Поглощение двигателя


Теория столкновения

Теория столкновения

Для понимания масштаба повреждений автомобиля после ДТП, надо четко представлять, что происходит непосредственно в момент удара с кузовом автомобиля, какие участки подвержены деформации. И Вы будете неприятно удивлены узнать, что при фронтальном ударе появляется перекос задней части кузова.

Соответственно, после недобросовестного кузовного ремонта передней части, даже если автомобиль был на стапеле, Вы будете наблюдать заедание крышки багажника, перетирание уплотнительной резинки и многое др. Если Вас заинтересовала эта тема, предлагаю ознакомиться с учебным материалом по теории столкновений, который подготовили специалисты нашего учебного центра.

Общие сведения

Теория столкновения – это знание и понимание сил, возникающих и действующих при столкновении.

Кузов сконструирован так, чтобы противостоять ударам при обычном движении и обеспечить безопасность пассажиров в случае столкновения автомобиля. При конструировании кузова особое внимание уделяется тому, чтобы он деформировался и поглощал максимальное количество энергии при серьезном столкновении и в то же время оказывал минимальное воздействие на пассажиров. Для этой цели передняя и задняя части кузова должны до определенного предела легко деформироваться, создавая конструкцию, поглощающую энергию удара, и в то же время эти части кузова должны быть жесткими, чтобы сохранить зону отделения для пассажиров.

Определение нарушения положения элементов конструкции кузова:

  • Знание теории столкновения: понимание того, как конструкция автомобиля реагирует на силы, возникающие при столкновении.
  • Осмотр кузова: поиск признаков, указывающих на повреждение конструкции и его характер.
  • Проведение измерений: основные замеры, используемые для выявления нарушений положения элементов конструкции.
  • Заключение: применение знаний по теории столкновения совместно с результатами внешнего осмотра для оценки фактического нарушения положения элемента или элементов конструкции.

Виды столкновений

Когда два или большее число объектов сталкиваются друг с другом возможны следующие варианты столкновений

По начальному взаиморасположению объектов

  • Оба объекта движутся
  • Один движется, а другой неподвижен
  • Дополнительные столкновения

По направлению удара

  • Столкновение спереди (фронтальное)
  • Столкновение сзади
  • Боковое столкновение
  • Опрокидывание

Рассмотрим каждый из них

Оба объекта движутся:

Один движется, а другой неподвижен:

Дополнительные столкновения:

Столкновение спереди (фронтальное):

Столкновение сзади:

Боковое столкновение:

Опрокидывание:

Влияние сил инерции при столкновении

Под действием сил инерции движущийся автомобиль стремиться продолжить движение в прямом направлении и при ударе о другой объект или автомобиль действует как сила.

Автомобиль, стоящий неподвижно, стремиться сохранить неподвижное состояние и действует как сила, противодействующая другому автомобилю, который на него наехал.

При столкновении другим объектом создается «Внешняя сила»

В результате инерции возникают «Внутренние силы»

Типы повреждений

Сила и поверхность удара

Повреждение будет разным для данных автомобилей одинаковой массы и имеющих одинаковую скорость в зависимости от объекта столкновения, например, столба или стены. Это может быть выражено уравнениемf = F / A,где f – величина силы удара на единицу поверхностиF — силаА – поверхность удараЕсли удар приходится на большую поверхность, повреждение будет минимальным.Наоборот, чем меньше поверхность удара, тем более серьезным будет повреждение. На примере справа бампер, капот, радиатор и т. д. серьезно деформированы. Двигатель сдвинут назад и последствия столкновения доходят до задней подвески.

Два типа повреждений

Первичное повреждение

Столкновение между автомобилем и препятствием называется первичным столкновением, а создаваемое при этом повреждение — первичным повреждением.Непосредственное повреждениеПовреждение, вызываемое препятствием (внешней силой), называется непосредственным повреждением.Повреждения от волнового эффектаПовреждения, создаваемые при передаче энергии удара, называются повреждениями от волнового эффекта.Вызванное повреждениеПовреждение, вызываемое в других частях, испытывающих растягивающее или толкающее усилие в результате непосредственного повреждения или повреждения от волнового эффекта, называется вызванным повреждением.

Вторичное повреждение

Когда автомобиль сталкивается с препятствием, создается большая сила замедления, которая останавливает автомобиль в течение нескольких десятков или сотен миллисекунд. В этот момент пассажиры и предметы внутри салона автомобиля будут пытаться продолжать свое движение со скоростью автомобиля до столкновения. Столкновение, которое вызывается инерцией и которое имеет место внутри автомобиля, называется вторичным столкновением, а получающееся в результате этого повреждение называется вторичным (или инерционным) повреждением.

Категории нарушения положения частей конструкции

  • Прямое смещение
  • Косвенное (непрямое) смещение

Рассмотрим каждое из них отдельно

Прямое смещение

Косвенное (непрямое) смещение

Поглощение удара

Автомобиль состоит из трех секций: передняя, средняя и задняя. Каждая секция из-за особенностей ее конструкции при столкновении реагирует независимо от других. Автомобиль не реагирует на удар как одно нераздельное устройство. На каждой секции (передней, средней и задней) воздействие внутренних и (или) внешних сил проявляется отдельно от других секций.

Места разделения автомобиля на секции

Конструкция для поглощения удара при столкновении

Главное назначение этой конструкции — эффективно поглощать энергию удара всей рамой кузова дополнительно к разрушаемым передней и задней частям кузова. В случае столкновения эта конструкция обеспечивает минимальный уровень деформации пассажирского салона.

Передняя часть кузова

Поскольку вероятность столкновения для передней части кузова относительно высока, в дополнение к передним лонжеронам предусмотрены верхние усилители фартука крыла и верхние боковые панели торпедо кузова с зонами концентрации напряжения, предназначенные для поглощения энергии удара.

 

 

 

 

Задняя часть кузова

Из-за сложного сочетания панелей задней боковой части кузова, короба заднего пола и элементов, сваренных с помощью точечной сварки, поверхности поглощения удара относительно трудно заметить в задней части кузова, хотя концепция поглощения удара остается аналогичной. В зависимости от расположения топливного бака поверхность поглощения удара лонжеронов заднего пола изменена так, чтобы поглощать энергию удара от столкновений без повреждения топливного бака.

Волновой эффект

Энергия удара характеризуется тем, что легко проходит по прочным участкам кузова и, наконец, достигает более слабых участков, повреждая их. На этом основан принцип волнового эффекта.

Передняя часть кузова

В заднеприводном автомобиле (FR), если энергия удара F приложена к передней кромке А переднего лонжерона, она поглощается посредством повреждения зон А и В и вызывает также повреждение зоны С. Затем энергия проходит через зону D и после изменения направления достигает зоны Е. Повреждение, создаваемое в зоне D, показано смещением назад лонжерона. Энергия удара затем вызывает повреждение от волнового эффекта панели щитка приборов и короба пола, прежде чем распространится по более обширной площади.

 В переднеприводном автомобиле (FF) энергия фронтального удара будет вызывать интенсивное разрушение передней части (А) лонжерона. Энергия удара, вызывая выпучивание задней части В лонжерона, в конце концов приводит к повреждению панели щитка приборов (С) от волнового эффекта. Тем не менее, волновой эффект на заднюю часть (С), усиление (нижней задней части лонжерона) и кронштейн рулевого механизма (в нижней части щитка приборов) остается незначительным. Это происходит потому, что центральная часть лонжерона будет поглощать большую часть энергии удара (В). Другой характеристикой переднеприводного автомобиля (FF) является также повреждение опор двигателя и соседних участков.

Если энергия удара направлена к участку А фартука крыла, будут также повреждаться более слабые участки В и С по пути распространения энергии удара, обеспечивая гашение некоторой части энергии по мере ее распространения назад. После зоны D волна будет воздействовать на верхнюю часть стойки и продольный брус крыши, но воздействие на нижнюю часть стойки будет незначительным. Как результат, передняя стойка будет наклоняться назад, причем ее нижняя часть будет действовать в качестве оси поворота (в месте соединения с панелью). Типичным результатом этого перемещения является сдвиг в зоне посадки двери (дверь становится смещенной).

Задняя часть кузова

Энергия удара по панели задней боковой части кузова вызывает повреждение в зоне контакта и затем у боковины задка. Также панель задней боковой части кузова будет сдвигаться вперед, исключая любой промежуток между панелью и задней дверью. Если прилагается более высокая энергия, задняя дверь может быть подана вперед, деформируя центральную стойку, и повреждение может распространяться на переднюю дверь и переднюю стойку. Повреждение двери будет концентрироваться в подогнутых участках в передней и задней частях наружной панели и в зоне замка двери внутренней панели. Если стойка повреждена, то типичным симптомом является плохо закрываемая дверь.

Другим возможным направлением волнового эффекта является путь от стойки боковины задка к продольному брусу крыши.

В этом случае задняя часть продольного бруса крыши будет толкаться вверх, создавая больший зазор у задней части двери. Затем деформируется участок соединения панели крыши и задней боковой части кузова, приводя к деформации панели крыши над центральной стойкой.

www.nikamotors.ru

Движение воды по растению

Основные двигатели водного тока

Поглощение воды корневой системой идет благодаря работе двух концевых двигателей водного тока: верхнегоконцевого двигателя, или присасывающей силы испарения (транспирации), и нижнего концевого двигателя, или корневого двигателя. Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является присасывающая сила транспирации, в результате которого возникает градиент водного потенциала. Водный потенциал – это мера энергии, используемой водой для передвижения. Водный потенциал и сосущая сила одинаковы по абсолютному значению, но противоположны по знаку. Чем меньше насыщенность водой данной системы, тем меньше (более отрицателен) ее водный потенциал. При потере воды растением в процессе транспирации создается ненасыщенность клеток листа водой, как следствие, возникает сосущая сила (водный потенциал падает). поступление воды идет в сторону большей сосущей силы, или меньшего водного потенциала.

Таким образом, верхний концевой двигатель водного тока в растении – это присасывающая сила транспирации листьев, и его работа мало связана с жизнедеятельностью корневой системы. Действительно, опыты показали, что вода может поступать в побеги и через мертвую корневую систему, причем в этом случае поглощение воды даже ускоряется.

Кроме верхнего концевого двигателя водного тока, в растениях существует нижний концевой двигатель. Это хорошо доказывается на примере таких явлениях, как гуттация.

Листья растений, клетки которых насыщены водой, в условиях высокой влажности воздуха, препятствующей испарению, выделяют капельно-жидкую воду с небольшим количеством растворенных веществ – гуттация. Выделение жидкости идет через специальные водные устьица – гидаторы. Выделяющаяся жидкость – гутта. Таким образом, процесс гуттации является результатом одностороннего тока воды, происходящего в отсутствие транспирации, и, следовательно, вызывается какой-то иной причиной.

К такому же выводу можно прийти и при рассмотрении явления плач растений. Если срезать побеги растения и к срезанному концу присоединить стеклянную трубку, то по ней будет подниматься жидкость. Анализ показывает, что это вода с растворенными веществами – пасока. В некоторых случаях, особенно в весенний период, плач наблюдается и при надрезе веток растений. Определения показали, что объем выделяющейся жидкости (пасоки) во много раз превышает объем корневой системы. Таким образом, плач – эт6о не просто вытекание жидкости в результате пореза. Все сказанное приводит к выводу, что плач, как и гуттация, связана с наличием одностороннего тока воды через корневые системы, не зависящего от транспирации. Силу, вызывающую односторонний ток воды по сосудам с растворенными веществами, не зависящую от процесса транспирации, называют корневым давлением. Наличие корневого давления позволяет говорить о нижнем концевом двигателе водного тока. Корневое давление можно измерить, присоединив манометр к концу, оставшемуся после срезания надземных органов растения, или поместив корневую систему в серию растворов различной концентрации и подобрав такую, при которой плач прекращается. Оказалось, что корневое давление равняется примерно 0,1 – 0,15 МПа (Д.А.Сабинин). Определения, проведенные советскими исследователями Л.В.Можаевой, В.Н.Жолкевичем, показали, что концентрация наружного раствора, останавливающего плач, значительно выше концентрации пасоки. Это позволило высказать мнение, что плач может идти против градиента концентрации. Было показано также, что плач осуществляется только в тех условиях, в которых нормально протекают все процессы жизнедеятельности клеток. Не только умерщвление клеток корня, но и снижение интенсивности их жизнедеятельности, в первую очередь интенсивность дыхания, прекращает плач. В отсутствии кислорода, под влиянием дыхательных ядов, при понижении температуры плач приостанавливается. Все сказанное позволило Д.А.Сабинину дать следующее определение: плач растений – это прижизненный односторонний ток воды и питательных веществ, зависящий от аэробной переработки ассимелятов. Д.А.Сабинин предложил схему, объясняющую механизм одностороннего тока воды в корне. Согласно этой гипотезе, клетки корня поляризованы в определенном направлении. Это проявляется в том, что в разных отсеках одной и той же клетки процессы обмена веществ различны. В одной части клетки идут усиленные процессы распада, в частности, крахмала на сахара, вследствие чего концентрация клеточного сока возрастает. На противоположном конце клетки преобладают процессы синтеза, благодаря чему концентрация растворенных веществ в этой части клетки уменьшается. Надо учитывать, что все эти механизмы будут работать только при достаточном количестве воды в среде и не нарушенном обмене веществ.

Согласно другой гипотезе, зависимость плача растений от интенсивности дыхания является косвенной. Энергия дыхания используется для поступления ионов в клетки коры, откуда они десорбируются в сосуды ксилемы. В результате концентрация солей в сосудах ксилемы повышается, что и вызывает поступление воды.

