دانلود ‫پروژه بررسی اصول ها ور کرافت

مقدمه: هاورکرافت جزء ماشین های نقلیه کلاس بالائی می باشد که برروی هر سطحی اعم از خشکی،آب ،یخ، چمن و هر چیز دیگری که بتوان هوا را به تله انداخت حرکت می کند.

علت نیاز به این وسیله آنست که تنها وسیله ای می باشد که قابلیت حرکت در شرایط مختلف را دارد و مثلا می توان در نواحی کم عمق که امکان حرکت برای سایر شناورها مقدور نیست باهاور کرافت به گشت زنی پرداخت .

هاورکرافت با هوانا و که بر روی بالشتکی از هوای فشرده حرکت می کند .

که هوا توسط یک فن یا کمپرسور بداخل بالشتک پمپ می‌شود.

از مهمترین مزایای ها و کرافت می توان به سرعت زیاد، نداشتن محدودیت در نواحی کم عمق، توان حرکت در خشکی، توان پنهان شدن در خشکی در عملیاتهای نظامی،...

اشاره کرد.

مهمترین علت آنکه این وسیله هنوز بطور گسترده و ناوگان حمل و نقل وارد نشره است آنست که هزینه ی تعمیر و نگهداری آن بسیار زیاد می باشد و پس عواملی مثل صدای زیاد، تاثیر شرایط جوسی در سرعت و شعاع آن در رده های بعدی قرار دارند.

در این پروژه سعی شده تا اصول کلی مربوط به هاورکرافت و اجزای آن مورد بررسی قرار گیرد.

مروری بر تحقیقات گذشته: استفاده از لایه ی هوا جهت کاهش اصطکاک بین سطوح به گذشته های دور باز می گردد.

در سال 1716، Emmanuel توانست یک لایه‌ی هوا را بین دو صفحه بصورت دستی ایجاد کند.

در سال 1882، نخستین اختراع Air lubrication در انگلستان توسط؟ثبت شد.

در سال 1916، Von Tomohul برای نیروی دریائی استرالیا یک قایق ساخت که به وسیله ی یک فن، هوابدرون حفره این که در زیر آن تعبیر شده بود فرستاده می شد.

این قایق اولین نمونه از گشتیهای اثر سطحی (Surface Effect Ships) می باشد.

ایجاد یک حجم هوای فشرده زیر قایق سبب شد که اشکال مختلفی از بالشتکهای هوا شروع به استنتاج شود.

در سال 1927، N.E.

Tsiolko دانشمند روسی ها و در قرن را توسعه داد.

هاورترن بر روی لایه این از هوا حرکت می کرد.

در سال 1955، Christopher Cokherell برای اولین بار آزمایش خود را بطور جدی بر روی ها ورکرافت شروع کرد.

تحقیقات او در سال 1959، باعث طراحی و ساخت هاورکرافت SP.N1توسط شرکت Saunders-Roeشد.

در سال 1970، G.Apolond , H.j.Davis تعادل دینامیکی هاورکرافت را بررسی کردند.

در سال 1972،A.j.

Reynolds واکنش‌ها ورکرافت را در برابر موج های منظم بصورت خطی بررسی کرد.

در سال 1974،همان نویسنده مساله را بصورت غیر خطی بررسی کرد.

تا این موقع گر چه دینامیک هاورکرافت مورد بررسی قرار گرفت ولی در هیچکدام تاثیر دینامیک حرکت A.j.

Reynolds , B.E.

Brouksوارد شد.

در سال 1977،Wheeler تاثیر دامنهای بشکل صفحه را در حرکت ها ورکرافت بررسی کردند.

در سال 1978،؟

فاکتورهای مهم در واکنش دامن را با آزمایش مدل بدست آورد و نشان داد که واکنش مدل در یک محدوده ی شرایط میانگین بصورت خطی است.

در سال 1993،M.J.Hinchey و P.A.Sullivon پایداری هاورکرافت را بر روی آب مورد بررسی قرار دادند.

در سال 1377شمسی، پایداری استاتیکی و دینامیکی دامن انعطاف پذیرهاورکرافت بوسیله ی آقای حبیب الله ملاطفی نیاری در دانشگاه شیراز مورد بررسی قرار گرفت.

در همه ی موارد، محققان از یک مدل دو بعدی برای تحقیق و جواب منطقی استفاده کردند.

GEMها هاورکرافت یکی از وسایلی می باشد که تحت تاثیر زمین عمل می کند.

که به عنوان GEMها ،”Ground Effect mechines معروف می باشند.

اساسا دو دسته ی اصلی GEMها وجود دارد.

آیرواستاتیک کرافت آیرو دینامیک کرافت آیرو استاتیک کرافت: که اختلاف فشار لازم برای بلند کردن وسیله، مجزای از سرعت رو به جلوی ماشین می باشد.

(مثل کوهی کوپتر در حالت Hoving) آیرو دینامیک کرافت: که اختلاف فشار لازم برای بلند کردن وسیله، مستقیما ناشی از سرعت روبه جلوی وسیله می باشد.

(مثل هواپیما) آیرو استاتیک کرافت: آیرواستاتیک کرافت می تواند به سه زیر طبقه تقسیم شود.

a)محفظه ی تراکم هوا (Plenum Chomber): که در آن هوا به درون حفره این در زیر کرافت پمپ می شود و این امر موجب ایجاد یک بالشتک پرفشار و هوا می شود و از زیر لبه های هوا به بیرون شت می‌کند.

(شکل 101) (Priph : که بالشتک با هوای فشرده پروبوسیله ی یک جریان جت پیوسته در اطراف b) جت مصیطی بالشتک، وسیله نگه داشته می شود.

(شکل 102) c)یا قاقان هوا (Air beoring) : که انواع محفظه ی تراکم هوا: چند نمونه ی مختلف محفظه ی تراکم هوا مورد بررسی قرار می گیرد که همه ی آنها به منظور افزایش بازده ی کرافت با کاهش درز نشست هوا می باشند.

و بنابراین توان کمپرسور که وظیفه ی تامین هوای بالشتک را دارد کاهش می یابد.

محفظه ی تراکم دامن دار (Skirted plenum chamber) : که در آنها فاصله ی آزاد لبه های زیر بالشتک می تواند افزایش یابد تا عبور از روی موانع دارای ارتفاع زیاد امکان پذیر باشد و در عین حال شکاف نشست هوا کاهش یابد.

این کار بکمک گشترش سازه های صلب دامن انعطاف پذیر از اطراف جداره های کرافت به سمت پائین امکان پذیر می باشد.

(شکل 104) محفظه ی کرافت با سیستم دیواره های جانبی(Side wall croft) : که شکاف نشست هوا به قسمت جلو و عقب کرافت محدود می شود.

بالشتک در اطراف توسط جداره های غوطه ور نگه داشته می شود که علاوه بر اینکه می توانند مقداری از نیروی لیفت را تامین کنند می‌توانند تا حدود در پایداری کرافت شرکت کنند.(شکل 105) زیر مجموعه ی این سیستم شامل موارد زیر می باشد.

سیستم حباب هوای حبس شده (Capture Air bubble) (CAB) که در آن در قسمت جلو و عقب بالشتک دامن ارتجاعی وجود دارد.(شکل 106) هیدروکیل Hydrokeel که تا حدودی شبیه سیستم CAB می‌باشد با این تفاوت که در قسمت عقب، دامن ثابت می باشد که این امر باعث می شود در سرعتهای رو به جلو مقداری از نیروی بالابر هیدرودینامیک تامین شود.

(شکل 107) مسلماً همه ی انواع دارای دیواره جانبی اصولا برای کرافت روی آب می باشند.

جت محیطی : تا قبل از دهه ی 1950 هاورکرافتهای تجربی از روشن مخزن تراکم هوا استفاده می کردند اما ثابت شد که حرکت هاورکرافت با این روش بسیار گران تمام می شود زیرا تهیه ی هوای مورد نیاز مستلزم نیروی فراوان بود.

قبل از آنکه راه حل مناسبی برای این مساله پیدا شود آزمایشات متعددی صورت گرفت و ناوهای متعددی ساخته شد آزمایش زیر نشان می دهد که چگونه این امر محقق شد.

وسایل آزمایش: یک دستگاه ترازوی عقربه دار آشپزخانه، دو قوطی استوانه این شکل پلاستیکی یا فلزی که یکی از آنها از دیگری بلند تر و قطر آن حدود 1تا 2سانتیمتر بیشتر است.

یک تکه تخته ی سه لایه به ابعاد 15سانتیمتر یک جاروبرقی انجام آزمایش مطابق شکل کفه ی ترازو را برداشته و تخته ی سه لایی را جای آن قرار می دهیم طوری که طرف صاف تخته به سمت بالا باشد.

عقربه ی ترازو را روی حفر تنظیم کنید.

لوله جاروبرقی را به محل خروج هوا متصل و سر لوله را به تخته ی سه لایی نزدیک نمایید .

(طوری که با آن تماس نداشته باشد) حال فشار وارد بر ترازو را یادداشت می‌نمائیم.

در قسمت بعد کف قوطی بزرگتر را سوراخ و مطابق شکل آزمایش را تکرار می نمائیم .

این بار هم فشار وارد بر کفه ی ترازو را یاد داشت می نمائیم .

در این حالت عقربه مقدار بیشتری نشان می دهد.

در قسمت سوم مطابق شکل قوطی کوچکتر را داخل قوطی بزرگتر گذاشته و آزمایش را تکرار می نمائیم .

می بینیم که در قسمت سوم فشار وارده به مراتب بیشتر است.

این حلقه ی هوای فشرده حفاظ موثری را تشکیل می دهد که یک منطقه هوای نیمه فشرده را در وسط خود به دام می اندازد.

ترتیب مذکور به سیستم فورانی محیطی مشهور است.

انواع جت محیطی انواع جت محیطی،شامل دامن می باشند.

دامن کرافت ممکن است به دو فرم باشند.

کرافت با کانال جت حلقوی: که امتداد انعطاف پذیر دیواره ی بیرونی نازل که بصورت حلقوی از بالشتک تغذیه می شود.

(شکل 108) (Truncked Jet)که نمونه ی آن درها در کرافت مدلSR.N2 بکار رفت و بر روی موانع بطور جداگانه جمع می شد.

جت حلقوی با دیواره ی جانبی:که مثال آن مدل 0.2 می‌باشد(شکل 109) جت حلقوی با دیواره ی جانبی:که مثال آن مدل 0.2 می‌باشد(شکل 109) جت محیطی با سیستم گردش مجدد(Recirculation Craft) : که با گردش مجدد هوا، توان مورد نیاز را کاهش می دهد.

(شکل 10-1) امروزه تمایلی برای بهره گیری از همه ی انواع این سیستم برای کاهش توان کمپرسور می باشد و بنابراین سیستمهای ترکیبی (TAC) محفظه ی تله ی هوا نامیده می شوند و اختلاف فیزیکی کمی بین محفظه ی تراکم دامن دارو سیستم جت محیطی وجود دارد.

آیرودینامیک کرافت: WTC: مهمترین مثال از GEM های آیرودینامیکی، قایق آلمانی DOX که در سال 1929، اقیانوس اطلس را پیمود که سطح مقطع بال آن توسط آمریکائی ها (Wing-In Ground) WIG نامیده شد که از دیار فشار زیر بالهای آن، هنگام رسیدن ناو به حد مشخصی باعث بلند شدن ناو می شد که این پدیده، به اثر بال بر زمین مشهور است .

شکل (11-1) یک نمونه از (WIG) می باشد که برروی کرامت ویلاند “Weiland Craft” آزمایش شده است.

بال سرکج”Rom-Wing” یکی دیگر از انواع آیرودینامیکی می باشد.

(شکل 1012) این بال دارای نسبت منظر کن (فاصله ی دو انتهای بال تقسیم بر سطح بال) می باشد و لبه ی فرار آن تقریبا سطح را لمس می کند.

این بال هوا را میان دو پرده ی انعطاف پذیر هدایت می کند که در نهایت هوا از بین آنها به بیرون می گریزد.

بال هدایت جریانChannel Flow Wing : که در سرعتهای کم با هدایت هوا به دو قسمت پهن جانبی، مانند ناوهای دارای مخزن تراکم جداری عمل می کند.

هنگامی که ناوبه سرعت معینی می رسد.

خلبان دو بالچه(فلپ) لولادار جلو و عقب بال را باز می کند و به این ترتیب نیروی لیفت آیرودینامیکی بال برای بر خواستن تامین می شود.

(شکل 1013) که نمونه ی آن در Marad-VRC1 آزمایش شد.

فصل 2 عملکرد بالشتک هوا شکل 201یک مقطع از یک محفظه ی تراکم هوای کرافت را نشان می دهد.

هواتوسمایک کمپرسور به داخل حفره پمپ می شود و درون آن پخش می شود تایک بالشتک را تشکیل دهد که وظیفه ی تامین نیروی لیفت را بر عهده دارد و تا زمانی که شرایط باید از ایجاد گردد که پس از آن میزان هوای ورودی مساوی و جایگزین هوای خارج شده از شکافهای جانبی شود.

به شکل 201 توجه کنید.

با فرض آنکه هوای داخل بالشتک ساکن است از معادله ی برنولی داریم (1-2) که در آن: سرعت هوای خروجی از بالشتک دانسیته هوا P= و فشار نسبی بالشتک دبی جمعی جریان هوای عبوری عبارت است: (2-2) که در این رابطه: دبی حجمی و فاصله آزاد h: ضریب تخلیه محیط بالشتک C: بنابراین با مرتب کردن معادله ی (202) داریم .

که در واقع نسبت جریان دبی واقعی به دبی در حالتی است که هوا از تمام شکاف با سرعت عبور کند.

برای مقادیر مختلف از روی آزمایش مقادیر زیر به دست می آیند.

برای درجات میانی، چند جمله این زیر تقریب خوبی است: که در رابطه ی فوق بر حسب درجه می باشد.

در عمل بدلیل اثرات لزجت کمتر می شود.

توان شکاف یا نازل: توان توسط رابطه ی بیان می شود و با معادله ی(202) داریم: با فرض فشار و ثابت برای بالشتک داریم: وزن کرافت W= سطح کرافت: S = (تصویر سطح پائین ترین انتهای دیواره حفره) بنابراین این معادله می تواند برای همه ی انواع محفظه ی تراکم بکار رود.

در عمل بدلیل افت بازده ی هوای تغذیه بالشتک، مقدار توان لازم برای بلند کردن کرافت بیشتر از مقدار فرمول فوق می باشد.

البته این معادله بر روی آب در حالت استاتیک و نیز در سرعتهای کم رو به جلو، بدلیل اثر فشار بالشتیک که باعث یک تغییر شکل محسوس سطح آب می شود و شکاف هوا را نسبت به سطح آزاد آب تغییر می دهد، معتبر نمی باشد.

البته یک راه حل برای این معضل توسط Tones ارائه شده است .

اما در سرعتهای بالا،این معادله بر روی آب مانند روی خشکی معتبر باشد.

کرافت جت محیطی تئوریهای مختلفی برای محاسبه ی توان نازل در جت محیطی و مقایسه ی آن با توان نازل در محفظه ی تراکم “Plenum Chamber داده شده است که یک تئوری آن که به تئوری ساده جت معروف است بیان می گردد .

شکل 2-2 شکل نازل یک کرافت با جت محیطی را نشان می دهد.

در هنگام جدا شدن کرافت از زمین یا هر سطحی، هوای پمپ شده از کمپر سور از راه منازل، یک فشار در زیر کرافت ایجاد می کند.

که باعث بلند شدن آن تا شرایط پایدار می شود.

در این شرایط با فرض آنکه هیچ هوائی به داخل و خارج بالشتک نیاید می توان فهمید که جت باید خمیده شده و موازی زمین شود .

برای تنظیم فرمول از