Flügel unter Wasser. Zeichnung, Beschreibung

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Flügel unter Wasser. Tipps für einen Modellbauer

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Es scheint, was könnte besser sein als ein Propeller! Es hat den Menschen seit Jahrzehnten treu gedient und eine Vielzahl von Schiffen bewegt, von einfachen Vergnügungsschiffen bis hin zu riesigen Supertankern. Dank gut entwickelter Theorie und Berechnungsmethoden können Sie den Propeller für jedes entworfene Schiff genau auswählen.

Aber dieser weit verbreitete und gut erforschte Mover hat würdige Konkurrenten. Dies ist ein Wasserwerfer, ein Propeller und ein Flügelpropeller. Und in jüngerer Zeit haben französische Erfinder einen ungewöhnlichen Mechanismus vorgeschlagen – einen Hydropuls. Laborexperimente haben gezeigt, dass der von ihm entwickelte Schub größer ist als der von Propellern gleicher Leistung. Bisher liegen keine Daten zum Einsatz eines Hydropulses bei hohen Geschwindigkeiten vor, die Autoren gehen jedoch davon aus, dass er dabei dem „Großvater“-Propeller nicht nachgeben wird. Für die neue Erfindung spricht, dass eines der Unternehmen der Firma Renault neben dem Bau eines Versuchsbootes auch die Herstellung eines Schiffes mit diesem Gerät und einem 300-kW-Motor plant.

Flügel unter Wasser

Was ist ein Hydropuls? Hierbei handelt es sich um einen rechteckigen Kanal, in dem eine vertikal bewegliche Stange die flügelförmige Platte abwechselnd entweder gegen die obere oder untere Wand drückt. Die Aufhängung erfolgt schwenkbar an einem Drittel der Sehne vom Profilende. An der Rückseite des Kanals sind Dämpfer zum Schutz vor harten Stößen vorgesehen, entlang der Vorderkante sind sie über die gesamte Länge „gestreckt“ und übernehmen so die Funktion einer Dichtung.

Stellen wir uns nun vor, dass der Flügel, der die gesamte Fläche des horizontalen Abschnitts des Kanals einnimmt, gegen seine obere Wand gedrückt wird. Die Stange beginnt nach unten zu drücken. Aufgrund der Diskrepanz zwischen dem Aufhängepunkt der Platte und ihrer Mitte beginnt sich die Vorderkante zunächst von der „Decke“ zu entfernen. In den entstehenden Spalt wird Wasser gesaugt. Nachdem die Hinterkante von der oberen Wand getrennt wurde, bewegt sich der Flügel mit einem konstanten Anstellwinkel relativ zur Gegenströmung nach unten. Abhängig von der auf die Stange ausgeübten Kraft und dem Anstellwinkel entsteht eine Zugkraft. Dann trifft die Vorderkante auf die Bodenwand des Kanals und Wasser wird aus dem nach hinten offenen Spalt ausgestoßen. Abschließend liegt die gesamte Platte auf der Bodenfläche auf. Der Stiel beginnt sich zu erheben und der gleiche Zyklus wiederholt sich.

Flügel unter Wasser
Reis. 1. Propellerdesign: 1 - Kakala-Gehäuse, 2 - Flügelantriebsstange, 3 - Flügel, 4 - hinterer Dämpfer, 5 - vorderer Banddämpfer

Flügel unter Wasser
Reis. Abb. 2. Schematische Darstellung der Funktionsweise des Hydropulses: A – die Anfangsphase, B – die Vorderkante des Flügels bewegt sich von der Kanalwand weg und Wasser wird in den gebildeten Spalt gesaugt, C – der Flügel bewegt sich nach unten, Wasser zurücktreiben, D – der Flügel liegt mit seiner Vorderkante an der Kanalwand an und drückt Wasser aus dem Spalt heraus, D ist die Endphase, gleichzeitig ist es der Beginn des nächsten Zyklus

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, wird in jeder Phase der Flügelbewegung Schub erzeugt. Es gibt zwei Komponenten: den hydrodynamischen Schub, bei dem die gleichen Gesetze in Kraft treten wie beim Betrieb des Propellers, und den Schub, der beim Ansaugen und Ausstoßen von Wasser durch die volumetrische Pumpe „Kanal – Flügel“ entsteht.

