Вертикальна аеродинамічна труба

1. Вертикальна аеродинамічна труба, яка містить повітровід, що звужується догори, виконаний із системою подачі повітря в нижній частині, яка відрізняється тим, що система подачі повітря виконана у вигляді щонайменше двох встановлених вертикально вентиляторів, кожний з який містить лопатевий гвинт і електродвигун змінного струму, встановлений співвісно з гвинтом і виконаний з можливістю незалежного включення. 2. Вертикальна аеродинамічна труба за п. 1, яка відрізняється тим, що повітровід обладнаний зовнішнім кожухом, виконаним з листового матеріалу. 3. Вертикальна аеродинамічна труба за п. 2, яка відрізняється тим, що зовнішній кожух виконаний з оцинкованого заліза. 4. Вертикальна аеродинамічна труба за п. 2, яка відрізняється тим, що зовнішній кожух виконаний із пластикових панелей. 5. Вертикальна аеродинамічна труба за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що простір між повітроводом і зовнішнім кожухом заповнено фрагментами з пінопласту. U 2 (11) 1 3 16217 4 створені та експлуатуються у винятково розважаційних витрат у кілька разів. Зазначене інженерне льних цілях. Пристрої, призначені для проведення рішення полягає в тому, що аеродинамічна труба тренувань спортсменів, які займаються повітряниявляє собою аеродинамічну трубу закритого типу, ми видами спорту, в основному побудовані та екстобто відпрацьований швидкісний потік повітря не плуатуються за рубежем, що звичайно перешковиходить в атмосферу, а направляється знову на джає вільному доступу наших спортсменів до двигуни. Таким чином, встановлені двигуни несуть зазначених пристроїв. Найчастіше пристрої зазназначно менше навантаження, оскільки присутня ченого типу - імітатори, виконуються відкритими, істотна початкова швидкість повітря, яке надхотобто забирають повітря з атмосфери за допомодить на силову установку труби. В аеродинамічних гою спеціальних пристроїв, а відпрацьоване повіттрубах відкритого типу початкова швидкість потоку ря також за допомогою спеціальних пристроїв видорівнює нулю. Двигун паризької аеродинамічної водиться в атмосферу. У цьому випадку необхідно труби, таким чином, може мати невелику потужвідзначити, що кінетична енергія збільшується ність, оскільки виконує роботу з подолання тертя пропорційно квадрату швидкості і, крім того, з росповітря усередині труби, яка істотно менше, ніж том швидкості збільшується маса повітря, яку неробота з розгону такої ж маси повітря. Іншими обхідно розігнати. Виходячи з цього потужність словами, двигуни паризької труби лише «підганядвигунів, необхідну для збільшення швидкості поють» потік повітря, що циклічно обертається в аетоку, наприклад у два рази, необхідно збільшити у родинамічній системі зазначеного імітатора. вісім разів. Очевидно, що збільшення потужності Однак подібна конструкція в принципі створює потоку приводить до нелінійного зростання вартозначні незручності для серйозних тренувань. Оскісті встановлюваного обладнання і, відповідно, льки двигуни в аеродинамічній трубі закритого експлуатаційних витрат. Тому найчастіше віддатипу використовуються малопотужні, потік повітря ють перевагу використанню спеціального екіпірує вкрай інертним. Якщо у відкритій трубі для ствовання, наприклад, «надувних» комбінезонів, що є рення робочого потоку досить навіть десяти седуже незручним для самих спортсменів. Однак кунд, то в трубі закритого типу на це потрібні хвидосвід використання подібного екіпірування покалини. У даному випадку оперативно провести зує, що людина масою 85 кг, одягнена у подібний регулювання потоку повітря в залежності від ваги комбінезон, цілком може лежати на потоці повітря спортсмена, що тренується, а також інших фактозі швидкістю 150 км/год, а в звичайному комбінерів, практично неможливо. Поки швидкість потоку зоні при таких же умовах швидкість потоку повинбуде знижуватися до необхідного значення, час на складати 190 км/год. Таким чином, використанбезупинного перебування в робочій області потоку ня зазначеного екіпірування дозволяє знизити однієї групи спортсменів, що триває кілька хвилин, необхідну потужність встановлюваних двигунів, мине наполовину, а в аеродинамічній