Весовой расчет
Приношу извинения.
Вчера считал наспех и не все необходимые данные ввёл.
Уточнённый результат выглядит совершенно иначе - гораздо лучше.
Равновесная температура для взлёта шара объёмом 30 кубометров (радиус 185 см) с весом конструкции 2 967 г (исключая вес оболочки) составляет всего 56 градусов (а вовсе не 95 😊 ) - при температуре наружного воздуха 22 градуса.
Минимально необходимая мощность горелок при этом составляет 6787 Вт, расход топлива при такой мощности составит 0,15 г/сек.
Запас мощности (и топлива) надо брать 1,5-2.
Но для дирижабля расчёт гораздо сложнее: надо учитывать и удлинение (тепло ведь утекает через всю поверхность оболочки), и унос тепла потоком при движении, и постоянную подкачку внешнего (т.е. холодного) воздуха для наддува оболочки. Сильно подозреваю, что потребная мощность горелки возрастёт ещё в пару раз, так что объёма 30 кубов может не хватить для подъёма всей суммарной нагрузки.
Хотя с двухслойной оболочкой минимально возможный дирижабль вписывался у меня действительно в 30 кубов и длину 8 м.
Верно, горелки в расчёт брались бытовые, тяжёлые (общей мощностью 13 кВт), так что полезная нагрузка 1 кг обеспечивалась только вертикальной составляющей тяги винтов - без неё дирижабль имел небольшую отрицательную плавучесть.
Винтов (14х7) было два с БК-моторами мощностью по 350 Вт; предположительная тяга 1700 г позволяла (бы) развить скорость до 7,5 м/с.
Но от этого варианта мы отказались в пользу 10-метрового, объёмом 58 кубов.
С уважением
Приношу извинения.
Вчера считал наспех и не все необходимые данные ввёл.Уточнённый результат выглядит совершенно иначе - гораздо лучше.
Равновесная температура для взлёта шара объёмом 30 кубометров (радиус 185 см) с весом конструкции 2 967 г (исключая вес оболочки) составляет всего 56 градусов (а вовсе не 95 😊 ) - при температуре наружного воздуха 22 градуса.
Минимально необходимая мощность горелок при этом составляет 6787 Вт, расход топлива при такой мощности составит 0,15 г/сек.
Запас мощности (и топлива) надо брать 1,5-2.
…
Вот это ближе к моим прикидкам.😃 У меня, правда, главным образом опытные данные, например мощность горелки я ни разу не считал, но то, что делал - летало.😃
Собственно 30 кубов я привел только в качестве примера соотношения веса оболочки и полезного, считал, чтобы оценить на что рассчитывать. Горелки будут самодельные и довольно минималистичные - опыты по запуску бумажных шаров убедили меня, что мощности хватит. Предварительный подогрев будет, разумеется, от внешнего баллона. Плавучесть предполагается в идеале нейтральной. Нет, двойную оболочку мне городить совершенно не хочется - резкое увеличение веса и сложности изготовления. (проект пилотный - отработка управления и общей схемы. Вообще возможен вариант “1-” - собрать все железо и запустить на сборке гелиевых шаров.). Наддув тоже пока исключался - схема полужесткая, скорость низкая, простые метеоусловия.
Схема управления весьма изящна, на мой пристрастный взгляд. В первую очередь учитывал именно наглядность и интуитивную доступность для понимания. Проверю, похвастаюсь при удаче.
2 Виктор40
Вообще, одной из пока утопических идей было использование на проекте индексом не меньше “3+” - миниатюрного газотурбинного двигателя нагруженного на генератор. Решаем сразу - подкачку, подогрев, электричество и утилизацию тепла выхлопа. В одном из вариантов генератор предполагался на элементах Пельтье, тогда агрегат получался проще и легче.
%)
А вы свой 10-метровый уже построили?
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Много времени заняла отработка БеТА: Бе спилотного Т еплового А эростата (этап 3 нашей “Программы создания массового беспилотного теплового дирижабля”).
И непредвиденные (увы) хлопоты по закреплению за аэромоделированием статуса признанного вида спорта.
Зато сейчас он включён в программу Кубка Москвы по воздухоплавательному спорту (первый опыт розыгрыша Кубка Москвы был на МАКС-2007)
Сейчас летает 15-кубовый вариант (по кличке Линукс) с полезной нагрузкой 0,5 кг.
Но поскольку мы рассчитывали получить 1 кг, то пока разбираемся, в чём закавыка.
С уважением
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Много времени заняла отработка БеТА: Бе спилотного Т еплового А эростата (этап 3 нашей “Программы создания массового беспилотного теплового дирижабля”).
Все равно здорово!
Я по-поводу материала для каркаса - тоже сразу на углепластик подумал. Второй вариант - алюминиевые трубки, но по весу/жесткости не проходит НИКАК - каркас тогда сожрет процентов 30 полезной нагрузки. Т.ч. - уголь, плюс дюралевые втулки для сборки/разборки и кевларовые нитки для натяга.
Картинка у меня в Опере не открывается почему-то, но Ваш Линукс я видел - слегка помято выглядит, но прикольный. У меня был эскиз фан-аэростата тоже в виде пингвина, но без всяких аллюзий на марки, просто форма подходящая;)
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Кстати, а книжку где-нибудь в реале можно купить? Я в паре обычных книжных поспрашивал - даже не слышали.
