Отправлено: 14.02.09 15:43. Заголовок: Проект солнечного аэростата грузоподъемностью 500..1000 грамм

Вдохновленный вот этими ребятами http://pagesperso-orange.fr/ballonsolaire/en-index.htm собираюсь сделать привязной солнечный аэростат диаметром 2.5 метра для фотографии с высоты 50..200 метров. Планирую испытать несколько схем. Хочется сделать легкую в изготовлении дешевую конструкцию.

Программа экспериментов следующая:
1. Изготовление однослойной оболочки из темной пленки плотностью 8..15 грамм/м2 диаметром 2.5 м. Судя по описаниям на французских сайтах, подъемная сила такой оболочки составит 80..90 грамм/м3, т.е. 700..770 грамм на весь объем, при этом вес оболочки 170..300 грамм.
2. Изготовление прозрачной наружной оболочки диаметром на 10 см больше черной и запуск аэростата с двухслойной оболочкой. Данных по подъемной силе таких конструкций я в сети не нашел, поэтому очень интересно узнать, насколько велик окажется "парниковый эффект" и оправдает ли он увеличение трудоемкости и веса шара.
3. Запуск той же прозрачной оболочки с черным вкладышем.

В наличии есть следующие материалы:
1. Совершенно прозрачный лавсан 0,8х20 м. Плотностью 28 г/м2. Приятный материал, но тяжелый страшно.
2. Пленка мусорных 120-литровых пакетов, развернутый пакет 1,34х1 м. Плотность 14 г/м2. Уже лучше. Но пленка низкого качества, неоднородной структуры, менее прочная (как ни странно) чем следующая.
3. Пленка мусорных 60-литровых пакетов, развернутый пакет 1,23х0,8 м. Плотность 7,2 г/м2. Однородная структура, каландированный полиэтилен низкого давления. Показал большую прочность при испытании на разрыв чем п.2 (испытывал 10-см ленты).
4. Полотнище для укрытия мебели во время ремонта 2,4х15 м (прочный относительно прозрачный полиэтилен, похож на ПЭ фасовочных пакетов, "полушуршащий"). Плотность 7,5 г/м2

Клеить собираюсь скотчем шириной 17..19 мм.
Похоже, стоит использовать пленку п.3 для черного слоя и п.4 для прозрачного с усилением из п.1
Выкройка - по типу МОНЕТКИ из 10 лепестков (если из мусорных пакетов делать ленту шириной 0,8 м).
В идеале - найти тонкий лавсан 12..18 микрон и из него делать внешнюю прозрачную оболочку, но не знаю, существует ли такой в природе. Да и рваться он должен сильно. Любая затяжка раскроит весь шар пополам.
У кого есть комментарии и советы - буду рад выслушать.

 Отправлено: 17.02.09 13:44. Заголовок: При ветре 1,5 м/сек ..

Раз у Вас аэростат привязной, то теплопотери надо считать немного по-другому.
При ветре 1,5 м/сек конвекция уже становится принудительной: поток сдувает перегретый погранслой, не ожидая, пока пузырьки горячего воздуха оторвутся сами.

Ваши любимые строители говорят, что при этом теплопотери надо считать по формуле:
Q = (5,6 + 4*v)*S*(Tо-Тв)
где v - это скорость ветра, обдувающего коровник оболочку,
S - понятное дело, обдуваемая поверхность,
То - температура оболочки,
Тв - температура обдувающего воздуха

Про То А.В. Таланов говорит, что её перепад с Тв составляет 80% от перепада между аэростатической температурой внутри оболочки и Тв; иначе говоря, То-Тв = 0,8*(Та-Тв).

С уважением

 Отправлено: 17.02.09 15:21. Заголовок: У мну "коровник&..

У мну "коровник" еще к тому же и солнечный. А значит температура оболочки с солнечной стороны будет выше температуры воздуха внутри. Так что наличие внешней прозрачной оболочки еще более важно. Кстати, странно смотрятся 80%. Если условия теплообмена одинаковые на фазовом переходе внутренний воздух-оболочка и оболочка-наружный воздух, перепад То должен быть 50%. Я ожидал, что коэффициент теплообмена на наружной поверхности будет больше, чем на внутренней.

 Отправлено: 25.02.09 09:58. Заголовок: Склеил оболочку диам..

Склеил оболочку диаметром 2.3 м из десяти лепестков. Выкройка - по образцу монетки, экселевский файл для расчета взял Тут
Оболочка - из 60-литровых мусорных пакетов, плотность 7.2 г/м2. Каждый лепесток получился из 2.5 распущенных пакетов. Склеивал все скотчем шириной 19 мм. Дыру внизу оставил диаметром 0.6 м, вверху оставил отверстие диаметром 0.5, которое заклеил отдельной заплаткой.
Выкройку сделал из прозрачной лавсановой пленки (много ее у меня...), прорезал лепестки широким канцелярским ножом на подложке из ватмана, по 5 штук за раз (думаю, можно было и 10 сразу обрезать, но была вероятность сдвига полотнищ).

Роспуск пакетов, склейка их в полотнища, крепление и обрезка заняли около 4-х часов (один вечер).
На склейку полотнищ ушло по 30 минут на шов, с раскладкой, подготовкой, обработкой тальком мест, где обнажен клеевой слой скотча. На последние швы уходило уже по 20 минут. Как ни странно, последний шов не вызвал никаких трудностей - просто залез внуть через здоровую горловину и проклеил его как все остальные.
Изнутри шар выглядит так:

При надувании в комнате его размеры поражают

Сегодня погода нелетная, ветер 5..7 м/с, но следующий выходной у мну только в воскресенье, так что не удержался от искушения испытать. Спрятался между домами в расчете на то, что ветер меня в уголке не достанет, но не тут-то было. Налетел порыв, с трудом удержали и сдули аэростат. Каким-то чудом обошлось без порывов/проколов. Вывод - буду ждать у моря погоды, с ветром не более 1..2 м/с, на оболочке необходима маркировка, где верх/низ, т.к. широтные и радиальные швы выглядят одинаково и если складывать в спешке, трудно найти горловину, на ветру возникает путаница.

 Отправлено: 02.03.09 13:22. Заголовок: С почином Вас! :sm3..

С почином Вас!

Вообще-то для солнечного монгольфьера большая горловина не нужна.
В Excel-табличке можно задать её диаметр хоть 1 см - ну, или такой, как нужно для крепления груза на стропах, идущих от края горловины.
Впрочем, на выбор диаметра горловины может повлиять и размер выходного патрубка фена для наддува оболочки.

Для предотвращения прилипания к оболочке обнажённых частей клейкой стороны скотча мы используем не тальк, а наклейку на эти части кусочка скотча изнутри, клей к клею - заодно это позволяет лучше держать разошедшиеся стороны склеиваемых полотнищ.

А как Вы выдерживали шарообразность оболочки в месте склейки полотнищ?

С уважением

 Отправлено: 02.03.09 15:43. Заголовок: Спасибо за отзыв. Бо..

Спасибо за отзыв.
Большая горловина сразу несколько проблем снимает. Через нее можно залезть вовнутрь и что-нибудь починить/приклеить крепления во внешней оболочке и т.п. Надувать в чистом поле - тоже проблема. Буржуи предлагают, как вариант, "зачерпывать" воздух и продвигать его во внутрь. Я еще попробовал надувать при помощи импровизированного веера из большой картонки 0,7х0,7 м. Еще вариант - взять шуруповерт, работающий от аккумулятора, и насадить на него крыльчатку. Кроме того, шар планирую использовать не только как солнечный. Как минимум в начале запуска прогревать буду при помощи небольшой горелки, т.к. иначе придется довольно долго ждать, пока воздух хорошо прогреется от солнца и шар начнет обретать форму.
Шарообразность не выдерживал. При диаметре 2.3 и 10 лепестках кривизна получается небольшая, а на участках в 10-15 см, которыми накладывал скотч, так и совсем незаметная (скотч не резал, просто разбивал шов на глаз на небольшие захватки). Склеить такой шарик оказалось даже проще, чем монетку диаметром 1 метр из 6 лепестков из лавсановой пленки.

