Солнечный аэростат своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Запускал во дворе, между домами. Все хорошо, легко наполнил оболочку, махая небольшой картонкой. Никакого вентилятора, как я боялся, не понадобилось. Но вот зрителей набежало. Детей штук 20 разного возраста. Всем дай подержать-потрогать, ничего не боятся, друг с другом дерутся, леер путают. В общем, МакарЕнко из меня никакой.
Практически сразу после наполнения шар начал подниматься. Я ожидал, что на нагрев уйдет больше времени. Но ошибка оказалась в другом - слишком большое входное отверстие. При небольшом боковом ветре сразу появляется "ложка" и ветер начинает выдавливать теплый воздух из шара. В результате подъемная сила резко снижается, шар опасно кренится.
Недостаток был оперативно устранен задраиванием выходного отверстия. Правда, при этом объем снизился процентов на 20, но зато стало не страшно отпускать шар на большую высоту. Камера крепилась безо всякого подвеса, прямо на леер за короткий поводок (решение полетать было принято спонтанно, вся уздечка шара и обвязка камеры связаны буквально за полчаса). В результате получилось очень много смаза. Вращение беспорядочное, о сшивке панорам речи не было. Только одну панорамку собрал из 3-х кадров, замороженная стройка многоуровневой закрытой парковки.
Слишком высоко отпускать не стал - между 10-этажками натянуто много проводов. Но на фото видно, что подняться удалось чуть выше крыш 10-этажек. Кстати, съемка велась на автомате. У камеры есть режим серийной съемки до заполнения карты памяти.
Гараж-недостройка:
Еще несколько фото в догонку (здесь шар уже с фотоаппаратом летит). Обращаю внимание на оживленное воздушное движение над Хабаровском. Естественно, шар запускался на привязи. У буржуев такие конструкции за несколько сотен км улетают за световой день. Подарить камеру китайцам совсем не хотелось.
Та же проблема возникает в транспортных средствах легче воздуха (дирижаблях). Объем и масса широко распространенных тепловых воздушных шаров значительно больше, чем гелиевых, так как плотность теплого воздуха существенно больше плотности гелия. Поэтому воздухоплаватели с завистью смотрят на проплывающие облака, состоящие из парообразной воды, более легкой, чем теплый воздух.
Для нагрева газа около нижнего входного отверстия оболочки аэростата (помимо газовой форсунки для сжигания газа и подогрева воздуха, поступающего в оболочку) в области пламени устанавливается водяная форсунка, в которую через кран поступает вода из нижней части емкости, установленной в гондоле. Сжатый горючий газ из баллона через понижающий редуктор поступает в газовую форсунку и одновременно вытесняет воду из емкости. Смесь подогретого воздуха и испарившейся воды наполняет оболочку аэростата, создавая подъемную силу. Оболочка изнутри покрыта слоем супергидрофобного материала, препятствующего ее утяжелению из‑за прилипания воды. Конденсирующийся при охлаждении внутри нее пар в виде капель на внутренней поверхности скатывается к нижнему входному отверстию. Оно ограничено водосборником, имеющим форму, близкую к полому тору, разрезанному диаметральной плоскостью, с удаленной верхней частью. Из водосборника вода периодически стекает через обратный клапан в водяную емкость.
Таким образом, осуществляется циркуляция ограниченного количества воды практически без потерь: пар, как более легкий, чем воздух, скапливается в верхней части оболочки. Вода при испарении снижает температуру смеси до допустимой для материала оболочки.
Вместо подогрева горючим газом можно воспользоваться сконцентрированной зеркалами в районе водяной форсунки солнечной энергией или частью энергии, генерируемой фотоэлектрическими панелями. В этом случае для наполнения оболочки можно использовать исключительно водяной пар. Вообще, незначительный унос пара можно пополнять, используя вынесенные губчатые панели, покрытые гидрофильным веществом и адсорбирующие влагу из окружающей атмосферы. Затем влага из этих панелей отжимается в водяную емкость. Последние операции могут неограниченно увеличить время поддержания аэростата в воздухе.
По закону Архимеда подъемная сила пропорциональна разности плотностей наружного воздуха и нагретого газа внутри оболочки. Хотя современные полиэфирные (лавсановые) аэроткани основной части оболочки допускают температуры до 150 ºС, во избежание их быстрого старения реально средняя температура газа внутри оболочки не превышает 60 ºС.
При такой температуре плотность воздуха равна 1,029 кг/м 3 , а плотность смеси из 20% воздуха и 80% водяного пара – около 0,679 кг/м 3 . Если учесть, что плотность наружного воздуха при температуре 20 ºС равна 1,204 кг/м 3 , то подъемная сила парового аэростата при равном объеме примерно в три раза больше теплового воздушного. Соответственно, при равной грузоподъемности может быть уменьшен объем его и запас горючего для нагрева газа. Исключен также перегрев оболочки солнечной радиацией, что увеличивает ресурс оболочки. С созданием аэротканей, надежно выдерживающих более высокую температуру, и повышением температуры газа внутри оболочки выгода от использования парового аэростата существенно увеличивается.
Преимуществами парового аэростата являются: увеличение времени полета за счет более экономного использования горючего газа; применение более легкого, чем теплый воздух, водяного пара при равной температуре; обратимого использования воды; уменьшения необходимого объема оболочки – и, следовательно, габаритов и стоимости теплового аэростата; возможности без существенных энергетических затрат неограниченного времени поддержания в воздухе тяжелых энергетических конструкций.
Спасатель и аэронавт
Советские Икары. За мировой рекорд покорители стратосферы заплатили жизнью. Читайте подробнее>>
Шитьё моё
Зимой этого года Александр всё-таки решил сшить собственный аэростат. Для работы понадобился Интернет, необходимые материалы, в том числе специальная южнокорейская ткань, которая почти не рвётся, и двухигольчатая швейная машинка.
12 км ниток
Во всем мире наблюдается ренессанс дирижаблей. Это отражается не только в областях, где дирижабли были традиционно сильны (туризм, грузовые платформы). На наших глазах рождается совершенно новая область – стратосферные дирижабли.
Почему именно 20−22 км, а не 10−12 км? Дело в том, что сила ветра, достигая своего максимума на высотах порядка 10 км (более 30 м/с), к высотам 20 км спадает и составляет около 10 м/c. Кроме того, там воздух имеет меньшую плотность и нагрузки, воздействующие на конструкцию в 30−40 раз меньше. Это значит, что можно создать легкую и эффективную платформу. Также важно то, что пассажирские самолеты летают на высотах до 12 км и, следовательно, дирижабли не будут мешать воздушному движению. Но за все приходится платить, и платой станут размеры аэростатов, достигающие объема в сотни тысяч кубометров гелия или водорода и длины порядка сотни метров, а то и нескольких сотен метров.
Читайте также: