Это не очередная тема о инерциоидах, предлагаю обсудить аэродинамическую составляющую процесса.
Атмосфера давит на все и вся с силой, примерно, в один килограмм на каждый квадратный сантиметр, но «давление в жидкостях и газах распространяется во все стороны равномерно», поэтому мы его не ощущаем.
Итак, если посадить на вал электромотора лёгкий диск и раскрутить его, то по закону Бернулли давление атмосферы на диск уменьшится, но уменьшится равномерно со всех сторон. Но если заставить вращаться диск возле неподвижной поверхности (чем ближе, тем лучше), то картинка изменится. Итак, корпус летательного аппарата (с плоской крышей), в нем кабина и двигатель. Над крышей ротор - быстро вращающийся диск.
Снизу на корпус давит атмосферное давление, сверху на диск - пониженное. Между корпусом и ротором в узкой прослойке давление так же пониженное (работая как центробежный насос, диск создаёт вакуум). Получается, что аппарат «всплывает» в атмосфере.
Что касается динамической тяги (двигаться вперёд с большой скоростью), скорее всего воздушный винт окажется эффективнее, но при малой, или нулевой скорости (вертикальный взлёт, зависание на месте) вроде как очень эффективный движитель должен быть...
Крыло, к примеру, более половины подземной силы создаёт из-за аэродинамического профиля - выпуклость сверху заставляет поток двигаться по большему пути, чем снизу, но разница эта процентов в 10 от скорости. Летит самолёт со скоростью в 200км/ч, а скорости различаются на 20. Причём под крылом поток тоже движется (если угол атаки нуль, то давление под крылом меньше атмосферного). А диск раскрутить до окружной скорости в 20 км/ч - нефиг делать. И до 200 можно разогнать.
Причем, если удастся понизить давление на пятнадцать процентов - не так и много - диск, диаметром всего метр сможет создать подъемную силу в 118 кг, этого достаточно для легкого одноместного летательного аппарата. А диск диаметром в два с половиной мерта при понижении давления всего на 10% сможет поднимать почти пятьсот кг.
Toxik Пост: #412540 От 10.Mar.2013 (17:19)
Картинка...
Причем, если удастся понизить давление на пятнадцать процентов - не так и много - диск, диаметром всего метр сможет создать подъемную силу в 118 кг, этого достаточно для легкого одноместного летательного аппарата. А диск диаметром в два с половиной мерта при понижении давления всего на 10% сможет поднимать почти пятьсот кг.
Сомневаюсь я в том, так легко понизить давление на 10%.
Иначе бы, давно так летали.
Ведь это, по сути, центробежный насос для воздуха, только без лопаток.
Как пример - пылесос. - там с лопатками.
Какой либо ощутимой руками тяги он не дает.
Мощность пылесоса 1.6 кВт, диаметр турбины 15 см, обороты - ХЗ, но под 10000.
при такой мощности электромотор с 35 см винтом дает больше 5кг тяги.
Можно попробовать с плоским диском, но пока не знаю где взять сбалансированный твердый и жесткий диск диаметром 20-25см. (чтоб сравнить с аналогичным винтом)
Аргумент. причем, без шуток. наверняка подводные камни выплывут, дойди дело до практики. расстояние между диском и основанием должно быть минимально, кроме того диск будет прижимать к статору, вероятнее всего.
отбалансированный диск - вырезать из пластика (пенопласта а-ля потолочная плитка, что пожеще) и отбалансировать. тут, благо, достаточно только одной статической балансировки, это не винт балансировать.
но, имхо, 1,6кВт для такого диска лишку, либо обороты нужны больше, чем на винт - сопротивления лобового нет, только трение о воздух, а оно скорее всего меньше, чем у винта будет.
были, к слову, экспериментальные самолеты с колеблющимся предкрылком. маленькие крылья, короткий разбег, и они реально летали, но то было в СССР, появились реактивные самолеты, что были круче по характеристикам, и колеблющийся предкрылок канул в лету. А роль этого предкрылка как раз и была в том, что он как вечером обдувал верхнюю часть крыла, и скорость потока над ней была больше, чем если бы самолёт летел без предкрылка.
Что до лопаток как на ротора пылесоса - они тут и не нужны. Там они для того, чтобы прокачивать большой объем воздуха, а тут пусть движется тонкий, пограничный слой, в идеале вообще, диск пусть движется, а воздух стоит.
Да, и вместо целикового диска, возможно, стоит использовать диск из сетки, или что-то типа. Чтобы оно просто гоняло воздух над корпусом...
1. Нужно, по факту 2 диска, неподвижный и вращающийся.
2. Диск из потолочки не пойдет: она легко гнется, и при небольшом зазоре диски сомкнутся + сложно закрепить на валу, ибо мягкий материал ну и по той же причине, при наличие тяги его порвет в местах крепления.
3. Диск из сетки не пойдет, т.к. для создания разряжения воздух должен прилипать к диску, течение воздуха должно быть ламинарным.
4. Единственный пододящий материал или Стеклотекстолит 2-3 мм толщиной или Д16Т 2-3 мм толщиной. Увы, пока не могу потратить на это денег. А попробовать интересно. 😀
5. трение о воздух - это не мало. (та же турбина тесла - гладкие диски но за счет трения снимается большая мощность) Да, 1.6кВт много. ПОэтому если сподоблюсь - будут моторчики по 350-450 Вт (в зависимости от напряжения) - авиамодельные бесколлекторники - у меня их много 😀
Что касаемо самолетов с колеблющимся предкрылком. Некое дальнее развитие - FanWing (ищем в яндексе сами, чтоб не загромождать тут) суть та же, только вместо предкрылка тангенцальный вентилятор (да габаритнее и для меньших скоростей, но проще и надежнее с точки зрения механики)
Тоже хочется попробовать, с целью получения вертикальной тяги и сравнения результата с обычным винтом. может в ближайшее время и попробую.
1. Давай для краткости назовём их ротор и статор.
2. Вряд ли. В смысле, масса конструкции тоже мала будет, скорее взлетит, чем все тобой перечисленное. Для более мелких моделек годны СД диски, ну или акрил от коробок от них, это из подручного.
3. Диск из сетки будет вращаться не сам по себе, а в «чехле» из воздуха, вращающегося вместе с диском. Увлекать за собой воздух. В случае с цельным диском, подъёмная сила рождается на нем, а в случае с диском из сетки - на статоре, по которому «трётся» «чехол» из воздуха, увлекаемого сеткой. Потенциальная вкусность в том, что сетку не будет притягивать к статору, а если будет, то значительно меньше. Правда и жёсткость у неё меньше.
4. Стеклотекстолит, из доступных, был бы идеальным вариантом, дюралька вторая на очереди... у меня их есть, да пересыл... проще, если я тебе денек на телефон кину, во сколько текстолит обойдётся.
5. С турбинами Тесла знаком не понаслышке, делал три штуки. Там весь фокус в том, что диск не один. И расстояние между ними очень маленькое, завихряться газу негде. А тут над ротором формируется куча «слоёв», которые друг относительно друга проскальзывают, а между ротором и статором создастся разряжение, и трение уменьшится.
Про роторные крылья тоже читал, суть там действительно одна. Ещё модельку года два назад строил: на тонкий кусок пенопласта наклеивал три полоски фольги, подавал напругу со строчника питаемого от лампы (через выпрямитель - селеновый столбик). На среднюю провод, и на две крайних - что-то типа эффекта бифильда Брауна, только в пограничном слое над пластиной. Можно сказать, взлетала, хотя устойчиво так и не зависла. То на одна сторону валилась, то на другую, но подъёмная сила была. Но там движение воздуха было в десятки раз меньше, чем можно вращающимся диском создать...
1 ОК 😀
2. Массы хватит. Модельные карбоновые спечные и нейлоновые винты замечательно разлетаются.. А они намного прочнее потолочки, при сопоставимой массе. Да и основная "беда" - нежесткость в районе ступицы - выломает.
3. Ну ХЗ. где взять жесткую сетку - не знаю. Можно просто насверлить дырок в текстолитовом роторе после первого опыта.
4. Отписал в личку.
5. Возможно 😀
По поводу винтов - диск окажется в разы прочнее. Сравни сечение шейки лопасти винта, и диска возле ступицы. Наиболее вероятные поломки это если выдавит ступицу, прижав ротор к статору (это если движитель заработает, причём заработает хорошо). Второй случай - поломка от того, что ротор на оборотах за статор «шкрябнет». Тут текстолит, кстати, очень небезопасен будет, так что опыты нужно аккуратнее производить, стараясь в плоскости вращения не стоять.
Toxik Пост: #412540 От 10.Mar.2013 (17:19)
Картинка...
Причем, если удастся понизить давление на пятнадцать процентов - не так и много - диск, диаметром всего метр сможет создать подъемную силу в 118 кг, этого достаточно для легкого одноместного летательного аппарата. А диск диаметром в два с половиной мерта при понижении давления всего на 10% сможет поднимать почти пятьсот кг.
Зачем все так усложнять?
Начните от простого, возьмем шар и откачаем из него воздух, он как поплавок начнет создавать тягу пытаясь "всплыть" в верхние слои атмосферы.
Все вполне по законам физики и может работать, но как всегда есть один нюанс 😀
Давление атмосферы будет стремиться раздавить этот шарик причем при радиусе шара в метр и разнице давлений даже 10-20% давить на него будет столб воздуха высотой 20км и силой примерно две тонны, для беглого расчета берем вес одного кубометра воздуха равным 1кг (на самом деле чуть меньше) столбик этих кубов высотой двадцать километров давит на один квадратный метр поверхности с силой 20 тонн, при разнице давлений в одну десятую (10%) на наш ЛА будет давить примерно две тонны.
Как только вы найдете материалы достаточно прочные что бы выдержать такое давление и достаточно легкие что бы всплыть при этом, приходите, побеседуем. До этого момента вакуумный аэростат - утопия. Лед зеппелин блин, слушайте классику 😀
Хотя есть интересная мысль во всем этом, если противопоставить силе внешнего давления центробежную силу, тогда используя достаточно прочный материал можно (теоретически) победить парадокс массы описанный выше, при раскручивании шара внешнему давлению стремящемуся его схлопнуть будет противостоять центробежная сила стремящаяся его растянуть в эллипс. Может что и выйдет однако.....
MPR, чем из шарика воздух откачивать, гелия туда, или водорода, но подземной силы больше килограмма на кубометр не получишь. А тут принцип совсем другой. Если в старика аналог привести, то это поршень в трубе, и с одного конца трубы воздух откачать до 0,9атм. Та сила, которая твой шарик будет раздавливать здесь останется только с одной стороны, и будет давить на поршень.
Просто вместо трубы - диск, а давление понижается по закону Бернулли.
GibajD, появилась мысля, как малой кровью попробовать эффект. «сетка» вместо диска - это весьма условное название. Что-то, что воздух над статором гоняет. В первом приближении можно с винтом попробовать, на вал легко садится, прочности хватает, и отбалансирован, и, предполагаю, что у тебя есть в наличии. А на статор любую хрень можно приспособить, хоть фанеры, хоть плотного картона кусок. Закрепить так, чтобы винт не задевал, но ходил как можно ближе, и включать попробовать в разные стороны. Даже не берусь судить, в какую лучше будет...
Ессно большой тяги ждать не стоит, но посмотреть будет ли она сможем, и есть возможность сравнить нагруженность двигателя при одном и том же ротора, но в разных условиях, есть к чему привязаться.
А я пока маленькую модельку с дисками и моторчиком китайским от ХЗЧ соберу, с ней попробую.
Toxik Пост: #412662 От 11.Mar.2013 (11:32)
MPR, чем из шарика воздух откачивать, гелия туда, или водорода, но подземной силы больше килограмма на кубометр не получишь.
