PDA

Просмотр полной версии : Аэродинамические трубы мира: теория и практика



Fallout
23.11.2005, 03:37
А вы бы хотели вот так поколбаситься?

http://www.ljplus.ru/img/f/a/fallout_skydive/Tube.jpg

Я - да!!! Особенно учитывая теперешнюю ситуацию с погодой. Правда, на сегодняшний день это просто мечты, хотя в Коломне вроде ваяют нечто подобное. Ну а буржуины уже в теме. Читаем о забугорных делах туннельных...

Полная версия статьи здесь (http://www.glavpryg.ru/photo/aerotruba/index.htm)

Переводчики(авторы?) Alec Muffet, Кирилл Скороделов

Аэродинамические трубы мира: теория и практика


Несмотря на относительное обилие всевозможного фасона устройств создающих поток воздуха и имитирующих свободное падение (далее в статье имитаторы или тренажеры) , для целей серьезной тренировки подходят очень и очень немногие. Большинство из этих устройств созданы и эксплуатируются как исключительно с развлекательными целями.
У всех развлекательных имитаторов один недостаток - недостаточная сила потока. Поскольку практически все имитаторы - открытые, то есть забирают воздух из атмосферы и туда же его выбрасывают, приведу следующее соображение. Из школьной физики мы помним, что кинетическая энергия растет пропорционально квадрату скорости. Кроме этого, с ростом скорости увеличивается масса воздуха, который необходимо разогнать. Так что мощность двигателей, необходимых для увеличения потока в два раза надо увеличить в восемь раз. Отсюда понятно, что рост мощности потока приводит к нелинейному росту цены оборудования и, соответственно, эксплутационных расходов, поэтому на западе предпочитают одевать спортсменов в пузырящиеся балахоны, что категорически не устраивает спортсменов. Практика показывает, что человек массой 85 кг, обряженный в подобный комбинезон, вполне может лежать в потоке скоростью 150 км/час (в обычном комбинезоне в сопоставимых условиях потребуется более 190 км/час). Нетрудно подсчитать, что на мощности двигателей в этом случае экономится более 100%. Если учесть, что стоимость двигателей растет пропорционально квадрату мощности, а большинство имитаторов обходятся одним двигателем (наверное, для упрощения конструкции), то можно сделать следующий вывод. Для создания условий нормальной имитации свободного падения потребуется в четыре раза более дорогой двигатель, чем в тренажерах, создающий более слабое давление, достаточное, тем не менее, для того, чтобы парашютист, используя "надувной" комбинезон, условно мог лежать на потоке. Доля стоимости моторной группы в общих затратах составляет более 30% в тренажере в Орландо, где используется пять двигателей и, наверное, существенно большую долю в таких имитаторах, как в Цюрихе, например. Отличие разрабатываемого в лаборатории тренажера заключается в использовании полузамкнутого цикла потока воздуха, что позволяет значительно сократить требуемую мощность двигательной установки и избежать недостатков тренажера, расположенного в Орландо. Кроме этого, проблемой является неравномерность потока. Дело в том, что для создания однородного по диаметру трубы потока требуются серьезные расчеты, то есть удорожание проектных работ и, возможно, усложнение конструкции.
Поэтому большинство имитаторов могут быть востребованы только на самой начальной стадии обучения, когда необходимо сдать зачет или отработать базовые навыки групповой акробатики в двойках (когда за прыжок необходимо два раза сделать оборот 360 и каждый раз брать экзаменатора за руки).
В завершение для желающих побыстрее овладеть навыками, которые приходят через сотню-другую обычных прыжков - ближайшее к нам заведение подобного рода под Цюрихом.
Из серьезных имитаторов наибольшей популярностью пользуется тренажер в Орландо. Подходит абсолютно для всех, хотя людям свыше 85 килограмм весом рекомендуется избегать летних месяцев и стремится брать утренние часы. Люди свыше 90 килограмм столкнуться с постоянными проблемами, самое подходящее время только зимой и не позже 7 часов утра, так как плотность холодного воздуха значительно выше теплого. Размеры имитатора не очень большие - примерно 3.30 метра, позволяют в зависимости от роста членов команды отрабатывать от четверти до трети блоков (а также блоки, требующие индивидуальной техники -7,9,14,15). Свободные переходы желательно ставить круглые, поскольку место ограничено. Один из недостатков - чем больше человек одновременно в имитаторе, тем сильнее "пляшет" поток.
Доступ в рабочее пространство осуществляется через два небольших проема из маленького герметичного помещения, в котором находятся во время сессии тренирующиеся. Рабочая часть потока, таким образом, практически изолирована. Наверху, на высоте примерно 3 метров находятся зеркала(для оценки правильности движений) и стационарная видеокамера.
Из известных тренажеров надо упомянуть военный имитатор в форте Брэгг, но поскольку доступ туда затруднен даже американским парашютистам, рассказывать о нем можно базируясь на информации пятилетней давности. Имитатор обладает невероятной скоростью потока и большим диаметром рабочей части. Недостаток - несколько неравномерный поток воздуха, вызванный видимо тем, что рабочая часть потока совмещена с помещением, в котором находятся ожидающие своей очереди парашютисты. В любом случае комментарии здесь не имеют никакого практического значения - доступ в этот тренажер закрыт.
В последнее время возник ажиотаж вокруг имитатора, недавно построенного во Франции. Внешние параметры его впечатляют - без малого пять метров в диаметре (в самой широкой части), скорость, относительная географическая близость к Москве и т.д. На проверку, к сожалению, тот факт, что тренажер находится значительно ближе к России, является его единственным плюсом.
При строительстве парижского тренажера было применено остроумное инженерное решение, которое должно было в несколько раз сократить эксплутационные и инвестиционные расходы. Дело в том, что этот тренажер - закрытый, то есть отработанный скоростной поток воздуха не выходит в атмосферу, а направляется снова на двигатели. Последние ,таким образом, несут значительно меньшую нагрузку, поскольку присутствует существенная начальная скорость воздуха, поступающего на силовую установку имитатора. В открытых тренажерах, естественно, начальная скорость потока равна нулю. Двигатель тренажера, таким образом, может быть не таким мощным, поскольку выполняет работу по преодолению трения воздуха в имитаторе, которая может быть существенно меньше, чем работа по разгону сравнимой массы воздуха. Другими словами, двигатели парижского имитатора лишь "подгоняют" поток воздуха, который циклически вращается в аэродинамической системе тренажера.
Дело в том, что подобная конструкция в принципе создает большие неудобства для серьезных тренировок.
Поскольку двигатели в закрытом тренажере изначально стоят слабые (а иначе зачем огород городить?), то поток очень инертный. Если в открытом тренажере для создания рабочего потока достаточно десяти - двадцати секунд, то в закрытом на это уходят минуты. Все бы ничего, но оперативно подрегулировать поток (кто-то весит 60 кг а кто-то и 90) невозможно. Пока скорость потока будет ослабляться к необходимой, время непрерывного нахождения в рабочей области потока одной группы парашютистов, которая длится пару минут, окончится наполовину (в открытом тренажере на этот процесс уходит 5-10 секунд). Но поскольку для разных людей поток нужен все же разный, было найдено решение, которое позволило разработчикам снять эту проблему. Стены тренажера были сделаны коническими, расширяющимися к верху. Тяжелые люди, таким образом, могут лежать внизу, а легкие - вверху, где поток существенно слабее. Попутно проектировщики сэкономили на моторной группе дополнительно как минимум в два раза. Поскольку нет необходимости регулировать тягу двигателей, можно применить асинхронные двигатели (не позволяют регулировать обороты и мощность без редукторов, которые стоят столько же, сколько сами двигатели). В Орландо, например, по всей видимости, стоят двигатели постоянного тока (предусматривают плавную регулировку мощности), которые существенно дороже асинхронных.
А вот это техническое решение сократило возможность применения тренажера для серьезных тренировок примерно раз в пять. Объясняю почему. (Рис. 1)

http://www.glavpryg.ru/photo/aerotruba/images/image001.jpg


Официальные данные о диаметре верхнего и нижнего края рабочей части имитатора дают расчет угла альфа - около пяти градусов. Техники утверждают, что он на самом деле три с половиной градуса, но это входит в противоречие с теми размерами, которые официально указаны в параметрах трубы. А теперь, все же взяв за основу мой расчет, давайте условно проведем вниз продолжение стен до пресечения, радиус получится около 25 метров. ( Рис 2)

http://www.glavpryg.ru/photo/aerotruba/images/image003.jpg

Теперь если провести дугу окружности этим радиусом, мы получим некую поверхность , которую удобнее всего назвать силовой линией потока ( по аналогии с электродинамикой). Эта линия в каждой точке перпендикулярна потоку и дает полное представление, что в таком тренажере чувствует парашютист. Высота этой "силовой линии" в центре потока немного ни мало - почти полметра! В результате появляется паразитная сила сноса, направленная к краю рабочей области потока. Надо ли говорить, что при обычном прыжке из ЛА ,в реальном воздухе, эта силовая линия - горизонтальная поверхность и никакой горизонтально направленной силы сноса нет.
Субъективно ощущения такие, что лежишь не на плоском потоке, а на шарике, с которого норовишь съехать к краю. Когда первый раз попытались сделать комплекс свободных переходов, то казалось, что какая-то сила постоянно выталкивает спортсменов из центра фигуры, словно спортсмены разучились лежать рядом друг с другом. Сказанное проиллюстрировано на рис 3.

