Училище „Оскар Парет“ Фрайберг a
Училището на Оскар Парет Фрайберг a.n. Теза Наука и технология на въздушна възглавница Изграждане на модел и обяснение Автор: Джонатан Дитрих и Ралф Хом Клас: 10aG Учебна година: 2012/13 Изпратено на: г-жа Bertsch Начало на проекта: ноември 2012 г. Дата на подаване: 05.02.2013 Бележка Джонатан Дитрих: Бележка Ралф Хом: Дата: Подпис:
2 Съдържание 1. Въведение и мотивация. 4 I. Теоретични принципи 2. Обяснение на термините. 4 3. Развитие и исторически контекст. 4 3.1. История на кораба на въздушна възглавница: история. 4 3.2. История на кораба на въздушна възглавница: Сър Кристофър Кокерел 5 4. Области на приложение 5 5. Инциденти 6 5.1. Причини за произшествия или проблеми с плавателни съдове.7 6. Общи физически принципи: сили. 9 6.1. Причини и последици от силите. 9 6.2. Единица за сила Нютон. 6.3. Закон за инерцията. 9 7. Технология. 10 7.1. Функционален принцип на кораб на въздушна възглавница . 10 7.2. Модел на функционалния принцип 10 II.Планиране на проекта 8. Формули и изчисления за изграждането на кораб на въздушна възглавница 10 8.1. Изчисления: повдигащ вентилатор. 10 8.2. Изчисления: параметри на вентилатора на повдигане. 8.3. Изчисления: налягане на повдигащия вентилатор. 12 8.4. Изчисления: масов поток на въздуха на повдигащия вентилатор. 12 8.5. Изчисления: въздушна възглавница/под за повдигане на междина на вентилатора. 12 8.6. Изчисления: ефективна мощност на повдигащия вентилатор.12 8.7. Изчисления: тегло на повдигащия вентилатор/обща маса. 13 8.8. Тяга или задвижване 13 8.9. Изчисляване: обща мощност на тягата на вентилатора. 14 9. Предварително проучване (изчисляване на разходите) на различни модели. 14 10. Сила на повдигане на модела от начално ниво 15
3 III. Прилагане и размисъл 11. Изграждане на модел на въздушна възглавница ... 15 11.1. Набавяне на материали. 15 11.2. Процедура и описание на конструкцията 15 11.2.1. Тяло и престилка 15 11.2.2. Покривна плоча с повдигане (главина) 17 11.2.3. Аксиално задвижване/въздушен вентилатор 17 11.2.4. Канал. 18 11.2.5. Електрически инсталации (за дистанционно управление) и управление. 19 11.2.6. Опити.19 11.27. Оптимизация. 19 12. Конструкция на пързалката на лифта. 20 12.1. Функционалност 20 12.2. Набавяне на материали. 20 12.3. Процедура 21 12.4. Конструкция на планера с въздушна възглавница. 21 12.4.1. Изрязване на облицовката на езерото. 21 12.4.2. Пробиване на отвор в дървената плоча за входящата тръба 22 12.4.3. Окончателно закрепване на облицовката на езерото 22 12.4.4. Оформяне на престилката във форма на гума.23 12.4.5. Опити.23 12.4.6. Оптимизация.23 13. Заключение. 24 Благодарности Интернет източници Допълнителни източници Снимки Обяснение (J) Текстове и съдържание от Джонатан Дитрих (R) Текстове и съдържание от Ралф Хом Приложение - план за строителство
11 Тук сме събрали необходимите формули, но най-вече на базата на конструкция на автомобил и сме приели сходни стойности или са коригирали съответно компонентите чрез опит и грешка, тъй като в началото не сме знаели много стойности и много от формулите са много сложни и научна работа с габарити. 8.2. Изчисляване: Повдигащ вентилатор Параметри Размер Значение Единица AAQUD mv max Площ на въздушната възглавница Площ на напречното сечение по посока на движението Обиколка на въздушната възглавница Диаметър на вентилатора Маса на въздушната възглавница Максимална скорост на движение [m²] [m²] [m] [m] [kg] [m/s] Модел: Размер Значение Единица Стандартна стойност v на v от spi ρ ip 0 ρ 0 g Скорост на входа на въздуха Скорост на изтичане на въздуха Разлика между въздушната възглавница и земята Налягане във въздушната възглавница Плътност на въздуха във въздушната възглавница Плътност на въздуха в околността Ускорение на гравитацията [m/s] [m/s] [m] [ N/m²] [kg/m³] [N/m²] [kg/m³] [m/s²] - - - - - 1,013 10 5 1,204 9,81
21 11.3. Процедура Първоначално беше планирано по такъв начин, че кръглата дървена плоча първоначално да се поставя само върху облицовката на езерото, за да се определи каква площ всъщност е необходима. Трябва да изберете зона, която не е твърде малка, но и не е твърде голяма. След това се планира експеримент, при който се използва само лента от плат (вж. Експерименти). Това беше необходимо, за да може да се определи дали изрязването на облицовката на езерото е избрано и прикрепено правилно. За притока на въздух в кръглата дървена плоча се пробива отвор, през който след това се вкарва входящата тръба на вентилатора на листа. След като скобите бяха прикрепени, трябваше да се направи още един опит, за да се види дали вентилаторът може да произведе достатъчно сила, за да задържи човек в залива
23 опита Общо трябваше да извършим 2 опита с повдигащия плъзгач, за да забележим и коригираме възникнали грешки, да избегнем възможни грешки или да оптимизираме нещо, което все още не работи точно по план или все още не работи оптимално. Първият опит беше да се види дали кройката на езерото е избрана оптимално и дали нещо трябва да се промени. Затова залепихме това на дървената плоча и прикрепихме входящата тръба от едната страна. Знаехме, че той също така ще събира въздуха между горната повърхност на дървената плоча и облицовката на езерото и по този начин не е гарантирано перфектно повдигане. Независимо от това, проведохме експеримента и забелязахме, че не трябва да променяме нищо при изрязването на облицовката на езерото. Трябваше обаче да сменим местоположението на входящата тръба, тъй като въздухът може да излиза от пространството между тръбата, плочата и полата, а налягането във вътрешността не може да бъде създадено оптимално. Както вече споменахме, след това пробихме отвор между центъра и ръба в дървения панел и след това затиснахме входящата тръба. Така че беше стабилно на идеално място. Проведохме втория експеримент, за да видим дали нашият вентилатор за листа може да осигури необходимата производителност на човек
25 Проектът отнема доста време, но е много интересен. Прилагането на физиката на живо и прилагането й с цел с ръчна сръчност беше вълнуващо и страхотно забавление! Ето няколко снимки на готовия модел на въздушна възглавница: И тук снимка на нашия повдигащ се планер: