Пришвартований аеростат

Пришвартований аеростат може мати три основні форми конструкції:

• Видовженої аеродинамічної форми (дирижабле-подібні) повітряні кулі з стабілізуючими поверхнями на одному з кінців, зробленими так, що аеростат постійно тримається прямо по вітру.
• Звичайна кругла куля без стабілізації.
• Гібридний прив'язаний аеростат або кайтун (kytoon) має конструкцію, яка поєднує аеростатичні властивості повітряної кулі і аеродинамічну підйомну силу, що виникає при польоті повітряного змію.

Якщо розглянути круглий прив'язаний аеростат, який знаходиться в сталому повітряному потоці. Для спрощення зазвичай розглядають систему, де трос і аеростат будуть відхилятися вітром на певний кут відносно вертикального положення і постійно залишається під цим кутом нахилу, як тільки досягне стаціонарного положення. В такому випадку прискоренням можна знехтувати, а на аеростат будуть діяти сили натягнення тросу, опору і підйомна сила.

Сили, що діють на прив'язаний аеростат

Для сферичного об'єкту, за законом Архімеда сила виштовхування кулі в гору, буде дорівнювати вазі витисненої рідини цієї кулі.

${\displaystyle F_{b}={4 \over 3}\pi \ r^{3}\rho \ _{air}g}$ ,

де ${\displaystyle F_{b}}$ це сила виштовхування, ${\displaystyle g}$ це гравітаційне прискорення 9.81 м/с², r радіус кулі, and ${\displaystyle \rho \ _{air}}$ щільність навколишнього повітря. Результуюча підйомна сила аеростат ${\displaystyle F_{L}}$, отримується з відніманням ваги оболонки кулі і гелію, що знаходиться всередині кулі, і матиме наступний вираз:

${\displaystyle F_{L}=F_{b}-{4 \over 3}\pi \ r^{3}\rho \ _{air}g-1.15(4\pi \ r^{2}\gamma \ g)}$ ,

де ${\displaystyle \rho \ _{He}}$ це густина гелію, а ${\displaystyle \gamma \ }$ вага матеріалу, з якого зроблена оболонка, на одиницю площі. Множник 1.15 додається в формулу, щоб вказувати додаткову вагу швів, клапанів, та інших деталей оболонки.

Сила опору, ${\displaystyle F_{D}}$, в стаціонарному потоці повітря при фіксованому положенні кулі дорівнює:

${\displaystyle F_{D}={1 \over 2}C_{D}\rho \ _{air}u^{2}\pi \ r^{2}}$.

В представленому рівнянні, ${\displaystyle u}$ це швидкість вітру і ${\displaystyle C_{D}}$ коефіцієнт аеродинамічного опору системи. Якщо припустити, що прив'язаний аеростат знаходиться в нерухомому стані рівноваги, сила натягування тросу ${\displaystyle F_{T}}$ може бути вирахувана наступним чином:

${\displaystyle F_{T}={\sqrt {F_{L}^{2}+F_{D}^{2}}}}$ ,

Оскільки трос зазвичай тонкий і легкий, для спрощення, в даній формулі знехтували впливом його ваги і опору на аеростат. [1]

• Аерофотозйомка
• Громадянська наука
• Громадянське суспільство
• Аерозйомка з повітряного змія

• Халепський Б. І. Механіка прив'язаного повітроплавання. (рос. Халепский Б. И. Механика привязного воздухоплавания), М.: Военное изд-во народного комиссариата обороны СССР, 1945. — 116 с. (рос.)