 Отправлено: 03.03.09 12:56. Заголовок: Для наддува оболочки..

Для наддува оболочки хорошо использовать садовый пылесос: производительности хватает даже для 100-кубового р/у монгольфьера.
Сейчас думаю, как завернуть выхлоп мотора в выходную трубу, чтобы одновременно с наддувом шёл хоть какой-то подогрев.
Выбрасывать в воздух почти полтора киловатта мощности как-то жалко.

Но аккумуляторный шуруповёрт с крыльчаткой, гонящей воздух по водосточной трубе, к которой сбоку через тройник подключена горелка - для небольших оболочек, пожалуй, ещё лучше.

А второй слой оболочки Вы решили не делать?
Ведь 7,2-граммовая плёнка довольно прозрачная; второй слой, помимо основной функции теплоизоляции, поглощал бы ещё немало дополнительного излучения.
В высотном баллоне, ссылку на который Вы приводили, авторы вообще предлагают повесить внутри оболочки крестообразный занавес-поглотитель из чёрной плёнки.

С уважением

 Отправлено: 04.03.09 02:44. Заголовок: По поводу выхлопа в ..

По поводу выхлопа в шар - не советую! Я где-то читал, что так испортили надувную фигуру, подключив к выхлопной трубе - после сдувания все слиплось. Маленький двухтактник так не нагадит, как автомобиль, но все равно в продуктах сгорания будет и масло и недожженое горючее. Наружную прозрачную оболочку из "укрытия для ремонта" пока руки не доходят сделать. Хочу сначала испытать однослойную. Получилась достаточно черная оболочка, а с учетом того, что свет поглощается двумя поверхностями - передней и задней, так и вообще замечательная чернота.

 Отправлено: 11.03.09 13:43. Заголовок: Эксперимент с насадк..

Эксперимент с насадкой на шуруповёрт крыльчатки диаметром около 20 см показал, что его обороты недостаточны для обеспечения мало-мальски приемлемого потока.
Придётся, видно, брать инвертор для преобразования 12->220 и подключать обычную дрель: там обороты существенно выше.

Альтернатива - ставить крыльчатку (или пропеллер) диаметром под 80 см - радует мало.

С уважением

 Отправлено: 31.03.09 12:13. Заголовок: Мой курсант (10 лет)..

Мой курсант (10 лет) склеил СМ традиционной формы перевёрнутой пирамиды с ребром 2 м из плёнки 5,8 г/кв.м; расчётный объём 1,125 куба.
К сожалению, пока погода не подходящая: тучи (иногда и с дождём) и ветерок.
Но даст Бог, в апреле испытаем.
В помещении, надутый феном, ощутимо рвётся из рук.

А как Ваши запуски?

 Отправлено: 02.04.09 01:31. Заголовок: Обнаружил самый жутк..

Обнаружил самый жуткий недостаток привязных тепловых шаров - метеозависимость :-). А весна весьма ветренное время в Хабаровске. Штиля практически не бывает, а если и бывает, вероятность что он наложится на мое свободное время - близка к нулю. Теперь только ждать лета (хотя, может, и в мае удастся погоду поймать, тем более праздников в это время много).

 Отправлено: 06.05.09 12:09. Заголовок: Victor пишет: Придё..

Victor пишет:

цитата:

Придётся, видно, брать инвертор для преобразования 12->220 и подключать обычную дрель

Нашлась альтернатива получше: импеллер GWS от 8-ми Ni-MH акков показал производительность 70 л/мин.
Стало быть, кубометр за 14 сек, 6 кубов - меньше, чем за полторы минуты.

Заодно и наддув получается приличный, что позволяет обжать горловину вокруг входного патрубка и снизить эффект отсоса воздуха ветром.
А то ведь перепад температур в солнечных аэростатах небольшой, и "ложки" появляются даже при довольно слабом ветре.

Теперь осталось сделать тройник, чтобы подогревать наддувающий поток горелкой.

 Отправлено: 07.02.10 13:47. Заголовок: Собрал новую подвеск..

Сегодня наконец-то опробовал воздушный шар-монгольфьер на солнечной тяге. Почти год назад я был увлечен этой идеей, склеил из тонкой черной пленки 5-кубовый шар, но все никак не удавалось его опробовать. То погода неподходящая, то другие заботы. В частности, увлекся фотосъемкой с воздушного змея. Но подходящий момент настал. Сегодня!


Мало того что запустил шар, так еще и фотоаппарат удалось на нем поднять!
Принцип работы монгольфьеров прост - нагретый воздух внутри шара легче, чем наружный, благодаря чему появляется подъемная сила. В традиционных монгольфьерах воздух нагревается газовой горелкой. Газ расходуется в больших количествах, т.к. тонкая оболочка хорошо рассеивает тепло. Но можно обойтись и без газа. Пусть оболочка будет черной и сама нагревается на солнце. Особенно плотно солнечными монгольфьерами занимались французы: [url]http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_balloon[/url]
Дошло даже до полетов "хопперов" с пилотом: [url]http://pagesperso-orange.fr/ballonsolaire/en-index.htm[/url]
Но я решил сделать шар поскромнее (пока :)), диаметром 2,3 метра, объем около 6 м3. Для отработки технологии :). За основу были взяты данные тех же французов, утверждающих что при использовании однослойной оболочки подъемная сила доходит до 90 г/м3. Высокое альбедо - отражающая способность снежного покрова - способствовало затее.


Запускал во дворе, между домами. Неожиданно легко наполнил оболочку, помахав с минуту картонкой перед отверстием. Никакого вентилятора, как я боялся, не понадобилось. Но вот зрителей набежало... Детей штук 20 разного возраста... Всем дай подержать-потрогать, ничего не боятся, друг с другом дерутся, леер путают... В общем, МакарЕнко из меня никакой.

Практически сразу после наполнения шар начал подниматься. Я ожидал, что на нагрев уйдет больше времени. Но ошибка оказалась в другом - слишком большое входное отверстие. При небольшом боковом ветре сразу появляется "ложка" и ветер начинает выдавливать теплый воздух из шара. В результате подъемная сила резко снижается, шар опасно кренится.


Недостаток был оперативно устранен задраиванием выходного отверстия. Правда, при этом полезный объем снизился процентов на 20, но зато стало не страшно отпускать шар на большую высоту. Камера крепилась безо всякого подвеса, прямо на леер за короткий поводок (решение полетать было принято спонтанно, вся уздечка шара и обвязка камеры связаны буквально за полчаса). В результате получилось очень много смаза. Вращение беспорядочное, о сшивке панорам речи не было.


Слишком высоко отпускать не стал - между 10-этажками натянуто много проводов. Но на фото видно, что подняться удалось чуть выше крыш 10-этажек. Съемка велась в режиме серийной съемки до заполнения карты памяти. Шар - из 8-микронной пленки от 60-литровых мусорных пакетов. Склеено все 15-мм скотчем. Выводы на будущее - нужна аэродинамическая форма, как у дирижабля, для противодействия ветру. Входное отверстие после нагрева должно быть закрыто. Следующий этап (после доделки и осваивания этого аэростата) - двухслойная оболочка, с прозрачным внешним слоем. Кстати, при сдувании жена стояла со стороны отверстия - говорит, ощутимо теплый воздух из него шел.

 Отправлено: 03.10.12 07:03. Заголовок: http://www.youtube.c..