Безкоштовна технічна бібліотека

Швидкісний аквапед. Особистий транспорт

Довідник / Особистий транспорт: наземний, водний, повітряний

 Коментарі до статті

Судна, що використовують для руху м'язову силу людини, ніколи не належали до розряду швидкісних. Виняток становлять хіба що гоночні човни для академічного веслування, що є найбільш швидкохідними із суден-мускулоходів. Завдяки їхній вдалій конфігурації та найбільш повному використанню м'язової енергії спортсменів, човни-вісімки здатні на двокілометровій дистанції розвивати швидкість до 12 вузлів. Але це не означає, що така швидкість є межею можливостей руху людини по водній поверхні. Якщо відійти від канонічних конструкцій гребних суден, призначених для офіційних змагань, то з'являється можливість створення апаратів-м'язів, що розвивають швидкість до 20 вузлів!

При проектуванні швидкісних безмоторних суден конструктору доводиться вирішувати дві основні завдання: створення ефективного рушія та виготовлення корпусу з мінімальним опором руху.

Подальше вдосконалення веселого рушія навряд чи може призвести до помітного зростання його ефективності. Циклічність дії весла, прослизання його у воді при гребку, аеродинамічний опір при неробочому (зворотному) ході, втрати при вході лопаті у воду на початку гребка і при виході з води в кінці - все це призводить до того, що коефіцієнт корисної дії цього рушія становить лише близько 65 відсотків.

Помітно великим ккд має гребний гвинт. Мало кому відомо, що гребним гвинтом із м'язовим приводом ще на початку минулого століття оснащувалися звичайні веселі човни. Переваги його очевидні: у нього відсутні циклічність робочого ходу, а так званий наголос лопатей гвинта при його обертанні постійний. До того ж при порівняно невеликій потужності приводу та малій частоті обертання можна використовувати низькооборотні гребні гвинти великого діаметру з вузькими лопатями - коефіцієнт корисної дії такого рушія доходить до 90 відсотків.

Варіанти суден-м'язів (натисніть для збільшення): А - педальний катамаран з гребним колесом; Б - швидкохідний педальний катамаран з гребним гвинтом, що тягне, і гнучким дейдвудним валом; В - швидкісне педальне проа з поплавком-балансиром; Г - швидкісний м'язохід з підводним корпусом і підводними крилами, що не володіє статичною плавучістю; Д - апарат з підводними крилами та легким поплавковим шасі для старту та фінішу.

При створенні корпусу з малим опором руху потрібно враховувати, що переміщення його на межі двох середовищ викликає великий опір хвилі. Позбутися його можна, перемістивши корпус повністю в одну з середовищ - під воду або в повітря. У першому випадку доведеться створювати апарат, що складається з обтічного поплавця з гребним гвинтом, що рухається під водою, і розташованого над ним, у повітряному середовищі, сидіння з педальним вузлом приводу. У другому – створювати педальний глісер чи апарат на підводних крилах. Потрібно сказати, що всі ці схеми свого часу були реалізовані конструкторами, і найбільш швидкісні (з підводними крилами) м'язи розвивали швидкість до 13 вузлів!

Втім, всі ці рекордні аквапеди, сконструйовані для досягнення найвищої швидкості, навряд чи зможуть знайти практичне застосування. Справа в тому, що вони мають або незадовільну стійкість, або недостатню водотоннажність, і для руху на такому апараті потрібна спеціальна підготовка. Наша ж мета полягала у створенні швидкісного м'язоплавця, здатного стати справжнім водним велосипедом, керувати яким зможе практично будь-яка людина.

Водовмісний корпус аквапеда виконаний гранично зручним, з великим співвідношенням довжини до ширини. Для того, щоб він вийшов легким, доцільно зробити його методом виклеювання на бовдурі. Сам же йолоп найпростіше виготовити з деревини, цементу та гіпсу.

Компонування швидкохідного аквапеда (натисніть для збільшення): 1 передній обтічник; 2 – передній шпангоут (фанера s10); 3 - провідна зірочка (від велосипеда); 4 – опорна рукоятка (тільки зліва); 5 – сидіння; 6 – задній шпангоут кокпіту (фанера sl0); 7 - вал приводу рульового пристрою (дюралюмінієва палиця); 8 – опора валу; 9 - важіль приводу кермового пристрою; 10 - перо керма (фанера s8); 11 - гребний гвинт змінного кроку; 12 – дейдвуд; 13 - хомут фіксації сидіння; 14 - поворотна рукоятка кермового пристрою (тільки праворуч); 15 - мультиплікатор (від ручного двошвидкісного дриля); 16 – кронштейн мультиплікатора (сталь, смуга 50x5); 17 – балка (сталь, труба 30x30); 18 - корпус (виклеювання зі склотканини та епоксидної смоли); 19 - ведена зірочка (від велосипеда); 20 – важіль педального вузла; 21 - каретка; 22 - тяга приводу рульового пристрою (сталевий дріт діаметром 5)

Насамперед потрібно зробити основу для бовдура - ним може стати ділянка рівної підлоги в сараї, а краще - щит з рівних дощок: його довжина 4,5 і ширина 0,7 м. Відповідно до теоретичного креслення на щиті зображується вісь симетрії (діаметральна площина ) корпусу та перпендикулярно їй - лінії розташування шпангоутів. Останні випилюються з фанери завтовшки 6-8 мм; на щиті вони тимчасово закріплюються за допомогою планок-розкосів.

Теоретичне креслення корпусу аквапеда

Послідовність виготовлення бовдура корпусу: А - установка шпангоутів; Б – монтаж дерев'яної обшивки; В - нанесення шару цементного розчину

Далі на кожному зі шпангоутів з обох боків закріплюються рейки - вони будуть основою дерев'яної обшивки йолопу. Зверніть увагу, що розташовувати рейки слід так, щоб відстань від поверхні дерев'яної обшивки до зовнішнього контуру шпангоуту становила не менше 10 мм. Для обшивки можна використовувати будь-які обрізки дощок, рейок або планок штакетника.

Обшитий йолоп доводиться до потрібної форми за допомогою цементно-піщаного розчину. Щоб розчин тримався на обшивці, дощечки бажано забити побільше цвяхів, щоб головка кожного виступала над поверхнею на 6-8 мм. Розчин спочатку накидається на обшивку кельмою, а потім розгладжується за допомогою рівної дошки, як показано на малюнку. Дошка повинна спиратися на торці фанерних шпангоутів.

Остаточно йолоп доводиться до потрібної форми за допомогою гіпсу або алебастру, а також шпаклівки. Завершальна стадія роботи – ошкурювання, фарбування та покриття поверхні актіадгезійним покриттям (восковою паркетною мастикою). Як розділовий шар можна використовувати також харчову пакувальну плівку - вона дуже тонка і буквально прилипає до будь-якої поверхні.

Для формування оболонки корпусу потрібно скло-рогожа (на два-три початкові шари), більш тонка обробна склотканина для вирівнювання поверхні, а також сполучна - епоксидна або поліефірна смола. Виклеювання бажано зробити в один прийом з тим, щоб кожен наступний шар сполучного і склотканини лягав на ще не до кінця стверджену смолу попереднього шару. Після завершення виклеювання до поверхні корпусу бажано прикатати тонку поліетиленову плівку - вона перешкоджає випаровуванню з епоксидної смоли затверджувача та пластифікатора, що прискорює полімеризацію, а в результаті покращує міцність та довговічність оболонки.

Через добу після виклеювання оболонка знімається з бовдура, і до неї підганяються фанерні шпангоути, що утворюють кокпіт аквапеда, привальний брус, рейки кіля і фальшкіля, планшира та стрінгера. Вклеювати їх у корпус бажано після виготовлення дейдвуду та педального механізму.

Верхня частина корпусу (палуба та обтічник) - з фанери завтовшки 3 мм; після збирання вона обклеюється одним шаром склотканини з використанням епоксидної смоли.

При виготовленні корпусу необхідно передбачити в передній і задній його частинах зливні отвори, заглушені парою пробок - через них після кожного плавання необхідно зливати воду, що потрапила в корпус.

Привід гребного гвинта – педальний, з використанням стандартної велосипедної каретки, зірочки та пари шатунів із педалями. Обертальний момент від зірочки передається за допомогою втулочно-роликового ланцюга на мультиплікатор від ручного дриля, а далі на дейдвудний вал і, відповідно, гребний гвинт. Мультиплікатор бажано використовувати від двошвидкісного дриля – це дозволить підібрати оптимальне передавальне число ланцюгової та зубчастої передач від педалей на рушій.

Перед встановленням мультиплікатора бажано загерметизувати його корпус за допомогою складу "гермесил" або "автогерметик", а його порожнину заповнити трансмісійною олією - це збільшить довговічність механізму та ккд зубчастої передачі. Повної герметичності при цьому, швидше за все, не вийде (масло все одно проникатиме назовні по зазорах у підшипниках ковзання вхідного і вихідного валів), тому під мультиплікатором слід встановити пластикове коритце для збору масла.

Каретка педального вузла приварена до балки (сталева труба квадратного перерізу), яка, у свою чергу, закріплена на передньому та задньому шпангоутах кокпіту. На балці встановлено і сидіння аквапедиста. Як останній використаний штампований пластиковий кістяк невеликого офісного крісла, хоча, в принципі, таке можна зробити самостійно. Кріплення сидіння до балки – за допомогою пари хомутів.

Дейдвуд складається з дюралюмінієвої труби з двома підшипниковими вузлами на її кінцях – у них обертається сталевий вал. У задній частині дейдвуда розташовується втулка з фіксуючим пристроєм, що дозволяє змінювати крок гвинта (кути установки лопатей) для того, щоб досягти оптимального ккд гребного гвинта і, відповідно, максимальної швидкості аквапеда. Втулка складається з дюралюмінієвого коку та дводискового затиску, яким і фіксуються маточини гвинта.

