Аеродинамічна труба для підготовки парашутистів

1. Аеродинамічна труба для підготовки парашутистів, яка містить канал, що утворюють послідовно встановлені і з'єднані між собою вхідний конфузор, перша робоча зона, проміжний конфузор, друга робоча зона, яка відрізняється тим, що робочі зони виконані дифузорними, з різним подовжнім градієнтом швидкостей потоку, при цьому робоча зона з меншим подовжнім градієнтом швидкостей має меншу довжину, а робоча зона з більшим подовжнім градієнтом швидкостей має більшу довжину, причому робоча зона з більшим подовжнім градієнтом швидкостей міс C2 2 (13) 1 3 78420 4 ті від'ємного градієнта швидкостей потоку по осі При цьому на ділянку тіла розташовану ближче робочої зони, відбувається самостабілізація подо осі потоку діє більший швидкісний напір, а на ложення тіла, тобто тіло займає в робочій зоні ділянку тіла розташовану далі від осі потоку діє рівень, на якому сила опору, що діє на нього, доменший швидкісний напір. Це викликає обертарівнює його вазі. Зміна міделю або коефіцієнта льний момент, який змінює кут атаки тіла, що опору (при зміні положення тіла), приводить до призводить до відхилення повної аеродинамічної переходу тіла на новий рівноважний рівень. сили в напрямку периферії потоку, внаслідок цьоВідомий тренажер для підготовки парашутисго виникає бічна складова повної аеродинамічної тів що містить робочу зону у вигляді дифузора, з сили, що виштовхує тіло на периферію потоку. діапазоном швидкостей 45-70м/с, [1]. Робоча зоЦя бічна сила дорівнює нулю на осі потоку і збіна зазначеного тренажера містить дві ділянки, льшується зі збільшенням відстані від осі. між якими може встановлюватися сітка. У випадПо-третє, внаслідок наявності кута розкриття, ку виконання вправ по артистичних вида х паранапрямок векторів швидкості потоку в перетині шутного спорту, сітка, що розділяє ділянки не робочої зони не паралельний. В центрі робочої встановлюється, і парашутисти можуть перемізони вектор швидкості потоку паралельний векщуватись від нижньої до верхньої границі робочої тору сили ваги, а біля стінки робочої зони між зони. У випадку виконання вправ по груповій аквектором швидкості потоку і вектором сили ваги є робатиці, або початкової підготовки парашутискут, що дорівнює половині кута розкриття дифутів, сітка встановлюється, і парашутисти працюзора. Відповідно, повна аеродинамічна сила, для ють у вер хній частині робочої зони, у перетині де симетричного тіла, у центрі робочої зони спрямошвидкість потоку складає приблизно 50 м/с. вана строго доверху, а на периферії, під деяким кутом, який тим більше, чим ближче тіло до стінГоловним недоліком зазначеного тренажера ки робочої зони. Тому, на тіло, що знаходиться не є незадовільна якість потоку в другій ділянці, що на осі потоку діє бічна сила, що ви штовхує тіло негативно позначається на якості тренувань кона периферію. Ця бічна сила дорівнює нулю на манд по груповій акробатиці і призводить до заосі потоку і збільшується зі збільшенням відстані кріплення шкідливих рефлекторних навичок, які від осі. негативно позначаються на результатах команд В результаті складення зазначених вище бічпри виконанні стрибків з парашутом. Це пов'язаних сил, виникає ефект роботи на сферичній поно з трьома причинами: верхні, коли тіло постійне прагне "з'їхати" до стінПо-перше, для прискорення виконання деки робочої зони. Для компенсації зазначеного яких фігур по груповій акробатиці, обертання паефекту парашутисти надають своєму тілу на хил у рашутистів виконується таким чином, що один напрямку осі робочої зони. Інтенсивні тренування парашутист проходить під тілом іншого парашув аеродинамічній трубі призводять до того, що тиста, тобто при виконанні фігури парашутисти зазначені дії по компенсації бічної сили стають знаходяться на різних рівнях, але в момент перерефлекторними. При виконанні стрибка з параходу рухаються з однаковими вертикальними шутом, у вільній атмосфері, бічна сила відсутня, швидкостями. При виконанні такого переходу в а закріплені рефлекторні навички по її компенсаробочій зоні аеродинамічної труби, що має поції шляхом надання своєму тілу нахилу в напрямдовжній градієнт швидкостей, парашутист, що ку центра групи приводять, до того, що команда піднявся вище, опиняється в площині, де швидпрацює занадто щільно, "збивається в купу", що кість потоку і, відповідно швидкісний напір меннегативно позначається на її результатах. ше, а парашутист, що опустився нижче, опиняЩе одним недоліком зазначеного тренажера ється в площині, де швидкість потоку і, відповідно є надлишкові гідравлічні втрати при роботі у вершвидкісний напір більше. Для компенсації зміни хній ділянці робочої зони, тому що нижня дифушвидкісного напору верхній парашутист змушезорна ділянка, яка не використовується у даному ний збільшувати мідель свого тіла, а нижній павипадку, нижня запобіжна сітка і хонейкомб, рашутист, відповідно зменшувати. Інтенсивні встановлені в найбільш вузькому перетині каналу тренування в аеродинамічній трубі призводять до є основними джерелами гідравлічних втрат. того, що зазначені дії по компенсації зміни швидЗазначені недоліки можуть бути усунуті шлякісного напору стають рефлекторними. При викохом створення тренажера для підготовки парананні стрибка з парашутом, у вільній атмосфері, шутистів, що містить дві робочих зони, кожна з поздовжній градієнт швидкостей відсутній, а заяких адаптована для найбільш ефективної підгокріплені рефлекторні навички по його компенсації товки по конкретному виду парашутного спорту. шляхом збільшення чи зменшення міделю тіла, Робоча зона, призначена для виконання призводять до того, що при виконанні обертання вправ по груповій акробатиці і початкової підгоз перетинанням площин, верхній парашутист підтовки парашутистів повинна мати мінімальну донімається вище необхідного рівня, а нижній павжину початкової ділянки і мінімальний від'ємний рашутист опускається нижче необхідного рівня, градієнт швидкостей. Довжина такої робочої зощо призводить до розкидання парашутистів по ни, відповідно відносно мала (порядку одного вертикалі і погіршенню результатів. калібру), а кут розкриття - порядку декількох граПо-друге, внаслідок наявності початкової дусів (0,5-5°). Малий подовжній градієнт швидкодифузорної ділянки, відбувається зміна профілю стей у робочій зоні зменшує необхідну компенсашвидкостей, збільшується товщина пограничного цію зміни швидкісного напору на різних рівнях шару і зменшується ядро постійних швидкостей. при виконанні обертань з перетинання площин. Профіль швидкостей набуває опуклої форми. Мала відносна довжина робочої зони виключає 5 78420 6 наростання пограничного шару значної товщини і робочих зонах по черзі. При цьому, при роботі в дозволяє зберегти ядро постійних швидкостей, одній робочій зоні, потік також проходить через по розмірах близьке до діаметра робочої зони, іншу робочу зону, що не використовується, ствощо виключає першу складову бічної сили. Малий рюючи додаткові паразитні втрати, особливо у кут розкриття робочої зони зменшує відхилення випадку роботи в першій робочій зоні тому що повної аеродинамічної сили на периферії потоку, додаткове підтискання в проміжному конфузорі, з що зменшує др угу складову бічної сили. наступним гальмуванням у дифузорі за другою Робоча зона, призначена для виконання робочою зоною, істотно збільшує загальні гідраввправ по артистичних видах парашутного спорту лічні втрати в контурі. повинна мати відповідний діапазон швидкостей Недоліками зазначеної аеродинамічної труна вході і ви ході, а довжина робочої зони повинна би, стосовно підготовки спортсменів парашутисскладати порядку 2-4 калібрів, при куті розкриття тів є відсутність градієнта швидкостей у робочих 5-10°. Наявність градієнта швидкостей і бічної зонах (швидкість у ядрі постійних швидкостей сили в даному випадку менш критично, а вирішаоднакова в будь-якому перетині робочої зони). А льним є діапазон швидкостей, тому довжина ротакож неможливість одночасної роботи парашубочої зони і кут розкриття приймаються з міркутистів у першій і другий робочих зонах, внаслідок вань мінімізації гідравлічних втрат в контурі істотно різних швидкостей. Так, якщо в першій аеродинамічної труби і те хнологічних обмежень. робочій зоні буде встановлена рівноважна швидЗазначені робочі зони можуть бути встановкість, то в другій робочій зоні швидкість буде білені в контурі тренажера паралельно, послідовльше рівноважної, тому парашутисти будуть вино, або бути змінними. Найбільш ефективною є штовхн уті надлишковим швидкісним напором у послідовна установка робочих зон. дифузор, або будуть притиснуті до верхньої обВідомий тренажер для парашутистів з декільмежувальної сітки (якщо буде передбачена її кома робочими зонами, встановленими послідовустановка). Якщо рівноважна швидкість буде но на одній осі [2]. встановлена в другій робочій зоні, у першій робоОсновним недоліком зазначеного тренажера чій зоні швидкість буде менше рівноважної, тому є установка вентиляторів на ділянках каналів між парашутисти проваляться у вхідний конфузор, робочими зонами і відсутність елементів, що виабо впадуть на нижню обмежувальну