Блэкберд (ветромобиль)
Blackbird — экспериментальное транспортное средство с ветроэнергетическим двигателем , построенное в 2010 году, чтобы продемонстрировать, что такое транспортное средство может двигаться прямо по ветру быстрее ветра (иногда сокращенно DDWFTTW). В Blackbird используется ротор, соединенный с колесами, и он не имеет двигателя, аккумулятора или маховика. [ 1 ] Его построили Рик Кавалларо и Джон Бортон из Sportvision при финансовой поддержке Google и Joby Energy совместно с факультетом аэронавтики государственного университета Сан-Хосе .
В ходе испытаний, проведенных под контролем и признанных Североамериканской ассоциацией сухопутного парусного спорта в июле 2010 года, Кавалларо достиг скорости 27,7 миль в час (44,6 км/ч), двигаясь прямо по ветру при скорости ветра 10 миль в час (16 км/ч): почти в три раза выше скорости ветер. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] В 2012 году Blackbird также продемонстрировал движение прямо против ветра со скоростью, вдвое превышающей скорость ветра.
Теория
[ редактировать ]Транспортные средства с роторным двигателем — это транспортные средства с ветроэнергетическим двигателем, в которых вместо парусов используются роторы , которые могут иметь кожух вокруг себя ( канальный вентилятор ) или представлять собой пропеллер без воздуховода и которые могут регулировать ориентацию в соответствии с вымпельным ветром. Ротор может быть соединен через трансмиссию с колесами или с генератором, который подает электроэнергию на электродвигатели, приводящие в движение колеса. [ 6 ]
Транспортное средство с лопастным ротором, механически соединенным с колесами, может быть спроектировано так, чтобы двигаться со скоростью, превышающей скорость ветра, как прямо против ветра, так и прямо по ветру. С наветренной стороны ротор работает как ветряная турбина, приводящая в движение колеса. С подветренной стороны он работает как пропеллер , приводимый в движение колесами. В обоих случаях мощность создается за счет разницы скоростей воздушной массы и земли, получаемой ротором или колесами транспортного средства. [ 7 ]
Относительно автомобиля и воздух, и земля движутся назад. Однако при движении против ветра воздух приближается к транспортному средству быстрее, чем к земле, а при движении по ветру быстрее, чем скорость ветра, воздух приближается к транспортному средству медленнее, чем к земле. Транспортное средство в каждом случае получает мощность от более быстрого из двух сред и передает ее более медленному из двух: против ветра, получая мощность от ветра и передавая ее колесам, и по ветру, получая мощность от колес и передавая ее колесам. ротор: в каждом случае пропорционально скорости среды относительно транспортного средства. [ 7 ]
В итоге: [ 7 ]
- С наветренной стороны: ротор собирает энергию из набегающего воздуха и приводит в движение колеса, как ветряная турбина.
- По ветру: когда транспортное средство движется со скоростью, превышающей скорость ветра, земля является самой быстродвижущейся средой относительно транспортного средства, поэтому колеса собирают мощность и передают ее ротору, который приводит в движение транспортное средство. [ 8 ]
Насколько быстро заданная скорость ветра может двигать транспортное средство в любом направлении, ограничивается только эффективностью лопастей турбины , потерями в трансмиссии транспортного средства и аэродинамическим сопротивлением , не считая сопротивления турбины. [ 7 ]
История
[ редактировать ]В 2006 году, после вирусных интернет-дебатов, начатых Риком Кавалларо в качестве головоломки , [ 2 ] Был построен и снят ветровой пропеллерный корабль, демонстрирующий, что можно плыть «мертвым» по ветру быстрее, чем ветер, только за счет силы имеющегося ветра. [ 9 ]
В 2009 году профессор Дрела из Массачусетского технологического института разработал уравнения для такого устройства и пришел к выводу, что его можно построить «без особых трудностей». [ 10 ] К аналогичным выводам пришли и другие исследователи. [ 7 ]
