Суханов Владимир Николаевич: другие произведения.

Приложение 3. Взаимодействие реактивной струи с окружающей средой

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Конкурс фантастических романов "Утро. ХХII век"
Конкурсы романов на Author.Today

Летние конкурсы на ПродаМан
Открой свой Выход в нереальность
[Создай аудиокнигу за 15 минут]
Peклaмa
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Представлена формула, которая может быть применена при расчетах дренажных систем, форсунок, распылителей и горелок, а также при разработке принципиально новых реактивных двигателей.



3.1. Сила сопротивления, действующая на поток материальной среды, движущейся по трубопроводу с фильтрацией стенок

Поток материальной среды: жидкости или газа, движущейся по трубопроводу испытывает действие известных сил:


Кроме этих сил в трубопроводе при его фильтрации возникает сила сопротивления F, прямо пропорциональная произведению величин скорости движения потока среды V в слое около стенок трубопровода (толщина этого слоя соизмерима с размерами отверстий фильтрации в трубопроводе) и массового расхода среды M/t через стенки фильтрующего трубопровода, а именно:

F = - VM/t или F = VM' или (x4)"" = x' [(x3)"]' .

Эта сила по направлению противоположна вектору скорости материальной среды в трубопроводе, и имеет по отношению к другим силам, препятствующим движению среды, наибольшее свое значение, если материальная среда тяжелая и маловязкая, а режим ее движения ламинарный.

При учете режима движения потока среды, размеров и формы фильтрующих отверстий, а также способов учета скорости потока около стенок трубопровода, предложенная формула может иметь вид:

V = - f(V)VM/t ,

где f(V) - функция (или поправочный коэффициент), определяемая экспериментально. В ряде случаев, f(V) может иметь отрицательный знак. При этом сила F перестанет быть силой сопротивления, и будет компенсировать силы трения потока в трубопроводе.


3.2. Сила сопротивления, действующая на движущееся тело теряющее массу

Предложенные соотношения и выражения имеют теоретическое значение и могут быть применены при расчетах транспортных средств, использующих реактивную тягу, а также при разработке струйных тормозных систем.

Известна формула реактивного движения:

FR1 T = - VM или (x4)"" т = - x' (x3)" ,

где
или
FR1 = -VM' ,

где вектора FR1 и V направлены в противоположные относительно друг друга стороны. Есть еще одна сила FR2 . Она действует между массой M и окружающей средой, импульс этой силы равен по модулю количеству движения массы M на летательном аппарате относительно окружающей среды:

FR2 T = - X'M ,

где X' - скорость движения летательного аппарата. То есть масса M , отделившись от летательного аппарата (имеющего скорость X') передает свое количество движения MX' окружающей среде, отнимая его от количества движения летательного аппарата. При этом сила

FR2 = - X' M'

действует на летательный аппарат и направлена против направления движения летательного аппарата, то есть вектора FR2 и X' направлены в разные стороны. Аналогичная сила действует на поток в трубопроводе с фильтрующими стенками - см. Приложение п. 3.1).

Выражение FR2 похоже на формулу реактивного движения, с той лишь разницей, что направление действия силы FR2 не зависит от направления испускания вещества V, а зависит от направления движения тела относительно окружающей cреды X'.

Результирующая формула реактивного движения по модулю примет вид:

FR = FR1 - FR2 = - (V-K X')M' ,

где
При незначительных величинах скорости X' по сравнению с V , величина

FR2 = - К X' M' -

пренебрежительно мала и в расчетах может не учитываться.

Если в реактивном движителе скорость испускания вещества V стремиться по величине к скорости движения движителя X' относительно окружающей среды, то сумма сил, возникающая от испускания вещества, стремиться к нулю, то есть реактивная тяга компенсируется силой сопротивления от взаимодействия движителя и испускаемого вещества с окружающей средой.

Для последующего увеличения скорости транспортных средств необходимо добиться увеличения скорости истечения рабочего тела от двигателя. Таким образом, приведенная формула показывает тот скоростной предел при движении тел, который можно перешагнуть только найдя принципиально новые решения, а именно переход на принципиально новые двигатели с принципиально новым рабочим телом или кoнструктивное уменьшение коэффициента К.

Результирующая сила тяги для фотонной ракеты:

F(c) = - (c-K X') M' ,

где c=V - скорость света.

Фотонная ракета, при разгоне до c , теряет тягу.

Звезды при движении со скоростью X' также испытывают действие силы сопротивления F., зависящей от массы звездного ветра (массы излучения) М:

F. = - k X' M' ,

где k - коэффициент, учитывающий взаимодействие звездного ветра с окружающей средой.

Сила сопротивления звезды F. , как правило, компенсируется силами обратного для F. действия. Суммарное действие всех этих сил можно обнаружить по деформации звезды или по ее ускорению или вращению.

Известно, что у поверхности обтекаемого тела образуется "пограничный слой". Отсос пограничного слоя (то есть отсос cреды обтекания из пограничного слоя) приводит к уменьшению сопротивления движения обтекаемого тела.

Этот эффект является наиболее близким по своей природе к описанному. С той лишь разницей, что среду обтекания из пограничного слоя не откачивают, а наоборот накачивают в пограничный слой вещество (твердое, жидкое или газообразное).

Следует отметить, что масса M после отделения от тела (летательного аппарата или звезды) испытывает сопротивление в окружающей среде. Скорость движения массы M снижается (М испытывает отрицательное ускорение), что порождает силу сопротивления FR2, действующую на тело, теряющее массу. Если ускорение массы M в окружающей среде положительное (масса M увеличивает свою скорость), то коэффициенты K и k приобретают отрицательный знак. Сила FR2 в этом случае, из силы сопротивления превращается в силу направленную в сторону движения тела, то есть тело приобретает дополнительный положительный импульс.

Может существовать несколько способов придания массе M , после отделения от тела, положительного ускорения. Например: разогрев газообразного M , после его отделения, в результате сжигания M в атмосфере; или ускорения звездного ветра в короне звезды за счет притока энергии из глубины звезды.

Описанный эффект может быть использован при разработке бескорпусных реактивных двигателей, а также при определении сил действующих на звезды, при их движении.

Автор - Суханов Владимир Николаевич.

Зарегистрировано в ВНТИЦ 01 декабря 2000 года под номером 72200000039.
Статья опубликована в книге "Изобретательское Творчество" в 2003 году.

<<Содержание




 Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com В.Старский ""Темный Мир" Трансформация 2"(Боевая фантастика) E.The "Странная находка"(Киберпанк) Д.Соул "Не все леди хотят замуж. Игра Шарлотты"(Любовное фэнтези) О.Герр "Невеста на продажу"(Любовное фэнтези) А.Григорьев "Биомусор 2"(Боевая фантастика) Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия) LitaWolf "Любить нельзя забыть"(Любовное фэнтези) К.Демина "Одинокий некромант желает познакомиться"(Любовное фэнтези) А.Ардова "Жена по ошибке"(Любовное фэнтези) Ю.Руни "Близнец"(Научная фантастика)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
И.Мартин "Время.Ветер.Вода" А.Кейн, И.Саган "Дотянуться до престола" Э.Бланк "Атрионка.Сердце хамелеона" Д.Гельфер "Серые будни богов.Синтетические миры"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"