დახრილი ქარის გვირაბის ინჟინერია: ჰაერის ნაკადის პროექტირება 30°–45° კუთხით
როგორ მუშაობს დახრილი ქარის გვირაბი: ნაკადის დაშლა, სამუშაო ზონის სიგრძე, მიმართულების ფრთები არასტანდარტულ კუთხეებზე, უსაფრთხოების სისტემები და რა განსაზღვრავს ფასს.
ოცდაათი წლის განმავლობაში, დახურულ სივრცეში ფრენა ერთ რამეს ნიშნავდა: ჰაერის ვერტიკალურ სვეტს, რომელიც სხეულს გრავიტაციის საწინააღმდეგოდ იჭერდა. თქვენ შეგეძლოთ ლამაზად ვარდნა, მაგრამ ვერსად წახვიდოდით.
დახრილი ქარის გვირაბი ამას ცვლის. დახარეთ ნაკადი და იგივე აეროდინამიკური ხრიკი, რომელიც სხეულს თავისუფალ ვარდნაში იჭერს, ასევე უზრუნველყოფს წინ სრიალს (glide) — რაც ვინგსუიტის მთავარი არსია. ეს ინდუსტრიის ყველაზე ახალგაზრდა დარგია, მსოფლიოში მხოლოდ რამდენიმე ასეთი ობიექტი არსებობს და საინჟინრო კითხვების უმეტესობა ჯერ კიდევ ღიაა.
ეს სტატია სწორედ ამ კითხვებს ეხება.
1. ფიზიკა: ერთი ვექტორი, ორი ამოცანა
ვერტიკალურ გვირაბში, აეროდინამიკური წინააღმდეგობა აბალანსებს წონას და მფრინავის ჰორიზონტალური სიჩქარე ნულის ტოლია. დ ახარეთ ნაკადი გარკვეული კუთხით და ის დაიშლება ორ კომპონენტად, რომლებიც სხვადასხვა სამუშაოს ასრულებენ:
- ვერტიკალური კომპონენტი კვლავ ატარებს მფრინავის წონას, ზუსტად ისე, როგორც ადრე;
- ჰორიზონტალური კომპონენტი უზრუნველყოფს წინ ფრენის ფარდობით ქარს, რათა ვინგსუიტის პილოტმა შეძლოს სრიალის შენარჩუნება და არა უბრალოდ ვარდნა.
საჭირო დახრილობა არ არის შემთხვევითი — ის გამომდინარეობს ვინგსუიტის სრიალის მახასიათებლებიდან. კოსტიუმს, რომელიც დაფრინავს დაახლოებით 2:1-დან 3:1-მდე სრიალის კოეფიციენტით, სჭირდება ამ კოეფიციენტის შესაბამისი ნაკადის დახრილობა, რათა მფრინავმა შეინარჩუნოს სტაბილური, ბუნებრივი პოზიცია. ეს ნიშნავს, რომ დახრილი გვირაბი არ არის უბრალოდ „ფერდობზე განთავსებული ვერტიკალურ ი გვირაბი“: კუთხე არის საპროექტო პარამეტრი, რომელიც დაკავშირებულია იმ დისციპლინასთან, რომელსაც ის ემსახურება, ხოლო რეგულირებადი კუთხის მქონე დიზაინები არსებობს სწორედ იმიტომ, რომ სხვადასხვა კოსტიუმებსა და უნარების დონეებს განსხვავებული პირობები სჭირდებათ.
ცნობისთვის, მსოფლიოში პირველი დახრილი ობიექტი — Inclined Labs-ის Indoor Wingsuit Stockholm ბრომაში — იყენებს ფრენის კამერას, რომლის სიგანე 16,5 ფუტი, ხოლო სიგრძე 33 ფუტია. მფრინავები, როგორც წესი, დაფრინავენ 90–130 km/h სიჩქარით, სადაც სიჩქარეც და დახრილობაც რეგულირებადია. პირველი შიდა ვინგსუიტის ფრენა იქ 2016 წლის აპრილში, სრულმასშტაბიან პროტოტიპის კამერაში შედგა, ხოლო ობიექტი მომხმარებლებისთვის 2017 წლის სექტემბერში გაიხსნა.
2. რატომ არის ის უფრო რთული, ვიდრე ვერტიკალური გვირაბი
სამუშაო ზონა უნდა იყოს გრძელი. სრიალს სჭირდება სივრცე ფრენის ტრაექტორიის გასწვრივ და არა მხოლოდ მფრინავის ზემოთ. სწორედ ეს ერთი მოთხოვნა განსაზღვრავს შენობის სტრუქტურას: კამერა ხდება გრძელი დახრილი მოცულობა კომპაქტური სვეტის ნაცვლად და მის თითოეულ მეტრზე შენარჩუნებული უნდა იყოს ნაკადის ხარისხი.
კედლის საზღვრული შრეები იზრდება ამ სიგრძის გასწვრივ. გრძელ სატესტო მოცულობაში, ეფექტური ნაკადის ფართობი მცირდება საზღვრული შრეების გასქელებასთან ერთად, ხოლო თავისუფალი ნაკადი ჩქარდება, თუ არხი პრიზმულია. შესასვლელიდან გამოსასვლელამდე ერთგვაროვანი სიჩქარის მიღება, როგორც წესი, ნიშნავს სამუშაო ზონის გასწვრივ სექციის მიზანმიმართულ ფორმირებას.
კუთხის მიმართულების ფრთები მუშაობენ ისეთ კუთხეებზე, რომლებიც არასდროს ყოფილა ტაბულირებული. ვერტიკალური გვირაბის კონტურები აგებულია კარგად შესწავლილი 90°-იანი კუთხეებით, კასკადური მიმართულების ფრთებით, რომელთა დანაკარგის კოეფიციენტები ცნობილია. კონტურის დახრისას კუთხეები იცვლება, ნაკადი კასკადს სხვაგვარად მიეწოდება და ფრთის ქორდა, დაშორება და სიმრუდე თავიდან უნდა გამოითვალოს და არა უბრალოდ დაკოპირდეს. შეცდომის დაშვების შემთხვევაში ორმაგად იხდით: წნევის დანაკარგით, შესაბამისად ვენტილატორის მუდმივი სიმძლავრით, და ნაკადის არაერთგვაროვნებით, რასაც მფრინავი უშუალოდ გრძნობს.
უსაფრთხოების სისტემები არსებობს ერთზე მეტ სიბრტყეში. ვერტიკალურ გვირაბში უსაფრთხოების ბადე ქვემოთაა და მფრინავის შეცდომის შემთხვევაში ხდება კონტროლირებადი დაშვება. დახრილ კამერაში, მფრინავი, რომელიც კარგავს ამწევ ძალას, მოძრაობს როგორც დახრილობის გასწვრივ, ისე ქვემოთ — ამიტომ დამჭერი სისტემები, ბადეები და წვდომა უნდა გადაწყდეს სამუშაო ზონის ორივე ბოლოში და მისი სიგრძის გასწვრივ.
შესვლა და გამოსვლა საპროექტო პრობლემაა და არა უბრალოდ კარი. ვინგსუიტის აღჭურვილობაში მყოფი პილოტის მოძრავ დახრილ ნაკადში შეყვანა და უკან გამოყვანა, გვირაბის თითოეული მფრინავისთვის გაჩერების გარეშე, განსაზღვრავს მთლიანი ობიექტის კომერციულ გამტარუნარიანობას.
3. გადაწყვეტილებები, რომლებიც აყალიბებს პროექტს
- ფიქსირებული ან რეგულირებადი დახრილობა. რეგულირებადი გეომეტრია აფართოებს პოტენციურ ბაზარს — სხვადასხვა კოსტიუმები, დამწყებთა და ექს პერტთა პირობები, არავინგსუიტური დისციპლინები — და ამატებს მექანიკურ სირთულეს, ჰერმეტიზაციის გამოწვევებსა და ხარჯებს.
- კამერის განივკვეთი. განსაზღვრავს ფრთების მაქსიმალურ შლას ფრენისას, ერთდროულად მფრინავთა რაოდენობას და პირდაპირ მოქმედებს ვენტილატორის სიმძლავრეზე.
- სიჩქარის დიაპაზონი და სტაბილურობა. კონტროლირებადი დიაპაზონი უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე მაქსიმალური მაჩვენებელი: ქოუჩინგი ხდება დაბალ სიჩქარეებზე და საფეხურებრივი ცვლილებები უნდა იყოს მდორედ მიმდინარე.
- კონტურის არქიტექტურა. დახურული კონტური ენერგიისა და ტემპერატურის კონტროლისთვის, ზემოთ ნახსენები მიმართულების ფრთებთან დაკავშირებული ყველა საკითხით; ღია კონტური უფრო მარტივია და იშვიათად არის ეკონომიური ასეთი სამუშაო საა თების პირობებში.
- გაგრილება. ვენტილატორის ენერგია ჰაერში სითბოდ გარდაიქმნება. სტრატეგიები იგივეა, რაც სხვაგან — პასიური ვენტილაცია, სადაც კლიმატი ამის საშუალებას იძლევა, აქტიური თბოგაცვლა, სადაც არა — და კომპრომისები მოცემულია
-ში.
- ინსტრუმენტაცია ქოუჩინგისთვის. კამერების დაფარვა, ტელემეტრია და ვიდეო განხილვა აქ დამატებითი ფუფუნება არ არის: ასეთ ახალგაზრდა დისციპლინაში, ინსტრუქტაჟის პროდუქტი შემოსავლის დიდ ნაწილს წარმოადგენს.
4. რა გავლენას ახდენს ეს შენობაზე
დახრილი გვირაბი სამივე არქიტექტურას შორის ყველაზე მომთხოვნია განთავსების ადგილის მი მართ, რადგან მას სჭირდება როგორც სიგრძე, ასევე სიმაღლე — ვერტიკალური გვირაბის სტრუქტურული სიღრმე შერწყმული ჰორიზონტალური გვირაბის ნაკვალევთან. აქედან გამომდინარეობს ორი შედეგი.
პირველი, ადგილის შერჩევა წინ უსწრებს პროექტირებას . ჭერის სიმაღლე, მალი, საძირკვლის ტვირთამწეობა და ხელმისაწვდომი ელექტროენერგია ზღუდავს მისაღწევ კამერას ნებისმიერი აეროდინამიკური სამუშაოს დაწყებამდე.
მეორე, არსებული სამრეწველო შენობები რეალური ვარიანტია . სტოკჰოლმის ობიექტი განთავსებულია ბრომას სტრუქტურაში, რომელიც თავდაპირველად აშენდა სამხედრო ავიაციის კვლევებისთვის 1930-1940-იან წლებში — ეს შეხსენებაა იმისა, რომ დიდი ძველი დარბაზები გულუხვი სიმაღლითა და მძიმე იატაკებით ზუსტად ის ფონდია, რომლის ხელახლა გამოყენებაც ამ ინდუსტრიას შეუძლია. რეტროფიტის გზას აქვს თავისი კომპრომისები, რომლებსაც განვიხილავთ
[Article not found: modernizing-old-wind-tunnels-retrofit-vs-new-build]-ში.
5. სად არის რეალურად ხარჯები
ზოგადად, ხარჯების განმსაზღვრელი ფაქტორები იგივეა, რაც დიდი ვერტიკალური გვირაბისთვის — ამძრავის სიმძლავრე, ჰაერგამტარები, სტრუქტურა, უსაფრთხოების სისტემები — ორი დამატებით, რომლებიც სპეციფიკურია დახრილი შემთხვევისთვის: უფრო გრძელი სამუშაო ზონა (მეტი ჰაერგამტარი, მეტი სტრუქტურა, მეტი ფართობი ერთგვაროვნების შესანარჩუნებლად) და მიმართულების ფრთებისა და გეომეტრიის ინჟინერია, რომლის გადმოტანაც არსებული პროდუქციის ხაზიდან შეუძლებელია.
