Oscar Paret School Freiberg a
Oscar Paret School Freiberg a.n. Technická práca Veda a technológia Vznášadlo Budovanie modelu a vysvetlenie Autor: Jonathan Dietrich a Ralph Homm Trieda: 10aG Školský rok: 2012/13 Predkladá: pani Bertsch Začiatok projektu: november 2012 Dátum predloženia: 05.02.2013 Poznámka Jonathan Dietrich: Poznámka Ralph Homm: Dátum: Podpis:
2 Obsah 1. Úvod a motivácia. 4 I. Teoretické princípy 2. Vysvetlenie pojmov. 4 3. Vývoj a historické pozadie. 4 3.1. História vznášadla: história. 4 3.2. História vznášadla: Sir Christopher Cockerell 5 4. Oblasti použitia 5 5. Nehody 6 5.1. Príčiny nehôd alebo problémov s vznášadlami.7 6. Všeobecné fyzikálne princípy: sily. 9 6.1. Príčiny a účinky síl. 9 6.2. Jednotka sily Newton. 9 6.3. Zákon zotrvačnosti. 9 7. Technológia. 10 7.1. Funkčný princíp vznášadla. 10 7.2. Model funkčného princípu 10 II. Plánovanie projektu 8. Vzorce a výpočty pre konštrukciu vznášadla 10 8.1. Výpočty: zdvíhací ventilátor. 10 8.2. Výpočty: parametre zdvíhacieho ventilátora. 11 8.3. Výpočty: zdvíhanie tlaku ventilátora. 12 8.4. Výpočty: zdvíhanie hmotnostného prietoku vzduchu ventilátorom. 12 8.5. Výpočty: zdvíhanie vzduchovej medzery medzi ventilátorom a podlahou. 12 8.6. Výpočty: efektívny výkon zdvíhacieho ventilátora.12 8.7. Výpočty: hmotnosť zdvíhacieho ventilátora/celková hmotnosť. 13 8.8. Ťah alebo pohon 13 8.9. Výpočet: celkový ťah ťahového ventilátora. 14 9. Výpočet štúdie uskutočniteľnosti (nákladov) rôznych modelov. 14 10. Zdvíhacia sila modelu základnej úrovne 15
3 III. Implementácia a reflexia 11. Budovanie modelu vznášadla.15 11.1. Obstarávanie materiálu. 15 11.2. Postup a konštrukčný popis 15 11.2.1. Telo a zástera 15 11.2.2. Krycia doska so zdvihom (náboj) 17 11.2.3. Prítlačný pohon/dúchadlo. 17 11.2.4. Potrubie. 18 11.2.5. Elektrické inštalácie (na diaľkové ovládanie) a riadenie. 19 11.2.6. Pokusy.19 11.27. Optimalizácia. 19 12. Konštrukcia výťahu. 20 12.1. Ako to funguje 20 12.2. Obstarávanie materiálu. 20 12.3. Postup 21 12.4. Konštrukcia vetroňa vzduchového vankúša. 21 12.4.1. Rezanie rybničnej vložky. 21 12.4.2. Vŕtanie otvoru v drevenej doske pre prívodné potrubie 22 12.4.3. Konečné upevnenie vložky jazierka 22 12.4.4. Formovanie zásterky do tvaru pneumatiky.23 12.4.5. Pokusy.23 12.4.6. Optimalizácia. 23 13. Záver. 24 Poďakovanie Internetové zdroje Ďalšie zdroje Obrázky Vysvetlenie (J) Texty a obsah od Jonathana Dietricha (R) Texty a obsah od Ralpha Homma Príloha - stavebný plán
11 Zostavili sme tu potrebné vzorce, ale väčšinou založené na konštrukcii modelu automobilu a predpokladali sme podobné hodnoty alebo sme podľa toho upravili komponenty pomocou pokusov a omylov, pretože na začiatku sme nepoznali veľa hodnôt a veľa vzorcov bolo veľmi komplikovaných a vedecká práca s meracími prístrojmi by bolo potrebné. 8.2. Výpočet: Zdvíhací ventilátor Parametre Veľkosť Význam Jednotka AAQUD mv max Plocha vzduchového vankúša Prierezová plocha v smere jazdy Obvod vzduchového vankúša Priemer ventilátora Hmotnosť vznášadla Maximálna rýchlosť pojazdu [m²] [m²] [m] [m] [kg] [m/s] Model: Veľ. Význam Jednotka Štandardná hodnota v na v od spi ρ ip 0 ρ 0 g Rýchlosť prúdenia vzduchu Rýchlosť prúdenia vzduchu Medzera medzi vzduchovým vankúšom a zemou Tlak vo vzduchovom vankúši Hustota vzduchu vo vzduchovom vankúši Tlak okolia Hustota vzduchu v okolí Tíhové zrýchlenie [m/s] [m/s] [m] [ N/m²] [kg/m³] [N/m²] [kg/m³] [m/s²] - - - - - 1,013 10 5 1,204 9,81
21 11.3. Postup Najskôr to bolo naplánované tak, aby sa okrúhla drevená doska spočiatku umiestňovala iba na vložku jazierka, aby sa zistilo, koľko plochy vložky jazierka je skutočne potrebné. Mali by ste zvoliť oblasť, ktorá nie je príliš malá, ale ani príliš veľká. Potom sa plánuje experiment, v ktorom sa použije iba textilná páska (pozri experimenty). To bolo nevyhnutné na to, aby sa dalo určiť, či je správne zvolený a pripevnený rez výstelky jazierka. Pre prítok vzduchu je do guľatej drevenej dosky vyvŕtaný otvor, cez ktorý sa potom zasunie prítokové potrubie dúchadla listov. Po pripevnení svoriek bolo treba vykonať ďalší pokus, aby sa zistilo, či dúchadlo listov dokáže vyprodukovať dostatok energie na to, aby udržala človeka v šachu
23 pokusov Celkovo sme museli vykonať 2 pokusy pomocou zdvíhacieho posúvača, aby sme si všimli a opravili chyby, ktoré sa vyskytli, vyhli sa možným chybám alebo optimalizovali niečo, čo zatiaľ nefunguje presne podľa plánu alebo ešte nefunguje optimálne. Prvým pokusom bolo zistiť, či je rezná vrstva rybníka optimálna a či by sa malo niečo zmeniť. Toto sme teda nalepili na drevenú dosku a pripevnili prítokové potrubie na jednu stranu. Vedeli sme, že bude tiež zhromažďovať vzduch medzi horným povrchom drevenej dosky a vložkou jazierka, a teda nie je zaručené dokonalé zdvihnutie. Napriek tomu sme experiment vykonali a všimli sme si, že sme na rezaní vložky jazierka nemuseli nič meniť. Museli sme však zmeniť umiestnenie prítokovej rúry, pretože z priestoru medzi rúrou, doskou a plášťom mohol unikať vzduch a tlak v interiéri sa nedal optimálne vytvoriť. Ako už bolo spomenuté, do dreveného panelu sme potom vyvŕtali otvor medzi stredom a okrajom a potom zafixovali prívodné potrubie. Takže to bolo stabilné na perfektnom mieste. Uskutočnili sme druhý experiment, aby sme zistili, či náš vyfukovač lístia dokáže urobiť prácu, ktorú musí urobiť pre človeka
25 Projekt bol dosť časovo náročný, ale veľmi zaujímavý. Aplikácia fyziky naživo a jej účel s manuálnou zručnosťou bol vzrušujúci a skvelá zábava! Tu je niekoľko obrázkov dokončeného modelu vznášadla: A tu fotka nášho zdvíhacieho klzáka: