Suihku- ja rakettimoottoreista

[Kontra]

korjaus edelliseen
Korjailin vielä työntövoiman yhtälön Fn = f(v) kuvaajaa.

[Kontra]

SQ

Selitäpä ristiriita minun kuvaajieni ja netistä saadun kuvaajan ero

[Kontra]

Tuon Tubofan Thrust Map löytyy mm oheisesta osoitteessta

https://en.wikibooks.org/wiki/Jet_Propulsion/Mechanics

[Kontra]

Kyllä minulla on tuossa ajatusvirhe tuossa. Mutta funtsitaan.

[Kontra]

Näillä eväillä kuvaajien yhtälöt pitäisi pystyä luomaan ja päätyä netistä napatun Fn käyrästön muotoon

Sivuilla 8 ja 16 nämä asiat on helpompi katsoa, kun siirtämisessä keskusteluun aina jotakin sekaantuu.

Työntövoima lentonopeuden funktiona Fn = f(v) sivu 8.

Fn = ṁ (vj – v)

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

Työntövoimahyötysuhde Lähde 9. sivu 16.

Työntövoimahyötysuhde eli propulsiivinen eli ulkoinen hyötysuhde ηp määrittää paljonko työntö-voiman synnyttämiseksi tuotetusta tehosta eli hyötytehosta (rate of production of kinetic energy) Pg – Pd saadaan hyödynnetyksi työntötehona Pn . (Suihkuaukon staattinen paine marginaalinen.)

ηp = Pn /(Pg – Pd) työntötehon suhde suihkun tehon ja tuloilman virtaustehon erotukseen, myös

ηp = Pn /(Pn + Phukka) työntötehon suhde työntötehon ja jäännössuihkun tehon summaan, eli

Pg – Pd = Pn + Phukka = moottorin hyötyteho [yhtälöiden yhtenevyystodennus sivu 23]

suihkun bruttoteho Pg = ½ ∙ ṁ ∙ vj² = ½ ∙ Fg ∙ vj (ks ed. Puhallinturbiinin teho/ tuloilman suihkun teho laskeminen)
virtausteho Pd = ½ ∙ ṁ ∙ v² = ½ ∙ Fd ∙ v

työntöteho Pn = Fn ∙ v = ṁ ∙ (vj – v) ∙ v (ks ed. työntövoiman ja tehon laskeminen)

Lentokoneen kiihdyttäessä suihkun tehoa voi siirtyä koneen työntötehoksi vain suhteessa nopeuden kasvuun. Suihkuun jää sen vuoksi hukkatehoa, joka nopeuden ja korkeuden vakiinnuttua vähenee arvoon, jolloin työntöteho Pn = koneen ilmanvastushäviöt, ks.jälj. Puhallinturbiinin työntövoima-hyötysuhde ja Tehonsiirron sovitus sivu 7.
hukkateho Phukka = ½ ∙ ṁa ∙ (vj – v)² (ks ed suihkun tehon laskeminen)

Sijoitetaan tehojen yhtälöt ηp :n yhtälöön (kumpaan tahansa) ja sievennetään, saadaan:

ηp = 2 / (1+ vj/v) ; vj suihkun nopeus

ηp kasvaa nopeuden kasvaessa, sillä vj /v lähestyy 1:stä (hukkateho laskee vj :n kasvaessa)

Puhallinturbiinin (suuri ohivirtaus) ja potkuriturbiinin työntövoimahyötysuhteet ovat luokkaa
ηp = 0,75 – 0,85 (potkuriturbiinilla parempi).
……..

Työntöteho Pn matkalennolla on noin 70 % moottorin bruttotehosta Pg

[Tuulispää]

Rotating detonation rocket engine....selostettuna.

[Kontra]

Taisinkin keksiä selityksen tuon työntövoima 2 kuvaajan kaarevuuteen.
Koneen nopeuden kasvaessa patopaine lisää ilmamassan virtausta moottoriin, ja moottorin teho kasvaa, jolloin työtövoimakin kasvaa, nostaen työntövoimakuvaajan häntäpäätä ylöspäin, ks kooste sivu 8.

Työntövoiman kuvaaja olisi silloin Fn = ṁ (vj – v) x (Pg = f(v))
Tuolle Pg = f(v) pitäisi keksiä jokin funktio, mutta en vielä keksinyt millainen.

Nuo aikaisemmat piirtämäni käppyrät pitää unohtaa, kun luulen nyt päässeeni lopulta juonesta perille. Modekin voisi ne hävitää. Tämä on tämmöistä yrityksen ja erehdyksen menetelmää. Pitäisi tietenkin funtsia loppuun asti, ennen kuin tänne aivotuotteitaan tuo, mutta kun lulee joka kerran olleensa perillä hommassa, niin tänne niitä vaan päätyy raakileina.

[Kontra]

Työntövoiman ja työntötehon hyötysuhteista

Ihmetystä on herättänyt liikennelentokoneiden kohdalla työntövoimahyötysuhteen termi. Se kuvaa työntötehohyötysuhdetta eli työntöteho / liiketeho.
Työntövoimasuhde sopii venemoottoreille, joissa vesi on vakioelementti, mutta suihkuturbiinilentokoneella lentokorkeuden vaikutuksesta työntövoimasuhde voi vaihdella vrt Tubofan Thrust Maps.
Tekstin lopussa vielä kerran muokkaamani kuvaajat työntöteholle ja työntövoimalle (muoto riippuu korkeudesta).

Työntövoimahyötysuhde Lähde 9. kooste sivu 16 (koosteen alaindeksit nousseet normaalitekstiksi ks kooste jos haitaa)

Työntövoimahyötysuhde eli propulsiivinen eli ulkoinen hyötysuhde ηp määrittää paljonko työntö-voiman synnyttämiseksi tuotetusta tehosta eli liiketehosta (rate of production of kinetic energy)
Pg – Pd saadaan hyödynnetyksi työntötehona Pn . (Suihkuaukon staattinen paine marginaalinen.)

ηp = Pn /(Pg – Pd) työntötehon suhde suihkun tehon ja tuloilman virtaustehon erotukseen, myös
ηp = Pn /(Pn + Phukka) työntötehon suhde työntötehon ja jäännössuihkun tehon summaan, eli
Pg – Pd = Pn + Phukka = moottorin liiketeho

suihkun bruttoteho Pg = ½ ∙ ṁa ∙ vj² = ½ ∙ Fg ∙ vj
tuloilman virtausteho Pd = ½ ∙ ṁa ∙ v² = ½ ∙ Fd ∙ v
työntöteho Pn = Fn ∙ v = ṁa ∙ (vj – v) ∙ v

Lentokoneen kiihdyttäessä suihkun tehoa voi siirtyä koneen työntötehoksi vain suhteessa nopeuden kasvuun. Suihkuun jää sen vuoksi hukkatehoa, joka nopeuden ja korkeuden vakiinnuttua vähenee arvoon, jolloin työntöteho Pn = koneen ilmanvastushäviöt
hukkateho Phukka = ½ ∙ ṁa ∙ (vj – v)²

Sijoitetaan tehojen yhtälöt ηp :n yhtälöön (kumpaan tahansa) ja sievennetään, saadaan:
ηp = 2 / (1+ vj/v) ;
vj suihkun nopeus
v lentokoneen nopeus
ηp kasvaa nopeuden kasvaessa, sillä vj /v lähestyy 1:stä (hukkateho laskee vj :n kasvaessa)
Puhallinturbiinin (suuri ohivirtaus) ja potkuriturbiinin työntövoimahyötysuhteet ovat luokkaa
ηp = 0,75 – 0,85 (potkuriturbiinilla parempi).
.......
kooste: https://www.dropbox.com/s/akb1pyvz6ay3w ... a.pdf?dl=0

[MooM]

Taisinkin keksiä selityksen tuon työntövoima 2 kuvaajan kaarevuuteen.
Koneen nopeuden kasvaessa patopaine lisää ilmamassan virtausta moottoriin, ja moottorin teho kasvaa, jolloin työtövoimakin kasvaa, nostaen työntövoimakuvaajan häntäpäätä ylöspäin, ks kooste sivu 8.

Työntövoiman kuvaaja olisi silloin Fn = ṁ (vj – v) x (Pg = f(v))
Tuolle Pg = f(v) pitäisi keksiä jokin funktio, mutta en vielä keksinyt millainen.

Nuo aikaisemmat piirtämäni käppyrät pitää unohtaa, kun luulen nyt päässeeni lopulta juonesta perille. Modekin voisi ne hävitää. Tämä on tämmöistä yrityksen ja erehdyksen menetelmää. Pitäisi tietenkin funtsia loppuun asti, ennen kuin tänne aivotuotteitaan tuo, mutta kun lulee joka kerran olleensa perillä hommassa, niin tänne niitä vaan päätyy raakileina.

Poistettu. Tiesithän, että voit itsekin poistaa viestejäsi, tuosta ruksista. Vaikka siinä taitaa olla joku aikaraja (?). Ja muokata, mutta jos muutat jotain oleellista, laita viestiin merkintä siitä.

[Kontra]

Taisinkin keksiä selityksen tuon työntövoima 2 kuvaajan kaarevuuteen.
Koneen nopeuden kasvaessa patopaine lisää ilmamassan virtausta moottoriin, ja moottorin teho kasvaa, jolloin työtövoimakin kasvaa, nostaen työntövoimakuvaajan häntäpäätä ylöspäin, ks kooste sivu 8.

Työntövoiman kuvaaja olisi silloin Fn = ṁ (vj – v) x (Pg = f(v))
Tuolle Pg = f(v) pitäisi keksiä jokin funktio, mutta en vielä keksinyt millainen.

Nuo aikaisemmat piirtämäni käppyrät pitää unohtaa, kun luulen nyt päässeeni lopulta juonesta perille. Modekin voisi ne hävitää. Tämä on tämmöistä yrityksen ja erehdyksen menetelmää. Pitäisi tietenkin funtsia loppuun asti, ennen kuin tänne aivotuotteitaan tuo, mutta kun lulee joka kerran olleensa perillä hommassa, niin tänne niitä vaan päätyy raakileina.

Poistettu. Tiesithän, että voit itsekin poistaa viestejäsi, tuosta ruksista. Vaikka siinä taitaa olla joku aikaraja (?). Ja muokata, mutta jos muutat jotain oleellista, laita viestiin merkintä siitä.

Ai kiitos. Hieno homma.

[Kontra]

Tuli tässä ihmetellessä mieleen se uppoouto moottori joka otti ilman alussa ilmakehästä, jäähdytti sen rankasti ja sen jälkeen siirtyi nestehapelle kun happi ei enään riittänyt, mitäs sille kuuluu?

Oliko se ohjuksen moottori vai mikä? En ole mokomasta ennen kuullut - eikö sulla ole kertoa lähteestä?

Sinä ikuinen kiistakumppanini, oletko lukenut suihkumoottorikoosteeni? Jos olet, kerro pysyitkö kärryillä fysiikan tiedoillasi?

Muistaakseni Tekniikan Maailmassa esiteltiin joskus erikoinen veneen moottori. Moottori oli periaateessa pelkkä putki johon ohjattiin vesihöyryä, ja siinä ei olut yhtään liikkuvaa osaa.
Nopeasti lauhtuva vesihöyry tuotti putkeen paine-eron joka tuotti työntövoiman. Jotenkin näin muistaakseni.

Minua 6 vuotta vanhempi velipoika joskus reilu 10 vuotiaana tilasi jostakin sellaisen höyrymoottorin pieneen noin ehkä 15 -20 senttiä pitkään leikkiveneeseen. Siinä oli kaksi ohutta messinkilevyä päällekkäin pieni ilmarako välissä. Toisesta levystä lähti kaksi taivutettua 3-4 mm kupariputkea tinalla juotettuna kiinni levyyn. Systeemi asennettiin veneeseen niin, että levyt olivat keskellä venettä vaakatasossa ja putket meni veneen pohjan läpi ja suuntautuivat taaksepäin veneen alla. Sitten vettä putken kautta levyjen väliin ja vene veteen. Palava kynttilä levyn alle. Kas kummaa vene lähti puksuttelemaan ja kulki vaikka kuin kauan, kun vain kynttilää riitti.
Idea oli käsittääkseni sellainen, että kun vesi levyjen välillä kuumeni ja höyrystyi, se sylkäisi höyryt putkien kautta taaksepäin, ja kun levyt pullistuivat samalla ja höyry karkasi, niin ne levyt painuivat toisiaan vasten, ja pomppasivat takasin ylös, niin sinne välin tuli alipaine, ja levyt imaisivat uuden vesisatsin kuumenemaan. Niin se puksutteli vaikka kuinka kauan. Vene katosi jossakin vaiheessa ja minä rakensin vuosia myöhemmin vastaavalla periaatteella pelaavan "höyrykoneen".