რას ნიშნავს ეს კომერციულად: დახრილი გვირაბები აჯილდოებს ი ნდივიდუალურ ინჟინერიას და სჯის კატალოგურ აზროვნებას. არ არსებობს სტანდარტული მოდელი გასადიდებლად ან შესამცირებლად, რადგან ჯერ არ არსებობს სტანდარტი. ეს არის რისკი მყიდველისთვის, რომელსაც სურს ფიქსირებული ფასი პირველივე დღეს, და უპირატესობა მისთვის, ვისაც სურს ობიექტი, რომელიც განსხვავდება ბაზარზე არსებული ყველა სხვა ატრაქციონისგან.
იმის სანახავად, თუ სად დგას დახრილი ობიექტი სხვა არქიტექტურებთან შედარებით, იხილეთ ჩვენი
[Article not found: horizontal-vertical-inclined-wind-tunnels-comparison].
6. რას ვკითხულობთ ფასის შეთავაზებამდე
კონცეფციას წყვეტს ხუთი საწყისი მონაცემი: შენობის ხელმისაწვდომი გაბარიტები, მიზნობრივი მფრინავის პროფილი (დამწყებები, სპორტული ვინგსუიტის პილოტები, პროფესიონალური ან სამხედრო წვრთნა), უნდა იყოს თუ არა დახრილობა რეგულირებადი, ერთდროულად მფრინავთა რაოდენობა და მიზნობრივი გამტარუნარიანობა დღეში. ყველაფერი დანარჩენი — სიმძლავრე, კამერის ზომები, მიმართულების ფრთების დიზაინი, გაგრილების სტრატეგია — გამომდინარეობს აქედან.
ჩვენ ვაპროექტებთ, ვაწარმოებთ, ვამონტაჟებთ და ექსპლუატაციაში შეგვყავს ინდივიდუალური ქარის გვირაბის სისტემები, მათ შორის დახრილი კონფიგურაციები, ერთიანი პასუხისმგებლობით კონცეფციიდან გადაცემამდე. გამოგვიგზავნეთ თქვენი შენობისა და მფრინავის პროფილი და ჩვენ დაგიბრუნდებით კონცეპტუალური განლაგებითა და სიმძლავრის შეფასებით. დაკავშირებული საკითხავი: ჩვენი სტატიები
[Article not found: inclined-wind-tunnel-building-requirements]და
[Article not found: indoor-wingsuit-facility-economics]-ზე.
წყაროები და შენიშვნები
- საცნობარო ობიექტის მონაცემები — კამერა 16,5 ფუტი სიგანე × 33 ფუტი სიგრძე, ტიპური ფრენის სიჩქარე 90–130 km/h, რეგულირებადი სიჩქარე და დახრილობა, პირველი შიდა ვინგსუიტის ფრენა 2016 წლის აპრილში, მომხმარებლებისთვის გახსნა 2017 წლის სექტემბერში, ბრომას შენობა თავდაპირველად აშენდა სამხედრო ავიაციის კვლევისა და განვითარებისთვის 1930-1940-იან წლებში: Indoor Wingsuit Flying Stockholm, Indoor Skydiving Source, Indoor Wingsuit Flying Just Became a Reality, Inclined Labs.
- ვინგსუიტის სრიალის კოეფიციენტები დაახლოებით 2:1-დან 3:1-მდე არის თანამე დროვე კოსტიუმებისთვის საყოველთაოდ მოყვანილი მახასიათებლების დიაპაზონი და ფართოდ მერყეობს კოსტიუმის, პილოტისა და ტექნიკის მიხედვით; მიიჩნიეთ როგორც საორიენტაციო და არა როგორც საპროექტო სპეციფიკაცია.
- საინჟინრო განხილვა (სამუშაო ზონის სიგრძე, საზღვრული შრის ზრდა, ფრთების ხელახალი დიზაინი არასტანდარტულ კუთხეებზე, მრავალსიბრტყიანი უსაფრთხოების სისტემები) წარმოადგენს TunnelTech-ის საინჟინრო პრაქტიკას.
- ადრინდელი შიდა სამუშაო ვერსიები ასახელებდა ჰორიზონტალურ კომპონენტს 100–160 km/h და სამუშაო ზონის სიგრძეებს 8–15 m. გამოქვეყნებული საცნობარო ობიექტი მუშაობს 90–130 km/h სიჩქარით 10 m კამერაში; გამოიყენეთ დადასტურებული მონაცემები.