Achten Sie auf die Höhe und Fläche des Kanals im Vergleich zum Durchmesser und der Fläche der Schraubenscheibe. Schließlich bestimmt die Höhe des Kanals (Durchmesser der Schraube) einen wichtigen Parameter – den Tiefgang des Schiffes. Es ist klar, dass der Hydropuls die gesamte Breite des Hecks einnehmen kann. Bei gleichem Tiefgang wäre der Einbau mehrerer Propeller unter Beibehaltung des gleichen Querschnitts des ausgestoßenen Wasserstrahls erforderlich. Der Vorteil des neuen Geräts besteht in seiner hohen Anpassungsfähigkeit, da es möglich ist, die Fläche der Flügel und deren Anzahl zu ändern, ohne den Beweger grundlegend zu verändern. Bei Schiffspropellern dieses Durchmessers ist die Möglichkeit, ihre Parameter zu ändern, viel geringer.

Und jeder Designer oder Technologe wird Ihnen bestätigen, dass für die Herstellung eines Hydropulses keine so komplexen und präzisen Maschinen erforderlich sind wie für Propeller.

Und aus Sicherheitsgründen wird der neue Mover, der äußerlich eine feste Box darstellt, im Wasser viel weniger Probleme bereiten als ein rotierender Propeller.

Beim Manövrieren zur Änderung der Schubrichtung in die entgegengesetzte Richtung können Sie entweder einen absteigenden Deflektor oder eine 180-Grad-Drehung des Kanals oder eine zusätzliche Umkehrstange verwenden, die bei Bedarf die Hinterkante des Flügels an die Bodenwand drückt des Kanals. Die Bewegungsrichtung des Schiffes kann über ein herkömmliches Lenkrad oder durch Drehen des gesamten Geräts im gewünschten Winkel um die Hochachse gesteuert werden. Zu beachten ist, dass der Hydropuls im Gegensatz zum Außenbordmotor eine Drehung um 360° ermöglicht.

Flügel unter Wasser
Reis. 3. Zwei Möglichkeiten zur Schubumkehr: A – Verwendung eines absteigenden Deflektors, B – Verwendung einer zusätzlichen Stange

Flügel unter Wasser
Reis. 4. Der Aufbau des Bootsmodells mit Hydropuls: 1 - Batterien, 2 - Schalter, 3 - Elektromotor, 4 Getriebe, 5 - Kurbelmechanismus, 6 - Hydropuls, 7 - Ruder

Bei Modellen kann ein Antrieb durch einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor über eine mit einer Stange in Eingriff stehende Pleuelstange empfohlen werden. Bei kleinen Flügelgrößen ist es einfacher, auf ein Getriebe zu verzichten. Die Anlage ist mit einer Hubkolbendampfmaschine sehr gut zusammengebaut. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, Verbindungsglieder einzuführen: Der Kolben der Dampfmaschine ist starr mit der Stange verbunden.

Für diejenigen, die sich für diesen Artikel interessieren, empfehlen wir Ihnen, darüber nachzudenken, welcher Schiffstyp für die Installation des beschriebenen Geräts am besten geeignet ist. Vielleicht ein Katamaran? Hier kann die gesamte Gesamtbreite des Schiffes genutzt werden und der Einlass des Kanals wird nicht durch den vorausfahrenden Schiffsrumpf verdeckt.

Wenn Sie ein funktionsfähiges Modell mit „Hydropuls“-Antrieb bauen, schreiben Sie uns. Alle Leser werden an den Ergebnissen Ihres Experiments interessiert sein.

Autor: W. Iwanow

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