Правило U = 0,29

Экспериментальные доказательства универсальности правила U = 0,29 для текучих сред Устюгина Галина Павловна сайт: www.tyrbulence.ru тел. 8495-134-43-54

«При индивидуальных и переменных размерах каждого пера у разных птиц, оказалось, существует некий показатель — δ, характеризующий расстояние расположения пера от линии центра опахало (точка O) и определяющий функцию пера в составе крыла птицы, что согласуется с динамикой плоского гибкого тела в теоретической механике». . Ю.Устюгин

Сайт www,turbulence.ru. В статье Ю.Устюгина «Перо птицы - движитель» показана математическая модель бионического движителя – пера.

Юрий Евгеньевич Устюгин

(1946–2006) — выпускник физического факультета Ташкентского Государственного Университета (1971г.), кафедры радиационной физики и физики космических лучей.

Кандидат физико-математических наук (1979г.), по специальности Физика атомного ядра и элементарных частиц.

Сайт www,turbulence.ru

В статье «Перо птицы - движитель» показана математическая модель бионического движителя – пера.

«Размещение точки захвата пластины в соответствии с условием δ = 0,2887·L позволяет достичь оптимальных условий перемещения пластины под действием результирующей двух сил - тяговой силы троса и силы реакции среды.

Возникающая скорость перемещения пластины будет максимальной, а соответствующие энергетические затраты на преодоление сил сопротивления среды – минимальными».

Все последующие опытно-конструкторские разработки практически подтвердили действенность данного условия, названного правилом U=δ/L=0.29 .

В первом проекте 2004г. Проверено правило U = 0,29 на маховых перьях разных птиц и построены модели появления силы тяги.

Модель для экспериментальной проверки правила

Второй проект «Подводный кайт», показал возможности и премущества использования нового движителя в жидкости

Устройство «кайта» (воздушный змей)

Эксперимент № 1 показал: первым, достиг поверхности воды груз с «кайтом».

Эксперимент № 2 показал: пути

пройденные одинаковыми

«кайтами»,

у которых

разные точки захвата,

за одно и тоже время разные.

Преимущество у кайта с правилом

U=0, 29

Группа исследователей ГБОУ СОШ № 1273

Проект:

«Новые типы движителей для плавсредств»

Точка, являющаяся точкой приложения возвратно- поступательной силы, в данной работе, для каждого из движителей, рассчитывалась с использованием правила U= 0,29.

Судно с новым движителем

Экспериментаторы: Шапкин А. и Краснопевцев Д .

Движитель в действии

АВТОРЫ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ:

ЖУРАВЛЕВ ЕВГЕНИЙ

РУЧКИН ИВАН

КРАСНОПЕВЦЕВ ДМИТРИЙ

ШАПКИН АЛЕКСЕЙ

Проект: «Движитель для дирижабля»

движитель по аналогии с крылом птицы

является составным, т. е. состоящим из группы движителей

Проект: «Волновая турбина»

сила тяги лопасти возникает под воздействием текучей среды при возвратно-поступательном движении турбины

— турбина может располагаться не только в водной, но и в воздушной среде; — на одном валу вращения возможно совместное применение и подводного и воздушного вариантов турбины.

Проект. Спасательное средство «Волна»

тело в воде, как поплавок, находясь на поверхности воды, участвует в волновом движении и передает посредством жесткой продольной связи свои смещения движителю.

Проект - Движитель типа «Рыба»

Тело рыбы состоит из 2х движителей, каждый из которых может создавать собственную силу тяги. Для туловища рыбы, как для движителя, выполняется правило U =0,29.

U = δ/L= 0,29 ,

Авторы работы: Панкратов Кирилл,Горобец Борис, Ибрагимов Артем, Устенко Илья.

Результаты испытаний модели рыбы.

№

Варианты испытаний

1.

Масса, кг

Судно+движитель

2.

Сила тяги устройства, Н

(хвост)

0,5

Судно + модель рыбы

0,6

0,58

0,1

«Воздействие вращающегося ротора на лопасти сводится не только перемещению лопастей по круговой траектории, но и к взаимодействию лопастей со средой, что приводит к упругим гибким деформациям каждой лопасти и соответственно к появлению силы тяги»

Проект: «Циклоидальный пропеллер».

Авторы: Шибаев Никита, Сухоруков Евгений, Бондарь Евгения.

Циклокоптер

6. Лопасть

7. Ротор

8. Ось вращения

9. Ось

11.Звёздочка

на оси 9

12. Цепь

13. Звёздочка

на оси 9 и роторе

14. Соединительная

цепь

15. Звёздочка на роторе

16. Цепь ,связанная со

звёздочкой привода

17.Крепление оси

вращения

18. Крепление привода

19.Электрический двигатель

20.Шестеренчатый редуктор

Результаты

Наше техническое решение

Масса

Площадь

Циклокоптер

устройства,

кг.

46

лопастей,

0,45

Сила тяги,

0,31

1,2

кв.м.

Мощность,

Н.

450,8

Мощность /

Вт.

0,53

8283

Сила тяги /

3,6

Масса устройства,

8

(мощность x

180,1

Вт.

0,475

площадь лопастей),

0,045

Н / Вт

Результаты испытаний данного технического решения сравнивались с результатами испытаний циклокоптера. Преимущество предложенного технического решения оказалось бесспорным.

См. видео проектов

Проект . Маятник Капицы в устройстве и способе движения дельфинов и рыб.

Нами была сделана лабораторная модель перевернутого маятника по известной демонстрации математика Арнольда В.И. с бритвой «Микма», сайт «Математические этюды». С помощью нашей модели, мы не только наблюдали стабилизацию маятника, но и то, что при вертикальных колебаниях «тела дельфина» его хвост, прикрепленный нами к телу дельфина (маятнику) , совершал колебания в горизонтальной плоскости.

Наши выводы

Как показал эксперимент, можно утверждать, что происходят вертикальные малоамплитудные и высокочастотные колебания точки соединения хвоста и тела дельфина, если дельфин совершает колебательные движения хвостом в горизонтальной плоскости, «стоя на хвосте».

Таким образом, туловище дельфина,

(модель «типа рыба»), в процессе движения не только стабилизируется вдоль направления его движения, как у маятника Капицы, но и происходит процесс движения туловища вперед, сопровождающийся «отдачей» в виде дополнительных от головы к хвосту потоков, обратных движению тела , как у маятника Челомея. В данном случае, когда дельфин «стоит на хвосте», очевидно, сила тяги уравновешивается силой тяжести.

Источники информации:

1.Гидродинамика рыб и дельфинов. Е,В, Романенко.

2.www.turbulence.ru

3.Л.С. Шапиро. К патентам природы.