загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Вантажівки тросові системи в космосі

тросові системи в космосі

коли обсяг виносного баллонетом постійний, т. е. V

= const. Однак реалізація цього варіанту виконання баллонетом вельми скрутна. Тому розглянемо випадок, коли постійної є маса газу в обсязі виносного баллонетом, т. Е. Т1 = const.
Будемо вважати, що вага гондоли і конструкції основного аеростата Go, обсяг
Vо = const забезпечує підйомну силу I Fcp, яка утримує всю систему в початковий момент на рівні початкового дрейфу Нср. Обсяг троса не позначається на величині сили Fcp. Як підйомний газу в обох оболонках використовується водень. При прийнятих позначеннях і заповненому
(виконаному) баллонетом на висоті hср рівняння рівноваги сил, діючих на систему в проекції на вертикальну зв'язок, запишемо у вигляді

G1 + G0 = Fcp + F1 (H), (IV. 12)

де Fcp = [pa (Н) - рв] ср Vog (Н) - архимедова сила на рівні вихідного дрейфу; F1 (Н) = [РA (Н) - рв] 1 V1 g (Н) - архімедовa сила виконаного баллонетом; ра (Н) = р (Н) / RаT (Н), рв = p (H) / RвТ (H)-щільність газу відповідно атмосфери і водню в баллонетом.
У разі, коли в виносному баллонетом постійної є маса підйомного газу, при аналізі зміни підйомної сили слід враховувати, що під час спуску в нижні шари виносної баллонет силами зовнішнього тиску буде змінювати свій об'єм. Позначимо обсяг заповненого баллонетом на висоті, де його підйомна сила дорівнює загальній вазі конструкції G1, через V1. Цей обсяг повинен бути мінімальним, оскільки при підйомі вгору розширення газу не повинно привести до розриву оболонки баллонетом. Отже, на деякій найменшою висоті Н обсяг баллонетом дорівнює V1. Газ всередині нього має однакові з зовнішнім середовищем температуру і тиск, т. Е. Знаходиться з нею в термодинамічній рівновазі. Виходячи з цих передумов розрахуємо параметри баллонетом. Підйомна сила баллонетом

F1 = V1 [pa (H)-pв] g (H). (IV. 13)

Вага всієї виносної конструкції складається з ваги наукової апаратури G2, оболонки баллонетом G3 і підйомного газу G4 т. Е.

С1 = С2 + Сз + С4. (IV. 14)

У положенні рівноваги F1 = G1, або
V1 [p1a (H)-p1в] g (H) = (m2 + m3 + m4) g (H). (IV. 15)
Оскільки V1 = m4 / р1в, рівняння (IV. 15) запишемо у вигляді

P1a (H) / p1в-2 = m2 / m4 + m3 / m4 (IV 16)

Маса наукової апаратури залишається незмінною, т. е. m2 / m4 = const, тому, варіюючи відносини p1a (Н) / р1в і m3 / m4, можна вибирати необхідні параметри, задаючи інші. Однак слід зазначити таку обставину. При підйомі вгору виносного баллонетом аеростата-носія, що переходить при цій варіації на деяку висоту hср, газ в баллонетом розширюватиметься до обсягу V2. Щоб стінки не були напруженими, у баллонетом повинен бути передбачений надлишковий обсяг, т. Е. V2> V1. При постійній масі газу m4 його обсяг при термодинамічних параметрах висоти
hср. складе:
V2 = m4 / Pср. Rв Tср. Отже, збільшення обсягу визначається виразом
(v = v2-v1 = m4Rв (IV. 17)

