Efekt Coandy.



Efekt przylegania ośrodka płynnego i gazowego do powierzchni znany jest powszechnie i dostrzegalny w wielu sytuacjach w życiu codziennym. Gdy chodzi o jego praktyczne wykorzystanie - nie wiele jest odpowiedników w dzisiejszej technologii codziennego użytku. W niektórych rozwiązaniach jak w technologii lotniczej były w przeszłości próby adaptacji do zastosowania tego typu rozwiązań na szerszą skalę, lecz bez większych sukcesów jak dotychczas. W niektórych typach maszyn technologia ta była stosowana w celu uzyskania krótkiego startu samolotu, jednak to rozwiązanie dzisiaj nie jest już powszechnie stosowane. A szkoda, bo przy zastosowaniu tego typu technik można by zbudować pojazdy pionowego startu i lądowania, o bardzo zwartej konstrukcji i pozbawione łatwych do zniszczenia odstających skrzydeł. W sieci można spotkać dość ciekawe informacje i konstrukcje modeli latających opartych na tym zjawisku. Jednak podstawowym wymogiem, aby tego typu pojazdy wzbiły się w powietrze jest potrzeba uzyskiwania na różne sposoby sprężonego powietrza, gazów wylotowych i spalin. W przypadku lotów atmosferycznych tego typu problemy są powszechne i mają obecnie rozwiązania praktyczne stosowane powszechnie w obecnych realiach transportu lotniczego. Ciekawym rozwiązaniem w tego typu pojazdach mogłoby być zastosowanie dwóch turbin osiowych działających przeciwbieżnie - sprężałyby one powietrze, które następnie byłoby pompowane do kanałów kierujących je na obwód tego typu samolotu. Wyeliminowałoby to problem wolnych momentów obrotowych, dążących do niekontrolowanego obrotu pojazdu powietrznego, gdyż byłyby one sparowane. Można też zastosować jedną turbinę zasysającą od góry i skontrować reakcje poboczne gazami wylotowymi. Tego typu rozwiązanie, gdzie turbiny byłyby wewnątrz poszycia w samym centrum dodatkowo zabezpieczyłoby je przed zniszczenie.


Antonov 71 - krótki start z wykorzystaniem efektu Coandy.


Konwencjonalny samolot.


Efekt zasysania Coandy


Jeden z projektów H. Coandy


Coanda force take off vertical method



Wszystkie ciecze dostępne na Ziemi mają pewną energię i ich przepływ wiąże się z określonymi efektami w przewodach przez które one płyną głównie o naturze bezwładnościowej, kawitacyjnej i dynamiczno - kinetycznej. W pierwszej kolejności woda - najbardziej powszechnie występujący związek chemiczny, tlenek wodoru posiada odpowiednie cechy by użyć ją jako płyn roboczy do napędu różnych urządzeń. Gęstość wody to 1g/cm3, jest to substancja wykazująca dość dużą lepkość, tworzy menisk wklęsły oraz rozpuszcza bardzo dużo różnych substancji w przyrodzie, jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla wielu soli, wodorotlenków i kwasów. Jednak mało kto obecnie chciałby pokusić się o zastosowanie wody do celów napędu w lotnictwie i astronautyce, a może ona być przy spełnieniu określonych warunków odpowiednim nośnikiem energii i może oddać ją by zasilić określone urządzenie. Już od czasów dawnych zdawano sobie sprawę z pewnych zjawisk związanych z przepływem cieczy, lub zmiany jej stanu skupienia, które intrygowały ówczesnych ludzi ale nikt nie znał ich praktycznych i możliwych zastosowań w technice, gdyż ta wtedy nie istniała lub była w fazie początkowej. Niszczycielską silę żywiołu do tej pory obserwować można, z każdą nową powodzią, widać tutaj jak energia wody, jej ciężar przewraca mosty i budynki i zabiera plony ludzi, którzy pracowali na nie przez cały rok. Z powodu faktu, że woda to dość ciężka ciecz można użyć ją do generowania sił bezwładnościowych, przy wykorzystaniu odpowiednich technologii, np. wykorzystując moment grawitacyjny wody, lub zmiany bezwładności przy zmianie kierunku przepływu płynu. Efekt H. Coandy to efekt występujący często przy przepływie cieczy lub gazów nad powierzchnią ciała stałego. W wyniku tego przepływu następują konkretne siły dynamiczne działające na ciała stałe spowodowane podciśnieniem za sprawą szybko przepływającego ośrodka płynnego, bądź gazowego nad powierzchnią, co w rezultacie skutkuje tym, że obiekt materialny doznaje siły, na skutek której może unieść się, zmienić tor lotu w powietrzu lub nawet zmienić trajektorię lotu obiektu znajdującego się w przestrzeni kosmicznej, pomimo tego, że obiekt znajduje się w próżni kosmicznej, czyli ośrodku, w którym niemożliwe jest działanie sił aerodynamicznych, czyli sił zapewniających możliwość lotu konwencjonalnym pojazdom atmosferycznym, które opracowano dotychczas. Wszystkie pojazdy atmosferyczne działają również w oparciu o podciśnienie, nadciśnienie, które to zjawiska uzyskiwane są za pośrednictwem wirników, turbin, sprężarek z turbinami, przy jednoczesnym zastosowaniu powierzchni płatów nośnych o określonym kącie natarcia, jak w konwencjonalnych samolotach pasażerskich, czy wojskowych, dodatkowo wyposażonych w lotki, klapy, dzięki którym pojazdy te mogą wznosić się albo lądować, oraz umożliwiają manewry podczas samego lotu w atmosferze. Jednakże poza atmosferą są one całkowicie bezużyteczne, nigdy również nie są w stanie pokonać przewidzianego fabrycznie i technologicznie pułapu, na który mogą się wznieść z uwagi na rozrzedzenie powietrza. Czym wyżej od powierzchni ziemi, tym powietrze jest rzadsze i na pewnej wysokości po prostu nie ma go już zupełnie, wtedy mówimy o otwartej przestrzeni kosmicznej, gdzie oprócz zerowej grawitacji, brak jest powietrza którym oddychać mógłby człowiek, nie ma również komfortu termicznego, do którego istoty jak ssaki i inne gatunki są przystosowane na powierzchni ziemi. Z tego względu, biorąc pod uwagę fakt, że człowiek jest kompletnie nie przygotowany do warunków otwartej próżni kosmicznej, musimy, chcąc podróżować w kosmosie odtworzyć na statkach kosmicznych w miarę możliwości warunki jakie występują na Ziemi. Pod względem systemów napędowych opracowano napęd rakietowy, który jest skuteczny, acz niewystarczający w warunkach próżni kosmicznej, gdyż jego możliwości są poważnie ograniczone. Koniecznością i najistotniejszą sprawą obecnie staje się opracowanie innych układów napędowych, dzięki którym dotrzemy szybciej i dalej w przestrzeń kosmiczną niż czynimy to za pośrednictwem systemów transportu opartych na silnikach rakietowych. Takimi układami napędowymi są układy generujące siły napędowe w systemie zamkniętym funkcjonalnie, czyli system tego typu nie powinien polegać na utracie energii, ani masy na zewnątrz, jak ma to miejsce w przypadku rakiet na paliwo stałe lub ciekłe. Należy wyeliminować także wszelkie otwarte systemy typu napędu fotonowego, jonowego oraz napędu magnetycznego z wykorzystaniem plazmy, gdyż są to pochodne systemów rakietowych, gdyż w ich przypadku też następuje zewnętrzna emisja, a co za tym utrata energii bądź masy w przestrzeń kosmiczną. Rozwiązania oparte na efekcie Coandy mogą zapewnić tego typu funkcjonalność (zamknięty system obiegu energii i masy), pod warunkiem zastosowania odpowiednich technik. Pierwszy tego typu przykład polega na zastosowaniu dwóch turbin wytwarzających wir powietrzny cyrkulujący w zamkniętym obszarze wewnątrz statku kosmicznego.System taki ma to do siebie, że ilość powietrza potrzebnego do zasilenia urządzenia może być w przybliżeniu taka sama, pod warunkiem hermetycznego zabezpieczenia, całość może również pracować pod dużym ciśnieniem tak by zwiększyć występujące tu siły. System uzyskuje siły napędowe w wyniku przepływu gazu, który przekazuje swoją energię dynamiczną na górę obudowy za pośrednictwem 4 skrzydeł. Powietrze w tym rozwiązaniu jest pod zwiększonym ciśnieniem u dołu i mniejszym u góry co powinno teoretycznie powodować zasysanie urządzenia w kierunku mniejszego ciśnienia. System jednak nie był testowany w warunkach laboratoryjnych, więc może po prostu nie działać. System musi mieć możliwość cyrkulacji powietrza i chyba nie będzie pracować w tej postaci co jest narysowane. Konieczny raczej jest jakiś inny co nieco system, który będzie odprowadzał powietrze w osi pionowej, by pozwolić na wymianę gazu wewnątrz bo gdy dwa wirniki będą pracowały jednocześnie stałe ciśnienie nie pozwoli na ich dalszą pracę polegającą na wtłaczaniu powietrza. Nie ten problem jest tu akurat istotny, bo rozwiązań zapewniających ruch powietrza wewnątrz tych przewodów jest wiele, jak np. zjonizowanie powietrza i napędzanie go polem elektrycznym lub elektromagnesami (wtedy może to być system całkowicie zamknięty), najważniejsze jest to czy faktycznie energia aerodynamiczna przełoży się na wynikową siłę mogącą napędzać w przestrzeni kosmicznej statek kosmiczny. Sytuacja podobna jak w tunelu aerodynamicznym, zamiast ruszać skrzydłem można tą samą siłę nośną uzyskać wywołując ruch powietrza. W każdym razie trzeba by to jeszcze poważnie przeanalizować. To jednak rozwiązanie nie jest jak widać rozwiązaniem opartym w sposób oryginalnie bazujący na sile Coandy jednak także wykorzystuje ono siły aerodynamiczne żeby wytworzyć efekty nieskompensowane w danym kierunku.



