Любопытно, что у ракетного и реактивного ранцев есть еще одна альтернатива — ранцы вертолетного типа. Так, относительно недавно в США был представлен ранец Martin Jetpack. Вопреки названию аппарат приводится в движение обычным двигателем внутреннего сгорания: последний раскручивает до необходимых оборотов два подъемных винта. По данным разработчиков, аппарат ориентировочной стоимостью около $100 000 может летать около получаса, но вопрос, насколько он безопасен, так и остается открытым. Так что пока из всего многообразия подобной техники лишь одну конструкцию можно назвать вполне безопасной — это JetLev Рэймонда Ли.
«В 2000 году я прогуливался на автомобиле с женой и сыном в окрестностях Ньюфаундленда (Канада). Был прекрасный летний день, и когда возле одного из озер мы увидели точку по прокату гидроциклов, решили непременно попробовать», — рассказывает Ли о знаменательном в его жизни дне. Рэй никогда ранее не ездил на гидроцикле, поэтому был впечатлен тем, какую тягу дает небольшой мотор с водометом. В тот же день Рэй решил оценить возможность полета с использованием водометных двигателей.
Расчеты показали, что такой полет возможен, и Ли приступил к разработке своего ранца. На первых рабочих эскизах летающая часть конструкции включала бак для топлива и двигатель, а от аппарата вниз спускалась труба для забора воды. Но со временем аппарат претерпел элегантную трансформацию. На пилота теперь надевается только относительно легкий 14-килограммовый ранец, а все остальное — мотор, топливный бак, насос — размещается в лодке. Лодка и ранец соединены прочным и эластичным шлангом.
Цена вопроса Хотя нынешняя цена ранца (€99 000) высока, Рэй Ли полагает, что вскоре немало людей смогут опробовать его детище. Многие дома отдыха уже заинтересовались новым изобретением. В отличие от других конструкций, на ранце JetLev можно летать только над водой. Ограниченную свободу перемещения компенсируют такие достоинства ранца, как высокая безопасность и легкость обучения. JetLev-Flyer-155. Масса ранца — 14 кг // Максимальная тяга — 1900 Н // Отношение тяги к весу — 2,3:1 (для пилота массой 68 кг) // Максимальная скорость — 35 км/ч (для пилота массой 68 кг) // Длина соединительного шланга — 10 м // Максимальная высота полета — 8,5 м // Продолжительность полета на максимальной скорости — 1 час // Продолжительность полета в режиме частичных нагрузок — 1,5−2 часа // Модель JF-215 с двигателем мощностью 215 л.с., которая выйдет на рынок позже базовой, будет иметь максимальную скорость около 70 км/ч. Будущие модели, по данным Рэя Ли, смогут иметь скорость выше 80 км/ч, высоту полета 15 м и продолжительность полета — 5 часов, а также будут способны перевозить до 450 кг грузов.
«На первых порах я был единственным человеком на земле, кто верил, что мое устройство будет работать», — вспоминает Ли. Инженеры убеждали изобретателя, что добиться стабильного полета на подобном ранце не удастся. Рэю стоило огромного труда убедить семью в осмысленности его дела, а большинство его друзей решили, что он просто сошел с ума. В такой обстановке Рэю было тяжело всерьез заняться проектом, но в 2002 году в его жизни случился переломный момент. Ли посмотрел документальный фильм о том, как в 1982 году в Северной Атлантике затонула буровая платформа Ocean Ranger. Хотя на помощь тонущей платформе прибыли спасательные корабли, из-за шторма они не смогли оказать помощь. В итоге спастись не удалось никому. «Я подумал, что если бы у моряков было в наличие водометные ранцы, то многие жизни были бы спасены», — вспоминает Ли. Именно тогда он и решил продолжить заниматься своим проектом, несмотря на давление окружающих.
«На первых порах было очень сложно добиться устойчивости в полете, — продолжает канадец свой рассказ. — Достаточно всего лишь небольшой силы, отклоняющей от нормального положения, чтобы пилот потерял равновесие». На решение этой проблемы энтузиасту пришлось потратить почти полтора года. Конструкция модернизировалась пять раз, прежде чем Ли удалось добиться желаемого результата.