Це, в свою чергу, призведе до збільшення ваги оболонки на величину (Gз.
Якщо масова щільність матеріалу оболонки постійна і дорівнює рк, то, представляючи баллонет у вигляді кругового циліндра, добавку ваги додаткового об'єму можна визначити як
(Gз = (dL (pкg (1 V. 18) де L-висота додаткового циліндричного об'єму; (-товщина матеріалу оболонки; d - діаметр циліндра.
Оскільки для кругового циліндра (v = (d ^ 2 / 4L, вираз (IV. 18) можна перетворити до вигляду
(Gз = 4 (pк (vg / d. (IV. 19)
Таким чином, з урахуванням збільшення ваги оболонки необхідно в рівнянні
(IV. 16) масу оболонки записувати як суму мас оболонки для положення рівноваги і величини m3 = (Gз / g. Однак збільшення маси (відповідно ваги) оболонки призведе до необхідності зменшення величини m2 / m4 якщо висоту нижнього рівноваги залишимо колишньою. В іншому випадку для визначення параметрів баллонетом слід використовувати методи послідовного наближення.

Т а б л і ц а 5
| Показати | високомодульний | сталевих | Капрон |
| ль | волокна | ая | |
| | | дрото | |
| | | ока | |
| міцності | (2 (З) * | 3 * 10 ^ 9 | 3,2 * 10 | (3,2 (4 | - |
| ь на | 10 ^ 9 | | ^ 9 |) * 10 ^ 9 | |
| розрив, | | | | | |
| Па | | | | | |
| подовженням | 2-4 | 1-4 | 1-3 | - | 8-15 |
| е,% | | | | | |
| Модуль | (I0 / 15 | (11/15 | (6 / 7.5 | (5 / 5.5 | - |
| пружності |) * |) * |) * 10 ^ 1 |) * 10 ^ 1 | |
| і, Па | 10 ^ 10 | 10 ^ 10 | 0 | 0 | |
| щільність | 1300-1 | 1350 | 2550 | 7800 | 1350 |
| ь, кг / м '| 430 | | | | |
| Число | 3000 | - | 200-25 | 20 | 8000-|
| подвійних | | | 0 | | 12000 |
| вигинів, | | | | | |
| цикл | | | | | |
| Робоча | 523 | 573 | 773 | 773 | 393 |
| темпе-ра | | | | | |
| туру, К | | | | | |


Виходячи з необхідності першочергового дослідження хмарного покриву планети, внесений баллонет повинен опускатися до висоти (30 (40) * 10 ^ 3м. В діапазоні висот (30 (56)-10 ^ 3 м вітри мають різну швидкість, перепад температур досягає 130 ° С, щільність і в'язкість середовища також змінюються.
Всі ці фактори призводять до того, що внесений баллонет стає своєрідним аеродинамічним гальмом, яке підвищує зусилля, що діє на трос. У разі, якщо на цих висотах будуть розвиватися турбулентності і пориви вітру, у системи баллонет - носій з'явиться колійна розгойдування.
Можливі й поздовжні (по висоті) коливання, що збільшують навантаження на тросову підвіску. Однак, як було показано вище, такі коливання в досить щільній атмосфері Венери швидко загасають. Характеристики міцності властивостей тросів з різних матеріалів наведені в табл. 5.
Видно , що найбільший інтерес представляють високомодульні волокна, які за всіма параметрами можуть забезпечити підвіску баллонетом на довжині троса приблизно 20 * 10 ^ 3 м.
Для визначення граничної довжини троса в системі носій - баллонет знаходимо максимальне напруження в перерізі троса, коли відсутні ривки і підйом вантажу вгору рівномірний. Найбільш напруженим є перетин на початку троса. Сила, діюча на трос, складається з ваги виносного баллонетом G1, ваги змотувати троса Gтр, підйомної сили баллонетом F1, зростаючою при підйомі на величину інерційної сили Fін і сили аеродинамічного опору FR.

Таким чином, при спуску діюча на трос сила описується виразом
Fтр = G1 + Gтр-F1. (IV.21) де Gтр = ртрLтрSтр; F1 = V1 [p1a (H)-p1a] g (H), напруга в цьому случаеcxv ^ 2
(= G1 + Gтр-F1 / Sтр (IV.22)

Тут Sтр-поперечний переріз троса; РТР-щільність матеріалу троса.
При підйомі з прискоренням а інерційна сила Fін = а (m1 + mтр); аеродинамічний опір FR = 0,5Cx v ^ 2pa (H) S, де S - поверхня виносного баллонетом; v - швидкість підйому.
Отже, в момент прискореного підйому напруга в найбільш небезпечному перерізі троса
( = G1 + Gтр-F1 + Fін + FR / Sтр (IV.23)
Граничну довжину троса для квазістатичного стану підвіски можна визначити з рівняння (IV.22)

Lтр = 1 / Pтр * ((-G1 / Sтр + F1 / Sтр).
Для визначення можливостей аеростата з виносним баллонетом зробимо чисельні оцінки параметрів системи. Припустимо, що вага G1 = 1000 H. Глибина занурення (нижній рівень) H1 = 30 * 10 ^ 3 м, рівень дрейфу аеростата-носія
hср = ??50 * 10 ^ 3 м. Визначимо параметри системи, якщо оболонка виносного баллонетом виконана з пластика товщиною 40 * 10:-6 м, щільністю 2 * 10 ^ 3 кг / м ^ 3; діаметр оболонки d = 1 м.
Параметри атмосфери Венери: 1) для висоти hср = ??50х10 ^ 3 м температура Тcр =
350 К, тиск рср = 1,275 х10 ^ 5 Па, щільність рср а (H) = 1,932 кг / м ^ 3, рв = 8,844х10 ^-2 кг / м ^ 3; 2) для висоти H1 = 30 * 10 ^ 3 температура T1 = 492 К, тиск p1 == 9,35 * 10 ^ 5 Па, щільність p1a (Н) = 9,95 кг / м ^ 3, р1в == 4, 61 * 10 ^ -
1 кг / м ^ 3. Газова постійна водню Rв == 4118,8 Дж / (кг * К). Прискорення вільного падіння g (Н) = 8,87 м / с ^ 2.

Розрахунок параметрів баллонетом. Виходячи з отриманих даних, обсяг баллонетом в рівновазі V1 = F1 / [p1a (Н)-p1в] g (Н) = 11,9 м ^ 3; маса водню в баллонетом m4 = V1p1в = 5,485 кг; додатковий обсяг (v = m4Rв х (Tcp / pcp-T1 / p1) = 50,1 м ^ 3; загальний обсяг баллонетом V2 = V1 + (v = 62 м ^ 3; маса m3 = ((d ^ 2/2 + 4v1 / d) (pк = 3,9 кг; маса додаткового об'єму (m3 = 4 (pк (v / d = 16,1 кг. Отже, (m3 + m3 = 20 кг.
З рівняння (IV. 16) випливає, що безрозмірна маса наукової апаратури і гондоли не повинна перевищувати величини m2 / m4 = p1a (H) / p1в-2-(m3 + (m3) / m4
Практично в усьому діапазоні висот в атмосфері Венери відносини плотностей атмосфери і водню p1a (H) / p1в = 21,5 з точністю до десятих.
Отже, m2 / m4 = 19,5 - ((m3 + m3) / m4 звідки m2 / m4 = 15,9; маса наукової апаратури m2 = 15,9 m4 = 87 кг. Таким чином, загальна маса виносного баллонетом m1 = m2 + m3 + m4 (112,5 кг.

Початкова умова G1 == 1000 Н дає масу m1G1 / g (Н) = 112,7 кг, розбіжність з обчисленої становить 0,2 кг (1,77 Н), або 0,2% заданого значення сили F1.
Розрахунок параметрів аеростата-носія. Для численних оцінок приймаємо: початкова маса власне аеростата-носія m0 = 100 кг; загальна маса системи m0 + m1 = 212,7кг (або вага системи G0 + G1 = 1887 Н) . Отже, обсяг оболонки на hср = ??50-10 ^ 3 м становить: V0 = Fср / [pа (Н)-pв] срg (Н) = 115,4 м ^ 3.
Якщо обсяг сферичний, то його радіус rs (3м. Масова щільність власне аеростата-носія ран = m0 / v0 = 0,866 кг / м ^ 3.


Сторінки: 1 2 3 4 5
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар