רחפת – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
אין תקציר עריכה תגית: עריכה ממכשיר נייד |
מאין תקציר עריכה |
||
שורה 1:
[[תמונה:SRN4 Hovercraft Mountbatten Class.jpg|ממוזער|250px|שמאל|BHC SR-N4
'''רחפת''' (ב[[אנגלית]]: '''hovercraft''') היא [[כלי שיט]] חסר-[[הדחק]], כלומר בעת שיט גופו אינו שקוע במים. באמצעות משאבות אוויר חזקות יוצרת הרחפת "כרית" אוויר בינה לבין פני המים. היא יכולה לנוע מעל כל משטח חלק דיו כמו אדמה, ביצה או מים, שכן אין לה מגע ישיר עם המשטח.
שורה 20:
===עצירה ותנועה לאחור===
מכיוון שהמגע עם הקרקע ברחפת הוא אפסי , אין לרחפת את החיכוך שיגרום לעצירתה וברגע הפסקת פעולת המדחף הרחפת ממשיכה בכיוונה עד שההתנגדות האווירו-דינמית גוברת על האינרציה. ולכן , במידה ורוצים לעצור את הרחפת , צריך לדחוף אוויר קדימה וכך ליצור דחף הפוך . את זאת ניתן לעשות בעזרת הפיכת כיוון המאוורר או בעזרת מדפים המטים את האוויר קדימה. מכיוון שפעולת הפיכת כיוון סיבוב המאוורר היא איטית נהוג להשתמש בשיטות הטיית האוויר קדימה.
===מערכת הנעה עילוי משולבת===
ישנן שתי שיטות להנעה ועילוי הרחפת. שיטה אחת כוללת שני מאווררים ושני מנועים אשר מחולקים אחד לעילוי והשני לדחף. השיטה השנייה, אשר נקראת מערכת הנעה עילוי משולבת או בקיצור מערכת משולבת, עובדת כך שיישנו רק מאוורר אחד הפונה לאחור והאוויר הנפלט ממנו מתחלק גם לעילוי וגם לדחף. באחורי המאוורר, בחלקו התחתון ישנה מחיצה אשר מטה חלק מהאוויר אל מערכת התעלות של העילוי ואילו שאר האוויר ממשיך לדחף.
כדי לחשב את חלוקת האוויר בין הדחף והעילוי אפשר פשוט לחשב את השטח של המאוורר המוטה לעילוי, ואז לחלקו בסך שטחו של המאוורר וכך לקבל את החלק היחסי של האוויר המוטה לעילוי. והמאה אחוז פחות התוצאה ייתן את אחוז האוויר של הדחף. אך חישוב זה לא יהיה מדויק לחלק מהמאווררים מכיוון שיעילות המאוורר גדולה יותר ככל שמתרחקים מהטבור, בגלל שמהירות קצות כנפי המאוורר גבוהה ממהירות הכנף ליד טבור ולכן כמות האוויר המוטה לעילוי גדולה מהמתקבל בחישוב (ראו איור 3.12 [חסר איור]).
שורה 44 ⟵ 42:
כשהלחץ גבוה מספיק ובמכפלה בשטח הרחפת תתרומם ותרחף בגובה אחיד בשמירת כמות אוויר נכנס לעומת אוויר בורח.
למרות ששיטת תחימת הכרית אוויר על ידי מסך אוויר עבדה, היא דרשה הזרמת כמות גדולה של אוויר ולכן שיטת התחימה הוחלפה בחצאית גמישה וזאת השיטה שבה משתמשים כיום ברובם המוחלט של הרחפות. החלפת צורת החצאית הפכה את רעיון (concept)
===הלחץ ברחפת===
כל העקרונות שנרשמו לעיל נכונים לרחפת כמו שהם נכונים למשטח החלקה, אבל בגלל האופי הדינמי יותר של הרחפת ישנם דברים נוספים שצריך לקחת בחשבון.
כדי לחשב את הלחץ ואת כמות האוויר ברחפת אנו צריכים לדעת במדויק את המשקל הכולל של הרחפת (משקל עצמי פלוס עומס), את אורך היקף החצאית (היקף טביעת הרגל) ואת שטח הפלנום (שטח טביעת הרגל).
רחפות מונעות בדרך כלל על ידי מדחף. ישנן שתי שיטות ברחפת שני מדחפים אחד לדחף ואחד לעילוי
שיטת שני המדחפים מקלה עלינו מכיוון שאפשר לכוון את מדחף העילוי לעבוד בסל"ד קבוע אשר נותן לנו את הלחץ והספיקה הנכונים הדרושים לעילוי, והשינויים בזמן הריחוף יתבצעו רק במדחף
לאחר מציאת הלחץ הנכון המספיק להתגברות על משקל הרחפת צריך להשאיר אפשרות להעלאת או הורדת הלחץ ע"פ השינויים בעומס על הרחפת.
כמו כן בגלל תנאי שטח משתנים, צריך להשאיר גם מרווח מספיק לשינוי של מסת האוויר המוזרמת מכיוון שבתנאי שטח קצת יותר גסים, נצטרך לרחף בגובה רב יותר. כתוצאה מכך בחירת המדחף לעילוי צריכה להיות עם התייחסות ללחץ מקסימלי דרוש וספיקה מקסימלית של אוויר דרושה ע"פ סל"ד.
שורה 57 ⟵ 55:
===דחף (thrust)===
כוח תגובה, אשר פועל על גוף בכיוון מסוים כאשר אותו גוף פולט ו/או מאיץ מסה בכיוון ההפוך. כוח הדחף נובע מסילון החומר הנפלט ואו מואץ והוא פועל בכוון הפוך לכוון החומר הנפלט. כוח הדחף נובע ישירות מהחוק השני והשלישי של ניוטון.
[[החוק השני של ניוטון]] - הכוח המופעל על הגוף הוא מכפלת מסת הגוף בתאוצה שלו
[[החוק השלישי של ניוטון]] - אם גוף א' מפעיל כוח על גוף ב' אז גוף ב' מפעיל כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו על גוף א'.
כדי להניע קדימה נוסו דרכים רבות כגון: גלגלים, הנעה על ידי פדלים, מנועי סילון, רקטות וכן הלאה אך הדרך שהוכחה כטובה ביותר היא בעזרת מדחף אוויר. קוטר המדחף, יותר מכל קריטריון אחר, משפיע על עוצמת הדחף הנוצר ובתאוריה ככל שהמדחף גדול יותר כך הוא יכול לעבוד לאט יותר על אותה כמות דחף וכך להיות יעיל יותר.
מכיוון שקוטר המדחף מוגבל על ידי מידות הרחפת ומשקל משתמשים במדחף קטן יותר.
החיסרון העיקרי של המדחף הוא הקושי בשמירת דחף אחיד בגלל כיווני הפגיעה השונים של הרוח. ולכן שמים אותו בבית דמוי צינור אשר מכריח את האוויר לבוא מכיוון אחד ולצאת מהשני.
כשהמדחף מסתובב הוא יוצר דחף אשר בחישובי כוחות מתייחסים אליו כ"קו דחף" אשר יוצא מטבור המאוורר. את קו הדחף צריך למקם כיוצא מהנקודה הקרובה ככל האפשר למרכז הכובד על מנת למנוע הפעלת מומנטים משתנים בזמן פעולת המדחף.
שורה 84 ⟵ 82:
{{שכתוב|דרושה עריכת התוספת ושילובה בערך הקיים, תרגום מכונה|פסקה=כן|נושא=מדע וטכנולוגיה}}
סוג הרחפת הפשוט ביותר היא הסוג שמשתמשים בו בתעשייה, להזזת מכונות כבדות. זוהי בעצם רחפת שטוחה בצורת עיגול או מלבן עם קירות ( כמו צורת ארגז הפוך ), שמוזרם אליה דרך צינור כמות אויר בלחץ אשר מתגבר על כמות האוויר הבורח בחלקה התחתון של משטח הרחפת. רחפת זו מתאפיינת בדרך כלל באטם גומי בתחתיתה שעוזר להתגבר על פגמים במשטח עליו היא מחליקה .
דוגמה : במידה וצריך להזיז מכונה שמשקלה 8000
אז הלחץ הדרוש הוא מסת העומס כפול תאוצת הכבידה , חלקיי שטח הכרית :
[ פסקל ] -
[ק"ג ] – משקל העומס – M
[ מטר/שנייה ² ] – תאוצת הכובד ( 9.81
[ מטר² ] – שטח המשטח – A
שורה 98 ⟵ 96:
[ פסקל ] – לחץ הכרית - Pc
או במקרה שלנו
הערה : משקל המשטח זניח לעומת משקל המכונה ולכן לא מתייחסים אליו.
היקף משטח ההחלקה הוא מטר על מטר ולכן הוא 4
על מנת לחשב את כמות האוויר הכוללת ( הספיקה והלחץ )
==עבודת המאוורר בתנאים משובשים==
רחפות הן כלי תחבורה וככלי תחבורה הן נעות כל הזמן דבר אשר משנה את ספיקת האוויר הדרושה והלחץ הדרוש בגלל תנועת הרחפת מעלה מטה. אפשר להבין את זה על ידי הפלת עצם במסה מסוימת מגובה מסוים על משקל. המשקל יראה ברגע הפגיעה משקל גבוה יותר מהאמיתי של אותו עצם מכיוון שלעצם תתווסף האנרגיה הפוטנציאלית של גובה הנפילה. ברחפת כל נפילה כזאת (אחרי מעבר מכשול) מעלה רגעית את לחץ האוויר בפלנום כאשר ברגע שלפני יש רגעית לחץ נמוך בפלנום.
מה שנוצר מתופעה זו הוא שינוי בנק' העבודה של המאוורר כפי שמוצג בגרף ד'
שורה 126 ⟵ 123:
===חצאית קונוס (jupe)===
חצאית הקונוס הומצאה בשנת 1959 על ידי המהנדס ממציא הצרפתי ג'ין ברטין.
חצאית הקונוס הנקראת גם חצאית "התא" בנויה מקונוס קטום הפוך (כפי שניתן לראות באיור 3.2)
===חצאית בלון (bag skirt)===
שורה 138 ⟵ 135:
כדי לעצב את חתך הרוחב של החצאית, צריך קודם כל להחליט על גובה החתך והוא צריך להיות בערך שמינית מרוחב הרחפת.
חתך הרוחב של החצאית בנוי משני רדיוסים, רדיוס פנימי (ir) ורדיוס חיצוני (or).
כדי לפשט את העניין ניתן לשער שנק' המגע עם הקרקע היא בדיוק מתחת להיקפה החיצוני של גוף הרחפת ולכן הרדיוס החיצוני שווה למחצית המרחק בין הקרקע לנק' הקיבוע לגוף הרחפת
על מנת למצוא את הרדיוס הפנימי (ir) צריך להכפיל את הרדיוס החיצוני (or) במקדם שנבחר מהטבלה הנ"ל על פי יחס הלחצים הדרוש יחס הלחצים תלוי ברמת היציבות הדרושה ככל שהיחס גדול יותר היציבות טובה יותר, אבל על חשבון ביצועים בשטח גלי ושחיקה מוגברת של החצאית בשטח משובש.
שורה 144 ⟵ 141:
כאשר מחשבים כך את חתך הרוחב של החצאית מתקבלת חצאית מאוזנת גאומטרית ותקבל את הצורה הנכונה בזמן מילוי האוויר בתנאי שיחס הלחצים הוערך נכונה.
לקשת הקדמית של החצאית יש נטייה לרדת מטה ו"לחרוש" את האדמה ולכן בדרך כלל מתוכנן חתך הרוחב של אותה חצאית באשר החלק החיצוני יותר מכונס פנימה מאשר החלק הפנימי. צורה זו בעייתית ליצירה אך הכרחית ועושים זאת בזמן יצור החצאית. צידו הפנימי של חתך רוחב הקשת דומה ברדיוסו
אם הקשת הקדמית של החצאית היא ישרה עם פינות מרובעות בחיבור לחצאית של הצדדים, תהיה לחצאית נטייה להתנפח ולהתעגל. כדי להתגבר על בעיה זו צריך לעשות רדיוס פנימי גדול בצורה משמעותית מהרדיוס החיצוני דבר אשר יגרום למשיכה פנימה של החצאית. לתכנון החתך הזה לוקחים את הרדיוס המתקבל מגובה החצאית (כמו בתכנון חתך הרוחב, בערך 1/8 מרוחב הרחפת). את הרדיוס הזה מכפילים ב – 0.85 ומקבלים את הרדיוס החיצוני של החתך, ובהכפלתו בפקטור מהטבלה הנ"ל מתקבל הרדיוס הפנימי.
חצאית הבלון דורשת מס' חורי הזנה בצידה הפנימי (הפונה לפלנום)
לסיכום: חסרונותיה של חצאית זו הן: רוחב חצאית גדול, כמות חומר גדולה, ובלאי גבוה בתנאי שטח גסים.
===חצאית מקטעים===
חצאית המקטעים היא בעצם חצאית הבנויה מהרבה חלקים שונים המחוברים ביחד. שיטת בניה זאת נקראת גם חצאית אצבע.
כל חלק יכול להתנפח ולהתרוקן מבלי לפגוע בלחץ הכולל של החצאית וכך נותן עבירות טובה יותר בשטח משובש. חצאית האצבע נקראת כך בגלל צורתה הדומה לצורת האצבע האנושית כאשר מקפלים אותה ראו איור 3.7.
שורה 186 ⟵ 182:
==מבנה גוף הרחפת==
ישנם דרכים רבות לבנות את גוף הרחפת כאשר כל הדרכים שאפשר לחשוב עליהם נכונות כל עוד המבנה מספיק חזק לעמוד בעומסים שפועלים עליו, כאשר המבנה צריך להיות קל משקל ככל האפשר. בתחילה כל הרחפות היו בנויות מעץ ועדיין יש שימוש בחלקים מסוימים של הרחפת בעץ אך כיום הן בנויות (הרחפות הקטנות בעיקר) מסיבי זכוכית או פלסטיק ואלומיניום, אשר קלים מעץ אך בעלי חוזק גבוה מספיק. כדי לעשות אותן קלות יחסית ושיצופו על המים את מילוי הגוף עושים בעזרת חומר פלסטי מוקצף. את החיבורים בעץ עושים בעזרת דבק ומסמרים, ואלומיניום מרתכים.
▲ישנם דרכים רבות לבנות את גוף הרחפת כאשר כל הדרכים שאפשר לחשוב עליהם נכונות כל עוד המבנה מספיק חזק לעמוד בעומסים שפועלים עליו, כאשר המבנה צריך להיות קל משקל ככל האפשר. בתחילה כל הרחפות היו בנויות מעץ ועדיין יש שימוש בחלקים מסוימים של הרחפת בעץ אך כיום הן בנויות (הרחפות הקטנות בעיקר) מסיבי זכוכית או פלסטיק ואלומיניום, אשר קלים מעץ אך בעלי חוזק גבוה מספיק. כדי לעשות אותן קלות יחסית ושיצופו על המים את מילוי הגוף עושים בעזרת חומר פלסטי מוקצף. את החיבורים בעץ עושים בעזרת דבק ומסמרים, ואלומיניום מרתכים.
את גוף הרחפת צריך לבנות מחומר צף על מנת שאם תהיה תקלה כלשהי כאשר אתה מרחף מעל מים , הרחפת לא תשקע . כמו כן החומרים צריכים עמידים במים.
צורת הגוף צריכה להיות אווירו-דינמית כדי להקטין למינימום את התנגדות האוויר.
שורה 194 ⟵ 189:
==מנועים==
מעולם לא פותחו מנועים במיוחד לרחפות ולכן תמיד משתמשים במנועים שפותחו למטרות אחרות כגון מנוע של אופנוע שלג או של טרקטורון מעופף. מסיבה זו בחירת המנוע תמיד הייתה בעיה גדולה בדרך לבנות רחפת זולה ואמינה עם ביצועים סבירים.
מנוע 2 פעימות הוא מנוע אשר מתאים מאוד לרחפות קטנות, בעיקר בגלל היחס כוח למשקל שלו. חסרונותיו העיקריים הן הרעידות החזקות שהוא יוצר, צריכת דלק גבוהה
יתרונותיו של מנוע 4 פעימות מכסות את כל חסרונותיו של מנוע ה-2 פעימות הוא רועד פחות מרעיש פחות חסכוני בדלק ואמין הרבה יותר. אך כבד ומסורבל.
| |||