сітку (якщо рівнюють поле швидкостей, на вході в робочі зобуде передбачена її установка). ни. Обов'язковим елементом вентилятора, що В основу пропонованого технічного рішення створює перепад тисків, є втулка, яка у сучасних поставлена задача по розробці конструкції аеровентиляторах має діаметр від 0,4 до 0,7 діаметра динамічної труби для підготовки парашутистів, каналу, в якому установлений вентилятор. Ця що містила б робочі зони, в яких реалізуються втулка створює супутній слід значної ширини і параметри потоку, оптимально адаптовані для довжини. Наявність супутнього сліду від втулки підготовки по груповій акробатиці й артистичних вентилятора в робочій зоні зробить повноцінне видах парашутного спорту, і допускала б одночатренування в ній неможливим, тому що потрапсну підготовку парашутистів в обох робочих золяння парашутиста в супутній слід, де швидкіснах. ний напір менше ніж в основному потоку призвеПоставлена задача вирішується шляхом тоде до падіння парашутиста на запобіжну сітку, а го, що аеродинамічна труба, яка містить канал, переміщуватися в робочій зоні, не потрапляючи в що утворюють послідовно встановлені і з'єднані суп утній слід практично неможливо, тому що він між собою: вхідний конфузор, перша робоча зозаймає значну частину діаметра робочої зони. на, проміжний конфузор, друга робоча зона, місКрім того, втулки вентиляторів, розташованих у тить робочі зони, що виконані дифузорними, приперетинах близьких по площі до перетинів робочому з різним подовжнім градієнтом швидкостей чих зон, з урахуванням підтискання потоку на потоку, при цьому робоча зона з меншим повтулці, є джерелами великих гідравлічних втрат. довжнім градієнтом швидкостей має меншу довЗазначені недоліки можуть бути усунуті шляжину, а робоча зона з більшим подовжнім градієхом створення аеродинамічної труби, проточна нтом швидкостей має більшу довжину. Робоча частина якої не містить елементів, що погіршують зона з більшим подовжнім градієнтом швидкорівномірність поля швидкостей, призводять до стей містить, щонайменше, один перетин, перпемісцевих відривів потоку і створюють великі гідндикулярний осі потоку, площа якого дорівнює равлічні втрати. площі вхідного перетину робочої зони з меншим Найбільш близькою по технічній суті до проподовжнім градієнтом швидкостей. Робоча зона з понованого технічного рішення є аеродинамічна меншим подовжнім градієнтом швидкостей встатруба, призначена для аеродинамічних досліновлена за вхідним конфузором, а робоча зона з джень [3 стор.177], що містить канал, який утвобільшим подовжнім градієнтом швидкостей встарюють послідовно встановлені і з'єднані між соновлена за проміжним конфузором. На виході з бою: вхідний конфузор, перша робоча зона, першої робочої зони встановлений хонейкомб. проміжний конфузор, друга робоча зона. На вході в першу робочу зону, на вході в проміжОсновним недоліком зазначеної аеродинаміний конфузор і на виході з другої робочої зони чної труби є неможливість одночасної роботи в встановлені запобіжні сітки. Площа перетину каобох робочих зонах (відсутні елементи, що виналу в місці з'єднання проміжного конфузора і ключають потрапляння в другу робочу зону суп удругої робочої зони підібрана таким чином, щоб тнього сліду від моделей встановлених у першій виключити провалювання парашутистів з другої робочій зоні), тому дослідження проводяться в робочої зони в проміжний конфузор при норма 7 78420 8 льній роботі приводу (швидкість у перетині бливході в проміжний конфузор і, відповідно на вході зько 80м/с). в другу робочу зону. Таким чином, пропонована аеродинамічна З'єднання зазначених відомих і невідомих труба для підготовки парашутистів містить посліознак забезпечує можливість одночасної підготодовно встановлені: вхідний конфузор, вхідну завки парашутисті в по груповій акробатиці й артиспобіжну сітку, першу робочу зону, хонейкомб, тичних видах парашутного спорту в оптимально проміжну запобіжну сітку, проміжний конфузор, адаптованих для конкретного виду підготовки другу робочу зону, ви хідну запобіжну сітку. Робочі умовах, що дозволяє поліпшити якість тренувань зони, виконані дифузорними, причому з різним і істотно збільшити економічну ефективність аеподовжнім градієнтом швидкостей потоку, при родинамічної труби. цьому робоча зона з меншим подовжнім градієнСуть винаходу пояснюється графічно, де на том швидкостей має меншу довжину, а робоча Фіг. зображено схему пропонованої аеродинамічзона з великим подовжнім градієнтом швидкостей ної труби. має велику довжину. Конструкція аеродинамічної труби складаєтьДо відмінних