Ветромобиль, по ветру быстрее ветра

[vladim1980]

EUgeneUS в сообщении #1624262 писал(а):

vladim1980 в сообщении #1624260 писал(а):

Я думаю многим здесь также это будет небезынтересно и кто-то возможно даже магистерскую или даже докторскую возьмётся защищать по этой теме.
BETZ LIMIT DERIVATION
SPORK LIMIT DERIVATION

Посмотрел черновики статей по диагонали.
На таком уровне рассмотрения на магистерскую не тянет, и уж тем более на докторскую. Там всё на уровне школьной физики. То есть уровень школьной или студенческой научной конференции.
В статьях очень простая модель пропеллера, что и позволяет в дальнейшем использовать "школьные" выкладки.
Насколько эта модель адекватна и можно ли её применять - не могу сказать , тут специалисты в аэродинамике нужны.

Ну так я ж не говорю, что эти статьи на докторские тянут. Я говорю, что по этой теме можно что-то вытянуть. А статьи, как дополнительная информация и ссылки.
Правда, они пока не опубликованы (даже в arXiv), но к тому времени, как кто-нибудь соберётся, может быть что-то уже и выгорит.

Хотя....
Не запретят ли к тому времени использование иностранной литературы и пользование английским языком ?
Хм....

[Amw]

vladim1980 в сообщении #1624260 писал(а):

Представьте себе даже команде и её Рику совсем ещё не всё понятно (даже после 17 лет обсуждений !)

Да как же можно это представить??? Это только Задорнову было под силу...

EUgeneUS в сообщении #1624028 писал(а):

Вы не в курсе, как осуществлялся\осуществляется первоначальный разгон телеги?

Разве это принципиально? Телегу можно сразу сделать движущейся...

vladim1980 в сообщении #1624264 писал(а):

Не запретят ли к тому времени использование иностранной литературы и пользование английским языком ?

Тогда совсем пропадете - на кого молиться станете?.

[EUgeneUS]

Amw в сообщении #1624278 писал(а):

Разве это принципиально? Телегу можно сразу сделать движущейся...

Не принципиально, но было интересно, как реализовано в практической конструкции.

[vladim1980]

Amw в сообщении #1624278 писал(а):

vladim1980 в сообщении #1624264 писал(а):

Не запретят ли к тому времени использование иностранной литературы и пользование английским языком ?

Тогда совсем пропадете - на кого молиться станете?.

Я сам далёк от этого, но науке, думаю, будет не до смеха. По моему, даже сейчас уже имеются проблемы.

EUgeneUS в сообщении #1624282 писал(а):

Amw в сообщении #1624278 писал(а):

Разве это принципиально? Телегу можно сразу сделать движущейся...

Не принципиально, но было интересно, как реализовано в практической конструкции.

Да, вы видели мой ответ на этот ваш вопрос ?
Но, думаете, это не принципиально ? А вдруг телегу начнут без ветра толкачём разгонять ?

[Батороев]

vladim1980 в сообщении #1624260 писал(а):

Представьте себе даже команде и её Рику совсем ещё не всё понятно (даже после 17 лет обсуждений !) и они до сих пор ещё пытаются что-то выяснять и пишут научные статьи по этому поводу.

Я думаю многим здесь также это будет небезынтересно и кто-то возможно даже магистерскую или даже докторскую возьмётся защищать по этой теме.

Любой выпускник ВУЗа, где изучаются вертолеты, объяснит вам суть данного процесса.
В режиме авторотации вертолет спускается при неработающем двигателе. Скоростью "ветра" для вертолета является скорость его равномерного опускания (падение с ускорением могут использовать только камикадзе). Перед посадкой пилоты делают горку, т.е. движутся "быстрее ветра".

[vladim1980]

Батороев в сообщении #1624293 писал(а):

vladim1980 в сообщении #1624260 писал(а):

Представьте себе даже команде и её Рику совсем ещё не всё понятно (даже после 17 лет обсуждений !) и они до сих пор ещё пытаются что-то выяснять и пишут научные статьи по этому поводу.

Я думаю многим здесь также это будет небезынтересно и кто-то возможно даже магистерскую или даже докторскую возьмётся защищать по этой теме.

Любой выпускник ВУЗа, где изучаются вертолеты, объяснит вам суть данного процесса.
В режиме авторотации вертолет спускается при неработающем двигателе. Скоростью "ветра" для вертолета является скорость его равномерного опускания (падение с ускорением могут использовать только камикадзе). Перед посадкой пилоты делают горку, т.е. движутся "быстрее ветра".

