большое спасибо!!!! за информацию, жду продолжения!
Хорошо, вот продолжение. Или скорее тема для размышлений
🙂. Есть такая штука, называемая Tensairity. Если вкратце, то к баллону с одной стороны пришивается карман, в который вставляется жесткий элемент. Это может быть алюминиевый профиль прямоугольного сечения либо деревянный брусок. От его концов тросы спиралью обвивают баллон как на картинке:
Суть в том, что усилие от нагрузки передается через тросы на концы бруска, который работает на сжатие. А баллон в данном случае почти не участвует в держании нагрузки, а в основном преднатягивает троссы и распределяет усилие плавно по элементу, чтобы он не потерял устойчивость. Обычное давление в таких баллонах 150-300 мбар, то есть типичное лодочное или кайтовое. Материалы те же - ткань с ПВХ либо полиуретановым покрытием, плотностью от 300 г/м2 и до 1100 г/м2. Иногда используется чехол, а внутри баллон из полиуретановой пленки плотность от 36 до 75 г/м2 и выше. Все зависит от нагрузки, формулы для расчета необходимой ткани, прочности тросов и сечение жесткого элемента доступны в соотв. документах по этой теме.
Это можно сравнить с мостом, у которого есть вертикальные трубы с тросами-растяжками:
Но в отличие от моста, у которого усилие, при котором происходит потеря устойчивости, зависит от количества подпорок и длины пролета, то есть в конечном счете сопротивляемость изгибу такой балки сводится к потере устойчивости каждого элемента, в случае с надувной трубой этих "подпорок" бесконечное множество, а сами подпорки функционально заменяются давлением в баллоне. Что при правильном подборе тросов и жесткого элемента позволяет реализовать работу на изгиб без потери устойчивости даже при очень тонком и хиленьком жестком элементе.
В сумме это дает изгибную жесткость такого надувного баллона примерно в 10-100 (зависит от соотношения длины к диаметру баллона, в нашем случае этот показатель ближе к 10-15) раз лучше, чем просто накачанного воздухом. Или, другими словами, для одинаковой жесткости, можно использовать баллон в десять раз меньшего давления.
Вот картинка, наглядно показывающая разницу в жесткости одинаковых баллонов:
Причем жесткий элемент может быть составным, например из двухметровых отрезков профиля или деревянных брусков. Перед накачкой крыла нужно будет вставить его в карман по верхней поверхности одного-двух несущих надувных лонжеронов, что проще, чем через молнии лезть внутрь крыла для обычного лонжерона. Не говоря о том, что профиль из АД31 гораздо доступнее в продаже, чем трубы Д16Т больших диаметров.
Более того, можно использовать серию коротких деревянных брусков, скленных по одной стороне на тканевую ленту (а с другой желательно с наклеенными алюминиевыми пластинками). Такой элемент можно свернуть в бобину при транспортировке.
Такая лента из брусков при том же перемещении тестового баллона, которое было при нагрузке по центру 18 кг, увеличивает этот показатель до 60 кг. То есть как минимум в три раза, просто в этом конкретном эксперименте ограничивалось перемещение в 5 см, а не проводился до потери устойчивости.
Вообще, проведены разные эксперименты по подбору складных жестких элементов для этой цели. В том числе палаточных трубок с резинкой внутри, шланги с водой под давлением до 6-8 атм и прочее. Но вариант с брусками показал самый лучший вариант. Об этом и другом можно почитать в отчетах, которые прилагаются ниже.
Технологию можно еще улучшить, если применить веретенообразный баллон с двумя жесткими элементами - по верхней и по нижней грани. От тросов в этом случае можно отказаться, один элемент будет работать на сжатие, а противоположный на растяжение. Для крыла такая схема предпочтительнее, потому что одинаково хорошо работает на положительных и отрицательных нагрузках. Да и форма баллона с сужением к концам тоже лучше вписывается в крыло. Но сложнее в производстве.
Баллон на фото, длиной 5 метров, с максимальным диаметром в центре 0.5 м из ткани 310 г/м2 и баллоном внутри из тонкой полиуретановой пленки, держащей воздух, с алюминиевым элементом прямоугольного сечения 30х10 мм (толщина стенки правда не указана) и внутренним давлением всего 150 мбар, при сосредоточенной нагрузке в центре пролета 100 кг, прогибается всего на 3-5 см. Причем по большей части из-за сжатия баллона, а не из-за его изгиба.
Собственно, уже из этого понятно, что два-три надувных лонжерона по такой технологии будут способны нести крыло ультралайта. Причем из обычных лодочных тканей и давлением не более 300 мбар. Остальную часть крыла можно сделать с наддувом как на вупи, либо просто с натягом ткани. Либо из надувных баллонов, но без жестких элементов.
Для заинтересовавшихся и дальнейшего увлекательного
😉 чтения предлагаю небольшую подборку PDF'ок с отчетам по данной теме. Там же есть формулы для расчета и другие интересные вещи, например эксперименты пj замене жесткого элемента трубкой с водой под большгим давлением (исходя из того, что вода несжимаемый материал):
http://narod.ru/disk/5648306001/Tensairity.zip.html (4.09 Мб)
