Ветромобиль, по ветру быстрее ветра

[vladim1980]

Пока для того чтобы тема не заглохла и поддержать "холостые обороты", вот ещё одно эмоциональное сообщение Рика. Это пока не физика, это лирика.

Цитата:

Believe me, no one was more surprised and frustrated than me about this. In the before times I was just astonished at how many engineers, physicists, and professors insisted it was impossible because it just somehow felt impossible, but they couldn't, or wouldn't bother, explaining why.
When I'd offer some incredibly simple math or explanation, they literally just didn't (and often wouldn't) listen.
Fair enough, but I'll point out that one case was a GA Tech professor that was a fellow hang glider pilot. I got my B.S. in aero from GA Tech, and he and I had pleasant enough discussions prior to this. But it was he that wanted to discuss this, and when we did - it was friggin' unbelievable. He was astonishingly condescending and dismissive. As I described above, he simply would not listen. He would agree that a sailboat could achieve and maintain a downwind VMG much greater than wind speed. But he would then deny that it could reach a downwind mark before a free-floating balloon. Because he was such a gaping asshole, I tortured him over this for at least a couple of years. He begged me to stop using his name - even in writing. I pointed out that I was accurately relating the events - and he didn't deny that. To be fair, he was an M.E. (director of the school of M.E.); not a physicist.

Then there's Kusenko. He's a physics professor at UCLA (where I got my M.S. in aero). He literally refused to talk to me or respond to my emails. I was not even trying to convince him of this thing. It was too late for that. He'd already signed the bet (literally) with Derek. I simply wanted to tell him how we could both get out with our reputations intact regardless of how it went. But he was saying astonishingly stupid shit to the press. He more or less got what he deserved. Neither of these people have any business teaching students.

Then there is the head of the alternative energy lab at Berkeley - Dan Kammen. And others. Most follow the same pattern.

[EUgeneUS]

vladim1980 в сообщении #1622338 писал(а):

Пока для того чтобы тема не заглохла

Тема заглохла по одной простой причине - всем участникам всё стало понятно.
Тут один только вопрос остался - Вы-то что хотите доказать\рассказать? Про "великолепного Рика" и "тупых американских профессоров, которым всё ещё непонятно"?

[vladim1980]

vladim1980 в сообщении #1622258 писал(а):

vladim1980 в сообщении #1622222 писал(а):

Кроме того, вы меня уговорили.
Отправлю этот пример Рику. Посмотрим его мнение на этот счёт.
Как будет ответ - выложу здесь.

sergey zhukov в сообщении #1621789 писал(а):

Да, отличная иллюстрация принципа движения по ветру быстрее ветра. Здесь все уже предельно очевидно. Этот пример нужно взять Рику на вооружение.

Нет.
Хочу разместить здесь мнение Рика Кавалларо и его команды вот по этому кейсу, когда он его даст.
По моему многим это было интересно.

[sergey zhukov]

vladim1980
Возможно, дело в том, что он пытался использовать достаточно сложные примеры:

Цитата:

He would agree that a sailboat could achieve and maintain a downwind VMG much greater than wind speed. But he would then deny that it could reach a downwind mark before a free-floating balloon.

Многим еще сначала нужно объяснить, как яхта может вообще плавать быстрее ветра в какую бы то ни было сторону. А затем объяснить, как она может двигаться против ветра. И вот после этого нужно им показать, что яхта способна обогнать воздушный шарик, если движется не прямо по ветру, а виляет туда/сюда, увеличивая вроде бы свой путь. Пример яхты слишком сложен. Там две текущие среды, сложное трение и геометрия, двумерная задача. Нужно, конечно, начинать с примеров попроще. Всегда надо максимально упрощать.

[vladim1980]

sergey zhukov в сообщении #1622346 писал(а):

vladim1980
Возможно, дело в том, что он пытался использовать достаточно сложные примеры:

Цитата:

He would agree that a sailboat could achieve and maintain a downwind VMG much greater than wind speed. But he would then deny that it could reach a downwind mark before a free-floating balloon.