У технології виготовлення фіксуючого пристрою є одна особливість, яку потрібно врахувати. Перед обробкою різьбових отворів М10 під маточини гребного гвинта між дисками затискається кругла дюралюмінієва пластина товщиною 0,5 мм. Після свердління та нарізування різьблення пластина видаляється - гарантований зазор 0,5 мм забезпечить надійну фіксацію маточок у втулці.

При складанні дейдвуду в порожнину між дейдвудною трубою і дейдвудним валом необхідно ввести кілька повстяних кілець, просочених консистентним мастилом "ціатим". Це не дозволить воді проникати в корпус аквапеда дейдвудною трубою.

Дейдвуд у зборі з втулкою гребного гвинта: 1 – дейдвудний вал (сталь, пруток діаметром 14); 2,10 - пружинні наполегливі кільця; 3,9 – шарикопідшипники № 200; 4 - фіксатор переднього підшипникового корпусу (гвинт М5); 5 – передній підшипниковий корпус (дюралюміній, діаметром 60); 6 – дейдвудна труба (дюралюміній, труба 20x2): 7 – задній підшипниковий корпус (дюралюміній, діаметром 40); 8 - фіксатор заднього підшипникового корпусу (гвинт М5); 11 -опорний диск фіксуючого пристрою (дюралюміній, діаметром 40); 12 кок (дюралюміній, діаметром 40); 13 - маточина лопаті (дюралюміній, діаметром 20; на вигляді зверху не показана); 14 - натискний диск фіксуючого пристрою (дюралюміній діаметром 40); 15 - штифти діаметром 5; А - отвір під комір

Теоретичне креслення лопаті гребного гвинта

На аквапеді найвигідніше використовувати гребний гвинт діаметром 400 мм з вузькими лопатями, вирізаними з листового дюралюмінію завтовшки 4 мм. Такі гвинти найбільш ефективні при невеликій потужності, що передається, і малому навантаженні на лопату і мають ккд понад 90 відсотків! Заготівля спочатку згинається відповідно до форми увігнутої частини лопаті гвинта і закручується, після чого опуклій її частині надається профіль відповідно до теоретичного креслення гребного гвинта. Готові лопаті закріплюються на маточицях алюмінієвими заклепками, а при регулюванні кроку гвинта встановлюються строго під одним кутом до осі втулки за допомогою шаблону. Оптимальний крок гвинта підбирається у пробних заїздах.

 Рекомендуємо цікаві статті розділу Особистий транспорт: наземний, водний, повітряний:

▪ Гусеничний мотоцикл

▪ Автожир-планер

▪ Рухає хвиля

Дивіться інші статті розділу Особистий транспорт: наземний, водний, повітряний.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву RFID-мітка 4х4 мм із вбудованою антеною 09.05.2016 Нова мікросхема NFC-транспондера є однією з найменших у світі RFID-міток, що мають вбудовану антену. RF37S114 являє собою повноцінний транспондер 13.56MHz сумісний із стандартами NFC Tag Type 5 ISO/IEC 15693 та ISO/IEC 18000-3 (Mode 1). На чіпі розміром лише 4х4 мм розміщується рамкова антена, яка, незважаючи на свої мініатюрні розміри, дозволяє зчитувати дані на дистанції не менше ніж 5 мм. Чіп може використовуватися для ідентифікації продукції, управління ланцюжками поставок, при обліку матеріальних ресурсів та інших додатках. Залежно від типу рідера та його антени за одну секунду можна зчитуватися до 50 міток RF37S114. Особливістю RF37S114 є відсутність висновків для паяння – робота йде через антену, розміщену безпосередньо на корпусі чіпа. Мікросхема має унікальний 64-бітний незмінний ідентифікатор і 256 біт перезаписується користувачем пам'яті. Доступ до вбудованої пам'яті користувача здійснюється за допомогою рідера на частоті 13.56 МГц. Пам'ять організована як 8 блоків по 32 біт. Для кожного блоку користувача є окремий біт захисту, при установці якого подальший перезапис даних стає неможливим. Як рідера можна використовувати мікросхеми серії TRF797x (Стаття з RFID-рішень TI). При використанні мікросхеми рідера TRF7970A та антени з 5 витків дроту із зовнішнім розміром 20х20 мм дальність читання мітки склала 1,6 см. Гарантований термін зберігання даних 10 років, число циклів перезапису не менше 100 тисяч. Робочий температурний діапазон мікросхеми -20...+ 70 °C, розмір корпусу 4 мм x 4 mm x 0.66 mm +-0,1 мм.

Інші цікаві новини:

▪ Системна плата MSI B650M Project Zero

▪ Новий рекорд тривалості термоядерного синтезу

▪ Материнська плата Hi-Fi A88W 3D FM2+ для процесорів AMD

▪ 200-Мп датчик зображення ISOCELL HP1

▪ Справжній вигнутий сенсорний дисплей

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Цивільний радіозв'язок. Добірка статей

▪ стаття Ремонт електричних пробок. Поради домашньому майстру

▪ стаття Хто вигадав гральні карти? Детальна відповідь

▪ стаття Гірчиця сарептська. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Підвищення економічності ламп-спалахів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Транзистори польові КП313 – 3П330. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024