gazya.ru страница 1
скачать файл

Вертостат 

Таким странным именем называют гибрид, который получается из объединения дирижабля (или аэростата) с вертолетом. Как возникла идея  вертостата ? Человек всегда хотел оторваться от земли. И его первые успешные попытки связаны с аппаратамилегче воздуха. Сначала шары братьев Монгольфье, наполненные горячим воздухом, а затем дирижабли с водородом позволили человеку осуществить свою многовековую мечту.

Появление в последние годы легких и прочных пленок послужило толчком к развитию спортивного воздухоплавания на шарах Монгольфье. Вместо плетеной корзинки нынешние спортсмены используют миниавтомобиль. В полете он служит гондолой и источником горячего воздуха, а на земле позволяет транспортировать шар в сложенном виде.

А дирижабли после многих крупных и трагических катастроф уступили свое место аппаратам тяжелее воздуха — самолетам, а позднее вертолетам. Дирижабль обладает некоторыми органически присущими ему недостатками, - которые обусловили его судьбу. Первый — это большие размеры, вызванные малой удельной грузоподъемностью. Отсюда большие ветровые нагрузки, малая прочность, которые в сочетании привели к гибели многих дирижаблей. Второй — это аэростатическая неуравновешенность, которая заставляет возить с собой большое количество балласта и тем самым уменьшает полезную грузоподъемность. И третий недостаток, послуживший причиной гибели многих дирижаблей, наполненных водородом, — это их пожароопасность. Что касается последнего недостатка, то в наше время появилась возможность заменить горючий газ — водород — негорючим гелием, так как объемы его добычи сильно возросли, а цена стала меньше. Объединение дирижабля с вертолетом позволяет уменьшить его размеры и снять проблемы аэростатической неуравновешенности. По сравнению с вертолетом такая система позволяет увеличить грузоподъемность и экономичность аппарата. Существует несколько различных компоновок  вертостата . Мысейчас рассмотрим еще одну (рис. 10), которая обладает рядом преимуществ.



рисунок 10

Подъемную силу, создаваемую винтом вертолёта, можно представить в виде

РВ =ΔpπRВ²

где Δр — разность давления, сверху и снизу от плоскости вращения несущего винта, a RВ s — радиус винта. С достаточной степенью приближения можно принять, что на верхней поверхности тороидального аэростата в пределах от r= RB до r = Ra (см. рис. 10) будет поддерживаться пониженный уровень внешнего давления на величину 0,5Δр. Это давление на стенках аэростата создаст дополнительную подъемную силу, равную

Pд= 0,5 Δpπ (Ra - RВ

Общую динамическую подъемную силу можно представить следующим образом:

Rоб=( 1+ k) PВ

Где


K= 0,5 [ (Ra / RВ )² -1]

Так как k = (Pоб — РВ) /РВ, то коэффициент k определяет относительное увеличение подъемной силы за счет взаимодействия несущего винта с оболочкой. Полная подъемная сила будет складываться из Роб и аэростатической подъемной силы Ра, равной:

Ра= (qb — Qг) Vg, где qb, Qr - плотности воздуха и гелия, а V объем аэростата.

Радиус r можно выбрать, например, из условия, что подъемная сила аэростата уравновешивает собственный вес конструкции. Для примера рассмотрим советский вертолет МИ-б. Его собственная масса равняется G = 28 500 кг, а радиус несущего винта равенRв= 17,5 м.

Получим уравнение для радиуса r:

28 500 = 2л2 ( - Qr) (RВ + г) г2.

С учетом дополнительного веса оболочки аэростата можно принять

г = 7,30 м. Так как Яа = RB + г = 24,8, то k = 1,5

Несущий винт вертолета без оболочки создает подъемную силу, равную Рв = 400.кН.

Благодаря взаимодействию с оболочкой эта сила достигает значения Роб = 600 кН.

И поскольку вес аппарата уравновешен аэростатической подъемной силой, вся эта сила равняется полезной грузоподъемности, которая в этом случае увеличивается в 5 раз. Сравним теперь эти параметры с параметрами дирижабля.

Объем дирижабля такой же грузоподъемности будет равняться 130 тыс. м3, в то время как объем тороидальной оболочки  вертостата  всего 26 тыс. м3. Отсюда, как следствие, получаем не только уменьшение объема рабочего газа, но и уменьшение ветровой нагрузки, уменьшение веса оболочки, увеличение жесткости конструкции, т. е. улучшение всех параметров, которые характеризуют дирижабль. Что касается аэростатической ус-тойчивости, то при наличии винта с несущей и регулируемой силой в пределах от 0 до 600 кН этот вопрос даже не возникает.



http://www.uwms.artefactworkshop.ru/hydrodynamic/2_3.html
скачать файл



Смотрите также:
Таким странным именем называют гибрид, который получается из объединения дирижабля (или аэростата) с вертолетом. Как возникла идея вертостата ? Человек всегда хотел оторваться от земли
35.57kb.
Троице-Сергиева лавра
20.89kb.
Я отошел от стола и хотел отпить из чашки, как она выпала из рук. Я стоял и смотрел, как моя рука сначала прошла сквозь стол, чтобы успеть схватить ее, а затем через чашку. Фу ты, нечистая! Что это
98.92kb.
Урок Представление информации. Кодирование чисел
255.03kb.
Цель, задачи и содержание дисциплины
51.45kb.
Не модулированный
55.67kb.
Классы. Конструкторы и деструкторы
141.8kb.
Приложение Абиотические факторы среды
33.01kb.
1. в-первых, наипаче всего должны дети отца и матерь в великой чести содержать
22.45kb.
Для получения «титула» «алкоголик» совсем не обязательно пропивать последнее, валяться в канаве или галлюцинировать. Требуется немногое иметь алкогольные убеждения и потребность в спиртном
90.66kb.
Огненное творчество космической эволюции
516.95kb.
Кто не знает рассказа про них? Кто никогда не слышал об этих двух братьях, один из которых убил другого?
229.35kb.