Летали ли американцы на Луну - обсуждение статьи - 3

VovaKur>>Так что всё-таки заставляет заметную часть газа двигаться в обратном направлении?

AP>Вакуум

На срезе сопла, частицы газа имеют скорость порядка 3 км/с, получается вакуум добавляет не меньше этой скорости, не хило однако.

Вообще хороший двигатель должен в полной мере преобразовывать внутреннюю энергию топлива в направленное движение струи, как раз размер высотного сопла и определяется тем, что больше из газа уже не выжать, то есть у хорошего двигателя частиц летящих в обратном направлении должно быть столько, что ими уже пренебрегают.

И можно по подробнее, как это вакуум заставляет поворачивать газ?

Есть у нас на работе мужичёк, по фамилии Весёлкин, так он всё пытается получить энергию из вакуума, вот надо будет ему идейку подбросить

Прошу простить за резонёрство, но мне кажется по итогу обсуждения аргумент с пылью "с треском провалился", а именно - апологеты "Неполёта на Луну" утверждали, что пыль вот прям непременно должно было сдуть со свистом, выясняется что вроде не должно, по крайней мере не однозначно.
Другой аргумент - "Лунные прыжки" (как тут не вспомнить Швейка: "Радуйся, что я дал тебе обыкновенную земную затрещину. Если бы я тебе дал лунную, то ты при своей лёгкости полетел бы куда-нибудь на Альпы ..." ). Так вот, насколько мне известно, скафандр - весьма жесткая штука, т. к. внутри давление нормальное, а снаружи вакуум (в данном случае внутри меньше атмосферы, вроде 0.375 если не ошибаюсь). Если скафандр будет "просто герметичной одеждой" - его раздует и космонавт не сможет даже ходить и двигать руками. Поэтому там предусмотрены элементы дающие возможность сгибать руки и ноги. Но в любом случае очень ограничивает подвижность. Для примера - при операциях в открытом космосе космонавты долго возятся с казалось бы элементарными вещами, они просто не могут там шустрить - оболочка не позволяет. Разумеется в таком одеянии прыгать "не особо удобно", а если и возможно, то не думаю чтоб очень хотелось. Мне кажется это достаточным объяснением отсутствия видеозаписи с космонавтами "скачущими как кенгуру".

Бродяга> Мне кажется это достаточным объяснением отсутствия видеозаписи с космонавтами "скачущими как кенгуру".

Дык что интересно, есть видеозаписи, где астронавты скачут именно как кенгуру. То бишь не высокими но очень длинными прыжками.

VovaKur>Если так, то от чего тогда отражается сверхзвуковая струя? …Так что всё-таки заставляет заметную часть газа двигаться в обратном направлении? Да даже не только в обратном, мне кажется если нет никакой преграды, то в этой картинке вообще не должно быть кривых линий, на соплом (?), только прямые.

Струя движется строго в одном направлении, если давление на срезе сопла равно давлению внешней среды (так называемый расчетный режим). При этом тяга РД точно равна произведению расхода на скорость истечения струи, а удельный импульс – скорости истечения.

VovaKur>На срезе сопла, частицы газа имеют скорость порядка 3 км/с, получается вакуум добавляет не меньше этой скорости, не хило, однако.

При разгоне газа в сопле происходит преобразование его тепловой энергии (на молекулярном уровне - энергии хаотического движения молекул газа) в кинетическую энергию струи (на молекулярном уровне - организованное поступательное движение молекул). Есть такой закон - сохранения энергии . При степени расширения сопла (по давлению) порядка 3000 на его срезе около 75 – 80% тепловой энергии газа уже превратится в кинетическую энергию струи. А это значит, что никакие элементы реактивной струи не могут после выхода из сопла увеличить свою скорость еще больше чем на 10 – 15%.

VovaKur>Вообще хороший двигатель должен в полной мере преобразовывать внутреннюю энергию топлива в направленное движение струи, как раз размер высотного сопла и определяется тем, что больше из газа уже не выжать…

Выжать в вакууме всегда что-то можно, только размеры и масса сопла растут так, что в целом получится только хуже.

VovaKur>…то есть у хорошего двигателя частиц летящих в обратном направлении должно быть столько, что ими уже пренебрегают.

Да уж.

VovaKur>И можно по подробнее, как это вакуум заставляет поворачивать газ?

В простейшем, двумерном случае задача расширения сверхзвуковой струи идеального газа в среду с более низким давлением (в том числе и в вакуум), имеет решение, выражающееся в элементарных функциях, которое в газовой динамике известно как течение Прандтля-Майера (интересующимся рекомендую изучить). Газовая струя разворачивается на кромке первоначально разделявшей струю и внешнюю среду твердой стенки, расширяясь и образуя при этом так называемый веер разрежения. В этом веере скорость в элементарных струйках растет, но незначительно, если число Маха исходной (не расширившейся) струи достаточно велико, а давление, плотность и температура быстро падают, причем все параметры зависят только от угловой координаты. При этом число Маха струи, естественно, быстро растет. Это означает, что остатки тепловой энергии газа струи перекачиваются в ее кинетическую энергию. Разворот струи происходит до тех пор, пока давление на ее границе не станет равным давлению окружающей среды (в том числе, и вакуума ). При этом даже падение давления и плотности на границе струи (на границе веера разрежения) до нуля обеспечивается ее разворотом на вполне конечный угол, зависящий от начального числа Маха струи и показателя адиабаты газа. Так что доля массового расхода газа, сильно отклонившегося от первоначального направления, невелика, несмотря очень сильное «распухание» реактивной струи в вакууме. Формулы писать не буду, с ними можно познакомиться в любом учебнике по газовой динамике.

Осесимметричность струи типичного РД и отличие свойств реального газа от идеального изменят количественные, но не качественные показатели в картине расширения сверхзвуковой струи в вакуум.

Стримфлов, а расскажите на профессиональном уровне, как будет происходить в вакууме отражение струи от ровной перпендикулярной поверхности? Я тут не сильно набрехал?

Уважаемый Streamflow, поясните пожалуйста какой вывод нужно сделать из вашего сообщения - должня струю сбивать пыль и камешки или нет?

аФон>Что есть ваши ++ пояснили бы, я не понял

Предупреждение за недопустимое поведение на форуме.
Легкая форма предупреждения - звезда [*]
Тяжелая форма - плюс [+]
Конечная форма - Read Only [!]

Текущий курс:

= +

+++ = !

действителен в течении месяца.

аФон>Вы забываете что струя бьет вертикально вниз только по оси сопла, а вдоль раиуса угол наклона НАРАСТАЕТ

Вы ещё не успели извиниться за то, что я ошибаюсь с принципом действия ЖРД, а уже говорите, что я ещё о чём-то забываю.
Так вот не забываю я о радиальной составляющей и прямым текстом в первых же строках вам говорю. см первую страницу, мой пост от 9.01 19:59 3-4 строчки.


аФон>Плотность газа легко считается из ваших цифр она равна
аФон>p= 10^-8 гр/см³

Знаете, нам, твердолобым, никогда не привыкнуть к системе СГС. Давайте в привычной СИ? Это что у нас получается? 10^-5 кг/кубометр, чтоли?

аФон>Давление оченим по формуле S*(pv²/2)*Cx
аФон>Таким образом на площадку в кв сантиметр будет оказано давление
аФон>Сх*(10^-8*10¹¹)/2=Сх*10³/2 (Cx коэф лобового сопротивл полагая около 0.5) получим силу в 250 гр*см/c² Гс.

Скорость 3100 м/с в квадрате будет 10⁷? Значит что у нас получится на площадку в квадратный метр? 50 кг, чтоли? С учётом Сх - 25 кг? В квадратном метре, если не ошибаюсь, ровно 10000 кв сантиметров. На каждый прийдётся примерно 2.5 грамма силы, так? Что ровно в 100 раз меньше, чем насчитали вы.