В том же году члены команды Рик Кавалларо и Джон Бортон из Sportvision при поддержке Google и в сотрудничестве с факультетом аэронавтики государственного университета Сан-Хосе построили испытательный автомобиль под названием Blackbird . Год спустя, в 2010 году, Кавалларо успешно испытал автомобиль, достигнув скорости ветра более чем в два раза. [ 2 ] окончательно демонстрируя, что возможно построить автомобиль, который сможет удовлетворить заявленные требования. [ 11 ] [ 4 ] Второе испытание улучшенного транспортного средства в 2011 году достигло почти в три раза скорости ветра. [ 5 ]
Предложив конструкцию транспортного средства и представив анализ, демонстрирующий его жизнеспособность, команда Blackbird узнала, что другие ранее задумывали и создавали подобные конструкции: в первую очередь инженер по аэродинамике Эндрю Б. Бауэр, позже работавший в Douglas Aircraft Company , построил и продемонстрировал такие конструкции. автомобиль в 1969 году, на основе анализа, представленного в студенческой работе примерно двадцатью годами ранее. [ 12 ] [ 13 ]
Бауэр сообщил об «отклонении назад пучка длиной в фут, расположенном примерно в 12 футах вперед от самолета с винтом», что указывает на то, что его транспортное средство двигалось быстрее, чем истинный ветер (прядь устремилась бы вперед, если бы вымпельный ветер дул сзади). Несколько источников инженерных и научных статей объясняют теорию и физику такого устройства. [ 10 ] [ 7 ] Помимо фотографий, была найдена пленка, показывающая его в действии. [ 14 ]
Достижения
[ редактировать ]7 и 8 марта 2010 года команда сообщила об испытаниях своего автомобиля на движущейся ленте с приводом от двигателя (беговой дорожке), показавших, что он будет двигаться против ленты, а это означает, что он может двигаться по ветру быстрее, чем ветер.
24 марта 2010 года команда провела транспортное средство на дне высохшего озера Иванпа к югу от Лас-Вегаса, штат Невада, показав, что оно может ускоряться с подветренной стороны с места и достигать скорости, значительно превышающей скорость ветра. [ 3 ] [ 15 ] [ 16 ] То есть машина двигалась по ветру быстрее, чем ветер. Присутствовали официальные лица Североамериканской ассоциации сухопутного парусного спорта (NALSA), а один член совета директоров NALSA (Боб Дилл) присутствовал на каждом забеге и собирал свои собственные данные о сильном ветре и GPS. [ 17 ]
2 июля 2010 года Blackbird установил первый в мире сертифицированный рекорд по движению прямо по ветру, быстрее ветра, используя только энергию доступного ветра во время полета по Сухому озеру Эль-Мираж . Яхта достигла скорости по ветру, примерно в 2,8 раза превышающей скорость ветра. [ 1 ] [ 18 ]
16 июня 2012 года Blackbird установил первый в мире сертифицированный рекорд по движению прямо против ветра, без поворота, используя только энергию ветра. Яхта достигла скорости против ветра, примерно в 2,1 раза превышающей скорость ветра. [ 1 ]
Споры
[ редактировать ]В 2021 году Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе профессор физики Александр Кусенко оспорил это утверждение, сославшись на роль возможных порывов ветра и других факторов в очевидном достижении, увидев YouTube- на Veritasium канале видео Дерека Мюллера . Кусенко и Мюллер заключили пари на 10 000 долларов, которое требовало от Мюллера доказать обоснованность утверждения, свидетелями чего были известные ученые Нил де Грасс Тайсон и Билл Най . Мюллер выиграл пари, к удовлетворению Кусенко, проведя серию модельных экспериментов, исследование исходных подтверждающих данных эксперимента Blackbird и исследование подтверждающих уравнений. [ 19 ]
Хотя Кусенко согласился на формальность, он заявил, что не видит никаких доказательств того, что Черный дрозд превысил скорость ветра, учитывая ограничения эксперимента. [ 20 ]
Текущий статус
[ редактировать ]В июле 2013 года Кавалларо продал Blackbird на аукционе eBay. Его купил Нил Катклифф. В мае 2023 года Катклифф подарил его Музею авиации Замка. [ 21 ] в Этуотере, Калифорния. Кураторы музея планируют восстановить и сохранить его как статическую экспозицию.
