Sisteme de control zmeu - Kite control systems

Tipurile de zmeu , ancorarea zmeelor și aplicațiile de zmeu au ca rezultat o mare varietate de sisteme de control al zmeului . Producătorii contemporani, sportivii de zmei, piloții de zmei, oamenii de știință și inginerii extind posibilitățile.

Sisteme de control al zmeului cu o singură linie

Încercare la înălțime mare sisteme de control cu ​​o singură linie

Mecanismele de unghi de atac la bord au fost utilizate în zborul de înregistrare a altitudinii din 2000; dispozitivul de reglare proiectat de operator a limitat tensiunea liniei zmeului la cel mult 100 de lire sterline, modificând unghiul de atac al corpului aripii zmeului. Linia zmeului avea un contor de plată control: linie care nu a funcționat în zborul de înregistrare. Cu toate acestea, unele capete inferioare de linie specială de legătură au folosit unele aranjamente de tip bungee și scripete pentru a reduce impactul rafalelor asupra legăturii lungi. Controlul unui zmeu include modul în care alte aeronave văd sistemul de zmeu; echipa a plasat un radio-baliză (utilizând o frecvență de doi metri detectabilă pe 50 de mile) pe zmeu; pentru vizibilitate la vedere, luminile stroboscopice erau atârnate de nasul zmeului. Controlul prin utilizarea bobinelor și scripetelor devine esențial atunci când tensiunea este mare; echipa a trebuit să repare și să înlocuiască piese în timpul sesiunii de zbor.

Control auxiliar

Dispozitivele auxiliare au fost inventate și utilizate pentru controlul zmeilor cu o singură linie. Dispozitivele de la bordul aripii zmeului pot reacționa la tensiunea liniei zmeului sau la unghiul de atac al zmeului cu fluxul ambiental în care zmeul zboară. Dispozitivele speciale pentru mulinete permit controlul lungimii și al tensiunii liniei de zmeu. Mutarea liniei zmeului capătul inferior stânga sau dreapta sau vânt sau anti-vânt face parte din sistemul de control al zmeilor cu o singură linie. Dispozitivele de la frâia zmeului pot fi setate pentru a modifica lungimile relative ale liniilor de sub-frână pentru a seta atitudinea zmeului astfel încât zmeul să zboare într-o anumită poziție a pozițiilor potențiale; acest lucru se poate face pentru o singură setare în timp ce zmeul este pregătit pentru zbor; dar Kenneth C. Howard a invitat un dispozitiv care poate fi acționat pe zmee cu o singură linie în timpul sesiunii de zbor pentru setări variabile:

Acest lucru se poate face prin slăbirea rapidă și repetată a șirului 19. În prima formă descrisă a invenției, mișcarea de înclinare rezultată a brațului de control 14 și acțiunea clichetului 22 asupra dinților II, determină 15 brațul să se rotească progresiv. în jurul plăcii 10. Astfel, orice poziție rotită dorită a brațului 14 poate fi atinsă pentru a face zmeul 29 să urce, să se scufunde sau să zboare spre dreapta sau spre stânga.

- 

Sisteme de control pentru zmee de luptă

Kitingul tradițional de luptă cu control pe o singură linie domină lupta cu zmee, în timp ce lupta cu zmee multi-linie este încă o activitate minoră. Operatorul uman al liniei unice își propune să stăpânească mișcările (remorchere, smucituri, eliberări, mișcări direcționale) pentru a face zmeul instabil să se miște temporar într-o direcție sau alta. Intențiile controalelor sunt ofensive și defensive; evadarea dintr-un atac sau poziție pentru un atac. Construirea zmeului, astfel încât mișcările efectuate de operatorul sau pilotul zmeului, permit o stabilitate temporară limitată, are o grijă deosebită.

Sisteme istorice de control al zmeului

Fratii Wright
Un sistem de control al zmeului cu două mâini cu două linii.
George A. Spratt cadru de control triunghi
Dr. George A. Spratt și-a remorcat deltaplanul pe plutitoare folosind o barcă cu motor care demonstrează un cadru de control triunghiular cu cablu (TCF) sau un cadru A pentru a fi utilizat în controlul de deplasare a greutății suspendat de pilot al deltaplanelor, tricicletelor , ultraușoarelor. Statele Unite, 1929.
Cadru de control triunghiular pentru orice sistem de zmeu remorcat sau de zbor liber.
Paresev
O schimbare de masă prin cabluri direcționate pe scripete de pe un stick de control în timp ce pilotul zmeului atârna de zmeu dintr-un singur punct de tensiune.
Observatorul Blue-Hill

Un sistem de control al zmeului bazat pe fir de pian.

Barry Hill Palmer
Din șapte până la opt experimente, Barry Hill Palmer a găsit mai multe sisteme de control pentru deltaplanul cu lansarea piciorului în 1960–1962. În cele din urmă, a dat peste ceea ce George A. Spratt găsise deja pentru aviație și orice deltaplan: cadru de control triunghiular sau cadru A în fața pilotului în timp ce pilotul atârna de o ancoră, fie într-un scaun, fie în ham, pentru diferite poziții; aranjamentul mecanic a împiedicat invenția în anii următori pentru același lucru. Mulți alții ar găsi același aranjament mecanic pentru deplasarea în masă a deltaplanelor și derivatelor Rogallo; aceste zmei cu pilot liber sau deltaplanuri foloseau aripa pentru zmeile de la Fleep sau Paresev sau derivate ale acelei ramuri de aripi flexibile rigidizate.

Zmee electrice de lungime medie

Zmeele electrice sunt controlate de 2 până la 5 linii. Cele mai simple sisteme asigură direcția trăgând ambele capete ale zmeului. Mai multe linii pot oferi funcții diferite. Acestea sunt:

  • reglarea unghiului de atac : Tragerea liniilor atașate la marginea frontală a zmeului va reduce unghiul de atac și, prin urmare, va reduce atracția zmeului.
  • frânare : o linie care trage de marginea din spate provoacă un efect de frânare care poate fi folosit fie pentru a face zmeul să se întoarcă rapid dacă este aplicat pe o singură parte, fie pentru a aduce zmeul în jos dacă este aplicat simetric.
  • distorsionarea zmeului : Util atunci când zmeul este întins pe suprafața apei. O a cincea linie este folosită ocazional pentru a face acest lucru și astfel face relansarea mult mai rapidă și mai ușoară.

Liniile se atașează la diferite controlere:

Inele sau bucle pentru încheietura mâinii
Acestea se găsesc în mod obișnuit pe folii mai mici .
Bare pe două linii
Acestea se găsesc pe LEI , zmee țintă și alte sisteme de zmeu de agrement și cu aplicații speciale. Aproape întotdeauna au o lesă de încheietură atașată la una dintre linii, astfel încât zmeul să coboare dacă bara este eliberată.
Bare de trei linii
Acestea se găsesc pe unele folii . Liniile de la capetele barei se atașează de ambele părți ale zmeului, iar a treia linie se atașează la marginea din spate a foliei. Această linie trece prin bară și este atașată la o lesă de încheietura mâinii printr-o clemă pentru a bloca frâna până când bara este scăzută. Acest design de bare nu a fost dezvoltat niciodată de producătorii importanți datorită complexității designului, cu toate acestea, un model avansat este acum disponibil comercial de la K-trac.
Bare de patru linii
Acestea se găsesc pe LEI , arcuri și unele folii . Acest sistem oferă reglarea unghiului de atac. Există, de obicei, un atașament semipermanent, cunoscut sub numele de buclă de pui, fixat de hamul kiterului prin liniile frontale. Eliberarea barei în timp ce este încă atașată la bucla de pui determină zmeul să își asume unghiul minim de atac și, prin urmare, minimizează atracția generată. Există, de obicei, un mecanism de siguranță, astfel încât zmeul să poată fi complet depowered prin detașarea de bucla de pui, în timp ce este încă agățat de zmeu printr-o lesă atașată la una dintre linii. Există multe variante pe acest sistem.
Bare de cinci linii
Acestea sunt, în esență, un sistem cu 4 linii plus o a cincea linie atașată fie la marginea anterioară, fie la cea laterală a zmeului. Un sistem de margine din spate determină zmeul să se deplaseze în centrul zonei de putere și, astfel, să se lanseze cu multă putere. Un sistem de vârf este utilizat atât ca depower, cât și ca dispozitiv de relansare. Poate fi folosit pentru a reduce unghiul de atac pentru depowering. Pentru relansare poate fi folosit pentru a ajuta la rularea zmeului în poziția corectă.
Mânerele
Acestea se găsesc în mod obișnuit pe folii cu 4 linii . Fiecare mâner este o bară cu o linie atașată la fiecare capăt și fiecare mâner controlează fie partea stângă, fie dreapta zmeului. Acestea sunt ținute în partea de sus unde se atașează liniile electrice. Liniile de frână se atașează la partea inferioară a fiecărei bare și se îndreaptă spre marginea din spate a fiecarei părți a zmeului. Acestea oferă o funcție de frânare, nu un unghi de atac

Controlul sistemelor de zmeu eolian generatoare de energie electrică la mare altitudine

Controlul uman al sistemelor eoliene de mare altitudine este de obicei realizat prin mecanisme servo , deoarece tensiunile de legare sunt prea mari pentru o operare manuală directă.

Există o serie de brevete în acest domeniu:

Alte concepte includ:

  • Tragerea liniilor folosind trolii
  • Rotirea punctelor de atașare a liniei în jurul unui pivot central.
  • Schimbarea punctelor de atașare a liniei înainte și înapoi (sau în sus și în jos) folosind motoare liniare

Controlul platformelor de zmeu

A se vedea articolul principal platforme de zmeu .

Platformele de zmeu sunt sisteme de propulsie a unui vehicul, cum ar fi o barcă , un cărucior sau un vehicul cu alergători de zăpadă și gheață . Ele pot fi la fel de simple ca o persoană care zboară un zmeu în timp ce stă pe un skateboard specializat sau pot fi sisteme complexe fixate pe vehicul cu comenzi motorizate și automate. Acestea diferă de pânzele convenționale prin faptul că sunt zburate de la linii, nu susținute de catarguri .

Propulsie de transport comercial

Zmeele care trag navele rulează pe sute de metri pătrați de suprafață și necesită puncte de atașament speciale, un sistem de lansare și recuperare și comenzi fly-by-wire.

Sistemul de propulsie a navei SkySails constă dintr-un zmeu mare din folie , un sistem electronic de control al zmeului și un sistem automat de retragere a zmeului.

Zmeul, deși de peste zece ori mai mare, prezintă asemănări cu zmeele arc utilizate în kitesurf . Cu toate acestea, zmeul este mai degrabă un zmeu gonflabil decât un zmeu cu aer. În plus, se folosește un pod de control mai degrabă decât tensiunea directă pe mai multe linii de control al zmeului ; doar o singură linie parcurge întreaga distanță de la zmeu la navă, iar liniile de căprioară merg de la zmeu la podul de control. Alimentarea podului este asigurată de cabluri încorporate în linie; aceeași linie transportă și comenzi către podul de control de pe navă.

Zmeul este lansat și recuperat de un catarg sau braț animat, care prinde zmeul de marginea sa anterioară. Catargul umflă și dezumflă zmeul. Când nu sunt folosite, catargul și zmeul dezumflat se îndepărtează.

Zmee țintă

Termenul zmeu țintă se referă, în general, la zmeele din timpul războiului utilizate pentru practicarea armelor antiaeriene la bord. Acestea au fost invenția lui Paul Garber, care făcea lucrări de război în timp ce se afla în concediu de la Smithsonian (unde era responsabil pentru achiziționarea multor colecții de aer și spațiu).

Zmeele erau zmee obișnuite în stil Eddy cu două înălțimi, cu o înălțime de aproximativ cinci picioare. Vela era albastru-deschis cu profilul unui avion japonez Zero sau german vopsit în negru. La capătul inferior al spărului vertical este atașat un cârm mic, la fel ca cârma unei bărci. Cârma este controlată de două linii de zmeu , care sunt, de asemenea, utilizate pentru a zbura zmeul. Cele două linii coboară pe pământ și se termină la o bară zburătoare (o bară cu bobine la fiecare capăt) sau o bobină specială cu două bobine care a încorporat un mecanism cu clichet pentru a ajuta la egalizarea lungimii liniei. Bobina se afla în centrul unei bare de lemn care ținea liniile la o distanță fixă.

De interior

O baghetă sau un stâlp cu un șir la capăt este adesea folosit pentru a conduce zmeile de interior .

