Downwind sneller dan de wind: Blackbird maakt een record - 💡 Fix My Ideas

Downwind sneller dan de wind: Blackbird maakt een record

Downwind sneller dan de wind: Blackbird maakt een record


Auteur: Ethan Holmes, 2019

Blackbird windwagentje. Foto: Steve Morris

Introductie door Mark Frauenfelder

In 2007 stuurde MAKE-projectredacteur Paul Spinrad me een link naar een YouTube-filmpje van een wagen met windaandrijving, gemaakt door een Floridian genaamd Jack Goodman, die sneller dan de wind rechtstreeks naar beneden leek te kunnen reizen. Hoe kon een wind aangedreven wagen een staartwind overwinnen, vroegen we ons af? Geïntrigeerd, vroegen Paul en ik de bijdragende uitgever Charles Platt om het experiment te herhalen en verslag uit te brengen over de resultaten voor MAKE.

Charles bouwde een karretje, maar kon het niet ontglippen. Charles schreef in zijn artikel (dat verscheen in MAKE Volume 11 in augustus 2007): "Misschien heeft Jack Goodman hier een slimme verklaring voor. Misschien heb ik mijn versie niet op precies dezelfde manier gebouwd als de zijne. Misschien moet je er zelf een maken, gewoon om het zeker te weten. 'Uiteindelijk vermoedde Charles dat Goodman een grap had gespeeld.

Zodra het probleem in de kiosken terechtkwam, begonnen onze prikborden (hier, hier, hier en hier) met gepassioneerde argumenten te koken over de theoretische en praktische mogelijkheid van reizen "DDWFTTW" (Direct Downwind Faster Than The Wind). Verschillende mensen mailden mij, waaronder een collega met de naam Rick Cavallaro, over fouten in het windkarontwerp van MAKE. Ik kwam al snel tot de conclusie dat we het ontwerp van Jack Goodman's kar waarschijnlijk verkeerd hadden begrepen. Ik zei tegen Rick dat ik graag een vervolgartikel (geschreven door hem) zou publiceren in MAKE, maar niet voordat ik meer onderzoek had gedaan, en niet voordat Rick een overtuigende DDWFTTW-demonstratie had ontwikkeld. Rick gelukkig verplicht, en in de maanden die volgden, hield hij me op de hoogte van zijn indrukwekkende onderzoeksinspanningen.

Ondertussen begon ik overeen te komen met windkar-liefhebbers, sceptici, natuurkundigen en Jack Goodman. Er was geen duidelijke consensus - zelfs sommige natuurkundigen vertelden me dat DDWFTTW onmogelijk was - maar ik begon de kant van de voorstanders te kiezen.

Toen, in juli 2010, liet Rick me weten dat hij en zijn collega's een avonturenwagen hadden meegenomen die ze hadden gebouwd op het El Mirage Dry Lake Bed in Zuid-Californië en 2,8 keer sneller hadden gereden dan de wind. Ze voerden de test uit bij gemachtigde vertegenwoordigers van de North American Land Sailing Association (NALSA). Het was erg overtuigend en ik vroeg Rick om er een artikel over te schrijven, dat je hieronder kunt lezen.

Is DDWFTTW mogelijk? In 2007 dacht ik van niet. In 2010 denk ik van wel!

-Mark Frauenfelder, hoofdredacteur van MAKE

De kleine winkelwagen die dat deed

Van Rick Cavallaro

Is het mogelijk om een ​​voertuig met windaandrijving te bouwen dat zich direct beneden de wind voortbeweegt, sneller dan de wind, continu aangedreven door de wind?

Dit is een vraag die ik mezelf een paar jaar geleden stelde. Na het uitwerken van een paar vectoren, besloot ik dat het prima zou werken. Maar aangezien dit vrij duidelijk contra-intuïtief is, dacht ik dat ik de vraag zou stellen als een hersenkraker op een kitesurfforum en een radiografisch bestuurd helikopterforum.

Tot mijn verbazing geloofden maar heel weinig mensen dat mijn beweerde antwoord juist was. Ze accepteerden eenvoudigweg mijn vectoranalyse niet.

Maar er stonden meer verrassingen op stapel. Het blijkt dat een luchtvaartingenieur met de naam Andrew Bauer precies zo'n voertuig in de jaren zestig bouwde. Er staan ​​nog een paar foto's van Bauer naast zijn kar, maar weinig ander bewijs. Er is geen dwingende documentatie die verder gaat dan de eigen bewering van Bauer dat hij de windsnelheid kort en met een bescheiden hoeveelheid heeft verslagen.

De volgende verrassing kwam toen een man met de naam Jack Goodman een werkmodel van een dergelijke wagen bouwde om de nu woedende debatten over het internet te regelen. Goodman wilde alleen zijn zeilmaatjes bewijzen dat de prestatie mogelijk was, maar een van die vrienden plaatste het bewijs van Goodman (op de manier van een video) op internet.

Dit wakkerde alleen de vlammen aan. De video ging viraal. Er waren beweringen dat het een hoax was - dat het door een touwtje werd getrokken, dat het bergafwaarts ging, de wind niet direct achterin lag, de wind niet stabiel was, en maar door en door. Goodman had aanvullende video's kunnen maken om deze zorgen aan te pakken, maar, zoals we op de harde manier leerden, zou het niet triviaal zijn, en weinigen zouden ervan overtuigd zijn.

In 2007 publiceerde MAKE een artikel getiteld "The Little Cart That Could not" door Charles Platt. Dit artikel ging specifiek in op de video van Goodman en concludeerde dat Goodman ons allemaal voor de gek had gehouden.

Kleine demonstratiewindwagen. Foto: Rick Cavallaro

De moeilijke manier leren

Na meer dan een paar jaar hierover te hebben gepraat op internet, overtuigde mijn oude hangglide buddy John "JB" Borton me dat we onze eigen kar moesten bouwen en de zorgen van de scepticus moesten aanpakken als we hoopten hen te overtuigen. En dat hebben we ook gedaan.

Om de problemen aan te pakken, of de weg nu vlak was, de wind constant was, de kar bergafwaarts ging of aan een touw werd getrokken, besloten we zorgvuldig gecontroleerde tests uit te voeren (en te documenteren). Als dit een vliegtuig was, zouden we een windtunnel gebruiken. Maar aangezien dit voertuig bedoeld is om beneden de wind in te gaan - in plaats van tegen de wind in - was het geschikte instrument voor onze tests een loopband met tuinafwisseling.

In plaats van de lucht over de weg te bewegen, zouden we de weg onder de lucht verplaatsen. Galileo, Newton en Einstein hebben ons verzekerd (en het is nu een van de meest basale en geaccepteerde principes in de natuurkunde) dat deze twee situaties identiek moeten zijn vanuit het oogpunt van de wagen.

Als onze wagen zijn grond zou kunnen houden op een vlakke, bewegende loopband, zou dit een demonstratie zijn van het direct op de wind gaan bij exact windsnelheid. Als het vooruit zou kunnen gaan, tegen de beweging van de riem, zou het een ideale demonstratie zijn om direct benedenwinds sneller te gaan dan de wind.

Natuurlijk zijn er mensen die beweren dat er geen wind in de kamer is, dus de tredmolentest is niet geldig. Maar het is gewoon een kwestie van ernaar kijken vanuit het oogpunt van de wagen. Als je met de wind tegen precies dezelfde windsnelheid op de fiets fietst, voel je ook geen wind.

Videobeelden van de eerste run van de twee dagen doorgebracht op de bodem in Ivanpah, NV

Dus de kleine kar deed wat we hadden voorspeld. Niet alleen hield het zich staande op een vlakke loopband, maar stak het consequent tegen de gordel aan. Sterker nog, we hebben de loopband naar de maximale hoek geneigd en de kar beklom de loopband tegen de beweging van de riem.

Toch bleven de meeste sceptici ... sceptisch. Daarom hebben we ze uitgenodigd om tests in te dienen die ze graag zouden willen zien. We hebben de camera gepanned om te laten zien dat er geen fans of snaren waren. We hingen slingers over de gordel, voor de wagen en erachter. We plaatsten een ventilator voor de wagen om tegenwind te creëren (zoals gevraagd). Maar toch bleven de twijfelaars (met inbegrip van Platt evenals sommige genoteerde fysici en aero-ingenieurs) niet overtuigden.

Uiteindelijk hebben we een gedetailleerde set video's geplaatst (kijk deel 1 | deel 2 | deel 3) zodat iedereen zijn eigen werkmodel van onze winkelwagen kan bouwen en het voor zichzelf kan bewijzen voor ongeveer $ 40 in delen. In Texas volgde een groep middelbare scholieren met een beperkt budget onze plannen en improviseerde ze om de prijs onder de $ 20 te houden! Het resultaat? Ze wonnen de wetenschapsbeurs met hun demonstratie.

Full-schaal gaan

Maar nu de sceptici nog niet overtuigd waren en de hanggliding en kitesurf seizoenen bijna ten einde kwamen, overtuigde JB me dat we een grootschalige, bemande kar moesten bouwen die buiten in "natuurlijke" wind zou kunnen opereren en getuige zou zijn van betrouwbare experts . En dat hebben we ook gedaan.

Met financiering van Joby Energy en Google hebben we een kar gebouwd die 450 lbs weegt en 23 'hoog staat tot de bovenkant van de 17-inch propeller. We hebben de North American Land Sailing Association (NALSA) benaderd om een ​​recordcategorie te ontwikkelen specifiek voor windenergie aangedreven voertuigen die zijn ontworpen om direct benedenwindsnelder te gaan dan de wind. We hebben de komende maanden met NALSA samengewerkt en uiteindelijk een wereldrecord gevestigd door 2,8 maal de windsnelheid direct beneden de wind te varen op 2 juli 2010 op het El Mirage Dry Lake-bed in de Mojave-woestijn in Californië.