Передвижение воды по растению

Вода, поглощенная клетками корня, под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации, а также силе корневого давления, передвигается до проводящих путей ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе передвигается не только по живым клеткам. Еще в 1932 г. немецкий физиолог Мюнх развил представление о существовании в корневой системе двух относительно не зависимых друг от друга объемов, по которым передвигается вода, - апопласта и симпласта. Апопласт – это свободное пространство корня, в которое входят межклетные промежутки, оболочки клеток, а также сосуды ксилемы. Симпласт – это совокупность протопластов всех клеток, отграниченных полупроницаемой мембраной. Благодаря многочисленным плазмодесмам, соединяющим между собой протопласт отдельных клеток, симпласт представляет единую систему. Апопласт, по-видимому, не непрерывен, а разделен на два объема. Первая часть апопласта расположена в коре корня до клеток эндодермы, вторая – по другую сторону клеток эндодермы, и включает в себя сосуды ксилемы. Клетки эндодермы благодаря пояскам Каспари представляют как бы барьер для передвижения воды по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). Для того чтоб попасть в сосуды ксилемы, вода должна пройти через полупроницаемую мембрану и главным образом по апопласту и лишь частично по симпласту. Однако в клетках эндодермы передвижение воды идет, по-видимому, по симпласту. Далее вода поступает в сосуды ксилемы. Затем передвижение воды идет по сосудистой системе корня, стебля и листа.

Из сосудов стебля вода движется через черешок или листовое влагалище в лист. В листовой пластинке водопроводящие сосуды расположены в жилках. Жилки, постепенно разветвляясь, становятся более мелкими. Чем гуще сеть жилок, тем меньшее сопротивление встречает вода при передвижении к клеткам мезофилла листа. Иногда мелких ответвлений жилок листа так много, что они подводят воду почти к каждой клетке. Вся вода в клетке находится в равновесном состоянии. Иначе говоря, в смысле насыщенности водой, имеется равновесие между вакуолью, цитоплазмой и клеточной оболочкой, их водные потенциалы равны. Вода передвигается от клетки к клетке благодаря градиенту сосущей силы.

Вся вода в растении представляет единую взаимосвязанную систему. Поскольку между молекулами воды имеются силы сцепления (когезия), вода поднимается на высоту значительно большую 10 м. сила сцепления увеличивается, так как молекулы воды обладают большим сродством друг к другу. Силы сцепления обладают и между водой и стенками сосудов.

Степень натяжения водных нитей в сосудах зависит от соотношения процессов поглощения и испарения воды. Все это позволяет растительному организму поддерживать единую водную систему и не обязательно восполнять каждую каплю испаряемой воды.

В том случае, если в отдельные членики сосудов попадает воздух, они, по-видимому, выключается из общего тока проведения воды. Таков путь передвижения воды по растению (рис. 1).

Рис. 1. Путь воды в растении.

Скорость перемещения воды по растению в течение суток изменяется. В дневные часы она на много больше. При этом разные виды растений различаются по скорости передвижения воды. Изменение температуры, введение метаболических ингибиторов не влияют на передвижение воды. Вместе с тем этот процесс, как и следовало ожидать, очень сильно зависит от скорости транспирации и от диаметра водопроводящих сосудов. В более широких сосудах вода встречает меньшее сопротивление. Однако надо учитывать, что в более широкие сосуды могут попасть пузырьки воздуха или произойти какие-либо иные нарушения тока воды.

Видео: Движение воды и органических веществ по стеблю. 

biofile.ru

Двигатель и система поглощения пульсаций

Формула полезной модели

1. Двигатель, содержащий:

турбонагнетатель в сообщении по текучей среде с впускным каналом, включающий в себя компрессор и турбину; и

систему поглощения пульсаций, присоединенную к впускному каналу в направлении по потоку в положении между компрессором и турбиной и временно увеличивающую объем впускного канала.

2. Двигатель по п.1, в котором система поглощения пульсаций присоединена к впускному каналу ниже по потоку от компрессора в непосредственной близости к выпуску компрессора.

3. Двигатель по п.2, дополнительно содержащий перепускной клапан, расположенный в впускном канале ниже по потоку от компрессора, при этом система поглощения пульсаций включает в себя перепускной канал с проточным клапаном, расположенным в нем и отводящим поток воздуха из области выше по потоку от перепускного клапана в область ниже по потоку от перепускного клапана.

4. Двигатель по п.3, в котором проточный клапан является пластинчатым клапаном, расположенным в участке перепускного канала, который, по существу, параллелен впускному каналу.

