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
Email: Написать
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
- Исследовать основные типы АВП, их устройства и методы конструирования.
- Создать экспериментальную модель АВП.
- Исследовать характеристики сред на движение СВП с применением экспериментальной модели.
- 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:
- Изучение основных типов АВП, их устройства и методов конструирования.
- Конструирование и сборка экспериментальной модели АВП.
- Исследование параметров сред и их влияния на движение АВП.
- 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»