Где крепится масса двигателя: Масса ЭБУ и масса Двигатель

Масса ЭБУ и масса Двигатель

⏰Время чтения: 7 мин.

Как устроена масса ЭБУ и масса двигатель – кузов, где она находится и как её проверить. Именно эти интересные вопросы затронем на данной странице.

Тема действительно интересная и не такая простая, как кажется на первый взгляд.

Казалось бы, что тут сложного – простейшая схема и довольно толстый провод, с которым вряд ли что-то может случиться. Но не всё так однозначно и об этом мы “поговорим” далее.

Масса ЭБУ

Надежная масса ЭБУ имеет очень важное значение для полноценной работы системы управления двигателем и двигателя в целом.

Казалось бы, примитивная и надежная конструкция, которая может исправно служить годами. Но на самом деле это далеко не так.

Перечислить все возможные проблемы, которые могут возникнуть из-за плохой массы ЭБУ очень сложно, так как она может повлиять на всё, что угодно. Но основные проблемы можно разделить на два пункта:

• Некорректный сбор информации с датчиков системы управления двигателем. Лично мне приходилось сталкиваться с некорректными показаниями MAP сенсора. Он выдавал завышенные показания барометрического давления именно из-за плохой массы ЭБУ.
• Так как практически все современные блоки управления двигателем умеют адаптироваться к реальным условиям работы, то в результате некорректного сбора информации с датчиков, адаптация приводит к нарушениям работы двигателя. Именно поэтому у многих после сброса адаптаций двигатель начинает работать намного лучше. Но затем проблемы возвращаются, так как ЭБУ адаптируется заново. И снова это происходит не совсем адекватно.

Где находится масса ЭБУ

Масса ЭБУ обычно устроена так. Из разъема ЭБУ выведены отдельные провода массы, которые подключены к двигателю за болт крепления стартера. Провода “массы” обычно имеют черный цвет.

На фото толстый провод – это от АКБ, а тонкие провода – это от ЭБУ и датчика скорости

Всё просто и надёжно. Но в реальности со временем на данном участке цепи начинает падать напряжение, медленно, но уверенно, нарушая работу системы.

Поэтому этот узел необходимо периодически проверять и обслуживать. Как это делать, мы рассмотрим далее.

Где находится масса ЭБУ и как ее обслужить. Видео

Если у Вас нет времени читать, тогда можете посмотреть короткое видео, где я показал расположение массы и ее обслуживание

Масса между двигателем и кузовом

Линия “31”, в народе получившая название “масса”, “минус” или “отрицательная цепь” имеет очень важное значения для автомобиля. И не только для электрооборудования, но и для многих других систем, в том числе и для двигателя или АКПП.

Практически все автомобили имеют однопроводную систему бортовой сети и роль “минуса” в этой цепи выполняют металлические части кузова. Это во много раз уменьшает количество проводов и уменьшает себестоимость автомобиля.

Получается, что все участники этой цепи имеют свое подключение к кузову – панель приборов, фары, ЭБУ, двигатель и т.д.

Не смотря на визуальную целостность этих подключений, со временем в следствие окисления и коррозии, контакт медленно и незаметно ухудшается, что приводит к просадкам напряжения во время включения мощных потребителей или нарушению работы системы.

Я бы разделил подключения массы на основные и локальные. Допустим, подключения масс головного света является локальным и при нарушении этого подключения пострадает только головной свет. А вот при нарушении контакта массы от АКБ к кузову пострадает вся бортовая сеть, и из-за чего могут возникнуть проблемы в работе двигателя и прочих важных узлов и агрегатов.

Вот так на графиках диагностики выглядит напряжение бортовой сети с проблемными массами

А вот график после профилактики массы АКБ – двигатель – кузов

Поэтому надежная масса двигатель – кузов очень важна для исправной и беспроблемной работы всего автомобиля.

А масса ЭБУ – двигатель имеет еще большее значение, так как напряжения в системе управления двигателем не превышают 5 В. Поэтому это ещё больше стимулирует владельцев автомобилей с системой управления двигателем более серьёзно подходить к вопросу масс, нежели владельцев карбюраторных авто, где напряжение 12 -14 В. Потому что, чем меньше напряжение, тем больше ущерб от потерь в цепи.

В общем, цепь массы необходимо поддерживать в идеальном состоянии. Это как аксиома.

Дальше рассмотрим где находится масса двигатель – кузов и как её проверить.

Где находится масса двигатель – АКБ – кузов

На большинстве автомобилей масса двигатель – кузов имеет примитивный вид и выполнена из двух отрезков кабеля, соединенных вместе путём обжатия на отрицательной клемме аккумуляторной батареи

В этом обжиме соединено два провода. Один идет к двигателю и крепится гайкой крепления стартера…

…а второй на кузов в район левого крыла

Казалось бы, простейшая и надёжная цепь, которая будет исправно служить годами. Но это совсем не так и всему виной слабые места в этой конструкции, которые не выдерживают испытания атмосферными воздействиями.

Как проверить массу на автомобиле

На самом деле только небольшая группа автомобилистов уделяет этому вопросу достаточно внимания. Остальные же начинают об этом задумываться, когда при включении вентилятора охлаждения или фар головного света начинают проседать обороты двигателя или при включении обогрева заднего стекла двигатель начинает труситься, передавая вибрацию по всему кузову.

Но даже на этом этапе многие ограничиваются банальным осмотром и подтягиванием гаек подключения масс на двигателе и кузове. Всё прикручено – значит всё в порядке.

Затем начинаются дергания автомобиля без всяких видимых причин, зависания оборотов холостого хода, пропуски воспламенения, глюки охранной системы и так дальше по накатанной, вплоть до отказа стартера в самый неподходящий момент. Но даже здесь многие не пойдут проверять массы, а побегут в магазин за новым стартером. Ведь провод на стартер целый и напряжение имеется, а он, редиска, не крутит.

Замена стартера, естественно, не помогает. В итоге следом в утилизацию идёт вполне ещё живой аккумулятор и ситуация, вроде, улучшилась, но через пару дней снова отказ стартера и начинаешь уже верить в домовых и в потусторонние силы, которым больше делать нечего, как наводить порчу на чужой автомобиль.

Но, благо разум побеждает и вспоминается совет хорошего человека – проверить массы.

Опять же, что тут сложного. Необходимо проверить сопротивление от двигателя до кузова.

Как проверить массу мультиметром

Отключаем отрицательную клемму АКБ

Берем мультиметр, переводим его в режим измерения сопротивления до 200 Ом. Проверяем сопротивление самих щупов, соединяя их между собой

Видим значение

Сопротивление самих щупов составляет 2.1 Ома.

Теперь подключаем один щуп к двигателю. Хоть сюда

Хоть сюда

А второй щуп к блоку управления двигателем, который, в свою очередь, прикручен к кузову

Смотрим показания мультиметра. И что же мы видим? А видим мы обычно всё те же 2.1 Ома

Что же получается – сопротивление массы двигатель – кузов практически не имеет сопротивления? Всё в идеале? Масса двигатель – кузов исправна? В чем же тогда проблема? Стартер бракованный или всё же потусторонние силы одолевают?

Всё дело гораздо проще. Что такое цепь массы в понимании обычного человека? Это просто кусок провода, которым соединен двигатель с кузовом. Просто отрезок провода! Если мы к концам этого провода подключим щупы омметра, тогда мы узнаем его сопротивление. Оно будет минимально – это ж просто кусок медного провода. Верно? Верно.

Если мы подключим к концам этого провода щупы вольтметра, то мы увидим нулевое напряжение. Ведь откуда на цельном куске провода возьмется разность потенциалов? Верно? Верно.

А теперь давайте подключим наш вольтметр к этому проводу массы на автомобиле. То есть, как и при замере сопротивления, один щуп к двигателю, а второй к кузову. Они же соединены этим куском провода. Верно? Верно.

Переводим мультиметр в режим измерения постоянного напряжения до 2 Вольт. Запускаем двигатель и смотрим на дисплей прибора.

Опа!!! А у нас присутствует напряжение!

Как такое может быть – мы подключены к концам одного провода, а у нас напряжение.

Вот я блеснул художественным творчеством и нарисовал картину происходящего

Красным – провод массы, а синим – вольтметр

Эти значения на дисплее мультиметра – ничто иное, как падение напряжения на нашем проводе массы! Несмотря на то, что он выглядит отлично и имеет минимальное сопротивление, на нем всё же падает напряжение. Причем, чем больше будет ток потребителей в цепи, тем больше будет падение напряжения на этом проводе, которое может достигнуть и нескольких вольт!

Вот такая ситуация. И масса двигатель – кузов не такая уж и хорошая, как показалось сразу и проблемы от неё неизбежны.

Как выйти из такой ситуации победителем?

Во-первых, необходимо периодически обслуживать этот участок цепи.

Открутить массу на кузове

Всё зачистить и обработать средством для защиты контактов

Проделать то же самое с массой на двигателе

Но это помогает не всегда. Дело в том, что в этой цепи есть ещё слабые места – обжимки.

Обжим наконечников, обжим на клемме АКБ

Всё это со временем окисляется и не может полноценно выполнять свою функцию.

Необходимо либо переобжимать эти соединения, либо лучше эти провода иногда менять.

Вот видео на тему масса двигатель – кузов

Ну а в идеале можно провести дополнительные провода массы: Генератор – кузов

Всем Мира и ровных дорог

По теме:

Мой Лачетти — Сообщество Автомобилистов

⏰Время чтения: 4 мин.

Добро пожаловать в  Сообщество Автомобилистов “Мой Лачетти”🖐

🚩Изначально Сообщество было призвано объединить владельцев автомобилей Шевроле, но со временем мы вышли за эти рамки и в наших рядах постепенно появились марки других производителей, среди которых Мазда, Рено, Ваз, Ниссан, VW, Тойота и др. Поэтому мы плавно превратились из Сообщества Шевроле в Сообщество Автомобилистов🚗

Чтобы новым и будущим Участникам было легче разобраться в жизни Сообщества, были подготовлены следующие ссылки, перейдя по которым, Вы получите максимум информации:

📌Регистрация в Сообществе, структура сайта (контент, форум, личные страницы и т.д.), оповещения по электронной почте, поиск по сайту

📌Не могу войти в аккаунт. Что делать?

📌Как задать вопрос по автомобилю

📌Карта сайта для людей. Ссылки на все материалы сайта (кроме форума), упорядоченные по категориям.

 

Стать участником сообщества

 

📢Если у Вас возникли проблемы при регистрации или не получается войти в учетную запись, тогда сообщите о Вашей проблеме при помощи формы обратной связи.👇

Также воспользуйтесь данной формой, если у Вас есть какие-либо пожелания, предложения либо замечания по работе сайта.

⛔Пожалуйста, не используйте данную форму для вопросов по автомобилю!

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

🚩Обращаем Ваше внимание на то, что вопросы, ответы на которые Вы не нашли на страницах сайта, задавайте на форуме! Если похожей темы нет, создайте новую! Повторю ещё раз: если у Вас вопрос по какой-то конкретной статье, то задавайте его в комментариях к той самой статье! Если Вы не нашли даже поиском нужный ответ на Ваш вопрос, тогда спрашивайте на форуме по ссылке выше. Должна быть упорядоченность, чтобы кто-то после Вас с таким же вопросом смог быстро найти на него ответ. Также на форуме Вам могут ответить другие участники сообщества без модерации, что значительно ускорит возможность получить ответ.

✅Предложения по развитию сообщества излагайте в этой теме на форуме.

🔔Сообщество “Мой Лачетти”🖐

Наше Сообщество призвано объединить владельцев и любителей автомобилей для выявления недостатков и достоинств данных авто. Каждый из Вас уже знает какие-либо секреты, хитрости, малоизвестные факты и особенности. А может Вы недавно стали владельцем автомобиля и хотите поделиться впечатлениями и ощущениями. Если Вы заинтересованы в развитии Сообщества и хотите полноценно участвовать в нём, тогда регистрируйтесь и становитесь полноценным участником👍

🔔Регистрация также даёт Вам полностью окунуться в жизнь Сообщества, а именно Вы сможете:

• создать свою личную страницу и делится своими медиафайлами, опытом, впечатлениями и т.д.
• искать и добавлять друзей по интересам
• следить за активностью друзей и не только
• создавать темы, задавать вопросы и получать ответы
• создавать группы, как в соцсетях
• писать личные сообщения любым пользователям
• получать настраиваемые уведомления по электронной почте о любой активности в сообществе
• автоматически стать участником форума
• получить расширенный поиск по сайту
• и многое-многое другое, так как сообщество не стоит на месте

📈Также уже введена функция рейтинга участников. Так называемый – Rank. За каждую активность (комментарии, время, проведённое на сайте, темы, ответы, заполненный профиль и т.д.) начисляются баллы, которые отражаются на странице профиля участника. В зависимости от количества баллов Вы пройдёте путь: Новичок – Начинающий – Узнаваемый – Известный – Знаменитый – Выдающийся – Величайший – Легендарный – Авторитетный участник Сообщества🕵

Ваш статус также будет отражаться на странице профиля и меняться в реальном времени.

🗝Для доступа ко всем функциям необходимо после авторизации добавить аватар (картинку профиля), затем навести мышку на правый верхний угол экрана и выбрать из выпадающего списка нужное действие.

👔Добавление аватара – это вынужденная мера против автоматических регистраций ботами. Профиля без аватара через некоторое время удаляются.

⚡Становитесь участником Сообщества, задавайте вопросы, отвечайте на вопросы других, заводите новые знакомства, добавляйте друзей и просто окунитесь в наш особенный мир автомобилистов:

Стать участником сообщества

 

Все своими руками👈

🔌Также недавно открылся новый раздел “Домашнему мастеру“, где решаются проблемы по ремонту чего-либо в быту.

Присоединяйтесь к нам, вопросите вопросы и советуйте советы.

Всем Мира и ровных дорог👍

📧Подпишитесь на новые статьи и обновления сайта по электронной почте

🚩Если Вы считаете проект полезным, тогда можете поблагодарить автора и поддержать его развитие👍

Поддержка сообщества:

✔Поддержка через Юмани (Яндекс деньги), банковскую карту или мобильный

✔Также можно оказать поддержку на Вебмани Z383535233634

✔Или на банковскую карту 5168742212516433

✅Также можете поделится своим мнением в соцсетях или комментариях.

⛔Друзья! Прочитайте это обязательно! В сети начали появляться ресурсы под названием “Мой Лачетти”, которые не имеют ничего общего с нашим сообществом, кроме украденного имени. Будьте внимательны! Уже есть случаи обмана пользователей под прикрытием доброго имени “Мой Лачетти”. Люди платят деньги за какие-то мифические платные статьи и видео, по материалам которых можно простой настройкой увеличить мощность двигателя, уменьшить расход и т.п.  Нам стали приходить требования от людей, чтобы мы предоставили материалы, за которые они заплатили.

Администратор сообщества “Мой Лачетти” ещё раз напоминает и подчёркивает, что у нас никогда не было никаких платных материалов. У нас есть форма добровольной финансовой поддержки для оплаты расходов на содержание сайта. И она находится исключительно на этом сайте! Также мы не проводим никаких акций в соцсетях! Официально мы есть только на YouTube. Проявляйте бдительность при посещении интернет ресурсов. Проверяйте каждую букву и символ в адресе сайта.

🚩Адрес сообщества “Мой Лачетти” имеет вид https://moylacetti.ru

📛Отличие хотя бы в один символ означает, что Вы попали не в настоящее сообщество “Мой Лачетти”! Будьте бдительны и берегите свои деньги и нервные клетки.

С уважением, настоящая команда сообщества “Мой Лачетти”😉

Мой Лачетти — Сообщество Автомобилистов

⏰Время чтения: 4 мин.

Добро пожаловать в  Сообщество Автомобилистов “Мой Лачетти”🖐

🚩Изначально Сообщество было призвано объединить владельцев автомобилей Шевроле, но со временем мы вышли за эти рамки и в наших рядах постепенно появились марки других производителей, среди которых Мазда, Рено, Ваз, Ниссан, VW, Тойота и др. Поэтому мы плавно превратились из Сообщества Шевроле в Сообщество Автомобилистов🚗

Чтобы новым и будущим Участникам было легче разобраться в жизни Сообщества, были подготовлены следующие ссылки, перейдя по которым, Вы получите максимум информации:

📌Регистрация в Сообществе, структура сайта (контент, форум, личные страницы и т.д.), оповещения по электронной почте, поиск по сайту

📌Не могу войти в аккаунт. Что делать?

📌Как задать вопрос по автомобилю

📌Карта сайта для людей. Ссылки на все материалы сайта (кроме форума), упорядоченные по категориям.

 

Стать участником сообщества

 

📢Если у Вас возникли проблемы при регистрации или не получается войти в учетную запись, тогда сообщите о Вашей проблеме при помощи формы обратной связи.👇

Также воспользуйтесь данной формой, если у Вас есть какие-либо пожелания, предложения либо замечания по работе сайта.

⛔Пожалуйста, не используйте данную форму для вопросов по автомобилю!

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

🚩Обращаем Ваше внимание на то, что вопросы, ответы на которые Вы не нашли на страницах сайта, задавайте на форуме! Если похожей темы нет, создайте новую! Повторю ещё раз: если у Вас вопрос по какой-то конкретной статье, то задавайте его в комментариях к той самой статье! Если Вы не нашли даже поиском нужный ответ на Ваш вопрос, тогда спрашивайте на форуме по ссылке выше. Должна быть упорядоченность, чтобы кто-то после Вас с таким же вопросом смог быстро найти на него ответ. Также на форуме Вам могут ответить другие участники сообщества без модерации, что значительно ускорит возможность получить ответ.

✅Предложения по развитию сообщества излагайте в этой теме на форуме.

🔔Сообщество “Мой Лачетти”🖐

Наше Сообщество призвано объединить владельцев и любителей автомобилей для выявления недостатков и достоинств данных авто. Каждый из Вас уже знает какие-либо секреты, хитрости, малоизвестные факты и особенности. А может Вы недавно стали владельцем автомобиля и хотите поделиться впечатлениями и ощущениями. Если Вы заинтересованы в развитии Сообщества и хотите полноценно участвовать в нём, тогда регистрируйтесь и становитесь полноценным участником👍

🔔Регистрация также даёт Вам полностью окунуться в жизнь Сообщества, а именно Вы сможете:

• создать свою личную страницу и делится своими медиафайлами, опытом, впечатлениями и т.д.
• искать и добавлять друзей по интересам
• следить за активностью друзей и не только
• создавать темы, задавать вопросы и получать ответы
• создавать группы, как в соцсетях
• писать личные сообщения любым пользователям
• получать настраиваемые уведомления по электронной почте о любой активности в сообществе
• автоматически стать участником форума
• получить расширенный поиск по сайту
• и многое-многое другое, так как сообщество не стоит на месте

📈Также уже введена функция рейтинга участников. Так называемый – Rank. За каждую активность (комментарии, время, проведённое на сайте, темы, ответы, заполненный профиль и т.д.) начисляются баллы, которые отражаются на странице профиля участника. В зависимости от количества баллов Вы пройдёте путь: Новичок – Начинающий – Узнаваемый – Известный – Знаменитый – Выдающийся – Величайший – Легендарный – Авторитетный участник Сообщества🕵

Ваш статус также будет отражаться на странице профиля и меняться в реальном времени.

🗝Для доступа ко всем функциям необходимо после авторизации добавить аватар (картинку профиля), затем навести мышку на правый верхний угол экрана и выбрать из выпадающего списка нужное действие.

👔Добавление аватара – это вынужденная мера против автоматических регистраций ботами. Профиля без аватара через некоторое время удаляются.

⚡Становитесь участником Сообщества, задавайте вопросы, отвечайте на вопросы других, заводите новые знакомства, добавляйте друзей и просто окунитесь в наш особенный мир автомобилистов:

Стать участником сообщества

 

Все своими руками👈

🔌Также недавно открылся новый раздел “Домашнему мастеру“, где решаются проблемы по ремонту чего-либо в быту.

Присоединяйтесь к нам, вопросите вопросы и советуйте советы.

Всем Мира и ровных дорог👍

📧Подпишитесь на новые статьи и обновления сайта по электронной почте

🚩Если Вы считаете проект полезным, тогда можете поблагодарить автора и поддержать его развитие👍

Поддержка сообщества:

✔Поддержка через Юмани (Яндекс деньги), банковскую карту или мобильный

✔Также можно оказать поддержку на Вебмани Z383535233634

✔Или на банковскую карту 5168742212516433

✅Также можете поделится своим мнением в соцсетях или комментариях.

⛔Друзья! Прочитайте это обязательно! В сети начали появляться ресурсы под названием “Мой Лачетти”, которые не имеют ничего общего с нашим сообществом, кроме украденного имени. Будьте внимательны! Уже есть случаи обмана пользователей под прикрытием доброго имени “Мой Лачетти”. Люди платят деньги за какие-то мифические платные статьи и видео, по материалам которых можно простой настройкой увеличить мощность двигателя, уменьшить расход и т.п.  Нам стали приходить требования от людей, чтобы мы предоставили материалы, за которые они заплатили.

Администратор сообщества “Мой Лачетти” ещё раз напоминает и подчёркивает, что у нас никогда не было никаких платных материалов. У нас есть форма добровольной финансовой поддержки для оплаты расходов на содержание сайта. И она находится исключительно на этом сайте! Также мы не проводим никаких акций в соцсетях! Официально мы есть только на YouTube. Проявляйте бдительность при посещении интернет ресурсов. Проверяйте каждую букву и символ в адресе сайта.

🚩Адрес сообщества “Мой Лачетти” имеет вид https://moylacetti.ru

📛Отличие хотя бы в один символ означает, что Вы попали не в настоящее сообщество “Мой Лачетти”! Будьте бдительны и берегите свои деньги и нервные клетки.

С уважением, настоящая команда сообщества “Мой Лачетти”😉

Мой Лачетти — Сообщество Автомобилистов

⏰Время чтения: 4 мин.

Добро пожаловать в  Сообщество Автомобилистов “Мой Лачетти”🖐

🚩Изначально Сообщество было призвано объединить владельцев автомобилей Шевроле, но со временем мы вышли за эти рамки и в наших рядах постепенно появились марки других производителей, среди которых Мазда, Рено, Ваз, Ниссан, VW, Тойота и др. Поэтому мы плавно превратились из Сообщества Шевроле в Сообщество Автомобилистов🚗

Чтобы новым и будущим Участникам было легче разобраться в жизни Сообщества, были подготовлены следующие ссылки, перейдя по которым, Вы получите максимум информации:

📌Регистрация в Сообществе, структура сайта (контент, форум, личные страницы и т.д.), оповещения по электронной почте, поиск по сайту

📌Не могу войти в аккаунт. Что делать?

📌Как задать вопрос по автомобилю

📌Карта сайта для людей. Ссылки на все материалы сайта (кроме форума), упорядоченные по категориям.

 

Стать участником сообщества

 

📢Если у Вас возникли проблемы при регистрации или не получается войти в учетную запись, тогда сообщите о Вашей проблеме при помощи формы обратной связи.👇

Также воспользуйтесь данной формой, если у Вас есть какие-либо пожелания, предложения либо замечания по работе сайта.

⛔Пожалуйста, не используйте данную форму для вопросов по автомобилю!

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

🚩Обращаем Ваше внимание на то, что вопросы, ответы на которые Вы не нашли на страницах сайта, задавайте на форуме! Если похожей темы нет, создайте новую! Повторю ещё раз: если у Вас вопрос по какой-то конкретной статье, то задавайте его в комментариях к той самой статье! Если Вы не нашли даже поиском нужный ответ на Ваш вопрос, тогда спрашивайте на форуме по ссылке выше. Должна быть упорядоченность, чтобы кто-то после Вас с таким же вопросом смог быстро найти на него ответ. Также на форуме Вам могут ответить другие участники сообщества без модерации, что значительно ускорит возможность получить ответ.

✅Предложения по развитию сообщества излагайте в этой теме на форуме.

🔔Сообщество “Мой Лачетти”🖐

Наше Сообщество призвано объединить владельцев и любителей автомобилей для выявления недостатков и достоинств данных авто. Каждый из Вас уже знает какие-либо секреты, хитрости, малоизвестные факты и особенности. А может Вы недавно стали владельцем автомобиля и хотите поделиться впечатлениями и ощущениями. Если Вы заинтересованы в развитии Сообщества и хотите полноценно участвовать в нём, тогда регистрируйтесь и становитесь полноценным участником👍

🔔Регистрация также даёт Вам полностью окунуться в жизнь Сообщества, а именно Вы сможете:

• создать свою личную страницу и делится своими медиафайлами, опытом, впечатлениями и т.д.
• искать и добавлять друзей по интересам
• следить за активностью друзей и не только
• создавать темы, задавать вопросы и получать ответы
• создавать группы, как в соцсетях
• писать личные сообщения любым пользователям
• получать настраиваемые уведомления по электронной почте о любой активности в сообществе
• автоматически стать участником форума
• получить расширенный поиск по сайту
• и многое-многое другое, так как сообщество не стоит на месте

📈Также уже введена функция рейтинга участников. Так называемый – Rank. За каждую активность (комментарии, время, проведённое на сайте, темы, ответы, заполненный профиль и т.д.) начисляются баллы, которые отражаются на странице профиля участника. В зависимости от количества баллов Вы пройдёте путь: Новичок – Начинающий – Узнаваемый – Известный – Знаменитый – Выдающийся – Величайший – Легендарный – Авторитетный участник Сообщества🕵

Ваш статус также будет отражаться на странице профиля и меняться в реальном времени.

