С помощью нижнего грузового противовеса, состоящего из двух цилиндров поз.45, двух хомутов поз.42 и 47 и массивного груза с точной величиной веса (груз условно не показан), фиксируется угол направления стартовой тяги. Это направление безопорной тяги может принимать положение, начиная от вертикального направления до любого другого угла наклона, включая даже и горизонтальное действие с целью скольжения по водной поверхности и полу. Для плавности старта и приземления вес грузового противовеса следует точно подобрать так, чтобы вертикальная проекция наклонной тяги чуть-чуть превышала стартовый вес игрушки. После завершения этапа настройки надо просто повернуть кран поз.41 в положение «Открыто» и наслаждаться игрой, в которой устройство будет ВЕЧНО плавать, скользить, выполнять подлеты и после того, как ВСЕ игроки захотят отдохнуть от этого занятия. Случайное перекрытие потока полностью или частично от поворота кранов или частиц загрязнений, которые попали в воду, приведут к ПАДЕНИЮ тяжелой игрушки с высоты подлета, что может привести к травмам и разрушению обстановки помещения. Поэтому лучше начать с вертикальных подлетов на диванах, матах или матрасах под надзором взрослых членов семьи. А после серии опытов, при которых проявятся оптимальные соотношения всех критичных размеров и веса деталей, игрушку уже можно будет изготовить на точном 3D принтере одним неразборным монолитом со всеми полостями, ниппелями и кранами, с одним углом направления тяги. Поэтому она будет легкой и безопасной в игре. Надо знать о правильном моменте остановки игрушки. Когда в ней на миг вода сжата в одной из полостей, следует повернуть ближайший торец любого поворотного крана. Если попадете на середину полетного цикла, когда давления в обеих торцевых полостях гидроаккумуляторов равны, то при новом включении воду нельзя будет разогнать. Придется снова повторить часть первой предстартовой подготовки. Принцип сохранения энергии сжатого воздуха в одной из двух аккумулирующих полостей в момент остановки движения воды в замкнутой гидросистеме позволит во ВСЕ моменты включения обеспечить первичный разгон воды и в гидроэфинных приводах.
Удачное согласование критичных концептов для замера силы безопорной тяги позволило предложить для испытаний самую простую гидравлическую схему, представленную на эскизе 27, которая обеспечивает регулировку давления и расхода воды, проходящей через гидростенд. Основу гидростенда образует изогнутое сопло Лаваля, которое сложено из полостей рассчитанных сечений золотника поз.1, закрытых герметичной тонкостенной втулкой поз.2. Втулка и золотник изготавливаются из алюминиевого сплава Д16Т. Чертеж золотника представлен на эскизе 26, но для испытаний следует уменьшить ширину сопла до 1,56 мм, а ширину цилиндрических поясков диаметром 50,27 мм для уплотнения хомутами поз.6 надо увеличить настолько, чтобы общая длина (L) золотника оказалась равной 72 мм. Три хомута поз.3 и 6 выполняют функцию бандажа (на эскизе 24), но дополнительно крайние хомуты поз.6 повышают герметичность сборочного соединения упругим обжатием тонкостенной втулки поз.2 толщиной 1 мм. Центральный хомут поз.3 позволяет сохранять геометрию прямоугольной формы самого узкого сечения изогнутого сопла Лаваля точной силой обжатия, противодействующей расчетному давлению воды в канале. Штуцер поз.4 позволяет подсоединить гибкий участок трубопровода в виде резинового шланга или металлорукава поз.31 и 32. Для уплотнения трубной резьбы в теле золотника при закручивании щтуцеров использована подмотка поз.5 из нити ФУМ. Три хомута поз.3 и 6 под участками винтовой передачи имеют серповидный вкладыш поз.7. Они должны пройти плотную притирку по наружному диаметру тонкостенной втулки на ОТДЕЛЬНОМ чугунном шаблоне как самого вкладыша поз.7, так и соответствующей стальной ленты хомута. При этом стальная лента хомута и вкладыш должны получить плавный переход к торцам для исключения скачка краевого давления, оставляющего вмятины на тонкой втулке поз.2.
Хомуты поз.8 и 9 стягивают в одно целое сборку из поз.1,2 и плиту поз.10, в отверстиях которой с зазором установлены 4-е трубки поз.12 для центровки упругих элементов в виде резиновых колец (от шланга) поз.11 или тарельчатых пружин при больших усилиях безопорной тяги «F». На углах плиты поз.10 предусмотрено четыре зоны замера высоты «h» на поз.16 в точках 1, 2, 3 и 4 до начала опыта и в процессе опыта, когда под действием утяжеления безопорной силой плита осаживается, сжимая упругие элементы поз.11. По средней величине осадки плиты тех же упругих элементов, но уже в измерительной машине определяется точная величина безопорной тяги. При возможности желательно заменить детали поз.11 тензодатчиками, так как при случайном или аварийном сбросе давления воды в трубопроводах гидростенда сжатые упругие элементы могут его мощно подбросить, создавая угрозу жизни для исследователей. Система замера давления от 4-х домкратов будет безопасной.
