Бумеранг

<час />

Фон

Бумеранг - это объект аэродинамической формы, который эффективно летает по воздуху, когда его бросают вручную. Этот термин обычно относится к объекту, который движется по круговой траектории полета, которая возвращает его метателю. (Некоторые источники описывают все аэродинамические «метательные палки» как бумеранги, разделяя их на «возвращающиеся» и «невозвращаемые» категории.) Традиционные конструкции имеют V-образную форму, но более новые версии могут иметь неправильную форму или иметь более двух плеч.

Два конструктивных элемента придают бумерангу возможность летать по кругу. Один из них - это расположение рычагов, а другой - форма профиля аэродинамического профиля, которая позволяет рычагам переходить в крылья. Во время полета бумеранг быстро вращается (около 10 оборотов в секунду). Профили крыльев создают тот же подъемный эффект, который заставляет летать самолеты. Кроме того, вращательное движение создает гироскопическую прецессию, которая тянет бумеранг по круговой траектории. Аналогичный эффект можно увидеть с волчком:если ось волчка не совсем вертикальна, верхняя часть игрушки движется по кругу вокруг оси.

Для успешного полета бумеранг также нужно правильно метать. Его следует держать около конца одного крыла так, чтобы его верхняя (изогнутая) поверхность была обращена к телу метателя. Бумеранг должен быть почти вертикальным, при этом метатель держит нижнюю руку. В зависимости от ветровых условий и конструкции конкретного бумеранга верхняя часть может иметь наклон до 30 ° наружу. Отведя руку назад, метатель бросает бумеранг сверху вниз, как питчер бросает бейсбольный мяч. В момент выпуска метатель добавляет щелчок запястья, как будто щелкает кнутом. Угол выпуска должен быть от горизонтали до 15 ° сверху. Если есть ветер, бумеранг должен быть брошен под углом от 30 ° до 90 ° вправо от встречного ветра (или влево для метателя левой руки; бумеранги для правой и левой руки являются зеркальным отображением каждого из них. разное).

Когда бумеранг летит вперед, он начинает медленно переворачиваться (против часовой стрелки для правши), в конечном итоге летя горизонтально плоской стороной вниз. Когда он возвращается к бросающему, он надежно ловится на уровне груди, удерживая его между открытыми руками, как бутерброд.

Игроки-любители просто любят разыгрывать пасьянс в улов. Те, кто заинтересован в соревнованиях, могут выбирать из множества соревнований, включая точность (возвращение как можно ближе к точке старта) и выносливость (получение максимального улова за пятиминутный период). Международный рекорд по пройденному расстоянию до возвращения к метателю составляет 780 футов (238 м) в полете, который длился почти 22 секунды. Рекорд по максимальному времени в воздухе (MTA) - две минуты 59,94 секунды; Неофициальный рекорд MTA, который был засвидетельствован, но не установлен на санкционированных соревнованиях, составляет поразительные 17 минут шесть секунд.

История

Бумеранги возникли как усовершенствованные резные метательные палки (кайли), которые использовались в качестве оружия, в первую очередь для охоты. Самая старая из найденных на сегодняшний день кайли образована из бивня мамонта. Обнаружен в Польше в 1987 году, его возраст составляет около 20 300 лет. Этот 2 фута (60 см) длиной и 2 фунта (0,9 кг), слегка изогнутый орудие, вероятно, было брошено, чтобы убить северного оленя. Было обнаружено, что его пластиковая копия может пройти в среднем 90 футов (27 м) при броске, хотя бросок против встречного ветра увеличивает дальность его действия в среднем до 123 футов (38 м).

Кайли использовались доисторическими людьми во всех частях света. Обычно сделанные из дерева, они имели форму банана; обе стороны каждого плеча были вырезаны на изогнутых аэродинамических поверхностях. Когда их бросали, они летели параллельно земле на расстояние до 650 футов (200 м), яростно вращаясь к своей цели. Обычно они составляли 3 фута (0,9 м) в длину и весили 5–10 фунтов (2,3–4,6 кг) и были эффективными охотничьими орудиями.

Есть некоторые свидетельства того, что бумеранги развивались в нескольких культурных группах. Например, найденный в Германии предмет в форме бумеранга был сделан из древесины ясеня. Углеродный возраст 2400-2800 лет, он сохранился достаточно, чтобы позволить археологам полностью восстановить его форму. Реплика была брошена левой рукой, чтобы получить полную траекторию бумеранга; однако профили крыла были неоптимальными, что затрудняло успешный бросок. Данные свидетельствуют о том, что бумеранги также могли быть созданы в Египте и Индии.

