Papierflieger Windkanal
7 Schritt:Schritt 1: Intro Windtunnel Schritt 2: Strömungsgleichrichter Schritt 3: Collector Schritt 4: Arbeitsbereich Schritt 5: Diffuser Schritt 6: Fan-tastic Schritt 7: Beendet
Für eine Weile Mark (mein Hersteller faire Partner in der Kriminalität und der Zusammenarbeit projecter auf jellyandmarshmallows.co.uk) und ich hatten, die etwas mit Papier Flugzeuge zu tun, also, wenn Sie für eine interaktive Maker Faire Projekt haben wir uns entschlossen zu gehen groß und einen Windkanal mit einem Arbeitsbereich fit für A4 Aerodynamik.
Bei den meisten unserer Projekte versuchen wir, unsere baut zugänglich und kostengünstig so in diesem Fall haben wir unser Windkanal meist aus Karton und Schrott gebaut. Dies gilt nicht, natürlich, verhindern, dass es eine voll funktionsfähige Windkanal ..., die sehr ähnlich wie bei einem NASA-Design zu sein passiert (aber dazu später mehr!)
Zweck
Generell wollen wir die Kinder ermutigen, mehr Interesse an Wissenschaft und Technik, und dies schien wie ein guter Weg, um das zu tun.
Warum Papierflieger? Nun, zunächst einmal sind wir beide Ingenieure so wurden machen Papierflieger so lange, wie wir uns erinnern können, aber es ist mehr als das; Papierflugzeuge sind eine eindrucksvolle Symbol der Frivolität, die einen Akkord mit vielen Streiks. Sie nehmen ein Stück Papier, das ach so leicht die Basis für die Aufzeichnung von Sitzungsprotokoll oder eine andere solche langweiligen Tristesse werden könnte, und stattdessen Sie verwandeln sich in etwas, eine Absichtserklärung, etwas, das Schwerkraft zu trotzen können und erreichen Flug, nicht zu erwähnen, fangen die Rückseite Kopf eines ahnungslosen Kollegen überrascht.
Sie können wow die Massen mit dem Stift direkt stabilen Flug können Sie zu erreichen oder mit der besten Triple-Schleife-der-Schleifen.
Ok ... sie nicht darauf beschränkt, beeindruckt zugeben könnte, aber, wissen Sie, sie sind nur eifersüchtig auf Ihre aerodynamische Briefpapier Fähigkeiten.
3 Dinge, die vor allen anderen zu machen Papierflieger brilliant:
Sie sind zugänglich, ist Papier, um jeden angehenden aeronauticist jeder age.They billig verfügbar sind kundenspezifische und individuelle mit unendlichen Möglichkeiten für Kreativität des Designs sowohl durch Falten und durch felt-tips.The einfachsten sind so einfach zu machen, eine sechs Jahre alte tun können es dadurch ab ein Leben lang zu schaffen leichte Reizung mit Schreiben köpfigen Luftangriffe.
Ähem, also wieder auf den Windkanal ... Schritt 1: Intro Windtunnel
Wenn Sie nicht mit Windkanälen vertraut sind, schlage ich vor, einen schnellen Wiki zum Thema.
Windkanäle sind ein nützliches Werkzeug für die Entwicklung von High-Speed-Autos und Flugzeuge, aber wir sind ein wenig zu kurz von Projekten, die große, in diesem Fall haben wir beschlossen, die Vermietung Menschen sehen die Aerodynamik für sich selbst zu konzentrieren. Die meisten Menschen ohne technischen Hintergrund haben noch nie eine Gelegenheit zu sehen, wie Luftstrom bildet sich um Objekte, und angesichts der Chance, mit den Ergebnissen finden interessant und oft recht hübsch. Verwenden des Tunnels zu erklären, wie Papier Flugzeuge erzeugen Lift gab uns dazu brachte die junge Kinder etwas zu tun, sich zu engagieren und hoffentlich kann jemand bekommen haben, ein wenig mehr Interesse an der Aerodynamik oder Technologie. Es erlaubt uns auch, um den Windkanal-Demo, um Menschen, dass sie eine Arbeitswindkanal, ohne viel Aufwand oder Schwierigkeiten machen zu zeigen.
Der Tunnel wir gebaut wird als Open-Loop-Windkanal, dh es saugt die Luft aus dem Raum ein Ende und bläst sie aus dem anderen Ende. Dies ist die einfachste Art zu bauen und hat den größten Arbeitsbereich für seine Größe.
Es gibt 5 wichtigsten Teile zu Schleife tunels zu öffnen, in der obigen Abbildung dargestellt:
Strömungsgleichrichter Collector Arbeitsbereich Diffuser Fan
Die nächsten Schritte werden detailliert, wie jeder war für unsere Tunnel gemacht ... Schritt 2: Strömungsgleichrichter
Dieses Projekt hat einige scharfe skip-Tauchen, und die Übernahme gesehen
unserer Strömungsgleichrichter ist keine Ausnahme.
