Л. Прандтль - Гидроаэромеханика (1123861), страница 59
Текст из файла (страница 59)
3' гвх: Юрьев Б. Н., Воздушные гребные винты. Москва 1924; Ветчинки и В. П. и Паки хо в Н. Н., 'Геарии и расчет воздушного гребного винта, Москва, 1940. !См., например, В ~ ! в А., ЪЧпдепегб!е кпц !!~ге Апвппгхп!Ш Ншсй Ф!пшп01~!еп. Сбй1пбеп, 192б: пол~ещено также в !Ча!пгк!кв. т. 19 (1927). стр. 906. левее и о е ! г! ! п Н ., !1!е всгопшпбв!есщгсце Сгиб!ахеп бег тт!пцхгайшевс!ипеп, 11еп!свсцпй 2 с!ег це!с!иагьенвбеше!пвсцай «%'!нбггм Всгцп-Б!ебщв, 1941. следовательно, при и =-и.
г 2 з' Это максимальное значение мощности равно1 2 З татах = — пт ри . Для того чтобы получить представление, в какой мере ветряк использует мощность ветра Ьа, может служить коэффициент использования С1 = —. В Ьо Мощность х,о легко подсчитать. Предположим, что ветряк не оказывает никакого сопротивления движению ветра. Тогда через площадь круга, сметаемого ветряком, в одну секунду протекает масса воздуха рхтзи. Так как кинетическая энергия единицы массы равна 1из, то мощность |о=-рхт и .
1 2 з 2 Следовательно, максимальное теоретическое значение коэффициента использования равно: В1 саах 16 С! ~пах сх = — = 0,5926. Ео 27 Понятие коэффициента полезного действия для обычных ветряков не имеет никакого смысла, так как энергия ветра имеется в неограниченном количестве. Об экономичности ветряка можно судить только по произведенным затратам на единицу получаемой мощности. Иногда несовершенная конструкция, но зато дешевая, может быть выгоднее конструкции аэродинамически совершенной, но дорогой по своей стоимости.
Однако по-иному обстоит дело с ветряками, устанавливаемыми на самолетах для приведения в движение каких-либо вспомогательных механизмов энергией встречного ветра. В этом случае тяга ветряка Я уменьшает мощность пропеллера самолета на величину Яи, следовательно, теперь понятие коэффициента полезного действия имеет вполне определенный смысл. Этот коэффициент равен Ь е7 = Яи Веса А., Е. д Ш еаапке Тпгь1пеппсееп, т.
17 [1020), стр. 307. сл с се, О,!5 0,6 О,! 0,4 0,5 0,05 0,2 0,! 2 3 4 5 б 7 8 9 Рис. 181. Характеристики ветрнка Нри испытании моделей ветряков строятся такие же характеристические кривые, как н при испытании винтов' . Быстроходность ветряка зависит от шага его лопастей, На рис. 181 показаны характеристики быстроходного ветряка.
Согласно уравнепи~о (114) тлга, передаваемая ветром на ось ветрлка, равна Я = Р Ьр = рюш(е — ~~), где Г есть площадь круга, омстаемого ветряком. Таким образом, ветрлк представляет собой особенно наглядный случаи гидродинампческого сопротивления (прн условии, что можно удовлетвориться струйной теорией пропеллера).
Пусть Г, есть поперечное сечение струи на таком расстоянии от ветрнка, иа котором поле давлений уже исчезло и скорость кильватерного потока сделалась равной ш. Тогда мощность Я кильватерного потока, равная мощности источника, создаваемого ветряком (1 14, п. с), очевидно, равна условие неразрывности потока дает соотношение: Р(е — $) = Р,(о — ш)., с Более подробные сведения о ветрлквх можне найти е егбеьшззе <!. Ауд.
вып. 1п, стр. 1З9, н вып. 1У, стр. 118. следовательно, Я = И> = рР>л( о — — 1> = рР,>э(о — ш) = рЯ(и — и>). 2/ В з 14, п. с) мы вывели лля сопротивления И> менее точную формулу: И' = р1>о. Тек получилось потому, что в З 14 мы рассматривали кильватерный поток на таком расстоянии от тела, на котором скоростью и> можно было пренебречь по сравнению с э. Известное сходство с ветряком имеет автопсий — самолет, у которого крылья заменены самовращающимися лопастями с вертикальной осью. В самом деле, мощность, необходимую длл поддержания вращения лопастей аетожнра, дает встречный ветер. Несущие свойства самовращающихся лопастей проявляются в полной мере только при одновременном движении всего аатожнра вперед.
