эффект Магнуса и ротационное крыло

[jayrandom]

Недавно наткнулся на любопытное изобретение - RotorBoat. Видики выглядят совершенно фантастически: сидит мужик в лодке с мачтой без парусов, и при помощи этой мачты использует силу ветра.

Оказывается, в газовой динамике известен эффект Магнуса, позволяющий создавать подъёмную силу путём вращения цилиндра в ламинарном потоке. Если такой цилиндр вращать вертикально в ветреную погоду, его будет сносить перпендикулярно потоку, что обычно и требуется для плавания под парусами. В зависимости от соотношения скорости потока и скорости вращения можно получать разные "углы установки паруса". Необходимо подчеркнуть, что основную работу делает именно ветер. Цилиндр, не являясь гребным винтом, просто "закатывается" на поток.

Вот некоторое количество формальной математики на эту тему.

В начале 20-го века уже была попытка создать парусник на основе этого эффекта, но она провалилась по техническим причинам. См. жабо-демонстрашки и фотку корабля Антона Флеттнера в конце страницы.

Были также попытки создать на этом принципе летающие машины. Тоже используется "ветер" (скорость потока относительно крыла, а не земли), тоже цилиндр "закатывается" на этот поток, уравновешивая силу тяготения. Просматривается возможность создания машин с вертикальным взлётом задёшево.

Вот современные попытки создать такую машину.

Поскольку меня интересуют воздушные змеи, я стал искать, не было ли создано чего-то на этом принципе в "нашей" области? Оказывается, существует даже несколько различных конструкций вращающихся змеев.

На базе которых даже созданы коммерческие генераторы электрического тока.

Comments

[anton-y-k.livejournal.com]

Интересная штуковина. Особенно понравились варианты летающих машин, если они будут доведены до ума, то появится неплохая альтернатива вертолётам.

[uma-palata.livejournal.com]

Просматривается возможность создания машин с вертикальным взлётом задёшево.

Дешевле вертолётного винта эти цилиндры всё равно не будут. Чтобы создать тягу вверх, нужно двигать цилиндр относительно воздуха. То есть, тот же вертолётный винт, только вместо лопастей пара цилиндров, и они вращаются, и винт вращается. Вся махина выглядит неубедительно рядом с простым винтом.

[biglebowsky.livejournal.com]

Я очень рекомендую статью Прандтля «Эффект Магнуса и ветряной корабль»
http://ufn.ru/ru/authors/prandtl_l/

Сравним характеристики ротора и крыла

Ротор
Прандтль в своей статье пытался оценить теоретический предел Су и получил Су_max=12.5
В эксперименте удалось достичь Су_max=10.

О Сх ничего не сказано. Однако, известно, что для ламинарного обтекания цилиндра Сх=1,2, для турбулентного Сх=0,3. Стороны вращающегося цилиндра обтекаются в разных режимах. Я бы брал среднее арифметическое (L/D=15), но даже оценка сверху даст аэродинамическое качество L/D=30.

Сравним с незатейливым симметричным профилем NACA 0012
http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0259c.shtml

L/D~100 на 10 градусах
Ротор проигрывает то ли в три, то ли в шесть раз.


А что будет с парусником Флеттнера в шторм?
У остановленного ротора Сх_rotor=0,3
У профиля NACA 0012 во флюгерном положении Сх_foil=0,005, но нужно пересчитать на в ~10 раз большую площадь, т.е. 10Сх_foil=0.05.
Ротор проигрывает в шесть раз.

[cyberm1.livejournal.com]

А есть ещё одно решение гибридного ветросолнечного генератора на аэростате, где в конструкции ветрогенераторов первого типа используется как раз эффект Магнуса. Посмотреть можно на сайте http://nebohod.com

Вертолет-мускулолет

[(Anonymous)]

Кажется, вертолет с вращающимися цилиндрами вместо лопастей уже создавался В. Чечиным (см.журнал Техника-Молодежи за 1962 год,номер 1). Вместо винта у него были "роторные колеса" типа велосипедных, только вместо спиц - вращающиеся цилиндры. Колеса эти располагалисьодно над другим и вращались в противоположные стороны. Там говорится, что летал вертолет на мускульной тяге (т.е. фактически это был мускулолет вертолетного типа). Только вот непонятно, за счет чего вращались цилиндры? Есть у кого-нибудь сведения об этом проекте?