kiihtyvyyden laskeminen tehon avulla

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Näin juutuupissa videon suihkumoottorilla toimivasta rekan nupista. Siinä mainittiin että laitteella oli tehoa 12 000 hp, eli noin 8826 kW. Vastaavan nupin massaksi sain toiselta nettisivulta 16345 lb, eli suurinpiirtein 7,4 T + turbiini ja muut härpäkkeet.

P = 8826 kW
m = 7400 kg (ainakin)
a = ?

Oman aikani pyörittelin kaavoja, mutta päädyin umpikujaan. Alkaakin tuntumaan, että voiko näin vähillä sittenkään laskea laitteelle kiihtyvyyttä. Ideana olisi siis uteliaisuudesta verrata sitä hieman tavanomaisempien kulkupelien kiihtyvyyksiin. Suihkarin valtava teho ilmeisesti kompensoi rekan nupin massaa jonkin verran, joten olettaisin sen saavuttavan jotain kohtuullisia kiihtyvyyksiä.. tiedä sitten kun en saanut laskettua.

Päättelemään lähdin seuraavista kaavoista:
F=ma, P=W/t ja W=Fs
lopputulokseksi sain a=(Pt)/(sm). Yksikkötarkastelun mukaan mokia ei sattunut. Ongelmaksi tietenkin jää vielä t ja s. Ne voi toki korvata laittamalla nimittäjään nopeuden v. Tätä pohdin jälleen jonkin aikaa ja rupesi tuntumaan jotenkin hassulta. Olenkohan mennyt yhdistelemään vääriä kaavoja keskenään.

Kommentit (14)

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Liittynyt18.3.2005

Teho ei määritä kiihtyvyyttä vaan huippunopeuden. Näinpä tehoarvosta voi laskea suoraan vain huippunopeuden... jos tiedetään ilman- ja vierintävastuksien suuruudet nopeudella v, voidaan laskea millä nopeuden v arvolla vastuksien voittamiseen käytetty työn määrä per aikayksikkö saavuttaa moottorin tehon.

Kiihtyvyyden laskemiseksi pitäisi tietää vääntömomentti, tai turbiinin kierrosluku (akseliteho on yhtä kuin vääntömomentti kertaa pyörimisluku, ts. radiaaneja sekunnissa). Sittenkin pitäisi olettaa että kierrosluku pysyy likimain vakiona, mikä vaatii vaihteistolta aika paljon pykäliä.

Suihkumoottori muuten tuottaa työntövoimaa, ei akselitehoa; suihkuturbiini tuottaa akselitehoa joka voidaan käyttää vaikka potkurin tai vetävien renkaiden tai generaattorien pyörittämiseen...

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Vierailija

Eikö tuolle saisi likiarvon siten, että arvioidaan moottorille hyötysuhde a. Siten liike-energiaksi muuttuu energiaa teholla a*P.

½mv^2 = aPt
v = sqrt(2aPt/m)

Toiminee ainakin pienillä nopeuksilla (kunnes vastusvoimat kasvavat liikaa).

Vierailija

Kiitos turbiinikommentista muuten.

Kulkupelin huippunopeudeksi mainittiin 250 km/h, joten joko tuossa vaiheessa suora tie loppui tai vastuksien summa saavutti työntövoiman. Rekan nupin pystysuora nokka tuskin on aerodynaamisesti aivan optimaalinen. Tuommoisissa nopeuksissa ja tämmöisellä laatikolla ajaessa ilmanvastuksen luulisi olevan sen verran merkittävä, ettei sitä enää voi jättää huomiotta.

Tarkistin juuri että itse nupissa on 550 hp tehoa ja turbiinissa sitten se 12000 hp. Oletettavasti siis tuo 12550 hp menee renkaiden kautta tiehen. Sivulla ei tietenkään kovin teknisesti asioista kerrota, joten periaatteessa kyse on kaiketi suihkuturbiinista. Kuvat kuitenkin antavat ymmärtää että ehkäpä se on sittenkin suihkumoottori, eikä -turbiini. Vaikea sanoa... Videosta sattumoisin näkee, että taaksepäin lähtee isojen liekkien ja metelin lisäksi myös melkoinen puhuri, joten jos aivan tarkkoja ollaan niin tuokin olisi kaiketi syytä huomioida.

Tässä muuten ne lähteet:
video
teho ja nopeus
sinne päin massa

Vierailija

Helpompi tajuta suihkumootteissa työntövoima. Jos se on esimerkiksi 13t ja suihkari painaa 12t, niin ylöspäin mennään... heh heh...

