2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Вибролет теория и практика
Сообщение14.09.2021, 14:45 


14/09/21
6
Появился такой вопрос - как рассчитать тягу вибролета, если в реальности он создает тягу в противоположном теоретически предсказанному направлении? Вибролет это машущий вверх-вниз зонтик. Принцип этот интересен хотя бы тем, что он лежит в основе движения всех плавающих и летающих существ, а вибролет является его максимальным упрощением, что выгодно с точки зрения механики. И хотя вибролет кажется простым, принцип его работы на сегодняшний день почти не исследован. Есть три варианта этой концепции:

1. Зонтик имеет асимметричную форму, например конус, и совершает симметричные колебания ( с одинаковой скоростью вверх и вниз)
2. Симметричный зонтик или пластина, которая совершает ассиметричные колебания (с разной скоростью вверх и вниз).
3. Асимметричный зонтик, совершающий асимметричные колебания.

Существующая теория определяет тягу как разницу лобового сопротивления между движением зонтика вверх и вниз. Из-за асиметричности формы или колебаний сопротивление воздуха в одном направлении больше чем в другом, и вибролет должен двигаться в сторону меньшего сопротивления. В трех случаях это должно быть так:

1. Симметрично колеблюйщийся конус должен двигаться в направлении своей вершины так как при движении в эту сторону он более обтекаем.
2. Асимметрично колеблющаяся пластина должна двигаться в сторону медленных рывков, так как при медленном движении испытывает меньшее сопротивление чем при быстром.
3. Асимметрично колеблющийся конус должен двигаться направлении вершины, если в этом направлении он совершает медленные рывки, по двум выше приведенным причинам.
Патент на вибролет, в котором описан этот принцип и приведены рассчеты. https://patents.google.com/patent/RU2147786C1/ru


Но есть основания полагать, что нельзя определять тягу вибролета как разницу лобового сопротивления, возникающую между движениями зонтика вверх и вниз.
Немногие экспериментальные исследования дают неоднозначный и порой противоречаший известным принципам результат, точность которого во многих случаях находится под сомнением. Сложность проведения экспериментов по измерению тяги в том, что в случае измерения ее весами ,колебания системы из двух тел, которой по сути является вибролет, влияют на весы. Таким образом получается несуществующий результат, который часто подается как доказательства инерциоидов и прочие. Например из-за быстрой вибрации весы могут не успевать среагировать и показывать средний результат который может быть восприняты как уменьшение веса. Действительно летающих вибролетов пока не создано,а в случае испытаний подобных конструкций в свободном падении результат не точный потому что испытываемая конструкция не падает ровно как и любой зонтик, а стремится перевернуться. Единственный способ измерить тягу это использовать механизм, полностью и идеально точно компенсирующий вибрации, что совсем не просто.

Был проведен эксперимент, в котором осцилятор с конусным зонтиком был подвешен на весы посредством демпфирующй пружины, которая одновременно играла роль элемента осциллографа. Измерялся вес работающего устройства, расходуемая двигателем энергия и зависимость этих параметров от частоты. Для калибровки сначала были проведены измерения работающего устройства без зонтика. Нужно было понимать как вибрирующее устройство влияет на показания весов без взаимодействия с воздухом. После зонтик был установлен на осциллятор и проводились такие же замеры. Предполагалось что с увеличением частоты колебаний вес осцилятора с зонтиком будет уменьшаться, а расходуемая двигателем энергия на создание подъемной силы увеличиваться по сравнению с контрольными измерениями без зонтика.
Количество расходуемой энергии действительно возросло как и ожидалось. Но судя по показаниям весов получилось что колеблющийся зонтик в форме конуса создает тягу не в направлении вершины, а наоборот, то есть в сторону быстрых рывков несмотря на форму, которая должна ощущать максимум сопротивления при движении в эту сторону. В результате таким образом удалось понять что этот принцип какой-то работает, но непонятно как и какую тягу можно получить таким образом. Здесь подробно описан этот эксперимент.
http://ucom.ru/doc/na.2016.06.02.208.pdf

Испытания вибролета в свободном падении проводились следующим образом. Планировалось сравнивать его скорость падения в неработающем, и включенном состоянии. Но в действительности это оказалось невозможным так как падение было не стабильным и вибролет все время переворачивался. Понять как он работает и насколько эффективно таким образом нельзя.

В другом эксперименте использовалась вибролодка с асимметричным корпусом и осцилятором, работающем в двух режимах - симметричном и асимметричном. В режиме симметричных колебаний никакого значительного движения не наблюдалось, из чего следует вывод что форма не так уж важна. А в режиме асимметричных колебаний движение происходило именно в сторону быстрого рывка а не медленного, как это предсказывали первоначальная теория, объясняющая принцип вибродвижения простой разницей лобового сопротивления. Поолучилось, что лодка как бы протискивается через воду и движется так же, как если бы она это делала на твердой поверхности испытывая сухое трение. Объясняется это так - в результате быстрого рывка позади образуется турбулентный вихрь, который во время медленного возвратного движения продолжает по инерции двигаться вперед и толкает лодку сзади. Это подтверждается наблюдаемым при помощи дыма эффектом во время единичного движения пластины. После остановки пластины вихрь под ней продолжает движение в том же направлении и догоняя отражается в стороны, увеличиваясь в диаметре. Изображение
Так как сила, заключенная в вихре больше чем сила возвратного движения, лодка движется вперед.
Вихрь, в общем случае кольцевой, так как остальные это его производные, действительно имеет свойства твердого тела и его можно рассматривать как солитон со свойствами частицы-волны, или как движущуюся массу. То есть он обладает импульсом. И так как вихрь образуясь позади лодки движется в том же направлении, то когда лодка останавливается, импульс созданного ею вихря сообщается ей обратно. Самый простой способ увидеть эффект это провести туда-обратно ладонью в воде, можно чем-то плоским и легким в воздухе. Давление достаточно ощутимо. Можно при помощи дыма наблюдать. Эти эксперименты описаны здесь
https://sci-article.ru/stat.php?i=1601957819


Из всего этого следует что до сих пор не понятно, как в действительности работает вибролет, и как можно вычислить развиваемую им тягу. Но по всей видимости его движение мало зависит от формы и он движется в сторону быстрого рывка.


Вопрос заключается в следующем - можно ли как-то обосновать движение асимметрично колеблющегося симметричного тела в вязкой среде не опираясь на идею разницы лобового сопротивления при движении вперед и назад и вычислить тягу, которая возникает при этом?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение14.09.2021, 16:38 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
цитата из последней ссылки:

Цитата:
Рис. 5 и 6. Летающая тарелка с вибродвигателем в полете. Слева: отражение света создает оптический эффект похожий на огни на кромке, вероятно, из-за вибрации. Справа: размазанность фото из-за вибрации создает иллюзию искривления формы.


Какой-то псевдонаучный бред в помойном журнале.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение15.09.2021, 11:34 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Тема перемещена из форума «Механика и Техника» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- нарушены правила оформления внешних ссылок (не указано, что по ним следует найти и зачем в контексте темы это надо; составлять тут библиографический справочник по данному вопросу явно излишне).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение16.09.2021, 19:11 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Механика и Техника»