🗝Для доступа ко всем функциям необходимо после авторизации добавить аватар (картинку профиля), затем навести мышку на правый верхний угол экрана и выбрать из выпадающего списка нужное действие.

👔Добавление аватара – это вынужденная мера против автоматических регистраций ботами. Профиля без аватара через некоторое время удаляются.

⚡Становитесь участником Сообщества, задавайте вопросы, отвечайте на вопросы других, заводите новые знакомства, добавляйте друзей и просто окунитесь в наш особенный мир автомобилистов:

Стать участником сообщества

 

Все своими руками👈

🔌Также недавно открылся новый раздел “Домашнему мастеру“, где решаются проблемы по ремонту чего-либо в быту.

Присоединяйтесь к нам, вопросите вопросы и советуйте советы.

Всем Мира и ровных дорог👍

📧Подпишитесь на новые статьи и обновления сайта по электронной почте

🚩Если Вы считаете проект полезным, тогда можете поблагодарить автора и поддержать его развитие👍

Поддержка сообщества:

✔Поддержка через Юмани (Яндекс деньги), банковскую карту или мобильный

✔Также можно оказать поддержку на Вебмани Z383535233634

✔Или на банковскую карту 5168742212516433

✅Также можете поделится своим мнением в соцсетях или комментариях.

⛔Друзья! Прочитайте это обязательно! В сети начали появляться ресурсы под названием “Мой Лачетти”, которые не имеют ничего общего с нашим сообществом, кроме украденного имени. Будьте внимательны! Уже есть случаи обмана пользователей под прикрытием доброго имени “Мой Лачетти”. Люди платят деньги за какие-то мифические платные статьи и видео, по материалам которых можно простой настройкой увеличить мощность двигателя, уменьшить расход и т.п.  Нам стали приходить требования от людей, чтобы мы предоставили материалы, за которые они заплатили.

Администратор сообщества “Мой Лачетти” ещё раз напоминает и подчёркивает, что у нас никогда не было никаких платных материалов. У нас есть форма добровольной финансовой поддержки для оплаты расходов на содержание сайта. И она находится исключительно на этом сайте! Также мы не проводим никаких акций в соцсетях! Официально мы есть только на YouTube. Проявляйте бдительность при посещении интернет ресурсов. Проверяйте каждую букву и символ в адресе сайта.

🚩Адрес сообщества “Мой Лачетти” имеет вид https://moylacetti.ru

📛Отличие хотя бы в один символ означает, что Вы попали не в настоящее сообщество “Мой Лачетти”! Будьте бдительны и берегите свои деньги и нервные клетки.

С уважением, настоящая команда сообщества “Мой Лачетти”😉

Где находится масса двигателя на ВАЗ-2114: фото массы на кузов

Многие автомобилисты задумывались над тем, где расположена масса двигателя на ВАЗ-2114. Она необходима для того, чтобы замыкать электрическую цепь, которая питает главный силовой агрегат автомобиля. Во всех случаях масса расположена на кузове, откуда и идет электропитание, но не в случае с двигателем.

Расположение массы двигателя

Месторасположение массы двигателя

Для того, чтобы эксплуатировать автомобиль и производить ему ремонтные операции необходимо знать, где расположена масса. Так, почти все приборы и узлы ВАЗ-2114 требуют электрического питания, а самые мощные потребители – это стартер и двигатель.

Мало кто знает, где на двигателе располагается масса, поскольку для проведения ремонтных операций достаточно снять «клемму-минус» с аккумуляторной батареи. Но, при полном демонтаже, а после установки мотора, необходимо знать, куда закрепить питание.

Итак, масса кузова располагается на металлическом брызговике возле аккумуляторной батареи.

Месторасположение массы на кузове

Но, минусовая ветка представляет собой 2 провода: толстый и тонкий. Так вот, именно толстый провод уходит на массу кузова, а тонкий на замыкание цепи двигателя. Конечно, не все автомобилисты знают, куда он уходит.

Минусовый провод двигателя ВАЗ-2114 располагается на головке блока и прикреплен к затяжным болтам, которыми удерживаются заглушки ГБЦ.

Месторасположение массы двигателя ВАЗ-2114

Масса на приборной панели

Также, на автомобилях с двигателем «Самара-2» завод-изготовитель начал устанавливать массу на приваренной шпильке, которая расположена в салоне, под приборной панелью.

Именно она подает питание на двигатель, через монтажный блок. Вследствие этого, многие датчики, работают вне зависимости от того, есть ли масса на самом силовом агрегате.

Месторасположение массы под приборной панелью

Возможные неполадки

Единственной неполадкой в данном случае будет отсутствие или плохая масса. Показателем данной проблемы станет стабильная работа генератора и полный заряд АКБ, но масса на двигателе будет отсутствовать. Панель приборов может начать завышать температуру, при включении источников потребления. Если при включении печки или фар на панели приборов резко начинает расти температура, то следует искать «плохую массу».

Причина данного явления скрыта в обрыве провода или плохих контактных соединениях. Поскольку, на эти детали влияет кислород, то они с легкостью могут окисляться.

Для устранения неполадок, необходимо открутить провод подачи питания (массу) от двигателя, и прочистить контакты. Также, стоит осмотреть и сам провод на наличие обрывов и пробоев. Перед непосредственным монтажом, чтобы улучшить качество соединения и отложить коррозионный срок, необходимо места контактов смазать медной пастой.

Дополнительная масса на ВАЗ-2114 (генератор, аккумулятор, двигатель)

Дополнительная масса на аккумулятор

Дополнительная масса на двигатель

Дополнительная масса на генератор

Дополнительная масса на двигатель

Дополнительная масса на генератор

По наблюдениям наших соклубников помочь в решении ряда проблем может дополнительная масса. Если у Вас наблюдается просадка напряжения или скачки, можете попробовать данный способ.

Выводы

Месторасположение массы двигателя ВАЗ-2114 достаточно легко отследить, поскольку провод питания уходит от «клеммы-минус» аккумуляторной батареи непосредственно в мотор. Конечно, вследствие эксплуатации, контактные соединения имеют свойство покрываться коррозионными соединениями, которые прерывают подачу тока, но данная неисправность легко устраняется.

масса аккумулятора, электродвигателя отопителя, ЭСУД, причины нестабильной работы

12.12.2012

Почти в 100% современных автомобилях, кузов используется как единый источник использования электроэнергии. Кузов автомобиля является как бы всеобщим проводом с отрицательным зарядом для всех потребителей электроэнергии. Именно поэтому кузов называется до боли знакомым всем термином «масса». А почему «до боли знакомым»? Да потому что, если где то контакт с массой либо плохо закреплён, либо окислился, начинается необъяснимое.

Возьмём первый попавшийся пример: больная тема первых и вторых самар – перемигивание фар жёлтый с красным и т.д. Данную ситуацию я уже разбирал в статье: почему не горят фары, где и сделал «массу», как основной причиной нестабильной работы.  Но фары – это мелочь в сравнении с работой двигателя и электронной системы управления двигателем (эсуд). В данной статье мы рассмотрим слабые «массовые» места на ваз 2114 2113 2115 с двигателями объёмом 1,5л, 1,6л.

Масса аккумулятора

Гайка на креплении минуса аккумулятора с двигателем

«Минус» на аккумуляторе имеет два ответвления: толстый провод и тонкий. Толстый провод идёт от минуса аккумулятора к корпусу двигателя. Если данный контакт закреплён не должным образом, то заряд аккумулятора идёт не в полную силу, стартер не развивает полной мощности, тупит ЭСУД (т.к. массу он берёт из двигателя).

На креплении минуса аккумулятора с двигателем нужно проверить надёжность затяжки двух гаек, между которыми крепится контакт к двигателю: первым делом ослабляем наружную гайку и подтягиваем внутреннюю, а затем затягиваем и наружную.

Второй провод от аккумулятора гораздо тоньше и крепится к кузову рядом с самим аккумулятором. Данный провод является источником для всех энергопотребителей в авто. Здесь так же нужно проверять момент затяжки  гайки как к кузову так и к клемме аккумулятора.

Масса ЭСУД

У SAMAR с двигателем 1,5 л, масса для ЭСУД берётся с корпуса двигателя, с крепления заглушек. Заглушки находятся с правой стороны головки блока.

У SAMAR с двигателем объёмом 1,6 л, но так же и 1,5 л, которые имеют в своём составе ЭСУД нового поколения (Bosch 7.9.7, Январь 7.2) масса ЭСУД берётся с приваренной шпильки. Шпилька крепится к металлическому каркасу панели приборов к тоннелю пола (под пепельницей). На практике встречается, что данная шпилька красится на заводе и слабо затянута. Поэтому, со временем может разболтаться и в момент включения вентилятора, будут просадки в напряжении следующих датчиков (что приведёт к скачкам оборотов): ДТОЖ, ДПДЗ, ДМРВ.

Соединения торпедного жгута, схемы блока монтажного реле и предохранителей, заднего жгута

Масса торпеды (панели приборов)

В данном месте в связке находятся соединения торпедного жгута, схемы блока монтажного реле и предохранителей, заднего жгута. Данное соединение находится под креплением рулевого вала. Если данное соединение ненадёжно, то возможны отклонения показания панели приборов при включении потребителей энергии ( фары, поворотники и др.)

Масса электродвигателя отопителя

Данное соединения массы находится под панелью приборов на левой стороне корпуса отопителя.

В заключении стоит отметить, что абсолютно все шпильки заводского производства никак не обрабатываются помимо краски, поэтому со временем появляется коррозия, окисления, и начинаются просадки в напряжении.

Что может быть на машине, из-за плохого контакта массы.

С электрооборудованием любого транспортного средства, могут происходить неисправности, кажущиеся далёким от электрики людям, проделками нечистой силы. И виновником таинственных неисправностей электрооборудования мотоцикла или автомобиля, в большинстве случаев является плохой контакт минусовых клемм — «массы». Но давайте всё по порядку. 

Многим водителям известно, что способ подключения потребителей электроэнергии с источником питания (генератором или аккумулятором),на любом транспортном средстве — однопроводный. В качестве второго (минусового) провода, служит кузов машины или рама мотоцикла (трайка, скутера, квадроцикла и т.д.). Сама идея подключения минуса источника питания (аккумулятора) к стальной раме или кузову, довольна стара и естественна, так как позволяет значительно упростить, облегчить и удешевить любое транспортное средство.

Отдельным массовым проводом связывают и двигатель с кузовом или рамой, так как мотор висит на резиновых подушках, не пропускающих ток, а ведь и плюс и минус требуется стартеру, и например, электромагнитному клапану карбюратора. На иномарках, особенно впрысковых, потребителей, требующих электричества (а соответственно и плюса и минуса) может быть ещё больше. Но вот плюсовые провода, обычно начинаются и заканчиваются вполне надёжными клеммами, которые обычно в вполне герметичных пластиковых колодках или резиновых чехлах, а вот минусовые провода крепят к кузову или раме по принципу «водичка дырочку найдёт». Да и сам кузов, в месте сверления отверстия и закрепления минусового провода, начинает ржаветь очень быстро, если конечно сразу не принять соответствующих мер.

К тому же многие не учитывают ещё один важный факт, который известен даже электрику новичку: алюминиевые и медные клеммы соединять между собой нельзя, так как эти металлы мягко говоря «не дружат» между собой, и начинают интенсивно окисляться. А как может быть нормальный контакт у окисленных деталей? Но я часто вижу на транспорте неопытных водителей, на алюминиевом картере коробки передач или головки двигателя, прикрученную медную клемму минусового провода, которая вдобавок ещё и омывается потоками воды в плохую погоду.

Стальной кузов или рама тоже «не дружат» с медью, как и алюминий, и образуют электрохимическую пару. И самое печальное в этом, это то, что сталь в таком соединении будет отдуваться за двоих, и корродировать в несколько раз быстрее. В итоге контакт пропадает (или идёт значительная потеря тока). Штатные клеммы, устанавливаемые на заводе, обычно лужённые. Но под тонким слоем олова, который легко содрать при монтаже клеммы, всё тот же медный сплав.

Исходя из вышеописанного, очевидно, что сами минусовые соединения к кузову или раме, изначально менее надёжны, чем сами медные провода и их медные клеммы (наконечники). А теперь представим например, что бы электричеству дойти до электромагнитного клапана карбюратора, электроток должен пойти по медному проводу (медной шине) от аккумулятора до кузова, потом по другому проводу до двигателя, затем по шпилькам впускного коллектора и их резьбе, часто обмазанной герметиком (или шпильки ржавые), у и напоследок пройти по резьбе самого электромагнитного клапана. Пропадание контакта в любом из перечисленных мест — и цепь разомкнута, а отсюда целый букет неисправностей. В итоге неопытный водитель удивляется — чего это вдруг карбюратор стал плохо работать и расход бензина повысился? Надо ехать к карбюраторщику или покупать другой карбюратор. Но обычно мало кто знает, что в такой ситуации карбюратор то не причём. И я привёл один из примеров внезапной неисправности, а ведь их может быть много.

Поэтому в современных машинах или мотоциклах, всё чаще применяют полноценные минусовые провода, ведь современная бортовая электроника без них работать не будет, и большинство устройств или программ, будет глючить. На такой технике надёжный контакт особенно важен. Опытные электрики знают, и я это уже говорил: в электрике бывает всего две неисправности — есть контакт, там где он не нужен, и нет контакта там где он нужен.

Типичные неисправности на машине при плохом контакте массы (но не все, об остальных читаем ниже).

• Одна лампа фары светит ярче другой.
• Или например при включении указателей поворотов, мигает соседняя лампа габарита в заднем фонаре, или фара, причём по очереди. Сами же фара или задний фонарь светят тускло.
• На пиковой мощности, а иногда и на средней, хрипит магнитола.
• Одновременно включаются не связанные между собой приборы.
• При включении указателей поворотов, могут заработать дворники, или омыватели стекла.

Эти неисправности, как я уже говорил, неопытным водителям кажутся чудесами. Не редко и на заводе (особенно отечественном), минусовую клемму фары надевают на шпильку или болт крепления корпуса фары к кузову, так и зажимают гайкой. На первый взгляд многим покажется, что всё правильно, ведь шпилька или болт крепления, приварен к кузову. Но ведь корпус фары изготовлен из мягкого пластика, и гайку на клемме нормально затянуть не получится, иначе пластик треснет. В итоге, хватит покататься по нашим дорогам совсем немного, чтобы такой контакт расшатать до полного его отсутствия. А ведь в стандартной фаре с скромной лампой 55-60 ватт, потребляемый даже такой лампой ток довольно большой — до 10 ампер (если под напругой обе её нити и дальнего и ближнего света).

В конце концов плохой контакт если не пропадёт совсем, то будет подгорать, сопротивление такого соединения будет возрастать ещё больше, а из школьного курса физики мы знаем, что чем больше сопротивление, тем больше тепла выделяется при прохождении тока в этом месте. Значит подгорание контактов ещё более усилится (замкнутый круг), тут и до пожара не далеко (пластик неплохо горит). А многие молодые начинающие водители, вместо стандартной лампы на 50-60 ватт, устанавливают сотку (100 ватт), у которой потребляемый ток ещё больше. Последствия могут быть печальны.

В вышеописанной ситуации с фарой, единственный выход — это крепление минусовой клеммы на за шпильку крепления фары, а за любой другой, просто приваренный к кузову. Тогда минусовую клемму можно будет хорошо затянуть, но перед этим смазав и место сварки и шпильку и клемму специальной токопроводной смазкой, чтобы предотвратить коррозию (учитывая, что после сварки, шов быстро ржавеет). Если нет на кузове подходящей шпильки или возможности её приварить, то придётся просверлить в кузове отверстие, и желательно в таком месте, где оно не будет омываться потоками воды и грязи. Затем уже по возможности придётся зачистить до блеска место вокруг отверстия, затем просунуть с обратной стороны металла кузова подходящий по диаметру винт, надеть на него клемму и затянуть гайку, смазав всё специальной смазкой, которая к тому же отталкивает влагу (пример такой смазки можно найти вот в этой статье). Можно просто покрыть сверху такое соединение мовилем, но только когда хорошенько затяните гайку на клемме.

С монтажом минусового провода на раме мотоцикла, всё довольно просто: сверлится отверстие в трубе (в сухом месте), затем метчиком нарезается в отверстии трубы резьба, и клемма затягивается подходящим винтом. Так же советую подкладывать под клемму шайбу с зубчиками, сейчас такие появились в продаже. Такая шайба благодаря своим зубчикам, позволит хорошо вцепиться в металл кузова или рамы.

Головная боль водителей отечественных автомобилей — это печатная плата задних фонарей. Их разъём быстро разбалтывается или окисляется, и от этого часто просто отваливается. Да и сами дорожки печатной платы очень ненадёжны и недолговечны. В движении машины, усики патронов ламп вибрируют и этим стирают очень тонкое медное покрытие на плате. А попадающая сюда из-за негерметичности влага, довершает потерю контакта, а то и его разрушение. Как правило такие фонари не ремонтопригодны, и их просто заменяют новыми. Только не забудьте при замене фонаря Жигулей, надеть на шпильку его крепления минусовую клемму от бензобака (указателя топлива), иначе указатель будет показывать уровень бензина только чудом (когда ему захочется).

На мотоциклах, особенно отечественных, советую задний фонарь, поворотники, фару, продублировать отдельными минусовыми проводами, даже если их корпуса металлические. Об этом я уже писал и подробнее советую почитать вот здесь.

Недостаточные обороты электро-стартера (что очень важно для дизелей), потеря его мощности или полный отказ его работы, тоже часто происходят из-за  отсутствия или плохого контакта массы (минусового провода). На отечественных автомобилях (Жигулях) к двигателю подведены два минусовых провода, один из которых соединяет морду машины с головкой цилиндров (но есть модели, на которых этот провод идёт непосредственно от минуса батареи), второй же провод соединяет пол машины с картером сцепления. И вот этот второй провод, омываемый потоками грязи, обычно сгнивает, что нередко на подержанных автомобилях. В итоге, огромный стартерный ток уже пойдёт по резьбе шпилек головки двигателя (а резьба шпилек как правило или окисленная, или в герметике).

Впрочем бывает и похуже, особенно если окислится или сгниет и первый провод, идущий от передка машины на головку мотора (часто его забывают подключить после демонтажа двигателя). Финал этих неприятностей может быть довольно печальным и непонятным для новичков. При попытке завести двигатель, трос подсоса карбюратора — это единственный из оставшихся мостиков от кузова к мотору, для прохождения огромного пускового тока! В итоге трос и его оболочка просто плавятся и стекают на пол, а из под капота валит дым, приводящий новичков в ужас. И этот ужас оправдан, особенно если двигатель или карбюратор мокрый от бензина. Хорошо если под рукой огнетушитель.

Казалось бы, при плохом контакте с массой, напряжение на всех потребителях должно понизиться. Но многие водители к своему полному недоумению, обнаруживают обратную картину: о чудо — напруга наоборот повышается! Лампочки начинают часто перегорать, а аккумулятор постоянно сухой даже в прохладную погоду (выкипает вода в банках батареи). Естественно, это признаки перезаряда — повышенного напряжения заряда (превышение максимальной нормы в 14,5-14,6 вольт). Частичная причина такой неисправности — это плохой контакт корпуса реле-регулятора и массы (кузова или рамы).

В итоге, измеряемое реле-регулятором напряжение, ниже реального напряжения в бортовой сети (см.рисунок 1), ведь из-за окисной плёнки на корпусе (плохого контакта), реле-регулятор уже неправильно замеряет реальное бортовое напряжение. Получается то, что если и реле-регулятор и поддерживает напругу в заданных пределах на своих входных клеммах (между выводом 15 и корпусом), то на выходе, на клеммах заряжаемого аккумулятора, напряжение будет тем выше, чем хуже контакт с массой кузова корпуса реле-регулятора. Это надо знать, так как многие просто выкидывают вполне исправное реле-регулятор, заменяя его новым, не зная истинную причину неисправности.

Но впереди самое интересное и чудное, что может быть в электрике, и от неисправностей изложенных далее, даже некоторые опытные и видавшие виды ремонтники разводят руками, а некоторых новичков такие приколы могут привести к вере в нечистую силу.

Бывает на отечественных машинах, даже почти новых, глохнет двигатель, а при открытии капота обнаруживается, что жгут из шести проводов, идущих к клемной колодке коммутатора системы зажигания, расплавился. Первое, что сделает любой водитель, установит новый коммутатор и жгут проводки. Но мотор всё равно не пускается. Далее начнётся как обычно — проверка искры. Но вот здесь появляются приколы, заставляющие чесать «репу» даже опытных ремонтников: как только включаем зажигание (не включая  стартер), так между центральным высоковольтным проводом и массой (двигателем), возникает не то что искра, а самая настоящая сварочная дуга, причём даже не дуга, а малинового-оранжевая молния плазмы, толщиной миллиметров в 7-8. Чума!!!

И ничего удивительного, что бывший коммутатор сгорел, так как не расчитан на такое чудо, а его провода поплавились. А значит и датчик Холла тоже вышел из строя. Его замена позволяет появиться искре в более нормальном виде, но всего лишь на центральном проводе. А чтобы не повредить новые датчик и коммутатор, то проверяя искру, зазор между проводом и массой делаем не более 10 мм. На всякий случай меняется и бегунок (внутри мог сгореть резистор), и вот тут двигатель оживает. Но только вот причина выхода из строя деталей и плавления проводки, многим непонятна.

А разгадка всех чудес появится, стоит только включить фары. Они не включатся, а вот под тарпедой (панель приборов) появляется странное жужжание. И стоит только выключить фары, как странный звук прекращается. Источник звука можно легко вычислить по месту исходящего жужжания, им оказалось реле зажигания. И минусовые клеммы обмотки реле зажигания и фар, были подключенны одним общим винтом, за металлическую основу торпеды. Причем и минусовые клеммы и винт и главное — корпус торпеды в этом месте, тщательно покрашены на автомобильном заводе. Умеют же на наших заводах хорошо красить, только вот там где это не нужно. Стоило только зачистить место под клеммы до блеска, как фары нормально заработали, а жужжание прекратилось.

Как же всё происходит в таком случае? Пока фары машины водитель не включал, через покрашенное место и резьбу винта, удерживающего минусовые клеммы, проходил небольшой ток, и его с натяжкой хватало всё же, чтобы релюха зажигания работало нормально. Но вот как только с наступление темноты водитель включил фары, нагрузка на несчастный болтик резко возросла, а тока, проходящий через обмотку реле зажигания уже стало не хватать, чтобы удержать контакты в стабильном замкнутом состоянии. Они размыкались, бортовое напряжение слегка поднималось, от этого контакты реле смыкались вновь, и вот так далее повторялось много раз (в режиме зуммера).

Хаотичное замыкание и размыкание электропитания цепи коммутатора, генерировало импульсы в первичке катушки зажигания, но эти импульсы и соответственно возникающая искра проскакивала невпопад, то есть в независимости с порядком работы цилиндров двигателя. В итоге сгорели многие детали системы электронного зажигания, ну а мотор естественно заглох.

На рисунке 2, можно наглядно наблюдать падение напряжения при плохом контакте массы, например при включении фар.

В заключении этой статьи, хочу посоветовать водителям, особенно начинающим, что если с электрикой вашей машины или мотоцикла творится что то неладное, не вините в этом полтергейста, а просто ищите плохой контакт массы, и я надеюсь, что эта статья хоть немного поможет вам в этом. Успехов всем!

Двигатели

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок ланы | Индекс сайта | Дом

Двигатели

Как работает реактивный двигатель?

---

НОВИНКА! Видео «Как работает реактивный двигатель». Мы считаем само собой разумеющимся, насколько легко самолет весом более половины миллион фунтов отрывается от земли с такой легкостью. Как это бывает? Ответ прост. Это двигатели. Пусть Тереза ​​Бенио из Исследовательского центра Гленна НАСА объяснит подробнее … Как показано на НАСА Пункт назначения завтра.

---

Реактивные двигатели перемещают самолет вперед с большой силой, создаваемой огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.

Все реактивные двигатели, которые также называют газовые турбины, работают по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор сделан с множеством лезвий, прикрепленных к валу. Лезвия вращаются на высокой скорости и сжимают или сжимают воздух. Сжатый затем воздух распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. В горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа летят назад, двигатель и самолет движутся вперед. Когда горячий воздух попадает в сопло, он проходит через другую группу лопастей. называется турбина. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины вызывает вращение компрессора.

На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторую часть воздуха чтобы было очень жарко, а некоторым было прохладнее. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.

Это изображение того, как воздух проходит через двигатель

Что такое тяга?

Тяга это передовая сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «каждому действию соответствует и противоположная реакция. «Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топлива, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. В сила воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, он выталкивает назад из двигателя.Это заставляет самолет двигаться вперед.

Детали реактивного двигателя

Поклонник — Вентилятор — это первый компонент в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий Вентиляторы изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть продолжается через «ядро» или центр двигателя, где на него действуют другие компоненты двигателя.

Вторая часть «в обход» ядра двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро ​​к задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая толкает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.

Компрессор — Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает попадающий в него воздух в постепенно уменьшаются площади, что приводит к увеличению давления воздуха. Этот приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сдавленный воздух попадает в камеру сгорания.

