Ilmanvastus on suhteessa mm. kappaleen poikkileikkaukseen. Miten sitten lentokoneissa, lasketaanko tuohon suihkuturbiinien tai potkureiden poikkileikkauspinta-ala? Toiminnassahan moottoreiden kohdalla on imua, eli negatiivista vastusta?
Melkolailla sama kysymys vähän toisin: jos ilmalaivaan tehdään keskelle putki, johon edessä olevasta nielusti virtaa merkittävä osa eteen osuvasta ilmasta ja tuossa keskiputkessa on työntövoiman synnyttävät moottorit potkureineen, niin onko koko ilmalaivan ilmanvastus pienentynyt nielun pinta-alan osuudella? Vai pitäisiko olla koko nielun kokoinen potkurikin?
Ilmalaivan suuren poikkileikkauspinta-alan ilmanvastus lienee merkittävin syy niiden hitaaseen nopeuteen moottoreiden kohtalaisista tehoista huolimatta.
Tässä joitain linkkejä ilmalaivoihin ja hybridi-ilma-aluksiin:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Ilmalaiva
http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_airship
http://www.technoccult.com/archives/2008/05/12/hybrid-airships-being-tested-by-lockheed-martin-darpa/
Työntöpotkurin ilmanvastus
14
959
Vastaukset
Voisiko yksinkertaistaa jos ilman pitää väistää jotakin on se samalla ilmavastusta. otkuri ja turbiini vetää ilmaa, ei siis väistä joten koko potkurin halkaisijaa ei lasketa vastukseski. ( potkurin lapa aiheuttaa vastusta koska sekin raivaa tietään ilmamolekyylien välissä.) Jos taas moottori särkyy, ja potkuri jää pyörimään ilmavirrassa, pyörittäen moottorin jäänteitä, koko potkurin pyörähdysala pitää laskea vastukseski. (lepoutus poistaa sen ongelman, jää vain pieniä pinta-aloja potkurin lavoista).
Ilmalaiva kysymyksessä, onton putken vastus riippuu väistääkö ilma putkea vai jopa imeytyy putkeen. Pienempikin potkuri luo helposti virtausta, joka ejektoriperiaatteellla imee lisää ilmaa sekaan, jolloin rupelin ei tarvitse olla koko putken halkasijainen, päästäkseen vastuksettomaan tilaan putken osalta.
Ilmalaivan hienous onkin aika hyvä hyötysuhde pienillä nopeuksilla. Kuten laivat, "pieni" moottori tuo isonkin lastin perille ajan kanssa. Ilmalaivoissa jos haluttaisiin nopeus kaksinkertaiseksi, vastus kasvaisi nelinkertaiseksi, jonka voittamiseen tarvitaan kahdeksankertainen voima, yhdellä moottorilla laivan nopeus olisi esin 50km/h, pitisi olla kahdeksan moottoria että kulkee 100km/h. Siksi ilmalaivat ovat kohtuullisen hitaita.
Vielä pariasiaa yleisön pyynnöstä ilmalaivoista. Niiden koko hämää nehän kulkevat henkilöauton nopeuksia, mutta suuri koko tekee niistä hitaan näköisiä. Toinen pointti, ilmalaivat eivät tarvitse ilmavirtauksen nostetta pysyäkseen ilmassa, siksikin turhaa panostaa nopeuksiin, menkööt jumbojetit kovaa ja korkeallaKiitosta vaan vastauksestasi.
Jos nyt spekuloidaan vain parilla seikalla:
af:[...rupelin ei tarvitse olla koko putken halkasijainen, päästäkseen vastuksettomaan tilaan putken osalta.]
af:[yhdellä moottorilla laivan nopeus olisi esin 50km/h, pitisi olla kahdeksan moottoria että kulkee 100km/h. Siksi ilmalaivat ovat kohtuullisen hitaita.]
Jos siis tuo (lähes) vastukseton tila saavutettaisiin edes noilla kahdeksalla moottorilla (koskapa niillä saisi liikettä isompaan rööriin vaikka vaiheittainkin) niin sehän tarkoittaisi, että ilmalaiva liikkuisi n. 8*50 = 400 km/h. Ja tätähän tässä ajankin takaa.tuttumies kirjoitti:
Kiitosta vaan vastauksestasi.
Jos nyt spekuloidaan vain parilla seikalla:
af:[...rupelin ei tarvitse olla koko putken halkasijainen, päästäkseen vastuksettomaan tilaan putken osalta.]
af:[yhdellä moottorilla laivan nopeus olisi esin 50km/h, pitisi olla kahdeksan moottoria että kulkee 100km/h. Siksi ilmalaivat ovat kohtuullisen hitaita.]
Jos siis tuo (lähes) vastukseton tila saavutettaisiin edes noilla kahdeksalla moottorilla (koskapa niillä saisi liikettä isompaan rööriin vaikka vaiheittainkin) niin sehän tarkoittaisi, että ilmalaiva liikkuisi n. 8*50 = 400 km/h. Ja tätähän tässä ajankin takaa.ja ehkäpä ymmärsin kysymyksesi osittain väärin. juuri sen mitä ajat takaa.
Laivan lapi menee putki, ja siellä on potkuri. ei tarvitse olla kummuinenkaan potkuri joka tekee sen putken kohdan , ja vain sen vastuksettomaksi, ja hentoinen potkuri ei osallistu muuhun, esim ilmalaivan liikuttamiseen.
Ilman muuta oletan että laiva on massivisen suuri, ja potki vain osan tätä, koska sehän vie kelluvuutta siitä. Mutta jos taas tehdään renkaan muotoinen ilma laiva jossa on tarpeeksi iso reikä keskellä esim 100m ei siellä tarvitse rupelia ollenkaan, koska ilma huilaa keskeltä läpi kuin tyhjää vaan. Kuitenkin sen renkaan reunat olkoot vaikka viisimetriä seinämältään ja aerodynaamiset muodoiltaan. on silti poikkipinta-ala sille vaipalla 1648m2 melkoinen vastus, siihen tarvitset sen kahdeksan moottoria jota se kulkeekin tuplanopeudella.
Tämä vastukseton tila tuli ensimmäisessä vastauksessani vain siihen putken kohdalle, koska suorakin putki aiheuttaa vastusta ja sitä arvelin sinun tarkoittavan poistaa moottorilla syystä jota en keksinyt. Putki kekskellä ei oikeastaan pienennä ilmalaivan poikkipintalaa, koska sekin kaasutilavuus on oltava mukana, putken ulkopuolella, halkaisija kasvaa.(voi tietysti pidentyä)airfoil kirjoitti:
ja ehkäpä ymmärsin kysymyksesi osittain väärin. juuri sen mitä ajat takaa.
Laivan lapi menee putki, ja siellä on potkuri. ei tarvitse olla kummuinenkaan potkuri joka tekee sen putken kohdan , ja vain sen vastuksettomaksi, ja hentoinen potkuri ei osallistu muuhun, esim ilmalaivan liikuttamiseen.
Ilman muuta oletan että laiva on massivisen suuri, ja potki vain osan tätä, koska sehän vie kelluvuutta siitä. Mutta jos taas tehdään renkaan muotoinen ilma laiva jossa on tarpeeksi iso reikä keskellä esim 100m ei siellä tarvitse rupelia ollenkaan, koska ilma huilaa keskeltä läpi kuin tyhjää vaan. Kuitenkin sen renkaan reunat olkoot vaikka viisimetriä seinämältään ja aerodynaamiset muodoiltaan. on silti poikkipinta-ala sille vaipalla 1648m2 melkoinen vastus, siihen tarvitset sen kahdeksan moottoria jota se kulkeekin tuplanopeudella.
Tämä vastukseton tila tuli ensimmäisessä vastauksessani vain siihen putken kohdalle, koska suorakin putki aiheuttaa vastusta ja sitä arvelin sinun tarkoittavan poistaa moottorilla syystä jota en keksinyt. Putki kekskellä ei oikeastaan pienennä ilmalaivan poikkipintalaa, koska sekin kaasutilavuus on oltava mukana, putken ulkopuolella, halkaisija kasvaa.(voi tietysti pidentyä)Kun itsellä ei riitä laskentakyky, niin tulee kyseltyä tämmöisiä, vähän epäselvästi vielä.
Ison ilmalaivan poikkileikkauspinta-ala on luokkaa neljänneshehtaari, samaa suuruusluokkaa oleva potkuri painaa jo aika tavalla (tuulivoimaloissa varmaankin on). Mutta ....
Mutta edes nielun suuaukon ei sentään tarvitsisi olla koko poikkileikkauspinnan kokoinen, että merkittävä ilmanvastusosuus tulisi nielulle. Nielusta putken kapaimpaan kohtaan paineen tulisi nousta ja virtauksen lisääntyä, jotta ilmanvastus nielun aukolla olisi vähäinen (0 tai negatiivinen?). Tässä nyt vaan loppuu osaaminen, että miten tuon laskisi edes suuruusluokilleen.
Sisäputki olisi tietenkin lisäpaino (normaaliin rakenteeseen verrattuna), mutta ehkä se toimisi myös osana runkorakennetta? Moottoreiden ja potkureiden pitäisi voittaa virtausvastuksia, mutta ehkä putki toimisi kokonaisuudessaan matalapaineisena turbiinina? Nieluhan tässä on selvästi ahdinosaa, mutta kannattaisiko siihen loppupäähän laittaa sitten yhtä ropellia ottamaan energiaa tehoksi? Se nyt vaan tuntuu jarrulta, mutta niinhän ne suihkuturbiinit toimii. Tämä esim. niin, että nielun ensimmäinen vaihe olisi sähköistetty ja tämä viimeinen vaihe tuottaisi sähköä. Tehon siirron hyötysuhde akselilta akselille olisi kait luokkaa 60%, eli ehkä liian huono (mekaanisella akselilla taas paino-ongelma)?
Ilmanvastuksen vähentämisen lisäksi tuollainen järjestely mahdollistaisi polttomoottorikäyttöisen laitteen lentämisen korkeammalla, koska ohuemmassa ilmassa nielussa ja putkessa olisi ilmanpaine korkeampi kuin vapaassa ilmassa ja näin happea riittäisi kohtuullisesti moottoreille. Nostetta voisi kehittää nopeamman lentotavan vuoksi ehkä osittain siivilläkin tai rungon muotoilulla.
Se, että putki nieluineen on poissa ilmalaivan tilavuudesta, on totta. Mutta jos se kokonaisuuden poikkileikkaus kasvaisi putken kapeimman kohdan pinta-alan verran (luokkaa 10 m2), mutta ilmanvastus vähenisi lähes nielun suuaukon osuuden verran (luokkaa 1000m2), siinä jäisi voitolle?
Koskapa tämmöisiä putkilentovehkeitä ei ole näkynyt, on tietenkin hyvä syy olettaa, että mahdolliset edut ovat vähäisempiä kuin haitat. Ja ilman laskentaahan tuota ei taida saada täsmällisesti esille.
- ilmanvastus
Periaatteessa ilmanvastuksen voi katsoa muodostuvan kappaleen muodosta, pinnan laadusta, pintojen yhteenlasketusta pinta-alasta, koosta yms. tekijöistä.
Propulsiota tuottavien laiteiden poikkipinta-alaa ei lasketa suunnittelussa mukaan, koska kyseiset alueet tuottavat työntövoimaa. Ne eivät siis vastusta vaan työntävät alusta. Vastukseen lasketaan vain ne tekijät, jotka vastustavat.
Toisaalta kuitenkin potkurin sijoittaminen esim. ilmalaivassa sen läpi menevään putkeen vähentää potkurin työntövoimaa verrattuna siihen, että se pyörisi vapaasti, joten putkesta aiheutuu häviöitä. Periaatetasolla aina kun ilma on kosketuksessa jonkin pinnan kanssa syntyy vastusta ja näin ollen liikkuvan kappaleen kokonaispinta-alan minimointi vähentää kappaleen kokonaisvastusta. Eli monimutkaiset pinnat ovat huonompia yksinkertaisempiin rakenteisiin verrattuna riippumatta siitä kuinka ne virtaussuunnan suhteen sijaitsevat.
Ilmalaivojen suuri ilmanvastus joihtuu ennen muuta niiden suuresta koosta eli suuresta kosketuspinta-alasta ja toiseksi mahdollisetsi epäedullisesta muodosta.
Kääntäen sanottuna: mahdollisimman virtaviivainen muoto yhdistettynä mahdollisimman vähäiseen kosketuspinta-alaan ja sileään pinnanlaatuun tuottaa kaikkein alhaisimman ilmanvastuksen. Putki keskellä ilmalaivaa virtaussuunnassa hieman parantaa läpivirtausta, mutta suuri pinta-alan lisäys toisaalta vähentää säästöjen merkitystä.- toiseen potenssiin
Vastus kasvaa nopeuden neliöön. Nopeus kaksinkertainen, vastus nelinkertainen.
Ilmanvastus: [Toisaalta kuitenkin potkurin sijoittaminen esim. ilmalaivassa sen läpi menevään putkeen vähentää potkurin työntövoimaa verrattuna siihen, että se pyörisi vapaasti, joten putkesta aiheutuu häviöitä.]
Voihan tuo noin olla ainakin usein. Silti on nähnyt jotain "tynnyripotkuri" -juttuja lentävissä laitteissa, joissa olen käsittänyt sen "tynnyrin" olevan jotenkin työntövoimaa lisäämässä. Ja ainakin turbiini on jonkinlainen putki, jossa siivet pyörivät sisätilassa.
