Co je to vrtule?
Pokud bychom se omezili na encyklopedickou definici, tak vrtule je technické zařízení, které umožňuje přeměňovat energii rotačního pohybu hřídele na sílu zvanou tah, která působí v ose jejího otáčení. V angličtině je nazývána Propeller nebo Air screw (vzdušný šroub), ve francouzština Hélice, v ruštině Vozdušnyj vint (opět vzdušný šroub) a v němčině Luftschraubc (vzdušný šroub). A jaké je její využití? Z leteckého pohledu ji lze využít pro pohon letounů těžších vzduchu, vzducholodí i vrtulníků (zde se ovšem nazývá rotor). Využívá se ale i mimo letectví, například lodě jsou poháněny vrtulí – lodním šroubem. Existuje ale i opačný způsob využití vrtule – ne k přeměně rotačního pohybu na pohyb vzduchu, ale k přeměně pohybu vzduchu na pohyb hřídele. Takto jsou vrtule užívány k získávání energie z proudících látek - v případě vzduchu jsou to větrné elektrárny a mlýny, u vody vodní turbíny. Občas se objeví i různé kuriózní způsoby využití, nejčastěji v dopravě. Například ve 30. letech se v Německu objevilo experimentální kolejové vozidlo poháněné vrtulí, přezdívané kolejový zepelín. Vyvinul jej kostruktér Franz Kruckenberg, pohon zajišťoval benzínový motor o výkonu jen pět set padesát koní s čtyřlistou vrtulí. V roce 1939 se v Německu objevilo další podobné vozidlo, s vrtulemi na obou stranách, aby nejen poháněly stroj, ale pomáhaly i brzdit, protože se předpokládaly rychlosti kolem sto osmdesáti kilometrů za hodinu. Za druhé světové války pak Rusové sériově vyráběli motorové saně (například typ GAZ 98 nebo NKL 26), které byly poháněny tlačnou vrtulí.
Jak funguje
Vrtule je těleso, které vedle odporu vytváří i vztlak. Odpor vzduchu je překonán kroutícím momentem motoru. Průřez vrtulovým listem v určité vzdálenosti od osy otáčení je velice podobný profilu křídla. Při proudění vzduchu pod správným úhlem pak vzniká vztlak. Vrtule tak koná dva pohyby - otáčivý (kolem své osy) a postupný ve směru letu. Průřez vrtulovým listem se od středu ke kraji plynule mění a zmenšuje se jeho tloušťka – u středu je z pevnostních důvodů větší, u krajů se naopak tloušťka zmenšuje, protože tenčí listy lépe „prořezávají“ vzduch a mají lepší vlastnosti při rychlostech obtékání vrtule nad 450 km/h. Stejně tak lepší vlastnosti mají vrtule o větším průměru, protože je energeticky výhodnější udělovat menši zrychlení vetší hmotě vzduchu.
Stoupání vrtule
Tah vyvíjený vrtulí se mění v závislosti na rychlosti otáčení vrtule a úhlu náběhu. Protože hrot vrtule se otáčí rychleji než střed, musí být list geometricky zkroucen do úhlů nastavení, které odpovídají otáčkám vrtule, rychlosti letu a poloměru rotace. Jak už to ale bývá, nic není tak jednoduché, jak se zdá. Pro každou fázi letu je totiž vhodný jiný úhel nastavení. U pevné vrtule se při nastaveném plném plynu zvyšují otáčky teprve při rozjezdu letadla a s přibývající rychlostí postupně rostou až do svého maxima, které zpravidla nastává při maximální horizontální rychlosti letounu.
Historie
Pokud bychom chtěli vypátrat úplně první návrh vrtule, museli bychom se dostat až do doby, kdy žil Leonardo da Vinci. Tento všestranný génius, žijící na přelomu 15. a 16. století, se inspiroval tvarem spirály, který často pozoroval v přírodě. Jeho návrh vrtulníku obsahoval vzdušný šroub, který jeho generace znala z hraček dovezených z Dálného východu. O svém návrhu napsal: „Pokud by byl tento stroj se šroubem vyroben z dobrého plátna s póry uzavřenými škrobem a pokud by se otáčel patřičně rychle, řečený šroub by jej vytáhl do velké výše.“ Vážněji se myšlenkou vrtule jako pohonu létacího stroje zabýval francouzský matematik Jean Pierre Paucton (1736 – 1798). Jeho „Pteroptéra“ měla být vybavena dvěma vrtulemi, jednou pro pohon a druhou na „udržení se“ ve vzduchu.
Další pokusy o využití vrtulí se datují do 17. a 18. století. Prakticky využitelné vrtule se objevily až na přelomu 19. a 20. století, vyráběné ze dřeva. Později začaly vznikat vrtule z vrstveného dřeva, které byly vyráběny slepením stejně tvarovaných latí (nejčastěji z jasanu a smrku) a poté opracovány do konečného tvaru.
Spolu s úsilím o dosažení co nejvyšší rychlosti se měnily i požadavky na vrtule. Konstruktéři letadel chtěli stále tenčí listy vrtulí. Tenké dřevěné listy však byly pro zátěž příliš slabé, proto nastoupily kovové vrtule, které v průběhu druhé světové války téměř vytlačily vrtule dřevěné. Koncem války se objevily vrtule z plastických hmot a také první stavitelné vrtule. V osmdesátých letech se pak běžně začaly používat vrtule z kompozitních materiálů.
Poslední fotografie demonstruje na „houfu“ modelářských vrtulí jejich pohyb během jedné otáčky.
Teď k tomu, co nás všechny zajímá, ke keši!
Finální souřadnice N50° 10.X a E15° 02.Y najdete v následujícím obrázku.
Kontrola souřadnic finálky
Jakmile získáte souřadnice finálky, je třeba ještě spočítat STAGE 1, kde najdete potřebnou pomůcku, bez které finálku neodlovíte.