від найближчого аналога ознак ся з: вхідного конфузору 1, вхідної запобіжної відносяться: сітки 2, першої робочої зони 3, хонейкомба 4, - застосування робочих зон, що виконані дипроміжної запобіжної сітки 5, проміжного конфуфузорними, причому з різним подовжнім градієнзору 6, другої робочої зони 7 і вихідної запобіжної том швидкостей потоку; сітки 8. - наявність у робочій зоні з більшим подовжАеродинамічна труба працює в такий спосіб: нім градієнтом швидкостей, щонайменше, одного Вентиляторна установка (на малюнку не показаперетину, перпендикулярного осі потоку, площа на), створює перепад тисків, під дією якого повітякого дорівнює площі вхідного перетину робочої ря в контурі труби рухається знизу вгору. У вхідзони з меншим подовжнім градієнтом швидконому конфузорі 1 відбувається прискорення стей; повітря і вирівнювання поля швидкостей. У пер- застосування хонейкомба на виході з першій робочій зоні З відбувається підготовка парашої робочої зони; шутистів, що займаються груповою акробатикою, - застосування запобіжних сіток. або початковою підготовкою парашутистів. При Дифузорні робочі зони дозволяють утримувацьому порушується рівномірність поля швидкоти парашутиста або групу парашутистів у робочій стей потоку, тіла парашутистів залишають супутзоні при зміні ним (ними) коефіцієнта опору і міній слід, а їхні переміщення призводять до скосів делю свого тіла при виконанні маневрів, шляхом і закручення потоку. У хонейкомбі 4 відбувається самостабілізації, без стороннього керування. Різзменшення масштабу турбулентності, закручення ні подовжні градієнти швидкостей дозволяють і скосу потоку. На проміжній запобіжній сітці 5 створити в кожній робочій зоні потік з характерисвідбувається часткове вирівнювання поля швидтиками оптимальними для конкретного виду пакостей. У проміжному конфузорі 6 також відбуварашутного спорту. Наявність у робочій зоні з біється прискорення і часткове вирівнювання поля льшим подовжнім градієнтом швидкостей, швидкостей. Крім того, на відрізку між робочими щонайменше, одного перетину, перпендикулярперетинами першої і другої робочих зон відбуваного осі потоку, площа якого дорівнює площі вхіється природне вирівнювання поля швидкостей дного перетину робочої зони з меншим подовжза рахунок в'язкості повітря і турбулентного обмінім градієнтом швидкостей дозволяє одночасно в ну. В другій робочій зоні 7 відбувається підготовобох робочих зонах підтримувати рівноважну ка парашутистів, що займаються артистичними швидкість і, відповідно, дозволяє парашутистам видами парашутного спорту. Крім того, оскільки працювати в обох робочих зонах одночасно. Роздруга робоча зона є дифузором, у ній відбуваєтьташування робочої зони з меншим подовжнім ся гальмування потоку і відновлення повного тисградієнтом швидкості попереду робочої зони з ку, після чого, повітря або викидається в атмосбільшим подовжнім градієнтом швидкості дозвоферу (у випадку якщо аеродинамічна труба має ляє покращити якість потоку для парашутистів, відкритий контур), або надходить у зворотний що займаються груповою акробатикою (вони є канал і повертається у вхідний конфузор 1 (у вибільш чутливими до неоднорідності потоку), та падку, якщо аеродинамічна труба має замкнутий підвищує е фективність проміжного конфузору, контур). У випадку раптового відключення привоякий зменшує неоднорідність поля швидкостей ду парашутисти, що працюють у першій робочій пропорційно квадрату підтискання (відношення зоні, опускаються на вхідну запобіжну сітку, а площі вхідного перетину до площі вихідного пепарашутисти, що працюють у другій робочій зоні ретину). Хонейкомб на виході з першої робочої на проміжну запобіжну сітку. зони зменшує масштаб турбулентності, закруДжерела інформації: чення і скіс потоку, що створюються парашутис1. патент Франції FR 2 843 940 - А1, МПК тами, які працюють у першій робочій зоні, це поB64D23/00 2002p. ліпшує якість потоку на вході в другу робочу зону 2. патент Японії JP 2 152486, МПК і дозволяє працювати в обох робочих зонах одA63G31/00, B64D23/00, G09B9/00 1990p. ночасно. Запобіжні сітки підвищують безпеку тре3. Труды Центрального аэрогидродинамиченувань в аеродинамічній трубі, особливо у випадского института Выпуск 2059 Исследования элеку раптового відключення приводу і, крім того, ментов экспериментальных аэродинамических проміжна запобіжна сітка, додатково виконує часустановок М, ЦАГИ, 1980г., с.177. ткове вирівнювання поля швидкостей потоку на 9 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 78420 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601