Tietääkö kukaan mikä saa avaruusraketin nousemaan suoraan? Käsittääkseni tilanne on aina epästabiili kun ainoa esineeseen kohdistuva voima kohdistuu massakeskiön "alapuolelle" vetovoimakentässä. Kyllähän minäkin saan tasapainoiteltua pitkää keppiä sormessani, mutta se vaatii jatkuvia korjausliikkeitä sivuille, ja mitä lyhyempi ja paksumpi keppi on sitä nopeampia korjausliikkeiden on oltava. Kuitenkaan rakettien suuttimissa ei näy minkäänlaista mekanismia, joka muuttaisi pakokaasusuihkun suuntausta. Eikä näy videoissakaan että "suihkun suuntaus" mihinkään muuttuisi. Ilotulitusraketeissa tilanne on selvempi, sillä rakettia "vedetään" etuosasta. Jos keppi poistetaan, muuttuu ilotulitusraketin massakeskiön paikka työntövoiman vaikutuspisteen yläpuolelle. Silloin ilotulitusraketti ei tietenkään nouse ylös, vaan poukkoilee minne sattuu. Edellinen kuitenkaan tuskin liittyy mitenkään avaruusraketteihin.
Avaruusraketin tasapaino
ihme ja kumma
232464
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 23
Vanhimmat
Tiedän kyllä, että nykytekniikalla on mahdollista luoda tuollainen itsestään tasapainoileva laite, mutta ihmettelen millä tekniikalla sellainen on tehty 50- ja 60-luvulla kun ei mitään digitaalitekniikan ihmeitä ollut. 1940-luvullakin oli jo aseraketteja täysin käytössä (mikä V-2 se olikaan yks). Onhan jonkunlaisia raketteja ollut jo 1700-luvulta lähtien vaikka niillä ei kuuhun päästykkään. Ilotulitusraketteja taas on ollut iät ja ajat. Ja 1900-uvun alulta näin kuvan raketista, jota nimenomaan "työnnettiin" massakeksiön alapuolelta ja silti se nousi suoraan.
Eli mihinkä kohtaan se työntövoiman resultantti oikeasti kohdistuukaan? Jos on säiliö jossa on paineilmaa joka pääsee purkautumaan siinä olevan suuttimen kautta, niin kohdistuuko se voiman resultantti suuttimen suuaukon kohdalle vai säiliön sisäpinnan yläpintaan? Vai jonnekin keskelle säiliötä joka ei edes ole "kiinteä piste".
Esimerkiksi vesiletkun tapauksessa voima tuntuu vaikuttavan pelkästään letkun suulla. Sitäkään en ymmärrä. Veden nopeus ei kasva, jos suuttimessa ei ole suppiloa, mutta silti letkun päähän kohdistuu voima. Mistä se aiheutuu. Vesi ei kiihdy, sillä sen nopeus on sama jo aiemmin letkussa. voima on massa kertaa kiihtyvyys ja letkun suulla massan eli veden kiihtyvyys on nolla. Siis nyt oletetaan että letkussa ei ole minkäänlaista kuristusta. Taannoin pitelin paloletkua, jossa ei ollut minkäänlaista suutinta(kuristusta) ja silti käsiini kohdistui letkun suulla helvetinmoinen voima. Vastatkaa myös tähän kysymykseen.
50- ja 60-luvulla oltiin erittäin näppäriä tekemään analogisia säätöjärjestelmiä putki- ja transistori-elektroniikalla. Joten ohjaukset olivat hieman yksinkertaisempia, mutta silti toimivia.
Vanhimmat tykinkuulat, jotka ovat raketin muotoisia ja lentävät ilmakehässä stabiloitiin laittamalla ammus kiertämään (eli hyrrällä).
V2:ssa oli alhaalla perässä stabiloivat siivekkeet.
Kohdistuu suuttimen suuaukkoon.
Perustuu siihen, että letkun suusta purkautuu jatkuvasti huima määrä massaa. Voiman ja vastavoiman lain mukaan: "molemmat ovat yhtäsuuria". Letkun suuttimen kohdalla pitää olla voimat tasan.
Koska vain toiseen suuntaan tulee valtava määrä vettä (massaa), niin syntyy kevyelle letkulle kiihtyvyyttä eli reaktiovoimaa. Toinen vaihtoehto on laittaa letkun päähän T-kappale, jolloin kahteen vasttakkaiseen suuntaan lähtevät massavirrat tasapainottavat toisensa ja letku pysyy paikallaan. Näin voi asian tarkistaa.
Nopeus ei tietenkään muutu, mutta oleellista on se että vesi tulee letkusta ulos. Suuttimen kohdalle syntyy tilanne, jossa vesi ja suutin haluavat päästä toisistaan eroon.
Kyllä veden nopeus kasvaa letkun suulla!
Jos letkun sisähalkaisija on kaikkialla sama ja letku on vain katkastu yhdestä kohtaa, jolloin letkun suunkin halkaisija on sama sisähalkaisija. Paine-ero on letkun suulla vain letkun aiheuttaman painehäviön verran pienempi kuin letkun alkupäässä. Jos letkun sisällä vesi virtaa esim. 10m/s, miksi sen nopeus muuttuisi letkun suulla jos sisähalkaisija pysyy samana? Tilavuusvirta pysyy samana, ja jos virtauksen poikkipinta-ala pysyy samana ei nopeus voi kasvaa ellei vettä tule jostain mystisesti lisää letkuun. En millään voi käsittää että nopeus kasvaa.
Jos voima ajatellaan veden liikemäärän muutosnopeutena niin virtaavan veden liikemäärähän ei muutu jos se virtaa samalla nopeudella saman kokoisessa virtauksen poikkileikkauksessa. Energiaa(painetta) silti hukkuu painehäviöiden muodossa, mutta kokoonpuristumattomuuden takia putken suusta ei voi tulla enempää(tilavuutena eikä massana) vettä kuin sinne on alkupäästä syötetty.
...kohdistaa kiihdyttämiseensä tarkoitetun tukireaktion vasta letkun suulla. Jos virtausnopeus on sama letkun suulla ja alkupäässä letkua, ei letkun aikana ole kasvatettu veden liikemäärää, jolloin letkun ei pitäis vastaanottaa mitään voimaakaan(paitsi virtauskitka). Eikö se tukivoima pitäis olla jo siellä elimessä jossa veden nopeus kasvaa likimain nollasta siihen haluttuun virtausnopeuteen. Jos nyt ajatellaan että letku on jatkoletku samanpaksuiseen letkuun jossa virtausnopeus on sama. Onko tämä filosofiaa vai fysiikkaa?
Tiedän kyllä fysiikan lait ja olen tälläisia laskuja joskus laskenutkin. Mutta silti ihmetyttää.
Vastasit itse kysymykseesi
"Paine-ero on letkun suulla vain letkun aiheuttaman painehäviön verran pienempi kuin letkun alkupäässä."
"Jos letkun sisällä vesi virtaa esim. 10m/s, miksi sen nopeus muuttuisi letkun suulla jos sisähalkaisija pysyy samana?"
Katsopa kovalla nopeudella virtaavaa vettä joka tulee putkesta (esim hanasta) vesi suihkun halkaisja on PIENEMPI kuin letkun sisähalkaisija...
sailor
No se on sellainen vinhaa vauhtia akselinsa ympäri pyörivä hyrrä, joka vastustaa äkäisesti rakettia muuttamasta suuntaansa. Sitten hyrrän asentoa ohjataan hienoilla servo-moottoreilla, ja kun raketti on saatu miuluiseen nousukulmaan, hyrrä oikaistaan, ja sitten tarvitsee vain lykätä työntövoimaa ja tehoa ahteriin, niin sitten mennään, eikä meinata.
...esimerkiksi NASAn lähtöhetkellä 1980 tonnia (4,400,000 naulaa) painavissa avaruussukkula-kantoraketti-kantoraketti-polttoainesäiliö yhdistelmässä, joku jumalaton kovaa vauhtia pyörivä hyrrä sisällä? Idea kyllä kuulostaa toimivalta. Mutta myös 1980 tonnia kuulostaa julmalta.
Kyllä on. Lisäksi hyrrän vastustava voima riippuu sen pyörimisnopeudesta. Kun sille laitetaan valtava pyörimisnopus, hyrrän ei tarvitse olla kauhean massiivinen.