http://www.glavpryg.ru/photo/aerotruba/images/image005.jpg


Преодолеть это сопротивление можно, но смысла в этом практически нет, поскольку с движениями во время реального прыжка подобные усилия имеют мало общего. Справедливости ради надо сказать, что имитатор в Орландо тоже имеет коническую форму, его стены тоже слегка скошены к низу. Но скос этот настолько незначителен, что его никто не замечает, хотя то, что поток обладает наибольшей силой возле сетки и меньшей - наверху замечают почти все. Оценки, проведенные мной, что называется на "глазок", показывают, что высота "силовой линии" потока в Орландо всего на всего 7 сантиметров - то есть почти в десять раз меньше, чем в Парижском тренажере.
Ситуация усугубляется еще тем, что рабочая часть тренажера никак не изолирована. Это приводит к дополнительным негативным эффектам в виде отсутствия потока по краям, что делает рабочую часть потока уже примерно на 30 см ее визуальной ширины. Справедливости ради надо сказать, что этот конструктивный недостаток, похоже, частично выравнивает "силовые" линии потока на самом верху, но толку от этого немного – при весе спортсмена более 60 килограмм, лежать ему там будет невозможно.
Значит ли вышесказанное, что французский тренажер абсолютно бесполезен? Не совсем. Просто его эффективность оценивается не более 20% от эффективности имитатора в Орландо. Что же все-таки можно в нем делать, а что делать не стоит ни в каком случае?
1.1 Можно оттачивать индивидуальную технику, т.е. повороты на месте, движения боком и вперед-назад, а также сложные индивидуальные движения. Надо помнить только, что французский тренажер существенно дороже американского. Правда, в парижском имитаторе можно это проделать одновременно вдвоем - места много. В принципе и в Орландо можно тоже вращаться вдвоем, только эта процедура потребует значительно более высокого уровня подготовки, поскольку удар колено в колено самый болезненный в групповой акробатике.
1.2 Скорость потока высокая, и проблем с ней практически нет, в отличие от тренажера в Орландо.
1.3 Отработка элементов блоков. Неплохо, к слову, получается вращение бревна и аккордеона.
1.4 Начальная постановка незнакомых блоков. Например, если команда никогда не вращала, скажем, десятый блок в правую сторону, можно несколько минут посвятить этому элементу с тем, чтобы схватить основные движения (но только не закатывать, иначе можно заучить его с ошибками!).
1.5 Многие начинающие команды испытывают трудности с тем, что приходится все время лежать рядом друг с другом. Выглядит это так, что после роспуска каждой фигуры спортсмены слегка отлетают от условного центра четверки. Использование данного имитатора заставит включать дополнительные усилия, чтобы оставаться на месте и может помочь быстро изжить эту ошибку.
А теперь что ни в коем случае не надо делать в этом имитаторе.
2.1 Если ваша команда в состоянии показать 16 фигур в среднем на свободных переходах, то отрабатывать это упражнения (вободные переходы) не стоит. Эффект может оказаться обратным - при переносе наработанного на воздух, вы можете с удивлением обнаружить, что результат ухудшился.
2.2 Несмотря на то, что практически все блоки вращать можно, отрабатывать их (то есть выполнять их дольше того, чтобы прочувствовать основные движения) не надо - можно только испортить. Даже такие простые блоки, как 7 и 14, которые вполне выполнимы в Орландо, в Парижском имитаторе делать не стоит. Исключение составляют блоки 5,6,9,11 и с некоторыми оговорками 10,17,18.
Места для ожидания много. Попасть в область ожидания можно только через область обратного хода воздуха (тоже спорный момент с точки зрения снижения затрат), что во время работы имитатора запрещено. К недостаткам стоит отнести отсутствие зеркал и видеокамеры.
В 2003 году организаторы всего этого действа собирались открыть нижнюю часть трубы, скорость в которой позволит проводить тренировки скайсерферов и любителей стоять на голове. Так что наши лыжники и фрифлаисты (если такие когда-нибудь появятся) смогут проводить серьезные тренировки - для них недостатки тренажера не должны быть столь фатальны, как для групповиков