Хм.... ещё один...
Вы читали, что до вас написано ?
Винт работает в режиме пропеллера. В авторотации пропеллер движется против ветра.
А наш кейс - по ветру

[Батороев]

vladim1980 в сообщении #1624295 писал(а):

Хм.... ещё один...
Вы читали, что до вас написано ?
Винт работает в режиме пропеллера. В авторотации пропеллер движется против ветра.
А наш кейс - по ветру

А вы читали, что я раньше писал в этой теме? Зря, если нет.
В авторотации при выполнении горки винт движется "по ветру".

[vladim1980]

Батороев в сообщении #1624296 писал(а):

vladim1980 в сообщении #1624295 писал(а):

Хм.... ещё один...
Вы читали, что до вас написано ?
Винт работает в режиме пропеллера. В авторотации пропеллер движется против ветра.
А наш кейс - по ветру

А вы читали, что я раньше писал в этой теме? Зря, если нет.
В авторотации при выполнении горки винт движется "по ветру".

Речь идёт не о том, что происходит в переходном неустановившемся режиме. Речь идёт про стационарный квазибесконечный режим.
Именно на переходных режимах споткнулся американский профессор и проиграл круглую сумму.

[oleg_2]

На рисунке система отсчёта (СО) $x 0 y$ связана с тележкой. Стрелка "ветер" показывает направление ветра относительно земли и направление движения тележки тоже относительно земли, по ветру. Парус движется по направляющим поперёк тележки вдоль оси $y$. Его тянет нить, которая перекинута через блок и наматывается на барабан, закрепленный на оси колёс. Парус здесь олицетворяет одну лопасть пропеллера, с приводом от колёс.

Пусть тележка едет со скоростью ветра. Как она разгоняется до этой скорости меня не интересует. Колёса крутятся, наматывают нить на барабан, и тем самым двигают парус поперёк тележки силой $F_2$. Но при этом возникает тормозная сила колёс $F_1$, нить ведь тянет парус. $F_1$ приложена к оси колёс, т. е. к тележке. Воздух в СО тележки неподвижен в начальный момент. На парус от воздуха действует сила $F$, я эту силу нарисовал от фонаря, но очевидно, что она имеет две составляющие: продольную и поперечную.




$F_2$ -сила натяжния нити.
$F$ -сила от воздуха на парус.
$F_x$ -продольная составляющая силы F, приложена через направляющие к тележке.
$F_y$ -поперечная составляющая, приложена к нити.
$F_1$ -тормозная сила, приложена к тележке.
$F_0$ -результирующая сила от продольной $F_x$ паруса и тормозной силы $F_1$.
$V_1$ -скорость паруса относительно тележки.

Вопрос только в том, можно ли подобать такое соотношени радиусов барабана и колёс $(r_2/r_1)$, а также размеры и угол паруса, чтобы продольная сила паруса на тележку превышала бы тормозную силу колёс. Если это возможно, то на тележку действует результирующая сила:
$F_0 = F_x - F_1$. Как рассчитать соотношение сил $F_x$ и $F_1$ я не знаю. Есть только предположение, что если угол атаки паруса меньше $45$ градусов, то $F_x > F_y$, и уж тогда-то всё в порядке, поедет быстрее ветра.

Напомню, что моя тележка взаимодействует с внешним миром только через парус и через колёса, трения нет (кроме, разумеется, трения колёс о землю).

Если верно, что этот двигатель в реальности будет работать, разгоняя тележку быстрее ветра, то я бы сказал, что это такой дифференциальный двигатель, для его работы нужно лишь, чтобы две среды, с которыми взаимодействует тележка через парус и через колёса, чтобы эти две среды двигались бы относительно друг друга.

Если двигатель возможен, то что касается бесконечного режима, то тут интуитивно всё просто. При увеличении скорости тележки нужно всё быстрее двигать парус вдоль оси $y$, а значит увеличивать скорость намотки нити (вариатором). Но при этом увеличивается тормозная сила $F_1$, а стало быть уменьшается результирующая сила $F_0$. Короче, при увеличении скорости тележки, сила двигателя стремится к нулю, и процесс разгона получается тоже бесконечным, примерно как зарядка конденсатора через резистор от источника напряжения до напряжения источника - процесс длится бесконечно долго, но никогда конденсатор так и не зарядится до напряжения источника. Видимо, никогда и скорость тележки не станет бесконечной, для любого заданного времени (хоть 3 года), кто знает формулы, тот сможет вычислить конечную скорость тележки, а ускорение станет микроскопическим. А ежели прибавить реальности, т. е. потери на трение, то и вообще не о чем говорить.

