перехода около поверхности земли к вертикальному спуску.
        Время в полете зависит от условий атмосферы, возможностей и физического состояния пилота и выбранной конструкции данной полетной системы. Полетный путь теоретически неизвестен, в зависимости от всех условий его диапазон разный, однако он может быть статистически определен и быть, например, по величине в сотни километров (если не взят дополнительный груз).
        После спуска эллипсоид не отсоединяется, переноску по земле и уборку летательной системы в ангар легче производить вместе с ним.
        В полете действие восходящих и нисходящих потоков воздуха компенсируется соответствующим действием секторного диска. Система поддержки его работы не отличается от той же, примененной в динамическом парашюте. Можно напомнить, что пилот и секторный диск связаны между собой через подвесную систему (пилот остается в ней во все время полета) и систему взаимодействия и управления для создания периодических колебаний секторного диска и изменения вектора компенсирующей силы и вектора движения.
        Отличие также в создании некоторой комфортности - пилот находится в кабине.
        Работа по поддержанию секторного диска в колебательном режиме производится мышцами ног и рук, работающими в противофазе: их движение идет или навстречу друг к другу, или друг от друга, складываясь или раскладываясь (такой режим более благоприятен для создания мышечных усилий). Каждый период движения создает несимметричные импульсы силы, приложенные к секторным пластинам. Их суммарная составляющая, превышающая вес системы вместе с пилотом, позволяет произвести подъем  вверх до некоторой высоты в воздухе.
6.
Принципы действия.
        Вспомним вначале ещё раз принцип конструкции. Конечно, система на самом деле сложнее, так как надо выполнить ещё много дополнительных технических задач. Однако искусство их выполнения позволит сохранить принцип и создать конструктивное удобство.
        Симбиоз системы, построенной из эллипсоида, секторного диска и кабины пилота в водушной среде испытывает две силы: первая - подъемная сила эллипсоида, вторая - подъемная сила секторного диска.
Первая подъемная сила - постоянная (при данной плотности воздуха). Вторая - переменная, периодически действующая, поэтому в течение одного периода высота полета системы не постоянная, а изменяемая за счет периодичности действия секторного диска. Однако, поскольку обе подъемные силы приложены к общей системе, создается наложение колебаний секторного диска (переменная составляющая) на подъемную силу эллипсоида (постоянная составляющая), что вызывает дополнительную модуляцию, а общая сумма сил равна, меньше или больше веса системы. В связи с этим происходит горизонтальный полет, полет со снижением или полет с увеличением высоты.
       Процесс такого взаимодействия достаточно интересен . Сначала надо отметить, что система двух составляющих, двух сил разного действия применяется только у рыб и частично у птиц, за счет пустых полостей костей скелета и пуха.
        Чтобы наложить несимметричное действие сил секторного диска на летательную систему достаточно привести его в периодические колебания.
        Здесь возникает частный случай - это возможность настройки частот колебаний системы в резонансный режим, при котором "пружинистость" связей системы и масс узлов приводит к "освобождению" сил воздействия на секторный диск. Однако резонансный режим далее не рассматривается.
Чтобы периодические колебания возникли, необходимы периодические усилия, примененные для колебаний.Их приложение (как в любой силе) должно быть к двум телам: к несущему валу секторного диска и к его корпусу (в данном случае к корпусу кабины пилота). При этом не важно присутствует в системе эллипсоид или нет. Секторный диск ведет себя здесь как в "динамическом парашюте" - полная сила действия направлена вверх, но её составляющие за период переменны и несимметричны.
        Так, при расхождении (под действием усилий пилота) кабины и секторного диска, когда на кабину приложено усилие вниз, а к секторному диску - усилие вверх (его секторные пластины в это время открыты), - не возникает усилие поддерживания и система начинает опускаться (под собственным весом).
        При схождении их, когда на кабину приложено (или не приложено) усилие вверх, а к секторному диску тоже усилие вверх (за счет тормозящего усилия воздуха) - секторные пластины в это время закрыты - возникает усилие поддерживания, направленное вверх, и система начинает подниматься.
        Здесь, если к системе присоединен эллипсоид, он звено пассивное, но компенсирующее общие усилия.(как в полупериод опускания, так и в полупериод подъема, причем в обоих случаях в сторону подъема). Пилоту просто напросто легче работать - и, если размеры эллипсоида увеличить, можно найти такое состояние, когда подъем и полет будут происходить без действия пилота (система превращается в приоритетный по своему значению простой воздушный шар со всеми последствиями).
        Однако даже в этом случае действие (или не действие) пилота на секторный диск приведет к повышению или понижению высоты, то есть функции секторного диска не прекращаются.
        Здесь же надо ещё отметить следующее. Если под кабиной пилота установить второй секторный диск, работающий в противофазе с первым, при стремлении кабины в первом полупериоде колебаний уйти вниз, это стремление будет компенсироваться действием нижнего секторного диска (в это время верхний секторный диск свободно уходит вверх). Во втором полупериоде, когда кабина получает ход вверх, а верхний секторный диск - вниз, нижний секторный диск не препятствует этому, и верхний секторный диск создает общее усилие вверх. При этом появляется также дополнительное удобство динамической балансировки и снижения амплитуды колебаний системы. Таким образом, может возникать двойной эффект действия и эффект снижения объема эллипсоида.
7.
Другие взаимосвязи и возможности компоновки.
        Вариант № 2. Рассмотрим ещё один важный момент, возникающий при втором варианте взаимосвязи составляющих системы. Он может быть принят в конструкции с одним секторным диском. И состоит в том, что корпус кабины жестко связывается вертикальной тягой с эллипсоидом. В этом случае кабина и эллипсоид - одно целое.
        На этой жесткой связи, пропущенной через центр секторного диска, шарнирно упреплен с возможностью скольжения несущий вал секторного диска, уходящий в кабину. Таким образом, при действии усилий на расхождение, при которых кабина испытывает усилия вниз, а секторный диск - вверх, получается, что часть усилий на кабину удерживается непосредственно подъемной силой эллипсоида. Когда происходит действие на схождение, усилие на пол кабины как бы освобождается, разгружается, эллипсоид получает возможность подъема,  усилие секторного диска добавляет разгрузку, что тоже способствует подъему.
        Отсюда видно, как просто в кабине делается механизм колебаний - ноги пилота скрепляются с кольцами пола кабины, а руки удерживают кольца несущего вала. Возможно, что пилот сидит в кресле - тогда кресло скрепляется с полом кабины, а руки ухватывают кольца несущего вала. При этом нагрузка на руки увеличивается (ноги свободны). Можно встать и произвести действия усилий рук и ног (при взлете).
Вероятно, при более детальной разработке возможны другие варианты. Основная их особенность остается - очень простое выполнение, причем, как в варианте макетном, так и в натурном.
        Примечание. Ранее упоминалось о взлете секторного диска с помощью стартового устройства. Речь шла об использовании запасенной кинетической энергии. Здесь этот вариант также возможен.
Для его осуществления секторный диск перед взлетом с помощью внешних устройств приводится во вращение, чтобы был накоплен запас кинетического момента. Если он имеет определенную величину момента инерции и приобретает определенную угловую скорость, запас кинетической энергии может быть достаточен для подъема массы системы в воздух. Увеличение момента инерции секторного диска может достигаться при увеличении диаметра его внешнего обрамления, оптимального для данных целей (например, при относительно малой массе и весе секторного диска).
        Автомат преобразования расходует запасенную кинетическую энергию для работы секторного диска, вводя его в периодические, например, резонансные колебания для взаимодействия с воздухом, который эти колебания демпфирует, при этом происходит переход запасенной кинетической энергии в энергию потенциальную, то есть система осуществляет подъем на некоторую высоту (до израсходования запасенной энергии).
        После этого подъем прекращается, и, если нет дополнительный действий, начинается спуск, который возможен с динамическим парашютированием. Режимы работы возможны как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах.
8.
Изготовление макета.
        Для подтверждения работоспособности не обязательно строить полномасштабный макет. Достаточно взять уменьшенный его вариант, выполнив узлы из простых подручных средств. Об эллипсоиде и говорить нечего - он в макетном варианте прост как никогда - это обычный резиновый газонаполненный детский шарик или любой другой. Для секторного диска берется соразмерная банка из-под селедки, крышка вырезается совсем, а в дне делаются секторные прорези, оставляя между ними соединители, идущие к стенкам банки. На соединители шарнирно устанавливаются секторные пластины, то есть те части дна, которые остались от секторных прорезей. Поворот секторных пластин ограничивается резиновыми упорами или растяжками.
        К центру соединителей подводится и скрепляется с ними внешняя вертикальная трубка, так называемый несущий вал. Он соединяется с капсулой. В него вставляется другая, внутренняя,  чуть меньшего диаметра, так чтобы они могли скользить друг по другу.
