Parasolkowy kajtek
Przy okazji budowy nie całkiem małego, za to całkiem poręcznego (bo składanego) modelu statku powietrznego, który jest bezpośrednim protoplastą pierwszych aeroplanów, odkurzymy nieco zapomnianą już historię pionierów aeronautyki. Mawia się, że latawiec to najstarszy brat samolotu. Modele płaskie znane były już w starożytnych Chinach, ponad 3000 lat temu. Służyły do zabawy, praktyk religijnych, wspomagały kampanie wojskowe i były pomocne podczas eksperymentów naukowych (używał ich np. Benjamin Franklin ? elektryczność czy Guglielmo Marconi ? radio). Jednym z głównych problemów podczas korzystania z latawców płaskich było utrzymanie ich stateczności bez długiego, elastycznego ogona. Wielu konstruktorów próbowało swych sił z często niepokornymi latawcami płaskimi. Pierwsze modyfikacje opatrzone patentem z 1900 roku należą do Williama Abnera Eddy'ego, którywprowadził najpopularniejszą dziś formę latawca o kształcie deltoidu (ang. diamond kite), a następnie podniósł mu końcówki skrzydeł. Taki latawiec potrzebuje już znacznie krótszego ogona ? odpowiednio wyważony potrafi latać nawet i bez niego, choć z niebezpiecznie niewielkim zapasem stateczności. Jednak dopiero główny bohater naszego dzisiejszego opowiadania przewrócił cały ?latawcowy świat? do góry nogami.
?Jeśli ktokolwiek z ludzi, bardziej niż jakikolwiek inny, zasługuje na sukces w lataniu, to tym człowiekiem jest pan Lawrence Hargrave z Sydney w Nowej Południowej Walii. (?) Wiem, że ten sukces jest tak pewny jak śmierć", napisał dziesięć lat przed pierwszym lotem człowieka w samolocie Octave Chanute ? amerykański inżynier, poważany konstruktor i jeden z pierwszych teoretyków lotnictwa.PAN LATAWIEC Lawrence Hargrave (1850?1915) poświęcił większość swojego życia na skonstruowania maszyny, która będzie latać. Można o nim powiedzieć, że był inżynierem, artystą, astronomem, historykiem, wizjonerem, wynalazcą, konstruktorem, modelarzem, ale przede wszystkim jednym z najsłynniejszych pionierów historii awiacji. Mało kto wie, że zajmował się między innymi tak nowoczesnymi na owe czasy projektami jak: praktycznym wykorzystaniem energii słonecznej, maszynami liczącymi czy biomechaniką (np. wężowymi robotami). Dziś jest chlubą Australijczyków. Jego podobizna widnieje na dwudziestodolarowym australijskim banknocie, jego imieniem nazywane są szpitale, ulice, parki. Jemu poświęcona jest specjalna ekspozycja Powerhouse Museum w Sydney. Urodzony w angielskim Greenwich, przeprowadził się wraz z rodziną do Australii w wieku 15 lat. Jako młody człowiek pływał wokół Australii, rysował, studiował astronomię. W 1878 roku został mianowany asystentem Obserwatorium Astronomicznego w Sydney. Po odziedziczeniu majątku przeszedł na emeryturę i poświęcił się badaniom naukowym. Jako jeden z pierwszych na świecie zaobserwował, że zakrzywiona powierzchnia skrzydła daje dużo większą siłę nośną niż płaska, a powierzchnia ?esowa? poprawia stateczność latającego skrzydła. Odkrył też, że model latawca o płatach nośnych wykonanych z dwóch oddzielnych komórek-skrzynek ma większą stateczność i siłę nośną niż jego wersje płaskie. Najbardziej spektakularna demonstracja jego projektu odbyła się 12 listopada 1894 roku, kiedy to cztery połączone latawce skrzynkowe wzniosły konstruktora na 16 stóp w górę, przy prędkości wiatru 21 mil/h. Eksperyment ten był potem relacjonowany w branżowych rocznikach ?Progress in Flying Machines? oraz ?Aeronautical Annual for 1896?. Wówczas to Hargrave udowodnił celowość zastosowania bardziej funkcjonalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Z jego doświadczeń korzystali m.in.: Alexander Graham Bell, Robert Baden-Powell, Samuel F. Cody, Santos Daumont, Gabriel i Charles Voisin ? a za pośrednictwem Chanuce?a również najsłynniejsi pionierzy awiacji: Orville i Wilbur Wright. Skoro udało się pokonać problem stateczności i zwiększenia siły nośnej, kolejną sprawą do rozwiązania był odpowiednio lekki i mocny silnik. Już w roku 1889 Hargrave zbudował silnik na sprężone powietrze. Jednak nie był z niego zadowolony i dlatego prototyp nigdy nie został oficjalnie zaprezentowany. Odkryto go na nowo wiele lat później. Pracując nad silnikami lotniczymi, skonstruował prototyp silnika, który można uznać za pierwszy silnik rotacyjny. Kilka różnych źródeł donosi, że silnik ten pojawił się w formie zmodyfikowanej w 1908 roku, jako francuski silnik Gnome. Hargrave jednak z wielkim optymizmem i zaangażowaniem budował kolejne 17 prototypów. Niestety, pracując w pojedynkę, przy ograniczonych środkach, nie mógł pokonać ówczesnych problemów technicznych. W zbudowanym przez niego w 1902 roku płatowcu polecieli dopiero 90 lat później studenci z uniwersytetu w Sydney, zastępując pierwotny silnik nieco doskonalszą