Innym rozwiązanie tym razem opartym o siły Coandy jest rozwiązanie jak poniżej.W tym rozwiązaniu siły napędowe realizowane są za pośrednictwem przepływu cieczy nad tarczą a całość pracuje w permanentnym w niej zanurzeniu. Wirnik wykorzystujący siłę odśrodkową do zasysania i kierowania wody na tarczę napędzany jest przez silnik elektryczny, który pracuje w środowisku suchym. Przewód środkowy ma koło zębate do którego dotyka zębatka pasu lub łańcucha doprowadzające napęd z silnika elektrycznego, przewód ten połączony jest z wirnikiem z którego wyrzucana jest woda. System zamocowany jest na obudowie sferycznej wypełnionej wodą. Zwykły system który można by zastosować w kosmosie (np. na stacji kosmicznej) w celu podwyższenia np. orbity, byłby to system wirnika skonstruowanego na zasadzie rozpraszania powietrza i jego kompresji. W kierunku przeciwnym do siły napędowej powinna emitowana być wiązka rozproszona, tak by nie dopuścić do zbyt dynamicznych przełożeń energii wewnątrz atmosfery wypełniającej wnętrze stacji kosmicznej. System taki mógłby wytwarzać siłę dodatkową w celu zwiększenia prędkości orbitalnej stacji, co doprowadziłoby do podwyższenia orbity. Dodatkowo w kosmosie system wyposażony w wirnik podwójny przeciwbieżny nie musiałby wydatkować energii na podtrzymanie swojego ciężaru gdyż pracowałby on w warunkach nieważkości...

Coanda effect propulsion


Coanda effect propulsion


Coanda effect propulsion


Coanda force