Веломобиль, лигерад и другие транспортные средства с мускульным приводом - Веломобили и лигерады

В конце 80-х гг в США стали популярны гонки на аквапедах (средства передвижения по воде, приводимые в движение мускульной силой человека) на волне увлечения гоночными мускулоходами. В 1992 г Марк Дрела, преподаватель МИТ, развил скорость 34,3 км/ч в 100 м спринте на воде на скоростном аквапеде, построенном по последнему слову техники. Рекорд остается непобитым до сих пор.

 

 

 

 

 

История соревнований скоростных аквапедов 

В 1988 г американский инженер Сид Шатт (Sid Shutt) разработал «Hydroped-2», первый по-настоящему успешный аквапед на подводных крыльях. На этом водном мускулоходе был установлен первый в этом классе мировой рекорд в 100 м спринте на воде: 25,6 км/ч.

«Hydroped-2» Сида Шатта. 1988 г

 

 

 

 

 

 

 

 

Аллан Абботт и Алек Брук, инженеры и преподаватели университета, заимствовали идею двухуровневых подводных крыльев и построили «Летучую рыбу-2», на которой вскоре был установлен новый мировой рекорд: 31 км/ч!

 

«Летучая рыба-2» Аллана Абботта и Алека Брука.

 

 

 

 

 

 

 

 

Создатели «Декавитатора» также воспользовались идеей многоступенчатого подводного крыла и, пожалуй, довели ее до соврешенства. Существенным различием между «Летучей рыбой» и «Декавитатором» был движетель: подводный винт у первого и воздушный винт у второго. Ключевой идеей, которая обьединяет все три аппарата, было желание максимально поднять аквапед над поверхностью воды, которая, как известно, имеет сопротивление в 850 раз больше чем у воздуха. 

 

Статья в журнале "Популярная Наука". 1993 г

Источник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проект «Декавитатор» (1988-1992 гг)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В 1988 г Марк Шефер (Marc Schafer) и Браяйан Салливан (Bryan Sullivan), студенты МИТ (Массачусетского технологического института) и участники команды, разработавшей знаменитый летающий мускулоход «Дедал», решили создать самое быстрое в мире средство передвижения по воде, приводимое в движение мускульной силой человека. Изобретателям удалось заручиться финансовой и технической поддержкой своего университета, и получить первоначальное финансирование в размере 5000 дол. Работа по разработка вскоре получила еще один стимул – известная американская корпорация ДюПонт обьявила приз в $25.000  тому, кто сможет развить скорость 20 узлов (37 км/ч) на одноместном водном мускулоходе в спринте 100м на воде или тому, кто покажет лучшую скорость до конца 1992 г.

Вскоре к проекту присоединился Мэтт Уолл и начали вырисовыватся первые контуры будущего скоростного аквапеда. Куратором проекта стал знаменитый профессор и активный сторонник веломобилей Девид Гордон Уилсон. Через год команда пополнилась еще несколькими студентами старших курсов, которые помогли переосмыслить и кардинально улучшить конструкцию  аквапеда. Марк Дрела, преподаватель МИТ, возглавил команду энтузиастов.

 

Фото: Марк Дрела и команда энтузиастов

Будущий рекордный аппарат брешили назвать «Декавитатором», потому что одной из главных проблем скоростных средств передвижения является кавитация — (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну. Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

В команде поначалу не было единого мнение как должен выглядеть быстрейший водный велосипед. В результате было построено восемь разных вариантов конструкции. В августе 1991 г команда приняла участие в гонках аквапедов под эгидой IHPVA (Международной ассоциации мускулоходов) в городе Милуоки (США). Выяснилось, что аквапед на подводных крыльях, приводимый в движение воздушным винтом, очень чувствительный к боковому ветру. Тем не менее, команде удалось занять шестое место среди более чем двадцати участников.

После возвращения в Бостон команда решила внести изменение в конструкцию: увеличить ее  жесткость и сделать подводные крылья как можно меньшими по размеру. Новое подводное крыло имело размеры всего лишь 760х35мм, что, согласно рассчетам, было достаточно для одноместного аквапеда на скоростях до 40 км/ч. После модернизации Марк Дрела установил мировой рекорд в спринте 100 м на воде, развив скорость 18,5 узлов (34,3 км/ч). В тот же день Дева Ньюман установила новый женский мировой рекорд, разогнавшись на «Декавитаторе» до 11,4 узла (21,1 км/ч). Стоит отметить, что все достижения соответсвуют правилам IHPVA (например, попутный ветер не должен превышать 1,67 м/с) и регестрировались представителями этой организации.