трубі відкриоднак створює значні незручності для самих того типу на цей процес буде витрачено близько спортсменів або для відвідувачів у випадку викодесяти секунд. Рішення ж, прийняте авторами для ристання пристрою у якості розважального атракусунення зазначених недоліків, в свою чергу обуціону. Однак з урахуванням того, що вартість вимовило виникнення інших серйозних незручноскористовуваних двигунів зростає пропорційно тей. Рішення полягало у виконанні зовнішнього квадрату потужності, а більшість імітаторів забезкожуха труби конічним з розширенням догори. Вапечуються одним двигуном для спрощення консжкі люди, таким чином, можуть лежати внизу, а трукції, то для створення умов нормальної імітації легкі - угорі, де потік істотно слабше. Це дало мовільного падіння буде потрібно в чотири рази жливість встановлення електродвигуна змінного більш дорогий двигун, ніж двигун, що створює струму, оскільки відсутня необхідність регулюванбільш слабкий тиск, однак достатній для того, щоб ня тяги двигуна. Однак у результаті виконання парашутист, використовуючи екіпірування зазнакожуха аеродинамічної труби конічним, з'являєтьченого типу, умовно міг лежати на потоці. Крім ся паразитна сила зносу, спрямована до краю ротого, встановлення тільки одного двигуна не дає бочої області потоку. Звичайно при стрибку з літаможливості рішення проблеми нерівномірності льного апарата в реальному повітрі ніякої потоку повітря всередині пристрою. Тому для рігоризонтально спрямованої сили зносу немає. У шення зазначеної проблеми, тобто для створення спортсменів, що тренуються, виникає відчуття, що однорідного по діаметру аеродинамічної труби поверхня потоку є не плоскою, а кулеподібною, потоку, потрібні серйозні розрахунки, що обумовтобто зазначена горизонтально спрямована сила лює значне подорожчання проектних робіт і, можзносу постійно виштовхує спортсменів з центру ливо, ускладнення конструкції пристрою. Виходячи потоку. з зазначених недоліків, застосування існуючих Відома вертикальна аеродинамічна труба, імітаторів доцільне тільки на самій початковій стаописана в патенті РФ на корисну модель №46191, дії навчання, коли необхідно здати залік або відпщо містить повітровід, що звужується догори, вирацювати базові навички стрибків. конаний із системою подачі повітря в нижній часВідома вертикальна аеродинамічна труба, потині. При цьому система подачі повітря в даному будована у Франції, яка застосовується для тренувипадку являє собою сильфонний насос, з'єднавання спортсменів, що займаються повітряними ний із приводом. видами спорту. В самій широкій частині діаметр Основним недоліком описаного пристрою є зазначеної труби складає майже п'ять метрів. При складність конструкції системи подачі повітря, а будівництві цього імітатора стану вільного падіння також складність забезпечення рівномірності потобуло застосовано цікаве інженерне рішення, яке ку повітря всередині повітроводу. Також до недоприпускало скорочення експлуатаційних і інвестиліків можна віднести складність регулювання по 5 16217 6 тужності і швидкості потоку повітря. подачі повітря виконана у вигляді щонайменше В патенті РФ на корисну модель № 33714 опидвох встановлених вертикально вентиляторів, сана вертикальна аеродинамічна труба, яка міскожний з який містить лопатевий гвинт і електродтить повітровід, що звужується догори, виконаний вигун змінного струму, встановлений співвісно з із системою подачі повітря в нижній частині. При гвинтом і виконаний з можливістю незалежного цьому система подачі повітря в даному випадку включення. являє собою один вентилятор. Повітровід виконаВертикальне встановлення вентиляторів доний зі змінюваною площею вихідного перерізу. зволяє забезпечити необхідну спрямованість поОсновними недоліками описаної конструкції є току повітря у повітровід. Кожен вентилятор місвикористання одного вентилятора. Встановлення тить лопатевий гвинт і електродвигун змінного одного вентилятора не дає можливості створити струму, що встановлений із забезпеченням співвірівномірний потік повітря всередині пристрою, що сності з гвинтом. Використання двигуна змінного у свою чергу приводить до обмежень при експлуаструму в першу чергу зв'язано з високими експлутації труби для проведення тренувань спортсменів атаційними властивостями такого електродвигуна. і до значного ускладнення конструкції пристроїв, Двигун зазначеного типу простий і надійний, і відпризначених для випрямлення потоку повітря. різняється високим ступенем надійності навіть при Найбільш близьким аналогом корисної моделі, експлуатації в запиленому середовищі, що є важщо заявляється, є вертикальна аеродинамічна ливим фактором при експлуатації вертикальної труба, описана в патенті РФ № 2203718, яка місаеродинамічної труби, оскільки повітря, що податить повітровід, що звужується догори, виконаний ється у повітровід через вентилятори, може бути із системою подачі повітря в нижній частині. При запиленим. Це дозволяє забезпечити високі ексцьому система подачі повітря в даному випадку плуатаційні характеристики аеродинамічної труби являє собою гвинт, з'єднаний трансмісією з привов цілому, що обумовлює ефективність і надійність дом, що представляє собою двигун внутрішнього її роботи в різних умовах навколишнього середозгоряння АШ-62. Зазначений двигун внутрішнього вища. Крім того, двигун змінного струму має порівзгоряння розташований поза вертикальною аероняно низьку вартість, що у свою чергу дозволяє динамічною трубою і переведений на газове пализначно знизити вартість конструкції в цілому, а во. також знизити витрати на експлуатацію труби. Основними недоліками описаної конструкції є Двигун виконаний з можливістю живлення від ставикористання одного двигуна, а також те, що двиндартної мережі з напругою 380 В, що дозволяє гун являє собою двигун внутрішнього згоряння з забезпечити простоту запуску вентиляторів, мобігазовим паливом. Встановлення одного двигуна не льність всієї конструкції завдяки використанню дає можливості створити рівномірний потік повітря стандартної мережі для живлення двигуна, і можвсередині пристрою, що у свою чергу приводить ливість експлуатації аеродинамічної труби незадо обмежень при експлуатації труби для провележно від наявності або відсутності палива. Крім дення тренувань спортсменів і до значного усклатого, відсутність необхідності застосовувати легкоднення конструкції пристроїв, призначених для займисте паливо підвищує безпеку експлуатації випрямлення потоку повітря. Використання двигувертикальної аеродинамічної труби. на внутрішнього згоряння приводить до необхідВстановлення декількох двигунів змінного ності примусового регулювання тяги двигуна за струму дозволяє забезпечити можливість викорисдопомогою редукторів, які мають високу вартість, тання менш потужних двигунів, що мають меншу що приводить до значного подорожчання всієї вартість, однак сумарно забезпечують необхідну конструкції. Крім того, використання у якості палипотужність для здійснення розгону потоку повітря ва газу є істотним недоліком, оскільки газ є вибудо необхідної швидкості. Встановлювані двигуни хонебезпечним, що особливо небажано в місцях змінного струму виконані з можливістю їх незалемасового відпочинку людей. Також до недоліків жного включення. Таке виконання двигунів дозвоможна віднести розташування двигуна поза труляє легко регулювати швидкість потоку, тобто підбою, що приводить до збільшення загальних габавищувати або знижувати її до необхідного рівня ритів пристрою, а також знижує захищеність двишляхом регулювання кількості працюючих двигунів гуна від можливих механічних ушкоджень. в залежності від кількості спортсменів, що знахоВ основу корисної моделі поставлена задача дяться в тренувальній камері, а також в залежносзнайти таке конструктивне рішення, що дозволить ті від фізичних параметрів спортсменів, а саме від забезпечити рівномірність повітряного потоку всеїх ваги. Таким чином, можливість незалежного редині повітроводу аеродинамічної труби, що у включення встановлених двигунів забезпечує безсвою чергу забезпечить можливість проведення перешкодну експлуатацію вертикальної аеродитренувального процесу для спортсменів, які занамічної труби в будь-який час року, а також поза ймаються парашутним і іншими повітряними визалежністю від часу доби, оскільки впливом густидами спорту поза залежністю від їх фізичних пани повітря, яка залежить від температури навкораметрів, дозволить забезпечити безпеку лишнього середовища, можна знехтувати. У свою експлуатації пристрою, а також знизити витрати на чергу це дозволяє забезпечити ефективний тренупроведення проектувальних робіт і на експлуатавальний процес для будь-якої кількості спортсмецію аеродинамічної труби. нів поза залежністю від їх фізичних параметрів. Всі Поставлена задача вирішується тим, що вервказані переваги підвищують економічну ефективтикальна аеродинамічна труба містить повітровід, ність експлуатації труби зазначеної конструкції. що звужується догори, виконаний із системою поКрім того, можливість незалежного включення дачі повітря в нижній частині, при цьому система двигунів змінного струму дозволяє значною мірою 7 16217 8 розв'язати проблему нерівномірності повітряного Повітровід доцільно виконувати з можливістю потоку всередині повітроводу за рахунок створензабору повітря з атмосфери, для чого повітровід ня рівномірного полю швидкостей по поперечному обладнаний повітрозабирачем. Вертикальна аеперерізі повітроводу, що також обумовлює можлиродинамічна труба виконана таким чином, що пісвість здійснення ефективного тренувального проля відпрацьовування повітря, що забирається з цесу навіть починаючих спортсменів, а також доатмосфери за допомогою повітрозабирача, в атзволяє спростити конструкцію аеродинамічної мосферу ж і виводиться. Таким чином, вертикальтруби, а отже знизити витрати на проведення прона аеродинамічна труба, що заявляється, являє ектувальних робіт і на експлуатацію труби. собою трубу відкритого типу, що є істотною переРозміщення вентиляторів, а, отже, і двигунів вагою, оскільки обумовлює простоту і мобільність змінного струму безпосередньо всередині об'єму всієї конструкції труби за рахунок відсутності додааеродинамічної труби дозволяє знизити габарити ткових конструктивних елементів, призначених для конструкції в цілому і забезпечити захист вентилярозміщення циркулюючого потоку повітря, а також торів від можливих ушкоджень. потік повітря в трубі зазначеного типу не має веВісь гвинта зв'язана з віссю електродвигуна ликої інертності, що дозволяє виконувати швидке змінного струму за допомогою пускової муфти регулювання швидкості потоку. пружного типу, що забезпечує передачу обертання Також виконання повітроводу з зазначеною від двигуна до лопатевого гвинта, що у свою чергу конструкцією дозволяє встановлювати у внутрішдозволяє забезпечити ініціацію процесу розгону ньому об'ємі повітроводу додаткові конструктивні потоку повітря. Конструкція муфти пружного типу елементи. дозволяє забезпечити її легке встановлення і скоДоцільно обладнувати повітровід зовнішнім рочення часу монтажу конструкції, що у свою чергу кожухом, виконаним з листового матеріалу. Таке дозволяє скоротити час проведення ремонтних конструктивне виконання дозволяє додати консробіт у разі потреби і впливає на підвищення мобітрукції труби необхідну жорсткість для забезпельності вертикальної аеродинамічної труби в цічення безпеки проведення тренувального процелому. су. Можливе виконання зовнішнього кожуха з Переважним є встановлення муфти на двох оцинкованого заліза або з пластикових панелей. підшипниках, що дозволить забезпечити сприйДоцільним є заповнення виникаючого між поняття одним підшипником осьових зусиль, а іншим вітроводом і зовнішнім кожухом простору фрагмепідшипником - тільки радіальних навантажень, що нтами з пінопласту, що додатково підвищує жорстзабезпечить рівномірний розподіл і передачу діюкість конструкції. Крім того, доцільним є скріплення чих зусиль від двигуна до гвинта, і міцність консфрагментів з пінопласту будівельною піною, що трукції вентилятора в цілому. дозволяє запобігти явищу резонансу, яке може Електродвигуни змінного струму встановлювиникнути при наявності коливань, викликаних ються таким чином, щоб забезпечити вертикальне рухом потоку повітря всередині повітроводу, що положення осі двигуна, що значно підвищує ефектакож підвищує міцність конструкції і дозволяє тивність передачі обертання двигуна до лопатевознизити рівень шуму назовні конструкції, що у го гвинта. свою чергу дає можливість