DerMack
Seuraa 
Viestejä1839
Liittynyt16.3.2005

no eikö tuosta a=(Pt)/(sM) saa kun muistetaan myös että s=0,5at^2 seuraavaa
a=sqrt(2P/tM)
mikä ei huomio ilmanvastusta taikka mitään muutakaan, ainoastaan tuon massan kiihdyttämisen, eli vaikka seuraavilla ajan hetkillä laitteella on kiihtyvyyttä (P = 8826 kW M = 7400 kg )
0,5s; a=69m/s^2
1s, a=48
2s, a=34,5
3s, a=28
5s, a=21,8
10s, a=15,4
20s, a=10,9
aika kaheleita lukuja, mutta ilmanvastus rupiaa kyllä vaikuttamaan jo parin sekunnin jälkeen sen verta voimakkaasti että oikeat arvot jäänevät reippaasti noista

edit katoin ton juutuupipätkän ni eihän tuo romu liikkunut paskan vertaa, liekkiä ja savua kyllä lykkäs mutta.. all show, no go

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10604
Liittynyt16.3.2005

Suihkuturbiini tuottaa työntövoimaa ja tehoa ihan niinkuin potkurilla varustettu mäntämoottorikone. Ei noissa ole mitään termodynaamista eroa. Ero on varmaankin kuuntelijan korvissa tai korvien välissä.
Siis tämä pitää paikkansa, kun nopeus on alle äänen nopeuden. Potkurit ovat hankalia, kun nopeus on äänen nopeuden luokkaa.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005

Kiihtyvyyden laskemiseksi pitäisi tietää suihkumoottorin työntövoima, josta voi laskea hyötytehon. Suihkumoottoin lämpöteho on hulppeaa luokkaa, mutta ei anna minkäänlaista kuvaa suihkumoottorikäyttöisen laitteen suorituskyvystä, koska pienillä nopeuksilla suihkumoottori pytyy antamaan siitä hyötytehoksi vain olemattoman pienen murto-osan.

Tuossa oli asennettu pieni suihkuturbiini, arvatenkin armeijan ylijäämävarastolta joku vanha harjoitushävittäjän moottori, rekkaan pyroteknisiä efektejä ja melua tuottamaan. Ilmeisesti sen poistokaasuihin syötettiin vettä savua antamaan ja bensiiniä näyttävien liekkien aikaansaamiseksi (jälkipoltin se ei ainakaan ole). Eipä se tuollaisella lelulla taida kaksisesti kulkea, mutta kyllä tuollainen rekan nuppi rivakaksi peliksi muuttuu, kunhan siihen pulttaa kunnon suihkuturbiinin isosta liikennelentokoneesta tai jälkipolttimellisen moottorin tehokkaasta sotilaskoneesta. Tehokkaiden suihkumoottorien työntövoima on kymmeniä tonneja, sillä kuorma-auto ampaisee vihaisesti taivaalle, kun suuntaa nokan kohti zeniittiä ja tempaisee urun auki.

Tosin the ultimate tosimies ei pelleile leluilla, vaan pulttaa kuorma-autoonsa 900 kN (merenpinnan tasolla) työntävän Vulcain 2:n. Lämpötehoa tuossa on vaatimattomat 5 GW, polttoainepumputkin tarvitsevat hyvankokoisen kaasuturbiinin tuottamat 15 MW. 10 tonnin kuorma-auto kiihtyisi tuolla 90 m/s^2, eli nollasta sataan 0,3 s ja varttimaili 3,0 s loppunopeudella 970 km/h. Nestevetyä ja happea palaisi tosin 3 sekunnin aikana yhteensä 700 kg, mutta vaikka lompakko hutaa hoosiannaa, vetytaloudessa eivät hiilidioksidipäästöt rasittaisi omaatuntoa. Tuolla ei jäisi liikenteessä jalkoihin edes kuorma päällä, ja tuskin tarvitsisi stressata takapuskurissa kiinni roikkujistakaan.

Vierailija

Jos moottorin teho saadaan kiihtyvyydeksi niin alkukiihtyvyyttä ei voi silläperusteella määrittää koska nopeus on 0 ja teho on työntövoima x nopeus. Alkuun kaikki teho hukkuu häviöihin. Jos kyseessä on suihkumoottori niin sen työntövoimahan ei riipu nupin nopeudesta ja silloin tehosta voi laskea työntövoiman ja edelleen kiihtyvyyden.

Vierailija
Neutroni

Tosin the ultimate tosimies ei pelleile leluilla, vaan pulttaa kuorma-autoonsa 900 kN (merenpinnan tasolla) työntävän Vulcain 2:n. Lämpötehoa tuossa on vaatimattomat 5 GW, polttoainepumputkin tarvitsevat hyvankokoisen kaasuturbiinin tuottamat 15 MW. 10 tonnin kuorma-auto kiihtyisi tuolla 90 m/s^2, eli nollasta sataan 0,3 s ja varttimaili 3,0 s loppunopeudella 970 km/h. Nestevetyä ja happea palaisi tosin 3 sekunnin aikana yhteensä 700 kg, mutta vaikka lompakko hutaa hoosiannaa, vetytaloudessa eivät hiilidioksidipäästöt rasittaisi omaatuntoa. Tuolla ei jäisi liikenteessä jalkoihin edes kuorma päällä, ja tuskin tarvitsisi stressata takapuskurissa kiinni roikkujistakaan.



LOL!
Tota takapuskurijuttua oon kans miettiny. Aatteleppa kun liikennevaloissa rykäset turbiiniin kierroksia, niin takanaolevan lasinpyyhkijät sulaa ikkunaan kiini ja voi olla että koko autokin lentää kaaressa ojaan tai jotain. Tuubissa nimittäin on useampikin suihkari/turbiini pultattu autoihin ja muihin vempeleisiin kiinni. Inferanaalinen mekkala niistä lähtee vähintäänkin, että amulla töihin lähtiessä kun rykäiset masiinan käyntiin, niin taatusti naapureilla menee aamukahvit väärään kurkkuun.

Vierailija

Sinänsä vähän pettymys ettei tehosta suoraan saa kiihtyvyyttä. Nopeiden autojen kohdalla usein puhutaan teho-paino suhteesta ja tuolloin tarkoitetaan nimenomaan sen seurauksia kiihtyvyyteen. Esim moottoripyörässä on paljon tehoa ja vähän massaa, jolloin se siis kiihtyy hyvin nopeasti.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26848
Liittynyt16.3.2005
Tetrafuran
Sinänsä vähän pettymys ettei tehosta suoraan saa kiihtyvyyttä. Nopeiden autojen kohdalla usein puhutaan teho-paino suhteesta ja tuolloin tarkoitetaan nimenomaan sen seurauksia kiihtyvyyteen. Esim moottoripyörässä on paljon tehoa ja vähän massaa, jolloin se siis kiihtyy hyvin nopeasti.



Kyllä laitetta kiihdyttävästä tehosta voi tietenkin laskea kiihtyvyyden. Polttomoottorilla se on helposti dynamometrillä mitattavissa kierrosluvun funktiona, ja aiton kiihtyvyys voidaan laskea. Suihkumoottoreilla ilmoitetaan työntövoima, ja hyötyteho on työntövoima kertaa nopeus. Toisin kuin polttomoottorilla, jolla työntövoimaan vaikuttavat käyntinopeus, välitykset, renkaan ja tien välinen kitka ja monet muut asiat, suihkumoottorin työntövoima on likimain vakio.

Ongelmat tulevat siitä, että huomiohakuisuutta tavoittelevat vääntävät väkisin suihkumoottorin suorituskyvyn hevosvoimiksi. Ja kun teho ei ole mikään mielekäs parametri ilmoittamaan vakiovoimalla työntävän moottorin suorituskykyä, niin tehoksi otetaan yleensä moottorin sisäinen lämpöteho. Sehän sopii raflaaville väitteille hyvin, koska suihkuturbiinien lämpötehot ovat suuria. Mutta ei se anna minkäänlaista kuvaa kulkuneuvon suorituskyvystä.

Lasketaan vaikka esimerkiksi tuon Vulcain rakettimoottorin teho, koska sen parametrit on tiedossa. Lämpötehoa siinä on se 5 GW. Ja oletetaan, että sillä kiihdytetään 10 tonnin autolla varttimaili 3 sekunnissa. Loppunopeus oli se 270 m/s (970 km/h), ja liike-energiaa ajoneuvolle on kertynyt 363 MJ. Hyötyteho onkin ollut vain 120 MW, mikä on mitätön murto-osa 5 GW:n lämpötehosta. Ison kantoraketin moottoria käyttävä esimerkki on tietysti lukuarvoiltaan täysin tolkuton, mutta sama periaate toimii kyllä suihkumoottoreillakin, ja suihkumoottorikäyttöisen ajoneuvon hyötysuhde jää surkean heikoksi. 300 hv:n polttomoottori (jonka lämpöteho on noin 1000 hv) kuljettaa kilpa-autoa huomattavasti ripeämmin kuin lämpöteholtaan 10000 hv:n suihkuturbiini. Suuremmilla nopeuksilla, lähellä äänen nopeutta, tilanne muuttuu suihkumoottorille edullisemmaksi. Vajaa äänen nopeus onkin suihkumoottorikäyttöisten liikennelentokoneiden taloudellisin nopeus, mutta suihkumoottorikäyttöiset showajoneuvot eivät sattuneesta syystä pääse hyödyntämään suihkumoottorien edullista nopeusaluetta.

Uusimmat

Suosituimmat