День 5 марта 2005 года стал одним из самых счастливых в жизни Рэя. В этот день во Флориде был произведен первый пилотируемый полет на ранце, названном JetLev (сокращение от Jet Levitation, «реактивная левитация»). Уже тогда аппарат демонстрировал хорошую устойчивость. С тех пор летающий ранец Ли опробовало около 30 пилотов, на нем было совершено свыше 200 полетов и в ходе работы над ним было произведено около 100 усовершенствований. Всего же команда Ли построила три варианта летающих ранцев и пять прототипов лодок.
В 2008 году была сконструирована предсерийная демонстрационная модель, а в январе 2009-го дебютировала на яхтенной выставке в Дюссельдорфе серийная модель JetLev-Flyer. Ее по лицензии вскоре начнет выпускать гамбургская фирма MS Watersports. Первые владельцы, которые захотят отдать за аппарат ¤99 000, получат его уже в июне 2009 года. Причем команда Рэя Ли полна уверенности в том, что такие люди найдутся, даже несмотря на мировой кризис.
1. Ракетный ранец. Аппарат конструкции американца Кая Майкельсона — классический ракетный ранец. На схожем летал Джеймс Бонд в картине 1965 года. Максимальная продолжительность полета — около 30 секунд. 2. Турбореактивный ранец. Аппарат T-73 американской компании JetPack International может летать до 9 мин. С ним за один полет можно переместиться на расстояние около 15 км. Главный недостаток — большой вес модели. 3. С двигателем внутреннего сгорания. Устройство Martin Jetpack представляет собой миниатюрный вертолет. Два воздушных винта модели работают от бензинового двигателя V4. На одной заправке может за полчаса пролететь 50 км.
«Отношение тяги к весу нашего аппарата вместе с пилотом составляет примерно 2,3 к 1, — объясняет Рэй Ли. — Это выше, чем у самых передовых самолетов вертикального взлета и вертолетов». Так что пилоту JetLev гарантирована масса удовольствий, и, в отличие от пилота традиционного ракетного ранца, их он получит без риска свернуть себе шею.
Создатель JetLev хорошо знает, какое у его аппарата главное конкурентное преимущество, и в разговоре всегда рад коснуться тем безопасности. Ли посвятил несколько месяцев изучению спортивных инцидентов и сделал JetLev настолько безопасным, насколько это возможно. В частности, из соображений безопасности разработчики ранца ограничили подъем высотой 8,5 м. Вообще-то упасть в защитной экипировке с высоты в 10 м тоже вполне безопасно, но разработчики решили подстраховаться по объективным причинам. Во‑первых, пилот может упасть в воду на мелководье, а во-вторых, он может при падении наткнуться на лодку с двигателем. «Такое падение будет мягче, чем если бы пилот просто упал на землю, — уверяют разработчики, — но он все равно может получить травмы».
Самая приятная особенность ранца JetLev заключается в том, что научиться летать на нем действительно просто. Самые способные ученики осваивают самостоятельное управление уже за несколько минут. Ракетный ранец куда опасней в освоении, дороже и сложнее.
www.popmech.ru
Aviation: hydrojet
Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.
Реверсивное торможение — Реверсивное торможение вид торможения, при котором тормозной момент создаётся за счёт изменения направления тяги двигателя на противоположный движению. По сравнению с другими видами торможения, реверсивное позволяет сохранить высокую… … Википедия
Судно — У этого термина существуют и другие значения, см. Судно (значения). Судно … Википедия
Судовой движитель — устройство для преобразования какой либо энергии в полезную работу движения судна. С. д., например паруса, могут использовать «внешнюю» энергию (то есть энергию течения воды, ветра) или же приводиться в действие мускульной энергией… … Большая советская энциклопедия
Судно на воздушной подушке — парящее судно, судно, которое приподнимается над поверхностью воды нагнетаемым под днищем воздухом, благодаря чему уменьшается сопротивление движению судна. Конструкцию судна, скользящего по слою сжатого воздуха между его днищем и водой,… … Большая советская энциклопедия
Импеллер — гидравлической турбины, объединённый со входным направляющим аппаратом на плотине Импеллер лопаточная машина … Википедия
Сравнение движителей — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Metal Gear (боевая техника) — Metal Gear это серия вымышленных боевых машин (шагающих танков) из одноимённой серии игр. Хотя в каждой новой серии есть свой Metal Gear со своей ролью, это чаще всего автономные боевые платформы (двуногие ядерные танки) для запуска ядерного… … Википедия
Колесный движитель — Движитель устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Например: Колесо автомобили, локомотивы, велосипеды и т. д.. Гусеница гусеничные трактора, танки, некоторые… … Википедия
Пропульсивная установка — Движитель устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Например: Колесо автомобили, локомотивы, велосипеды и т. д.. Гусеница гусеничные трактора, танки, некоторые… … Википедия
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 69
с углубленным изучением отдельных предметов»
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Тема: Водометный двигатель
Автор работы:
Шишмарин Вадим
ученик 2 А класса
кл. руководитель:
Елганова И.А.
