XXXX浙江万里大学科协项目简介

1、.：.；宁波大学2021-2021年度挑战杯初赛工程 “可控性喷气式登山，潜水助推器工程引见组名：自在之翼组长：干超组员：罗鹏程 查镇浩 董黄正 陈春霞 吴涵涵 王佩玲 秦庚所属院系：机电学院废品假象效果图：正视图侧视图背视图一该产品的诞生符合时代需求1人类对亲临自然环境的探求的设备需求在这个科技高速开展的时代，人类企图更进一步的了解大自然，然而，就山地探险这一项而言，人类任然处于设备上较为落后的阶段，大多还是采取徒步和攀爬等手段。这样的危险性是极大的，此类事件呵斥的悲剧多不胜数。很多中国西部的多山地域有着丰富的矿藏，大量的古生物化石，天然原始的科考，探险环境。然而崎岖的山路，险峻的地形却限制

2、了大型交通工具的进出，科考团队，发掘团队，探险团队的人员只能徒步进展相关搜集，调查，等任务，任务过程中就有着诸多不便甚至不平安要素。另一方面，人类的开展趋势和求知欲使得人类对海洋的探求力度必将加大，而在此过程中难免需求潜水员亲临险境，人类在水中的挪动由于遭到极大的阻力而变得缓如龟速，因此，处理人类在水中的机动性问题也是一个有必要的课题！2全名健身推行导向新型户外运动诞生生命在于运动，是永久真理。如今的青少年户外运动方式多种多样，部分勇于探求，勇于超越的青年更是开辟了“极限运动这一全新版块。而人类的运开工程也是需求不断创新和开展的，例如，赛车，自行车，滑雪，等运动都是后来演化出来的，无论是水中的

3、还是陆地上的户外运动，都还有很大的创新空间。21世纪，人们处理温饱问题之后，随着全民健身的推行由于需求新颖刺激，安康与阳光的运动是人类的天性。“太空登山必然会成为喜欢新奇创意的青年户外运动喜好者的最爱！3低科技，高创意指点革命性突破有了该安装8848.2米的世界第一峰珠穆朗玛高度再也不是什么遥不可及的高度了。“人皆可登！二.该产品合法性思索 本产品是一款类似于助推器的一件发明，经过向竖直方向喷气获得一个反向的作用力，用于抵消部分重力。本产品的优点在于：1、西部很多含有富矿的山区地形险峻，崎岖峻峭，即使有大型开采机械的协助 ，依然需求大量人力，而矿工在任务过程中在崎岖地形下进展搬运等任务的机动性

4、是非常低下的，也是危险的。有了“风暴使者，对中国采矿事业是一大提高。2、风暴使者有很多不同的款式，有一款非常酷的是适宜青少年户外运动喜好者进展刺激平安的极限运动。是一种值得推行的体育工程。3、中科院很多科考团队，在云南，贵州一些真实太过偏远的山区是几乎无法进展科研的，由于地形太险峻，车开不上去，他又不能够把山炸了，当地人等很少去的有一些原始山林地域，说不定里面有有趣的事物，但是，我们需求高机动性的小型器械协助 。经过以上的引见可以看出本产品在对一些特殊任务作业人员有很大的协助 ，对部分青年热衷的极限运动提供一个新的运动，但是也需求提出的是，本产品存在一定得危险性，并不是一切人都适宜的，比如老人

5、、孕妇、小孩等一些限制性行为才干人和精神病患者。当然被一些不法份子利用实施犯罪时绝对不允许的，该当对本产品采取有效的维护。 该产品与 、 、 、均无冲突。三产品阐明1产品大体形状草图展现 目前形状上任然处于构思阶段，这是第一种构思。喷口位于运用者肩部，由于喷出气体具有高温高热特性，这样可以防止山体本身遭到损害。 构思2 喷口集中位于臀部构思3 喷口共四个，臀部两个，肩部两个2产品运用方法及功能简介 人类登山之所以危险，困难，根本缘由是遭到重力影响，从最简单的物理模型来看，登山的本质是抑制重力做功。而此安装的根本功能就是朝竖直方向放射出一定动量的气体，以抵消掉运用者部分或全部重力，发明出一种类似

