Бесплатная техническая библиотека

Быстроходный аквапед. Личный транспорт

Справочник / Личный транспорт: наземный, водный, воздушный

 Комментарии к статье

Суда, использующие для движения мускульную силу человека, никогда не относились к разряду скоростных. Исключение составляют разве что гоночные лодки для академической гребли, являющиеся наиболее быстроходными из судов-мускулоходов. Благодаря их удачной конфигурации и наиболее полному использованию мышечной энергии спортсменов, лодки-"восьмерки" способны на двухкилометровой дистанции развивать скорость до 12 узлов. Но это отнюдь не означает, что такая скорость является пределом возможностей движения человека по водной поверхности. Если отойти от канонических конструкций гребных судов, предназначенных для официальных соревнований, то появляется возможность создания аппаратов-мускулоходов, развивающих скорость до 20 узлов!

При проектировании скоростных безмоторных судов конструктору приходится решать две основные задачи: создание эффективного движителя и изготовление корпуса с минимальным сопротивлением движению.

Дальнейшее совершенствование весельного движителя вряд ли может привести к сколько-нибудь заметному росту его эффективности. Цикличность действия весла, проскальзывание его в воде при гребке, аэродинамическое сопротивление при нерабочем (обратном) ходе, потери при входе лопасти в воду в начале гребка и при выходе из воды в конце - все это приводит к тому, что коэффициент полезного действия этого движителя составляет лишь около 65 процентов.

Заметно большим кпд обладает гребной винт. Мало кому известно, что гребным винтом с мускульным приводом еще в начале минувшего века оснащались обычные весельные лодки. Достоинства его очевидны: у него отсутствуют цикличность рабочего хода, а так называемый упор лопастей винта при его вращении постоянен. К тому же при сравнительно небольшой мощности привода и малой частоте вращения можно использовать низкооборотные гребные винты большого диаметра с узкими лопастями - коэффициент полезного действия такого движителя доходит до 90 процентов.

Варианты судов-мускулоходов (нажмите для увеличения): А - педальный катамаран с гребным колесом; Б - быстроходный педальный катамаран с тянущим гребным винтом и гибким дейдвудным валом; В - скоростное педальное проа с поплавком-балансиром; Г - скоростной мускулоход с подводным корпусом и подводными крыльями, не обладающий статической плавучестью; Д - аппарат с подводными крыльями и легким поплавковым шасси для старта и финиша

При создании корпуса с малым сопротивлением движению нужно учитывать, что перемещение его на границе двух сред вызывает большое волновое сопротивление. Избавиться от него можно, переместив корпус полностью в одну из сред - под воду либо в воздух. В первом случае придется создавать аппарат, состоящий из движущегося под водой обтекаемого поплавка с гребным винтом и расположенного над ним, в воздушной среде, сиденья с педальным узлом привода. Во втором - создавать педальный глиссер или аппарат на подводных крыльях. Нужно сказать, что все эти схемы в свое время были реализованы конструкторами, и наиболее скоростные (с подводными крыльями) мускулоходы развивали скорость до 13 узлов!

Впрочем, все эти рекордные аквапеды, сконструированные для достижения наивысшей скорости, вряд ли когда-нибудь смогут найти практическое применение. Дело в том, что они обладают или неудовлетворительной остойчивостью, или недостаточным водоизмещением, и для движения на таком аппарате требуется специальная подготовка. Наша же цель состояла в создании скоростного мускулохода, способного стать настоящим водным велосипедом, управлять которым сможет практически любой человек.

Водоизмещающий корпус аквапеда выполнен предельно удобообтекаемым, с большим соотношением длины к ширине. Для того, чтобы он получился легким, целесообразно сделать его методом выклейки на болване. Сам же болван проще всего изготовить из древесины, цемента и гипса.

Компоновка быстроходного аквапеда (нажмите для увеличения): 1- передний обтекатель; 2 - передний шпангоут (фанера s10); 3 - ведущая звездочка (от велосипеда); 4 - опорная рукоятка (только слева); 5 - сиденье; 6 - задний шпангоут кокпита (фанера sl0); 7 - вал привода рулевого устройства (дюралюминиевая лыжная палка); 8 - опора вала; 9 - рычаг привода рулевого устройства; 10 - перо руля (фанера s8); 11 - гребной винт переменного шага; 12 - дейдвуд; 13 - xoмyт фиксации сиденья; 14 - поворотная рукоятка рулевого устройства (только справа); 15 - мультипликатор (от ручной двухскоростной дрели); 16 - кронштейн мультипликатора (сталь, полоса 50x5); 17 - балка (сталь, труба 30x30); 18 - корпус (выклейка из стеклоткани и эпоксидной смолы); 19 - ведомая звездочка (от велосипеда); 20 - рычаг педального узла; 21 - каретка; 22 - тяга привода рулевого устройства (стальная проволока диаметром 5)

Прежде всего нужно сделать основание для болвана - им может стать участок ровного пола в сарае, а лучше - щит из ровных досок: его длина 4,5 и ширина 0,7 м. В соответствии с теоретическим чертежом на щите изображается ось симметрии (диаметральная плоскость) корпуса и перпендикулярно ей - линии расположения шпангоутов. Последние выпиливаются из фанеры толщиной 6-8 мм; на щите они временно закрепляются с помощью планок-раскосов.

Теоретический чертеж корпуса аквапеда

Последовательность изготовлении болвана корпуса: А - установка шпангоутов; Б - монтаж деревянной обшивки; В - нанесение слоя цементного раствора

Далее на каждом из шпангоутов с обеих сторон закрепляются рейки - они будут основой деревянной обшивки болвана. Учтите, что располагать рейки следует так, чтобы расстояние от поверхности деревянной обшивки до внешнего контура шпангоута составляло не менее 10 мм. Для обшивки можно использовать любые обрезки досок, реек или планок штакетника.

Обшитый болван доводится до нужной формы с помощью цементно-песчаного раствора. Чтобы раствор держался на обшивке, в дощечки желательно забить побольше гвоздей, чтобы головка каждого выступала над поверхностью на 6-8 мм. Раствор сначала набрасывается на обшивку мастерком, а затем разглаживается с помощью ровной доски, как это показано на рисунке. При этом доска должна опираться на торцы фанерных шпангоутов.

Окончательно болван доводится до нужной формы с помощью гипса или алебастра, а также шпаклевки. Завершающая стадия работы - ошкуривание, окрашивание и покрытие поверхности актиадгезийным покрытием (восковой паркетной мастикой). В качестве разделительного слоя можно использовать также пищевую упаковочную пленку - она весьма тонкая и буквально прилипает к любой поверхности.

Для формовки оболочки корпуса потребуется стекло-рогожа (на два-три начальных слоя), более тонкая отделочная стеклоткань для выравнивания поверхности, а также связующее - эпоксидная или полиэфирная смола. Выклейку желательно произвести в один прием с тем, чтобы каждый последующий слой связующего и стеклоткани ложился на еще не до конца отвержденную смолу предыдущего слоя. После завершения выклейки к поверхности корпуса желательно прикатать тонкую полиэтиленовую пленку - она препятствует улетучиванию из эпоксидной смолы отвердителя и пластификатора, что ускоряет полимеризацию, а в итоге улучшает прочность и долговечность оболочки.

Через сутки после выклейки оболочка снимается с болвана, и к ней подгоняются фанерные шпангоуты, образующие кокпит аквапеда, привальный брус, рейки киля и фальшкиля, планширя и стрингеров. Вклеивать их в корпус желательно после изготовления дейдвуда и педального механизма.

Верхняя часть корпуса (палуба и обтекатель) - из фанеры толщиной 3 мм; после сборки она оклеивается одним слоем стеклоткани с использованием эпоксидной смолы.

При изготовлении корпуса необходимо предусмотреть в передней и задней его частях сливные отверстия, заглушенные парой пробок - через них после каждого плавания необходимо сливать попавшую в корпус воду.

Привод гребного винта - педальный, с использованием стандартной велосипедной каретки, звездочки и пары шатунов с педалями. Вращающий момент от звездочки передается с помощью втулочно-роликовой цепи на мультипликатор от ручной дрели, а далее на дейдвудный вал и, соответственно, гребной винт. Мультипликатор желательно использовать от двухскоростной дрели - это позволит подобрать оптимальное передаточное число цепной и зубчатой передач от педалей на движитель.

Перед установкой мультипликатора желательно загерметизировать его корпус с помощью состава "гермесил" или "автогерметик", а его полость заполнить трансмиссионным маслом - это увеличит долговечность механизма и кпд зубчатой передачи. Полной герметичности при этом, скорее всего, не получится (масло все равно будет проникать наружу по зазорам в подшипниках скольжения входного и выходного валов), поэтому под мультипликатором следует установить пластиковое корытце для сбора масла.

Каретка педального узла приварена к балке (стальная труба квадратного сечения), которая, в свою очередь, закреплена на переднем и заднем шпангоутах кокпита. На балке установлено и сиденье аквапедиста. В качестве последнего использован штампованный пластиковый остов небольшого офисного кресла, хотя, в принципе, такое можно сделать самостоятельно. Крепление сиденья к балке - с помощью пары хомутов.

Дейдвуд состоит из дюралюминиевой трубы с двумя подшипниковыми узлами на ее концах - в них вращается стальной вал. В задней части дейдвуда располагается втулка с фиксирующим устройством, позволяющим изменять шаг винта (углы установки лопастей) с тем, чтобы добиться оптимального кпд гребного винта и, соответственно, максимальной скорости аквапеда. Втулка состоит из дюралюминиевого кока и двухдискового зажима, которым и фиксируются ступицы винта.

В технологии изготовления фиксирующего устройства есть одна особенность, которую необходимо учесть. Перед разделкой резьбовых отверстий М10 под ступицы гребного винта между дисками зажимается круглая дюралюминиевая пластина толщиной 0,5 мм. После сверления и нарезания резьбы пластина удаляется - гарантированный зазор в 0,5 мм обеспечит надежную фиксацию ступиц во втулке.

При сборке дейдвуда в полость между дейдвудной трубой и дейдвудным валом необходимо ввести несколько войлочных колец, пропитанных консистентной смазкой "циатим". Это не позволит воде проникать в корпус аквапеда по дейдвудной трубе.

Дейдвуд в сборе со втулкой гребного винта: 1 - дейдвудный вал (сталь, пруток диаметром 14); 2,10 - пружинные упорные кольца; 3,9 - шарикоподшипники № 200; 4 - фиксатор переднего подшипникового корпуса (винт М5); 5 - передний подшипниковый корпус (дюралюминий, диаметром 60); 6 - дейдвудная труба (дюралюминий, труба 20x2): 7 - задний подшипниковый корпус (дюралюминий, диаметром 40); 8 - фиксатор заднего подшипникового корпуса (винт М5); 11 -опорный диск фиксирующего устройства (дюралюминий, диаметром 40); 12- кок (дюралюминий, диаметром 40); 13 -ступица лопасти (дюралюминий, диаметром 20; на виде сверху не показана); 14 - нажимной диск фиксирующего устройства (дюралюминий, диаметром 40); 15 - штифты диаметром 5; А - отверстие под вороток

Теоретический чертеж лопасти гребного винта

На аквапеде выгоднее всего использовать гребной винт диаметром 400 мм с узкими лопастями, вырезанными из листового дюралюминия толщиной 4 мм. Такие винты наиболее эффективны при небольшой передаваемой мощности и малой нагрузке на лопасть и имеют кпд свыше 90 процентов! Заготовка сначала изгибается в соответствии с формой вогнутой части лопасти винта и закручивается, после чего выпуклой ее части придается профиль в соответствии с теоретическим чертежом гребного винта. Готовые лопасти закрепляются на ступицах алюминиевыми заклепками, а при регулировке шага винта устанавливаются строго под одним углом к оси втулки с помощью шаблона. Оптимальный шаг винта подбирается в пробных заездах.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный:

▪ Пешком по морю

▪ Монолыжа-серфер

▪ Надежная защита головы

Смотрите другие статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Отопление солью 08.12.2001 Расположенный в пригороде Франкфурта-на-Майне (Германия) большой комбинат химической фирмы "Хехст" производит лекарства, фаски, пластмассы, пищевые добавки. А еще он производит большое количество бросового тепла. Разогретый воздух до недавних пор просто выбрасывали в атмосферу, горячую воду охлаждали (на что тратилось немало энергии) и сбрасывали в Майн. Сейчас лишнее тепло отвозят в термосах в город и отапливают им административное здание площадью 17 тысяч квадратных метров, в котором работают около 600 человек. Термоизолированные контейнеры содержат ацетат натрия - соль, которая плавится при 58 градусах Цельсия и накапливает при этом большое количество тепла. Остывая, расплав соли нагревает воду в отопительной системе здания. В зависимости от погоды за день подвозят пятъ-шесть контейнеров, на ночь хватает одного. Остывшие термосы отвозят обратно на комбинат и снова "заряжают" теплом. В год экономится 400 тысяч литров жидкого топлива. А в Ноттингемском университете (Англия) предложена система охлаждения, основанная на том же принципе. Тепло из нагретого воздуха перекачивается в контейнеры с твердым сульфатом натрия, он расплавляется, и температура в помещениях падает на 2 - 3 градуса. Для сравнительно прохладного английского лета этого достаточно. Экономия энергии по сравнению с обычным кондиционером - в 16 раз. В разных странах уже давно выпускаются карманные грелки и холодильные пакеты с солью, заряжаемые холодом или теплом в горячей воде либо холодильнике.

Другие интересные новости:

▪ Цифровой барометрический датчик давления - высотомер Infineon DPS310

▪ Мойдодыр для магазинных тележек

▪ Растворимый транзистор

▪ Ультразвук улучшает вкус сыра

▪ Пластиковый транзистор усиливает биохимический сигнал

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Умный дом. История изобретения и производства

▪ статья Какой актер в Белом солнце пустыни играл с настоящей кровью вместо грима и почему? Подробный ответ

▪ статья И рюкзак и авоська. Советы туристу

▪ статья Тестер диодов и биполярных транзисторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как сделать медное покрытие на стали. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024