ИЖЕВСК
2014
Введение
Издавна наблюдая за передвижением морских существ в водах океана, таких как каракатица, осьминог, морской гребешок и медуза, человек пытался понять, как и за счет чего движутся в воде эти существа. Со временем люди поняли, что эти животные движутся, используя резкий выброс вбираемой ими воды, то есть их перемещение происходит с помощью реактивного движения. Однако еще очень долгое время человечество не могло применить эти знания на практике.
За 250 лет до рождества Христова греческий ученый Архимед размышлял о водометном принципе движения и даже вплотную приблизился к сегодняшнему решению, предложив винтовой подъемник для воды, который впоследствии назвали Архимедовым винтом. Длинный винт в трубе вращался мускульной силой человека [1].
Много позже Исааком Ньютоном принцип реактивного движения был сформулирован в Третьем законе: «Всякое действие порождает равное по величине и противоположно направленное противодействие». Именно открытие этого принципа позволило людям экспериментировать с водометными двигателями [1, 2].
Впервые практическое применение такого способа перемещения — идея о самом принципе отброса воды было проведено в Англии в 1661 году, но только с изобретением Уаттом парового двигателя в 1765 году были достигнуты осязаемые результаты [2]. В этом же году Рарриси и Мейен создали насос с паровым приводом для откачки воды из трюмов судов с выбросом струи воды через корму.
Наиболее совершенный тип насоса был создан в Лондоне Генри Бессемером в 1849 году [1, 2]. Он создал осевой насос с одной трубой на всасывание в носовой части судна и с двумя патрубками с кормовой стороны. Бессемер поставил крыльчатки перед и за винтом подачи воды для спрямления струи и для компенсации потерь, вызываемых вращением струи воды. Александр Хедьярд в 1852 году предложил другую конструкцию. В насосе имелось поворотное сопло, которое можно было направлять вперед или назад. Насос всасывал воду через отверстие в днище судна и выбрасывал ее сквозь корму. Поворот струи приводил к повороту судна.
Ученые разных стран мира пытались найти применение водометному паровому двигателю и усовершенствовать его. Эти работы велись в Германии, Швеции, Англии и России. В России этим вопросом занимался механик Бурачек [3], который в 1855 году представил действующую модель водометного двигателя.
Считается, что современный водометный двигатель был изобретен новозеландцем (овцеводом) Крисом Уильямом Файлденом [2]. Водометные двигатели обрели свой настоящий дом в Новой Зеландии. Созданные здесь водометные суда побеждают во всех соревнованиях на самых сложных и опасных трассах. Кроме того, водометные двигатели используются не только в спорте, но и находят применение в армии. Например, в Вооруженных силах Российской Федерации такие движители установлены на плавающей бронетанковой технике и подводной лодке проекта «Борей» [2].
Преимуществами водометов [4], благодаря конструктивным особенностям перед винтовыми моторами, являются отсутствие открытых вращающихся частей, что делает их безопасными при использовании, незаменимость для прохождения по мелям, перекатам, рекам, засоренным сплавом леса, заросшим травой участкам водоемов, использование в качестве насоса для перекачки воды. Основным недостатком является более низкий по отношению к гребным судам коэффициент полезного действия.
Однако споры о целесообразности применения водометных движителей продолжаются до сих пор. Например, в нашей стране, начиная еще с 60-х годов, конструкторы и производственники не приходят к общему мнению по этому вопросу.
Цель работы: изучить водометный принцип движения на примере реактивного парового водомета.
Задачи:
ознакомиться с историей возникновения изучаемого вопроса;
узнать, что такое водометный двигатель;
разработать модель парохода с паровым водометом;
собрать пароход с паровым водометом;
провести тестовый пуск собранной модели.
Разработка и сборка модели парохода с паровым водометом
За основу взяли детскую игрушку пластмассовый катер или можно взять любой плавучий материал [5]. Малые отверстия в катере заливали водостойким клеем. Крупные отверстия катера закрывали вырезанной в размер винной пробкой и проклеивали по контуру клеем. В палубе катера и в нижней части кормы, погруженной в воду, сверлили по два отверстия диаметром 5 мм (см. Приложение 1).
Далее брали пустую железную баночку из-под детского питания, которую зачищали снаружи от краски. Ножовкой по металлу срезали две трети банки, спиленный край ровняли шкуркой, в получившейся «кастрюльке» сверлили два отверстия под медные трубки диаметром 5 мм (трубки могут быть латунными либо алюминиевыми). Края трубок зачищались и припаивались с помощью паяльника. Затем трубки изгибались таким образом, чтобы провести их сквозь отверстия в палубе катера и вывести в кормовые отверстия на 10-13 мм. Расстояние от дна «кастрюльки» до палубы составляло 40 мм (см. Приложение 2).
Из жестяной тонкой пластинки вырезалась круглая крышка и тоже припаивалась к «кастрюльке». Затем крышка слегка продавливалась, чтобы получить подвижную мембрану. Дуя в трубочки, можно заставить мембрану щелкать. Котел желательно делать как можно меньше: чем меньше объем воды внутри двигателя, тем быстрее он будет выходить на рабочий режим (см. Приложение 3).
Тестовый пуск катера
Перед включением двигатель полностью заполнили водой с помощью медицинского шприца, объемом 6 мл. Конструкция двигателя имеет именно две трубки, а не одну, чтобы облегчить «заправку»: пока вода заливается в одно сопло, воздух выходит из другого. При этом обе трубки были постоянно погружены в воду.
Когда под котел ставили свечку в подставке, вода в нем постепенно нагревалась и начинала кипеть. Образующийся при этом водяной пар выталкивал воду из котла. Проходя по трубкам, вода остывала, давление в котле падало, и двигатель всасывал воду обратно. Таким образом в трубах происходило постоянное возвратно-поступательное движение водяного столба. Подвижная мембрана при работе двигателя издавала громкий тарахтящий звук, напоминающий работу мотора.
Несмотря на то что водяной столб совершал движения в обе стороны, двигатель толкал катер вперед. Это связано с тем, что вся вода выталкивалась из трубок в одном направлении, а засасывалась со всех сторон.
Простейший паровой водомет можно сделать и вовсе без котла. Достаточно согнуть трубу в несколько витков прямо над свечкой на манер кипятильника.
Заключение
1. Изучив историю создания парового водометного двигателя, понял, что процесс его создания и применения волновал людей уже в древние времена, а не несколько последних десятилетий, как я предполагал.
2. Построена действующая модель катера с паровым водометным двигателем.
3. Испытание катера подтверждает третий закон Ньютона «Всякое действие порождает равное по величине и противоположно направленное противодействие».
Литература
1. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1969-1978.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/
3. Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн, 2006.
4. Куликов С.В., Храмкин М.Ф. Водометные движители, 2 издание, Л., 1970, с. 346-49.
5. http://www.popmech.ru/master-class/11295-reaktivnyy-parovoy-vodomet-parokhod/#full
Приложение 1.
Приложение 2
Приложение 3
infourok.ru
Запросить стоимость Водомётные движители находят своё применение как на глиссирующих судах, судах с переходным режимом движения так и на водоизмещающих судах. В зависимости от поставленных перед судном задач, могут быть использованы те или иные преимущества, предоставляемые водомётными движителями. Рассмотрим основные из них.
Если рассматривать конструкцию рабочей части любого водомётного движителя, то, за некоторым исключением, она сводится к одному: корпус движителя внутри которого расположен вал с рабочим колесом. Отсутствие сложных механических передач, защищенный корпусом импеллер, всё это положительно сказывается на надежности водомётного движителя как устройства, что, при должном исполнении комплектующих и правильной эксплуатации, практически гарантирует долгую эксплуатацию судна без каких-либо поломок движущего модуля. Межсервисные интервалы водомётных движителей значительно больше чем у аналогов с открытым винтом, что уменьшает простой водомётного судна при ТО.
Это качество весьма полезно при работе на мелководье. Помимо защиты рабочего колеса от повреждений, ровная поверхность днища не создает дополнительного сопротивления движению, как это могут делать рули, винты, или другие выступающие из корпуса части.
Если говорить об эффективности, то стоит отметить что водометные движители имеют больший пропульсивный коэффициент, относительно винтовых систем, в диапазоне скоростей от 25 узлов и выше. Этот фактор не всегда является ключевым при выборе пропульсивного модуля, но один из основных.Безопасность для объектов или людей за бортом. Благодаря тому что рабочая часть водомётного движителя находится внутри корпуса судна, любые объекты за бортом защищены от контакта с потенциально опасными вращающимися частями и элементами пропульсии.
Благодаря тому что рабочая часть водомётного движителя находится внутри корпуса судна, любые объекты за бортом защищены от контакта с потенциально опасными вращающимися частями и элементами пропульсии.
В сравнении с винтовыми системами, водомётные движители предоставляют значительно лучшие показатели маневренности во всём скоростном диапазоне, как при «нулевой» скорости, так и при движении на скоростях 50+ узлов. Благодаря реверс дефлектору, поворотному соплу и возможности комбинировать их положения, можно изменять вектор упора движителя на 360 градусов в короткий промежуток времени, обеспечивая феноменальную маневренность. Очень часто одних водомётных движителей, без вспомогательных подруливающих механизмов и устройств, достаточно для обеспечения движения судна в любом направлении с необходимой скоростью.
Импеллер водомётного движителя «поглощает» мощность с вала главного двигателя более или менее независимо от скорости движения судна, тогда как классические винты могут быстро перегрузить двигатель если скорость движения судна не оптимальна. Факторами влияющими на скорость движения могут быть как увеличенная масса, груз, так и неблагоприятные внешние условия.
Водомётные движители имеют низкий уровень шума и вибрации, что позволяет повысить комфорт для пассажиров и команды и уменьшить расходы на шумоизоляцию судна.
В отличие от классических винтовых систем у которых процесс кавитации происходит на максимальных скоростях, движители на высокой скорости работают более стабильно. Основной сложностью является сохранение оптимальных характеристик импеллера водомёта на низких и средних скоростях движения, которые, для некоторых исполнений судов, являются основными рабочими.
Кроме преимуществ, движители не лишены и определенных минусов, таких как:
Стоимость водомётных движителей часто выше чем классические решения на основе открытых винтов. Для большинства проектов это является основной причиной для неиспользования водомётов, но, часто, последующие расходы на обслуживание и ремонт винтовых систем могут в несколько раз превысить соответствующие расходы на водомётные движители.
Водомётный движитель занимает больше места в машинном отделении чем большинство альтернативных типов привода. Некоторые производители имеют компактные решения водометных движителей, но стоит учитывать тот факт, что любое изменение размера входного тракта движителя впоследствии влияет на его КПД и кавитационные характеристики.
В большинстве случаев можно подобрать водомётный движитель для сопряжения напрямую с главным двигателем, но чаще для оптимальной работы судна между двигателем и движителем приходится устанавливать понижающий редуктор. Понижение оборотов двигателя совместно с использованием оптимального движителя и импеллера способны очень сильно повлиять на ходовые качества катера и увеличить его эффективность. Минусом применения редуктора, опять же, является дополнительный вес, дополнительное место в машинном отделении и стоимость самого узла.
Для тех кто привык к классическим винтовым катерам, управление водомётным катером может быть сложным; особенно это касается движений корпуса отличных от движения вперёд-вправо/вперед-влево. Современные системы электронного управления движителями давно научились нивелировать эту разницу. Итог: Таким образом, проектировщик/верфь/судовладелец должен решить для себя насколько применение водомётных движителей актуально для него, с учетом всех эксплуатационных особенностей судна.
Обращайтесь к сотрудникам нашей компании за дополнительной информацией относительно указанного оборудования по телефону +7 (812) 441-29-99 или по электронной почте [email protected]
www.kron.spb.ru