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение31.10.2021, 18:47 


16/06/21
77
Pavelograd в сообщении #1531574 писал(а):
Вопрос заключается в следующем - можно ли как-то обосновать движение асимметрично колеблющегося симметричного тела в вязкой среде не опираясь на идею разницы лобового сопротивления при движении вперед и назад и вычислить тягу, которая возникает при этом?
Со своей стороны могу дать рекомендации.
1. Для описания движения аппарата воспользуйтесь математической моделью движения вблизи опорной поверхности-экрана(поверхность воды, ледяная поверхность). Ограничивающая поверхность упрощает вывод дифференциального уравнения движения.
2.Задача создания индивидуального аппарата перемещения в воздушном пространстве, должна решаться по схеме: отрыв при колебательном движении от опорной поверхности, набор скорости поступательного движения над экраном, увеличение высоты подъема за счет статической подушки и появляющейся от скорости, динамической подушки.
3. Сконцентрируйтесь на клапанной системе: сетчатая матрица круглой формы(типа теннисная ракетка), клапанная система закрепляется снизу сетчатой матрицы таким образом, что при движении матрицы вниз клапаны, за счет повышенного давления перекрывали всю поверхность матрицы. Для обеспечения прочности формы аппарата рекомендую использовать модульную конструкцию из матриц (можно использовать гимнастический обруч) То есть несколько матриц( прочных) шарнирно симметричным образом стыкуются с центральной частью и между собой. Для аппарата с диаметром матрицы 4 м рекомендуемый размер клапана из легкого, непромокаемого, прочного материала(рекомендую ткань АЗТ) 5х5 см. 4 метра это опытный аппарат, который позволит пилоту, расположенному в центре матрицы, отработать моторику, движений при отрыве от опорной поверхности.
Колебательные движения аппарата по вертикали пилот осуществляет усилием ног жестко связанных с матрицей(ботинки) в виде прыжка с места в высоту. Очень важным является вопрос управляемого расцепления пилота и матрицы-сборки, особенно при тренировках на водной поверхности и в ветреную погоду. Порыв ветра переворачивает аппарат, со всеми вытекающими последствиями. Для тренировок на воде сборка оснащается поплавками по всей площади или весь аппарат вместе с пилотом поддерживается тросовыми растяжками под аппаратом. Растяжки предпочтительнее, так как есть возможность использовать упругость тросов и есть возможность закрепления аппарата от возможного переворота от ветра.
Размеры аппарата надежно отрывающегося от поверхности 6-8 метров. Перемещение по поверхности с отрывом, до 100 метров.Вес аппарата 10-12 кг.
4. Рекомендую на будущее, клапанную систему заменить тканью с ворсом. Проницаемость ворсистой ткани регулируется длиной ворсинок и удельной плотностью их на единицу площади. Можно найти оптимальные размеры этих параметров и изготавливать ткань с соответствующими параметрами в заводских условиях. Преимущества ткани, это бесшумность полета аппарата и простота закрепления на матрице при любом направлении перемещения аппарата по горизонтали.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение03.11.2021, 08:21 


24/01/09
1090
Украина, Днепропетровск
mihail2102 в сообщении #1537156 писал(а):
Принцип этот интересен хотя бы тем, что он лежит в основе движения всех плавающих и летающих существ

Я более скажу, принцип этот лежит в основе размножения всех млекопитающих.
Так что я рекомендую при экспериментах быть предельно осторожным.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение22.12.2021, 15:37 


04/07/18
34
На мой взгляд, принцип интересен немного иным. А именно тем, что он основан (как это не покажется странным) на реактивном движении.

Имеем пластину, насаженную (перпендикулярно) на стержень: пресловутый зонтик. И заставим нашу пластину двигаться вдоль нашего стержня.

Движение пластины в одном (прямом) направлении будет толкать массу окружающей среды (попавшейся на пути пластины) в этом направлении. Сообщая, за счет создания реактивной струи, обратное движение самому стержню. К сожалению, при обратном движении пластины (возвращении ее в исходное положение), картина изменится на противоположную. И, в итоге, наш стержень с закрепленной на нем пластиной, будет совершать лишь колебательные движения вдоль своей оси.

Но ситуация принципиально изменится, если площадь пластины, при обратном движении, окажется меньше, в сравнении с ее движением в прямом.
Это можно назвать принципом Весла.
Ведь можно заставить лодку плыть вперед, даже не вынимая весел из воды. Вполне достаточно под водой двигать весла назад плашмя, а, развернув их ребром, возвращать (опять-таки, под водой) вперед.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение27.12.2021, 20:51 
Заблокирован


19/02/13

2388
Evalmer в сообщении #1543928 писал(а):
заставим нашу пластину двигаться


Каким из множества доступных методов?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение28.12.2021, 00:43 


10/03/16
3871
Aeroport
А кто мешает воспользоваться одним из недоступных? :mrgreen: Vladimir-80, в темах такого рода нужно мыслить шире.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вибролет теория и практика
Сообщение28.12.2021, 09:52 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Сообщение Evalmer отделено в Карантин для исправления формул.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 10 ] 

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group