Jos nyt vertaa esimerkiksi valtavien jumbojettien ohjaussiivekkeisiin, niin eihän nekään ole, kuin häviävän pieni murto-osa koko koneen pinta-alasta. Ei noilla tonneilla oikein ole merkitystä, koska teho-, ja ohjaustarve suhteutetaan siihen massaan, joka taivaalle tarttis saada.
V-2 ohjattiin siivekkeillä, raketteja ohjataan ainakin ohjaussuuttimilla,(pienillä raketeilla, jotka eivät osallistu muuten nousun aikaiseen työntövoiman lisäämiseen). Sukkulassa on kääntyvät päämoottorit. Sukkulassa on suuri ulkoinen tankki, joka lisäksi vajuu nousun aikana ja irrotetaan viimein kokonaan. Sukkulan painopiste asema muuttuu niin paljon, joten siinä on päädytty käännettäviin suihkusuuttimiin. Sukkulan apuraketeista tulimieleen kun Challenger räjähtiniin siinä selvästi apuraketit lensivät koordinoidusti. Muistan kirjoituksen aiheesta että "kohta lennonjohtajat saivat apuraketit hallintaa" niitäsiis ohjataan ???? normaali laukaisussa ne kaartaa kans sievästi pois päin sukkulasta, ohjattuna?? suihku on mielestäni aina kääntyneenä jolloin tulee juuri ohjaava vaikutus..
Tuonne joku kirjoitti hyrristä. On vain juuri toisipäin hyrrällä ohjataan servoa tai vastaavia, joilla järjestelmä sitten oikaisee varsinaisen raketin. hyrrä voimilla ei rakettia jaksa suunnassa pitää tai sitten olisi pelkkää hyrrää koko alus..
Ensinkään "tuonne" ei joku kirjoittanut, vaan sinne kirjoitti "possu", joka olen minä.
Jos olet polvenkorkuisena harrastanut pienoiskoneiden tekemistä, niin hyrrällä siipipinta-alaa tarvitsee vähemmän, ja lennokki lentää vauhdikkaammin samalla työntövoimalla. Kyllä akselinsa ympäri puörivä hyrrä vastustaa liikkeen muuttumista. Sen voi todeta esimerkiksi siten, että ostaa laikkikalukaupasta hyrrän ja pistää sen pyörimään oikein vinhaa vauhtia, niin jos sen onnistuu saamaan pöydälle 45 asteen kulmaan, niin se ei rojahta pöytään, vaan pysyy siinä asennossa (so. vastustaa painovoimaa) niin kauan, kuin hyrrän antama impulssienergia riittää painovoiman voittamaan.
Olisin käyttänyt nimimerkkiäsi jos olisin muistanut possun, sori.
tiedän kyllä hyrrä voimien väkevyyden, siksi aloitinkin juuri tästä innostuneena uuden keskustelu ketjun..
Lennokki asiassa en ole kyllä laittanut hyrriä lennokkiin. Lentokoneissa on keinohorisontti jonka hyrrä pyörii cesnoissa 24000rpm hyrrä ei paina kuin noin 100-200grammaa. Sehän ei tosin osallistu koneen ohjaamiseen vaan antaa ohjaajalle informaatiota koneen asennoista
Ei siellä isojen avaruusrakettien sisällä mitään hyrriä oo millä ne pysyy suunnassa. Sitä rakettia ohjaillaan (kuten Airfoil taisi sanoakin) ihan kääntelemällä moottoreita. Joissain raketeissa (Saturn V) on myös siivekkeet mutta niistä ei ole mitään hyötyä alhaisilla nopeuksilla eikä oikeastaan korkeammissa nopeuksissakaan.
tuossa linkki mistä kaivelin näitä asioita:
http://yarchive.net/space/rocket/rocket_steering.html
Siivistä on aina hyötyä. Linnut eivät lentäisi ilman siipiä sen enempää, kuin että lentokoneetkaan pystyisi lentämään ilman siipien antamaa nostovoimaa.
Ja mitä tulee hyrriin, ne ovat esimerkiksi Hubble-avaruusteleskoopissa ratkaisevassa ohjaus-/vakautus asemassa.
Vai, että kääntyvät moottorit. Yhtä hyvä idea, kuin että jumbojettejä ruvettaisiin ohjailemaan kääntyvillä moottoreilla. Kyllä varmaan sekin toimisi, mutta kun kysymys on rahasta, käytetään mieluumin kustannustehokkaita ratkaisuja.