Камера сгорания — В камере сгорания воздух перемешивается с топливом, а затем воспламеняется. Имеется до 20 форсунок для распыления топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокую температура, высокоэнергетический воздушный поток. Топливо горит вместе с кислородом в сжатом состоянии. воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутри камеры сгорания часто делают из керамических материалов для создания термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.

Турбина — Приближается высокоэнергетический воздушный поток из камеры сгорания попадает в турбину, в результате чего лопатки турбины вращаются. Турбины соединены валом для вращения лопаток компрессора и чтобы крутить впускной вентилятор спереди.Это вращение забирает энергию у поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы вырабатываемые в камере сгорания движутся через турбину и раскручивают ее лопатки. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.

Сопло — Форсунка — вытяжной канал двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле создает тягу для самолет.Поток воздуха с пониженным энергопотреблением, который проходил через турбину, в дополнение к более холодный воздух, проходящий мимо сердечника двигателя, создает силу при выходе из сопло, которое толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха выбрасывается и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, поступающий из сердечника двигателя, с более низкая температура воздуха, обводимого вентилятором.Миксер помогает сделать двигатель тише.

Первый реактивный двигатель — А Краткая история первых двигателей

Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был первым предположил, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло назад, самолет движется вперед.

Анри Жиффар построил дирижабль, который приводился в движение первым авиадвигателем — паровым двигателем мощностью три лошадиные силы. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.

В 1874 г. Феликс де Темпл, , построил моноплан. который пролетел всего лишь короткий прыжок с холма с помощью угольного парового двигателя.

Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести свой трехместный биплан в движение двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетел несколько секунд.

Первые паровые машины приводились в действие нагретым углем и, как правило, слишком тяжелый для полета.

Американец Сэмюэл Лэнгли изготовил авиамодель которые приводились в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно пилотировал беспилотный самолет с паровым двигателем, получивший название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полную размерный самолет Aerodrome A, с газовым двигателем.В 1903 г. разбился сразу после спуска с плавучего дома.

В 1903 году братьев Райт летал, Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил двигатель.

С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х гг. газовый поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственное средство, используемое для приведения в движение самолетов.

Это был Фрэнк Уиттл, , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттла впервые успешно полетел в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему внутреннего сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.

В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над подобным дизайном в Германии. Первый самолет, который успешно использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель. полет.

General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Опытный самолет XP-59A впервые поднялся в воздух в октябре 1942 года.

Типы реактивных двигателей

Турбореактивные двигатели

Основная идея турбореактивный двигатель просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается до 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания, чтобы поднять температуру жидкой смеси примерно от 1100 ° F до 1300 ° F. Образующийся горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор эффективны, давление на выходе из турбины будет почти вдвое выше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу.Существенного увеличения тяги можно добиться, если использовать форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Форсажная камера увеличивает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является повышение температуры примерно на 40 процентов. по тяге на взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет в воздухе.

Турбореактивный двигатель — реактивный двигатель.В реакционном двигателе расширяющиеся газы сильно надавите на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.

Изображение турбореактивного двигателя

Турбовинтовой

А турбовинтовой двигатель представляет собой реактивный двигатель, прикрепленный к пропеллеру.Турбина на спина поворачивается горячими газами, и это вращает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.

Турбореактивный двигатель, как и турбореактивный, состоит из компрессора, камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность на скоростях полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены гребными винтами, которые иметь меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособиться к более высоким скоростям полета, лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лезвий. Двигатели с такими винтами называются пропеллеры пропеллеры .

Изображение турбовинтового двигателя

Турбореактивные двигатели

А турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздуха.Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, что делает его тише. и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены двигателями турбовентиляторными двигателями. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий во впускное отверстие, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбина. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камера сгорания. Остальное проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора. для получения «горячей» струи.Целью такой системы байпаса является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общий массовый расход воздуха и снижение скорости при той же общей подаче энергии.

Изображение турбовентиляторного двигателя

Турбовалы

Это еще одна разновидность газотурбинного двигателя, который работает как турбовинтовой. система.Он не управляет пропеллером. Вместо этого он обеспечивает питание вертолета. ротор. Турбовальный двигатель устроен так, чтобы скорость вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет скорость ротора должна оставаться постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы регулировать количество производимой мощности.

Изображение турбовального двигателя

Рамджетс

г. ПВРД — это Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость реактивного «тарана» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором вращающийся оборудование было опущено. Его применение ограничено тем, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статического электричества. тяга и тяга вообще очень маленькая ниже скорости звука. Как следствие, ПВРД требует некоторой формы вспомогательного взлета, например другого самолета. Он использовался в основном в ракетных комплексах.Космические аппараты используют это тип струи.

Изображение ПВРД

К началу

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Payload Mass — обзор

11.5 Ограниченная стадия в пространстве без поля

В пространстве без поля мы пренебрегаем сопротивлением и гравитационным притяжением. В этом случае уравнение (11.26) принимает вид

(11.28) Δv = Ispgolnmomf

Это в лучшем случае плохое приближение для ракет с большой тягой, но его будет достаточно, чтобы пролить свет на проблему ступенчатого управления ракетой. Обратите внимание, что мы можем решить это уравнение для отношения масс, чтобы получить

(11,29) momf = eΔvIspgo

Количество топлива, израсходованного на увеличение скорости Δ v , составляет м _o — м _f .Если мы положим Δ m = m _o — m _f , то уравнение (11.29) можно записать как

(11.30) Δmmo = 1 − e − ΔvIspgo

Это соотношение используется для вычислить топливо, необходимое для получения заданной дельта-v.

Полная масса м _o ракеты-носителя состоит из пустой массы м _E , массы ракетного топлива м _p и массы полезной нагрузки м _PL ,

(11.31) mo = mE + mp + mPL

Пустая масса включает массу конструкции, двигателей, топливных баков, систем управления и т.д. чем просто структура. Разделив уравнение (11.31) на м _o , получим

(11.32) πE + πp + πPL = 1

, где π _E = м _E / m _o , π _p = м _p / м _o и π _PL = м _PL / м _o — структурная фракция, фракция топлива и полезная нагрузка, соответственно.Удобно определить коэффициент полезной нагрузки

(11,33) λ = mPLmE + mp = mPLmo − mPL

и структурное соотношение

(11,34) ε = mEmE + mp = mEmo − mPL

Соотношение масс n был введен в (11.24). Предполагая, что все топливо израсходовано, теперь можно записать

(11,35) n = mE + mp + mPLmE + mPL

λ , ε и n не являются независимыми. Из уравнения (11.34) имеем

(11.36) mE = ε1 − εmp

, тогда как уравнение (11.33) дает

(11.37) mPL = λ (mE + mp) = λ (ε1 − εmp + mp) = λ1 − εmp

Подстановка уравнений (11.36) и (11.37) в уравнение (11.35) приводит к

( 11.38) n = 1 + λε + λ

Таким образом, учитывая любые два из соотношений λ , ε и n , мы получаем третье из уравнения (11.38). Используя это соотношение в уравнении (11.28) и устанавливая Δ v равным скорости выгорания v _bo , когда топливо израсходовано, получаем

(11,39) vbo = Ispgolnn = Ispgoln1 + λε + λ

Это уравнение изображено на рисунке 11.4 для ряда структурных соотношений. Ясно, что для данной пустой массы максимально возможное Δ v происходит, когда полезная нагрузка равна нулю. Однако мы хотим максимально увеличить полезную нагрузку при минимальном весе конструкции. Конечно, массу несущей конструкции, ракетных двигателей, насосов, трубопроводов и т. Д. Нельзя сделать сколь угодно малой. Современные технологии материалов устанавливают нижний предел для ε около 0,1. Для этого значения структурного соотношения и λ и = 0.05, уравнение (11.39) дает

РИСУНОК 11.4. Зависимость безразмерной скорости выгорания от коэффициента полезной нагрузки.

vbo = 1,94Ispgo = 0,019Isp (км / с)

Удельный импульс типичной химической ракеты составляет около 300 с, что в данном случае даст Δ v = 5,7 км / с. Однако круговая орбитальная скорость у поверхности Земли составляет 7,905 км / с. Следовательно, этот ускоритель сам по себе не может вращаться вокруг полезной нагрузки. Минимальный удельный импульс, необходимый для выхода одной ступени на орбиту, составит 416 с. Такими характеристиками обладают только самые современные двигатели на жидком водороде / жидком кислороде, например главные двигатели космических челноков.Практичность и экономичность, вероятно, диктуют выбор многоступенчатого ускорителя.

На рис. 11.5 показана последовательная или тандемная двухступенчатая ракета, в которой одна ступень расположена поверх другой. Каждая ступень имеет свои двигатели и топливные баки. Разделительные линии между этапами — это места, где они разделяются во время полета. Первая ступень отключается первой, вторая ступень — следующей и т. Д. Полезная нагрузка ракеты ступени N на самом деле является ступенью N + 1. Действительно, спутники обычно выводят на орбиту свои собственные двигательные системы.Полезная нагрузка данной стадии — это все, что выше нее. Следовательно, как показано на рис. 11.5, начальная масса м _o ступени 1 соответствует массе всего транспортного средства. После того, как на первой ступени израсходовано все топливо, остающаяся масса м _f является пустой массой первой ступени м _E плюс масса ступени 2 и полезной нагрузки. После отделения стадии 1 процесс продолжается аналогично стадии 2, с начальной массой м _o .

РИСУНОК 11.5. Тандемный двухступенчатый бустер.

Ракета-носитель программы «Джемини» «Титан II» имела двухступенчатую тандемную конфигурацию. Так же поступил и Saturn 1B, который использовался для запуска околоземных полетов в начале программы Apollo, а также для отправки экипажей на Skylab и космического корабля Apollo для стыковки с российским Союзом в 1975 году.

Рисунок 11.6 иллюстрирует концепцию параллельной постановки. Две или более твердых или жидких ракет прикреплены («привязаны») к основному транспортному средству, несущему полезную нагрузку.В тандемном расположении двигатели на данной ступени не могут зажигаться до тех пор, пока не будет разделена предыдущая ступень, тогда как все ракеты в транспортном средстве с параллельной ступенью зажигаются сразу. Ременные бустеры отпадают после того, как сгорят в начале восхождения. Space Shuttle — наиболее очевидный пример параллельной постановки. Его два твердотопливных ракетных ускорителя установлены на внешнем баке, который питает три «основных» двигателя, встроенных в орбитальный аппарат. Твердотопливные ракетные ускорители и внешний бак выбрасываются после истощения.Чаще используется комбинация параллельного и тандемного каскадов, когда бустеры привязаны к первой ступени многоступенчатого стека. Примеры включают Titan III и IV, Delta, Ariane, Soyuz, Proton, Zenith и H-1.

РИСУНОК 11.6. Параллельная постановка.

Достопочтенный Атлас, который использовался во многих вариантах, помимо прочего, для запуска орбитальных полетов по программе Меркурий, имел в своей основе три основных двигателя на жидком топливе. Все они стреляли одновременно при запуске, но через несколько минут после начала полета два внешних «ускорителя» упали, оставив центральный маршевый двигатель сжечь остаток пути до орбиты.Поскольку разгонные двигатели разделяли топливные баки маршевого двигателя, Атлас демонстрировал частичную ступенчатую установку и иногда упоминается как полутороступенчатая ракета.

Для простоты мы сосредоточимся на тандемном размещении, хотя параллельные системы обрабатываются аналогичным образом (Wiesel, 2010). Ограниченная постановка предполагает простое, но нереалистичное предположение, что все стадии похожи. То есть каждая ступень имеет одинаковый удельный импульс I _sp , одно и то же конструктивное отношение ε и одно и то же соотношение полезной нагрузки λ .Из (11.38) следует, что отношения масс n также идентичны. Давайте исследуем влияние ограниченного каскадирования на конечную скорость выгорания v _bo для данной массы полезной нагрузки м _PL и общей доли полезной нагрузки

(11,40) πPL = mPLmo

, где м _o — общая масса тандемно-штабелированной машины.