Unser erster Gedanke war, etwas Wabenverbundkernmaterial zu verwenden, aber der Preis drehte Magen ein wenig.
Dann sah in den üblicheren Trinkhalm Ansatz. Während eine Senkung hunderte Strohhalme zu lange Abschnitte Zoll und Zusammenkleben sie funktioniert gut, es ist nicht kostenlos und dauert viel Zeit, so dass ich sprang auf die Gelegenheit, um den Streit zu vermeiden, als ich sah ein überspringen von Bürobeleuchtung Diffusor Gitter aus grob entsprechenden Abmessungen. Diese Gitter haben eine 20mm quadratische Gitter aus glänzendem Kunststoff, die die Beleuchtung von Büro Streifenlichter steuert. Taping drei Gitter miteinander in Serie führt viele Quadrat 80mmm langen Rohren und scheint gut zum Richten der Luft in den Tunnel zu arbeiten.
Wenn Sie etwas Passendes dann gruppieren viele klobige Halme nicht finden können, ist wahrscheinlich der beste Weg zu gehen. Ziel für eine Länge zu Durchmesser von mindestens 4 zu 1 auf Ihren Rohre, um eine gute Richt effect.Step 3 bekommen: Collector
Die Rohrleitungen auf der rechten Seite zwischen der Haarglätter und der Arbeitsbereich ist der Sammler. Dies führt die geradeLuft in den Arbeitsbereich. Der größere Bereich der Richtmaschine in den Kollektor gebracht hilft sowohl reduzieren Gegendruck und geben ein konstanter Luftstrom in der Arbeitssektion und nicht einer Gauß-Verteilung.
In einer ersten bauen wir eine geeignete Form erraten für den Sammler (mit ein paar Open-Loop-Windkanäle an der Uni gesehen), denken wir es später Remake ...
... In die weitere Forschung fand ich eine NASA-Windkanal Entwurf für die Schulen zu bauen sollen , dass fast identisch war, so dass wir beschlossen, es zu verlassen, wie es war.
Um die Kurven zu erreichen haben wir ein dickes, aber nicht-Wellpappe aus einem Lego-Box. Es ist etwas weniger sauber als der Rest, weil wir nie erwartet, dass es dauerhaft sein. Ach ja ... Schritt 4: Arbeitsbereich
Der Arbeitsbereich ist, wo Tests durchgeführt, wie der Luftstrom glatt und gerade ist.
Wenn alles gesagt und getan ist das Arbeitsschnittsform ist eine einfache Box mit konstantem Querschnitt. Wir haben Bildschirme nach vorne und oben, um die Betrachtung zu ermöglichen und Klapp dem oberen Bildschirm für die einfache Ebene Einsetzen.
Unser Arbeitsbereich ist der einzige Teil nicht aus Schrott gebaut. Der Körper dieser Abschnitt war Laser geschnitten aus Sperrholz und die Bildschirme wurden von neuen Acryl für klarere Sicht geschnitten. Kleine Scharniere wurden hinzugefügt, um die Besten zu öffnen, und einige Entwürfe Dichtband wurde um setzen, um die Dichtung zu verbessern.
Die zur Herstellung der Papierebene montieren Clips wurden 3D gedruckt auf einem PP3DP Up! 2. Die Basis des Clip hat ein Neodym-Magnet Push innen passen zum einfachen Austausch von Flugzeugen. Die Clip-Magnete wurden auf eine Stahl Regel auf der Unterseite der Arbeitsbereich ermöglicht die einfache Positionierung mit Klebeband geklebt. Während eine elegante Lösung, weiß ich nicht verpassen diese Regel in meiner Werkstatt!
Um die Strömung innerhalb des Arbeitsbereich verwendeten wir Rauchspuren von einem anderen 3D-gedruckten Teil, einer aerodynamisch stromlinienTeiler Düse eingeführt visualisieren. Der Rauch selbst ist tatsächlich ein nicht-toxisches Dampf durch Erhitzen einer Wasser / Glycerin / Propylenglykol-Mischung erzeugt wird. Um dies zu tun sicher verwendeten wir eine 'Null Blaster' Spielzeugpistole mit Rauchring 3D gedruckt Adaptern (Sie vielleicht erraten haben Ich erhielt vor kurzem den Zugang zu einem neuen Up! 3D-Drucker bei der Arbeit), mit einem kleinen Ventilator, um den Rauch aus dem Schlag Kammer und in den Tunnel durch einen Strohhalm.
In Tests auch wir einen 2-Liter-Flasche mit heißem Wasser und Trockeneis, um Rauch zu schaffen. Daraus ergibt sich eine viel bessere optische Wirkung, aber nicht lange genug für den Nachweis bei Hersteller Faire. Wenn Sie diesen Weg gehen, der Verdampfungs / Sublimation CO2 treibt den Rauch aus der Flasche, so gibt es keine Notwendigkeit für einen Fan, aber ich empfehle das Schneiden eines 20 mm Loch in die Flasche und das Festhalten Band über sie als Druckentlastung bei den Auslass blockiert wird.
Um Ihnen zu helfen zu sehen, was los ist wir ausgerüstet einen Streifen von LEDs ablauf eine DC
Energieversorgung. Diese werden aus der Verbindung zwischen den Bildschirmen für die beste Bildqualität und der Innenseite der Arbeitsabschnitt hinten geneigt wurde schwarz lackiert, um den Rauch trails.Step 5: Diffuser
Die Rohrleitungen zwischen dem Arbeitsbereich und der Lüfter ist der Diffusor.
Das Design basiert auf einem von der NASA basiert. Ja NASA baby!
Unsere ursprüngliche build sah eine hässliche Quadrat zum Kreis Sechseck um Diffusor, sondern auf die Entdeckung der NASA Pläne verknüpft oben wir es macht an einem Design, das ähnlich, wenn auch aus der Pappe und Gaffa Tape Konstruktion war.
Der Diffusor muss vorsichtig erweitert, um die Strömung stabil zu halten ... machen es nicht verbreitet zu schnell oder der Luftstrom nicht stabil sein, da es zu oszillieren, die Trennung von einer Seite und dann die andere.
Gerade, flache schenklige Dreiecke kommen aus dem Vierkant mit Punkten und endet bei den Lüfter. Größere Dreiecke sind, wobei eine Kante 1/4 Ventilatorumfang, und die anderen beiden Kanten, die der Länge des von den Seiten der kleineren Dreiecken geschnitten. Sicherstellen, dass die Wellen fahren Sie geradeaus bis die großen Dreiecke können sie gekrümmt sein, und Taping innen und außen hält sie zusammen ganz gut. Wir haben ein paar Löcher, um Kabelbinder Lüfterhaube in das Ende des Diffusors ein Ende, und das andere Ende haben wir eine Gleitreibung fit auf das Holz der Arbeitsbereich.
Ein kleiner Karton Stand auf der Fan Endanschläge es von Rollen und Ebenen des Windkanals. Der Arbeitsbereich befindet sich auf einem kleinen wirklich nützlich Feld, um es die richtige Höhe zu machen, und die Strömungsgleichrichter Gittern sitzen gerade auf dem table.Step 6: Fan-tastic
Als wir anfingen waren wir besorgt, dass ein Standard-Standventilator würde nicht die Bohnen, um den erforderlichen Luftstrom zu erzeugen, aber eine schnelle 'pre-build' build zeigte, dass mein Wohnzimmer Ventilator könnte leicht kiten mein Lieblings Papier Flugzeug Design - die stabiles Design Ich weiß, dass - auf einem kurzen Leine von einer Krokodilklemme.
Rufen Sie mich an psychischen, aber ich spürte bald, dass das Ausfüllen unserer Wohnzimmer mit einem sehr unordentlich Karton Windkanal mit Klebeband an unsere einzige Fan die heute in Großbritannien stürzte in einen 35 ° C Hitzewelle war nicht die romantische Geste meine Beziehung benötigt.
Die naheliegende Lösung war skip Tauchen (natürlich). Mark und ich befreite einen Standventilator mit einem gebrochenen Sockel aus einem nahe gelegenen Sprung und der Tunnel wurde in meiner Garage verlegt. Eine glückliche Freundin und ein Problem solved.Step 7: Fertig
So ist das also wirklich.
Wie Sie sehen, es kostet nicht viel, ziemlich guter wissenschaftlicher Demonstrator, der auf jeden Fall scheint bei den Kindern beliebt zu machen.
Wir auf jeden Fall in unseren Ziel gelang es der Förderung der Kinder aufgeregt über Wissenschaft und Technik ... Sorry an alle, die zu klären, alle Papier-Flugzeuge mit den Städten Derby und Brighton hatte zu bekommen!
Nächste Schritte
Es scheint wie eine gute Idee zu versuchen, um den Rauch zu verbessern ein wenig. Der Dampf war schwierig, auf alle, aber die niedrigsten Luftströmungsgeschwindigkeiten und der CO2-up benötigt Nachfüllen alle 5 Minuten finden. Vielleicht ein automatisiertes Flasche CO2 Füllstoff ...
Abgesehen davon, dass das Hinzufügen einer Art und Weise, um den Auftrieb zu messen / Widerstand-Verhältnis könnte ein schöner Weg, um einen Wettbewerbsvorteil zu der Ebene Tests hinzufügen zu können (für die älteren Teilnehmer zu genießen;)
Wenn Sie genossen diesem wenden Sie sich bitte an den Wettbewerben abstimmen!
Vielen Dank:)