аФон>Для песчинки размером 0.1 мм имеем силу равную 250*10^-4 гр*см/c^2.
аФон>Масса песчинки 1.2*10^-6 гр.
аФон>Ускорение которое может создать эта сила воздействуя на частицу в свободном пространстве
аФон>составит 200*10²=2*10⁴ см/c²= 200 м/c²
аФон>Тоесть имеем 120 Лунных g

Дальше считать я уже устал, вобщем примерно 2 м/с² получится ускорение. Но это когда на песчинку с одной стороны действует давление полностью заторможенного потока, а с другой - вакуум.

аФон>В зависимости от угла падения струю она варьируется в зависимости от угла наклона струи к вертикали, то есть нужно умножить на sin(a)
аФон>Тоесть составит 200*sin(a) м/c²

Золотые слова! То есть эта сила будет вдавливать песок в грунт, а боковую силу будет создавать токмо синус альфа. Вобщем после умножения всего на вся, и счтая что никакого пограничного слоя нет, а струя фигачит прямо и непосредственно в песок, получаем, что горизонтальная сила действующая на частицу существенно меньше её веса.
Хм... Даже сам удивляюсь, как при таких условиях там вообще чтото сдувалось? Наверно очень уж мелкая пыль была в верхнем слое, существенно меньше 0.1 мм...

Можно, кстати заценить давление струи на грунт и таким способом: При условии полного торможения потока давление струи на грунт должно равняться тяге двигателя. Если принять радиус посадочных опор 3 метра, и считать что давление струи распределено равномерно только по этому кругу, то получится 1 тонна / 30 кв метров = 33 кг/ кв метр. А у меня скоко там вышло? 50? Ну примерно правильно?
А вот у вас, если считать 250 гр на кв сантиметр, то получается 2.5 тонны на квадратный метр. Вам эта цифра не кажется великоватой? Вся тяга двигателя - тонна, распределяется на 30 кв метров и по две тонны на каждый... Вот бы мою получку так делить...

Рэтмэн, вы ещё тут? Пересчитайте, ато я себе не верю...

Старый>Стримфлов, а расскажите на профессиональном уровне, как будет происходить в вакууме отражение струи от ровной перпендикулярной поверхности?

Slonyara>Уважаемый Streamflow, поясните пожалуйста какой вывод нужно сделать из вашего сообщения - должна струя сбивать пыль и камешки или нет?

Вообще-то – это уже почти другая профессия . Течение сложное, подобными вещами я никогда не занимался, однако кое-какие соображения можно высказать сразу:

1. По хорошему, надо численно решать эту задачу хотя бы в рамках невязкого газа с граничным условием нулевой нормальной скорости потока на поверхности. Скорее всего, кто-то ее уже решил, но я этим раньше не интересовался.

2. "Сильно сверхзвуковой" поток в принципе не может развернуться на угол больше 40 – 50 градусов (уточнение - при торможении (а "слабый" - тем более)). Поэтому в центральной (основной) части струи должен возникнуть скачок уплотнения, близкий к прямому, тормозящий поток, и течение газа между этим скачком и твердой поверхностью будет дозвуковым. И этому газу будет некуда деваться, если он не начнет растекаться в основном вдоль твердой поверхности, однако в целом довольно медленно по сравнению с номинальной скоростью струи.

3. Внешние части струи могут отражаться с образованием косых скачков уплотнения, по пересечении которых поток, изменив свое направление в указанных пределах, останется сверхзвуковым, однако растекание центральной части струи должно сильно повлиять на этот процесс. Видимо отражение внешних частей струи будет происходить не от твердой поверхности, а дозвукового потока.

4. И все эти качественно различные части течения будет взаимодействовать между собой, дополнительно усложняя картину. Но все-таки представляется, что в центральной, наиболее плотной, а, значит, и наиболее действующей на твердую поверхность части этого сложного течения вблизи поверхности в основном образуется относительно медленное дозвуковое растекание газа малой (по сравнению с привычной нам) плотности, что, на мой взгляд, не будет способствовать сильному выносу оттуда твердого вещества.

5. Струя, конечно, должна «сбивать пыль», а с камешками, я думаю, дело обстоит сложнее – важно, каковы параметры струи, каково расстояние до твердой поверхности, и каковы свойства самой этой поверхности . Так что, при каких-то условиях должна, а при других – нет. Нужно моделировать конкретную ситуацию.

6. Поэтому аргумент о наличии или отсутствии "кратеров" под соплами без проведения серьезной исследовательской работы следует исключить из рассмотрения. Сторонники фальсификации полетов на Луну - ищите средства для проведения такого исследования . Но оно, кстати, само по себе тоже ничего не докажет .

Угу. Ну я так и думал... А может даже читал...

Старый>Угу. Ну я так и думал... А может даже читал...

Может быть. Но все это я придумал только сейчас .

Афон, а вы не скажете по секрету, сколько вам лет и каков ваш род занятий? Вы часом не школьник?

аФон>С учетом вашей ошибки, горизонтальные составляющие при углах выше 10 градусов весьма существенны и эффективно выметают весь песок в радиусе минимум 10 метров.

Угу. В таком случае сила будет не выметать песок в стороны а лишь вдавливать его вниз не строго вертикально, а под углом 10 град.

аФон>Величина 250 гр*см/c² = 0.25*10^-2кг*м/c²=2.5*10^-3 кг*м/c² (эта величина давления на площадку в 1 см² выраженная в единицах СИ)

Ну не позорься, давление оно не зависит от площади, да и с преобразованием ты тоже не прав 250 гр*см/с²=0.25*10⁴ кг*м/с²=2,5*10³кг*м/c²

аФон>Тогда сила давления на кв метр составит 25кг*м/c2

Фигня всё это, просто подтасовка цифр.

аФон>Что полность совпадает с вашей цифрой и никаких 2.5 тонн нет и в помине.

А вот это как раз правильно.

Главное - что это не имеет никакого отношения к выметанию пыли. Давление струи сверху будет лишь уплотнять грунт, но не более того.
Пыль выметает горизонтальное движение пограничного слоя газа вдоль поверхности.

аФон>Здесь кто то давал рисунок струи двигателя, у нее очень сильный наклон по мере отхода от центра, 10 градусов это только начало, а перефирийные зоны получат стую под углом 45 и выше, и все приведенные расчеты не учитываю растекания струи и медленного снижения аппарата, которые только усиливаю эффект выдувания пыли

Все расчёты были сделаны из предположения, что газ из сопла распределяется равномерно по площади круга описанного вокруг опор. На самом деле ближе к оси плотность будет больше, к краям - меньше.
А расчёт сил делался из предположения, что на частицу с одной стороны действует вакуум, а с другой - ЗАТОРМОЖЕНЫЙ поток. Чтото похожее могло бы быть если бы частицу вбросили в струю находящегося в вакууме двигателя (без влияния поверхности).
Реально, у поверхности будет находиться заторможеный поток газа, его давление будет проникать в грунт, окружать частицы и равномерно воздействовать на них со всех сторон.

Если вы хотите чтото доказать, то рассмотрите как будет действовать на частицу находящуюся в слое других частиц поток газа движущегося ПАРАЛЛЕЛЬНО поверхности.

Афон, так вы говорите, что махинаторы из голливуда забыли, что пыль должна сдуваться? А как же они вырыть яму под соплом Апаллона-11 не забыли, а от опор отмести забыли?
А вы в курсе, что НАСА проводила специальные исследования воздействия струи на грунт?
На вашем сайте кажись на первом снимке (там где опора крупным планом) на поверхности между следами космонавтов видны такие бороздки, которые образуюся при выдувании материала поверхности. Может мне померещилось?

Да, вот на верхнем поверхность в левом нижнем углу изборождена газовой струёй.

Да, Афон, и ещё поройтесь, есть снимок крупным планом поверхности прямо под соплом. Выложте его если найдёте. Там в грунте вырыта изрядная яма.

На снимках с лунохода хорошо видно, что следы идут от самого трапа. То есть пыль там не была сдута.
А как можно вставить картинку, которую я сам нарисовал? Я хочу наглядно показать, что никаких 45 градусов не будет. Поток будет двигаться ПАРАЛЛЕЛЬНО поверхности.