Blackbird windwagentje. Foto: Emilio Castaño Graff

Sommige sceptici zijn er nog steeds, maar dan zijn er nog steeds diegenen die geloven dat de aarde plat is en de mens nooit een voet op de maan heeft gezet. Dus we hebben besloten tevreden te zijn met het bewijsmateriaal dat we hebben geproduceerd en de geesten die we hebben veranderd. En we willen het MAKE-magazine zeker bedanken voor het feit dat het ons de kans heeft gegeven om het goede te zeggen over "de kleine kar die dat deed".

Blackbird windwagentje. Foto: Steve Morris

In de geest van MAKE en de wetenschappelijke methode, hopen we echt dat sommigen van jullie onze bouwvideo's zullen volgen en een van deze karren voor jullie zelf zullen maken. Het is niet moeilijk om te doen, en als je het moeilijk vindt om te accepteren dat een door de wind aangedreven voertuig sneller de wind in kan dan de wind, dan ben je het aan jezelf verplicht om het uit de eerste hand te zien.

Videos

Video geschoten door Richard Jenkins vanaf de achterkant van JB's truck bij El Mirage tijdens de NALSA runs

Eerst rent Ivanpah

Tweede Ivanpah rennen

Last Ivanpah rennen

Discovery Channel-segment op de Blackbird

Officiële NALSA aankondiging van wereldrecordrun

Volgende: Maandag zal Make: Online mijn stuk uitvoeren over windwagentjes en hun voorstanders en lasteraars, en op dinsdag kun je mijn interview lezen met Jack Goodman, de ontwerper van de windkar die de aandacht van zoveel mensen trok. -Mark Frauenfelder

Noot van de redactie: we hebben Charles Platt, de auteur van het artikel met de windwagen in MAKE Volume 11, de gelegenheid gegeven om te reageren. Zijn reactie is hieronder. Rick Cavallaro vroeg om te reageren op de verklaring van Charle, die ook hieronder staat.

Ik heb nooit ontkend dat een voertuig kan worden ontworpen dat tegen de wind in zal gaan als de schroef op de juiste manier is ingesteld. Wat ik niet geloof, is dat dit voertuig vanuit de rust kan beginnen met de wind erachter, kan accelereren totdat het met dezelfde snelheid beweegt als de wind, en dan sneller blijft accelereren dan de wind, dwz in een netto tegenwind, zonder enige fluctuaties in windsnelheid, en zonder enige schakelverschuiving langs de weg. Dat is wat de originele video van Florida beweerde te laten zien, en waar alle argumenten begonnen. Ik heb altijd vermoed dat de video in Florida is nagebootst.

Ik weet heel weinig over de wagen van Rick Cavallaro en ben niet erg geïnteresseerd, deels omdat Rick extreem beledigend, irritant en meegevoelig is geweest, en deels omdat, zoals ik hierboven al zei, ik heel graag wil geloven dat zijn voertuig kan bewegen tegenwind. Inderdaad, de zeer primitieve wagen die ik bouwde voor mijn originele MAKE-artikel, slaagde er in om naar voren te schieten in een krachtige explosie van een grote fan. Nogmaals, wat ik niet geloof is dat zijn voertuig of een ander kan beginnen met een constante wind erachter, versnellen tot een snelheid gelijk aan die van de wind, en dan blijven versnellen zodat het sneller beweegt dan de wind, in een ononderbroken proces.

Ik heb mezelf herhaald om dit duidelijk te maken. - Charles Platt

Meneer Platt lijkt te suggereren dat hij weigert echt bewijs te overwegen, omdat hij vindt dat ik hem 'beledigend, onaangenaam en neerbuigend' ben. Dit lijkt mij ironisch vergelijkbaar met onze verschillende positie op referentiekaders. Van waar ik sta, heeft Platt het patroon van mishandeling en neerbuigendheid in zijn e-mails voor mij vastgesteld. Misschien hebben we allebei gelijk (of fout) in dat opzicht.

Helaas schreef Platt een artikel met een oneerlijke aanval op een eerlijke man (Jack Goodman), zonder zelfs contact op te nemen met Goodman of een redelijke poging te doen om de resultaten van Goodman te reproduceren. Voor mij leek dit oneerlijk. Mijn enige hoop hier is om het verhaal recht te zetten. Ik kan leven met het feit dat Platt, en vele anderen, deze resultaten nooit accepteren die zijn geratificeerd door NALSA (een gekwalificeerde, onafhankelijke en belangeloze organisatie). Ik hoop dat we het eens kunnen worden om het daarbij te laten en elkaar niet verder in het openbaar aan te vallen. - Rick Cavallaro



U Bent Wellicht Geïnteresseerd Zijn

How-To: Bouw een seismische reflector

How-To: Bouw een seismische reflector


MAKE's $ 20 en elektronische geschenkengids

MAKE's $ 20 en elektronische geschenkengids


Thanksgiving Feest: Pompoentaart met Caramel Pecan Topping

Thanksgiving Feest: Pompoentaart met Caramel Pecan Topping


Morsecode baken met Arduino

Morsecode baken met Arduino






Recente Berichten