АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПАРАШЮТИСТОВ

Полезная модель относится к аэродинамическим установкам и может быть использована для подготовки спортсменов-парашютистов и в развлекательных целях.
Конструирование аэродинамических труб для наземной подготовки парашютистов сопряжено с созданием в рабочей зоне условий, близких к реальному свободному падению при осуществлении парашютного прыжка. Для создания необходимого воздушного потока мощность вентиляционной установки должна быть значительной, диаметр рабочей зоны должен быть около 5 м, скорость потока варьироваться от 30 до 70 м/сек.
Известен тренажер для парашютистов с несколькими рабочими зонами, установленными последовательно на одной оси [Патент Японии JP 2152486, МПК A63G 31/00, B64D 23/00, G09B 9/00, 1990 г.].
Установка вентиляторов на участках каналов между рабочими зонами в данной конструкции обусловливает ее основные недостатки неравномерность поля скоростей и значительные гидравлические потери.
Известна также аэродинамическая труба, содержащая канал, который образуют последовательно установленные и соединенные между собой: входной конфузор, первая рабочая зона, промежуточный конфузор, вторая рабочая зона [Труды Центрального аэрогидродинамического института, Выпуск 2059, Исследования элементов экспериментальных аэродинамических установок. М., ЦАГИ, 1980 г., с 177].
Основным недостатком указанной аэродинамической трубы является невозможность одновременной работы в обеих рабочих зонах вследствие существенно различных скоростей. При этом, при работе в одной рабочей зоне, поток также проходит через другую рабочую зону, которая не используется, создавая дополнительные паразитные потери.
Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому техническому решению является аэродинамическая труба для подготовки парашютистов (см. патент RU 2389528, МПК: A63G 31/00, опубл. 20.05.2010), содержащая вентиляторную установку, две вертикальные рабочие зоны, выполненные диффузорными с различными продольными градиентами скорости потока, на входе в каждую рабочую зону размещен конфузор, а на входе в конфузор второй рабочей зоны установлен хонейкомб. На входе и выходе рабочих зон установлены предохранительные сетки.
Рабочие зоны с размещенными на их входе конфузорами смонтированы последовательно с образованием одного вертикального канала. Недостатками такой конструкции являются большие габариты, обусловленные высотой вертикального канала, а также зависимость режимов работы рабочих зон друг от друга. Так при увеличении скорости потока в одной рабочей зоне, растет скорость потока в другой, в результате практически невозможно установить скоростной режим в одной рабочей зоне не изменив при этом скоростной режим во второй зоне.
Техническим результатом, достигаемым в результате использования предлагаемой полезной модели, является повышение эффективности аэродинамической трубы и качества тренировок за счет обеспечения независимого скоростного режима работы и высокой однородности поля скоростей для каждой рабочей зоны.
Упомянутый технический результат достигается благодаря тому, что в аэродинамической трубе для подготовки парашютистов, содержащей вентиляторную установку, первую и вторую вертикальные диффузорные рабочие зоны, на входе каждой из которых размещен конфузор, входные и выходные предохранительные сетки и установленный на входе в конфузор второй рабочей зоны хонейкомб, согласно заявляемой полезной модели, рабочие зоны с конфузорами размещены с образованием двух параллельно расположенных вертикальных каналов, входы конфузоров сообщены через общий ресивер с вентиляторной установкой, связанной посредством
обратного канала с выходами рабочих зон, на входе в конфузор первой рабочей зоны установлен дополнительный хонейкомб, при этом каждый хонейкомб выполнен из двух взаимно перпендикулярных рядов пластин, из которых пластины верхнего ряда закреплены жестко и параллельно потоку воздуха, а пластины нижнего ряда выполнены в виде пластин-жалюзи, установленных с возможностью поворота.
Существенным отличием предлагаемой конструкции от ближайшего аналога является параллельное размещение рабочих зон друг относительно друга, с образованием двух вертикальных каналов. Благодаря такому размещению обеспечивается возможность их параллельного подключения к системе воздухоснабжения, что позволяет организовать независимую подачу воздуха в каждую рабочую зону, независимо от режима работы второй зоны.
Возможность независимой подачи и, как следствие, возможность независимой установки скоростного режима работы в каждой зоне, реализована за счет установки на входе каждой рабочей зоны, а точнее на входе конфузора каждой рабочей зоны хонейкомба с регулируемыми пластинами нижнего ряда, позволяющими регулировать воздушный поток, вплоть до его полного перекрытия.
Пластины верхнего ряда хонейкомба, закрепленные жестко-параллельно потоку поступающего от вентиляторной установки воздуха, обеспечивают снижение турбулентности и исключают закручивание потока.
Ресивер, размещенный на входе вертикальных каналов, исключает колебания давления воздуха и способствует получению однородности поля скоростей воздушного потока в каждой зоне.
Частично выравниванию поля скоростей проходящего через них воздушного потока способствуют входные предохранительные сетки.
Таким образом, вышеупомянутая совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для обеспечения независимой работы каждой рабочей зоны, возможности установки в каждой
из зон независимого скоростного режима и обеспечения высокой однородности поля скоростей.
Входные предохранительные сетки в каждой рабочей зоне, предпочтительно, размещены на уровне нижнего края дверного проема, обеспечивающего вход в зону, что способствует повышению безопасности тренировок.
Вентиляторная установка, предпочтительно, включает несколько независимых вентиляторов с дистанционно управляемыми створками для перекрытия потока воздуха. Это расширяет возможности регулирования мощности установки и позволяет увеличить количество возможных режимов работы.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором схематично изображена предлагаемая аэродинамическая труба.
Конструкция аэродинамической трубы для подготовки парашютистов включает ресивер 1, входные конфузоры 2 и 3, входные предохранительные сетки 4 и 5, диффузорные рабочие зоны 6 и 7, выходные предохранительные сетки 8 и 9, хонейкомбы 10 и 11, установленные на входах конфузоров 2 и 3, соответственно, обратный канал 12 и вентиляторную установку 13, включающую несколько независимых вентиляторов (на чертеже показано четыре вентилятора) с дистанционно управляемыми створками 14, предназначенными для перекрытия потока воздуха.
Заявляемая полезная модель представляет собой аэродинамическую трубу замкнутого типа, содержащую два рядом расположенных вертикальных канала, параллельных друг другу, т.е. характеризующиеся параллельным расположением их вертикальных осей.
Конструктивно каждый вертикальный канал образован соответствующей рабочей зоной 6 (7) и размещенным на ее входе конфузором 2 (3).
На входе воздушного потока из ресивера 1 в конфузоры 2 и 3, т.е. на входе каждого вертикального канала, расположены хонейкомбы 10 и 11, конструктивно выполненные в виде двух рядов пластин, характеризующихся взаимно перпендикулярным расположением: пластины одного ряда перпендикулярны пластинам другого ряда.
Пластины нижнего ряда, расположенного первым со стороны вентиляторов, т.е. со стороны движущегося потока воздуха, выполнены в виде пластин-жалюзи, установленных с возможностью поворота на 90°, что позволяет перекрывать путь воздушному потоку.
Пластины верхнего ряда, расположенного со стороны рабочей зоны, закреплены жестко-параллельно потоку воздуха, поступающему от вентиляционной установки. Они служат дополнительными направляющими для потока воздуха и способствуют снижению его турбулентности.
Диффузорные рабочие зоны 6 и 7 выполнены с различными входными диаметрами и постепенным расширением снизу вверх, что обеспечивает различные продольные градиенты скорости потока, так же, как и в ближайшем аналоге. Расширяясь в верхней части, рабочие зоны 6 и 7 сопрягаются с еще более широким обратным каналом 12, предназначенным для возврата потока воздуха от рабочих зон к вентиляторам.
Аэродинамическая труба работает следующим образом.
Перед пуском задают режимы работы для каждой рабочей зоны, в соответствии с проводимой в ней тренировкой путем настройки режима работы вентиляторной установки 13 и положения пластин хонейкомбов 10 и 11. Управление вентиляторной установкой 13, створками 14 вентиляторов и поворотными пластинами хонейкомбов 10 и 11 осуществляется оператором дистанционно.
Вентиляторная установка 13 создает перепад давления, под действием которого воздух из ресивера 1 поступает в контур обоих вертикальных каналов, где движется снизу вверх.
В хонейкомбах 10 и 11, установленных на входах в конфузоры 2 и 3, происходит уменьшение турбулентности и закручивания потока. Из конфузоров 2 и 3, обеспечивающих ускорение воздушного потока, через входные предохранительные сетки 4 и 5, способствующие частичному выравниванию поля скоростей, воздушный поток попадает в диффузорные рабочие зоны 6 и 7 соответственно.
В рабочей зоне 7 (зона меньшего диаметра) на скоростях порядка 35-45 м/с может осуществляться начальная подготовка парашютистов или развлекательные полеты для всех желающих. В этой же зоне 7 на скоростях порядка 55-65 м/с могут проводиться тренировки начинающих парашютистов в стиле «фрифлай».
Параллельно в рабочей зоне 6 (зона большего диаметра) на скоростях порядка 35-45 м/с могут тренироваться парашютисты, занимающиеся групповой акробатикой. В той же зоне 6 на скоростях порядка 55-65 м/с могут тренироваться опытные парашютисты. Рабочие зоны могут функционировать одновременно либо по отдельности.
Из расширяющихся в верхней части рабочих зон 6 и 7 воздушный поток поступает в еще более широкий обратный канал 12, где скорость потока дополнительно снижается до значений, не превышающих 30% от начальной скорости потока, что значительно снижает уровень шума от движущегося по обратному каналу воздуха.
Из обратного канала 12 воздушный поток возвращается к вентиляторной установке 13, откуда снова попадает в ресивер 1. Циркулирующий таким образом воздушный поток не зависит от атмосферных явлений, и установка может эксплуатироваться круглый год в любых климатических условиях.
В примере конструктивного выполнения заявляемой аэродинамической трубы с четырьмя вентиляторами возможно создание пяти рабочих режимов.
Первый рабочий режим.
Оператор с дистанционного пульта управления закрывает створки трех вентиляторов и полностью перекрывает пластины-жалюзи хонейкомба 10, расположенного на входе в конфузор 2 рабочей зоны 6 большего диаметра. Затем, также с пульта включает один вентилятор. Поток начинает циркулировать через рабочую зону 7 меньшего диаметра со скоростью, близкой к 45 м/с.Изменяя напряжение питания на вентиляторе, оператор по команде инструктора, находящегося в рабочей зоне 7 вместе с тренирующимися парашютистами, увеличивает или уменьшает скорость потока, необходимую для полета в данной зоне для конкретного человека. Этот режим применим для будущих парашютистов, не имеющих даже начальных навыков, а также для развлекательного аттракциона.
Второй рабочий режим.
В отличие от первого режима, оператор открывает створки второго вентилятора и включает его. Теперь через рабочую зону 7 меньшего диаметра будет циркулировать поток со скоростью, близкой к 65 м/с. Этот режим применим для парашютистов, имеющих начальные навыки занятий парашютным спортом.
Третий рабочий режим.
В отличие от первых двух режимов, третий и четвертый режимы работы реализуются в рабочей зоне 6 большего диаметра. Пластины-жалюзи хонейкомба 10, расположенного на входе в конфузор 2 рабочей зоны 6, открываются, а пластины-жалюзи хонейкомба 11 на входе конфузора 3 рабочей зоны 7 перекрываются. Задействованы три вентилятора и поток циркулирует через рабочую зону 6 большего диаметра со скоростью, близкой к 45 м/с. Этот рабочий режим применяется для тренировок парашютистов в групповой акробатике.
Четвертый рабочий режим.
В отличие от третьего режима, задействованы все четыре вентилятора. Поток, ими созданный, циркулирует через рабочую зону 6 большего
диаметра со скоростью, близкой к 65 м/с.Этот рабочий режим применим для тренировок парашютистов в стилях «фрифлай» и «фристайл».
Пятый рабочий режим. В этом режиме также задействованы все четыре вентилятора, но созданный ими поток циркулирует через обе рабочие зоны 6 и 7 одновременно со скоростью, близкой к 45 м/с. Это создает условия для одновременной тренировки разных групп парашютистов,. С пульта управления оператор может изменять скорости потоков в каждой рабочей зоне независимо от другой путем изменения положения поворотных пластин хонейкомбов 10, 11.
В случае внезапного отключения привода парашютисты, работающие в рабочих зонах, опускаются на входную предохранительную сетку 4 или 5. Уровень предохранительных сеток на входе в рабочие зоны совмещен с нижним краем дверного проема (на чертеже не показан), через который происходит попадание парашютистов в рабочую зону, что повышает безопасность тренировок в аэродинамической трубе.
Кроме того, предлагаемая конструкция характеризуется меньшими габаритами, что достигается за счет параллельной установки вертикальных каналов, следовательно, снижается высота конструкции и повышается ее компактность.