Поэтому общая картина течения вокруг автожира сходна с картиной течения вокруг летлщего вперед геликоптера (см, текст, набранный петитом, на стр. 309). Однако, в противоположность геликоптеру, ось автожире при полете должна быть отклонена назад. Лобовое сопротивление при полете автожире преодолевается, как и прп полете обычного самолете, прн помощи воздушного винта. с) Из других видов пропеллеров следует упомянуть прежде всего пропеллер Фохта — Шнейдера, применяемый длл таких кораблей, которые должны иметь особенно хорошую маневренность (речные и озерные суда, быстроходные катеры и т.
п.). Этот пропеллер состоит из нескольких крыльев, располо>кенных вдоль горизонтальной окружности. При каждом обороте пропеллера угол атаки крыльев изменяетсл от некоторого отрицательного значения к некоторому положительному и обратно. Поло>кение диаметра окружности, на котором угол атаки крыльев проходит через нуль, а также диапазон изменения угла атаки могут изменяться произвольно.
Это позволяет при неизменном числе оборотов двигателл (что особенно удобно для двигателя внутреннего сгорания) изменять направление и величину тяги пропеллера. Если судно снабжено двумя пропеллерами Фохта — Шнейдера, то его можно даже поворачивать вокруг оси, а также передвигать в поперечном направлении параллельно самому себе. На рис.
182 изобра>кена схема установки пропеллера Фохта — Шнейдера. Крылья расположены вдоль окружности так, что перпендикуляры к нх хордам все время проходят через неподви>кный центр М, находящийся на некотором расстоякии АМ от центра окружности. Тяга пропеллера приблизительно пропорпиональна расстоянию Ага и направлена перпендикулярно к направленьчо АМ. д) Небезынтересен вопрос о том, каким способом созда>от необходимую для движения тлгу плавающие и летающие лсивые существа. В их распорлжении длн полученил тлги имеютсл органы, способные перемещаться только взад и вперед или вверх и вниз, но не вращатьсл (при помощи такого же дви>кенил перемещаютсл примитивные надводные суда — весельные лодки). В зависимости от того, происходит ли движение органа, создающего тлгу, параллельно или перпендикулярно к направлению движения корпуса, получаютсл соотношения, сходные с работой гребного колеса илн гребного винта.
Полет птиц особенно интересен тем, что при нем и подъемнал сила и тига получаются при помощи одного и того же органа — крыльев. У больших птиц двилсение крыльев подобно двпжени>о весел (рнс. 183). Тяга возникает потому, что движение крыльев вниз выполнлетсн очень резко, с большой силой, движение >ке вверх выполннется, наоборот, пассивно и притом так, чтобы получалось возможно меньшее сопротивление.
Наибольшую долю тяги дают внешние части крыльев, описывающие самый большой путь по вертикали. Коэффициент полезного действия такого рода механизма в благоприятных случаях довольно высокий. Лобовое сопротивление складывается в основном нз индуктивного сопротивления и из сопротивлении, обусловленного вихрлми, возникающими при взмахе крыльев. Эти вихри, оси которых располо>кены перпендикулярно к направлению полета, при спокойных взмахах крыльев не очень интенсивны.
Многие маленькие птицы обладают способностью быстро вибрировать крыльями, что позволлет им взлетать почти вертикально, а также висеть в воздухе неподвижно. Действие крыльев этих птиц сходно с действием геликоптера. Крыльл при своем движении вниз широко раскрываютсл, и птица получает резкий толчок вперед; при обратном движении крыльн прижимаются возможно ближе к телу. Принцип геликоптера еще лучше используетсн маленькими птичками колибри и многими насекомыми. Их крылья при дан>кении вверх переворачиваютсл относительно своей продольной оси (рис. 184), благодарл чему тяга возникает при движении крыльев не только вниз, но и вверх.
Это позволлет колибри и насекомым совершенно свободно парить в воздухе, двигатьсн не только вперед, но и назад, а также поворачнватьсл в полете на месте'. Воднные животные создают тлгу. необходимую для дан>кении, плп при помощи органов, сходных с крыльнми летающих птиц (например. >Энспериментальныс исследованил сил, деяствтюв>их на таиога рода ирыльл, выполнены Гольстом [Но>ах Н., Ьпйвчааеп, т. 10 [1943), стр. 146).
Рис. 184. Схема полета птиц, использующих свои крылья квк геликоптер ныряющие птицы Арктики и некоторые черепахи), или при помощи хвоста, действие которого основано па гибкости его тонкой поверхности. Хвост рыбы при поворотах ее тела в ту и другую сторону всегда устанавливаетсл в таком косом относительно тела положении, что возникает сила тлги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