5. Двигатель по п.3, в котором перепускной клапан присоединен к системе управления, закрывающей перепускной клапан при низких числах оборотов двигателя для снижения пульсаций.

6. Двигатель по п.5, в котором система управления открывает перепускной клапан при высоких числах оборотов двигателя.

7. Двигатель по п.2, в котором система поглощения пульсаций является диафрагмой, которая расположена вровень со стенкой впускного канала.

8. Двигатель по п.7, в котором диафрагма поглощает пульсацию посредством расширения за пределы стенки впускного канала и возвращается в ненапряженное состояние в отсутствие пульсаций.

9. Двигатель по п.7, дополнительно содержащий корпус для окружения диафрагмы снаружи впускного канала.

10. Двигатель по п.2, в котором система поглощения пульсаций является резонатором, который поглощает пульсации, когда открыт перепускной клапан, расположенный между резонатором и впускным каналом.

11. Двигатель по п.10, в котором система управления побуждает перепускной клапан открываться при низких числах оборотов двигателя.

12. Двигатель, содержащий:

турбонагнетатель в сообщении по текучей среде с системой выпуска отработавших газов, включающий в себя компрессор и турбину; и

систему поглощения пульсаций, присоединенную к системе выпуска отработавших газов выше по потоку от турбины в непосредственной близости к впуску турбины.

13. Двигатель по п.12, в котором система поглощения пульсаций является резонатором, присоединенным к выпускному коллектору, при этом резонатор поглощает пульсации, когда открыт перепускной клапан, расположенный между резонатором и выпускным коллектором.

14. Двигатель по п.13, в котором система управления побуждает перепускной клапан открываться при низких числах оборотов двигателя.

15. Двигатель по п.12, в котором компрессор находится в сообщении по текучей среде с впускным каналом, а турбина находится в сообщении по текучей среде с выпускным каналом.

16. Система поглощения пульсаций, выполненная с возможностью сообщения по текучей среде с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор и турбину в сообщении по текучей среде с впускным каналом двигателя, при этом система поглощения пульсаций содержит:

устройство поглощения пульсаций, присоединенное к впускному каналу в направлении по потоку в положении между компрессором и турбиной;

перепускной клапан, расположенный между впускным каналом и устройством поглощения пульсаций; и

систему управления, которая побуждает перепускной клапан избирательно сообщать устройство поглощения пульсаций с впускным каналом.

17. Система по п.16, в которой устройство поглощения пульсаций является резонатором.

18. Система по п.16, в которой система управления побуждает перепускной клапан обеспечивать возможность сообщения между впускным каналом и устройством поглощения пульсаций, когда двигатель является работающим на низком числе оборотов двигателя.

bankpatentov.ru

Возможен ли Вечный двигатель? | Наука будущего

Приветствую пользователей.

 

Убедительная просьба эту тему не читать школьникам и студентам. Просто есть стандартный ответ "вечного двигателя нет". Вы ответите этот стандартный ответ, и получите свой зачёт от преподавателя.

 

Можете так же добавить, что в теории существует две модели "вечного двигателя".

Вечный двигатель первого рода вырабатывает энергии больше, чем поглощает. Он невозможен, так как противоречит закону сохранения энергии.

 

Вечный двигатель второго рода извлекает энергию из нагревателя без участия охладителя, и преобразует её в полезную механическую энергию с КПД выше 100%. Он так же невозможен, так как противоречит термодинамике идеального газа.

 

--------------

 

На этом академический ответ должен заканчиваться. Однако Вы скажете, что же ты Слава задумал? Зачем ты так коварно выделил это слово "идеального" в предыдущем абзаце?

 

Настоящему исследователю недостаточно получить "пятёрку". Ему в идеале надо получить "двойку" от существующей академической системы, но чтобы потом эта "двойка" была исправлена на "пятёрку", и плюс к этому преподаватели приносили свои извинения.

 

Я специально так долго пишу вступление, чтобы подготовить читателя.

 

Если какое-то явление не объяснимо с точки зрения термодинамики идеального газа, это не означает, что этого явления не существует. Например, есть броуновское движение, которое с точки зрения термодинамики является невозможным.

 

-------------

 

Предположение 1. Броуновский вечный двигатель.

 

Давайте проведём эксперимент.

 

Возьмём маятник и поместим его в газовую среду. Что будет происходить? Если маятник раскачивался, то он начнёт испытывать силу трения, и замедляться. Однако не полностью. Достигнув достаточно низкой амплитуды, маятник перестанет замедляться, так как он испытывает хаотические воздействия молекул газа, а так же хаотические импульсы малой величины со стороны подвеса.