Kääntämällä sekä pienillä ojausrakettomoottoreilla. Jos katsot tarkasti joitain videoita rakettien lähdöstä (muutkin kuin sukkulan) niin voit ehkä huomata raketin etuosassa pienet ohjaussuihkut.
Siivekkeillä ohjaaminen ei tule kysymykseen kuin ilmakehässä, ja sukkulaa on pystyttävä ohjaileen myös avaruudessa. Rakettimoottorien yhteydessä olevat siivekkeet taas huonontaa moottorin hyötysuhdetta.
Muutenki ohjailu/asennonhallinta avaruudessa on aika tarkkaa puuhastelua, varsinkin erilaisissa telakointitilanteissa.
Sukkulassa on useita, eripuolilla ja eri suuntaan osoittavia, pieniä moottoreita. Pieneen kääntöliikkeeseen tarvittava työntövoima on pieni ja erittäin tarkasti kontrolloitava.
Avaruuslennoista sukkulalennot eivät ole kustannustehokkaita vielä muutamaan kymmeneen vuoteen, NASA laittaa homman satoja miljoonia. Sen sijaan satelliitteja avaruuteen kuskaavat "rakettifirmat" varmasti tuoimivat tulosperiaatteella.
Nyt puhutaan kahdesta eriasiasta, kun alunperin kysymys kuului millä rakettia ohjaillaan nousun aikana ilmakehässä niin vastaus on yksiselitteinen: moottoreita kääntämällä. Jos Possu jaksoit lukea tuon linkin sisältämän jutun niin siinähän se sanotaan ja mainitaan myös ettei siivistä ole juuri hyötyä.
Ja jos puhutaan hyrristä niin on totta että sateliitteja ohjaillaan pyörivillä hyrillä joilla saadaan erittäin tarkasti käännettyä sateliitti tiettyyn suuntaan.
hyrristä (reaction wheel) tietoa tässä osoitteessa: http://fuse.pha.jhu.edu/educ/RW_FAQ.html
Nyt on avaruusmies asiat sillä lailla, että tietosaastetta pitää jokaisen osata suodattaa ja siivilöidä siitä tiedosta vain tähdelliset asiat.
Kyllä tietoa on kirjastot pullollaan, ja jos ei se tieto riitä tiedonjanoa sammuttamaan, niin sitten netistä sitä tietoa on satamiljoonaa kertaa enemmän. Kun opettelee kiinan-, venäjän-, ranska-, espanjan-, yms. kielet, niin tietoa saa aina vaan enemmän ja enemmän, eikä se koskaan lopu, niin paljon sitä on.
Kyllähän noita linkkejä voi laittaa sinne, tänne ja tuonne, että siellä asiat sanotaan niin kuin ne ovat, ja että ennenkaikkeaan siellä ne asiat on sanottu sellaisella auktoriteetilla, ettei tyhmempien kannata niitä ruveta kyseenalaistamaan.
Kyllä tässä nyt yritetään sekoittaa puurot ja vellit keskenään. Avaruusrakettia vakautetaan hyrrällä, mutta jos taas sitä vakautetaan kääntyvillä moottoreilla, niin miksipä ei. Suoraan ei tule mieleen mitään sellaista luonnonlakia, etteikö se niinkin onnistuisi. Kuitenkin se, että raketti jättää ahterinsa taakse 10 jumbojetin pyörteet, niin äkkipääten tuntuisi, että niitä moottoreita joutuisi veivaamaan kieli keskellä suuta hiki hatussa koko ajan. Raketti meinaan meinaisi koko ajan yliohjautua.
Mutta ei sen yliohjautuvuuden hallinta kuitenkaan mahdotonta ole, kun siellä ohjauspuikoissa moottoreita koko ajan veivataan essun tassun.
Enpä tiedä onko tässä nyt taas puhuttu ihan samasta asiasta. Kahlasin taas useita sivuja liittyen rakettien ohjailtavuuteen (NASA:n ja ESA:n sivuja että tuskin siellä nyt ihan paskaa puhuttiin) ja kyllä siellä puhuttiin moottereiden suuttimien ohjailtavuudesta. Jo Saturn V :ssä oli ohjailtavat moottorit joten ei se mitään uuttakaan asiaa ole. On totta että varmasti vaatii aika paljon tietotaitoa saada tuollainen raketti ohjautumaan perässä olevia moottoreita kääntämällä mutta näin se vain näyttäisi olevan. Enpä viitti nyt enää laittaa tänne enää mitään linkkejä, mutta sinä voisit vaikka laittaa jotain linkkejä noista hyrristä.