а если откачивать то двадцать тонн, почувствуйте разницу
Toxik Пост: #412662 От 11.Mar.2013 (11:32)
Если в старика аналог привести, то это поршень в трубе, и с одного конца трубы воздух откачать до 0,9атм.
Все дедовы примеры лежат в области фантастики на тему как бабушке хер прикрутить, нельзя одновременно откачать воздух из трубы и при этом иметь открытую стенку, даже если производительность насоса по откачке значительно превышает перепускные способности трубы, все равно труба в этой схеме будет лишним элементом.
Toxik Пост: #412662 От 11.Mar.2013 (11:32)
Просто вместо трубы - диск, а давление понижается по закону Бернулли.
Понимаешь, закон Бернулли в данном случае гораздо эффективнее работает в обычном пропеллере, обычного вертолета.
Toxik Пост: #412662 От 11.Mar.2013 (11:32)
MPR, чем из шарика воздух откачивать, гелия туда, или водорода, но подземной силы больше килограмма на кубометр не получишь.
а если откачивать то двадцать тонн, почувствуйте разницу
ИМХО, незнание физики.
"Тяга" вакуумного дирижабля = массе занимаемого им воздуха. И всплывать он будет по закону Архимеда, как и классический. Т.е. около 1 кг с м3.
И никаких 20т.
Если б все так было - то термоса бы вырывались из рук ввоздух 😀
О! в кинескопе телевизора или монитора тоже вакуум (получше чем в термосе)
Объем 21" кинескопа примерно 0.05м3. тогда получаем гипотетическую тягу кинескопа 1 тонну 😀 Чего ессно не наблюдается. З.Ы. для проверки можете ппрбовать полетать на старом ЭЛТ мониторе - их счас бесплатно раздают 😀
а если откачивать то двадцать тонн, почувствуйте разницу
Откуда они возьмутся, мил человек... Если взять гипотетический "стакан", с площадью дна в 1 метр и вертикальными стенками километров в 200, то на дно будет давить 10 тонн примерно, ибо атмосферное давление примерно 1 кг на см^2, откуда взялось 20 тонн вообще не понятно.
нельзя одновременно откачать воздух из трубы и при этом иметь открытую стенку, даже если производительность насоса по откачке значительно превышает перепускные способности трубы, все равно труба в этой схеме будет лишним элементом.
А при чем тут открытая стенка? Хорошо, перефразирую. Не труба, а "стакан", перевернутый вверх дном. В стакан вставлен притертый поршень, массой 100 кг и площадью в 1 метр квадратный. Откачивая воздух из стакана (из пространства, органиченного стенками стакана, его дном, и поршнем, для особо придирчивых) откачиваем часть воздуха до такой степени, чтобы уравновесить поршень.
И вот тут правда твоя, "труба" паразитный элемент. Нет разницы, миллиметр от поршня до дна стакана остался, метр, или десять метров, результат тот же - поршень мы уравновесили, он не падает, но вакуумному насосу в первом случае придется работать гораздо меньшее время.
Так и с диском. Спору нет, если говорить о движителе, разгоняющем транспортное средство до энной скорости, то воздушный винт окажется эффективнее. Но КПД воздушного винта достигает максимума на скорости (определенной, при превышении ее снова падает), а при маслании воздуха на месте КПД крайне мал. Я строил в свое время пару аэросаней - с места съезжают очень лениво, но набрав скорость летят будь-будь.
Но здесь речь о компенсации гравитации, о висении на месте, или передвижении с малыми скоростями. Возушный винт, чтобы повысить КПД для таких условий должен быть бесконечно большого диаметра и бесконечно малого шага, и вращаться с малой скоростью, потому на вертолетах и стоят большие винты - компромисс между КПД и сопроматом. При таком использовании - создание тяги "на месте" ни к чему гонять большие объемы воздуха, и тут вращающийся диск с прослойкой "области низкого давления" в несколько миллиметров может оказаться эффективнее. А главное, габариты его обещают быть меньше.