 

Видео рекорда

 

Было предпринято еще несколько попыток преодолеть заветный барьер в 20 узлов (37 км/ч), но они закончились неудачно из-за плохой погоды. Но усилия не прошли даром – Кджирсте Карлсон (Kjirste Carlson) установила новый женский рекорд: 13,86 узлов (25,7 км/ч) в октябре 1992 г. Новости с последней гонки мускулоходов в Калифорнии вдохновили команду на разработку аэродинамического обтекателя для «Декавитатора». К сожалению, при сильном боковом ветре обтекатель делал управление аквапеда почти неконтролируемым. В одной из попыток была достигнута скорость 19,59 узлов (36,2 км/ч), но официально это достижение не было зарегестрировано.   

 

Статья из журнала "New Scientist". 1989 г

 

 

Технические характеристики «Декавитатора»

Основа: катамаран на подводных крыльях. Корпуса катамарана соединяются сверху мостом ферменного типа.

Привод: педальный цепной, передающий мощность на воздушный винт толкающего типа. Передаточное отношение: 2:1 (рассчетный каденс для  достижения 37 км/ч должен был составлять 125 об/мин)

Подводные крылья: двухуровневые («лестничного» типа). Разгон начинается с убранными внутрь подводными крыльями, при достижении 20 км/ч выпускается большее подводное крыло, а на скорости около 30 км/ч нужно увеличить угол атаки большего крыла и прейти на меньшее, самое нижнее, подводное крыло для достижения максимальной скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система управления: комбинированная, многоступенчатая (рули на корпусах катамарана, управление большим и меньшим подводными крыльями).

Корпуса катамарана (понтоны): покрыты гелькоутом (gelcoat) для уменьшения соротивления воды при разгоне.

Воздушный винт: двухлопастный, толкающего типа и диаметром 3,0 м (оптимизированный на частоту вращения не более 250 об/мин).

Подводные крылья: расположены одно над другим, находятся под сиденьем гонщика. Большее (верхнее) имеет габариты 1520х60мм (0,09 кв.м.), меньшее (нижнее) – 760х35мм (0,027 кв.м.). Верхнее крыло используется на скоростях 13-28 км/ч, после чего увеличивают его угол атаки и переходят на меньшее, скоростное крыло.

Материалы: в конструкции были применены материалы, которые обеспечили наилучшее сочетание легкости и прочности: алюминий, карбон, кевлар и бальса.

Вес: 22 кг

Общая длина: 6,1 м

Общая ширина: 2,4 м

Участники команды: Bryan Sullivan, Marc Schafer, Matt Wall, Mark Drela, Harold Youngren, Jim Thorne, Erik Saarmaa, Karl Leeser, Tom Sorensen, Tom Washington, Will Gorgen, Rick Paxson, Jeff Evernham, Juan Alonso, Dava Newman and Kjirste Carlson.

 

Компания ДюПонт вручила денежный приз команде создателей «Декавитатора» весной 1993 г за новый мировой рекорд скорости. Однако, барьер в 20 узлов (37 км/ч) остается непобитым до сих пор.

 

Фото: В данное время рекордный аквапед "Декавитатор" находится в Политехническом музее г. Бостона (США).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованых источников

 

 http://lancet.mit.edu/decavitator  

http://www.humanpoweredboats.com/Photos/HydrofoilHPBs/HydrofoilHPBs.htm 

http://www.flickr.com/photos/kazuhito/1902658/sizes/o/in/photostream/ 

http://lancet.mit.edu/decavitator/text/dupont_writeup.txt

"Decavitator vs. Flying Fish" in the July 1993 issue of Popular Science (page 66)

Все видео Декавитатора а также других скоростных аквапедов: http://lancet.mit.edu/decavitator/VideoClipsNoImages.html

 

 

 

 

< Предыдущая		Следующая >