Suihku- ja rakettimoottoreista

[Kontra]

Olen ihmetellyt tämän ketjun lukijamääriä. Kommentoijia ei ole viime päivinä ollut lainaan.

Lukijoita on tavallisesti vähän, mutta toisinaan ryöpsähtää yht'äkkiä lukijoita kymmenittäin - viime yön aikana 202 lukijaa lisää.

Onko palstan systeemissä jokin vika, vai ovatko ne todellisia lukijoita?

Jos ovat todellisia, miksi niitä kerralla ryöpsähtää niin paljon?
Mikä aiheuttaa yht'äkkisen kiinnostuksen - moottorifysiikka vai ketjun keskustelutyyli, trollaamiset ja vastakommentit niihin, vai mikä? Olen arvellut, että lukijat voisivat olla koululaisia, jotka toisilleen kertovat ketjusta?

[Kontra]

Olematon kiinnostus tähän esitykseeni sivulta 8 on ihmetyttänyt? Yksi yläpeukku on annettu, mutta yhtään kommenttia en ole huomannut siitä kirjoitetun.

Kirjoittaja Kontra » 10 Tammi 2024, 07:32 sivu 8

Vertailu mäntämoottoriin Hornet - laivadiesel

Tuntuu aika uskomattomalta, kun Hornetin kahden moottorin jälkipolttoteho 93,8 MW on lähes puolet Airbus A380 neljän moottorin tehosta 205 MW?
Maailman suurin mäntämoottori kaksitahti-turboahdettu laivadieselmoottorijätti Värtsilä-Shulzer RT96-C, suurin 14-sylinterinen versio on 13,5 metriä korkea, 26,59 metriä pitkä, painaa yli 2 300 tonnia, tuottaa 80,08 MW. Sen hyötysuhde 52% voittaa Hornetin moottorin hyötysuhteen, joka jälkipoltolla lienee <40%.

Värtsilä-Shulzer RT96-C polttoainekulutus g/ kWh = 163 g/kWh = 0,0453 g/kWs = 45,28 g/ MWs
Polttoainekulutus 80,08 MW x 45,28 g/MWs = 3626 g/s = 3,63 kg/s
Hornet pa-kulutus jälkipoltolla = 2 ∙ SFC ∙ Fg = 2 ∙ 38 g/kNs ∙ 78,7 kN ≈ 6,00 kg/s ; (SFC:n arvio ks ed) kokonaisteho Pf ≈ 6 kg/s x H = 6 kg/s ∙ 43,15 MJ/kg = 259 MW
bruttoteho jälkipoltolla 2 moottoria max Pg = 93,8 MW (ks ed)
terminen hyötysuhde ηt = 93,8 MW / 259 MW = 0,36 eli 36 % (SFC:n arvion tulos)

Miksei tuota jättimäistä Värtsilä-Shulzer laivamoottorihirviötä voisi korvata vain muutaman tonnin painoisilla turbiinimoottoreilla? Syy lienee huoltotarpeessa. Tuo laivamoottori voi kolkutella ilmeisesti vuosikausia lähes yhtä soittoa, kun turbiini vaatii avaamista vähän väliä. Vallankin turbiinisiipien palamista ei voi estää nykyisin mitenkään. Siivet ovat nikkelipohjaisia superseoksia, pinnoitettu zirkonium- ja magnesiumoksidilla eristämään ilma-palokaasun kuumuudelta, sisäisellä ilmankierrolla jäähdytetty ja pinta-ilmavaipalla eristetty kuumasta ilma-palokaasusta. On kehitetty nikkelin korvaavia keraamisia materiaaleja, mutta ne eivät ilmeisesti ole vastanneet odotuksia. Turbiinit ovat myös mäntämoottoria monimutkaisempia.

General Electricin CF6-xxxx lentokonemoottoreista on kehitetty versioita erilaisiin generaattoreihin maalle ja laivoihin ja laiva-potkureille:
LM 2500 33600 hp, LM 2500+ 40500 hp, LM 2500+G4 47370 hp ja tyypistä CF6-80C2:
LM6000 43 MW (57600hp), LMS100 PA ~100 MW (134000 hp) hetkellinen <10 min.

U.S.Navy:n hävittäjissä on 4 kpl LM 2500-30; otettu teho 4 x 25000 hp kahdelle potkurille. Tämä ratkaisu 74'630 MW, painoa noin 20 tonnia, melkein riittäisi korvaamaan Värtsilä-Shulzerin 2300 tonnin jättiläisen.

[Laurapalmer]

100 000 tonnin laivan liikkeellelähtö turbiinimoottoreilla?
Kun se työntöteho on riippuvainen siitä nopeudesta!
Mainitsemasi jälkipolttoteho ei liikuta laivaakaan mihinkään kun nopeus on nolla.

[Kontra]

100 000 tonnin laivan liikkeellelähtö turbiinimoottoreilla?
Kun se työntöteho on riippuvainen siitä nopeudesta!
Mainitsemasi jälkipolttoteho ei liikuta laivaakaan mihinkään kun nopeus on nolla.

Laivaturbiinin idea on sama kuin lentokoneen potkuriturbiinilla, joka luovuttaa tehonsa pääosan turbiinin tuottamalla akselimomentilla potkurille. Vaihteistolla suuri kierrosluku alennetaan, jolloin momentti moninkertaistuu.
Laivamoottorilla suihkusta on otettu jo turbiinilla pois kaikki otettavissa oleva liike-energia, ja lämpöenergiaakin saatu hyödynnetyksi, kun suihku on jäähtynytkin huomattavasti. Moottorit voivat pyörittää generaattoreita, jotka vuorostaan pyörittävät sähkömoottoreilla potkuriakseleita, tai vaihteistolla alennetaan potkuriakseleita pyörittämään.

Hornetin moottorien teho kuluu siis suihkujen liike-energian tuottamiseen, eikä sitä saa siirretyksi lentokoneen hyödyksi kaikkea, prosenttia en tiedä.
Liikennekoneiden kohdalla parhaillaan moottorin tehoa saa koneelle siirretyksi noin 70 % matkalennolla korkealla, alempana pienemmillä nopeuksilla siirto jää pienemmäksi.

[Laurapalmer]

Eiköhän noita oo. Eli turbiinilla joko alennusvaihteen kautta propulsio propelille tai genun kautta vaikkapa azipodille.
Tuon tietysti tajusin siksi en sitä edes noteerannut, näinhän noita on tehty iät ajat.

[Laurapalmer]

GTS Finnjet
https://fi.m.wikipedia.org/wiki/GTS_Finnjet

[Kontra]

Eiköhän noita oo. Eli turbiinilla joko alennusvaihteen kautta propulsio propelille tai genun kautta vaikkapa azipodille.
Tuon tietysti tajusin siksi en sitä edes noteerannut, näinhän noita on tehty iät ajat.

Miksi sitten harhautit kommentilla, josta sai käsityksen, ettet tiennyt asiaa?

[Laurapalmer]

Turbinia, ensimmäinen höyryturbiinilaiva.
Tuossa turbiinin akseli suoraan propulsioakselilla
https://fi.m.wikipedia.org/wiki/Turbinia

[Kontra]

Mutta eikä sinua ihmetytä tuo Hornettien moottoritehon suuruus, kun vastaavalla teholla suuret valtamerilaivatkin seilaavat?

[Laurapalmer]

Eiköhän noita oo. Eli turbiinilla joko alennusvaihteen kautta propulsio propelille tai genun kautta vaikkapa azipodille.
Tuon tietysti tajusin siksi en sitä edes noteerannut, näinhän noita on tehty iät ajat.

Miksi sitten harhautit kommentilla, josta sai käsityksen, ettet tiennyt asiaa?

Harhauduin että sinä et ollut ajatellut asiaa
Ja siksi aloin ajattelemaan suihkumoottoreita työntämässä Emma Maerskia läpi Suezin kanavan.
On noita vesikulkineissa noinkin käytetty ja jopa raideliikenteessä!
Googlaan vähän, muistin CCCR projektin suihkuturbiinijunasta!

[Laurapalmer]

Mutta eikä sinua ihmetytä tuo Hornettien moottoritehon suuruus, kun vastaavalla teholla suuret valtamerilaivatkin seilaavat?

Ei. Koska ensinnäkään en sekoita työntövoimaa työntötehoon.
(Kuten et sinäkään heh).
Enkä myöskään moottoritehoa ja työntötehoa.

[Laurapalmer]

Russian jet loco
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Turbojet_train

[Kontra]

Russian jet loco
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Turbojet_train

Jos tuo on venäläistä huumoria, niin täytyy myöntää, että minun toleranssini se ylittää pahan kerran.
Mutta jos se ei ole huumoria, niin se todistaa, että Einstein oli oikeassa todetessaan, ettei mitään muuta ääretöntä maailmankaikkeudessa voi olla kuin ihmisten tyhmyys.

[Kontra]

Koosteessani Liikennekoneiden turbiinimoottoreista sivulla 8 on suihkumoottorin työntövoiman laskentayhtälöt.

Minun kouluaikanani voima määriteltiin yhtälöllä: F = m ∙ a , eli massa x kiihtyvyys.
Nykyisin se määritellään liikemäärällä p ajan funktiona.
(Kun p on jo paineen symboli, miksei ole valittu jotain muuta symbolia?)

F = dp/dt = d(mv)/dt = m ∙ dv/dt + dm/dt ∙ v
: p = liikemäärä

kun nopeus v on vakio (dv/dt = 0)
F = dm/dt ∙ v = ṁ ∙ v
: ṁ = massavirta

Suihkumoottorin työntövoiman F yhtälön muotoon (sivu 8) määritelmän ero ei vaikuta

F = ṁ (vj – v)
; ṁ ilmamassavirta moottorin läpi
; v ilman tulonopeus moottoriin = lentonopeus
; vj ilman poistonopeus = suihkun nopeus ( j jet)

[Kontra]

Susa vinoili minun levitointihärvelin ideastani, joka oli tosiaan ”pannukakku”, kun en muistanut fysiikan lakeja oikein.

Susa 9.tammikuu klo 18.35
Tämä sinun suihkumoottorisi muistuttaa todella sitä sinun nytkyttävää avaruuskelkkaa, joka sitten lopulta ei toiminutkaan.
……
Kontra vastasin 9. tammikuu 19.47
Niitä levitointihärvelien videoita on netissä monenlaisia, mutta yksiään ei toimi ilman ulospäin heitettävää massaa.
Minä en muistanut nuorempana hankkimiani fysiikan tietoja, vaikka olin laskenut esimerkin, joka kumosi ajatuksen inertiaperiaatteella toimivasta levitoivasta apparaatista. Jos olisin sen silloin muistanut, en olisi alkanut mitään kehitellä. En muista että ideani olisi mikään nytkyttävä levitointilaite.
Se maassa kulkeva laite on nytkyttävä, ja varmasti toimisi jollakin tavalla, jos joku sen rakentaisi. Olisiko siitä sotilaskäyttöön pomminkuljettajaksi kraaterisessa maastossa on kysymysmerkki, ja selviäsi vasta, jos joku sen rakentaisi.
…….
.......

Inertiamoottorin (kuva lopussa) idea on siinä, että se ei työntövoimaa ota kosketuksesta pyörien kautta alustaan tai mihinkään muuhunkaan ulkopuoliseen, kun se ei alustaa tarvitse ollenkaan työntövoiman tuottamiseen eikä siten ole ongelmaa pyörien luistamisesta alustalla. Tosin pyörien lepokitka tarvitaan tukeutumiseen maahan ajoittain, mutta se on suurempi kuin liukukitka.

Kaksi samankeskeisesti synkronissa vastakkaisiin suuntiin pyörivää varsipainoa (2 moottoria tai suuntavaihde toiselle).
Kun painot ovat kiertämässä oikealle, pyörillä oleva alustasysteemi liikkuu vasemmalle.
Kun painot ovat kiertämässä vasemmalle, systeemi pyrkii palaamaan takaisin lähtöpisteeseen oikealle, koska painopiste suljetussa systeemissä pysyy aina paikallaan, mutta kun pyörät lukitaan (tai niille pannaan vääntöä eteenpäin), paluu estyy.
Varsinainen inertiamoottoripari varsipainoineen liikkuu kelkassa kiskoilla edestakaisin. Kelkan takana on jousi, joka varastoi kaiken taaksepäin suuntautuva energian, ja vapautuessaan pökkää systeemiä eteenpäin. Siinä vaiheessa pyörät pitää olla vielä lukitut, mutta vapautua heti, kun voima kääntyy päinvastaiseksi. (Vinssiratas hoitaa homman automaattisesti).
Systeemi siis liikkuu nykivästi vasemmalle. Pakki on helppo järjestää, kun jarru vain vaihdetaan toimiman päinvastoin 180 astetta.

Systeemi kannattaa varmaan rakentaa vakiokierroksilla toimivaksi, ja ehkä hyödyntää jousien ja varsimassojen keskinäistä resonanssia. Vaatii varmaan monenlaista elektroniikkaa, sähkömekaniikkaa ja tietokonekoodausta, jotta homma saadaan optimoiduksi pelaaman ja häviöt minimoitua.
Kun painopiste suljetussa systeemissä pysyy aina paikallaan, varsipainojen pyörintänopeus määrää alustan liikkeen nopeuden, joka riippuu pyöritysmoottoreiden tehosta. (Moottoritehoa ei tarvitse muuttaa veto- ja jarruvaiheiden mukaan. En tiedä olisiko siitä mitään hyötyä?)

Ei se nytkytys niin paha liene, kun painojen kuolonkohtaa lähestyttäessä voima aina laskee hidastuvasti eikä yhtäkkisesti pysähdy ja kiihdytä. Matkustajille voisi olla moottorilla kiskoilla liikkuva hytti, joka liikkuisi koko ajan puolella nopeudella eteenpäin, vaikka alusta liikkuisi alla vuoroin eteen- ja taaksepäin. Alusta nytkyttelisi, mutta hytti liikkuisi tasaisella nopeudella eteenpäin. Vaatisi tietokoneohjauksen onnistuakseen.

Epäkeskoinertiamönkijälle voisi olla mainio käyttökohde tappajadrooni maarintamalle.
Telaketjudrooni on kallis ja painava tuohon verrattuna. Juoksuhaudan ylitystä varten pitäisi kuitenkin keksiä jotain apuja vaikka yksi pyöräpari keskelle. Hyvin vaikeassa maastokodassa sitten laitettaisi epäkeskomoottori avustamaan. Kun epäkeskomoottoria käännetään yläviistoon, mönkijän paino kevenee radikaalisti aina varsipainojen liikkuessa taaksepäin ja vetopyörät voivat silloin helposti nostaa mönkijän kuopasta, josta ilman sen kevenemistä nousu olisi mahdotonta.

Kun rintamalla äänetön liikkuminen on valttia, sähkömoottori silloin on sopivin ratkaisu. Jos ajatellaan kamikaze tyyppinä, eihän sähköä tarvita välttämättä kuin muutamaksi minuutiksi.
Jos epäkeskomoottori käännetään pystyasentoon, sehän voi nostaa härvelin vaikka ilmaan hetkittäin, jolloin vetopyörät siirtävät sitä kuopasta nykäyksittäin ylös vähän kerrallaan. Jyrkkäreunaisesta kranaatti- / pommikuopasta ei nouse telaketjupelikään, mutta tämä voisi siihen kyetä.

Suunnitelmahan on evoluutioasteella, että kaikilla on vapaat ajatukset keksiä hyviä ideoita. Laskelmat on sitten oma lukunsa, ja siihen tarvitaan insinööritaitoja. Siitä vaan kilvan rakentamaan koeversiota. Kun sellainen on konkretisoitunut, siitä vaan kauppaamaan Puolustusvoimille testiin.

Olisiko muita sovelluksia?
Kuka rakentaa ensimmäisen inertiamoottoriauton?