Deltaplanuri

Planor cu alunecare scurtă, fără legătură

Spre deosebire de zmeele cu linie lungă utilizate în sportul de kiting extrem, accentul din această secțiune este zmeul mare cu linie scurtă. Linia de zmeu sau „linia de zmeu” pentru a controla cel mai bine zborul zmeului de deltaplan trebuie să fie atent lungită; apoi linia se împarte frecvent la două, trei sau patru legături principale care se conectează la hamul operatorului de zmeu sau al pilotului. Mike Meier, autorul respectat al planorului de zmeu, a scris How To Get The Right Hang Height NASA a folosit schimbarea în masă în avionul cu pilot suspendat Paresev cu un zmeu cu cadru rigidizat; legătura era, de asemenea, rigidizată; în mod diferit, în sistemele de zmeu cu alunecare de sport folosind linia scurtă de atârnare, bucla de atârnare sau prima secțiune a liniei de zmeu atârnătoare este o chingă flexibilă; apoi liniile principale către ham sunt cabluri și, uneori, benzi flexibile. Controlul atitudinii aripii zmeului se realizează frecvent prin apucarea de către pilot a părții rigidizate a zmei zmeului numită cadru de control și împingerea sau tragerea cadrului zmeului la stânga sau la dreapta sau înainte și înapoi în diferite combinații; acest sistem de control este cel mai frecvent numit „schimbarea greutății”, deși mecanic situația modifică pozițiile de masă pentru a modifica centrul de greutate al întregului sistem în raport cu centrul de presiune aerodinamic pentru a efectua momente de pârghie pentru a controla zborul.

Locul de pe avionul zmeului în care este legată legătura este foarte important ca la toate zmeurile; o astfel de conexiune sau frânare ia în considerare centrul de presiune aerodinamic și centrul de greutate al sistemului. Un articol cheie al lui Mike Meier Stabilitatea pitchului și locația centrului de masă de Mike Meier se concentrează pe această preocupare a controlului.

În timp ce zburați planorul de zmeu, există momente în timpul instrucțiunilor de zbor în care instructorii vor permite elevului să se elibereze complet de ținerea cadrului de control al triunghiului și să atârne simplu și numai. Spânzurătoarea (gravitația trage corpul elevului în jos și are ca rezultat o tragere tensională a aripii zmeului) experimentează că aripa corectă și împodobită va zbura stabil. Cu toate acestea, din moment ce apar rafale, elevul învață că zborul fără mâini nu este starea normală - mai degrabă pilotul de zmeu aproape întotdeauna se ocupă de cadrul de control . Presiune ușoară a barelor.

Planor cu deltă motorizate

Aici zmeul neputerit este legat de un pilot care aranjează să aibă un ham de care este atașat un motor sau un motor primar în mișcare; sistemul total este un [deltaplan cu propulsie | aeronavă cu propulsie] în timp ce zmeul în sine rămâne neacționat (foarte diferit este atunci când un motor este montat pe o aripă). Sistemul de control include sistemul de control al sistemului similar în care pilotul nu este împins de un motor în mișcare sau de un motor primar înhămat, cu toate acestea, la controlul zborului, sunt respectate ajustările pentru centrul de masă. Mai mult, în timp ce tracțiunea pilotului este activă, pilotul se poziționează astfel încât linia zmeului zmeului să fie înclinată, astfel încât tragerea aripii se realizează în maniera familiară de zmeu în care linia zmeului începe în direcția vântului și unghiurile în sus în direcția vântului (vântul relativ trebuie să fie vântul) în atenție aici).

Sub remorcare cu avionul

Sub remorcare cu linie statică

Aici linia de zmeu de remorcare rămâne aceeași lungime în timpul operației de kiting. Remorcare statică a liniei Aici șoferul vehiculului la sol are sarcini speciale de control; persoana planată cu deltaplanul controlează zmeul în unele moduri diferite de alte metode de remorcare; în învățământul profesional se învață distincții atente. Controlul lucrurilor atunci când apar evenimente neașteptate este o mare parte a instrucțiunilor.