wersją. Mr Hargrave był skromny. Choć uważał, że nie nadaje się na nauczyciela, wiele godzin spędził, ucząc dzieci i młodzież budowy swoich latających modeli. Twierdził, że wiedzę należy zdobywać praktycznie, przez doświadczenia z modelami. Jego ulubionym powiedzeniem było ?knowledge without words?. Był też wzorcowym praktykiem-eksperymentatorem, jego projekty były zawsze starannie wykonane i opisane. Mawiał, że trzeba utrzymywać swoją pracę w takim kształcie, by w dowolnym momencie mogła być kontynuowana przez dowolną osobę ? laika czy eksperta, który studiując notatki, rysunki i korzystając z jego narzędzi, mógłby pracować w taki sposób, by praca ta nie została utracona. Żadnego ze swoich wynalazków nigdy nie opatentował, ufając, że nowe odkrycia należą do całej ludzkości i będą służyć wspólnemu dobru. Stanowczo sprzeciwiał się wykorzystaniu swoich odkryć do celów wojennych, niestety bez powodzenia. W roku 1910 przekazał do Muzeum Technologicznego w Monachium ponad 70 swoich modeli wraz z planami, opisami i danymi z doświadczeń. POMYSŁY NA SKŁADAKI Latawce skrzynkowe w bardzo krótkim czasie opanowały cały świat. Używano ich do najróżniejszych zastosowań z lotami załogowymi włącznie. Pojawiło się wiele modyfikacji i zastosowań ? nawet potwierdzonych patentami. Pewnym kłopotem w eksploatacji (a jeszcze bardziej w transporcie) latawców skrzynkowych są ich niemałe rozmiary, stąd próbujemy je niemal zawsze projektować jako składane. W odniesieniu do latawców przestrzennych (typu Corbina, Pottera) najprostsze rozwiązanie to składane ramiona krzyżaków ? co umożliwia spłaszczenie szkieletu do dwóch ram. Można też wpinać krzyżaki w gniazda na podłużnicach. A gdyby tak jednak złożyć je jak parasolki? Dłuższy czas się do tego zbierałem, w końcu jednak dawno wymyślone rozwiązanie doczekało się realizacji. W zasadzie idea jest prosta, latawiec ma się składać do możliwie najmniejszych rozmiarów, jak parasolka. Geometria to w zasadzie banał ? ot, krzyże składane do środka (na zewnątrz powodowałyby zwiększanie długości pakunku). Wykonamy latawiec o przekroju kwadratu, typu Corbina. Korzystniejszy aerodynamicznie latawiec Pottera (o romboidalnym przekroju) niestety nie będzie za bardzo się nadawał do składania. Największe wyzwanie to zatem odpowiednie zawiasy. Do celów tego projektu przetestowałem trzy rodzaje. Taśmowe (z tasiemki pasmanteryjnej lub skóry), mocowane za pomocą omotki z mocnej nici, zszywek (szpilek) i kleju, okazują się w miarę wytrzymałe, ale mocno kłopotliwe w montażu (ach, te nitki!). Blaszano-prętowe (typu zawieszka do obrazków), ale też kotwione do listew, dość mocne, jeśli wykona się je z blachy stalowej ? zostały jednak odrzucone przez podobne trudności jak wyżej. Ostatecznie zastosowałem dwunastomilimetrowe śruby M2 wraz z plastikowymi okuciami grubości 1,5 mm (jeszcze lepsze byłyby duralowe, ew. stalowe ? wtedy również cieńsze). Duże ułatwienie montażu to największy plus takiego rozwiązania. Pewne obawy (jak się okazało później ? nie pozbawione podstaw) budziła we mnie wytrzymałość plastikowych okuć, ale na ich plus przemawia to, że można je w miarę tanio wypalić laserem, a jeszcze lepiej ? wyfrezować ploterami cyfrowymi w wielu zakładach wykonujących reklamy. (Czytelników, którzy będą zainteresowani przygotowaniem pliku zawierającego takie elementy w celu wykonania ich w technologii CNC, zapraszam serdecznie na forum ?Młodego Technika? ? do końca tego roku służę pomocą w opracowaniu takowego dla stosownej technologii). Podstawowymi elementami konstrukcji będą listwy 8×8×1000 mm ? 7 sztuk: 4 na wzdłużniki i 3 na krzyżulce. Na poszycie polecam dakron spinakerowy, lekki ortalion, a najekonomiczniej ? ścisłą (mało przepuszczającą powietrze) poliestrową podszewkę. Linką odpowiednią do tego typu silnych latawców jest dratwa. Latawiec składa się i rozkłada najszybciej spośród wszystkich latawców przestrzennych opracowanych we wrocławskim Zespole Pracowni Modelarskich MDK. Bardzo przyzwoicie zachowuje się w locie. Choć jego budowa trwała wyraźnie dłużej niż innych wersji, jestem zadowolony z tego projektu. Myślę, że dobrze sprawdzi się na przykład podczas wyjazdowych pokazów czy zawodów modelarskich. Jedyną modyfikacją, którą rozważam, jest zamiana okuć na metalowe. WARTO ZOBACZYĆ RÓWNIEŻ /files/art/mt_9_07_18.pdf ? latawiec FEST-ynowy (typu S.F. Cody?ego) ? w opracowaniu autora. /files/hov/82-nw-07-latawiec-skrzynkowy.pdf ? trójkątny ze skrzydłami (wzoru Silasa J. Conyne?a) w opracowaniu Włodzimierza Mazurczaka. http:// /casalboni_hargrave.html ? bogato ilustrowany, szczegółowy opis budowy repliki oryginalnego latawca Hargrave?a, opr. Andrea Casalboni. http://discontents.com.au/words/articles/remembering-lawrence-hargrave ? biografia Hargrave?a (po angielsku).
