sekmadienis, kovo 29

Greenbird vėjaratis - inžinerijos stebuklas

Pasiekti virš 200 km/h greitį, nenaudojant jokios kitos, o tik vėjo energiją - yra ką veikti.. Tačiau kaip įrodė Greenbird project, atkaklus darbas viską padaro. Greenbird inžinierius ir pilotas Richard Jenkins pasaulio greičio rekordą pagerinti siekė lygiai dešimt metų - tiek laiko nebuvo sumuštas ankstesnis pasaulio rekordas: 1999 m. Bob Schumacher su "Iron duck" vėjaračiu pasiekė 116 mph arba 187 km/h (plačiau apie Iron Duck).

Pagrindinis Greenbird technikos "stebuklas" - kieto sparno burė. Šis sparnas yra vienalytis, be skiriamųjų sekcijų, dėl to, šis vėjaratis skirtas buriuoti tiktai prie stiprių vėjų. "Burė" atrodo kaip vėjarodė ant sparno formos plokščio vertikalaus stiebo. Ant "vėjarodės" "uodegos" yra vairo "plunksna" (kažkas panašaus į lėktuvo sparno aukščio vairą, arba kitaip vadinamą stabilizatorių), kurią pasukus, keičiamas visos "burės" atakos kampas į vėją.

Spėkit, kokia apkrova tenka šotui, kuris sukinėja šią burę prie 200 km/h greičio? Pora šimtų kg, viena tona? Ne! Jūs klystate! Nei daug nei mažai o tik apie 45 kg... Normalios burės šotas prie tokių sąlygų būtų apkrautas dešimtimis kartų daugiau. Štai kokios storio šio monstro šotas:

Faktiškai Greenbird'o burė-sparnas laisvai juda ant galingų guolių. Burės valdymo sistema taip pat sukurta išradingai: automatizuota sistema automatiškai nustato ir keičia optimalų burės atakos kampą į vėją, keičiantis vimpelinio vėjo krypčiai. Greičio rekordų vaikytojams tai labai palengvina užduotį, kadangi nebereikia galvoti apie vimpelinį vėją ir burės atakos kampo keitaliojimą. Ypač tai gerai veikia prie vėjo gūsių, kurie paprastai būna kitokios krypties nei „stabilus“ vėjas. Taipogi važiavimas su tokia sistema yra žymiai minkštesnis ir labiau kontroliuojamas, palyginus su standartinėmis, rankiniu būdu valdomomis, burėmis. Žemiau pateiktame video filmuke galite pamatyti, kaip sparnas-burė pastoviai reguliuojasi net ir buriuojant arti 200 km/h ribos. Pasak Richard, mechaniniam standartinės burės valdymui pilotui neužtenka reakcijos, kad šotu greitai reaguotų į vėjo pasikeitimus neprarandant gero sukibimo su danga.

Dar vienas inžinerijos stebuklas – vėjaračio balansavimo sistema, kad jis nevirstų ant šono. Iš nuotraukų atrodo, kad Greenbird‘o asimetrinis dizainas skirtas buriuoti tiktai kairiu halzu (šoninė „koja“ neleidžia vėjaračiui verstis). Visgi yra priešingai! Vėjaračiu didžiausią greitį galima pasiekti tiktai dešiniu halzu ir taip ir todėl, kad...

Jeigu „koja“ būtų suprojektuota didžiausiam greičiui pasiekti kairiu halzu („koja“ pavėjinėje pusėje), tai krenavimo momentas esant dideliam greičiui sukurtų virš 2000 kg spaudimo jėgą į „kojos“ ratą. Kadangi „kojos“ ilgis yra 7,5 m, tai kiltų 2 problemos: milžiniška apkrova ant pavėjinio rato ir didelis vairavimo disbalansas. Tačiau Greenbird‘o koja yra suprojektuota riedėti antvėjinėje vėjaračio pusėje. Kai vėjaratis pasiekia atitinkamą greitį, koja pati pradeda spausti antvėjinį ratą prie žemės. Taip yra dėl to, kad „koja“ turi atvirkščią sparnui aerodinaminę formą, panašiai kaip F1 bolido spoileris, kuri Greenbird‘ui greitėjant vis labiau spaudžia antvėjinį ratą prie žemės. Kojos aerodinaminė forma suprojektuota taip, kad rato spaudimo jėga atsvertų kreno momentą, kurį sukuria burė. Tokiu būdu yra pasiekiama praktiškai nulinė apkrova ant antvėjinio rato!

Kadangi „koja“ yra labai arti žemės (apie 5 cm) „kojos“ sparno pasipriešinimo jėga ženkliai sumažėja dėl ekrano efekto. Ekrano efektas sąlygoja ženklų oro srauto pasipriešinimo sumažėjimą kai sparnas juda labai arti žemės, nes suformuoja aukštesnį nei normalus slėgį tarp sparno ir žemės. Ekrano efektas prasideda nuo sparno pločio atstumo iki žemės ir tuo labiau didėja kuo arčiau skriejama prie žemės. Pagalvokit kaip pelikanai arba albatrosai sklendžia šalia pat vandens ilgą laiką nepakrutindami savo sparnų. Dėl sumažėjusio oro srauto pasipriešinimo, kurį sukelia ekrano efektas. Lygiai tas pats ir su Greenbird‘u.

Kitas dalykas – kai šis vėjaratis pradeda virsti veikiant kreno jėgai („kojai“ kylant į viršų), galinis ratas (lygaus profilio 10 cm pločio padanga) iškart prarandama sukibimą su žeme ir praslysta į šoną, sumažindamas vėjaračio atakos kampą į vėją, kas sumažina traukos jėgą ir kreno momentą iki tiek, kiek reikia ratui maksimaliai sukibti su danga. Tiesiog tobula! Šis efektas aiškiai matomas įrašytame video: žiūrėti rekordo pasiekimo video.

1 komentaras:

brigadyrius rašė...

Geras straipsniukas,daugiau maziau viskas paaiskeja.Is paziuros net neatrodo,kad toks aparatas is vis galetu vaziuoti,o dar tokiu greiciu.Viskas apgalvota iki smulkmenu!Neveltui dirbo 10m.kiekv.diena prie projekto.Smagu matyt ,kai zmogaus aistra kuria rekordus.