Загрузка...ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ
Аэросани, аэроглиссеры, всевозможные аппараты на воздушной подушке, экранопланы, микросамолеты и микроавтожиры, различные вентиляторные установки и другие машины не могут действовать без воздушного винта (пропеллера). Поэтому каждый энтузиаст технического творчества, задумавший построить одну из перечисленных машин, должен научиться изготовлять хорошие воздушные винты.
А поскольку в любительских условиях их проще всего делать из дерева, речь пойдет только о деревянных пропеллерах. Однако следует учесть, что по деревянному (если он окажется дачным) можно изготовить совершенно аналогичные винты из стеклопластика (методом формования в матрицу) или металла (отливкой).
Наибольшее распространение благодаря своей доступности получили двухлопастные винты из целого куска древесины (рис. 1). Трех и четырехлопастные воздушные винты сложнее в изготовлении.
Двигатель
Мотор для нашей самоделки может быть использован от обычного лодочного катера советских времен. Но для любителей большой скорости этого покажется мало. В таком случае следует обратить внимание на японские двигатели «Хонда» и «Ямаха» мощностью от 150 до 210 лошадиных сил. В паре с воздушным винтом такой мотор способен разогнать лодку до 50 километров в час по воде и до 90 по льду. Клиновые ремни и термостат берется от легкового автомобиля типа «Жигули». Ведомый и ведущий шкивы изготавливаются из дюралюминиевой стали.
Как самолёты научили стрелять через винт
Первая мировая война дала небывалый импульс военной науке. Человек в своем умении убивать других людей никогда не имел себе равных. Война лишь подтвердила этот тезис. Начав конфликт с довольно примитивными самолетами, которые часто не несли вообще никакого вооружения и выполняли главным образом разведывательные задачи, военные и промышленность очень быстро вывели авиацию на совершенно новый уровень.
В первых воздушных боях авиаторы часто стреляли друг в друга из револьверов и пистолетов, при этом бои в буквальном смысле проходили на расстоянии пистолетного выстрела. Однако уже в 1914 году были представлены первые синхронизаторы, которые позволяли вести огонь через вращающийся воздушный винт без опасности его повреждения. В 1915 году первые синхронизаторы появились на боевых самолетах. Сначала на французских, а затем и на немецких.
Появление первых синхронизаторов
На самом деле вопрос о том, как самолеты стреляют через вращающийся винт и не отстреливают себе лопасти, в какой-то момент появлялся в голове почти каждого человека. Практически все, кто интересовался авиацией дореактивной эры, искали ответ на этот вопрос. При этом интерес к теме подогревался большим количеством фильмов военной тематики, которые продолжают снимать и по сей день.
Ответом на вопрос, мучающий людей только знакомящихся с миром авиации, является «синхронизатор». Именно так назвали механизм, изобретенный в годы Первой мировой войны. Сам синхронизатор представлял собой устройство, которое позволяло летчику вести огонь через область, которая ометалась воздушным винтом самолета, без опасности повреждения винта пулями, а затем и снарядами.
Появление такого устройства диктовалось самим развитием авиации и опытом первых же воздушных боев. Сначала, когда самолеты планировалось использовать лишь для разведки и корректировки огня артиллерии, проблем особо не было, и летчики действительно обходились личным оружием. Но концепция применения авиации быстро менялась уже в ходе боевых действий.
Вскоре на самолетах начали появляться турели с пулеметом или пулеметы, которые могли стрелять над винтом. Отдельно можно было выделить модели с толкающим винтом, который никак не мешал вести огонь прямо по курсу. При этом технологии размещения вооружения в крыле самолета на тот момент просто не существовало. Не было и систем дистанционного управления.
Ролан Гаросс, фото 1910 год
Турель с пулеметом, конечно, облегчала жизнь в бою, но она позволяла вести огонь лишь в задней полусфере, исключая наиболее актуальную для всех истребителей фронтальную зону. Первые решения проблемы с курсовой стрельбой через вращающийся винт были предложены уже в 1913–1914 году. Считается, что первыми такие устройства предложили швейцарский инженер Франц Шнайдер и француз Солнье.