 

Маятник не остановится никогда. Даже если мы научимся снимать с него механическую энергию, то он будет продолжать колебания, поглощая энергию теплового движения молекул газа. Это и есть вечный двигатель второго рода.

 

В данном случае предположение в том, что возможен такой материал, а так же в том, что мощность его функционирования окажется достаточной для практического использования.

 

-------------

 

Мощность невысокая, однако это позволяет свести теоретическую проблему вечного двигателя из качественной в количественную. Энергия броуновского движения невысокая, но лишь когда речь идёт об одной частице. Если с помощью нанотехнологий создать специальный материал, частицы которого преобразуют броуновское движение в полезную механическую энергию, то суммарную мощность этого вечного двигателя можно повышать.

 

------------

 

Предположение 2. Звуковой вечный двигатель.

 

Возможен и другой подход к поиску концепции Вечного двигателя.

Как известно, динамику газовых процессов принято описывать либо моделью термодинамики, либо моделью молекулярно-кинетической теории.

 

Однако возможна и третья модель. Если изучать не динамику отдельных молекул, а динамику распространения механического импульса в пространстве газа. Тогда динамика газа - это не что иное как множество звуковых волн всего спектра частот, фаз, направленностей и амплитуд. которые накладываются друг на друга и компенсируют друг друга почти полностью.

 

В определённых условиях отдельную волну можно выделить. Например, если приложить ухо к раковине или к стакану, то можно услышать внутри него слабую стоячую волну, которая попала в ловушку этого резервуара, из-за своей частоты. Зная законы распространения волн, мы можем сами попытаться создать такую ловушку для стоячей волны, которая сможет сконцентрировать более высокую мощность... Или разделять весь спектр волн по разным частотам и направлениям движения фронта.

 

-------------

 

Предположение 3. Световой вечный двигатель.

 

Логика светового вечного двигателя - это аналог логики предыдущего (звукового), однако применительно к электромагнитным волнам.

 

-------------

 

Проблема Вечного двигателя - это по большому счёту проблема определений. Любая замкнутая механическая система может рассматриваться как вечный двигатель. Так как в ней происходят механические процессы без притока тепла извне.

 

Научная проблема в том, чтобы описать и обобщить те законы, которые определяют малую мощность описанных выше эффектов и искать теоретические возможности усиливать эту мощность.

maxpark.com

Шумоглушитель преимущественно для авиационных двигателей и складчатые ячейки как звукопоглощающий элемент

Шумоглушитель для двигателей летательных аппаратов содержит, по меньшей мере, одну трехмерную структуру, выполненную ячеистой формы и при применении на двигателе поглощающую шум двигателя. Трехмерная структура включает в себя складчатые ячейки, образованные сгибанием плоской заготовки, отдельные сгибы которой, определяемые линиями сгиба в плоской заготовке, являются гибкими с возможностью коррекции углов сгиба при изгибании трехмерной структуры. Другое изобретение группы относится к применению складчатых ячеек, образованных сгибанием плоской заготовки с получением трехмерной структуры, в которой отдельные сгибы, определяемые линиями сгиба в плоской заготовке, являются гибкими, в качестве звукопоглощающего элемента, в частности для двигателей летательных аппаратов. Изобретение позволяет повысить точность позиционирования звукопоглощающего элемента с обеспечением возможности подгонки его формы к форме двигателя. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к шумоглушителю, предназначенному, в частности, для двигателей летательных аппаратов, преимущественно самолетов, и содержащему трехмерную структуру, выполненную ячеистой формы и при применении на двигателе поглощающую шум двигателя. Кроме того, изобретение относится к особому применению складчатых ячеек.

Проблемой двигателей вообще и двигателей летательных аппаратов в частности является сильное шумообразование. В частности, у двигателей с большой степенью двухконтурности сильное шумообразование имеет место во входном устройстве (воздухозаборнике). Из-за того, что концы лопаток вращаются с окружными скоростями, соответствующими числу М, большему 1, возникают, например, ударные волны, приводящие к возбуждению собственных акустических мод во входном канале. Эти моды весьма эффективно излучаются наружу и вызывают очень громкий шум. Этот дребезжащий шум особенно сильно ощущается на этапе взлета самолета в окрестностях аэропорта. Шум проникает также в салон самого самолета и особенно ощущается пассажирами переднего отсека. К другим составляющим шума относится шум на частоте, соответствующей частоте следования лопаток или лопастей вентилятора (пропорциональное произведению количества лопаток на частоту вращения ротора) и ее гармоник, а также широкополосный шум и шумовые составляющие от других узлов двигателя, например компрессора.