Для одноступенчатого транспортного средства коэффициент полезной нагрузки составляет

(11,41) λ = mPLmo − mPL = 1momPL − 1 = πPL1 − πPL

, так что из уравнения (11.38) отношение масс составляет

(11,42) n = 1πPL (1 − ε) + ε

Согласно уравнению (11.39) скорость выгорания составляет

(11,43) vbo = Ispgoln1πPL (1 − ε) + ε

Пусть m _o будет общей массой двухступенчатой ​​ракеты на рисунке 11.5, то есть

(11,44) mo = mo1

Полезная нагрузка первой ступени — это полная масса m _o этапа 2. Таким образом, для этапа 1 коэффициент полезной нагрузки составляет

(11,45) λ1 = mo2mo1 − mo2 = mo2mo − mo2

Коэффициент полезной нагрузки этапа 2 составляет

(11.46) λ2 = mPLmo2 − mPL

В силу того, что две ступени схожи, λ ₁ = λ ₂ , или

mo2mo − mo2 = mPLmo2 − mPL

Решение этого уравнения для m _o дает

mo2 = momPL

Но m _o = m _PL / π _PL , поэтому полная масса второй ступени составляет

(11,47) mo2 = 1πPLmPL

Подставляя это обратно в уравнение (11.45) или (11.46), получаем общий двухступенчатый коэффициент полезной нагрузки λ = λ ₁ = λ ₂ ,

(11,48) λ2 − stage = πPL1 / 21 − πPL1 / 2

Это вместе с уравнением (11.38) и предположением, что ε ₁ = ε ₂ = ε приводит к общему отношению масс для каждой ступени,

(11.49) n2 − stage = 1πPL1 / 2 (1 −ε) + ε

Если ступень 2 воспламеняется сразу после перегорания ступени 1, конечная скорость двухступенчатого транспортного средства является суммой скоростей перегорания отдельных ступеней,

vbo = vbo1 + vbo2

или

vbo2-stage = Ispgolnn2-stage + Ispgolnn2-stage = 2Ispgolnn2-stage

, так что с уравнением (11.49), получаем

(11,50) vbo2 − stage = Ispgoln [1πPL1 / 2 (1 − ε) + ε] 2

Пустую массу каждой ступени можно найти в единицах массы полезной нагрузки с использованием общего конструктивного соотношения ε,

mE1mo1 − mo2 = εmE2mo2 − mPL = ε

Подстановка уравнений (11.40) и (11.44) вместе с уравнением (11.47) дает

(11.51) mE1 = (1 − πPL1 / 2) επPLm 1 − πPL1 / 2) επPL1 / 2mPL

Аналогичным образом мы можем найти массу топлива для каждой ступени из выражений

(11,52) mp1 = mo1− (mE1 + mo2) mp2 = mo2− (mE2 + mPL)

Подставляя уравнения (11.40) и (11.44) вместе с уравнениями (11.47) и (11.51) получаем

(11.53) mp1 = (1 − πPL1 / 2) (1 − ε) πPLmPLmp2 = (1 − πPL1 / 2) (1 −ε) πPL1 / 2mPL

ПРИМЕР 11,4

Приведены следующие данные:

mPL = 10,000 кг πPL = 0,05ε = 0,15Isp = 350sgo = 0,00981 км / с2

Рассчитайте скорость полезной нагрузки v _bo при выгорание, пустая масса ракеты-носителя и масса топлива для (а) одноступенчатого транспортного средства и (б) ограниченного двухступенчатого транспортного средства.

Решение

(a)

Из уравнения (11.43), находим

vbo = 350 · 0,00981ln10,05 (1 + 0,15) + 0,15 = 5,657 км / с

Уравнение (11.40) дает массу брутто

mo = 10,0000,05 = 200000 кг

, откуда получаем пустая масса с использованием уравнения (11.34),

mE = ε (mo − mPL) = 0,15 (200,000-10,000) = 28,500 кг

Масса топлива составляет

mp = mo-mE-mPL = 200,000-28,500-10,000 = 161,500 кг

(b)

Для ограниченного двухступенчатого транспортного средства скорость выгорания дается уравнением (11.50),

vbo2-stage = 350 · 0,00981ln [10.051/2 (1−0,15) +0,15] 2 = 7,407 км / с

Пустая масса каждой ступени находится по формуле (11.51),

mE1 = (1−0,051 / 2) · 0,150,05 · 10,000 = 23,292 кгmE2 = (1−0,051 / 2) · 0,150,051 / 2 · 10,000 = 5208 кг

Для масс пороха мы обратимся к уравнению (11.53),

mp1 = (1−0,051 / 2) · (1−0,15) 0,05 · 10,000 = 131,990 кг · mp2 = (1−0,051 / 2) · (1−0,15) 0,051 / 2 · 10,000 = 29,513 кг

Полная масса пустого, м _E = м _E1 + м _E2 , а полная масса топлива м _p = m _p1 + m _p2 , такие же, как у одноступенчатой ​​ракеты.Масса второй ступени с учетом полезной нагрузки составляет 22,4% от общей массы машины.

Обратите внимание на предыдущий пример: хотя общая масса транспортного средства не изменилась, скорость выгорания увеличилась на 31% для двухступенчатой ​​конструкции. Причина в том, что вторая ступень легче и поэтому может быть ускорена до более высокой скорости. Давайте определим прирост скорости, связанный с добавлением еще одной ступени, как показано на рисунке 11.7.

РИСУНОК 11.7. Тандемная трехступенчатая ракета-носитель.

Коэффициенты полезной нагрузки трех ступеней равны

λ1 = mo2mo1 − mo2λ2 = mo3mo2 − mo3λ3 = mPLmo3 − mPL

Поскольку ступени похожи, эти коэффициенты полезной нагрузки одинаковы. Устанавливая λ ₁ = λ ₂ и вспоминая, что м _{o 1} = м _o , мы находим

mo22 − mo3mo = 0

₁ = λ ₃ дает

mo2mo3 − momPL = 0

Эти два уравнения подразумевают, что

(11.54) mo2 = mPLπPL2 / 3mo3 = mPLπPL1 / 3

Подставляя эти результаты обратно в любое из приведенных выше выражений для λ ₁ , λ ₂ или λ ₃ дает общую полезную нагрузку отношение для трехступенчатой ​​ракеты с ограничениями,

λ3 − stage = πPL1 / 31 − πPL1 / 3

Используя этот результат и уравнение (11.38), находим общее отношение масс,

(11,55) n3 − stage = 1πPL1 / 3 (1 − ε) + ε

Поскольку скорость выгорания полезной нагрузки составляет v _bo = v _bo1 + v _bo2 + v _bo3 , имеем

( 11.56) vbo3 − stage = 3Ispgolnn3 − stage = Ispgoln (1πPL1 / 3 (1 − ε) + ε) 3

Из-за общего структурного соотношения на каждой ступени

mE1mo1 − mo2 = εmE2mo2 − mo3 = εmE3mo3 − mPL = ε

Подстановка уравнений (11.40) и (11.54) и решение полученных выражений для масс пустой ступени дает

(11,57) mE1 = (1 − πPL1 / 3) επPLmPLmE2 = (1 − πPL1 / 3) επPL2 / 3mPLmE3 = (1 − πPL1 / 3) επPL1 / 3mPL

Массы пороха ступени равны

mp1 = mo1− (mE1 + mo2) mp2 = mo2− (mE2 + mo3) mp3 = mo3− (mE3 + mPL)

Подставляющие уравнения (11.40), (11,54) и (11,57) приводит к

(11,58) mp1 = (1 − πPL1 / 3) (1 − ε) πPLmPLmp2 = (1 − πPL1 / 3) (1 − ε) πPL2 / 3mPLmp3 = (1 − πPL1 / 3) (1 − ε) πPL1 / 3mPL

ПРИМЕР 11,5

Повторите пример 11.4 для трехступенчатой ​​ракеты-носителя с ограничениями.

Решение

Уравнение (11.56) дает скорость выгорания для трех стадий:

vbo = 350 · 0,00981 · ln (10,051 / 3 (1−0,15) +0,15) 3 = 7,928 км / с

Подставляем м _PL = 10000 кг, π _PL = 0,05 и ε = 0.15 в уравнения (11.57) и (11.58) дает

mE1 = 18,948 кгмE2 = 6980 кгмE3 = 2572kgmp1 = 107,370kgmp2 = 39,556 кгmp3 = 14,573 кг

. двухступенчатые машины. Обратите внимание, что увеличение скорости по сравнению с двухступенчатой ​​ракетой составляет всего 7%, что намного меньше, чем преимущество двухступенчатой ​​ракеты над одноступенчатой.

Оглядываясь назад на формулы скорости для одно-, двух- и трехступенчатых транспортных средств (уравнения (11.43), (11.50) и (11.56)), мы можем индуцировать, что для ракеты с N ступени

(11,59) vboN − stage = Ispgoln (1πPL1 / N (1 − ε) + ε) N = IspgoNln (1πPL1 / N (1 − ε) + ε)

Что произойдет, если мы позволим N стать очень большим? Прежде всего, с помощью разложения в ряд Тейлора можно показать, что для больших N ,

(11.60) πPL1 / N≈1 + 1NlnπPL

Подставляя это в уравнение (11.59), мы находим, что

vboN − stage ≈IspgoNln [11 + 1N (1 − ε) lnπPL]

Поскольку член 1N (1 − ε) lnπPL сколь угодно мал, мы можем использовать тот факт, что

1 / (1 + x) = 1 − x + x2 −x3 + ⋯

для записи

11 + 1N (1 − ε) lnπPL≈1−1N (1 − ε) lnπPL

, что означает

vboN − stage≈IspgoNln [1−1N (1 − ε) lnπPL]

Наконец, поскольку ln (1 − x) = — x − x2 / 2 − x3 / 3 − x4 / 4− ⋯, мы можем записать это как

vboN − stage≈IspgoN [−1N (1 − ε) lnπPL ]

Следовательно, поскольку количество ступеней N стремится к бесконечности, скорость выгорания приближается к

(11.61) vbo∞ = Ispgo (1 − ε) ln1πPL

Таким образом, независимо от того, сколько подобных ступеней мы используем, для данного удельного импульса, доли полезной нагрузки и конструктивного отношения мы не можем превысить эту скорость выгорания. Например, используя I _sp = 350 с, π _PL = 0,05 и ε = 0,15 из предыдущих двух примеров, получаем vbo∞ = 8,743 км / с, что всего на 10% больше, чем v. _бо трехступенчатой ​​машины. Тенденция v _bo к этому предельному значению проиллюстрирована на рисунке 11.8.

РИСУНОК 11.8. Скорость выгорания в зависимости от количества стадий (уравнение (11.59)).

Наш упрощенный анализ не принимает во внимание дополнительный вес и сложность, сопровождающие дополнительные этапы. Практическая реальность ограничивает количество ступеней реальных ракет-носителей редко более чем тремя.

Твердые частицы выхлопных газов

Твердые частицы выхлопных газов

W. Addy Majewski, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Твердые частицы выхлопных газов (ТЧ) являются наиболее сложным из выбросов выхлопных газов. Твердые частицы, как определено в большинстве стандартов на выбросы, представляют собой фильтруемый материал, отбираемый из разбавленных и охлажденных выхлопных газов. Это определение включает как твердые, так и жидкие вещества, которые конденсируются в процессе разбавления. Основные фракции ТЧ — это твердые углеродистые частицы и тяжелые углеводороды, полученные из топлива и смазочного масла.В случаях, когда топливо содержит значительное количество серы, основным компонентом также может быть гидратированная серная кислота. ТЧ содержат большую часть полиядерных ароматических углеводородов (ПАУ), содержащихся в выхлопных газах двигателей. ТЧ включает в себя мелкие твердые первичные частицы сажи диаметром менее 40 нм и их агломераты диаметром до 1 мкм, а также частицы с зародышеобразованием, состоящие почти полностью из конденсированной жидкости.

Что такое твердые частицы выхлопных газов

Твердые частицы выхлопных газов дизельных или бензиновых двигателей образуют очень сложную аэрозольную систему.Несмотря на значительный объем фундаментальных исследований, полное понимание твердых частиц выхлопных газов (ТЧ), их физических и химических свойств и их воздействия на здоровье человека и окружающую среду все еще отсутствует.

Твердые частицы — чаще всего связанные с дизельными двигателями — являются причиной черного дыма, традиционно связанного с дизельными автомобилями. Выбросы твердых частиц дизельного топлива обычно обозначают аббревиатурой PM или DPM, причем последняя аббревиатура более распространена в приложениях, связанных с охраной труда.Существующие медицинские исследования показывают, что ТЧ являются одним из основных вредных выбросов, производимых дизельными двигателями. Дизельные твердые частицы подпадают под действие правил выбросов дизельных двигателей во всем мире. ТЧ и NOx в дизельном топливе являются основным направлением технологии снижения выбросов дизельных двигателей.

Интерес к выбросам твердых частиц из бензиновых двигателей появился сравнительно недавно и в первую очередь вызван повсеместным переходом бензиновых двигателей на технологию впрыска топлива, которая впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр — прямой впрыск бензина (GDI).Хотя выбросы твердых частиц бензинового двигателя менее изучены, чем выбросы дизельных двигателей, предполагается, что многие из вредных воздействий ТЧ дизельного двигателя также связаны с бензиновыми ТЧ. Правила, ограничивающие выбросы ТЧ из бензиновых двигателей, особенно двигателей GDI, были внедрены во многих юрисдикциях, включая США, Европу, Японию, Китай и Индию.

В отличие от газообразных выбросов, PM не является четко определенным химическим веществом. Фактически определение твердых частиц определяется методом отбора проб (т.е., он определяется в эксплуатации), подробная спецификация которого является важной частью всех правил выбросов дизельных двигателей. Отбор проб ТЧ включает отбор пробы выхлопных газов, разбавленных воздухом, и ее фильтрацию через фильтры для отбора проб. Масса выбросов твердых частиц определяется на основе веса твердых частиц, собранных на фильтре для отбора проб. Совершенно очевидно, что любые изменения в процедуре, например, использование другого типа фильтра для отбора проб или других параметров разбавления, могут дать разные результаты.Стандартизация методов отбора проб имеет первостепенное значение для сопоставимости результатов из разных лабораторий. Такие стандарты были разработаны для измерения массы PM в рамках правил общественного здравоохранения (т. Е. Стандартов выбросов для дизельных двигателей и транспортных средств) во всем мире.

Ряд фильтров для отбора проб с отложениями ТЧ из дизельных и бензиновых двигателей показан на Рисунке 1 [2914] . Внешний вид фильтров предполагает, что дизельные двигатели (верхний ряд) могут производить значительное количество выбросов углеродистых твердых частиц.Из рисунка (нижний ряд) также видно, что выбросы ТЧ можно эффективно контролировать с помощью дизельных сажевых фильтров (DPF). Среди технологий бензиновых двигателей бензиновые двигатели с прямым впрыском (GDI) обычно производят более высокие выбросы ТЧ, чем двигатели с левым впрыском топлива (PFI). В примере на Рисунке 1 выбросы ТЧ GDI были особенно высокими во время фазы холодного запуска теста (FTP-мешок 1).

Рисунок 1 . Визуальное сравнение отложений PM от различных технологий LDV

Легковые автомобили, испытание FTP-75 (пакет 1 = холодный запуск)

Рисунок 2 дополнительно иллюстрирует различия, показанные на рисунке 1, путем сравнения уровней выбросов массы твердых частиц и количества твердых частиц для различных технологий двигателей малой мощности [2914] .Дизельные двигатели традиционно имеют самый высокий уровень выбросов ТЧ, и в течение многих лет они были в центре внимания усилий по сокращению выбросов ТЧ, связанных с транспортными средствами. Для сравнения, выбросы твердых частиц от бензиновых двигателей PFI были очень низкими. С введением дизельных сажевых фильтров (DPF) выбросы твердых частиц из дизельных двигателей были снижены до уровней, сопоставимых с бензиновыми двигателями PFI. Однако, поскольку усилия по снижению расхода топлива в легких транспортных средствах привели к повсеместному переходу от технологии PFI к технологии GDI для бензиновых двигателей, выбросы ТЧ от автомобилей с бензиновым двигателем значительно увеличились по сравнению с дизелями с DPF.

Рисунок 2 . Сравнение уровня выбросов твердых частиц из различных технологий двигателей малой мощности

Общий PN включает твердые и жидкие частицы

Всякий раз, когда в этом и других документах делается ссылка на «твердые частицы», предполагается, если явно не указано иное, что отбор проб проводился из разбавленных и охлажденных выхлопных газов (т. Е. Выхлопных газов, вышедших из выхлопной трубы) в соответствии с общие процедуры измерения массы ТЧ для мобильных источников.Однако возможны различные альтернативные показатели выбросов твердых частиц, а также соответствующие процедуры отбора проб и измерения. Например, в европейских стандартах выбросов, основанных на ограничениях Euro 6, в дополнение к ограничениям на основе массы должны соблюдаться ограничения по количеству частиц (PN). В области правил гигиены труда для дизельных двигателей общий стандарт твердых частиц никогда не согласовывался, и параллельно существует ряд различных методов измерения и соответствующих определений DPM.

Твердые частицы, как указано в процедурах Агентства по охране окружающей среды США, определяются с помощью гравиметрического анализа пробы ТЧ, полученной путем фильтрации разбавленных выхлопных газов двигателя при температуре 47 ° C ± 5 ° C. Подобные температуры отбора проб устанавливаются рядом других стандартов и правил во всем мире. Требуемый охлаждающий эффект обычно достигается при лабораторных коэффициентах разбавления в диапазоне от 3: 1 до 20: 1. Устройства, которые используются в лаборатории для получения смеси воздуха с выхлопными газами двигателя, известны как туннели разбавления.Цель этой процедуры — моделировать условия, при которых частицы выхлопных газов выбрасываются из транспортных средств в атмосферу, и соответствовать вкладу ТЧ от двигателей и транспортных средств в окружающую нагрузку ТЧ. Высокоэффективные фильтры для сбора проб, которые используются для лабораторного отбора проб ТЧ, улавливают твердые частицы, а также капли жидкости или туман, которые конденсируются из выхлопных газов в процессе разбавления. Фактически определение ТЧ распространяется на «любые вещества» — твердые и жидкие (конденсат) — присутствующие в разбавленных и охлажденных выхлопных газах дизельного топлива.Следует подчеркнуть, что такое определение твердых частиц является в значительной степени произвольным. Поскольку коэффициенты атмосферного разбавления ТЧ — часто в диапазоне от 500 до 1000 — намного выше, чем те, которые используются в лабораторных туннелях разбавления, моделирование атмосферного разбавления далеко от идеального [430] .

###

Маховик — Энергетическое образование

На изображении показан маховик, типичный для того, что будет использоваться в механизмах или автомобилях.

Маховик — это механическое устройство, которое накапливает энергию в виде вращательного момента.К маховику можно приложить крутящий момент, чтобы заставить его вращаться, увеличивая его вращательный момент. Этот сохраненный импульс затем можно использовать для приложения крутящего момента к любому вращающемуся объекту, чаще всего к машинам или автомобилям. В случае автомобилей и других движущихся объектов инерция вращения маховика может оказывать влияние из-за гироскопического движения, препятствуя изменению направления движения транспортного средства. Если масса маховика значительна по сравнению с общей массой транспортного средства, поворот и остановка транспортного средства затруднены.2} {2} [/ math] где,

• [математика] E_ {вращение} [/ математика] — энергия, запасенная во вращательном моменте (Джоули, Дж)

• [math] I [/ math] — момент инерции объекта (килограмм * метры ² , кгм ² )

• [math] \ omega [/ math] — скорость вращения (радианы в секунду, рад / с).

Полная энергия, накопленная в маховике, зависит от скорости вращения (ω) или инерции (I) маховика. Типичный маховик состоит из твердого цилиндра с радиусом [math] r [/ math] и массой [math] m [/ math].2} {2} [/ математика]

Для изменения инерции маховика необходимо изменить радиус или массу маховика. Существуют четкие ограничения на увеличение этих двух свойств. Если масса маховика значительна по сравнению с общим весом транспортного средства, гироскопический эффект затруднит поворот транспортного средства. Поскольку большинству маховиков необходимо будет поместиться внутри другой конструкции, увеличение радиуса маховика ограничивается общим размером системы, в которой он используется.

Приложения

Изображение системы рекуперативного торможения с маховиком на двигателе Volvo ^[2]

Маховики часто используются для поддержания постоянной энергии там, где нормальный источник энергии непостоянен. Например, маховик может быть соединен с коленчатым валом двигателя (при условии, что это механическая коробка передач), сохраняя энергию вращения при приложении крутящего момента. Когда крутящий момент снят, маховик может продолжать передавать крутящий момент на приводной вал, обеспечивая двигателю более стабильную выходную мощность.Этот тип маховика часто использовался на старых двигателях внутреннего сгорания, которые часто страдали от детонации и прерывистой работы двигателя. Более легкий маховик — одна из причин, по которой малолитражки могут рывковать на малых скоростях.

Еще одно применение маховиков — придание приводному валу выходной мощности, превышающей выходную мощность одного двигателя. В автомобилях маховики используются для хранения энергии, которая подается на приводной вал во время ускорения, что дает автомобилю прирост мощности.Энергия может накапливаться в маховике за счет рекуперативного торможения.

Поскольку маховики становятся более эффективными с увеличением размера, они более полезны для более крупных транспортных средств. Большие автомобили имеют большую массу, что сводит к минимуму эффекты гироскопического движения. Обычно современные маховики используются в поездах, полуприцепах и других крупных транспортных средствах. ^[3]

Тормозные системы с маховиком также используются в гонках Formula one Racing. Система в Формуле-1, называемая системой рекуперации кинетической энергии (KERS), имела маховик, прикрепленный к каждому из двух ведущих колес для хранения энергии.Затем энергия была использована для увеличения мощности автомобиля на 81 л.с. на 6,67 секунды на круг, что контролировалось водителем с помощью кнопки на рулевом колесе. ^[4]

Артикул

Основы | Simple Rockets 2 Wiki

Simple Rockets 2 по своей сути является симулятором физики и космических полетов, где игроки могут создавать и экспериментировать с космосом и самолетами собственного изобретения. В этой статье мы обсудим основы SimpleRockets 2, дав краткое описание сборки и настройки частей вашей ракеты, а также основные термины, используемые в игре.

Запуск новой сборки

При запуске новой сборки появится подсказка с вопросом, строите ли вы ракету или самолет. Это влияет на ориентацию вашего аппарата, а также на то, как работает автопилот. Это можно изменить, выбрав Command Pod и перейдя в Part Properties.

Каждая ракета должна состоять как минимум из 3 частей: командного модуля (или чипа), топливного бака и двигателя.

Командный блок

Командный блок необходим для любого корабля, которым вы планируете управлять.Его можно устранить с помощью командного чипа, который полезен для небольших кораблей, таких как вездеходы, самолеты или что-нибудь там, где стандартный модуль неуместен. Чтобы использовать командный чип, вы должны разместить его где-нибудь на корабле, затем выбрать его, перейти в «Свойства детали» и выбрать «Установить как первичный». После этого Command Pod можно удалить.

Топливный бак

Топливный бак содержит топливо для двигателя. Без него ваш двигатель будет тяжелым и дорогим пресс-папье. Топливный бак можно использовать не только для топлива; они являются стандартным конструктивным компонентом в игре, используются для фюзеляжей самолетов и космических станций или больших кораблей, стандартного изделия для крафта.Все виды топлива, которые можно использовать, будут рассмотрены ниже.

Двигатель

Двигатели. То, что делает волшебство. Двигатели (обычно) прикрепляются непосредственно под топливным баком и сжигают топливо для создания тяги, хотя двигатели могут быть размещены удаленно, включив модификатор «Топливная линия» на каждой части между двигателем и его баком. Хотя в игре есть движки по умолчанию, это только предустановленные дизайны; характеристики двигателя генерируются процедурно на основе настройки каждого параметра и могут быть радикально изменены, чтобы обеспечить любой желаемый результат.

Другие детали

Отсюда есть десятки и десятки дополнительных деталей, которые можно использовать при постройке вашего корабля. Полный список каждой детали см. В Списке деталей.

Топливо

В топливном баке можно использовать 10 видов топлива.

Жидкое ракетное топливо

• Kerolox — « Жидкий кислород и керосин для использования в ракетных двигателях. Он дешев и умеренно криоген, поэтому с ним безопаснее и проще работать. Обратной стороной является то, что оно не так эффективно, как некоторые другие виды топлива. » — Kerolox — это полезно для пусковых установок и первых ступеней.Он горит дольше и не требует большого танка, но довольно тяжелый, что делает его непрактичным для орбитального использования.
• Hydrolox — « Жидкий кислород и жидкий водород для использования в ракетных двигателях. Hydrolox очень эффективен, но имеет чрезвычайно низкую плотность и поэтому требует больших топливных баков. » — Hydrolox идеально подходит для орбитального использования. Он производит почти такую ​​же тягу, что и Kerolox, но весит на намного меньше на , что позволяет использовать двигатель с меньшей тягой (т.е. меньшим расходом топлива) и в остальном намного легче двигаться в невесомости.Из-за меньшей плотности горит быстрее.
• Methalox — « Жидкий кислород и жидкий метан для использования в ракетных двигателях. Несколько более эффективен, чем kerolox, но с ним легче работать, чем hydrolox. » — Methalox — это новый тип топлива, который все еще изучается в реальной жизни и проходит испытания. Полезно для более современной пусковой установки или первой ступени

Твердое ракетное топливо

Полная статья: Твердотопливные двигатели

• Твердый — « Твердое топливо для использования в ракетных двигателях.Он дает много импульса в небольшом пространстве, но он тяжелый и дорогой. «- полезны для ускорителей, твердотельные двигатели просты и хороши только для одного: создания тонны тяги. После зажигания они непрерывно горят на полной мощности. пока не закончится топливо.