Уже в ходе войны идею Солнье развил французский летчик, спортсмен и герой Первой мировой войны Ролан Гаросс. Сегодня это имя знакомо людям даже максимально далеким от авиации. Именно в его честь назван теннисный турнир – один из четырех турниров Большого шлема, проводящийся в Париже.
Устройство, сконструированное и внедренное Роланом Гароссом, по праву ознаменовало собой рождение самолета-истребителя в классическом понимании данного термина. Гаросс предложил «отсекатель» или «отражатель» пуль. Система была максимально простой и утилитарной, но позволяла стрелять через вращающийся винт. Визуально она представляла собой металлические уголки, которые были закреплены в основании лопастей винта так, чтобы пули при попадании рикошетировали в безопасную для летательного аппарата и летчика область.
У конструкции были свои недостатки. Примерно 7–10 процентов пуль терялось так, попадая в отражатели. При этом винт прибавлял в весе, нагрузка на двигатель возрастала, что вело к преждевременному выходу из строя. Полезная мощность винта также падала на 10 процентов. Но все эти недостатки компенсировались возможностью ведения огня по курсу самолета.
Винт с отражателями, который немцы сняли с самолета Гаросса
В феврале 1915 года в распоряжение су-лейтенанта Ролана Гарроса был предоставлен одноместный «Моран Парасоль», который получил новую систему с отсекателями на лопастях винта. Уже 1 апреля того же года новшество показало себя во всей красе. На высоте в тысячу метров летчик сбил немецкий самолет-разведчик «Альбатрос», а затем за короткое время одержал ещё ряд воздушных побед.
«Бич Фоккера»
Утром 18 апреля 1915 года Гаросс совершил вынужденную посадку на территории, занятой немцами, и попал в плен. До прибытия немецких солдат он успел поджечь свой самолет, но полностью он уничтожен не был. Немцы получили возможность изучить французское устройство для стрельбы через винт. Быстро выяснилось, что немецкие пули, покрытые хромом, разносят и сами отражатели, и винт, в отличие от медных французских пуль.
В любом случае копировать французскую разработку немцы не стали. При этом работы над созданием синхронизторов велись во многих странах Европы ещё до начала войны. Германия не была исключением. Механический синхронизатор изобрел для немцев голландский авиаконструктор Антон Фоккер. Им он оснастил истребитель-разведчик Fokker E.I.
Самолет представлял собой расчалочный моноплан, дальнейшую модификацию разведчика Fokker М5К, который, в свою очередь, был создан на базе французского аэроплана «Моран Солнье» G. Основным отличием и от модели М5К и от французского самолета стал синхронизированный пулемет.
Первый серийный истребитель с механическим синхронизатором Fokker E.I
Fokker E.I – стал первым полноценным серийным истребителем, способным вести огонь через лопасти винта. В воздушных боях это давало немецким летчикам сильное преимущество над истребителями союзников, у которых пулеметы были расположены менее удобным образом. Уже к концу лета 1915 года превосходство немцев в воздухе стало абсолютным. Английская пресса даже придумала для нового немецкого самолета название «Бич Фоккера», что отражало тяжелейшие потери, которые несли КВВС Великобритании в боях с немцами.
Новый истребитель Германии за счет появления механического синхронизатора был опасен даже для французских вооруженных истребителей, в том числе моделей с толкающим винтом. Даже с пулеметом на борту у таких машин отсутствовала защита задней полусферы. Немецкие летчики, которые заходили в хвост французским самолетам, безнаказанно расстреливали противника, поражая двигатель.
Простейшее устройство Фоккера обеспечивало немцам полное превосходство в небе до весны 1916 года, пока один из самолетов не совершил вынужденную посадку на занятой французами территории. Англичане и французы быстро скопировали устройство и получили возможность сражаться с немцами на равных.
