Выбор схемы создания воздушной подушки и нагнетателя подъемной системы любительских АВП (судов на воздушной подушке)

4.5.3.

В гл. 2 говорилось об аэродинамических характеристиках различных схем образования воздушной подушки, а также о принципах внутренней аэродинамики и выборе нагнетателя подъемной системы.

Наиболее часто при постройке любительских АВП используются следующие схемы образования воздушной подушки: камерная и сопловая.

Камерная схема, используемая чаще всего в простых конструкциях, характеризуется следующими параметрами:

— объемный расход воздуха, проходящего через воздушный тракт аппарата, равен объемному расходу воздуха нагнетателя:

Следует помнить, что давление в воздушной подушке и расход воздуха — основные параметры воздушной подушки.

Их величины зависят прежде всего от размеров аппарата, т. е. от массы и несущей поверхности, а следовательно, от высоты парения, скорости движения, способа создания воздушной подушки и сопротивления в воздушном тракте.

Из теории известно, что наиболее экономичные аппараты на воздушной подушке — это АВП больших размеров или больших

несущих поверхностей, при которых минимальное давление позволяет получить достаточно большую грузоподъемность. Характер конструкции аппарата не позволяет делать его очень больших размеров из-за трудностей, связанных с транспортировкой, хранением, а также финансовыми возможностями конструктора-любителя. Небольшой АВП требует значительного давления в воздушной подушке, что, естественно, вызывает увеличение потребляемой мощности и уменьшение полезной площади, предназначенной для команды и энергетической установки.

От давления в воздушной подушке и скорости истечения воздуха из-под аппарата зависят, в свою очередь, негативные явления: забрызгивание во время движения над водой и запыление — при движении над песчаной поверхностью либо сыпучим снегом.

Умение сочетать между собой, иногда с помощью компромисса, описанные выше противоречивые зависимости является основным условием для создания удачной конструкции.

Чтобы ограничить до минимума затраты мощности на прохождение воздуха через воздушный канал, они должны быть спроектированы очень тщательно с точки зрения получения максимального аэродинамического КПД (рис. 92). Потери мощности, неизбежные при прохождении воздуха по каналам воздушного тракта, бывают двоякого рода: потери на движение воздуха в прямых каналах постоянного сечения и местные потери (при расширении и изгибах каналов).

Рис. 92. Форма воздушных каналов: а — неоптимальная; б — соответствующая потоку воздуха; в — соответствующая направляющим решеткам; г — соответствующая потоку воздуха, создаваемому центробежным нагнетателем с вертикальной осью вращения.

В воздушном тракте небольших любительских АВП потери на движение воздушных потоков вдоль прямых каналов постоянно-

го сечения составляют относительно невысокий процент от общих потерь в воздушном тракте. Следует иметь в виду незначительную протяженность этих каналов, а также тщательность обработки их поверхности.

Величина потерь мощности на прохождение канала определенной длины рассчитывается по формуле

Наибольшую часть потерь в воздушных каналах составляют местные потери, связанные с сильным увеличением либо уменьшением сечения и значительными изменениями направления потока воздуха, а также потери на всасывание воздуха в нагнетатель, сопла и к рулям. Эти потери являются главной заботой конструкторов, стремящихся свести их к минимуму, создавая наиболее простые системы как наиболее устойчивые с аэродинамической точки зрения.

Местные потери рассчитываются по формуле

Коэффициент местных потерь зависит от числа Рейнольдса, которое характеризуется влиянием прохождения воздуха, а также геометрическими параметрами источника потерь. Эти коэффициенты определены экспериментальным путем (см. рис. 20—23).

Назначение нагнетателя в АВП состоит в создании давления воздуха при определенных затратах мощности, неизбежных при движении воздушного потока по каналам воздушного тракта, а также давления, необходимого для создания собственно воздушной подушки требуемых параметров, а в некоторых случаях — и для образования горизонтальной тяги аппарата с целью обеспечения движения.

Полное давление, создаваемое нагнетателем, складывается из статического и динамического давлений:

В камерной схеме воздушной подушки статическое давление в воздушной подушке, необходимое для создания подъемной силы, можно приравнять к статическому давлению за нагнетателем. Требуемую мощность нагнетателя можно вычислить с помощью формул, приведенных выше.

В случае АВП с гибким ограждением воздушной подушки, в которое воздух подается по каналам (ресиверу), потери мощности нагнетателя следует рассчитывать, имея в виду потери в воздушных каналах. Статическое давление за нагнетателем можно приблизительно рассчитать по формуле

Регулировка производительности (расхода) нагнетателей любительских АВП осуществляется чаще всего более экономичным способом — путем изменения частоты вращения либо (реже) путем дросселирования потока воздуха в каналах при помощи находящихся в них поворотных заслонок.

После того как рассчитана необходимая мощность нагнетателя, можно приступить к выбору двигателя, приводящего во вращение данный нагнетатель. Прежде всего необходимо, чтобы двигатель подъемной системы любительского АВП отличался минимальной массой на каждый киловатт мощности, а также надежностью при эксплуатации в условиях интенсивного запыления и забрызгивания.

Мотоциклетные двигатели с воздушным охлаждением более всего подходят, если требуется мощность до 22 кВт. Однако следует помнить, что условия работы и охлаждения этих двигателей в АВП отличаются от условий работы в мотоциклах. Поэтому, используя такой двигатель для привода любительского АВП, следует производить расчеты не с учетом его максимальной мощности, а лишь для той мощности, с которой он может постоянно работать, т. е. 0,7—0,8 N макс

Во время работы мотора необходимо предусмотреть его интенсивное охлаждение и тщательную очистку воздуха, поступающего через карбюратор.

В целях достижения минимальной массы всего силового агрегата следует при выборе двигателя помнить о передаче мощности на нагнетатель посредством привода, а также не забывать о конструкции самого нагнетателя.

содержание .. 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 ..