З.Ы. для проверки можете ппрбовать полетать на старом ЭЛТ мониторе - их счас бесплатно раздают smile
😈😈🤢🤢
З.Ы. А на попробовать сегодня времени не хватило((( Работа, сплошная работа, чтоб ее...
В общем, вот итоги.
Общее фото стенда. для начала поставлен пропеллер 12х9. Этот проп "тяжел" для этого мотора, но для проверки сойдет.
.jpg
Напряжение 12.3В
Ток, А. Тяга в граммах.
1 ----------- 125
3 ----------- 290
5 ----------- 423
10 ---------- 650
13 ---------- 800
13А - это максимум. Шаг винта слишком большой. Данный двигатель может "утилизировать" и 30А.
Теперь поставим диск диаметром в те же 12 дюймов.
.jpg
Зазор между подвижным и неподвижным диском 3мм. (меньше сложнее, поэтому решено было проверить так). Диск не особо сбалансирован, поэтому раскручивать до максимума я его побоялся. обошелся где-то чуть больше половины "ручки газа".
Сам по себе, диск значительно (в разы) тяжелее пропеллера..
В общем - Результат - 0...
При этом потребление тока 3А, тяга 0гр.
Самое забавное, что в процессе раскручивания (я потихоньку добавлял "газ") тяга появилась - целых 4 грамма при 1.5А потребляемого тока. потом резко исчезла примерно на 2А. И дальше не появлялась.
Если поднести руку сбоку от дисков - чувствуется слабенький ветерок.. примерно как от компьютерного кулера на 120мм..
Если кратко, возможно расстояние между дисками велико. У моторчиков каковы обороты? И какие были в эксперименте с диском, ну, хотя бы, легче-тяжелее диск крутился чем винт при тех же 3А?
Стоит попробовать вместо верхнего диска винт поставить, и тягу посмотреть, и с сеткой проверить, посмотреть а-ля на форточку от комаров, бывает такая, цельнотпластиковая, перфорированная дырками круглыми миллиметра по полтора, ну или что подходящее повернётся...
И, таки, нужно разбираться, что за тяга была при полутора ампера, и почему пропала. Вибрация на этой частоте не усилилась?
Обороты мотора на ХХ (без винта) 9225 (расчетные).
Диск крутится намного тяжелее. У него масса раз в несколько больше чем у винта.
При одинаковом "газе" обороты у диска раза в 2 меньше..
на первом фото видно приборчик KVRPM-метр (второй над аккумулятором). На нагруженном моторе обороты он не будет показывать точно, а вот оценить разницу между двумя винтами (винтом и диском) можно. Правда, точность никакая. Но понять, что меньше или больше, и в 2 или в 10 раз можно..
С сеткой опыт еще будет: Предполагаю взять сетчатую крышку для сковородки. Но она хлипкая - зазор, наверное, увеличивать придется.
Про винт, уже написал: тяга обратная получается - воздух отражается от нижнего диска, получается "реверс"
Насчет мелкой тяги.
Вариант 1. Вибрация. С ростом оборотов она усиливается, но становится "крупнее".
Вариант 2. Деформация верхнего диска (ротора). Как уже писал в ЛС, с ростом оборотов верхний диск деформируется - присасывается в нижнему. Но в середине этому мешает вал мотора, поэтому "присасывает" края - диск становится немного выпуклым в центре. Зазор уменьшается, примерно до 0.5мм - настолько выступают головки болтов, которые крепят диск к основанию - диск периодически начинает шкрябать.
По этой причине, уменьшать первоначальный зазор считаю бессмысленным. Впрочем, попробовать можно. Как буду экспериментировать с сеткой, попробую и с небольшим зазором.
То, что обороты диска меньше, это не в массе дело... в вакууме его бы моторчик раскрутил до номинальных на ХХ, просто трение диска о воздух больше, чем винта. Получается, если и винт тяжёл был, то мотор конкретно перегружен... аккуратнее, не спали, если есть чем заменить, лучше заменить на более мощный.
