Šarkan (drak)

DRAK
(popis, konstrukce, rozbor letu)

Obsah:
Úvod strana 3

1. Popis draka strana 4

1.1. Draci plošní s ohony strana 4

1.1.1. Psaníčko. strana 4

1.1.2. Hvězda strana 5

1.1.3. Baba strana 5

1.1.4. Skládací drak strana 5

1.1.5. Malajský drak strana 6

1.2. Draci krabicoví a komoroví strana 6

1.2.1. Krabicový drak strana 6

1.2.2. Ptákovitý drak strana 6

1.2.3. Čínský drak strana 7

2. Princip letu strana 8

3. Létání s drakem strana 10

4. Vlastní konstrukce a pozorování strana 11

Závěr strana 12

Použitá literatura strana 13

Přílohy strana 14

Úvod:
V tomto projektu vám chci přiblížit a popsat nejběžnější typy draka a jeho princip letu. Jelikož je draků velmi mnoho typů, rozdělují se do dvou skupin. Za prvé to jsou „Draci plošní s ohony“. Sem patří ty nejjednodušší jako jsou psaníčko, hvězda, bába, sova a malajský drak. Tu druhou skupinu tvoří „komorový“ či také „krabicový“ drak. Tito draci mají původ ve staré Číně, kde jim dávali vzhled skutečných draků s nejfantastičtějšími tvary a zbarvením. Drak je u nich národní symbol a protože se drak dostal od nich také k nám, neopomněl jsem ve svém projektu popsat i jejich tehdejší typ. Dnešní draci se již těmto čínským vůbec nepodobají. Jsou jednodušší a už vůbec nemají tehdejší funkci, jako ve staré Číně.

Vybíral jsem též řadu názorných nákresů a obrázků pro lepší pochopení. Na druhé straně jsem do projektu zařadil i vlastní konstrukci malajského draka. Své poznatky a zkušenosti s jeho létáním popisuji v kapitole „Vlastní konstrukce a pozorování“.

1. Popis draka:
1.1. Draci plošní s ohony:
1.1.1. „Psaníčko“:
Tento drak (obr. 1) nejjednoduššího tvaru je malých rozměrů. Jeho postavení není složité a je určeno i pro úplné začátečníky. Psaníčko může mít buď tvar čtverce (obr. 2a) nebo obdélníku na výšku (obr. 2b). K jeho sestavení budeme potřebovat lištu nebo špejli o průřezu 2,5 - 4 mm podle velikosti draka. Velikost volíme od 40 do 50 cm délky lišty. Dále je potřeba režná nit a hedvábný papír na polepení. Ještě si opatříme disperzní lepidlo.

Nejprve přeložíme přes sebe dvě stejně dlouhé lišty nebo špejle a svážeme je nití (obr. 3). Musíme dát pozor, aby všechny čtyři konce byly stejně dlouhé. Konec špejlí trochu nařízneme a přes zářezy vedeme po celém obvodu režnou nit, přičemž dáme budoucímu psaníčku čtvercový nebo obdélníkový tvar. Nakonec všechny niťové úvazky a spoje zaklížíme. Hotovou kostru položíme na potahový papír, naměříme si jej a na každé straně po okraji přidáme asi 1/2 až 1 cm (obr.

4). V rozích sestřihneme papír tak, jak vidíme na obrázku č. 4.

Postupně natřeme lepidlem přesahující okraj papíru, přehneme přes režnou nit a dobře přilepíme. Ze zbytku potahového papíru nastříháme 20 až 30 malých obdélníčků asi 5*10 cm. Ty pak složíme podle obr. 5 a navážeme ve středech do smyčky na režnou nit asi 10 až 15 cm od sebe. Zhotovíme tak ocas, na jehož konec připevníme ještě střapec ze svinutého papíru, na jedné straně nastřihaného (do tří čtvrtin), aby vznikly třásně.

Na potažené hotové psaníčko přivážeme závěs (váhy), který je buď přichycen ve třech bodech, a to na honím okraji a ve středu (obr. 6a), nebo ve všech čtyřech rozích draka (obr. 6b). Na spodní rohy psaníčka připevníme režnou nit asi 30 cm dlouhou a do jejího středu přivážeme hotový ohon (obr. 6c). Délka ocasu se řídí velikostí draka a rychlostí větru (čím větší vítr, tím delší ocas, průměrně ale 3 m).