И еще - почему вы выбрали именно схему с аэродинамическим управлением? Ведь оно будет эффективно только на скорости, да плюс увеличение веса (довольно пассивного). Я свои четыре движка ставлю именно чтобы убрать все эти хвосты - симметричная форма баллона->проще изготовление, меньше поверхность, меньше радиус поворота, больше маневренность, но, разумеется меньше максимальная скорость из-за инерциальности и “выдувания” ненаддутого баллона. Или вы ориентируетесь на классическую форму для упрощения масштабирования до нормальных грузоподъемных/пилотируемых аппаратов и соответствующих скоростей полета?
А чего мучиться с поиском в реале, когда есть Яндекс?
Я купил книжку Щербакова по адресу из Яндекса в каком-то академическом складе на Проспекте 60-летия Октября, где и вывески-то никакой не было.
Оперение у нас только горизонтальное; отчего 10-метровая модель получила кличку Китёнок - тем более, что внешний слой оболочки будет из той же чёрной плёнки, что и Линукс (а пузо сделаем тоже белым).
Необходимость его связана с тем, что без оперения сигарообразный дирижабль (как показано в той же книжке Щербакова) в нашем диапазоне скоростей неустойчив по тангажу. В принципе, по рысканью он тоже должен быть неустойчив, но там всё же есть возможность компенсировать хоть что-то за счёт винтов.
А тепловой дирижабль по тангажу и в статике-то менее устойчив, чем газовый: у того плотность несущего газа в оболочке практически одинаковая (при одинаковом давлении, конечно). В тепловом же холодный и горячий воздух переливаются огромными массами внутри оболочки, и без компенсации этого эффекта ЛА не уравновесить. Разве что делать его по схеме “Полярного гуся” (Au-35) - но это всё же дирижабль скорее формально, а по сути - монгольфьер с мотором.
А делать или нет рули на горизонтальном оперении, мы пока не решили. Суровой необходимости в них действительно нет.
О полноразмерном ЛА будем думать, когда взлетит Китёнок… даст Бог.
С уважением
PS. Чё-то фото Линукса у меня всё время исчезает. См. его здесь.
…сигарообразный дирижабль (как показано в той же книжке Щербакова) в нашем диапазоне скоростей неустойчив по тангажу. В принципе, по рысканью он тоже должен быть неустойчив, но там всё же есть возможность компенсировать хоть что-то за счёт винтов.
А тепловой дирижабль по тангажу и в статике-то менее устойчив, чем газовый: у того плотность несущего газа в оболочке практически одинаковая (при одинаковом давлении, конечно). В тепловом же холодный и горячий воздух переливаются огромными массами внутри оболочки, и без компенсации этого эффекта ЛА не уравновесить. Разве что делать его по схеме “Полярного гуся” (Au-35) - но это всё же дирижабль скорее формально, а по сути - монгольфьер с мотором.
А вот кстати, смотрю я на свой чертеж баллона…
И в процессе “весораспределния” возникают у меня следующие вопросы:
У вас какое, в результате, отношение длины баллона к диаметру предполагается? Тело вращения? А ось соединяющая центры тяги винтов проходит через центр массы аппарата? Форма чистая или “гондола” выступает/отдельный объем за пределами баллона?
У меня получается следующая картина:
Отношение длины к диаметру: 3.1-3.2
Тело вращения. Оконечности - параболоиды, не полусферы (из соображений сопротивления вминания оболочки набегающим потоком). Плоскость тяги винтов имеет две степени свободы относительно центра масс, но в горизонтальном положении (вектор тяги - вертикально) - должна проходить выше центра массы аппарата, чтобы увеличить стабильность при подъеме. Собственно, для этого предполагается крепить движки на трубках каркаса, а не на гондоле - сразу закладываю возможность править ошибки расчета. Гондола - формально в пределах поверхности оболочки или сантиметров на 10 выступает, для облегчения доступа. Максимальную скорость рассчитываю в пределах 3-4 м/с, т.ч. аэродинамика гондолы не принимается в расчет вообще, только ее влияние на развесовку. По сути будет напоминать этого самого “Гуся”, но выглядеть - больше похоже на дирижабль;)
Вот немного устаревшие габаритно-компоновочные схемы корпуса “Китёнка” (без оперения).
Гондолы будем прорисовывать, когда определится грузоподъёмность и, стало быть, допустимый состав бортового оборудования.
По отдельным деталям: удлинение у нас равно 3; это немного меньше оптимального по обтеканию, но лучше по грузоподъёмности и габаритам - а это для нас сейчас важнее.
Форма - два эллипсоида вращения, состыкованные по одинаковым круговым диаметрам; причём большая полуось у “переднего” эллипсоида в 2 раза меньше, чем у “заднего”.
Расчётная максимальная скорость 8 м/с - иначе при нормальном ветре движков хватит только для того, чтобы стоять на месте.
Катенарная подвеска показана только для сечения по штанге с движками; в других сечениях она крепится к ферме киля, которая на схемах не показана.
Не показаны также балансировочные балоннеты и импеллеры для их наддува/сдува.
С уважением