Во всех областях, кроме Австралии, охотники изобрели копья для метания и луки для стрельбы из стрел, и они перестали использовать кайли. Однако австралийские аборигены продолжали охотиться с метательными палками. Экспериментируя с орнаментом, жители восточной и южной частей этого континента разработали бумеранги, которые использовали в основном для спорта. На крупных племенных сборах они проводили соревнования, основанные на таких качествах, как точность возврата, скорость и качество полета. Бумеранги не бросались в хищных животных, хотя иногда их бросали как приманки, чтобы заманить птиц в сети.

Самый старый бумеранг, найденный в Австралии, датируется 14000 лет назад. Происхождение слова неизвестно, хотя оно может происходить от крика «бум-мой-ряд» («возвращайся, палка»), который британские колонизаторы слышали крик соплеменников Дхарук, бросая инструменты в 1788 году. Традиционный метод изготовления бумеранга заключалось в том, чтобы выбрать должным образом изогнутый кусок дерева, обычно из той части, где ствол дерева соединяется с большим корнем, образуя угол 95–110 °. При необходимости угол между крыльями регулировали, нагревая бумеранг над костром и сгибая его. Аэродинамические профили были вырезаны из дерева топором, зачищены кремнем и отполированы песком. На поверхности могут быть вырезаны рисунки для украшения или для улучшения летных характеристик. Дерево было запечатано рыбьим жиром или краской.

Примерно до 1970 года бумеранги оставались относительно малоизвестной диковинкой. Смитсоновский институт в Вашингтоне, округ Колумбия, провел семинар о том, как делать и бросать бумеранги. Это вызвало большой энтузиазм в спорте, и Смитсоновский институт начал спонсировать ежегодные турниры на Национальной аллее. Первый международный турнир-первенство прошел в 1981 году.

Сырье

Для изготовления бумеранга можно использовать самые разные материалы. Древесина остается одной из самых популярных, потому что дает хорошие результаты, относительно недорога и проста в обработке. Как правило, предпочтительнее авиационная финская или балтийская березовая фанера, которая изготовлена ​​из очень тонких слоев древесины. Лист толщиной 0,2 дюйма (5 мм) будет иметь от пяти до 10 слоев. Чтобы защитить древесину от влаги, ее обычно герметизируют полиуретаном . покрытие.

Среди синтетических материалов, которые могут быть использованы для бумерангов, есть полипропилен, акрилонитрил-бутадиен-стирольный (АБС) пластик, стекловолокно, углеродное волокно, ламинаты из льняной фенольной смолы и кевларовое параарамидное волокно. Игрушечные бумеранги из пенополиуретана или картона можно использовать в помещении.

Дизайн

Поскольку правильное вращение имеет решающее значение для работы бумеранга, существуют некоторые фундаментальные концепции, которым необходимо следовать в процессе проектирования. Однако эти базовые элементы оставляют простор для творчества, и производители бумерангов часто экспериментируют с новаторскими формами.

Создавая новый узор, дизайнер отмечает точку в середине листа Бумеранг. прочная бумага. Эта первая направляющая отметка обозначает центр тяжести бумеранга. Пока дизайнер продолжает рисовать бумеранг, он или она должны позаботиться о том, чтобы сбалансировать форму вокруг точки центра тяжести. Другое важное соображение заключается в том, что центральные линии каждого крыла бумеранга должны в целом указывать на центр тяжести (то есть в пределах 10 ° в любом направлении). Таким образом, второй набор направляющих отметок, которые дизайнер наносит на бумагу, - это центральные линии крыльев. В рамках ограничений, установленных направляющими отметками, дизайнер может затем сделать эскиз в виде базового или причудливого дизайна по своему желанию.

После того, как дизайн полностью нарисован, дизайнер вырезает его из листа бумаги. Последовательно подвешивая образец к концу каждого крыла, проектировщик может убедиться, что запланированный центр тяжести сохранен надлежащим образом. Это будет верно, если центральная линия каждого крыла находится в пределах 30 ° от вертикали.

Серьезные дизайнеры, которые ищут более точные методы, могут использовать более сложные методы, включая программное обеспечение для автоматизированного проектирования.

Производственный процесс

Следующее описание посвящено изготовлению V-образного фанерного бумеранга. Синтетические материалы обрабатываются аналогичным образом, но при резке или шлифовке некоторые из них выделяют опасную пыль или дым. В этом случае необходимы респираторы и защитная одежда.