використовувати верНайбільш переважним є виконання гвинтів із тикальну аеродинамічну трубу у якості розважальшістьма лопатями. Лопаті гвинтів переважно вигоного атракціону у місцях масового відпочинку лютовляють з алюмінієвого сплаву литтям по моделі, дей. виготовленої за допомогою шаблонів по базових Крім того, повітровід виконаний з можливістю перетинах. Після виготовлення лопатей доцільно зміни його діаметра на початковому етапі збірних проводити статичне і динамічне балансування робіт шляхом відгинання контуру повітроводу. При гвинтів, що дозволяє усунути шкідливий вплив цьому в простір, що звільнився, встановлюють діючих динамічних навантажень. Кріплення лопафрагменти з пінопласту, які скріплюють будівельтей у втулці гвинта виконується за допомогою реною піною. Таке виконання повітроводу забезпегульованого нарізного з'єднання, що дозволяє чує додаткову можливість регулювання потужності плавно змінювати кут атаки лопатей, а це дозвопотоку повітря. ляє забезпечити вирівнювання полю швидкостей Переважним є обладнання повітроводу спряповітряного потоку до необхідних значень. Втулка мляючим пристроєм. Напрямний пристрій виконалопатей для плавного обтікання з'єднується з планий у виді хонейкомбу, що представляє собою стиковими обтічниками, що мають єдину форму. стільниковоподібні грати, набрані, наприклад, з Повітровід вертикальної аеродинамічної труби тонких металевих пластин. Наявність хонейкомбу представляє собою канал для здійснення прогону дозволить додатково знизити закручення потоку, повітря, причому переважним є виконання повітзруйнувати великі вихри і вирівняти скоси, що роводу з забезпеченням його звужування догори. сприяє додатковому зменшенню початкової турПо суті, повітровід являє собою сопло Лаваля, булентності потоку, а отже підвищенню комфорттобто спеціально спрофільований закритий канал ності та ефективності тренувального процесу. для розгону повітря і надання потоку заданого Доцільним є встановлення в середній частині напрямку. Виконання внутрішнього контуру повітповітроводу захисної сітки. Сітка встановлюється роводу по кривій, що є близькою до кривої Витоближче до секції, де встановлені вентилятори, що шинського, дозволяє також забезпечити найменші дозволяє запобігти випадковому попаданню будьгазодинамічні втрати у повітроводі, а також підтяких сторонніх предметів у небезпечну зону розримування необхідної швидкості потоку повітря по міщення вентиляторів і забезпечити захист зазнавсій довжині повітроводу. чених вентиляторів від механічних ушкоджень, що 9 16217 10 у свою чергу дозволяє забезпечити високий стуспортсменами, у тренувальній камері можуть бути пінь безпеки проведення тренувального процесу і додатково встановлені страхувальні стропи. розважальних заходів у випадку використання Корисна модель пояснюється нижче за доповертикальної аеродинамічної труби у якості розмогою фігури, на якій представлений поперечний важального атракціону. Додатково в зоні забору розріз вертикальної аеродинамічної труби в одноповітря також може бути встановлена металева му з варіантів її здійснення. сітка, що буде перешкоджати попаданню сторонніх Вертикальна аеродинамічна труба містить попредметів у процесі забору повітря, наприклад, вітровід 1, що звужується догори, має зовнішній листів, поліетиленових пакетів і т.п., що також закожух 2 та систему подачі повітря 3 у нижній часбезпечить захист вентиляторів від можливих тині, яка являє собою встановлені вертикально ушкоджень. вентилятори 4 у кількості шести одиниць, кожний з Вертикальна аеродинамічна труба виконана який містить лопатевий гвинт 5 і електродвигун таким чином, що зверху до повітроводу примикає змінного струму 6, а також пускову муфту 7 і підтренувальна камера, призначена для безпосередшипниковий вузол 8. Також на фігурі представленього проведення в ній тренувального процесу. ний напрямний пристрій 9, тренувальна камера 10 Тренувальна камера містить робочу зону, обладз огороджувальними елементами 11 і страхувальнану огороджувальними елементами, виконаними ною сіткою 12. з еластичного матеріалу, наприклад з поролону. Вертикальна аеродинамічна труба працює в Таке виконання робочої зони