6、于太空中行走攀爬的环境。在失重或完全失重环境下，2-3米的高度不过是轻松一跃罢了。即使在悬崖峭壁上攀爬也是轻松自若壁虎普通。而且非常平安，由于喷出气体的动量是可手动调理的。包括动力调理和方向调理，这样就可以实现，平安，轻松的登山了。假设在水中就更简单了，穿上潜水服，在套上该安装。分开就可以感受海豚普通的水中自在灵敏度了。该安装的分量控制在30KG以内。因此，其方便，易携带，可推行。虽然目前该安装喷出气体任然具有高热特性，但是此配备配有隔热服，和头部防护罩，人体是绝对平安的。3产品内部构造原理及技术目的研发阶段1.发动机的选择此项产品基于喷气式飞机涡轮发动机技术，仅需一个微型类涡轮发动机能承载人

7、体即可。其发动机原理如下。目前本小组提供参考中的几种发动机：参考一，涡轮喷气发动机这类发动机具有加速快、设计简便等优点，是较早适用化的喷气发动机类型。但假设要让涡喷发动机提高推力，那么必需添加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度添加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。参考选择二，涡轮风扇喷气发动机涡扇发动机效率高，油耗低，但涡扇发动机技术复杂，尤其是如何将风扇吸入的气流正确的分配给外涵道和内涵道，是极大的技术难题。因此只需少数国家能研制出涡轮风扇发动机，中国至今未有批量适用化的国产涡扇发动机。参考选择三，火箭冲压喷气发动机冲压发动机的优势在于构造简单、分量轻、体积小、推

8、重比大、本钱低。简单的说就是一个带燃油喷嘴和和点火安装的筒子。因此常用于无人机、靶机、导弹等低本钱或一次性的飞行器。同时由于推重比远大于其他类型的喷气发动机非常适用于此安装。2.外部资料选择：漂珠低密度，高强度，低导热漂珠的优良性能和用途：(1)高耐火度:漂珠的主要化学成分为硅、铝的氧化物，其中二氧化硅约为5065，三氧化二铝约为2535。由于二氧化硅的溶点高达摄氏1725度，三氧化二铝的溶点为摄氏2050度，均为高耐火物质。因此，漂珠具有极高的耐火度，普通达摄氏16001700度，使其成为优良的高性能耐火资料。 (2)质轻、保温隔热:漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，只需极微量的气体N2、H2及

9、CO2等，热传导极慢极微。所以漂珠不但质轻容重250450公斤/m3，而且保温隔热优良导热系数常温0.050.1，这为其在轻质保温隔热资料领域大显身手奠定了根底。普通真空产生真空效应是在100PA以下，烘烤后抽真空效果更佳，由于温度影响脱气速度，切烘烤之后能把部分水蒸气蒸发掉，抽完真空后组好有一阻隔性能较好的包装袋，能防止气体的渗入。抽真空的目的是使带有气体的物质固体化，固体的导热系数比气体液体低。3.能源及能源系统选择。研发，思索中该产品的供能安装必需满足的条件是，轻便小巧，功率可控性强，可以高输出。环保平安性强。按人体规格来看，额定功率要求与最大能量贮藏量并不高。1电能：一个正常人的体重不

10、过70KG左右，普遍登山高度不过3000米，这样普通48V12AH的电池，350W电机的车，大约能跑40-60公里；48V20AH电池，500W电机的车大约能跑60-80公里。蓄电池无论是功率，能量，和易携带性上都满足。2天然气：假设一个70KG的正常人登上3000米的顶峰，那么需求能量210万焦耳。热量散失按40%算，那么需求能量500万焦耳，10摩尔甲烷足够提供这一切。而且环保无污染。3.本钱预算研发思索中4.相关空气动力学实际思索该安装能否装风翼？1动量实际 推导出作用在风机叶轮上的功率P和推力T忽略摩擦阻力。 由于遭到风轮的影响，上游自在风速V0逐渐减小，在风轮平面内速度减小为U1。上

11、游大气压力为P0，随着向叶轮的推进，压力逐渐添加，经过叶轮后，压力降低了P，然后有又逐渐添加到P0当速度为U1时。 根据伯努力方程 H=1/2v2+P 1 空气密度 H总压 根据公式1， V02/2+P0=u2/2+p1 u12/2+P0=u2/2+p2 P1-p2=P 由上式可得 P=V02- u12/2 2 运用动量方程，可得作用在风轮上的推力为： T=m(V1-V2) 式中m=SV,是单位时间内的质量流量 所以： TSuV0-u1 所以： 压力差PT/S=uV0-u1 由2和3式可得： u1/2V0-u1 4 由4式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值，因此，假设我们用下式

12、来表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 称为轴向诱导因子，那么u1可表示为： u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分别表示为： T=P*A (7) P=P*u*A (8) 根据方程2，3和6可得： P=2a(1-a) 2 * V03A (9) T=2a(1-a) V02A (10) 经过定义功率和推力系数： CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12) 方程9和10可写成如下方式： P=0.5V03 A CP 13 T=0.5V03 A CT 14 对方程11求极值 Cp/a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得a=(21)/3=1或1/3 根据公

13、式6a0.5 所以a=1/3时，Cp有极大值 Cpmax16/270.59 (16) 当a=1/3时，Cp值最大。 2.尾涡的旋转 1中的公式推导是基于以下假设：力矩坚持线性，没有旋转个发生。 然而，叶轮是经过作用在其上的扭矩Q来吸收风能的，根据牛顿第二定律，尾涡也在旋转，并且其旋转方向和叶轮相反。 U1=2rab (17) : 叶轮角速度 : 切向诱导因子 作用在环素dr上的力矩为： dQ=mutr =(u*2rdr)utr =2r2u*utdr (18) m-经过环素的质量流 相应的功率为： dp= *dQ (19) 用a,b和方程18可以写出 dp=4r3v02(1-a)bdr (20)

14、 叶轮吸收中的总功率为： P=4(V0/2R2) 0R(1-a)btr3dr(21) 尖速比 =V0/r (22) 诱导因子分别给V0和r一个诱导速度，并且产生一个相对速度W，由于假设的是无摩擦流动，诱导速度必定垂直于W，a和b并不是独立的，有以下关系： br/aV0=V0(1-a)/ r(1+b) (23) (r)=V0/r (24) 由以上两式可得： a(1-a) 2(r)=b(1+b) (25) 对于小的尖速比r来说，叶片转速相对风速来说较大，这时切向诱导系数b几乎可以忽略，轴向诱导系数几乎到达了0.333，对于大的尖速比r，尾涡的影响较大，最大功率输出时,a减小到0.25。 3.空气动

15、力学根底 由于遭到风轮的影响，上游自在风速V0逐渐减小，在风轮平面内速度减小为U1。上游大气压力为P0，随着向叶轮的推进，压力逐渐添加，经过叶轮后，压力降低了P，然后有又逐渐添加到P0当速度为U1时。 根据伯努力方程 H=1/2v2+P 1 空气密度 H总压 根据公式1， V02/2+P0=u2/2+p1 u12/2+P0=u2/2+p2 P1-p2=P 由上式可得 P=V02- u12/2 2 运用动量方程，可得作用在风轮上的推力为： T=m(V1-V2) 式中m=SV,是单位时间内的质量流量 所以： TSuV0-u1 所以： 压力差PT/S=uV0-u1 由2和3式可得： u1/2V0-u

16、1 4 由4式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值，因此，假设我们用下式来表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 称为轴向诱导因子，那么u1可表示为： u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分别表示为： T=P*A (7) P=P*u*A (8) 根据方程2，3和6可得： P=2a(1-a) 2 * V03A (9) T=2a(1-a) V02A (10) 经过定义功率和推力系数： CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12) 方程9和10可写成如下方式： P=0.5V03 A CP 13 T=0.5V03 A CT 14 对方程11求极值 Cp/a=4