Käsitykseni mukaan niitä hyrriä käytetään saamaan tietoa siitä missä asennossa raketti kulloinkin on etenemässä joten voidaan sitten moottoreita kääntelemällä ohjailla oikeaan suuntaa.
Niin ja jos nyt kuitenkin haluat etsiä jotain tietoa niin kokeileppa hakusanaa "thrust vector control"
Kun avaruussukkula, -raketti tms. nousee radalleen, niin sen ohjaus tapahtuu kääntyvin moottorein/moottorisuuttimin, -siivekkein, erillisin ohjaussuihkuin ym. joita ohjataan hyrrä-, kiihtyvyys- ym antureista saatavien servoimpulssien avulla. Vakauttaminen pelkillä hyrrävoimilla olisi mielettömyydessään mahdotonta. (Vaatisi sellaista kokoluokkaa olevan hyrrän, ettei mikään järkevä raketti nousisi alustaltaan.)
Kun satelliitti on päässyt ja saatu vakautettua vapaalle avaruusradalleen suoritetaan sen tarkkoja asennonkorjauksia myös pelkillä hyrrävoimilla, joiden etuna on vastareaktion hyvä hallinta. Jos näet korjaat asentoa ohjaussuihkulla vapaalla kiertoradalla, niin se vaatii vastakkaisen suihkun pysäyttämään korjausliikkeen kun oikea asento on saavutettu. Hyrrän avulla korjaus tapahtuu hyrrän inertiaan nojautuen.
Näihin asennonkorjauksiin riittää hyvin pieni "gramma"-luokkaa oleva voima.
Mikäs se semmoinen vetovoimakenttä oikein on?
Eihän mitään vetovoimaa edes ole olemassa.
Kun raketti on lähtöalustallaan, se liikkuu muun aineen mukana poispäin maapallon keskipisteestä laajenevien energiakeskittymien mukana, koska maan pinnan atomit tönivät alusta atomien ytimistä avautuvilla energia-aalloilla, jotka omaavat elektroniverhon tiheyden aina vain kauempana atomin ytimestä mitä edellinen aalto omasi.
Sitä mukaa kuin aallot kun pääsevät aluksen atomien ytimiin, niin sitä mukaa aluksen atomien ytimistä avautuu energiaa kohti maan pintaa ja näin atomit liikkuvat kohti seuraavia aluksen atomeja, jolloin myös noiden atomien ytimiin pääsee tiheitä energia-aaltoja jne.
Kun aluksessa aletaan polttamaan polttoainetta, jonka atomit alkavat laajentua hurjaa vauhtia, alkaa tuo normaalia nopeammin laajeneva polttoaine purkautua kohti maan pintaa niin voimakkasti, että itse alus alkaa liikkua nopeammin poispäin maapallon keskipisteestä mitä maan pinta ja näin alus pääsee liikkeelle kohti vähemmän tiheää aluetta.
Laskettu pakonopeus, joka vaaditaan, että päästään avaruuteen, on kirjaimellisesti pakonopeus, koska maan pinta työntyy aluksen perästä.
Maapallon kiertoradalla oleva alus liikkuu edelleen karkuun maan pintaa, joka työntyy aluksen perästä ja näin alus, joka myös laajenee, ei loittone suhteellisesti.
Nyt voitte sitten unohtaa kaikki simsalapim ylimääräiset tilaulottuvuudet ja simsalapim matemmaattiset Lorentzin muunnoskaavat.
Koska näin kaikki vain on, eikä tämän uuden Ajatuksen yli eikä ympäri pääse.
Itseasiassa alkuräjähdysteoria musertuu tämän uuden Ajatuksen alle.
:);):)
Kiva kun annoit täsmällisen vastauksen JukriS.
Kaiken Ajatuksesi mukaisesti asia on nyt täysin selvä ja kristallinkirkas jokaiselle.
Jouluglögiä JukriS'lle Kuopioon je HETI !!!