Многим еще сначала нужно объяснить, как яхта может вообще плавать быстрее ветра в какую бы то ни было сторону. А затем объяснить, как она может двигаться против ветра. И вот после этого нужно им показать, что яхта способна обогнать воздушный шарик, если движется не прямо по ветру, а виляет туда/сюда, увеличивая вроде бы свой путь. Пример яхты слишком сложен. Там две текущие среды, сложное трение и геометрия, двумерная задача. Нужно, конечно, начинать с примеров попроще. Всегда надо максимально упрощать.

Вы полагаете, что это нужно объяснять профессорам университетов ?? (многие из которых отнюдь не "многие")
А ведь он именно об этом и говорит.

[oleg_2]

Схема для движения тележки против ветра. Показаны только существенные для понимания детали механизма. В отличие от прежнего подобного механизма, в этом нет блока для изменния направления нити.

На оси колёс закреплен барабан (жёлтый), диаметром больше, чем диаметр колёс (синие). На барабан намотана нить. Показаны силы, приложенные к разным точкам механизма.



$V_1$ -скорость паруса относитльно земли.
$V$ -скорость тележки относительно земли.
$F_2$ -сила натяжеия нити.
$F_1$ -сила трения, приложена к колесу.
$F$ -сила, действующая на ось колёс, т. е. на тележку.
$L_1$ -длина окружности колеса (синее).
$L_2$ -длина окружности барабана (жёлтый).
$r_1$ -радиус колеса.
$r_2$ -радиус барабана.

На рисунке $r_2=2r_1$ и $L_2=2L_1$. Пусть колесо сделало один оборот. При этом с барабана уйдёт кусок нити длиной $L_2$, но колесо уедет вперёд (влево) на $L_1$, а значит парус сместится влево на $(L_2 - L_1)=L_1$. При таком соотношении радиусов $r_2/r_1 = 2$ скорости паруса и тележки, обе относительно земли, будут равны и противоположно направлны, т. е. $V=V_1$. Сила, действующая на тележку, равна силе натяжения нити.

Обращаю внимание на следующее. Должно быть больше $r_2 > r_1$, иначе не будет момента сил для вращеия колеса против часовой стрелки. Если $r_1=r_2$, то силы $F_1$ и $F_2$ лежат на одной прямой и уравновешивают друг друга, движения нет вообще. А если $r_2$ меньше $r_1$, то момент сил $F_1$ и $F_2$ будет крутить колесо по часовой, т. е. это для движения по ветру быстрее ветра. Но если уменьшать $r_2$, но так, чтобы выполнялось $r_2 > r_1$, то в пределе скорость тележки стремится к бесконечности, но при этом сила $F$ стремится к нулю. Напомню, что моя тележка взаимодействует с внешним миром только через колёса и парус, трения нет. Момент сил я беру из мысленного рычага, с осью вращения в точке контакта колеса с землёй (где сила $F_1$).


В моём прежнем рисунке для движения против ветра я ошибся, объясняю в чём ошибка. Рисунок:



Здесь на оси колёс барабан, радиус которого равен радиусу колеса, а длина окружности и колеса, и барабана $L_1$. Пусть колесо сделало один оборот против часовой, с барабана ушёл кусок нити длиной $L_1$. Значит парус сместился относительно тележки вправо на $L_1$. Но при этом и сама тележка сместилась влево тоже на $L_1$ относительно земли. Получается, что парус неподвижен относительно земли. Но это возмутительно, не должно такого быть. Моё эвристическое, т. е. ничем не обоснованное, предположение: парус должен двигаться относительно земли, при этом он тянет нить с некоторой силой, а значит совершает работу. А если неподвижен относительно земли, то работу не совершает, а значит нет движения.

