RDA Contest - 2015

Как и планировал заранее - удалось отработать в контесте с полевой позиции. Несмотря на неоднократные приглашения от RM5M Евгения присоединиться к команде, которая выезжает в район Переславля Залесского, за что им отдельное спасибо. Просто давно уже планировал испытать антенну, поднимаемую на воздушном шаре с гелием. Поэтому решил, что этот контест отработаю самостоятельно. Место работы тоже выбрано не случайно. После посещения Плывучих островов на Иваньковском водохранилище (р. Волга) за месяц до RDAC я был до глубины души поражен замечательными условиями приема. Вода, вода - кругом - вода!

Начну с подготовки. После жарких дискуссий с Дмитрием Стороженко RK3AOL было принято решение, что запускать буду полуволновые вибраторы на каждый диапазон с запиткой с конца. Согласование - с помощью тюнера, к которому антенна подключается непосредственно.

Примерно за неделю до поездки закупил необходимые материалы:

Закупался в кэш-энд-кэрри магазине "Веселая затея" на Соколе

Купил четыре так называемых "Олимпийских" шарика - это шары диаметром 115 см (что было очень дальновидно, так как первый надутый мной шарик не дожил до контеста два часа и просто лопнул. Почему - я так до сих пор и не пойму. Пришлось срочно надувать втотой шарик.) Каждый из олимпийских шариков мне обошелся в 105 рублей. Шарики продаютмся по одному.

На всякий случай купил пачку из десяти шариков меньшего диаметра - 80 см. получилось примерно 600 рублей за 10 штук. Шарики эти мне пока не пригодились.

Обязательно - специальная жидкость для обработки шариков под гелий - около 700 рублей за банку. Этой жидкостью шарики обрабатываются перед надуванием и могут потом неделями висеть - гелий из них не выходит. Если надуть шарик без обработки - он сдувается за пару дней. Гелий - очень текучий газ.

Из дополнительного оборудования купил две сетки для шариков диаметром 1 метр. Очень удобная штука. Надевается на шарик при надувании и получается что-то типа мини-аэростата. Нагрузка в этом случае приходится не на горловину шара, а как-бы распределяется равномерно по всей его поверхности. Далее вы увидите это на фотографиях. Стоимость двух сеток - около 300 рублей.

Кроме того - в рыболовном магазине приобрел дешевую рыболовную плетенку. Идея была в том, что при своем абсолютно минимальном весе плетенка может держать нагрузку в 10-12 кг и разгрузит сам провод. То есть я намотал вместе антенное полотно и плетенку. От идеи этой я впоследствии отказался, так как провод и плетенка имеют разный коэффициент упругости и не хотят жить вместе - то провод провисает, то плетенка. Если одиночный провод еще как-то можно из ветвей деревьев вытащить, то провод с плетенкой запутываются намертво. Так что в конечном результате шарик у меня висел только лиши на проводе ПЭЛ 0,65 Провод, кстати, очень крепкий, хватило бы даже что-то типа 0.3 мм.

Самая главная часть - это гелий. Гелий предлагают в различных упаковках и баллонах. Самые ходовые варианты - в стальных баллонах по 10 , 40 и 50 литров. Это баллоны высокого давления, газ в них находится под давлением не менее 150 атмосфер. Кстати, перед покупкой гелия продавец должен показать с помощью манометра, какое давление в баллонах присутствует. 

Количества гелия в баллонах можно посчитать очень легко. Объем баллона надо умножить на давление в атмосферах. Получим объем свободного газа в литрах (или кубометрах). Я взял баллон 10 литров. Общий вес его - около 10 кг. Соответственно, в 10-литровом баллоне при давлении 150 атмосфер газа содержится 1500 литров, или 1.5 кубометров. Олимпийский шарик диаметром около 1 метра имеет объем около 0,5 кубометра. То есть с помощью одного 10-литрового баллона гелия можно надуть три таких шарика. Вот такая арифметика.

Сам стальной баллон дают в аренду. Задаток за 10-литровый баллон составляет 3500 рублей. Аренда в течение месяца - бесплатно. Каждый следующий месяц - 300 рублей. Стоимость самого газа составляет около 1200 рублей. То есть схема такая - платите за баллон с газом 4200 рублей, надуваете шарики, в течение месяца баллон возвращаете - получаете обратно задаток. Главное - не потерять квитанцию. Все очень бюджетно. Ни каких дополнительных примочек типа редукторов не требуется. Единственно - надо сосок шара покрепче закрепить на штуцер баллона и примотать изолентой. Потом изоленту можно спокойно снять. Кстати, изолента на латекс клеится с сумасшедшей силой.

Заканчивая раздел, посвященный подготовки материалов я хотел бы еще раз поблагодарить работников магазина "Веселая затея" на Соколе. Реально очень дружелюбные люди, которые мне много чего рассказали и показали, ответили на все вопросы и вообще - были очень полезны. Спасибо им еще раз. Кстати, у этого магазина есть некоторые особенности - они работают до 9 часов вечера и без выходных. Вот только минимальная сумма покупки там 2000 рублей и за газ (включая залог за баллон) они берут только наличными. За все остальное можно заплатить пластиковой карточкой. У этой компании есть еще два подобных магазина. Там ограничение на минимальную сумму покупки не действует.

Что еще мне понадобилось для антенны? Провод ПЭЛ общей длиной около 90 метров, удочка с кольцами длиной 6 метров (Обязательно старого типа - фиберглассовая! Никаких углепластиков) и Большая рыболовная инерционная катушка (большое спасибо RV3MQ за подгон - мы с такими катушками с Женей обычно ходим на сазана) Провод я намотал на катушку, предварительно отмерив длины полуволновых вибраторов для всех диапазонов с 10 метров до 160 метров и в нужных местах зачистив изоляцию на проводе. Нужные места на проводе я пометил кусочками термоусадки, чтобы можно было на ощупь отматывать провод нужной длинны. Вот такой ручной STEP_IR получился!  Удочку впоследствии я просто надел на вбитый в землю в углу палатки стальной штырь (Он же - заземление) Для соединения с тюнером использовал отрезок провода линой примерно 20 см с "крокодилом" на конце. Очень быстро и удобно. Позднее пришлось удочку дополнительно примотать к силовому элементу палатки, так как временами ветер был нешуточный и удочку здорово раскачивало.

Существует еще несколько важных моментов, которые надо обязательно учесть:

Наличие пучностей напряжения на концах полуволнового диполя - не надо хвататься за антенну в момент передачи - очень жжется. Даже на 100 Ватт. По этой же причине между полотном антенны и самим шариком привязано метра 3-4 капронового шнура. Изоляция там должна быть хорошей. Да и от шарика подальше. Гелий в электрическом поле светится. Пожалейте нервы своих впечатлительных соседей. А то будут кричать, что инопланетяне опять прилетели.

Статика. Припаял врезистору МЛТ-0.125 сопротивлением 2.1 МОм два проводочка и включил между выходом тюнера и землей. Для бОльших мощностей, возможно, понадобится более мощный резистор.

Очень волновался, что неиспользуемый провод, намотанный на катушку, будет как-то мешать. Не мешает! Антенна его даже не видит. В общем, вот такая получилась антенна в свернутом виде:

Теперь немного о подъемной силе шара и о влиянии ветра.

Удельная плотность воздуха при комнатной температуре и давлении в 1 атм. составляет 1,2041 кг на кубометр, удельная плотность гелия при тех же условиях 0,17846 кг на кубометр. Таким образом, один кубометр чистого гелия при давлении в 1 атмосферу дает нам подъемную силу в 1,025 кг. Шар диаметром 1 метр имеет объем, равный 0,523 кубометра, то есть его подъемная сила равна:

1,025*0,523 - 0,045 (масса оболочки) - 0,015 (масса сетки) - 0,010 (масса жидкости High Float). Итого: 0,466 кг

Масса 84 метром провода составляет 160 гр.

Итого имеем 306 грамм запаса. Вроде бы должно летать. 

Так и есть. Летает. В полный штиль. Последующие запуски подтвердили эти расчеты. Вечером перед контестом удалось запустить шар на всю высоту и насладиться полуволновым штырем на 160 метров и на 80 метров. Но это при отсутствии ветра. Как только появляется даже небольшой ветер - начинаются проблемы. Дело в том, что шар имеет самую неудачную для нас форму. Коэффициент лобового сопротивления у него составляет от 0,6 для ламинарного обтекания до 0,8 при неламинарном обтекании. Вот, например, расчеты для шара в случае минимального ветра , дующего со скоростью 1 метр в секунду.

Как мы видим, даже при таком слабом ветре положение шара будет иметь зенитный угол около 50 градусов. Вот такие пироги. Ниже специально привожу упрощенную физическую модель. Можете поиграть с параметрами, посмотреть что будет при различных размерах шара, разной скорости ветра.

Статья находится в процессе написания