Юлия Бебнева - Самоделкин для мальчиков
Воздушный змей любой модели и класса состоит из следующих основных деталей: полотно, каркас, соединительные детали, уздечка, хвост, нить (леер) и катушка для ее намотки.
Каркас. Сделай его из нескольких (обычно 2–3) реек, которые сформируют конструкцию змея. Их расположение обусловлено конкретной моделью аппарата (рис. 99). Каркас нужен для поддержки полотна в натянутом виде, а также он отвечает за прочность и жесткость аппарата.
Полотно (парус). Его нужно натянуть на каркас. Оно создает препятствие потоку воздуха и отвечает за возникновение подъемной силы.
Соединительные детали. С их помощью змеи делаются разборными. Они должны быть прочными. Если ты задумал сделать аппарат разборным, существует множество вариантов в зависимости от используемого материала и размера воздушного змея.
Рис. 99. Строение воздушного змея
Уздечка (привязка) — это место соединения воздушного змея. Существует много разных видов привязок:
— уздечка с 1 местом крепления, она считается достаточно простой и не требует дополнительной регулировки, в этом случае угол наклона летательного аппарата к ветру контролирует хвост;
— уздечка с 2 местами крепления, здесь должно быть особое регулирующее кольцо, чтобы можно было изменять угол атаки;
— уздечка с 3 местами крепления, она нуждается в специальной установке особого кольца и регулирующей детали;
— уздечка с 4 местами крепления, в этом случае угол атаки будет меняться с помощью специальной стяжки, соединяющей 2 вспомогательные уздечки.
Достаточно часто можно увидеть модели воздушных змеев с килем. Это цельная деталь из того же материала, что и полотно, который заменяет уздечку с 2 местами соединения. В подобном случае угол атаки остается фиксированным, то есть его уже не изменить.
Хвост — это не только украшение воздушного змея, но его стабилизатор, который устраняет дефекты полета. Ты можешь сделать его в виде нескольких тонких и 1 широкой ленты или в виде тонкой ленты с несколькими завязанными на ней бантами.
Нить (леер) должна соответствовать размеру змея. Лучше всего использовать крепкую и легкую нить. Лучше всего, чтобы леер легко отцеплялся и прицеплялся к летательному аппарату. Для этого обычно используют небольшой карабин. Таким же образом ты можешь прикреплять и хвосты.
Катушка для намотки нити. Не оставляй без внимания этот аксессуар. Известно, что запускать змея интересно и весело, но несколько иначе обстоит дело с его возвращением. Запутанная нить быстро испортит радость от полета. Ты можешь спускать аппарат, не скручивая леер, но тогда разложенная на земле веревка займет много места, а на ее сматывание и распутывание уйдет значительное количество времени. Поэтому лучше наматывай нить на катушку как в период хранения змея, так и во время его запуска.
С давних времен людей интересует, что же поднимает и удерживает змея в небе. Воздушный змей, так же как и самолет или дельтаплан, является летательным аппаратом, он тяжелее воздуха. Главной причиной, по которой все эти аппараты взмывают и держатся в воздухе, является движение воздушных масс по отношению к ним. Разницей является лишь то, что самолет движется поступательно и сам создает этот встречный поток воздуха, который его и держит. А воздушный змей подвергается воздействию воздушной струи, то есть ветра, и находится в неподвижном состоянии по отношению к земле. Чтобы воздух мог поднять его, он должен быть расположен под некоторым углом к воздушному потоку. Угол, образованный плоскостью воздушного змея и направлением воздушной струи, называется углом атаки.
Воздушный поток создает общее давление на аппарат с силой R, которое направлено перпендикулярно плоскости воздушного змея. При обтекании аппарата впереди него появляется зона воздуха с высоким давлением, а позади струи воздушного потока не успевают смыкаться, и там возникает зона пониженного давления, заполненная вихрями. Чтобы аппарат держался в небе, подъемная сила должна быть равна массе змея вместе с нитью. Если она меньше массы воздушного змея, он всегда будет падать на землю, поэтому для нормального полета аппарата его масса не должна превышать его подъемной силы.
Известно, что величина подъемной силы зависит от скорости ветра V, площади змея S и угла наклона летательного аппарата к направлению потока воздуха. Вычисляется она по формуле: Р = су г S V2, где г — плотность воздушного потока (равна 0,125), су — коэффициент подъемной силы, который зависит от угла атаки. При углах атаки 10–15° (именно при них летают змеи) этот коэффициент равен в среднем 0,32.
Кроме того, необходимо рассчитать, при какой скорости ветра взлетит твой воздушный змей. Этот показатель равен квадратному корню из подъемной силы, разделенной на площадь змея, умноженного на 5. Результат, полученный при делении подъемной силы на площадь змея, называется нагрузкой и показывает, сколько килограммов массы аппарата приходится на 1 м2 его площади и какая подъемная сила должна действовать на 1 м2, чтобы преодолеть силу тяжести. Таким образом, пользуясь этой формулой, ты можешь определить, при какой скорости ветра можно запускать того или иного змея.
После этого тебе будет нужно узнать, какой же ветер дует на улице. Обычно в прогнозах погоды даются сведения о силе ветра на текущий или следующий день, например 4–7 м/с или 6-10 м/с. Однако на деле это не всегда соответствует действительности. В связи с этим тебе следует научиться самостоятельно определять характер и силу ветра.
Ветер появляется в результате разности нагрева воды и земли. Земные массы нагреваются быстрее, а водные и лесные пространства медленнее. Нагретый над землей воздух поднимается вверх, потому что он легче холодного. В нижние слои на его место со стороны морских вод или леса устремляется холодный воздух. Например, днем (особенно в солнечную погоду) разность нагрева увеличивается, поэтому ветер сильнее, чем утром или вечером.
Кроме того, учитывай, что ветер не равномерен по высоте. Его направление и скорость постоянно меняются. Нередко можно наблюдать, что при полном безветрии или очень небольшом ветре внизу, на высоте 130–200 м дует ветер, который может удержать достаточно массивный аппарат. По этой причине, иногда промучившись с запуском змея в весьма тихую погоду и все-таки добившись нужного результата, с удивлением можно заметить, что чем выше от земной поверхности он поднимается, тем труднее его сдерживать.
Змея можно запускать по-разному. Если ветер сильный у земли, аппарат взлетает легко на вытянутой руке. При этом варианте тебе остается только разматывать веревку. При устойчивом ветре змей быстро взмывает вверх.
Когда ветер у земли недостаточен для подъема змея, ты можешь определить, дует ли он на высоте, посмотрев на верхушки деревьев. Если они раскачиваются, значит, ветер есть. Тогда тебе надо поднять аппарат на ту высоту, где он имеется. Когда ты запускаешь воздушного змея в одиночку, встань спиной к ветру и поставь его на землю передней плоскостью к себе, то есть она будет находиться перпендикулярно направлению ветра. Удерживая змея в этом положении, осторожно раскручивай веревку и отступай назад. Когда отойдешь на 20 м, рывком потяни аппарат на себя и пробеги некоторое расстояние. Тогда змей взмоет на определенную высоту, где его подхватит воздушный поток. Случается так, что его получается запустить с лишь с 3-й, а то и с 4-й попытки. Но если ветер наверху есть, змей может летать там очень долго.
Но, прежде чем запускать воздушного змея, тебе надо его изготовить. Итак, основными его составляющими являются ткань (или парус) и рейки, к которым она крепится, для придания прочности конструкции. Так как парус создает препятствие воздушному потоку, из-за чего возникает подъемная сила, воздушных змеев можно разделить по типу материала, из которого сделано полотно, на 3 группы: змеи из бумаги или картона; змеи из полиэтилена; змеи из непродуваемой или продуваемой ткани, например из парашютного шелка, полиэстера, армированного нейлона и пр.
Воздушные змеи, сделанные из разных материалов, имеют различные характеристики. Например, аппарат из картона или бумаги можно легко изготовить. Тебе хватит тонких плоских деревянных реек и клея, чтобы сделать воздушного змея дома. Он поднимается в небо уже при небольшом ветре, однако ветер посильнее начнет опрокидывать его, а более сильный и совсем разорвет. Недостатком бумажного змея является и его недолговечность.
Аппарат нз полиэтилена более прочен, чем из бумаги или картона, но эти качества зависят от прочности используемого материала. Такая конструкция может переносить более сильный напор ветра. Этот вид аппарата может складываться, поэтому его удобно перевозить. На него ты можешь также нанести любой яркий рисунок, но количество вариантов, которые можно сделать из полиэтилена, ограничено. Главным образом, это плоские каркасные и полукаркасные конструкции. Эти воздушные аппараты ты тоже можешь изготовить в домашних условиях или приобрести в магазине. Их основным недостатком также является недолговечность.
