Energie akumulovaná v gumovém svazku a účinnost jejího využití v modelařině

[Lubomir Koutny]

Energie akumulovaná v gumovém svazku a účinnost jejího využití v modelařině
Jako malí chlapci jsme na zástavě ve Švábenicích hodně jezdili s lodičkami plachetnic a snad ještě více s motorovými (poháněnými gumou). Kupodivu tehdy mnohem lépe jezdily kolesové typy než ty poháněné lodním šroubem. Tehdy jsme to přičítali primitivnímu provedení toho šroubu zhotoveného z plechu.
Když jsem přišel do Brna na průmyslovku, tak jsem studoval všemožnou literaturu a dostal se také ke jménu Dr. Josef Hošek. Tento pán, jako jediný mně známý, si udělal doktorát na modelařině. Pavel Lanštiak o něm říkal, že zbytečně ze všeho dělal vědu, ale sám nikdy žádný závod nevyhrál. Později jsem měl možnost prostudovat jeho konstrukce a také teorie. Mimo jiné tvrdil, že při lineárním natahování svazku lze získat ze stejné gumy 9x více energie než při jeho zkrucování. Věřil jsem mu a také jsem navrhoval systém, jak tuto energii využít třeba u modelů F1B, nebo Cupe de Hiwer. Byli to dost složité se sytémem kladek a tvarovaného vřetene, které by umožnilo optimální využití různého tahu bez potřeby stavitelné vrtule. Toto jsem také navrhoval ve své knize Modely letadel s gumovým pohonem.
Jenže když jsme s naší Maruškou dělali testy s americkou gumou TAN SS, tak jsme došli k naprosto jiným výsledkům. U této výborné gumy bylo při 25°C jsme při lineárním natahováním naměřili výbornou hodnotu 33,2 J/g, ale při zkrucování překvapivě dobrých 14,84 J/g, tedy cca2,2 méně než u natahování. Dost jsem přemýšlel proč takové rozdíly oproti tomu, co tvrdí Hošek, jediné, co mne napadlo, je že on nenatáčel namazaný svazek ve vytaženém stavu.
Takže onen můj návrh mimo složitý systém kladek, vřetene a podavače kevlarového vlákna na vřeteno by potřeboval dlouhý a velmi pevný trup, je otázka, jak by toto vycházelo váhově.
Pravidla Cupe De Hiwer říkají prázdná váha minimálně 70g a svazek max. 10g. Nic o ploše a o vrtuli. Takže pokud to bude pevný kluzák, který má v trupu naviják gumy a cca 100m kevlarového vlákna, kterým bude tento kluzák vystřelován.
Co to přináší do kategorií minimaket ? U přesných maket typů letounů s krátkými gondolami hlavně vícemotorových a létajících člunů, lze místo hyzdícího motorsticku navíjet kevlarové vlákno natahující gumu a osy vrtulí. Pro těch potřebných 20 letových vteřin by to nemuselo být složité.

[Vyvel]

To, že natažená guma je v sobě schopna naakumulovat víc energie než zkrucovaná věděl už p. Pénaud (již v 19. století předvedl let modelu těžšího vzduchu právě s gumovým pohonem francouzské akademii věd). Zkrucování svazku je sice jakási ztráta energie ale bohatě to vyváží ta úžasná jednoduchost. Aniž bych chtěl rozporovat výsledky výzkumu ale ten devítinásobek mi připadá přehnaný, čísla kolem dvojnásobku budou asi reálnější.
Je potom otázkou kolik energie z natažené gumy se ztratí třením nejen v ložiskách jednotlivých kladek ale i třením vláken po nich. A hlavně kolik to všechno bude vážit i při použití současných kompozitních materiálů.
Kdysi jsem četl článek nějakého pamětníka, který zkoušel postavit model využívající energii nataženého svazku (guma a soustava kladek byla uvnitř křídla) ale výsledky neoslnily. V podstatě se jednalo jen o prodloužený klouzavý let. Nevím už co to bylo za časopis ale bylo to uveřejněno jako historická zajímavost.
Osobně si myslím, že nataženou gumu budu raději používat jako katapult.

[Lubomir Koutny]

Pavle máš stoprocentně pravdu. To naše měření to potvrdilo. Nevím, zda by také ten pevný trup s kladkami vůbec vyšel v rozumné váze. Ty ztráty třením kevlaru by mohly být přijatelné, jenže tam by se také přidalo velké tření natažené gumy na kladkách, takže raději ne.
Ano, katapult je téměř bezstrátový, jenže nelze použít třeba u P-30, tam se jasně mluví o vrtuli maximálně 10", u nás dokonce Igra 240. Asi nejvhodnější by to bylo u Cupe de Hiwer. Jen nevím zda 3m gumy TAN SS 3x1 mm při vytažení na 2,5m budou stačit k vytažení při katapultu modelu o váze 80g do větší výšky jak 50m, teoreticky ano, ale tu gumu a více jak 50m kevlaru je nutné po katapultu rychle navinout na cívku v trupu a tam budou ztráty, ty by byly velké, pokud by to trvalo dlouho - brzda jako steamer. Druhá možnost by byla, že guma s kevlarem by zůstala na zemi a model bez gumy by vážil 80g. Pak by to jistě dobře fungovalo, ale asi jen jednu sezónu, Určitě by se hned dělala změna pravidel a doplnila se věta o vrtuli...

[shark]

Luboši, Luboši, ty máš zase roupy...

1) Co je to za kategorii, Cupe de Hiwer?
2)Trup s kladkami by nevyšel v rozumné váze. To jsem ti už jednou vysvětloval.
3)V národních pravidlech P-30 nic o vrtuli IGRA není. 9.1.3.2. Povolena pouze plastová vrtule o průměru 240 mm (nesklopná).Nejbenevolentnější národní pravidla na světě... No, nechci ti napovídat...
4)Guma s kevlarem je součást modelu. Pokud zůstane na zemi, tedy oddělí se od modelu=neúspěšný pokus viz 3.G.5.b). Jakým způsobem chceš navíjet tu gumu do trupu v tom prvním případě mi není jasné.

Jinak postřeh, že se v pravidlech nepíše nic o vrtuli a zkrouceném gumovém svazku je dobrý...

[Lubomir Koutny]

Honzo o pravidlech a vrtuli u P-30 asi máš dnes pravdu. Dříve bylo, že vrtule musí být Igra 240 mm bez jakýchkoli úprav. Tu změnu jsem nezaregistroval.
Pokud jde o úschovu kevlaru a gumy v trupu, pak by to byla jednoduchá špulka (navíjení by zajistila pružina - gumu by nějaký šťoural mohl považovat za něco, co je třeba odečíst z celkového množství...). Samozřejmě, že navíjení by začalo až po vypnutí - tedy puštění kevlaru pomocníkem.
Nevím jak by se hodnotil případ, pokud bych vystřeloval model o letové váze 80g na kevlaru a gumě, která by zůstala na zemi po vypnutí modelu, podobně jako u větroňů - tam to snad také není odpadnutí části modelu ?
Jenže pořád si myslím, že ten i druhý způsob by byl tak na jednu sezónu, pak by to asi zakázali.
Něco podobného bylo, když kdysi na olympiádě v tréninku Španělé přišli se svými oštěpy a kbelíkem mydlinové vody. Namočili oštěp a pak s otočkou, jako při disku házeli přes 90 m. Ještě týž den se sešla nějaká komise a zakázala to. Inu kluci byli nedočkaví, pokud by s tím přišli až v závodě, tak by vyhráli olympiádu. Co není zakázané, to je povolené!

[shark]

Luboši, u větroňů je šňůra vzletové zařízení, nikoli součást modelu.

U navíjení šňůry, kterou drží pomocník, narazíš na onoho pomocníka, resp. na 5.G.11.b) Každý soutěžící musí sám natočit motor a model vypustit.

Nic ve zlém, ale vymýšlíš fakt ptákoviny - tak na jeden start, nikoli jednu sezónu

Nemá moc smysl o tom dále debatovat.

IGRA 240 v dřívějších pravidlech - to fakt nevím. Bylo to u CO dvojek, neupravovaná Modela a vrtule, ale u P-30 netuším. Ale je to vlastně úplně jedno.