тренувальної камери такий спосіб. дозволяє забезпечити безпеку спортсменів, що Спортсмени піднімаються за допомогою сходів знаходяться в тренувальній камері, оскільки всі на рівень тренувальної камери 10, доступ у яку елементи, з якими може контактувати спортсмен у забезпечується за рахунок спеціально виконаних процесі тренування, є м'якими, що дозволяє запошлюзів. Спортсмени розміщуються на страхувальбігти можливості одержання травм спортсменом. ній сітці 12, після чого оператор за допомогою Доцільним є розміщення в нижній частині трепульта керування здійснює запуск вентиляторів 4 нувальної камери страхувальної сітки, виконаної з за рахунок подачі напруги на двигуни змінного капрону. Така сітка витримує всіх спортсменів, які струму 6, що забезпечують обертання лопатевих знаходяться в робочій зоні тренувальної камери гвинтів 5. Повітря, необхідне для забезпечення одночасно, що дозволяє забезпечити можливість процесу тренування, забирається з атмосфери за розміщення спортсменів у тренувальній камері до допомогою повітрозабирача і розганяється за допочатку розгону повітря. помогою вентиляторів 4, що обертаються. ЗабезПереважним є обладнання тренувальної капечення рівномірності потоку повітря здійснюють мери камерами спостереження, які виконані з моза рахунок незалежного включення двигунів змінжливістю передачі інформації на пульт керування, ного струму 6, що у даному варіанті встановлені в що також обумовлює забезпечення високого рівня кількості шести одиниць. Регулювання потужності безпеки в робочій зоні тренувальної камери і допотоку повітря до необхідного рівня також здійсзволяє забезпечити ефективний і безпечний тренюють кількістю працюючих двигунів 6. Потік повінувальний процес навіть для починаючих спорттря вирівнюється також проходячи через випрямсменів або для звичайних відвідувачів у випадку ляючий пристрій 9, встановлений у повітроводі 1. використання аеродинамічної труби у якості розПісля досягнення потоком повітря необхідної швиважального атракціону. Крім того, у робочій зоні дкості і потужності, спортсмени починають виконутренувальної камери може знаходитися інструктор вати програму тренування в робочій зоні тренуваабо тренер, який забезпечений засобами зв'язку з льної камери 10. Відпрацьоване повітря з оператором, котрий знаходиться в спеціально петренувальної камери 10 знову попадає в атмосредбаченому приміщенні за пультом керування, феру. Спостереження за ходом тренувального що дозволяє забезпечити екстрену зупинку роботи процесу здійснюється за допомогою камер споаеродинамічної труби в разі потреби. стереження. Після закінчення часу тренування Також вертикальна аеродинамічна труба дооператор припиняє роботу аеродинамічної труби датково обладнана сходами, що дозволяє забезшляхом зупинки вентиляторів 4 за рахунок відклюпечити доступ спортсменів у тренувальну камеру чення двигунів 6 від живлення. через спеціально виконані в ній шлюзи. Крім того, Таким чином, що заявляється корисна модель, можливе встановлення даху, що закриває зверху що представляє собою вертикальну аеродинамічвнутрішній об'єм повітроводу, для запобігання пону трубу, має таке конструктивне виконання, яке падання всередину сторонніх предметів, а також дозволяє забезпечити рівномірність повітряного захисту спортсменів у випадку негоди і забезпепотоку всередині повітроводу аеродинамічної тручення комфортного тренувального або розважаби, що у свою чергу забезпечує можливість провельного процесу. дення тренувального процесу для спортсменів, що Тренування у вертикальній аеродинамічній займаються парашутним і іншими повітряними трубі проводяться звичайно з використанням спевидами спорту поза залежністю від їх фізичних ціальних костюмів, а у випадку тренування спортпараметрів, забезпечує безпеку експлуатації присменів, що займаються парашутним видом спорту, строю, а також дозволяє знизити витрати на проможуть використовуватися стропи і парашути. При ведення проектувальних робіт і на експлуатацію відпрацьовуванні базових навичок починаючими аеродинамічної труби. 11 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 16217 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601