Formulewerk bij het bouwen van een hovercraft

robbertus stelde deze vraag op 17 september 2007 om 12:18.

Hey, Wij gaan voor ons profielwerkstuk een eigen hovercraft bouwen. We hebben veel bouwplannen gezien maar wij willen zelf graag een aantal berekeningen uitvoeren. Ik kan alleen nergens de formules vinden:

Hoe bereken je de opwaartsedruk die de bladblazer maximaal kan creeren?

Hoe kan je berekenen hoeveel voorwaartse kracht je nodig hebt om de helemachine vooruit te krijgen?

Kun je op een manier berekenen hoegroot de luchtgaten in de ''rok'' moeten zijn voor een optimaal opwaarts effect?

Houd er rekening mee dat we niet over geavanceerde meetapperatuur beschikken..

PS: is het mogelijk om 80kg opwaartsekracht te krijgen met alleen een bladblazer?

Reacties

oscar op 19 september 2007 om 14:47

Dag Robertus,

Leuk, maar niet eenvoudig. Eerst maar de druk die je kan creeeren. Om die te berekenen moet je details van de de constructie van je bladblazer weten. De druk is niet op een eenvoudige manier te berekenen uit b.v. het vermogen van de bladblazer.

Eenvoudiger is het de druk te meten. Daardoor laat de bladblazer in een zak blazen met een barometer erin. De maximale druk die ontstaat zou niet af moeten hangen van de het volume van de zak.

Misschien nog wel belangrijker is hoe de druk afneemt als je een gat in de zak maakt. Ook dit kun je meten. Maar nu heb je wel wat aan het vermogen van de bladblazer. Als de efficientie 100% geldt zou moeten gelden

vermogen = drukverschil*uitstroomdebiet.

Het vermogen is in Wath het drukverschillen (tussen binnen en buiten) is in Pascal (= Newtwon/m^2) en de uitstroomsdebiet is het aantal m^3 dat per seconde de zak verlaat.

Nu het optillen. Dat zal niet zo'n punt zijn. Het hangt wel af van de oppervlakte onder je hovercraft. Als je een gewicht van 80 kg (800 Newton dus) wilt optillen op een vlak van 1 m^2 kom je op een drukverschil van 800 Pascal (8 milibar). Dat is vast wel te doen. Wordt het drukverschil hoger, dan wordt de hovercraft van de grond getild. Maar, dan begint het pas. De lucht begint dan weg te stromen en om het drukverschil te handhaven is voldoende vermogen nodig.

Mooi is dat je de hoeveelheid wegstromende lucht ook kunt berekenen. Dat doe je met de wet van ... (hoe heet ie ook alweer).

drukverschil = 0.5 * dichtheid * snelheid^2

(je gaat er daarbij vanuit dat het drukverschil alleen nodig is om de lucht kinetische energie te geven. Welnu bij een drukverschil van 800 Pa en een dichtheid van ongeveer 1 kg/m^3 kom je op een snelheid van 40 m/s (best veel).

Als je nu ook nog weet hoe hoog de hovercraft wordt opgetild kun je het uitstroomdebiet berekenen. Ik ga even uit van een hovercraft van 1 bij 1 meter die 1 centimeter wordt opgetild. Aan alle vier de kanten is er dan een uitstroomopening van 0,01 m^2. In totaal dus 0,04 m^2. Met de snelheid kom ik op een debiet van 1,6 m^2/s. Het benodigde vermogen (bij 100% efficientie) is dan 1,6*800=1280 W.

Reken er wel op dat het in werkelijkheid wel eens 2-5 keer meer zou kunnen zijn. Aan de andere kant: als de hoogte 5 mm is ipv 1 cm wordt het vermogen alweer gehalveerd. En als het gewicht lager is, heb je minder drukverschil nodig en dus ook weer minder vermogen. Ook kan de uitstroomsnelheid door wrijving kleiner zijn. Maar, de vrijkomende warmte kost wel weer extra energie. Daar moet je maar mee experimenteren.

De berekeningen vielen me bij nader inzien nog wel mee.  Maar, hier begint het natuurlijk pas. Want hoe houdt je de hovercraft stabiel. Als je dat kunt terwijl hij maar 1 mm van de grond is, heb je weinig energie nodig. Maar zelfs bij een hoogte van 1 cm kon het nog wel eens moeilijk zijn te verhinderen dat de hovercraft de grond raakt. Daar komen weer hele andere ontwerpproblemen bij kijken. Het ontwerp van de rok. Welk materiaal (hard of flexibel) welke vorm? Etc.

Enfin. Veel succes. oscar

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft zestien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)