هواناو چیست؟ | هوافضای جوان

هواناو چیست؟

هواناو یا هاورکرفت نوعی وسیله‌ی «هوادریایی» و چندمنظوره است که روی بالشتکی از هوا حرکت می‌کنه و توانایی حرکت روی دریا، یخ، خاک، گل و … رو داره. هواناو این کار رو با کمک بالشتک هوا انجام میده، در حقیقت باید گفت که هواناو روی هوا حرکت میکنه و اصلا با سطحی که روی اون حرکت می‌کنه تماسی نداره. این اتفاق باعث می‌شه که هواناو بیشتر شبیه یه هواپیما توسط یه خلبان هدایت بشه، تا شبیه یه شناور.

یک نمونه هواناو نظامی متعلق به ارتش هند

یک نمونه هواناو نظامی متعلق به ارتش هند

بدنه اصلی  هواناوها در زیر خود دارای یک بالشتک هستند که در مواقع حرکت این بالشتک از هوا پر شده و باعث میشه که هواناو به سمت بالا بیاد و زیر بالشتک از هوا پر بشه که به این عمل Hovring میگن، برای همینه که این وسیله اسم هاورکرفت Hovercraft رو به خودش گرفته. همونطور که گفته شد این هوای محبوس در زیر هواناو باعث می‌شه که هواناو در هنگام حرکت روی لایه‌ای از هوا باشه و با سطح زیرین تماسی نداشته باشه. به همین دلیل اصولا هواناو یه وسیله آبی-خاکی حساب می‌شه و میتونه روی همه این سطوح حرکت کنه.

هواناو pioneer mk3 در حال حرکت در خشکی

هواناو pioneer mk3 در حال حرکت در خشکی

تاریخچه هواناوها

در سال ۱۷۱۶، امانوئل سوئدنبرگ (Emanuel Swedenborg) که یه دانشجوی الهیات بود!!! اقدام به ساخت یک وسیله شبیه به یه قایق وارونه کرد. این قایق وارونه از یک تیوپ باد، یک کابین کنترل قایق و یک سطح نیم دایره به شکل پارو که عمل فشردن هوا رو به پایین را بر عهده داشت، تشکیل شده بود.

در اواسط دهه ۱۸۷۰ میلادی مهندس انگلیسی ایزاک تورنیکروفت (Isaac Thorneycroft) وسیله‌ی دیگه ای طراحی کرد، ایده اصلی این وسیله این بود که هوا مابین بدنه قایق و آب وجود داشته باشه، او این کار را به خاطر کاهش اصطکاک بین آب و بدنه و افزایش سرعت قایق انجام داد. در ادامه در سال‌های ۱۹۳۵ یک پروفسور شوروی به نام ولادیمیر لوکف (Vladimir LevKov) تعدادی تانک و قایق را به شکل یک بدنه شناور همراه با یک بالشتک در زیر بدنه ساخت؛ که می‌شه گفت اولین نمونه‌های ساده و تکامل نیافته از هاورکرافت‌های امروزی بود. اولین مدل L1 نام داشت که به صورت ساده متشکل از دو Catamarans ( به قایق‌هایی که از دو بدنه کنار هم تشکیل شده‌اند می‌گویند) و دارای ۳ موتور بود.  دو موتور M-11 افقی در حفره‌ای قیف مانند در وسط شناور نصب شده بودن و موتور سوم هم که اونهم یک یه موتور M-11 بود، در قسمت عقب قایق برروی یک ستون و بوسیله چهار تا بست نصب شده بود. تراکم هوا در تیوپ بوسیله موتورهای افقی به وجود می‌آمد. در بین چندین تست موفق، یکی از قایق‌های تیوپ‌دار آقای لوکف به نام L-5 در سال ۱۹۳۷ توانست به سرعت ۷۰ گره دریایی (۱۳۰ کیلومتر در ساعت) برسه.

هواناو L1 اولین نمونه هواناو در ابعاد اصلی در تاریخ، ساخته شده توسط پروفسور لوکف

هواناو L1 اولین هواناو ساخته شده در ابعاد اصلی در تاریخ، ساخته شده توسط پروفسور لوکف

هواناو L5 که به سرعت 130 کیلومتر درساعت رسید

هواناو L5 که به سرعت ۱۳۰ کیلومتر در ساعت رسید

 در حالی که همگان کریستوف کاکرل انگلیسی رو برای ساخت هواناو SR.N1 در سال ۱۹۵۲ در بریتانیا، “پدر هواناو جهان” می‌شناسند ولی باید تاکید کرد که این پروفسور لوکف بود که ۱۷ سال قبل اولین نمونه هواناو را ساخت البته نمونه‌های ساخته شده توسط کاکرل بود که به صورت پیوسته و تجاری منتج به ساخت هواناوهای مدرن امروزی شد. در شکل زیر اولین مدل هواناو ساخته شده توسط کاکرل از چوب بالسا رو می‌بینید؛ این مدل ساده برای این طراحی و ساخته شد بود تا نشون بده که این وسیله قابلیت تجاری شدن رو داره. اولین نمونه در ابعاد واقعی با نام SR.N1 که ساخت شرکت «ساندرز رو» هست نیز در عکس زیر قابل مشاهده است.

پروفسور کاکرل در کنار اولین مدل هواناو ساخته شده از چوب بالسا

پروفسور کاکرل در کنار اولین مدل هواناو ساخته شده از چوب بالسا

اولین نمونه هواناو ساخته شده در ابعاد اصلی توسط کاکرل

اولین نمونه هواناو ساخته شده در ابعاد اصلی توسط کاکرل

اصول کار هواناوها

همون طور که گفته شد هواناو وسیله ای هست که بواسطه یه بالشتک پرشده از هوا، از روی سطح زمین بلند شده و در مرحله بعد به وسیله فن‌ها روی لایه نازکی از هوا به سمت جلو حرکت می‌کنه. همونطوری که می‌بینید هواناو برای حرکت نیازمند دومرحله است:

 ۱- مرحله بلند شدن از سطح ۲- مرحله حرکت به جلو.

 برای بلند شدن هواناو از سطح ابتدا هوا رو توسط دمنده‌هایی که در عرشه شناور قرار دارند به داخل بالشتک می‌دمند وقتی بالشتک از هوا پرشد با توجه به اینکه زیر بالشتک به بیرون راه داره، هوای اضافه‌ای که توسط فن به داخل بالشتک دمیده می‌شه برای خروج به زیر بالشتک رفته و باعث می‌شه شناور از روی زمین بلند بشه. شاید این سوال پیش بیاد که وزن شناور چه قدر می‌تونه باشه که هوا بتونه بلندش بکنه؟! باید به این سوال اینطور جواب بدیم که قدرت موتورهایی که فن‌های دمنده هوا رو می‌چرخونند تعیین می‌کنه که آیا شناور از زمین بلند می‌شه یا نه. این بلند شدن و فاصله گرفتن از زمین وابسته به اندازه و نوع هواناو می‌تونه از ۱۵ سانتی متر تا ۴۵ سانتی متر متغیر باشه. هر شناوری برای حرکت رو به جلو چه در آب و چه در هوا، نیازمند یه سیستم رانش هست. مثلا برای شناورهای بزرگ «پروانه دریایی» یا «واترجت» و برای بعضی هواپیماهای ملخ دار «پروانه» باعث می‌شه که اون شناور روی آب و یا در هوا به سمت جلو حرکت بکنه. هواناوها هم مانند هواپیماهای داری ملخ، از یک یا چند پروانه برای حرکت به سمت جلو استفاده می‌کنند. تو شکل می‌شه بهتر این موضوع رو مشاهده کرد. این شکل نمای برش خورده یه هواناو از روبروست؛ شماره یک همون پروانه‌ها و ملخ‌هایی هستند که قراره هواناو رو به جلو ببرند، شماره ۲ اشاره به هوایی داره که به داخل بالشتک دمیده می‌شه تا بالشتک رو پر کنه، شماره ۳ همون فن‌هایی هستند که هوا رو به داخل بالشتک می‌فرستند، شماره ۴ بالشتک زیر هواناو است که عموما از پارچه‌های ضخیم ساخته شده‌اند و شماره ۵ همون هوای خروجی از زیر بالشتک هست که هواناو رو از سطح بلند می‌کنه.

نمایش جزیئات یک هواناو و اصول حرکتی آن

نمایش جزئیات یک هواناو و اصول کار اجزای آن

بعضی از نمونه‌های هاورکرافت‌ها دارای نازل‌هایی (Duct) دور پروانه هستند که باعث می‌شه راندمان پروانه بیشتر بشه (مانند اولین شکل همین مقاله) و بعضی از مدل‌ها نیاز به سکان ندارند و با چرخاندن کل پروانه و نازل تغییر مسیر می‌دهند.

بعضی از هواناوها هستند که از یک فن همزمان هم برای جلورفتن و هم برای پرکردن هوای داخل بالشتک استفاده می‌کنند و ممکنه حتی از یک موتور که قدرت بالایی داشته باشه هم استفاده کنند و یا مثلا فن‌هایی که برای پرکردن بالشتک هستند، از موتورهای الکتریکی استفاده کنند و فن جلوبرنده از موتورهای بنزینی، گازوئیلی و یا موتورهای توربینی؛ که این بسته به نوع هواناو و مدل اون می‌تونه متفاوت باشه. برای مثال شکل زیر یه هواناو تک نفره رو نشون میده که همونطوری که می‌بینید دارای یک فن به همراه نازل هست که هوای ورودی بعد از گذشت از فن به دو قسمت تقسیم شده که یک قسمت برای جلو بردن هواناو از عقب پروانه خارج می‌شه و قسمت دیگه اون به زیر هواناو هدایت می‌شه تا بتونه هواناو رو از زمین بلند کنه.

شکل شماتیک یک هواناو نخوه ورود هوا و عملکرد فن

شکل شماتیک یک هواناو و نحوه ورود هوا و عملکرد فن

هواناوها با توجه به اینکه روی هوا حرکت می‌کنند برای ایستادن و توقف نمی‌تونند از اصطکاک سطح استفاده کنند برای این منظور در هواناوها برای کاهش سرعت و یا توقف، جهت چرخش پروانه رو عوض می‌کنند تا نیروی مخالف تولید بشه و هوانا متوقف بشه.

اجزای هواناوها

یه هواناو به طور عمومی از اجزای زیر تشکیل شده است.

۱- بدنه: سازه اصلی هواناو که همه سیستم‌ها و متعلقات روی اون سوار می‌شوند.

۲- بالشتک: سازه انعطاف پذیری که زیر هواناو قرار دارد و عموما از پارچه‌های ضخیم و کامپوزیتی ساخته می‌شود.

۳- سیستم بالابری: شامل فن و تجهیزات جانبی که وظیفه دمیدن هوا به داخل بالشتک رو داره.

۴- سیستم رانش و جلوبری: شامل پروانه و سکان و متعلقات اون، که وظیفه پیشرانش و تغییر جهت در هواناو رو برعهده داره.

۵- سیستم قدرت: شامل موتور، جعبه دنده و دیگر اجزا؛ که وظیفه انتقال نیرو از موتور به فن و پروانه‌ها رو داره.

بعلاوه اینها تجهیزات نجات، سیستم‌های الکتریکی و کنترل و تجهیزات رادار و … نیز ازجمله اجزای هواناو هستند، همچنین در مدل نظامی تجهیزات نظامی هم به هواناو اضافه میشه.

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hovercraft

http://www.brocki.neostrada.pl/hovercraft/history_e.htm

http://irartesh.ir

https://weaponsandwarfare.com/2015/08/30/levkovs-hovercraft

http://awakenings2012.blogspot.com/2016/05/floating-on-air.html


پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.