‫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)