Ветромобиль, по ветру быстрее ветра

[GraNiNi]

vladim1980 в сообщении #1621659 писал(а):

My conclusion is that Kusenko is an idiot and is not even remotely intellectually honest about this.

Перевод.

"Мой вывод таков, что Кусенко идиот и даже отдаленно не честен в интеллектуальном отношении."

"Высокие...высокие отношения."
https://www.youtube.com/watch?v=qxvxVzp-JPQ

[sergey zhukov]

Хочешь поссориться с человеком - загони его в угол и заставь признать неправоту. Ну и зачем это? На этом форуме много таких споров бывает, причем тут не менее упертые товарищи встречаются. Видишь, что человек упертый - ну и ладно. Скажи "Ок, будь по Вашему." Он в свое время все равно сам все поймет (а бывает, что и уже понял), а вот вынуждать его признаться в ошибке не нужно. Некоторым это сложно сделать.

А я вот, скажем, всегда легко в ошибках признаюсь (ну, или мне так кажется). Вот, например, даже в этом обсуждении пару ошибок сделал, и сам не все правильно понимал с самого начала.

[vladim1980]

sergey zhukov в сообщении #1621670 писал(а):

Хочешь поссориться с человеком - загони его в угол и заставь признать неправоту. Ну и зачем это? На этом форуме много таких споров бывает, причем тут не менее упертые товарищи встречаются. Видишь, что человек упертый - ну и ладно. Скажи "Ок, будь по Вашему." Он в свое время все равно сам все поймет (а бывает, что и уже понял), а вот вынуждать его признаться в ошибке не нужно. Некоторым это сложно сделать.

Думаю они и не были друзьями. А инициатива этого спора исходила именно от Кусенко. Будучи абсолютно уверенным в своей правоте он именно намеренно хотел размазать этих ребят.
Причём сделать это публично и с участием научных корифеев. И именно он настоял на том, чтобы этот спор был оформлен именно в таком виде.
И хотел на этом скандале себе имя сделать и популярность, ведь у Дерека на канале Veritasium 14 млн. подписчиков. Получилось ровно наоборот. Но имя он себе «сделал». Теперь на каждом даже задрипаном форумчике по миру полоскают его фамилию.
Но ведь он то хотел чтобы полоскали этих ребят, а он бы отплясывал на их костях.

Цитата:

А я вот, скажем, всегда легко в ошибках признаюсь (ну, или мне так кажется). Вот, например, даже в этом обсуждении пару ошибок сделал, и сам не все правильно понимал с самого начала.

А я думал вы всё знали заранее…

sergey zhukov в сообщении #1620861 писал(а):

vladim1980
Да не. На самом деле я все знал заранее.

[sergey zhukov]

vladim1980
Знал, что теоретически это возможно, но реальную конструкцию ветромобиля увидел впервые.

[vladim1980]

sergey zhukov в сообщении #1621710 писал(а):

vladim1980
Знал, что теоретически это возможно, но реальную конструкцию ветромобиля увидел впервые.

Ну, вообще-то, как я понял из прочитанного, подобную штуку сделали ещё в 1969 году, задолго до моего рождения. Потом были кучи статей в научных журналах - в 1969, 1978, 2009, 2010, 2013.
Как профессор американского университета мог повестись на это - вот это и удивительно !
Ну, Рик, собственно так и пишет:

Цитата:

The whole point of this brain-teaser (like any brain-teaser) was for people to initially get it wrong. But because he made absolutely no attempt to understand it when 10 minutes on Google would have saved him $10K; and refused to ever admit he blew it.

-- 10.12.2023, 08:49 --

sergey zhukov в сообщении #1621710 писал(а):

но реальную конструкцию ветромобиля увидел впервые.

Уже одно это даёт основания полагать, что эта тема здесь была открыта не зря и с большой пользой !!

[Larrot]

Будет ли пепелац работать, если воздушный винт заменить на cross-flow fan?

[sergey zhukov]

Larrot
Я думаю, собственно конструкция вентилятора не имеет значения. Можно применить хоть осевой, хоть центробежный, хоть тангенциальный. Важно, чтобы у него (вентилятора) было два патрубка спереди и сзади, через кототрые он воздух засасывает и выкидывает. И он должен иметь соответствующий размер (должен обеспечивать достаточно большой массовый поток воздуха с небольшой скоростью).

[vladim1980]

sergey zhukov в сообщении #1621761 писал(а):

Я думаю, собственно конструкция вентилятора не имеет значения. Можно применить хоть осевой, хоть центробежный, хоть тангенциальный. Важно, чтобы у него (вентилятора) было два патрубка спереди и сзади, через кототрые он воздух засасывает и выкидывает. И он должен иметь соответствующий размер (должен обеспечивать достаточно большой массовый поток воздуха с небольшой скоростью).

Почему с небольшой ?
Насколько это важно ?
Отчего это зависит ? От скорости попутного ветра ? От давления ? Какая зависимость ?

[sergey zhukov]

vladim1980
Если вентилятор маленький, то он должен вращаться достаточно быстро, чтобы иметь ту же тягу, и должен разгонять воздушный поток сильнее. Но тогда не соблюдается нужное "передаточное отношение". Энергия, которую вентилятор будет передавать в поток воздуха, окажется больше, чем энергия, которую вентилятор получает от колес. Машина не поедет.

Вообще известно, что если мы хотим использовать энергию для реактивного движения в воздушной среде максимально эффективно, то нужно передавать как можно меньше энергии этой самой воздушной среде. Импульс (т.е. сила тяги) воздушного потока зависит от его скорости, а энергия этого воздушного потока - от квадрата его скорости. Т.е. делая вентилятор все больше, и при этом снижая его обороты, мы держим тягу неизменной, а энергию в поток отдаем все меньше и меньше. Поэтому во всех современных авиалайнерах стараются максимально уменьшить скорость выхода газов из турбореактивных двигателей, постоянно увеличивая их диаметр. Нам не нужна высокоскоростная реактивная струя из двигателя, это разбазаривание энергии. Нам нужен как можно больший массовый расход с как можно меньшей скоростью, чтобы после пролета самолета воздух остался практически неподвижным т.е. огромные медленные вентиляторы.

[vladim1980]

sergey zhukov в сообщении #1621770 писал(а):

....нужно передавать как можно меньше энергии этой самой воздушной среде. Импульс (т.е. сила тяги) воздушного потока зависит от его скорости, а энергия этого воздушного потока - от квадрата его скорости.

Ага. Вот это важно.
То есть, увеличив импульс (тягу) при помощи ускорения потока (скорости) в два раза, мы потеряем энергии в четыре раза.
А увеличив этот импульс массой (размером винта) мы потеряем энергию линейно, то есть 1 к одному.
Верно ?
Где-то я это уже видел....

[oleg_2]

sergey zhukov в сообщении #1621670 писал(а):

А я вот, скажем, всегда легко в ошибках признаюсь (ну, или мне так кажется). Вот, например, даже в этом обсуждении пару ошибок сделал, и сам не все правильно понимал с самого начала.

Так окончательно быстрее ветра да или нет?

Моя попытка решения.

Всё равно ничего не понятно, поэтому предельно упрощаю задачу. На тележке есть направляющие, по которым вдоль тележки может скользить каретка с парусом (см. рис.). При движении тележки нить наматывается на вал колеса и тянет каретку с парусом назад (против ветра). Парус взаимодействует с воздухом всегда с силой $F_2$ натяжения нити. А на тележку действует результирующая сила:

$F = ma = \frac{F_2(r_2-r_1)}{r_2}$
где
$F$ -результирущая сила на тележку;
$F_1$ -сила трения;
$r_1$ -радиус вала;
$r_2$ -радиус колеса;
$m$ -масса тлежки;
$a$ -ускорение тележки.



Вроде бы тележка должна ехать быстрее ветра.

На рисунке $V_1$ - это скорость паруса относительно тележки. Стрелка "ветер" показывает направление ветра относительно земли и направление движения тележки относительно земли. Предполагаю, что тележка имеет массу $m$, а парус, каретка, колёса и нить невесомы, трения нет, взаимодействие с внешним миром только через колёса и через парус.

Откуда энергия для разгона? Тележка с обычным неподвижным относитеьно тележки парусом потребляет энергию только для разгона до скорости ветра, после чего движется как пёрышко в потоке, не потребляя энергии и не тормозя поток (трения нет). Тележка с подвижным парусом, разогнавшись до скорости ветра, продолжает тормозить поток, забирая энергию потока.

Тележка, поставленная на беговую дорожку, поначалу должна бы ехать назад относительно земли. Но и парус тоже начинает двигаться назад относительно земли, да ещё и отоситльно тележки, и всё быстрее и быстрее, и парус тормозит тележку, а затем, когда скорость паруса относительно тележки станет достаточно большой, тележка даже поедет вперёд относительно земли. Энергия поступает от дорожки.

Движущийся вдоль тележки парус олицетворяет пропеллер с приводом от колёс тележки, и вроде бы должно получиться и с пропеллером быстрее ветра.

[sergey zhukov]

oleg_2
Да, отличная иллюстрация принципа движения по ветру быстрее ветра. Здесь все уже предельно очевидно. Этот пример нужно взять Рику на вооружение.

Здесь хорошо видно, что парус должен двигаться вдоль тележки не слишком быстро, чтобы в СО земли он все же двигался в сторону ветра. Тогда ветер совершает положительную работу (давит на парус, и парус перемещается в направлении этого давления в СО земли). Если же сделать так, чтобы парус перемещался по тележке слишком быстро, то в СО земли он будет перемещаться против ветра. Тогда ветер будет совершать отрицательную работу (давит на парус, но парус движется в противоположную давлению сторону). Такой ветромобиль не поедет. Вот поэтому вентилятор не должен быть слишком быстрым.

[oleg_2]

sergey zhukov в сообщении #1621789 писал(а):

oleg_2
Да, отличная иллюстрация принципа движения против ветра.

Спасибо за ответ, но всё же ещё уточняю, вопрос мой был: возможно ли быстрее ветра? Движение против ветра моей тележки с парусом если и возможно, то не очевидно. Я пока не вижу.

Как я понимаю, яхты ходят против ветра, а вернее галсами под острым углом к ветру, за счёт того, что парус даёт поперечную силу на яхту, и корпус яхты имеет форму такую, что его продольное сопротивление плытию много меньше поперечного сопротивления.

[sergey zhukov]

oleg_2
О! Я не то написал! Конечно, это отличная иллюстрация движения по ветру быстрее ветра. Я поправил в предыдущем сообщении.

[oleg_2]

sergey zhukov в сообщении #1621802 писал(а):

oleg_2
О! Я не то написал! Конечно, это отличная иллюстрация движения по ветру быстрее ветра.

Большое спасибо.