[Kontra]

Tein seuraavat muutokset Suihkuturbiinikoosteeseeni . Osoite ei muuttunut

https://www.dropbox.com/s/akb1pyvz6ay3w ... a.pdf?dl=0

Kaikki termit hyötyteho on muutettu termiksi liiketeho. Niitä oli 16 kappaletta sivuilla alusta loppuun.
(Reino Koivisto kirjassa: Suihkumoottorit, ei käyttänyt liiketehon termiä, ja voi olla ettei sitä ollut silloin vielä käytössä. Englannin kielessäkin sillä oli pitkä nimitys: rate of production of kinetic energy)

Liiketeho tarkoittaa sitä moottorin tehoa, kun moottorin bruttotehosta (= suihkun tehosta) on vähennetty moottoriin tulevan ilman vastusteho. Liiketeho siis muuttuu koko ajan lennon aikana riippuen moottoriin tulevan ilman määrästä ja vaikuttaa eri tavalla ydinmoottorin ja puhallinkanavan tehoon. Ydinmoottorin bruttoteho toisaalta kasvaa patopaineen tuottaman lisäilman vuoksi.

sivu 14

Työntövoimahyötysuhde eli propulsiivinen eli ulkoinen hyötysuhde ηp määrittää paljonko työntö-voiman synnyttämiseksi tuotetusta tehosta eli liiketehosta (rate of production of kinetic energy)
Pg – Pd saadaan hyödynnetyksi työntötehona Pn . (Suihkuaukon staattinen paine marginaalinen.)

[Tässä määritetään työntötehon hyötysuhde, ei työntövoiman, koska lentokoneella muuttuvat olosuhteet vaikuttavat työntövoimaan radikaalisti. Vedessä työntövoimahyötysuhde toimii.]

ηp = Pn /(Pg – Pd) työntötehon suhde suihkun tehon ja tuloilman virtaustehon erotukseen, myös
ηp = Pn /(Pn + Phukka) työntötehon suhde työntötehon ja jäännössuihkun tehon summaan, eli
Pg – Pd = Pn + Phukka = moottorin liiketeho [yhtälöiden yhtenevyystodennus sivu 27]

sivu 17 ja 18

Moottorijarrutus

Puhallinturbiinilla jarrutetaan kääntämällä puhallinsuihku etuviistoon täydellä teholla. Ks kuva 6.
Moottorin CFM-56 sivuilta, keskeltä puhallinsuihkuputkea avautuvilla ”fan reverse”-levyillä kään-netään puhallinvirtaus etuviistoon. Jarruvoima on 40-50 % työntövoimasta. Reverse-levyt kääntävät suihkun vain pyörät maassa. Jos vikatilassa kääntyvät ilmassa, moottori siirtyy tyhjäkäynnille.

[Jos suihkun eteen laitetaan levy poikittain, suihkun liike-energia aiheuttaa taaksepäin työntävän voiman, joka on yhtä suuri kuin moottorin työntövoima, joka kumoutuu, ja suihku leviää vaaka-tasossa joka suuntaan. Jos suihkun eteen laitetaan V-muotoinen reverssi-levy, suihku ei pääse leviävään vaakasuuntaan, vaan vinosti eteenpäin. Suihkun liike-energia työntää reverssiä taaksepäin ja työntövoima kumoutuu, mutta kun suihku ei pääse leviämään sivulle, se heijastuu kääntyen vinosti eteenpäin, edustaen voimaa eteenpäin. Sen reaktiovoima kohdistuu taaksepäin työntää kulmaa ja moottoria taaksepäin. Kun suihku on jättänyt kulman, se ei osallistu enää jarrutukseen.]

Suihkuturbiini (pieni ohivirtaus) voi jarruttaa kääntämällä turbiinisuihku reverse-levyillä etuviistoon.

