Определение силы ветра и нагрузки змея

Пример 1. Определить подъемную силу змея, имеющего площадь S = 5 м² при скорости ветра V = 4 м/с. Заменим значение букв в формуле (1) цифрами:

m = 0,04×42 ×5 = 0,04×16×5 = 3,2 кг. 

Это значит, что данный ветер может поднять наш змей при полной загрузке 3,2 кг.

Если нам известна масса змея m и площадь S, то мы можем по формуле (1) определить скорость ветра V, при которой змей может подняться. Решая формулу (1) как уравнение с неизвестным V, получим:

Пример 2. Определить необходимую скорость ветра для подъема змея, весящего вместе с леером 3 кг и имеющего площадь 10 м².

Подставляя в формулу (2) m = 3 кг и S = 10 м², получим

Поскольку , то V = 5×0,55 = 2,75 м/с.

Предположим теперь, что мы намерены нагрузить змей разными предметами массой б кг. Какова будет в этом случае необходимая скорость ветра?

Общая масса змея будет m = 3 + 6 = 9 кг.

По формуле (2) V = S√9/10 = 5×0,95 = 4,75 м/с.

Дробь m/S, стоящая под корнем в формуле (2), называется нагрузкой р: р = m/S.

Нагрузка показывает, сколько килограммов массы змея приходится на 1 м² его площади. Например, если змей весит 3 кг, а площадь его 10 м², то нагрузка равна

р = 3/10= 0,3 кгс/м2.

Формулу (2) теперь можем написать так:

V = 5√p.        (3)

Из формулы (3) видно, что необходимая скорость ветра зависит непосредственно и от нагрузки змея и что два различных змея при одной и той же нагрузке будут взлетать при одной и той же скорости ветра.

Чтобы не заниматься подсчетами перед каждым запуском змея, приводим табл. 4, по которой можно сразу определить возможную нагрузку змея при любой скорости ветра. Эту таблицу нужно переписать на дощечку (фанеру) и иметь всегда при себе в поле. Замерив скорость ветра, определяют по таблице нагрузку, а зная площадь змея, можно определить и полную массу, которую он поднимет.

Определение высоты полета змея. В некоторых случаях очень важно определить высоту полета змея.

Делают это с помощью транспортира из фанеры, вырезанного с ручкой, как у пистолета (рис. 33). На транспортире имеются две мушки (или мушка и прорезь прицела) А-А и грузик В, свободно подвешенный в точке О. Опирая транспортир на штатив или другую подставку, направляют линию А-А на змей. Тогда вертикальная нить покажет угол подъема змея (на рис. 33 он равен 40°).

Рис. 33. Определение высоты полета змея

Нужно знать и длину отмотанного леера. Перед подъемом через каждые 50 м или меньше делают отметку на леере, продевая через леер цветную нитку и крепко завязывая узел (во избежание сдвига).

Высоту подъема модели или змея легко определяют по графику (рис. 34). Если, например, угол подъема равен 40°, а длина выпущенного леера 350 м, то на горизонтальной оси графика (на шкале транспортира) находят отметку 350 м и двигаются от нее по дуге до пересечения с линией угла 40° (см. пунктирную линию). Проводя от места пересечения горизонтальную линию налево до пересечения с указателем высоты подъема, находят там высоту 225 м. Промежуточные величины углов подъема, длин леера и высот подъема берут приблизительно.

Рис. 34. График для определения высоты полета змея

Хорошие подъемные качества змея при правильном выборе леера обеспечивают очень незначительное провисание последнего. Поэтому при расчете провисание можно не учитывать. Таким образом достигается лишь ориентировочное определение высоты, но для целей запуска змеев этой точности вполне достаточно.