Nakonec zbývá ještě vyvážení. Spustíme draka volně na závěsu na vodorovnou plochu a pohybujeme vypouštěcí šňůrou po závěsu až drak svírá úhel 25-30° (obr. 7). Na správném umístění závisí dobré letové vlastnosti draka.

1.1.2. „Hvězda“:
Hvězda se zhotovuje obdobně jako psaníčko. Ke stavbě je zapotřebí mít tři nebo čtyři lišty asi 500 mm dlouhé, které budou tvořit šestiúhelník, šesticípou hvězdu nebo osmiúhelník. (obr. 8). Pro přesnější stavbu nakreslíme na balicí papír kružnici o průměru 500 mm a na té naznačíme šest nebo osm bodů. Vezmeme dvě lišty, které uprostřed pevně svážeme. Poté k nim přivážeme třetí lištu a položíme na nakreslený vzor. Po obvodu napneme režnou nit, kterou zaklesneme a ovážeme do zářezu na koncích lišt. Kostru položíme na hedvábný papír a tužkou obkreslíme její tvar, přičemž po celém obvodu přidáme 1 cm.

Šestiúhelník pak z papíru vystřihneme. Okraje postupně naklížíme a přehneme kolem nitě podobně jako u psaníčka.

1.1.3. „Baba“:
Drak „baba“ je jistě každému z nás dobře známý. K jeho stavbě potřebujeme především dobře ohebnou modelářskou lištu, kterou uprostřed navážeme na laťku, ohneme ji do tvaru oblouku a její konce spojíme šňůrkou s druhým koncem laťky. Nakonec musíme všechny spoje zaklížit. V těchto spojích je dobré udělat zářezy, aby se provázek neuvolnil. Draka potáhneme silnějším papírem. Závěs upevníme na horním i dolním konci střední laťky. Na spodní konec laťky přivážeme ještě ocas. Třepení připevníme na oba konce ohnuté lišty (viz obr. 9).

1.1.4. „Skládací drak“
Tento drak může být dosti velký a je velmi podobný babě.

Má jednu velkou výhodu, dá se v několika vteřinách složit do malého svazku latěk a to značně usnadňuje jeho dopravu. Takový drak však nemůže být potažen papírem, ale pouze lehkým plátnem. Nejlépe se k tomu hodí látka na šití praporů nebo batist.

Na delší liště si nakreslíme devět stejných dílů a ve vzdálenosti třetího dílu připevníme příčnou lištu (viz obr. 10). Obě lišty spojíme šroubkem a matičkou kvůli případnému rozebrání. Podle připravených lišt si nakreslíme na látku přesné obrysy draka, přitom přidáme po celém obvodu asi jeden centimetr na obrubu. Na obrys draka přistehujeme pevnou obvodovou šňůrku a potom ji zašijeme do přehnutého kraje.

V místech, kde bude lišta kratší, je nutno přišít jakési kapsy, aby do nich bylo možno zastrčit konce příčné lišty (viz obr. 10). Na hotový potah položíme dlouhou lištu, klíhem nebo acetonovým lepidlem ji přilepíme k potahu a několika hřebíky ještě zajistíme. Nakonec nasadíme příčnou lištu do kapes potahu (oba konce lišty pilníkem zaoblíme, aby ostré hrany neprotrhávaly látku potahu) a v místě, kde se obě kříží, provrtáme otvor pro spojovací šroubek, který obě lišty drží pohromadě. Tím je drak hotov. Schází ještě upevnit závěs a ocas, což provedeme podobným způsobem jako u předešlé „baby“.

1.1.5. „Malajský drak“
(viz kapitola 4., Vlastní konstrukce a pozorování)

1.2. Draci krabicoví, ptákovití a čínští
1.2.1. „Krabicový drak“
Krabicový drak (obr. 13 a 14) je v podstatě hranol, jehož horní a dolní třetina je polepena papírem (u větších draků plátnem), kdežto střední třetina zůstává nepodlepena. Na zhotovení si opatříme špejle o průměru 3 mm nebo lišty 3*3 cm, které rozřezáním upravíme na čtyři kusy 750 mm dlouhé a 16 kusů po 230 mm. Z krátkých lišt zhotovíme čtyři stejné čtverce pevným svázáním režnou nití (obr. 15). Čtverce navážeme k dlouhým lištám, vnitřní 220 mm od kraje, vnější na jejich konce. Kostru vyztužíme v úhlopříčkách režnou nití. Draka potáhneme silnějším papírem. Dva široké pásy podle rozměru kostry obtočíme tak, aby výřezy v papíru přišly do svázaného rohu ( obr. 16). Přečnívající okraje papíru natřeme lepidlem, přehneme přes lištu a přilepíme.

1.2.2. „Ptákovitý drak“
Stavba draků, které vidíte na obr. 17 a 18 je již známá méně. Jako hlavní stavební materiál se užívají lišty 8*15 až 15*20 mm, dráty, plech atd. Rozpětí křídel obvykle nepřesahuje dva metry. Jako potah nejlépe poslouží slabší plátno.

1.2.3. „Čínský drak“
Typicky čínský drak je vyobrazen na obr. 19. Je sestaven z mnoha bambusových kruhů potažených papírem a navzájem k sobě spojených režnou nití. Každý kruh je ještě opatřen lištou s třepením.

Celý drak je většinou pomalováván s neuvěřitelnou fantazií, aby působil dojmem skutečného draka.

Sestavení těchto dvou draků zde nebudu rozebírat. Uvedl jsem je zde jen jako zajímavost. Blíže jsou vykresleni na obrázku.

2. Princip letu
První podmínkou dobrého letu draka je příznivý vítr. Nesmí být moc slabý, ale ani moc silný, aby v něm nebylo příliš větrných vírů, které by mohly draka přetočit kolem jeho osy.

Let draka je totiž dán pohybem vzduchu (větru) proti nakloněné rovině (obr. 20), na které vzniká tlaková síla Fz a síla odporová Fx podobně jako na křídle letadla. Složky Fz a Fx dají výslednou sílu R - odpor, působící proti tahu pouštěcí šňůry. Drak vlastně „pluje“ na proudnicích (viz dále) větru (obr. 21).

Na draka působí mj. tíhová síla v těžišti modelu a směřuje svisle dolů. Její velikost je dána součinem hmotnosti modelu a tíhového zrychlení. Toto zrychlení lze pro potřeby teorie modelů letadel (draků) pokládat za konstantu o velikosti 9,81 m/s2. Obvykle též předpokládáme, že se hmotnost modelu (draka) nebude měnit.

Z dalších sil to jsou síly vzniklé vlivem prostředí. Nejdůležitější z nich jsou ty, které vznikají působením vzdušného prostředí obklopujícího model. Pro let modelů lehčích než vzduch (balóny, vzducholodi) mají velký význam síly aerostatické. U modelů těžších vzduchu je jejich vliv zanedbatelný. Důležitější jsou zde síly aerodynamické, které vznikají při vzájemném pohybu modelu a atmosféry. Tyto síly podstatně závisejí na tvaru modelu, jeho poloze vůči pohybujícímu se vzduchu, rychlosti letu a na fyzikálních vlastnostech vzduchu (tlak, hustota, teplota, atd.). V některých specifických případech, jako drak, je nutné uvažovat i jiné vnější síly. Například tah pouštěcí šňůry vůči draku.

Aerodynamika modelu určuje vztahy mezi aerodynamickými silami působícími na model, jeho polohou vůči obtékajícímu vzduchu a charakteristikami tohoto proudu (rychlost, měrná hmotnost vzduchu).

Budu se tedy zabývat případem, kdy je těleso (drak) upevněno na lanku a tudíž nemůže vykonávat žádný přímočarý pohyb a tedy ani rychlost.

Nejdříve ale musím vysvětli pár základních aerodynamických pojmů a zákonů. Nejdříve je nutné popsat pohyb plynů. V každém bodě prostoru lze určit rychlost pohybu částic plynu. Jestliže rychlost zakreslíme jako vektory, vytvoříme názorný obraz pohybujícího se plynu, tzv. pole proudění. V tomto poli lze nakreslit křivky, které mají směr rychlosti, nazývané proudnice. (obr. 22)

3. Létání s drakem
Pro lepší stabilitu je dobré stavět draky s delším ocasem. Když je totiž drak dobře postaven, vyvážen a má ocas, létá i za poměrně slabého větru.

Musí se však dbát na to, aby ocas nebyl zas příliš dlouhý a těžký, protože pak snižuje letové vlastnosti. Velice důležité je také správné upevnění pouštěcí šňůry na vahách (viz obr. 23), avšak vždy nad polovinu konstrukce draka. Tím zvětšíme úhel náběhu roviny draka ve směru větru a zvýšíme vztlak i odpor. Drak sice dobře stoupá, ale zároveň se stává méně stabilní a obyčejně se rozkýve do stran, což někdy končí kroužením a pádem na zem.

Proto při silnějším větru posuňme šňůru na vahách nahoru, čímž zmenšíme úhel náběhu a zároveň zvýšíme stabilitu draka. Při zalétávání nevypouštíme draka do příliš velkých výšek. Stačí nejdříve asi 10-20 m, létá-li klidně, můžeme na délce přidat. Při povolování délky musíme dbát na to, aby se motouz odvíjel plynule, nikoliv trhaně; drak by sebou trhal, a to by mohlo skončit pádem. Proto je dobré asi 2-3 m před draka připojit ke šňůře 15-20 cm gumy (viz obr. 24). Drak poletí daleko klidněji, protože guma při zvýšeném nárazu větru bude vyrovnávat tah.

Když se drak během letu začne naklánět a následně padat dolů, musíme povolat motouz, nebo popojít několik kroků po směru větru až do úplného vyrovnání letu. Poté můžeme draka nechat opět stoupat. Když se tento jev bude opakovat často, musíme hledat chybu nejspíše ve vyvážení draka. Příčina točení draka v kruzích obvykle bývá v tom, že je krátký ocas a proto je nutné ho prodloužit.

4. Vlastní konstrukce a pozorování
K vlastnímu pozorování jsem se rozhodl postavit malajského draka. K tomu jsem použil 752 mm dlouhou lištu hlavní a 1000 mm dlouho lištu příčnou. Obě o průřezu 6*6 mm. Ty jsem svázal do kříže (dle obr. 11), na jejich koncích udělal zářezy pro šňůrku, kterou jsem napnul tak, aby se příčná lišta prohnula asi 150 mm. Potom jsem napnul obrysové režné nitě a kostru potáhl na vnější straně papírem, který se nesměl moc napínat, aby vznikly tzv. „kapsy“, které působí příznivě na stabilitu. Upevnění váhy jsem provedl dle obr. 12. Jelikož jsem nesehnal odpovídající délky lišt, tj. hlavní 1000 mm dlouhou a příčnou dlouhou 1330 mm, sestavil jsem draka o velikosti 2/3 oproti předepsaným hodnotám. Taktéž jsem zkrátil i velikosti pouštěcí šňůry.

Draka jsem vypustil dne 30. 9. 1998 v 16.00 na otevřeném prostranství louky za mírného JZ větru o rychlosti asi 2-3 m/s. Drak vyletěl do výšky asi tří metrů a poté se krouživými pohyby snesl rychle dolů. Zjistil jsem, že je špatně vyvážený a klopí se k pravé straně. Po opravě rovnováhy jsem ho opět vypustil za obdobných podmínek počasí asi půl hodiny po prvním vzlétnutí. Nyní se již drak vznesl výš a pád se již neopakoval.

Po chvíli se vyšplhal do výšky asi 15 metrů a mírně se pohupoval ze strany na stranu. Jelikož vítr nebyl tak intenzivní, zmenšil jsem úhel náběhu tak, aby drak vlastně „plul“na proudnicích slabého větru a mohl lépe létat. Kvůli tomuto slabému větru jsem ocas u draka nepoužil.

Závěr:
I když jsem neměl možnost zkonstruovat větší množství druhů draků (kvůli nedostatku času), myslím si, že je malajský drak ideální pro létání v našich podmínkách. Je totiž absolutně přizpůsobitelný, dobře ovladatelný a hlavně nenáročný na sestavení. Stačí prostě dvě lišty, lepidlo, potahový papír, niť a za jedno odpoledne může být drak postaven.

V projektu jsem se nechtěl zabývat složitými popisy aerodynamických jevů, a zbytečně rozebírat popis aerodynamického tunelu. Spíše jsem se zaměřil na praktické využití a dobré pochopení těchto jevů. K tomu jsem volil též množství nákresů a obrázků, které vše dobře dokreslují.