Поз.13, 14 и 15 входят в конструкцию радиального слива, позволяющего гасить давление воды, показанное черным треугольником поз.36 на сливном участке поз.34. Для уменьшения насыщения воды воздухом от множества боковых струй радиального слива его детали располагают под уровнем воды поз.37 в сливной емкости поз.35. Тормозящий вентиль поз.33, частично перекрывает сечение трубопровода, чтобы препятствовать дальнейшему РАЗГОНУ воды за предел расчетной скорости. При повторных замерах безопорной тяги следует каждый раз воду сливной емкости вакуумировать 15…20 минут, подвергая ее холодному кипению, для восстановления высокого уровня упругости воды, что заметно влияет на величину тяги. Разрежение для вакуумирования может быть получено на ВСАСЫВАЮЩЕМ штуцере автомобильного компрессора.
Основание поз.17 под действием безопорного утяжеления стенда от 1,5 тн до 13,5 тн НЕ должно РАЗРУШИТЬСЯ. Лучше всего подойдет фундаментный железобетонный блок, где на ровной поверхности металлической плиты (на эскизе 27 условно не показана) могут располагаться упругие элементы поз.11 и центрирующие трубки поз.12. К остальной части общего основания требования по несущей способности соответствуют несущей способности пола жилых помещений.
ВНИМАНИЕ!!! Такая сила «точечного» воздействия от 1,5 тн до 13,5 тн уже способна обрушить межэтажные перекрытия!
На основании поз.17 располагаются сливная емкость поз.35, гидростенд с плитой и упругими элементами, ручная автоминимойка высокого давления поз.26, в том числе емкость поз.22, наполненная водой до уровня поз.23. На схеме подачи воды в гидростенд для наглядности емкости поз.22 и 35 разнесены в разные стороны, но для удобства оперативного управления испытаниями они должны находиться рядом так, чтобы все вентили поз.28,29 и 33 могли быть расположены на любой стойке с одной стороны (стойка условно не показана). Тогда гибкие участки трубопроводов (шланги или металлорукава поз.31 и 32) также расположатся с одной стороны с изгибом в горизонтальной плоскости.
На дне емкости поз.22 находятся два фильтра поз.19 и 21, защищающих узкую часть изогнутого сопла Лаваля от случайных механических включений и пыли, угрожающих быстрым абразивным износом тонкому заострению узкой части сопла из материала Д16Т. Символы светлых треугольников поз.18 и 20 на схеме обозначают разреженное давление, которое ниже атмосферного, на участках трубопроводов поз.24 и 25. Трубопровод поз.25 позволяет подавать воду в автоминимойку поз.26 для первичного разгона воды в гидростенде высоким давлением, обозначенным черным треугольником поз.27. При этом вентиль поз.28 позволяет плавно увеличивать давление и расход воды, проходящей через гидростенд, при ЗАКРЫТОМ вентиле поз.29 обходного трубопровода поз.24. Когда гидростенд зазвучит на расчетной ноте, он будет САМ разгонять воду благодаря насосному эффекту, поэтому вентиль поз.28 можно закрыть полностью и выключить автоминимойку, если вентиль поз.29 будет полностью открыт. Дальнейший саморазгон воды, проходящей через гидростенд, не допускается благодаря тормозящему вентилю поз.33, где минимальный зазор сдерживает напор насосного эффекта.
ВНИМАНИЕ!!!!
При первом подключении гидростенда к (схеме) системе трубопроводов все вентили должны быть полностью закрытыми. Затем надо подключить автоминимойку поз.26 к источнику питания (он не показан) и постепенно открыть вентиль поз.28 полностью. Только после этого начинаем медленно открывать вентиль поз.33, ожидая осадки плиты и начала звучания в изогнутом сопле Лаваля золотника поз.1. Тщательно обдумайте свои безопасные действия.
С начала звучания ударных вибраций можно попробовать следующий режим: открываем вентиль поз.29 до конца, а затем перекрываем полностью вентиль поз.28, после чего отключаем автоминимойку поз.26 от блока питания. В этом режиме насосный эффект сопла будет сам подавать воду в гидросистему. При завершении подачи воды обязательно будет подскок плиты поз.10 в сборе с другими деталями. Нужна сетка для удержания, а также все замеры надо успеть сделать до отскока. Поэтому в одиночку проводить испытания категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ !!!! Тщательно обдумайте свои безопасные действия.