См. также
[ редактировать ]- Greenbird - ветряное транспортное средство, установившее рекорд наземной скорости 126,1 миль в час (202,9 км / ч) 26 марта 2009 г. (не прямо по ветру)
- Список моторизованных мотоциклов
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Архив веб-сайта проекта Blackbird с изображениями и графиком скорости.
- Североамериканская ассоциация сухопутного парусного спорта
- Видео Blackbird на YouTube
- Downwind Noir (статья Кимбалла Ливингстона)
- Видео, доказывающее достоверность рекорда Blackbird со ставкой в 10 000 долларов против профессора физики
- Противоречивые характеристики наземных и морских яхт
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Попытки установления рекорда по ветру и по ветру» . www.nalsa.org . 16 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 31 августа 2010 г. Проверено 20 декабря 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с Рик Кавалларо (27 августа 2010 г.). «Долгое, странное путешествие по ветру быстрее ветра» . Проводной . Проверено 14 сентября 2010 г. - Объяснение работы Blackbird и его физики.
- ^ Jump up to: а б Корт, Адам (5 апреля 2010 г.). «Бег быстрее ветра» . парусный журнал.com. Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Проверено 9 января 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Барри, Кейт (2 июня 2010 г.). «Ветряной автомобиль движется по ветру быстрее ветра» . проводной.com . Проверено 1 июля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Адам Фишер (28 февраля 2011 г.). «Попытка одного человека обогнать ветер» . Проводной . Проверено 3 июля 2012 г.
- ^ Кассем, Юсеф; Чамур, Хусейн (март 2015 г.), «В автомобиле с ветряной турбиной используются 3 одиночные большие лопасти кесарева сечения» (PDF) , Материалы , Дубай: Международная конференция по авиационной и производственной инженерии
- ^ Jump up to: а б с д и ж Гаунаа, Мак; Ой, Стиг; Миккельсен, Роберт (2009), «Теория и проектирование транспортных средств с приводом от потока, использующих роторы для преобразования энергии» (PDF) , Труды EWEC 2009 , Марсель
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ «Научный ютубер выиграл у физика пари на 10 000 долларов за ветряной автомобиль» . Новости18 . 2021-07-02 . Проверено 2 июля 2021 г.
- ^ Гудман, Джек (январь 2006 г.). «Вниз по ветру быстрее ветра» (PDF) . Катализатор . Журнал Общества любителей яхтенных исследований. Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2010 г. Проверено 21 сентября 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Дрела, Марк (1 января 2009 г.). «Анализ движения по ветру быстрее, чем ветер (DFTTW)» (PDF) . Проверено 20 декабря 2020 г.
- ^ Корт, Адам (5 апреля 2010 г.). «Бег быстрее ветра» . парусный журнал.com. Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Проверено 9 января 2012 г.
- ^ Бауэр, Эндрю (1969). «Быстрее ветра» (PDF) . Марина дель Рей, Калифорния: Первый симпозиум AIAA по парусному спорту. , Фотография Бауэра с тележкой. Архивировано 15 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ «Печальные новости в мире DDFTTW» . Быстрее, чем команда ветра. 14 сентября 2010 года. Архивировано из оригинала 10 ноября 2010 года . Проверено 13 января 2015 г. .
- ^ «Ветровая машина Эндрю Бауэра, 1969 (без звука)» . Ютуб .
- ^ Бойл, Ребекка (2 июня 2010 г.). «Ветер на самом деле движется быстрее, чем скорость ветра, отвечая на сложный вопрос физики» . popsci.com . Проверено 1 июля 2010 г.
- ^ Барри, Кейт (8 июля 2010 г.). «Команда движется по ветру в 2,5 раза быстрее ветра» . Проводной журнал . Проверено 6 августа 2010 г.
- ^ «График тестирования» . Команда Быстрее Ветра. 18 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 7 января 2012 г.
- ^ Ливингстон, Кимбалл (1 августа 2010 г.). «Запись NALSA: DDWFTTW» . «Голубая планета таймс» . Архивировано из оригинала 15 ноября 2010 года.
- ^ «Научный ютубер выиграл у физика пари на 10 000 долларов за ветряной автомобиль» . Новости18 . 2021-07-02 . Проверено 2 июля 2021 г.
- ^ «Пари» . 10.06.2021.
- ^ «Замковый музей воздуха» . 19 мая 2023 г.