Устройство механического синхронизатора Фоккера
Механический синхронизатор Фоккера позволил связать стрельбу пулемета со скоростью вращения винта. Конструкция была надежной и простой и надолго обосновалась в авиастроении. Фоккер связал гашетку с тягой винта, позволяя пулям пролетать мимо вращающихся лопастей. По сути, он представил простой и изящный кулачковый механизм, который один раз за вращение «выключал» гашетку в тот момент, когда лопасти пропеллера оказывались в определенной точке.
На вращающуюся часть двигателя конструктор установил диск с выступом. При вращении этот кулачок двигал тягу, которая была связана со спусковым механизмом пулемета. Каждый раз выстрел производился сразу после того, как лопасти проходили перед стволом пулемета. Так Фоккер решил две основных проблемы: обеспечил сохранность винта и добился высокой скорострельности. Хотя скорострельность здесь напрямую зависела от оборотов двигателя.
Синхронизатор Фоккера
Устройство синхронизатора. С 40 секунды хорошо видно, как работает кулачок синхронизатора
Синхронизатор определенно требовал точной настройки уже после установки на самолет, однако оказался настолько успешным, что полностью изменил ход воздушной войны, на долгие годы став образцом для подражания. В дальнейшем к началу Второй мировой войны на истребителях появились более совершенные электронные синхронизаторы, что позволило повысить темп стрельбы.
При этом даже к тому моменту с синхронизаторами могли быть проблемы. К примеру, они проявились на советском истребителе МиГ-3, который начал массово поступать в части только перед самым началом Великой Отечественной войны. Отказы синхронизаторов в 1941 году случались на данной модели достаточно часто, что вело к прострелу лопастей винта крупнокалиберными пулями. На больших скоростях полета такой дефект мог привести к потере самолета и гибели летчика.
Полностью от синхронизаторов отказались только после перехода с винтовых самолетов на реактивные, когда данные устройства потеряли свою актуальность. Это произошло уже в 1950-е годы.
Как пулемет стреляет через винт самолета?
Первые военные истребители были винтовыми. Авиационные инженеры столкнулись с проблемой вращающегося пропеллера. Покрывать огнем цели, находящиеся во фронтальной области, было невозможно. Первое решение проблемы — металлические уголки на лопастях. Если пуля попадала в лопасти, то она рикошетила, при этом не нанося вреда винтовому изделию и экипажу самолета.
Более продвинутое решение изобретено нидерландским авиаконструктором. Для решения поставленной задачи стал использоваться синхронизатор стрельбы. Посредством этой разработки полностью решалась проблема. Стрельба велась только в нужный момент, когда лопасти винтового изделия не мешали выстрелу. Специализированный синхронизатор определял момент вылета пули. Синхронизатор стрельбы уменьшал скорострельность, но при этом позволял вести огонь прямо через лопасти винта несущегося самолета.
На современных истребителях используются реактивные двигатели, поэтому потребности в применении синхронизаторов нет. Винтовые гражданские и военные самолеты не несут на себе пулеметов, поэтому эта проблема их тоже не касается.
Предлагаем ВИШ для аэролодок, аэроглиссеров и СВП. Высокий КПД винта, обеспечивает реверсивное движение и воздушное торможение. Мощность двигателя до 100 л.с., диаметр винта до 1,4 м.
Раздельный привод вентилятора подъема и маршевого винта, автоматическое регулирование скорости вращения вентилятора, винт изменяемого шага, авиационные приборы контроля и управления, уникальная юбка с надувными баллонами
Суда на воздушной подушке: что это, зачем они нужны и как устроены
С приходом зимы для большей части рекреационного флота навигация закрывается, лодки ставят на берег и приводят в порядок, готовясь к следующему сезону. Лед сковывает водные пути и делает невозможной навигацию. Да же с приходом весны реки освобождаются не сразу. Когда времени теплого сезона недостаточно и так хочется выйти на воду независимо от погоды и обстановки вокруг, можно рассмотреть покупку судна на воздушной подушке. Суда на воздушной подушке (СВП), или аэролодки, способны передвигаться по отмелям, болотам и льду. Их часто используют специальные службы для снабжения и пассажирских перевозок в труднодоступных регионах.
Лодка, которая парит над водой
Судно на воздушной подушке (коротко СВП) — это судно с динамическим поддержанием плавучести. Это означает, что судно держится на плаву за счет нагнетания под корпус воздуха с избыточным давлением.
Фактически, СВП в ходу не касается поверхности, а парит в нескольких миллиметрах от среды по которой двигается, что позволяет передвигаться по разным типам поверхностей.
Эти суда пришлись по вкусу как военным и спасателям, охотникам и рыбакам, а также применяются в пассажиро- и грузоперевозках в труднодоступных районах, в том числе на рейсовых линиях. Их успешно применяют там, где другие транспортные средства попросту не пройдут, а авиация экономически невыгодна.
Кто придумал аэролодки
Идея создания судна, в котором воздух будет закачиваться под днище, была предложена шведским философом Эммануилом Сведенборгом еще в 1716 году. После него над этой идеей работали британцы Уильям Фруд и Джон Торникрофт, швед Густав Лаваль, австрийский инженер Дагоберт фон Томамюль, француз Шарль Терик и советский ученый Константин Циолковский. Но недостаточного развития технологий того времени воплотить идею в жизнь удалось только в 1915 году. Австриец Дагоберт Мюллер фон Томамюляв сконструировал экспериментальный торпедный глиссер с нагнетанием воздуха под корпус. Главным преимуществом этого катера должна была стать скорость, однако на испытаниях нагнетание воздуха под корпус дало незначительный эффект и проект закрыли.
Работа над СВП продолжалась, но скорость все так же оставалась главной целью в развитии флота.
Первые в мире опытные катера на воздушной подушке скегового типа были построены в 1934–1939 годах под руководством советского конструктора Владимира Левкова.
Обратите внимание, насколько просто четыре человека разворачивают судно вручную, при его весе в 8,6 т.
В 1955 году британский изобретатель Кокерелл Кристофер подал заявку на патент конструкции СВП соплового типа. Было предложено использование гибкого ограждения (из прорезиненной ткани) для удержания воздуха под судном. Сперва эта идею восприняли несерьезно, но практика показала обратное и «юбка» стала новым витком в развитии СВП и используется по сегодняшний день.
Конструкция современных СВП
Прошло более полувека, технология отточена и теперь это не нечто экзотическое, а вполне понятное транспортное средство, которое состоит из корпуса, сделанного из алюминиевых сплавов и композитных материалов, морской силовой установки, маршевых и нагнетающих винтов.
СВП — э то штучное изделие и найти два одинаковых судна невозможно. Они делаются не просто под заказ, а с детальной проработкой с заказчиком.
Фантазию заказчика ограничивает только бюджет и правила классификационного общества, проект и все комплектующие придется согласовать и если изменения конструкции будет влиять на живучесть судна, то их могут не пропустить на стадии проектирования.
Учитывая, что СВП работает в экстремальных условиях, насыщению судна уделяется особое внимание. Все комплектующие должны быть не только надежными, но и легкими в ремонте, и взаимозаменяемыми, ведь если вы заглохнете посередине замерзшей реки, то пока сделанная под заказ импортная деталь придет, река успеет растаять. Поэтому большая часть деталей добывается в ближайшем автомагазине.
Среди рекреационного и коммерческого флота широко распространились суда с воздушной подушкой соплового типа, где воздух удерживает юбка. Такая конструкция достаточно надежная и даже при разрыве отдельных элементов у нее хорошая ремонтопригодность (как пример, при отрыве сектора юбки пробивается новое отверстие и он крепится на место).
Самое главное, что сопловый СВП имеет амфибийные свойства и в отличие от скеговых СВП, где воздушная подушка ограждена жесткими баллонами-скегами, может передвигаться не только по воде, но и по грунту, льду, болотам.
Излишек давления поднимает его на некоторое расстояние от поверхности, тем самым сводя трение при движении к минимуму, а от высоты юбки, на которую поднимется судно, зависит высота препятствия, которое может преодолеть катер. В основном это не более 1 м. Благодаря эффекту «скольжения» по воздуху подушки развивают внушительные скорости, но это также сказывается и на их управлении, контакта с поверхностью фактически нет.
Если конструкция подушки предусматривает баллоны, то давление в них шкипер регулирует, как давление шин на автомобиле. Для воды, как для хорошей дороги, нужно подкачать посильнее, а вот если есть преграды, то давление уменьшают и тогда баллон легче обтекает неровности.
Само по себе гибкое ограждение — это один из расходников, при находе на коряги, постоянным переходам по торосам она периодически рвется либо просто стирается со временем о грунт.
Но даже после серьезных повреждений СВП продолжает движение.
Возможно под кренами, с меньшей отзывчивостью, СВП все равно будет идти.
Управление СВП
На месте капитана аэролодки с корее чувствуешь себя за рулем автомобиля с довольно знакомой приборной панелью. Однако такое визуальное сходство очень обманчиво. Приглядевшись, обнаруживаем дополнительные органы управления. Одним газом и рулем тут уже не отделаешься, ведь не стоит забывать, что СВП немного самолет и парит над поверхностью, хоть и на очень малой высоте.
Для того, чтобы поехать вперед, нужно не только добавить газу, но и отрегулировать шаг винта, а повороты на СВП — целое искусство.
Учитывая, что у судна нет прямого контакта с поверхностью, просто повернув руль, вы скорее всего продолжите движение в том же направлении — только боком. Для того, чтобы развернуться, нужно накренить судно в сторону поворота, в некоторых случаях отдифферентовать и точно рассчитать скорость, на которой вы делаете маневр, а также при перекладке рулей добавить газу. Скорость катеров на воздушной подушке, конечно, нужно уточнять согласно ТТХ конкретной модели, но 100 км/ч для большинства представителей — это не предел.
отсутствия контакта с поверхностью СВП чувствительны к боковому ветру и их начинает сносить, а встречный ветер будет тормозить катер. Также СВП не могут преодолевать длинные подъемы, хотя выход на берег с коротким крутым подъемом не составляет труда опытному капитану, который схитрит и зайдет не четко носом, а немного под углом.
Как такового тормоза на СВП нет и тормозной путь немалый крайне малого трения с поверхностью.
Самым эффективным способом остановиться является разворот судна на 180° и остановка маршевыми винтами, но также это можно сделать, изменив угол лопастей на отработку заднего хода, а на воде для сброса скорости можно сдуть подушку и лечь днищем на воду — это как выйти из режима глиссирования на обычном катере.
Производство СВП в России
Найти компанию, строящую СВП в России, не составляет труда. Интернет пестрит сайтами производителей и большинство из них собирают катера из отечественных материалов и оборудования. Ниже представлен перечень основных СВП и как видно, есть из чего выбрать. Такое количество производителей обусловлено спросом на эти вездеходы. География страны и условия работы транспорта на севере сформировали рынок услуг с привлечением транспорта на воздушной подушке.
Заключение
Итак, исходя из всего вышеперечисленного, представленные расчеты и величины неоспоримы, если относятся к судам с жестким корпусом. В случае надувных моторных лодок все не так однозначно: даже выполненные по одним выкройкам лодки получаются с несколько отличные характеристики. Таким образом все замеры показывают всего лишь один из вариантов поведения лодки на воде, но не эталонные величины. Но все проведенные эксперименты создают базу, которую принимают как средние значения.
