Проекты

Влияние аэродинамических и гидродинамических характеристик среды на эффективность использования судна на воздушной подушке (СВП) и рентабельность их строительства и введения в эксплуатацию на примере маршрута Джубга – Сочи

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея»

Направление работы: Физика гидродинамических и газодинамических процессов
Авторы работы: ГБОУ Школа № 117
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

Во всем мире продолжается поиск путей повышения эффективности новых типов судов, увеличения скорости их хода, мореходности и безопасности эксплуатации. Особое место в ряду таких исследований занимает создание и усовершенствование судов на воздушной подушке.

Цель

Рассмотреть и исследовать основные аэродинамические и гидродинамические параметры сред и их влияние на движение судна на воздушной подушке (СВП), рассчитать рентабельность строительства аппаратов на воздушной подушке (АВП) и их введения в эксплуатацию на основе конкретного маршрута.

Задачи

  1. Исследовать основные типы АВП, их устройства и методы конструирования.
  2. Создать экспериментальную модель АВП.
  3. Исследовать характеристики сред на движение СВП с применением экспериментальной модели.
  4. Рассчитать рентабельность строительства АВП и их введения в эксплуатацию на основе маршрута Джубга – Сочи и сравнить результаты со строительством новой автодороги.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • 3D-принтер Anycubic
  • ABS-пластик
  • Датчик силы
  • Датчик расстояния
  • Лабораторный штатив
  • Приводные двигатели Ready Tosky RS2205, 2 штуки
  • Регуляторы скорости Ready Tosky 30A, 2 штуки
  • Сервопривод MG90S
  • Шестиканальный приемник пульта управления FS-IA6
  • Пульт управления Flysky-I6
  • Плата разводки электричества Matek Systems PDB-XT60
  • Лопасти вентиляторов Dalprop 4045 и 5045
  • Литиево-полимерная батарея Bonka 4S1P 14,8V
  • Стяжки
  • Скрепки
  • Гайки и саморезы
  • Пластиковый пакет

Описание

Исследование состояло из четырех этапов:

  1. Изучение основных типов АВП, их устройства и методов конструирования.
  2. Конструирование и сборка экспериментальной модели АВП.
  3. Исследование параметров сред и их влияния на движение АВП.
  4. Расчет рентабельности строительства и введения в эксплуатацию АВП на маршруте Джубга – Сочи, а также сравнение его со строительством и введением в эксплуатацию новой автодороги.

После создания и проверки действующей модели автор приступил к исследованию главных параметров: давление в воздушной подушке и зависимость скорости движения СВП от частоты вращения двигателя при постоянной частоте вращения нагнетателя. С помощью датчиков расстояния и силы были получены значения скорости и давления.

Результаты работы/выводы

1. Были освоены основы проектирования и конструирования СВП.

2. На основе изученных и часто реализуемых конструкций АВП собрана действующая экспериментальная модель СВП.

3. Опытным путем выявлены недостатки эксплуатации СВП: низкая управляемость; скорость СВП сильно зависит от скорости ветра (в сильный ветер эксплуатация СВП невозможна); недостатком также является высокая шумность, возникающая от работы нагнетателя и воздушного движителя.

4. Исследованы такие параметры, как давление в воздушной подушке, зависимость скорости движения СВП от частоты вращения движителя при постоянной частоте вращения нагнетателя.

5. Сделан вывод о большей актуальности строительства и введения в эксплуатацию СВП, чем автодороги.

Перспективы использования результатов работы

Планируется исследовать методы улучшения управляемости СВП. Перспективным направлением является также использование СВП для перевозки и доставки грузов. Проектируется модель грузового СВП и планируется исследование зависимости водоизмещения судна от его грузоподъемности.

Мнение автора

«На мой взгляд, данная работа является актуальной и перспективной. А участие в открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» позволяет познакомиться с уникальными проектами других ребят»