Mainitsemasi pinta-ala tekijä minulla ainakin oli huomioitta, tuijotin vain poikkileikkauspinta-alaa. Putken lisäys nostaisi kokonaisuuden pinta-alaa helposti kymmeniä prosentteja, vaikke poikkeleikkauspinta samassa määrin kasvaisikaan.- Vyysikko
tuttumies kirjoitti:
Ilmanvastus: [Toisaalta kuitenkin potkurin sijoittaminen esim. ilmalaivassa sen läpi menevään putkeen vähentää potkurin työntövoimaa verrattuna siihen, että se pyörisi vapaasti, joten putkesta aiheutuu häviöitä.]
Voihan tuo noin olla ainakin usein. Silti on nähnyt jotain "tynnyripotkuri" -juttuja lentävissä laitteissa, joissa olen käsittänyt sen "tynnyrin" olevan jotenkin työntövoimaa lisäämässä. Ja ainakin turbiini on jonkinlainen putki, jossa siivet pyörivät sisätilassa.
Mainitsemasi pinta-ala tekijä minulla ainakin oli huomioitta, tuijotin vain poikkileikkauspinta-alaa. Putken lisäys nostaisi kokonaisuuden pinta-alaa helposti kymmeniä prosentteja, vaikke poikkeleikkauspinta samassa määrin kasvaisikaan.tarkoitus lienee vähentää pyörteitä ilmassa.
Jostain luin, että jos esim. tuulivoimalassa on "tynnyri" ympärillä siitä saadaan enemmän tehoa.
Näinhän se loogisesti on, paine kasvaa turbiinien lapojen kohdalla, kun ilma ei karkaa helpompaa reittiä.
Suihkuturbiinissa tynnyrimuodon tarkoitus on saada max paine aikaan ja suunnata se mahdollisimman vauhdikkaasti taaksepäin jolloin max nopeus on korkein.
Tuo sinun putki idea hmm...suurin ongelma ilmalaivoissa lienee koko...mitäs jos se olisikin ohjuksen muotoinen (pituutta paljon) perässä olisi ohjaamo & potkurit tms. moottori ja matkustamo olisi akselin varassa oleva ts. kokoajan maatakohden?
Eli se lähtis kohtisuoraan ylös ja matkakorkeudessa se lentäis vaakatasossa. - kaikkiin
toiseen potenssiin kirjoitti:
Vastus kasvaa nopeuden neliöön. Nopeus kaksinkertainen, vastus nelinkertainen.
muotoihin samalla tavalla, joten siihen ei voi rakenetta muuttamalla vaikuttaa.
Voidaan tietenkin tehdä huono lentolaite ja lentää sillä hitaammin, jotta ilmanvastus pienenisi vastaavalle tasolle, mutta yleensä tavoite on tehdä mahdollisimman edullinen muoto aerodynaamisesti ja lentää sillä mahdollisimman nopeasti.
Paras ilmalaivan muoto ja tekniikka olisi hyvin pitkä ja optimoidun hoikka dynaamisesti mukautuva runko kuten delfiinien kyljet, tehon välittäjänä yksi, mahdollisesti virtausputkella varustettu työntöpotkuri.
Kuvitelkaa lentävä ydinsukellusvene, paljon pienempi massa ja koneteho vain, paino noin nolla. ;)Kollimaattori:[Paras ilmalaivan muoto ja tekniikka olisi hyvin pitkä...]
Varmaan pelkän ilmanvastuksen osalta näin. Mutta muiden rasitustekijöiden osalta taas pallomainen muoto voisi olla se optimi. Kun lueskelin tuossa netistä ilmalaivojen historiaa, niin niitähän tuhoutui ehkä lukumääräisesti eniten Lontoon päällä I maailmansodassa. Syynä oli sytyttävät luodit, joita saksalaisten ilmalaivojen piintyneet vastustajat ammuskelivat vetytäytteisiin aluksiin. Tätä syytä ei ehkä kannata ottaa huomioon. Sitten US Armyn suuret ilmalaivat (Akron yms) ja monet muutkin tuhotuivat huonon sään vaikutuksesta. Tämä on ehkä se pahin syy, miksei suuret ilmalaivat tule koskaan yleistymään, mutta tässä tuo pitkä muoto tulisi ehkä rasitukseksi (taivutus).
Ja edellisen tuhoutumisluettelon täydentämiseksi kait pitää mainita Hindenburg, joka ilmeisesti tuhoutui pintamateriaalinsa paloherkkyyden vuoksi.
Tässä sitten ehkä kuva "sinun" ilmalaivastasi:
http://www.dezeen.com/2008/01/10/manned-cloud-by-jean-marie-massaud/- puhallin (fan)
On monesti yritetty laittaa potkuria putkeen, mm. lentokoneissa ja aina on tultu siihen lopputulokseen, että homma ei kannata. Se johtuu joko turhasta painon lisäyksestä, vastuksesta, taikka kertakaikkiaan tarpeettomuudesta.
Potkuria ei pienkoneissa nykyään korvata putkella, koska siitä ei ole mitään hyötyä. Kyse ei ole siitä etteikö sitä olisi kokeiltu lukuisia kertoja. Ensimmäiset kokeet jo 1930-luvun alussa.
http://www.youtube.com/watch?v=xYqr2h_xQRk
Ilmalaivassa syy putkeen sijoittamiseen lienee lähinnä siinä, että jos potkuri rikkoutuu, niin putki estää lapoja rikkomasta ohutta ilmalaivan pinnoitetta. - sama.....
puhallin (fan) kirjoitti:
On monesti yritetty laittaa potkuria putkeen, mm. lentokoneissa ja aina on tultu siihen lopputulokseen, että homma ei kannata. Se johtuu joko turhasta painon lisäyksestä, vastuksesta, taikka kertakaikkiaan tarpeettomuudesta.
Potkuria ei pienkoneissa nykyään korvata putkella, koska siitä ei ole mitään hyötyä. Kyse ei ole siitä etteikö sitä olisi kokeiltu lukuisia kertoja. Ensimmäiset kokeet jo 1930-luvun alussa.
http://www.youtube.com/watch?v=xYqr2h_xQRk
Ilmalaivassa syy putkeen sijoittamiseen lienee lähinnä siinä, että jos potkuri rikkoutuu, niin putki estää lapoja rikkomasta ohutta ilmalaivan pinnoitetta.http://www.mickaircraft.com/duckt.htm
Tuossa on puhaltimen avulla voitu nostaa putkurin pyörimisnopeutta ja päästy eroon alennusvaihteesta moottorin perässä. Yleensä ottaen puhaltimeen ei mennä, jos potkuri voidaan asentaa. Siitä ei siis ole suoranaista hyötyä, jollei muista tekijöistä muuta johdu.
http://esotec.co.nz/hb/HTML/DuctMyths_F.html
Hieman mietiskeltyäni luulen, ettei "putki-ilmalaiva" toimisi mitenkään erinomaisesti. Vaikka esittämäni tekijät ovat olemassa, niiden suuruusluokka on tuossa tapauksessa niin paljon pienempi kuin vertailukohdaksi ajattelemissani järjestelmissä, ettei päätelmät ole kovin vahvalla pohjalla.
Niin, fysiikkaa ei oikein ole ilman laskentaa, eli kvantitatiivista tarkastelua.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Oliko pakko olla taas tyly?
Miksi oot niin tyly mua kohtaan nykyään? Ei edes tunneta kunnolla. Katseita vaihdettu ja varmasti tunteet molemmin puoli642618Naisella tisulit, kuin lehemän utarehet
Oli kyllä isot tisulit naisella, kuin lehemän utarehet, vaikka paita oli päällä, niin tisulit erottui.272594Kemijärven festarit 2025
Onpas taas niin laimea meininki. Eikö tosiaan saada parempia artisteja? ☹️151694- 1021407
Johanna Tukiainen hakkasi miehen sairaalaan!
Viime päivien tiktok-keskusteluissa on tullut esiin, että Johanna Tukiainen on jatkanut väkivaltaista käytöstään. Hän h1271406- 1011359
Kukapa se Ämmän Kievarissa yöllä riehui?
En ole utelias, mutta haluaisin tietää, kuka riehui Ämmän Kievarissa viime yönä?241173Salilla oli toissapäivänä söpö tumma
Nuori nainen, joka katseli mua. Hymyili kun nähtiin kaupan ovella sen jälkeen411106Kalateltta ja Siipiteltta
Siipiteltasta ei saa ruokaa ollenkaan ja ovatko työntekijät ihan selvin päin siellä. Kalateltassa taas lojuu käytetyt la141083Jännä tunne kun ekaa kertaa elämässään tuntuu siltä
Että on tarkoitettu jollekin. Saattaahan tuo olla että on sekaisin kuin seinäkello, mutta silti tunne yhteenkuuluvuudest59995