Sub remorcare nestatică

Remorcă cu planor cu troliu staționar în 1987; pilot: Manfred Laudahn în Clausthal-Zellerfeld, Germania. Elementul roșu de pe linia lungă de zmeu este o parașută de linie care va atenua căderea liniei de zmeu eliberate. După eliberare, omul va atârna de o linie scurtă de atârnare doar pentru a trage aripa de zgomot de zgomot; apoi mișcă cadrul de control al triunghiului pentru a controla atitudinile aripii zmeului. Căderea masei pilotului asigură tensiunea de a zbura pe aripă.

Sistemul complex de control include operatorul troliului. Lungimea liniei începe mult și apoi devine mai scurtă pe măsură ce troliul rulează linia de remorcare; acest lucru modifică deciziile de control ale pilotului de deltaplan. Instrucțiuni pentru controale sunt disponibile pentru noii operatori de troliu și piloți de deltaplanuri care doresc să fie atât de echipați. Distingeți această metodă de linia statică (linia de remorcare rămâne aceeași lungime în timpul remorcării). Sistemul de control pentru metoda de scurtare a liniei de tragere este diferit.

Sub lansarea liniei bungee

Sistemele de control al lansării Bungee pentru deltaplanuri kited au propriile sale detalii speciale. Linia de zmeu remorcher este foarte elastică; când este tensionată, linia este lungă; în timpul utilizării pentru lansare, linia de zmeu se scurtează. Controlul atitudinilor aripii zmeului depinde de pilotul care este adesea agățat de o linie scurtă de zmeu în timp ce controlează un cadru de control triunghiular sau altă parte a cadrului aeronavei sau chiar controale aerodinamice de suprafață. Instruirea profesională este foarte recomandată. Porțiunea inelastică a ansamblului bungee este utilizată pentru a proteja împotriva a ceea ce se poate întâmpla dacă bungee se rupe și se fixează înapoi spre pilot; se poate folosi o parașută de remorcare pentru a reduce viteza pe care o va cădea bungee-ul eliberat. Lansarea cu bungee este folosită cel mai frecvent pentru lansarea pe pante, atunci când lansarea cu piciorul liber nu este ușoară (structura site-ului sau piloții care nu au folosit picioarele lor) sau pentru demonstrațiile de zbor scurt de pe teren plat. Deltaplan - Lansare Bungee

Parapante

Neangajate rigidizate Francis Rogallo parawing, The Domina Jalbert a fondat aripa parafoil, sau alte aripi complet flexibile modificate (Barish sailwing, aripa KiteShip, parasails, modificat parașute conice) nu se pretează la o montare a unui motor în mișcare prim sau cu motor pentru a le ; mai degrabă liniile de kiting către aripa fără putere se termină sub aripă până la o ancorare statică sau mobilă; că ancorarea însăși poate fi cu propriul motor sau motor propulsor activ sau ancora (care ar putea fi sarcină utilă, pilot, sau atât sarcină utilă, cât și pilot) poate cădea pur și simplu prin forța gravitațională - și astfel prin gravitație, trage aripa prin liniile de zmeu. Atunci când sarcina utilă sau pilotul se încadrează pur și simplu fără a adăuga un motor sau un motor în mișcare, atunci aripa flexibilă este o aripă cu parapantă; atunci când încărcătura utilă sau pilotul este aranjat suplimentar cu un motor sau un motor de propulsie, atunci aripa flexibilă nepotrivită cu o astfel de încărcare utilă sau pilot este un sistem de aeronave cu motor sau un sistem de parapantă cu propulsie. Sistemele de control sunt variate pentru aplicații particulare (variind de la reducerea sarcinilor utile militare, parapante sau drone cu acționare autonomă , parapanta sportivă, parapanta cu propulsie sportivă, parapantă la scară, parapantă cu model la scară). Toate variațiile au în comun zmeul nepotrivit, indiferent dacă sarcina utilă și / sau pilotul sunt sau nu alimentate.

Parașute planabile guvernabile

Încetinirea deschiderii și reducerea șocului de deschidere cu un glisor .

Aceste zmee de zbor liber sunt parașute guvernabile și sunt folosite ca sisteme de livrare a sarcinii utile, parașutism sportiv cu parapente sau parașutism, BASE jumping , parașutism la scară. Când este utilizat pentru livrarea de sarcini utile sensibile sau pentru transportul oamenilor, deschiderea rapidă din formatul ambalat este amortizată prin utilizarea unui glisor . Aripa rămâne neautorizată și zburată de linii de legare a căpăstruului; liniile se atașează de platforme sau hamuri. Dimensiunea și designul aripii kited sunt personalizate pentru tipul final de utilizare, unde ambalarea, deschiderea și rata de chiuvetă sunt caracteristici importante. Sistemele de control sunt specializate pentru utilizarea specifică. Sistemele de control includ uneori control radio de la locații îndepărtate.

Fotografie aeriană zmeu

Zmeele utilizate în fotografia aeriană pentru zmeu (KAP) sunt de obicei controlate folosind aceleași role și bobine ca și fluturașii de zmeu non-KAP. Cea mai bună lucrare KAP pare să se facă la altitudini mai mici decât v-ați putea imagina (100–200 '), deci nu este necesar un echipament special. Cele mai problematice zboruri KAP sunt atunci când cea mai bună fotografie a camerei necesită ca zmeul să fie zburat printre copaci înalți sau clădiri, astfel încât transportul rapid poate fi un plus.

Aparatul de fotografiat în sine este atașat la linia zmeului la o anumită distanță sub zmeu, de preferință cu o schemă de scripete care va permite camerei să plutească într-o atitudine nivelată, indiferent de girațiile zmeului. Sistemul Picavet este o astfel de schemă.

Mai multă sofisticare în fotografia cu zmeu vine cu funcții de control video și radio în direct pentru a controla unde este îndreptată camera. Acest lucru este superior echipamentului minim care face clic pe aparat de fotografiat la fiecare câteva minute și trebuie transportat pe pământ pentru a schimba direcția în care indică camera. Penalitatea instalațiilor de control radio este greutatea, ceea ce necesită vânturi mai mari pentru a face fotografii. Deci, pe lângă cerul senin, trebuie să aveți și vânt puternic, ceea ce va limita oportunitățile pentru fotografie.

Vele solare și zmee de plasmă

Oamenii de știință pentru un tip de zmeu solar se mândresc cu faptul că vor exista un număr minim de părți în mișcare pentru a controla mișcarea zmeului solar prin spațiu și în jurul pământului, lunii, cometei sau altor corpuri ale sistemului solar. CONTRACT ESA 17679/03 / NL / SFe Solar Kite Mission Studiu de fezabilitate REZUMAT EXECUTIV Autori: C. Jack și C. Welch O colecție de oameni de știință și ingineri extinde definiția a ceea ce este un zmeu; zmeul solar descris de autorii C. Jack și C. Welch are inerția masei zmeului oferind rezistență împotriva fluxului fotonic; de asemenea, controlul zmeului pentru a modifica accelerația zmeului stabilește un scenariu de zmeu: determină zmeul să se abată de la atracția gravitației pentru a menține calea intenționată a zmeului care zboară susține includerea velei solare ca zmeu în fluxul fotonic. Zmeul este alimentat cu date de pornire; zmeul urmărește stelele și operează trei elemente pentru a-și controla atitudinea pentru a-și efectua deviațiile pentru a rezulta în calea de zbor dorită de operatorii de zmeu care direcționează solul. Poziția sarcinii utile este modificată pentru a modifica pozițiile relative ale centrului de presiune al zmeului și al centrului de masă; acest lucru este realizat parțial de actuatoare piezoelectrice. De asemenea, tijele care dețin sarcina utilă centrată sunt încălzite diferențial; astfel de cauze, unul dintre suporturi devine mai lung decât suportul mai rece și schimbând astfel centrul de masă în raport cu centrul de presiune al zmeului. Mai mult, pentru a provoca o schimbare de atitudine, mici propulsoare foto (sârmă încălzită) modifică atitudinea zmeului; astfel de propulsoare nu propulsează zmeul, ci sunt folosite doar pentru a schimba atitudinea pânzei zmeului. Aceste mecanisme urmăresc să ofere un control autorizat la o utilizare minimă a puterii pentru a da direcția zmeului. Grupurile de zmeuri solare care lucrează iau în considerare cel puțin șaptesprezece mijloace de control al zmeului solar / pânzei solare. Grupul Vest . Proiectarea velei solare, inclusiv o listă de opțiuni de control.

Brevete

Vezi si

Referințe

linkuri externe