Potkuriturbiinilla jarrutetaan kääntämällä potkurin lapakulmat negatiivisiksi.

sivu 31

(Kuvaajien kaarevuus johtunee moottorin tehon kasvusta patopaineen vuoksi tuloilmavirran kasvaessa nopeuden funktiona. Työntövoiman Fa = ṁa (vj – v) kuvaaja on laskeva suora, ei kaareva.)

[Kontra]

Vanha ukko kuulee radiosta vanhaa haastattelua keskustelupalstoilla käytyjen keskustelujen tasosata. Haastateltava vuorostaan kysyy haastattelijalta, sattuuko tämä tietämään, mikä on se luonnonvara, joka ei koskaan ehdy, kulutetaan sitä ihan miten suruttomasti tahansa, vaan päinvastoin lisääntyy sitä enemmän, mitä enemmän sitä kulutetaan. Haastattelija vastaa surukseen sen kyllä tietävänsä. Haastateltava toteaa keskustelupalstojen juurikin viljelevän tuota tuottoisaa luonnonvaraa, kun suuri osa keskusteluihin osallistujista eivät suinkaan viihdy siellä mitään oppiakseen, ei, vaan heikon itsetuntonsa kohentamiseksi pyrkivät heikoilla tiedoillaan saattamaan itseään viisaammat naurualaisiksi, kun esitykset menevät näiltä trolleilta yli hilseen. Toki häpeäkseen tunnustaa, että onhan sitä luonnonvaraa tullut itsekin viljelleeksi, mutta aina on mokansa myöntänyt ja korjannut ja yrittänyt ottaa opikseen. …. ”Hei eukkoseni”, hihkaisee ukko, ”tulepas kuuntelemaan tätä haastattelua, siinä fiksu kaveri on ihan samaa mieltä, mitä minä ole ollut iät ajat.” Vaimo: ”Kyllä minä sen tänne kuulen, mutta kuulepas sinä höppänä, koitapas arvata, kuka siellä meuhkaa?”

[Kontra]

Muutin vielä suihkujarrun toiminnan kuvausta, ehkä helpommin ymmärrettävään muotoon, sininen teksti.

Moottorijarrutus

Puhallinturbiinilla jarrutetaan kääntämällä puhallinsuihku etuviistoon täydellä teholla. Ks kuva 6.
Moottorin CFM-56 sivuilta, keskeltä puhallinsuihkuputkea avautuvilla ”fan reverse”-levyillä kään-netään puhallinvirtaus etuviistoon. Jarruvoima on 40-50 % työntövoimasta. Reverse-levyt kääntävät suihkun vain pyörät maassa. Jos vikatilassa kääntyvät ilmassa, moottori siirtyy tyhjäkäynnille.

Pienen ohivirtauksen suihkuturbiini jarruttaa kääntämällä turbiinisuihkun reverse-levyillä etuviistoon.

[Suihkun liike-energia aiheuttaa sen eteen laitettuun poikittaiseen levyyn (kiinni moottorissa), taaksepäin työntävän voiman, kumoten yhtä suurena moottorin työntövoiman, suihkun levitessä vaakatasossa ympäriinsä. Suihkun eteen laitetussa V-muotoisessa reverssilevyssä suihkun liike-energia kumoaa työntövoiman, mutta suihkun leviämisen vaakasuuntaan estyessä, ja kääntyessä vinosti eteenpäin, sen heijastuminen aiheuttaa reaktiovoiman taaksepäin työntäen moottoria taaksepäin. Kun suihku on jättänyt revessilevyn, se ei osallistu enää jarrutukseen.]

Potkuriturbiinilla jarrutetaan kääntämällä potkurin lapakulmat negatiivisiksi.

[Kontra]

Harva meistä on rautaa, moni kelkasta jää,
moni ei ole oppinut kykyjään käyttämään.
Sinä taitu et koskaan, tahdot ain yrittää
ja kaikki hankitut tiedot ja taidot ne sulle myös jää.

Vaikka trollit sua haukkuu, ei se sua lannista,
trollit kun ei piittaa kunnon tavoista.
Aina päivä ei paista, sataa räntää, myrskyää,
mut’ ei sitä estää voi joka kestää kolhut ja yrittää.