        В макетном варианте  капсула может быть изготовлена в виде полого цилиндра, в которую помещен поршень. Внутренняя трубка соединяется с одной стороны с поршнем, а с другой - с газонаполненным шаром.
        К капсуле (цилиндру с поршнем) подводится гибкий шланг от рессивера, подающий импульсы воздушного напора. Приход импульса заставляет цилиндр (относительно поршня) вместе с прикрепленным к нему секторным диском испытывать усилие, направленное вниз. Поршень (относительно цилиндра) вместе с прикрепленным к нему шаром при этом испытывыет усилие, направленное вверх. Взаимные относительные действия приводят к расхождению в первом полупериоде шара и секторного диска друг от друга. Те же действия на цилиндр и поршень в другом направлении (например, реактивно от пружины) приводят к схождению  шара и секторного диска во втором полупериоде колебаний.
        При этом в первом полупериоде цилиндр и секторный диск идут вниз, а поршень и шар - вверх. Ход секторного диска вниз создает сопротивление воздуха этому движению, то есть силу, направленную вверх, а ходу шара вверх сопротивление не создается - поэтому в системе секторный диск - шар происходит уход шара вверх (опираясь на секторный диск). Система получает новое положение, когда шар относительно системы находится выше. Чего это вдруг?! И это самое положительное (!) в таком относительном нахождении, так как шар в статическом положении по заложенным в него свойствам  не мог подняться выше при действии на него веса системы.
        При этом во втором полупериоде цилиндр и секторный диск получают импульс на ход вверх (секторные пластины открыты, сопротивления воздуха нет), а поршень и шар - соответственно вниз (шар создает сопротивление понижению своего положения). В системе происходит, что секторный диск идет вверх и получает новое положение, а шар - вниз, создавая некоторое сопротивление этому. Поэтому динамически, как бы опираясь на подъемную силу и сопротивление шара, масса секторного диска или поднимается, или остается на своем месте (что очень важно!).
        В итоге за период система занимает более высокий уровень в воздухе. Важное замечание: если относительно масс системы, сил, поданных за период импульса, недостаточно, система снижается в воздухе.
        Для приведения в действие генератора колебаний усилий, идущих от узла "цилиндр-поршень", в макете можно использовать различные способы действия. Например, они могут быть такими:
  • подача в цилиндр пульсирующего давления воздуха,
  • подача в цилиндр пульсирующего давления жидкости,
  • работа цилиндра по принципу двигателя внутреннего сгорания,
  • работа узла "цилиндр-поршень" от электрического источника энергии (как импульсный электромагнит),
  • работа узла "цилиндр-поршень" от электродвигателя с преобразованием вращения в возвратно-поступательное движение,
  • другими средствами, обеспечивающими колебательный режим совместно работающих элементов  вида "цилиндр-поршень".
   9.
Заключение.
        Несмотря на развитие электронных средств информации, летать и плавать, передвигаться по суше все-таки надо. И "об этом" вовсю стараются, направляя усилия на большие проекты, считая что экономичность и безопасность средств передвижения может возрасти. Правда, всегда возникает вопрос: нужно ли идти по такому пути?
        Здесь была попытка отказаться от неприродного, тупикового пути, от применения полнооборотных движений. Кажется, что такое направление оказалось возможным, и кроме того, выявило другие, не открытые ранее полезные особенности.
        В их числе "индивидуальный полет", в первом приближении безопасный и возможный, также "динамическое парашютирование". В их числе и "самовсплывающая подводная лодка", и "безвинтовой вертолет".
        Показанные выше возможности и положительные эффекты, достигаемые в "симбиозе трёх", то есть эффекты трехкомпонентного соединения, а именно,  газонаполненного эллипсоида, секторного диска и кабины с живым "генератором"  для построения индивидуального летательного аппарата, содержат много других частных вариантов и применений. Некоторые из них были представлены в выпуске № 27.
        Многие устройства основаны именно на физическом действии самого пилота (или пловца), как генератора периодических колебаний. И было стремление показать, что решение задачи "индивидуального действия" и достижение цели возможно. Как видно, такая возможность может существовать во всех средах: в воде, в воздухе, на поверхности.
        Разные решения, данные в выпусках №№ 26-29, в связи с использованием в них секторного диска перетекают друг в друга и могут быть применены более широко, чем это показано.

        С уважением, Cesiy, 11.12.2001.

        e-mail: cesiy@netto.ru


 
 
 
 
 
 
 
 
http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru 		Отписаться
Убрать рекламу
В избранное