डक्ट पंखा: Difference between revisions
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एरोनॉटिक्स में, एक डक्ट वाला पंखा एक थ्रस्ट-जेनरेटिंग यांत्रिक पंखा या प्रोपेलर (एरोनॉटिक्स) होता है जो एक बेलनाकार विक्षनरी: डक्ट या कफन के भीतर लगा होता है। अन्य शब्दों में डक्टेड प्रोपेलर या श्राउडेड प्रोपेलर शामिल हैं।[1] जब ऊर्ध्वाधर टेकऑफ़ और लैंडिंग में उपयोग किया जाता है
(वीटीओएल) अनुप्रयोगों को श्राउडेड रोटर के रूप में भी जाना जाता है।[2] वायुयान, हवाई पोत, हुवरक्रफ़्ट, और संचालित लिफ्ट वीटीओएल विमान सहित कई प्रकार के वाहनों में प्रणोदन या प्रत्यक्ष लिफ्ट के लिए डक्ट किए गए पंखे का उपयोग किया जाता है। कई आधुनिक एयरलाइनरों में उपयोग किए जाने वाले हाई-बाईपास टर्बोफैन इंजन, डक्ट वाले पंखे के डिजाइन के एक बहुत ही सफल और लोकप्रिय उपयोग का एक उदाहरण है।
मुक्त हवा में समान आकार के प्रोपेलर की तुलना में डक्ट कुछ मामलों में थ्रस्ट (भौतिकी) दक्षता को 90% तक बढ़ा देता है। डक्ट किए गए पंखे शांत होते हैं, और थ्रस्ट वेक्टरिंग के लिए अच्छे अवसर प्रदान करते हैं। श्राउड ग्राउंड कर्मियों को गलती से स्पिनिंग ब्लेड से संपर्क करने से अच्छी सुरक्षा प्रदान करता है, साथ ही ब्लेड को बाहरी मलबे या वस्तुओं से बचाता है। क्रॉस सेक्शन (ज्यामिति) | डक्ट के क्रॉस-सेक्शन को अलग करके, डिज़ाइनर बर्नौली के सिद्धांत के अनुसार वायु प्रवाह के वेग और दबाव को लाभप्रद रूप से प्रभावित कर सकता है।
कमियों में कफन की अतिरिक्त संरचना के कारण बढ़ा हुआ वजन शामिल है, कफन निकासी के लिए ब्लेड-टिप की सहनशीलता में सटीकता की आवश्यकता, फ्री-एयर प्रोपेलर की तुलना में बेहतर कंपन नियंत्रण की आवश्यकता और जटिल डक्ट डिजाइन आवश्यकताएं शामिल हैं। अंत में, जब हमले के उच्च कोणों पर, कफ़न स्टाल कर सकता है और उच्च ड्रैग उत्पन्न कर सकता है।
डिजाइन
एक डक्ट वाले पंखे के तीन मुख्य घटक होते हैं; पंखा या प्रोपेलर जो थ्रस्ट या लिफ्ट प्रदान करता है, डक्ट या कफन जो पंखे को घेरता है, और इंजन या मोटर जो पंखे को शक्ति प्रदान करता है।
पंखा
किसी भी अन्य पंखे, प्रोपेलर या रोटर की तरह, एक नलिका वाले पंखे में ब्लेड की संख्या होती है। राइन फ्लुगज़ेगबाउ (RFB) SG 85 में तीन ब्लेड थे, जबकि डाउटी रोटोल डक्टेड प्रोपल्सर में सात ब्लेड थे।[3][4] ब्लेड फिक्स्ड या वेरिएबल पिच के हो सकते हैं।
वाहिनी
डक्ट या कफन एक वायुगतिकीय छल्ला होता है जो पंखे के चारों ओर होता है और ब्लेड के सिरों पर बारीकी से फिट बैठता है। इसे इतना कठोर बनाया जाना चाहिए कि उड़ान भार के तहत विकृत न हो और न ही मुड़ने पर ब्लेड को स्पर्श करे। वाहिनी कई कार्य करती है:
मुख्य रूप से, यह ब्लेड के सिरों के चारों ओर बहने वाली हवा द्वारा बनाए गए भंवरों को कम करता है। यह वायुगतिकीय नुकसान या ड्रैग को कम करता है, इस प्रकार पंखे की समग्र दक्षता में वृद्धि करता है। इस वजह से, पंखे का उपयोग या तो बढ़े हुए जोर और विमान के प्रदर्शन को प्रदान करने के लिए किया जा सकता है, या समकक्ष मुक्त प्रोपेलर से छोटा बनाया जा सकता है।
यह ध्वनिक परिरक्षण प्रदान करता है, जो कम ऊर्जा अपशिष्ट के साथ मिलकर प्रोपेलर से शोर उत्सर्जन में काफी कटौती करता है।[4]
यह एक सुरक्षात्मक उपकरण के रूप में कार्य करता है, दोनों वस्तुओं जैसे ग्राउंड स्टाफ को चक्करदार ब्लेड से टकराने से बचाता है, और इस तरह के प्रभाव के दौरान ब्लेड को नुकसान से बचाता है।
कम टिप भंवर का मतलब यह भी है कि पंखे का जागना कम अशांत है। सावधान डिजाइन के साथ, जोर बढ़ाने के लिए इंजन कूलिंग सिस्टम से गर्म डिस्चार्ज को लो-टर्बुलेंस फैन वेक में इंजेक्ट किया जा सकता है।[4]
पॉवरप्लांट
एक डक्ट वाला पंखा पंखे को घुमाने में सक्षम किसी भी प्रकार की मोटर से संचालित हो सकता है। उदाहरणों में पिस्टन, रोटरी (वेंकेल), और टर्बोशाफ्ट दहन इंजन, साथ ही इलेक्ट्रिक मोटर्स शामिल हैं।
पंखे को सीधे पॉवरप्लांट आउटपुट शाफ्ट पर लगाया जा सकता है, या एक विस्तारित ड्राइव शाफ्ट और गियरिंग के माध्यम से दूर से चलाया जा सकता है। दूरस्थ व्यवस्था में, एक पॉवरप्लांट द्वारा कई पंखे चलाए जा सकते हैं।
डक्टेड प्रोपल्सर
एक एकल एकीकृत इकाई के रूप में डिज़ाइन की गई असेंबली को फैन पॉड या डक्टेड प्रोपल्सर के रूप में संदर्भित किया जाता है।[3][4]
पॉड एप्रोच का एक फायदा यह है कि प्रत्येक घटक का डिज़ाइन दूसरों से मेल खा सकता है, जिससे प्रदर्शन को अधिकतम करने और वजन कम करने में मदद मिलती है। यह वाहन डिजाइनर के वाहन और उसके सिस्टम के साथ एकीकरण के कार्य को भी आसान बनाता है।
सीमाएं
- अच्छी दक्षता के लिए ब्लेड युक्तियों और नलिका के बीच बहुत कम निकासी की आवश्यकता होती है।
- दक्षता लाभ कम हो जाते हैं, और कम रोटेशन गति, थ्रस्ट लेवल और एयरस्पीड पर उलट भी हो सकते हैं।
- मुक्त प्रोपेलर या रोटर की तुलना में कम कंपन स्तर की आवश्यकता होती है।
- उन्नत कंपोजिट से निर्मित होने पर भी जटिल डक्ट डिजाइन, और वजन बढ़ता है।
- हमले के उच्च कोण पर, वाहिनी के हिस्से ठप हो जाएंगे और वायुगतिकीय ड्रैग उत्पन्न करेंगे।[5]
अनुप्रयोग
विमान के अनुप्रयोगों में, एक अछूते प्रोपेलर की परिचालन गति सीमित होती है क्योंकि टिप गति समकक्ष डक्ट वाले पंखे की तुलना में कम गति पर ध्वनि अवरोधक तक पहुंचती है। पूर्ण आकार के विमानों में उपयोग की जाने वाली सबसे आम पंखे की व्यवस्था एक टर्बोफैन इंजन है, जहां पंखे को घुमाने की शक्ति एक गैस टर्बाइन द्वारा प्रदान की जाती है। उच्च बाईपास अनुपात टर्बोफैन इंजन लगभग सभी नागरिक एयरलाइनरों पर उपयोग किए जाते हैं, जबकि सैन्य