Устройство воздушного змея

Змей воздушный — привязной летательный аппарат, который поддерживается в воздухе давлением ветра на его поверхность, поставленную под некоторым углом к направлению движения ветра и удерживаемую леером с земли (БСЭ)

Из определения видно, что воздушный змей состоит из трех частей:

Аэродинамическая поверхность, создающая подъемную силу
Леер, удерживающий змея на месте и не дающий ему улететь
Уздечка, ориентирующая аэродинамическую поверхность по отношению к набегающему воздушному потоку (ветру) под определенным углом (угол атаки)

Все звучит очень научно, как в учебниках. Зачем надо знать устройство воздушного змея? Хотя бы для того, чтобы знать, как называется та или иная часть змея и быть понятым другими любителями воздушных змеев. Теперь разберем подробнее все три составные части

Аэродинамическая поверхность

Именно эту часть все обычно и называют воздушным змеем. В зависимости от типа змея поверхность может быть одним или несколькими парусами, закрепленными на каркасе (каркасные змеи), парусом в который для поддержания формы встроены элементы жесткости (змеи типа “дельта” и с мягким каркасом) и парусом, принимающим аэродинамическую форму за счет карманов, заполняемых набегающим потоком (бескаркасные змеи)

Парус (Sail)

Основные требования к материалу паруса — быть легким, прочным, хорошо держать форму, не пропускать воздух, не впитывать влагу. Так что все, что отвечает этим требованиям подойдет. Сейчас основным материалом для изготовления парусов являются легкие синтетические ткани (полиэстер, нейлон, плотность 30-60 г/м2). Также паруса делают из бумаги, нетканых материалов (Tyvek, флизелин), ПЭТ-пленок (лавсан, майлар), высушенных листьев деревьев, натуральных тканей (хлопок, шелк, лен). Это только примеры, экспериментировать можно сколько угодно. Например англичане напечатали змей целиком на 3D-принтере.

Дополнительным, но важным назначением паруса является декоративное. Мы все любим красивые воздушные змеи. Для того, чтобы создать красивый парус, используются различные техники. Парус можно раскрасить карандашами, фломастерами, красками или из баллончика через трафарет. Можно окрасить ткань красителями или напечатать изображение с помощью сублимационной печати. Кроме того можно сделать аппликацию, вышить или собрать лоскутный парус. Выбирайте технику по душе.

Каркас (Frame)

Также как и парус, должен быть легким и прочным. Требования к жесткости зависят от конструкции змея. Каркас — это не только планки (rods), но и сочленения (connectors). Планки обычно бывают изготовлены из дерева (бамбук, сосна), алюминия или из синтетических материалов (пластик, стекловолокно, карбон/углепластик). Сочленения также могут быть из алюминия или синтетических материалов.

Леер (line)

Не удивляйтесь, что это слово будет и в следующем заголовке. Действительно важна не только веревка, на которой мы запускаем змей, но и то, с чего мы ее разматываем/сматываем.

Леер

Собственно именно это мы и держим в руках, когда запускаем воздушного змея. Требования к нему в целом те же, что и для других элементов. Леер должен быть легким и прочным, кроме того он не должен тянуться, он должен быть гибким и тонким, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на змей.

Идеальным сейчас является синтетический материал Dyneema (у него есть второе название — Spectra. Это просто бренды производителей волокна). По прочности он превосходит сталь, при этом легкий, защищен от воздействия ультрафиолета. После него идет полиэстер. Кевлар и капрон использовать не рекомендуется (на большинстве фестивалей оба эти материала запрещены). Связано это с тем, что под нагрузкой они способны повредить другой леер при соприкосновении. Леску использовать можно, но она обладает неприятным свойством заламываться и ее сложно распутать.

Важным параметром для веревки является способ ее плетения — крученая или плетеная. Крученая выглядит как классический канат — нити, из которых веревка собран, уложены в одном направлении. Для запуска змеев этот вариант лучше не использовать (хотя именно такой леер прикладывают к дешевым змеям). Она быстро запутывается и приходит в негодность. Плетеная веревка похожа на косичку — нити переплетены елочкой. Оптимальный вариант для наших целей.

Катушка

Условное название. Вариантов, что это, может быть достаточно много. Главная задача — хранить леер в сложеном виде, чтобы он не перепутался, не разматывался и не соскальзывал. Также важно удобство разматывания и сматывания. Возможно это не очевидно, но совсем не обязательно запускать змея держась за “катушку”. Она может лежать на земле, и вы с нее разматываете веревку. Она она может лежать в рюкзаке. Вы можете сначала размотать всю веревку до запуска, привязать ее к колышку, столбу, дереву. В общем варианты есть.

Два основных типа — кольцо (ring, spool, yo-yo winder) и виндер (winder, аналогичное устройство у рыбаков называется мотовило — дощечка с двумя вырезами на противоположных торцах). Кольца удобно держать в руке, с них легко сматывается веревка. Кольца бывают простые и механизированные (есть две рукоятки, само колесо на подшипниках, гораздо легче сматывать). Виндеры гораздо компактнее, но вмещают меньше леера и не так удобны в руке. Кроме того можно наматывать на палку (так обычно показывают на иллюстрациях) или пластиковую бутылку. Такой способ менее удобен — леер будет соскальзывать, если нет ограничителей по сторонам. Когда речь идет про большие змеи и большие леера к ним, то наилучший вариант это мешочек, куда укладывают леер.

Уздечка (bridle)

Самый важный элемент воздушного змея. Благодаря уздечке парус располагается к ветру под оптимальным углом, когда все силы, воздействующие на него находятся в равновесии. Есть даже такая поговорка, что заставить летать можно и кусок фанеры, если правильно настроить уздечку. Но о физике мы поговорим в другом разделе.

Уздечка состоит из отдельных веревок, их еще называют плечами (leg), которые одним концом крепятся к каркасу или парусу, а другим концом собираются в одну точку (tow point), куда и привязывается леер. Чаще всего уздечку проектируют таким образом, чтобы точку крепления леера можно было перемещать ближе к носу или ближе к хвосту змея. Таким образом меняется угол атаки, и мы можем подстроить свой воздушный змей под погодные условия или вообще сделать так, чтобы змей наконец нормально полетел (на дешевых воздушных змеях ненастроенная уздечка является основной проблемой). Важно сказать, что существуют конструкции воздушных змеев, где уздечка отсутствует, а леер крепится непосредственно к каркасу или парусу в одной точке.

Хвост (tail)

А где же хвост, спросит внимательный читатель? А хвост не является важной частью воздушного змея. Основная задача хвоста — придавать устойчивость. Вспомогательная — конечно красота. При этом далеко не всем конструкциям хвост необходим. Хвосты бывают совершенно разных конструкций — ленты, трубы, бахрома, бантики, просто веревки. В общем что-то длинное, создающее нагрузку за счет сопротивления воздуха. Отметим, что хвост можно привязывать не только к змею, но и к лееру (это уже только для красоты). И к лееру можно привязать много хвостов, но так, чтобы ваш змей смог эту красоту поднять в небо.

Киль

У некоторых конструкций леер вместо уздечки крепится к килю — куску ткани треугольной формы, одна из сторон которого пришита к парусу, противоположная вершина,является точкой крепления, а сам киль ориентирован вдоль набегающего воздушного потока. Кроме замены функции уздечки киль также обеспечивает стабильность воздушного змея.