кпд ионного двигателя

[Ветрослав Полетадзе]

Приветствую !

Несложные расчеты показывают, что на создание силы тяги в 1000Н необходимо 5квт мощности.
То есть 1Н=5вт или 1квт = 200Н.

В то же самое время для большинства известных ионных двигателей дается тех.характеристика в районе 15-30квт на 1Н.
Например движок на спутнике смарт-1 на 70мН потребляет 1350вт. То есть на 1Н аж 19000вт.

Получается кпд двигателя всего 0.026% от теоретически взможного.

Всё верно я подсчитал ? И если да, то куда так много энергии в пустую тратится на ионных движках ?


Заранее спасибо за помощь.  😉

 

[Anatoliy.]

Всё верно я подсчитал ?

Хотелось бы видеть как это

Несложные расчеты показывают,

И, пожалуйста, всё в формулах покажите коль это несложные расчеты.

 

[Ветрослав Полетадзе]

Всё верно я подсчитал ?

Хотелось бы видеть как это

Несложные расчеты показывают,

И, пожалуйста, всё в формулах покажите коль это несложные расчеты.

формула Е=mgh и далее по ней пересчет необходимой мощности для компенсации потерь энергии противодействию силе притяжения.

кстати на этом форуме не однократно упоминалась, например на
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1403042375


чтоб понятнее было - расчет производится для статичного объекта, а не динамичного. иными словами режим зависания над поверхностью земли.

 

[Ветрослав Полетадзе]

вот еще что интересно. посмотрел данные для спутника смарт-1.

цитирую
"Двигатель с кольцеобразной керамической камерой внешним диаметром 100 мм и внутренним 56 мм развивает тягу до 70 мН (7 гс) при удельном импульсе 16400 м/с. Рабочее напряжение двигателя — 350 В, ток — 3,8 А, потребляемая мощность — 1350 Вт, расход рабочего тела — 4,2 мг/с, КПД — 51 %."

4.2мг в секунду при 16400м-с это 564.82 Дж. то есть 564вт на истекаемую плазму и , соответственно, 564вт на сам двигатель.

564*2 от 1350 = 83%. то есть КПД рассчитанный через импульс и количество плазмы весьма хорош. недостающие 17% легко списать на потери для ионизации итд.

 

[Anatoliy.]

чтоб понятнее было - расчет производится для статичного объекта, а не динамичного. иными словами режим зависания над поверхностью земли.

формула [highlight]Е=mgh[/highlight] и далее по ней пересчет необходимой мощности для компенсации потерь энергии противодействию силе притяжения.

Что то Вы маханули не подумав.
Формула [highlight]Е=mgh[/highlight] относится к потенциальной энергии и никак не применима к режиму зависания некого объекта в воздухе.

 

[Ветрослав Полетадзе]

чтоб понятнее было - расчет производится для статичного объекта, а не динамичного. иными словами режим зависания над поверхностью земли.

формула [highlight]Е=mgh[/highlight] и далее по ней пересчет необходимой мощности для компенсации потерь энергии противодействию силе притяжения.

Что то Вы маханули не подумав.
Формула [highlight]Е=mgh[/highlight] относится к потенциальной энергии и никак не применима к режиму зависания некого объекта в воздухе.

потенциальная энергия во времени - это мощность.
размерности совпадают, всё сходится.

 

[albert]

Формула mgh здесь неприменима. Когда объект неподвижен, с точки зрения ньютоновской физики работа равна 0.
Энергия тратится на разгон реактивных газов. Но одну и ту же тягу можно получить либо малым массовым расходом при очень большой скорости истечения (и большими затратами мощности) или большим расходом при малой скорости. Картина один в один схожая с выбором диаметра винта вертолета.
Не зная скорости истечения и расхода реактивного двигателя - как определить энергию струи?

 

[Anatoliy.]

потенциальная энергия во времени - это мощность.

Ну да, всё правильно.
Поставил гирю потяжелее на табуретку, тем самым сообщил той гире потенциальную энергию.
А дальше сиди и получай энергию во времени.
Время идет, гиря на табуретке, а энергия во времени прямо прёт из той гири.

 

[JohnDoe]

"Двигатель с кольцеобразной керамической камерой внешним диаметром 100 мм и внутренним 56 мм развивает тягу до 70 мН (7 гс) при удельном импульсе 16400 м/с. Рабочее напряжение двигателя — 350 В, ток — 3,8 А, потребляемая мощность — 1350 Вт, расход рабочего тела — 4,2 мг/с, КПД — 51 %."

А рабочее тело какое? Газ? Вода? Что?

 

[Ветрослав Полетадзе]

"Двигатель с кольцеобразной керамической камерой внешним диаметром 100 мм и внутренним 56 мм развивает тягу до 70 мН (7 гс) при удельном импульсе 16400 м/с. Рабочее напряжение двигателя — 350 В, ток — 3,8 А, потребляемая мощность — 1350 Вт, расход рабочего тела — 4,2 мг/с, КПД — 51 %."

А рабочее тело какое? Газ? Вода? Что?

думаю ксенон.

 

[Ветрослав Полетадзе]

Формула mgh здесь неприменима. Когда объект неподвижен, с точки зрения ньютоновской физики работа равна 0.
Энергия тратится на разгон реактивных газов. Но одну и ту же тягу можно получить либо малым массовым расходом при очень большой скорости истечения (и большими затратами мощности) или большим расходом при малой скорости. Картина один в один схожая с выбором диаметра винта вертолета.
Не зная скорости истечения и расхода реактивного двигателя - как определить энергию струи?

думаю, Вы просто не понимаете моих расчетов.

 

[Ветрослав Полетадзе]

потенциальная энергия во времени - это мощность.

Ну да, всё правильно.
Поставил гирю потяжелее на табуретку, тем самым сообщил той гире потенциальную энергию.
А дальше сиди и получай энергию во времени.
Время идет, гиря на табуретке, а энергия во времени прямо прёт из той гири.

Напомню, что в формуле e=mgh      h - эть расстояние.
В Вашем примере расстояние меж табуреткой и землей равно нулю, расстояние между гирей и табуреткой тоже равно нулю. подставляйте в формулу нулевое расстояние - вычислите потенциальную энергию.

 

[Anatoliy.]

думаю, Вы просто не понимаете моих расчетов.

Вот и изложите свои расчеты чтоб у публики появилось понимание.

 

[Anatoliy.]

Напомню, что в формуле e=mgh 

Это прекрасно, что Вы помните формулу потенциальной энергии.
Беда Ваша в том, что Вы совершенно не понимаете смысла потенциальной энергии которая совершенно неприменима к ионному двигателю.

 

[Ветрослав Полетадзе]

думаю, Вы просто не понимаете моих расчетов.

Вот и изложите свои расчеты чтоб у публики появилось понимание.

расчитываем эталонный вес и эталонную мощность.

допустим возьмём тело массой в 100кг зависшее над землей на высоте 10метров, где уск.св.пад. = 9.8м-с2

вес получается 980ньютонов.

допустим тело не зафиксировано. тогда за одну секунду оно окажется не на высоте 10метров, а на высоте 5.1метр.
вычисляем разность потенциальных энергий на высоте 10метров и высоте 5.1метров. получается 4800джоулей.
4800джоулей за 1секунду = 4.8квт.

эталонный вес = 980ньютонов. эталонная мощность = 4.8квт.
на массу в 100кг при уск.св.пад.=9.8м2-с.



скажите спасибо, что помогаю Вам разобраться как всё-таки расчитать и построить конвертоплан.  😉
а то сколько мучаетесь, а всё бестолку.  ;D

 

[Ветрослав Полетадзе]

Напомню, что в формуле e=mgh 

Это прекрасно, что Вы помните формулу потенциальной энергии.
Беда Ваша в том, что Вы совершенно не понимаете смысла потенциальной энергии которая совершенно неприменима к ионному двигателю.

не, с потенциальной энергией я всё понимаю.
правда соглашусь, что кое чего не понимаю. например почему многократно падает кпд( в смысле соотношение можности к силе) при повышении скорости истечения топлива(пропелланта).

получается, что для зависания над землей ионному двигателю придётся тратить в тысячи раз больше энергии, нежели простому ракетному двигателю.
в упор не понимаю КУДА пропадает энергия.

 

[Ветрослав Полетадзе]

вообщет пока вы меня тут мучали я нашёл-таки формулку

f=2w/i

из неё следует, что мощность обратно пропорциональна удельному импульсу. а удельный импульс ничто иное как скорость истечения топлива(пропелланта).

она объясняет, ЧТО у ионного двигла плохое соотношение мощности к силе, но не объясняет ПОЧЕМУ.


представьте, что у нас есть источник электры в 10вт. и две кучки лампочек - в первой кучке 10лампочек соеденены паралельно, а во второй последовательно.

первой кучке подаем 1вольт на 10ампер. второй кучке 10вольт на 1 ампер. и представьте что вторая кучка засветит в тыщи раз сильнее ! ну это же бред !

 

[albert]

для зависания над землей ионному двигателю придётся тратить в тысячи раз больше энергии, нежели простому ракетному двигателю.
в упор не понимаю КУДА пропадает энергия.

Ну объясняли же - на разгон реактивной струи. Одну и ту же тягу можно получить, разогнав большую массу на небольшую скорость, или малую - на очень высокую. Во втором случае энергии на разгон уйдет больше (квадратичная зависимость от скорости).
Возвращаясь к аналогии с вертолетом - у всех вертолетов с мускульным приводом огромные винты (генерируют большой расход воздуха), что позволяет довести потребную мощность до возможностей человека.
Достоинство ЭРД - малый расход рабочего тела, что позволяет разогнать аппарат до бОльших скоростей (при той же начальной массе).

 

[Anatoliy.]

скажите спасибо, что помогаю Вам разобраться как всё-таки расчитать и построить конвертоплан.

Эх, Вам бы для начала хотя бы выучить физику в объеме школьной программы, а  потом пытаться кого то учить.
Так что садитесь за школьные учебники и неспеша восполняйте дыры в своем образовании.

 

[Anatoliy.]

расчитываем эталонный вес и эталонную мощность.

допустим возьмём тело массой в 100кг зависшее над землей на высоте 10метров, где уск.св.пад. = 9.8м-с2

вес получается 980ньютонов.

допустим тело не зафиксировано. тогда за одну секунду оно окажется не на высоте 10метров, а на высоте 5.1метр.
вычисляем разность потенциальных энергий на высоте 10метров и высоте 5.1метров. получается 4800джоулей.
4800джоулей за 1секунду = 4.8квт.

Потрясающая безграмотность.
А почему это Вы взяли отрезок времени равный 1 секунде?
Давайте возьмем интервал 0,1 секунды.

Итак, за 0,1 секунду те 100 кг снизятся на 0,049 метра.
В соответствии с Вашими "мудрыми" вычислениями потеряется всего 0,48 Джоулей потенциальной энергии и, [highlight]о чудо[/highlight], за 0,1 секунду будет выделено 4,8 Ватт.
И рассуждая дальше, в течении 1 секунды следует десять раз повторить эти падения по 0,1 секунды, и в общей сложности выделить 48 Ватт вместо Ваших 4800 Ватт.
Разницу почувствовали?

А теперь попробуйте всё это проделать с интервалом 0,01 секунды помножив полученную разовую мощность в 100 раз.