लड़ाकू विमान आमतौर पर छोटे प्रशंसक व्यास वाले कम बाईपास अनुपात टर्बोफैन के बेहतर उच्च गति प्रदर्शन का उपयोग करते हैं। हालाँकि, एक डक्ट वाला पंखा शाफ्ट पावर के किसी भी स्रोत जैसे कि एक प्रत्यागामी इंजन, Wankel इंजन, या बिजली की मोटर द्वारा संचालित हो सकता है। एक प्रकार का डक्ट वाला पंखा, जिसे फैनटेल या ट्रेडमार्क नाम एक खिड़की के नाम से जाना जाता है, का उपयोग हेलीकाप्टरों पर टेल रोटर्स को बदलने के लिए भी किया जाता है।
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डक्ट वाले पंखे वीटीओएल विमान जैसे लॉकहीड मार्टिन F-35 लाइटनिंग II II और अन्य कम गति वाले डिजाइन जैसे होवरक्राफ्ट में उनके उच्च थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात के लिए पसंद किए जाते हैं।
कुछ मामलों में, एक ढका हुआ रोटर एक खुले रोटर की तुलना में 94% अधिक कुशल हो सकता है। बेहतर प्रदर्शन मुख्य रूप से है क्योंकि बाहरी प्रवाह कम अनुबंधित होता है और इस प्रकार अधिक गतिशील ऊर्जा होती है।[6] मॉडल एयरक्राफ्ट के शौकीनों के बीच, डक्ट वाला पंखा उच्च-प्रदर्शन वाले रेडियो-नियंत्रित विमानों के बिल्डरों के बीच लोकप्रिय है। डक्टेड-फैन इकाइयों के साथ संयुक्त आंतरिक-दहन चमक इंजन स्केल-आकार वाले जेट विमान के मॉडलिंग के पहले प्राप्त करने योग्य साधन थे। मॉडल-स्केल टर्बोजेट इंजनों की शुरुआत के बावजूद, बिजली से चलने वाले डक्ट वाले पंखे छोटे, कम लागत वाले मॉडल विमानों पर लोकप्रिय बने हुए हैं। बिजली से चलने वाले कुछ पंखे वाले हवाई जहाज 320km/h (200mph) से अधिक की गति तक पहुँच सकते हैं।
अधिकांश प्रकार के कंप्यूटर पंखे में पंखे की असेंबली में एकीकृत एक डक्ट होता है; डक्ट का उपयोग यांत्रिक रूप से पंखे को अन्य घटकों पर चढ़ाने के लिए भी किया जाता है।
यह भी देखें
- गियर वाला टर्बोफैन (जेट इंजन का एक रूप)
- डक्टेड प्रोपेलर (समुद्री अनुप्रयोगों में)
संदर्भ
- ↑ Anita I. Abrego and Robert W. Bulaga; "Performance Study of a Ducted Fan System", NASA, 2002.
- ↑ Kotwani, Kailash; "Ducted Fan or Shrouded Rotor Aerodynamics and its Application in Miniature VTOL Aerial Vehicles", 2009. (retrieved 22 March 2022).
- ↑ 3.0 3.1 Jane's All the World's Aircraft 1980-81, Jane's, 1980. p.704.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 Jane's All the World's Aircraft 1980-81, Jane's, 1980. p.725.
- ↑ Jon Longbottom - Mechanical aeronautics, thesis in PDF format
- ↑ Pereira, Jason L. Hover and wind-tunnel testing of shrouded rotors for improved micro air vehicle design p147+p11. University of Maryland, 2008. Accessed: 28 August 2015.
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