А чтобы было движение, нужно взять барабан радиусом больше радиуса колеса, как на предыдущем рисунке. Беру отношени радиусов как там $r_2/r_1 = 2$. Пусть колесо сделало один оборот. Тогда с барабана ушёл кусок нити длиной $L_2$, а значит парус сместился относительно тележки вправо на $L_2$. При этом сама тележка сместилась влево на $L_1$ относительно земли, а значит парус сместился на $(L_2 - L_1)=L_1$ относительно земли. И значит скорость тележки относительно земли $V=V_1$, как и на предыдущем рисунке.

[vladim1980]

Я тут вот о чём подумал.
А вроде же есть какие-то моделирующие программы, которые показывают как ведёт себя устройство в потоках газов или жидкости.
Видел даже где-то картинки, там красиво так цвета распределены, показывающие изменение давлений, температур и других параметров.

Может у кого есть такая программа ?
Можете туда этот девайс затолкать и посмотреть, как он будет себя вести ?

[vladim1980]

vladim1980 в сообщении #1622578 писал(а):

Может у кого есть такая программа ?
Можете туда этот девайс затолкать и посмотреть, как он будет себя вести ?

Вроде я даже слышал краем уха как называется эта программа - "АНИС" что ли ?
У кого она есть ?

[GraNiNi]

vladim1980 в сообщении #1622606 писал(а):

программа - "АНИС"

Может имеется ввиду ANSYS?

[vladim1980]

Ну, да, наверное.
Есть у вас такая ?

[Geen]

vladim1980 в сообщении #1622634 писал(а):

Есть у вас такая ?

Ага, и суперкомпьютер в подвале... и месяц абсолютно свободного времени на создание модели этого "девайса"...
Что Вам мешает всем этим самому заняться?

[vladim1980]

У меня такой программы нет, только слышал краем уха и видел некоторые картинки им сделанные.
Суперкомпьютер для этого не нужен, говорят достаточно обычного.
Мешает то, что ни программы нет, ни пользоваться не умею. Думаете это не сложно ?
А вы не хотите, так отойдите в сторонку.

(Оффтоп)

Или вы как кошка в том анекдоте ".... сегодня опять иду"

[GraNiNi]

vladim1980 в сообщении #1622634 писал(а):

Есть у вас такая ?

Нет.
В свое время интересовался теплотехническими расчетами и "заглядывался" на ANSYS.
Но с профессиональным функционалом это отнюдь не бесплатно, да и само освоение потребовало бы немало времени.

Мне кажется, что в ANSYS в основном делаются расчеты силовых элементов (механические напряжения), а динамика и механика взаимосвязи между элементами конструкции (что куда движется) там отсутствует.

[vladim1980]

Да ? Жаль... спасибо.
"...и с перламутровыми пуговицами нет ?... жаль ... будем искать"

[vladim1980]

Мне кажется немного странным понимание командой и его Риком того, как отнимается энергия у ветра для движения мобиля.

Выяснилось, что винт может работать только в качестве пропеллера и категорически не может работать в качестве турбины, потому что там имеется храповой механизм (обгонная муфта), вообще не позволяющий предавать вращающий момент от винта на колёса, а делающей это возможным только от колёс к винту (который в данном случае и становится только пропеллером, но не турбиной, ни в каких режимах).

На мой вопрос, а как тогда отнимается энергия у попутного ветра (они называют его "true wind") ? Парусностью самой тележки ?
Они ответили - "нет".
Я удивился и повторил вопрос - "я тогда не вижу механизма отъёма энергии у ветра, если винт всегда работает в режиме пропеллера и никогда в режиме турбины, а сама тележка не используется в качестве паруса" (хотя и это для меня загадка, потому что форму самой тележки они в расчёт не принимают и как парус её не используют).

Их окончательный ответ меня немного шокировал. Я его привожу без перевода:

“Slowing down the true wind, as I already said, is achieved by the coupling of propeller to wheels”

(примерно такое же объяснение тому, что вода мокрая, потому что солнце восходит на востоке, а садится на западе)

На мой вопрос - "а устраивает ли вас такая формулировка ?", я уже вразумительного ответа не получил.
Единственное, что я понял из их объяснений то, что они все придерживаются такого мнения и другого объяснения не приемлят.

Хм....