Деформацию дисков я предполагал, но и наличие тяги тоже... почему не наоборот? С пропеллером и обратной тягой вообще интересная штуковина... вроде куда там отражаться воздуху?
Тут все просто: воздух пропеллер гонит вниз, он отражается от нижнего диска и идет вверх.
Проверяется просто: берется компьютерный кулер и кладется на стол. чтобы поток был в сторону стола. Поток отражается обратно - это чувствуется рукой.
Не знаю... сейчас думал как да что, для большого аппарата нужно делать по периметру ротора жёлоб, и разливать туда жидкости, типа жидкого масла, при вращении его загонит в жёлоб центробежный силой, внутри вакуум создастся, но масляный клин не позводит ободу касаться статора. Но это было бы хорошо, если бы точно знать, что эффект есть...
ММ.. думаю, что через щель центробежной силой масло просто выгонит наружу и все.
А вакуума внутри не будет - чтоб он был, воздух должен выходить, а ему "масляный клин" мешает..
А что, если наоборот, диски раздвинуть (предварительно отбалансировав ротор), чтобы до появления скрежечущих звуков большие обороты на мотор можно было подать? Вакуума между ротором и статором не создаётся толком, а воздух крутится в зазоре, как хочет, там вся подъёмная сила и умножается на ноль. ИМХО, вариант с сеткой для модельки лучше подойдёт...
Попробую вместе с вариантом сетки.. БОльше 1.5см раздвинуть диски не удастся - вал двигателя не очень длинный.
И в массе тоже.
Чтобы раскрутить тело большей массы, надо потратить больше энергии. Больше масса - больше момент инерции - больше нужный крутящий момент. А он постоянно тормозит о воздух.
Движок не спалю - я надолго его не запускаю, смотрю за температурой.
Допустимая мощность движка по "паспорту" - 444Вт при 16В = 35А
А перегруженность "тяжелым" винтом будет выражаться только в том, что он не выходит на нужные обороты..
С тем винтом получилось забрать только 13А, тогда как "в идеале" должно быть 35А.
Надо будет с другими потестить пропами.. УВЫ, но "идеальные" пропы для этого движка мне так и не пришли.. Китайцы.. 😕
Toxik Пост: #412863 От 13.Mar.2013 (23:36)
То, что обороты диска меньше, это не в массе дело... в вакууме его бы моторчик раскрутил до номинальных на ХХ, просто трение диска о воздух больше, чем винта. Получается, если и винт тяжёл был, то мотор конкретно перегружен... аккуратнее, не спали, если есть чем заменить, лучше заменить на более мощный.
«Жёлоб» - имелось в виду повернутый на бок, буквой С, а не U, тогда центробежный силой масло в него вожмет, а не разбрызгает. И воздух, если не весь, то часть выйдет. Он там, по идее, не мешает, но создаёт дополнительное трение, понижает кпд.
Что до 1,5 см - этоготдаже лишку будет, хотя... при такой раздвижке пипилац примет форму летающей тарелки
При 3мм мы получаем, что сила, действующая на края диска вниз (присаывающая) больше, чем вверх. И с ростом оборотов она увеличивается - зазор то уменьшается. Т.е. таким образом сила вверх (подъемная) никогда не будет больше чем присасывающая и диск не взлетит.
Может быть, как-то поможет увеличение зазора..
З.Ы. а про желоб все равно не понял. Масло же должно касаться обоих дисков - иначе толку не будет.. а если оно касается обоих дисков, то сквозь щель его выбросит центробежной силой или выдавит сжатием дисков.
Есть другая мысль:
Просверлить у ступицы ротора несколько отверстий диаметром 6-8 мм.
Чтобы в щель между ротором и статором подсасывался воздух СВЕРХУ. тогда их не будет так сжимать...
Правда, как конечный вариант увеличение кол-ва отверстий приведет к варианту сетки 😀
Toxik |
Post: #412500 - Date: 10.03.13(11:05)