[sergey zhukov]

oleg_2
Кинематического, простого ограничения для конечной скорости этих машин в принципе нет (если использовать переменное передаточное отношение с колес на винт или переменный шаг винта). Всегда можно использовать энергию относительного движения сред, если правильно ее извлекать. Минимальной скорости, до которой нужно разогнаться, чтобы дальше все пошло само собой, тоже в принципе нет. Тяга теоретически появляется уже с нулевой скорости. На всю эту идиализированную схему сверху накладывается трение и аэродинамика, и это все усложняет, появляются всевозможные нижние и верхние практические пределы. Но они уже не так интересны в плане уяснения главной идеи о том, что можно ехать куда угодно и как угодно быстро, лишь бы ветер просто дул куда-нибудь с какой-нибудь скоростью.

[oleg_2]

sergey zhukov в сообщении #1624315 писал(а):

можно ехать куда угодно и как угодно быстро, лишь бы ветер просто дул куда-нибудь с какой-нибудь скоростью.

Всё же это Ваше утверждение как минимум не очевидно. Я мысленно представляю парус как нож, который врезается в мягкое сливочное масло (воздух). Предположим что угол атаки паруса фиксирован, и парус должен врезаться в воздух как нож в сливочное масло. Тогда при наборе скорости быстрее ветра масло справа налетает на нож, и чтобы по-прежнему была хоть какая-нибудь продольная сила вправо, нужно, чтобы поперечная скорость ножа увеличивалась квадратично от скорости тележки. Вроде бы так. А если так, то вариатор и, стало быть, сила двигателя стремится к нулю при разгоне. Можно ещё менять угол атаки паруса, но интуиция сказала, что хрен редьки не слаще.

Ну хорошо-хорошо, раз я не могу доказать конечность скорости, то как минимум Ваше утверждение не опровергнуто, и я готов к поражению в этом вопросе (только без денег, разумеется). Я ведь даже не доказал ещё, и не уверен, что вообще этот двигатель работоспособен.

-- 29.12.2023, 19:01 --

sergey zhukov
Или всё же скорость поперечного движения ножа линейна по скорости тележки? Тогда Вы правы о бесконечности. Но я пока не могу сообразить, что происходит. Можно ведь и так посмотреть: пусть скорость ножа линейно зависит от скорости тележки. Тогда и вариатор не нужен, тележка едет быстрее, а значит поперечная скорость ножа увеличивается ровно как надо. Но тогда с балансом энергии не очень получается. Сила постоянная, ускорение постоянное, а прирост кинетической энергии тележки фиксированной массы квадратичный, что-то не понимаю.

[sergey zhukov]

oleg_2
Да я не про конкретно эту конструкцию. Можно придумать такую конструкцию, к которой есть ограничение скорости. Можно придумать такую, у которой его нет. Скажем, если взять исходную конструкцию, где парус тянут вдоль машины на веревке, то ясно: абсолютная скорость паруса равна $k$-ой доле скорости машины. Когда-то она (эта доля) станет равна скорости ветра и разгон прекратится. Нужно просто сделать $k$ переменным, чтобы, например, скорость паруса всегда была равна, скажем, половине скорости ветра. Тогда скоростного предела нет.

[Amw]

oleg_2 в сообщении #1624316 писал(а):

Сила постоянная, ускорение постоянное, а прирост кинетической энергии тележки фиксированной массы квадратичный, что-то не понимаю.

Так и есть всегда. $E=\frac{mV^2}{2}$
При постоянном ускорении скорость растет линейно, а энергия квадратично...
Поэтому спутники в перигее разгоняют - топливо экономят.

[oleg_2]

sergey zhukov в сообщении #1624321 писал(а):

Нужно просто сделать $k$ переменным, чтобы, например, скорость паруса всегда была равна, скажем, половине скорости ветра. Тогда скоростного предела нет.

Я подумаю. Пока просветления не приходит, надо неспешно подумать.

-- 29.12.2023, 19:30 --

Amw в сообщении #1624322 писал(а):

Так и есть всегда. $E=\frac{mV^2}{2}$

Не всегда. Автомобиль до скорости $20$ разгоняется практически мгновенно, до $40$ дольше, а до $60$ ещё дольше.

-- 29.12.2023, 19:32 --

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1624321 писал(а):

Нужно просто сделать $k$ переменным, чтобы, например, скорость паруса всегда была равна, скажем, половине скорости ветра.

почему половине? давление на парус от корости потока монотонно же, значит скорость паруса должна быть равна нулю относительно земли.