Формирование

• 1 Лист фанеры проверяется на плоскостность. Если он не совсем плоский, его ориентируют так, чтобы вогнутая сторона соответствовала верхней поверхности бумеранга. Это значительно увеличивает прочность бумеранга и немного приподнимает законцовки крыла для улучшения аэродинамики.
• 2 Рисунок размещается на фанере так, чтобы волокна дерева проходили от кончика одного плеча бумеранга до кончика другого плеча. Контур выкройки начертан на фанере карандашом.
• 3 Лобзик, лобзик, копировальная пила, ленточная пила или лобзик используются для вырезания формы бумеранга из фанеры. Этот базовый вырез называется заготовкой.
• 4 В качестве альтернативы вырезанию цельной заготовки можно вырезать два отдельных крыла, чтобы часть перекрывалась там, где они будут соединяться. С помощью фрезы с каждого крыла отрезается половина толщины этого участка перекрытия. Перекрывающиеся участки соединяются столярным клеем и зажимаются до затвердевания стыка.
• 5 В верхней части заготовки рисуется контур, показывающий области, которым необходимо придать форму передней и задней кромок крыльев.
• 6 Профили крыльев формуются с помощью ленточной шлифовальной машины или вручную с помощью рашпиля или рубанка. Верх передней кромки каждого крыла уменьшен под углом 45 °, а задняя часть крыла наклонена вниз, оставляя заднюю кромку толщиной 0,04-0,08 дюйма (1-2 мм). Нижняя грань передней кромки немного подрезана. Кончики крыльев имеют такую ​​же форму, что и задняя кромка. Различные слои фанеры служат контурными линиями, которые помогают рабочему добиться равномерного уклона.
• 7 На нижней поверхности каждого крыла также можно вырезать неглубокий участок. Например, он может состоять из полосы длиной 2 дюйма (5 см) рядом с концом крыла и за передней кромкой.

Завершение

• 8 Используя все более мелкую (зернистость 80–250) наждачную бумагу, поверхность бумеранга тщательно зачищается орбитальной шлифовальной машинкой или вручную.
• 9 После нанесения на поверхность шлифовального герметика тонкая стальная мочалка используется для дальнейшего выравнивания поверхности. Слой краски или морилки затем следует один или несколько слоев прозрачного полиуретанового покрытия.

Настройка

• 10 Бумеранг бросают несколько раз, чтобы проверить его летные возможности. Чтобы настроить бумеранг на лучшую производительность, можно выполнить несколько типов регулировок. Например, профили крыльев можно отрегулировать путем дополнительной шлифовки.
• 11 Другой способ настройки - согнуть крылья, подняв их кончики примерно на 0,12 дюйма (3 мм) над плоскостью вершины; это называется приданием бумерангу положительного двугранного угла. Может потребоваться нагреть бумеранг, чтобы сделать его достаточно гибким для изгиба и сделать регулировку постоянной. Это можно сделать на пару или даже в микроволновой печи.
• 12 Поворот крыльев для подъема или опускания передних кромок также может повлиять на характеристики бумеранга.
• 13 Другие методы настройки включают просверливание отверстий в крыльях, прорезание пазов в передних кромках крыльев или сверление неглубоких отверстий в нижней части крыльев и вставку грифеля или латуни заглушки для увеличения веса.

Контроль качества

На протяжении всего процесса изготовления периодически проверяется качество бумеранга. Любые неровности бумеранга, такие как неровности сторон или неровности, ухудшают аэродинамический дизайн. Бумеранги санкционированы такими сообществами, как Всемирная ассоциация бумерангов и Ассоциация бумерангов США (USBA). Эти группы устанавливают стандарты и правила, которых должны придерживаться любые соревнования бумерангов, такие как безопасность, навыки и время.

Будущее

Инновации Boomerang могут развиваться по двум направлениям:материалы и дизайн. По мере разработки новых материалов, которые являются прочными, долговечными и легкими, производители бумерангов будут пытаться использовать их по отдельности или в комбинации. Например, бумеранг, летевший более 17 минут, состоял из двухслойной внешней оболочки из углеродных волокон и кевлара; оболочка была заполнена эпоксидной смолой, смешанной с фенольными микрошариками.

Две недавние инновации предлагают способы модификации конструкции для улучшения аэродинамики. Один из них заключался в том, чтобы верхняя и нижняя поверхности задних кромок крыльев бумеранга были слегка вогнутыми. Обычно эти поверхности бывают плоскими или слегка выпуклыми. Этот дизайн был использован для бумеранга, который установил текущий мировой рекорд по дальности. В другом примере кончики крыльев бумеранга были срезаны под углом, который делал их перпендикулярными воображаемым линиям, ведущим к центру вращения. Обычно законцовки крыльев перпендикулярны средней линии крыльев. Данная модификация создана обладателем неофициального рекорда MTA.