Ядерное топливо

Полная статья: Атомные двигатели

• Жидкий водород — « Жидкий водород для использования в ракетных двигателях. Без окислителя жидкий водород еще более эффективен, но его можно использовать только в ядерных ракетных двигателях »
• Вода — « Вот то, что я называю высококачественным h3O »

Другое топливо

• Монотопливо — « Монотопливо используется в соплах RCS для ориентации. »

• Ксенон — « Ксенон используется в ионных двигателях.Это инертный газ, поэтому он не вызовет сильных взрывов. В зависимости от того, к чему вы стремитесь, это может быть хорошо или плохо. «- используется ионными двигателями, которые создают очень небольшую тягу, но могут гореть почти вечно.
Батарея
• — «Батарея используется в гироскопах, колесах и т. Д., И ее можно перезаряжать с помощью солнечных панелей. » — обратите внимание, что в командных модулях есть батарея, а в микросхеме нет, ее можно использовать для подачи электроэнергии на микросхему транспортное средство с приводом от двигателя или дополнить транспортное средство Pod.Это также требуется в ионном двигателе.
• Топливо для реактивных двигателей — « Специальный керосин для использования в реактивных двигателях » — Реактивные двигатели используются для полетов в атмосфере.

Тюнинг двигателя

Настройка двигателя необходима для достижения наилучших характеристик двигателя по назначению. За этим стоит много науки (буквально ракетостроение), но эта статья даст вам базовое понимание всей терминологии и спецификаций. Настройка выполняется путем выбора двигателя и перехода в Свойства детали.Откройте Анализатор производительности.

При проектировании двигателя он должен быть настроен на высоту, на которой он будет работать, для достижения оптимальных характеристик. Ползунок высоты показывает производительность двигателя на заданной высоте. Установите его примерно в том месте, где двигатель будет работать в основном. В разделе «Ракетный двигатель» представлена ​​информация о самом двигателе, в то время как анализ этапов учитывает доступное топливо и вес, помимо других факторов, и то, как этап работает вместе. При проектировании сцены установите ее именно на этот этап.

Thrust — Сила, которую двигатель толкает к автомобилю, в килоньютонах.

Isp — Удельный импульс, или сколько тяги создается на вес топлива. Другими словами, топливная экономичность.

TWR — Удельная тяга. Это самого движка, чтобы увидеть TWR всего этапа, посмотрите Staging Analysis.

Массовый расход — Норма расхода топлива в двигателе.

Давление на выходе — Давление выхлопных газов, выходящих из сопла ракеты.

Air Pressure — Атмосферное давление на высоте, устанавливаемой ползунком.

Delta V — Сколько дополнительной скорости может выдать ступень. Это означает, что с учетом всех факторов, таких как вес и количество топлива, эта ступень может ускорить (или замедлить) корабль еще на 3313 м / с.

Время горения — Как долго двигатель может проработать до того, как в ступени закончится топливо.

Запуск и завершение TWR — Когда топливо заполнено и ступень тяжелее, она имеет более низкий TWR, в данном случае 3.53. К тому времени, когда топливо исчерпано, оно значительно легче и имеет более высокий TWR — 13,43.

Propellant Mass — Масса топлива в ступени.

Выход на орбиту

Давайте обсудим, как вся эта информация применима к практическому использованию, от земли до орбиты. При создании ракеты нам нужны различные стадии не только из-за ограничений по топливу, но и из-за ограничений производительности при изменении высоты. Каждая ступень ракеты предназначена для работы на своей высоте.Двигатель, предназначенный для запуска на уровне моря, будет очень плохо работать в космическом вакууме, и наоборот.

Для первого этапа вес не так уж важен. Что нас больше волнует, так это грубый толчок и то, как долго мы сможем его сделать. Вот почему мы можем предпочесть керолокс или металокс гидролоксу. Более низкий Isp подходит для первой стадии, потому что на этой стадии просто нужно отвести ракету как можно дальше от плотного уровня моря. Плотная атмосфера требует мощного горения, обеспечиваемого силовым циклом высокого давления (газогенераторный или ступенчатый) и соответствующей длины сопла.Сопло ракетного двигателя расширяет газы сгорания, и правильное расширение имеет важное значение. Чем больше размер сопла, тем больше расширение и меньшее давление на выходе (представьте, как положить палец на шланг — меньшее отверстие приводит к более высокому давлению воды на выходе).

Вверху: недорасширенный. Давление на выходе выше, чем давление воздуха (сопло слишком маленькое). Это наименее желательно и требует сопла большего размера. Примечание: в космическом вакууме он всегда будет недорасширен.В этом случае вам нужна самая большая практическая насадка, но при этом она не будет слишком тяжелой.

2-й: Оптимальный. Давление на выходе и давление воздуха равны. Это обеспечивает лучшую производительность, но, учитывая, что ракета быстро поднимается в атмосфере, на этом этапе она будет проводить очень короткое время.

3-й: чрезмерно расширенный. Давление на выходе ниже, чем давление воздуха. Небольшое перерасширение полезно, потому что, когда ракета поднимается на большую высоту, давление воздуха будет уменьшаться, что в конечном итоге приведет к Оптимальному расширению.

Внизу: сильно расширено (сопло слишком велико). Это, наряду с недорасширением, снижает эффективность двигателя, однако чрезмерное расширение также делает выхлоп ракеты нестабильным.

Имея это в виду, мы должны спроектировать нашу первую ступень так, чтобы давление на выходе было близко или равно давлению воздуха на уровне моря, с которого запускается наша ракета, чтобы обеспечить оптимальную эффективность двигателя. Для достижения наилучших характеристик отталкивания нам не нужно сильно его расширять.Давление воздуха резко падает, когда вы поднимаетесь на более низкие высоты, но в верхних слоях атмосферы изменение давления гораздо менее драматично. Задача первой ступени — как можно быстрее провести ракету через эти более низкие высоты, чтобы наши последующие ступени могли работать при более низком и более постоянном атмосферном давлении. Примечание: Для ракет, использующих ускорители, установите ускорители на Оптимальное расширение на уровне моря и увеличьте расширение главных двигателей. Бустеры выполняют тяжелый подъем с платформы, поэтому мы можем обменять некоторые характеристики основных двигателей на уровне моря на более высокие характеристики на высоте.

Как только придет время использовать вторую ступень, мы должны оказаться над землей и вне самой плотной части атмосферы. Вторая ступень должна быть немного расширена, потому что сейчас мы оторвались от земли и пытаемся набрать скорость, что делает эффективность двигателя важной (рассмотрим Hydrolox). Как было сказано ранее, мы не хотели чрезмерно расширять сопла первой ступени, потому что отрыв большой тяжелой ракеты от земли и поднятие ее как можно выше важнее эффективности.Допустим, ваш первый этап заканчивается на 30 км, а второй этап проходит до 70 км. Вам нужно настроить давление на выходе, равное давлению воздуха на середине двух высот. Ключевым моментом является экспериментирование, найдите то, что работает для вашей конкретной сборки. Второй этап должен приблизить вас к орбите.

Третья ступень должна работать в космическом вакууме и иметь очень ограниченное использование в атмосфере. Этот этап должен установить вашу орбиту. Вся тяжелая работа по запуску завершена, поэтому вам нужно настроить более низкую тягу в обмен на Isp (эффективность) и переключиться на более легкий Hydrolox.Это приведет к гораздо более легкому летательному аппарату, что компенсирует потребность в чистой тяге. Просто убедитесь, что у вас достаточно Delta-V для выхода на орбиту, и все будет готово.

Расчет ускорения ракеты — Science Learning Hub

Как можно сравнить ускорение модели ракеты с ускорением космического корабля «Шаттл»? Используя результирующую силу и массу, можно рассчитать ускорение.

Силы, действующие

Две силы, действующие на ракеты в момент запуска, — это тяга вверх и вес вниз.Вес — это сила тяжести, которая рассчитывается (на поверхности Земли) путем умножения массы (в килограммах) на 9,8.

Результирующая сила, действующая на каждую ракету, рассчитывается с использованием уравнения результирующая сила = тяга — вес.

Расчет ускорения модели ракеты

Ускорение — это мера того, насколько скорость увеличивается каждую секунду. Его можно рассчитать с помощью уравнения
ускорение = результирующая сила (ньютоны, Н), разделенная на массу (килограммы, кг).

Одна модель ракеты имеет массу 50 грамм и ракетный двигатель, который развивает тягу 5 Н в течение 1 секунды.

Чтобы найти вес, необходимо преобразовать 50 г в килограммы путем деления на 1000. Это дает массу 0,050 кг. Вес — это масса (в кг) x 9,8, что дает 0,050 x 9,8 = 0,49 Н.

Результирующая сила — тяга — вес = 5 — 0,49 = 4,51 Н (без окружности).

Ускорение = равнодействующая сила, деленная на массу = 4,51 ÷ 0,050 = 90 метров в секунду в квадрате (90 м / с ² ).Это означает, что каждую секунду скорость ракеты увеличивается на 90 м / с.

Это в девять раз больше обычного ускорения свободного падения.

Тот же метод можно использовать для полноразмерной ракеты, такой как Space Shuttle.

Расчет ускорения космического челнока

Миссия космического челнока, запущенная 24 февраля 2011 года, получила название STS-133. Он имел взлетную массу 2 миллиона килограммов (2000 тонн). Это означает, что общий вес при отталкивании составляет 2 миллиона х 9.8, что составляет примерно 20 миллионов ньютонов (20 мега-ньютонов).

Тяга каждого из больших белых твердотопливных ракетных ускорителей по бокам составляла 12,5 миллиона ньютонов, а три главных двигателя в хвостовой части долота, которая выглядит как самолет (орбитальный аппарат Space Shuttle), имели суммарную тягу 5,5. миллион ньютонов. Это дает огромную общую тягу в 30,5 миллионов ньютонов!

Результирующая сила = тяга — вес = 30,5 миллионов — 20 миллионов = 10,5 миллионов ньютонов.

Ускорение = результирующая сила ÷ масса = 10.5 миллионов ÷ 2 миллиона = 5,25 м / с ² .

Сравнение ускорений

Ускорение модели ракеты со скоростью 90 м / с ² намного больше, чем у Space Shuttle со скоростью 5,25 м / с ² , но есть существенная разница в движении после запуска.

Во-первых, у модели ракеты хватило топлива только на 1 секунду тяги. Через 1 секунду она достигает максимальной скорости 90 м / с (без учета сопротивления и изменения массы), но после этой 1 секунды тяги модельная ракета начинает терять скорость из-за веса и сил сопротивления, действующих в противоположном направлении. к его движению.

Для космического корабля «Шаттл» твердотопливные ракетные ускорители (ТРК) имеют достаточно топлива, чтобы обеспечить тягу в течение 124 с. Это означает, что космический шаттл ускоряется более чем на 2 минуты, прежде чем твердотопливные ракетные ускорители отделятся. (Поскольку шаттл использует свое топливо, он также становится намного легче, что увеличивает ускорение.)

Через 124 секунды шаттл уже достиг высоты 45 км и движется со скоростью 1380 м / с (4973 км / ч). В это время (когда все топливо израсходовано) SRB отделяются от внешнего бака (большая оранжевая часть).Топливо продолжает перекачиваться к трем основным двигателям еще в течение 6 минут. Ускорение продолжается до тех пор, пока орбитальный аппарат «Спейс Шаттл» в конечном итоге не достигнет скорости 28 000 км / ч и высоты более 300 км. Это позволяет ему вращаться вокруг Земли.

Сопутствующие материалы

Изучите некоторые идеи, которые являются основополагающими для понимания ракет:

Идеи действий

Изучите интерактивное использование задачи запуска ракеты в упражнении задачи запуска ракеты.

Выполните это упражнение с «Исследование движения ракеты». Учащиеся исследуют движение ракеты, используя электронную таблицу с графиками движения. Они регулируют переменные и исследуют, как это влияет на высоту и скорость.

Полезная ссылка

Просмотр запуска космического корабля. Отметьте время, скорость и высоту на каждом этапе своего путешествия. (Чтобы изменить скорость с миль / ч на км / ч, умножьте на 1,6.)

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас. Впервые использован в гончарные круги, которые тогда пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах. во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения.Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре.Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться. Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «переключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться. Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение.Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии. Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения. (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес запасают больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся). в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что у них есть то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они из чего и как он распределяется) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½мв2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалентный кинетический энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивающе с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг.Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции. Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии.Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного прямолинейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это. Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист протягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции.Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх. Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоите на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее.Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью. А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции.Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии. Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, высокоскоростные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается со скоростью, а энергия, которую колесо может накапливать, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки. Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния.Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии. Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости.Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его.Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила. Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема заключается в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их.Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергия на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики. Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора.Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге.Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое. Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик можно использовать для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте двигателю большую часть поглощенной им во время торможения.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики независимо от того, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самый известный маховик датируется промышленным Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они тоже должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт, чтобы справиться с временными пиками энергопотребления. потребность. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Достоинства и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически чистые (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управление транспортным средством (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на карданы, как корабельный компас).А Еще одна трудность — это огромные напряжения и деформации, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

.