Для борьбы с этим шумом во входном канале или канале второго контура двигателей в зоне воздухозаборника обычно размещают звукопоглощающие поверхности в качестве пассивных шумоглушителей звука. При этом преимущественно используют так называемые шумоглушители с одной степенью свободы, или SDOF-шумоглушители (сокр. от англ. "Single Degree of Freedom"), которые состоят в основном из сотовой конструкции, облицованной перфорированным листом или мелкоячеистой проволочной сеткой. Сотовая конструкция действует в качестве резонатора, причем конструктивная глубина сотовой конструкции подобрана соответственно длине волны и составляет ее четверть. Поэтому подобные шумоглушители с одной степенью свободы особенно эффективны при этой резонансной частоте.

Для обеспечения подавления шума в более широкой полосе частот были разработаны шумоглушители, состоящие из двух или трех расположенных друг за другом шумоглушителей с одной степенью свободы. Такие шумоглушители называются также шумоглушители с двумя (2-DOF) и тремя (3-DOF) степенями свободы. Кроме того, были предприняты попытки параллельного расположения шумоглушителей разной конструктивной глубины.

Для наглядности на фиг.2а изображен известный шумоглушитель с одной степенью свободы, содержащий множество сот 1, расположенных между нижним 2 и верхним 3 облицовочными слоями. На фиг.2б изображен известный шумоглушитель с двумя степенями свободы, содержащий два расположенных друг над другом слоя сот 1a, 1b под облицовочным слоем 3.

Проблема известных шумоглушителей заключается в том, что изогнутые конструкции большой площади очень сложны в изготовлении, что связано с высокими издержками. Современные шумоглушители с сотовой сердцевиной (заполнителем) в двигателях имеют тот недостаток, что они покрывают не всю поверхность воздухозаборника. Причиной этого является так называемый эффект седла, который приводит к тому, что соты невозможно произвольно изогнуть. Поэтому эффективная поверхность не используется и шум в воздухозаборнике двигателя не удается поглощать или уменьшать в достаточной мере.

Эффект седла наглядно показан на фиг.3а, 3б. При попытке изгиба сотовой конструкции, показанной на фиг.3а, вследствие геометрии сот возникает седловидная структура с первым или внутренним радиусом ρ1 кривизны и вторым радиусом ρ2 кривизны, который образует седловидное углубление сотовой конструкции.

Дополнительно существует та проблема, что соты, т.е. сотовые конструкции, невозможно сцепить друг с другом, что дополнительно затрудняет бесшовное изготовление. Кроме того, ввиду особенностей технологии изготовления сотовых конструкций их невозможно расположить точно в заданном положении, в результате чего, например, необходимые перфорационные отверстия во многих случаях закрываются. Это относится, в частности, к шумоглушителям с несколькими степенями свободы, или MDOF-шумоглушителям (сокр. от англ. "Multiple Degree of Freedom"), которые требуют очень точного позиционирования промежуточных слоев. Это значит, что лежащие друг над другом слои сот необходимо позиционировать особенно точно. У этого типа шумоглушителей упомянутый выше эффект седла необходимо особенно учитывать, поскольку он вызывает боковое смещение соответствующей ячеистой структуры относительно облицовочных и промежуточных слоев.

До сих пор шумоглушители с несколькими степенями свободы приходилось всегда изготавливать в виде многослойных конструкций (типа "сэндвич") с несколькими сердцевинами, или заполнителями. В результате возникают повышенные издержки и требуется очень точная ориентация сот по отношению к перфорированным промежуточным слоям. К тому же, соты рассчитаны на постоянный размер ячеек. Это не позволяет реализовать звукопоглощающие конструкции изменяемых объемов.

Из публикации US 3542152 известен шумоглушитель для двигателей, в частности двигателей летательных аппаратов, содержащий, по меньшей мере, одну трехмерную структуру, выполненную ячеистой формы и при применении на двигателе поглощающую шум двигателя.

В основу настоящего изобретения была положена задача создания шумоглушителя, позволяющего избежать проявлений эффекта седла при образовании изогнутых конструкций большой площади. Такой шумоглушитель должен быть применим, в частности, на двигателях летательных аппаратов и, прежде всего, в воздухозаборниках двигателей обеспечивать высокую точность изготовления и расположения звукопоглощающих элементов, а также возможность подгонки формы шумоглушителя к форме двигателя.

Эта задача решается с помощью шумоглушителя по пункту 1 формулы изобретения и применения складчатых ячеек в качестве звукопоглощающего элемента по пункту 9 формулы. Другие предпочтительные признаки, аспекты и подробности изобретения приведены в зависимых пунктах, описании и на чертежах.

Предлагаемый в изобретении шумоглушитель предназначен, в частности, для двигателей летательных аппаратов и содержит трехмерную структуру, выполненную ячеистой формы и при применении на двигателе поглощающую шум двигателя, а указанная выше задача решается за счет того, что структура включает в себя складчатые ячейки, образованные сгибанием плоской заготовки, причем отдельные сгибы, определяемые линиями сгиба в плоской заготовке, являются гибкими с возможностью коррекции углов сгиба при изгибании трехмерной структуры.

Применение складчатых ячеек, образующихся при сгибании плоской заготовки, позволяет изготавливать изогнутые конструкции большой площади, используемые в качестве шумоглушителей или звукопоглощающих элементов, причем за счет геометрии складок устраняется эффект седла. В частности, благодаря своим конструктивным свойствам складчатые ячейки можно изначально спроектировать под изогнутые конструкции с трехмерной геометрией, а гибкость отдельных сгибов позволяет корректировать углы сгиба при изгибании трехмерной структуры, подгоняя их к геометрии реальной конструкции. При сгибании заготовки образуются, например, трехмерные сердцевины конструкций, которые можно любым подходящим образом согласовывать с геометрией конструкции, используя различные рисунки, или схемы, расположения линий сгиба. Отсутствие эффекта седла обеспечивает, кроме того, точное позиционирование сердцевины шумоглушителя по отношению к его облицовочным слоям. Отдельные звукопоглощающие элементы, образованные складчатыми ячейками, можно без проблем сцепить друг с другом или ввести друг в друга, что приводит к повышению точности позиционирования.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения структура, образованная складчатыми ячейками, представляет собой трехмерную сердцевину конструкции, имеющую (в развертке) заданный рисунок линий сгиба. Используя различные рисунки линий сгиба, можно получить любую требуемую кривизну готового шумоглушителя или звукопоглощающего элемента. Это обеспечивает точность пригонки и позиционирования шумоглушителя, прежде всего в двигателях летательных аппаратов и, в частности, в воздухозаборниках двигателей, что улучшает шумопоглощение.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения несколько ячеек накладываются друг на друга. Они также могут входить друг в друга, т.е. зацепляться. В результате достигается повышенная точность позиционирования звукопоглощающих элементов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения шумоглушитель содержит одну или несколько перфорированных поверхностей, образованных участками плоской заготовки. В результате дополнительно уменьшаются затраты при изготовлении и, тем самым, снижаются издержки. В то же время перфорированные поверхности находятся в точно заданных положениях шумоглушителя.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения шумоглушитель содержит две отделенные друг от друга в пространстве области внутреннего объема, образованные складчатыми ячейками и расположенные на разных, или противоположных, сторонах шумоглушителя. Это значит, например, что образующие сердцевину складчатые ячейки в силу своих основополагающих особенностей делят образуемый ими промежуточный объем на две области, причем, например, одна область этого объема граничит с верхним облицовочным слоем, а другая - с нижним облицовочным слоем. За счет этого шумоглушители, в частности многомерные шумоглушители, например шумоглушители с двумя степенями свободы, могут изготавливаться особенно просто и рентабельно. Перфорирование и позиционирование среднего слоя, необходимое в случае существующих шумоглушителей с несколькими степенями свободы, отпадают. Вместо этого перфорация может быть выполнена на участках неизогнутой плоской заготовки, т.е. перед сгибанием заготовки с образованием складчатых ячеек. В результате достигается очень точная и изменяемая конструкция шумоглушителей или систем с двумя степенями свободы.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения складчатые ячейки имеют одну или несколько заданных геометрических схем образования складок, согласованных или согласуемых с длиной окружности или глубиной входного устройства соответствующего двигателя. Это значит, что, используя разные геометрические схемы образования складок, можно варьировать объем или глубину складчатых ячеек по окружности и глубине воздухозаборника. Этим достигается еще большая гибкость при расчете шумоглушителя.

Благодаря возможности задания или выбора определенных рисунков линий сгиба, образующих складчатые ячейки, можно также получить, например, вентилируемые сердцевины конструкций или обеспечить сообщение соседних камер.

Кроме того, использование складчатых ячеек обеспечивает возможность наложения отдельно изготовленных ячеек и их простое сцепление за счет вхождения друг за друга, в результате чего получается приблизительно непрерывная конструкция.

В изобретении предлагается также применение складчатых ячеек, образованных сгибанием плоской заготовки с получением трехмерной структуры, в которой отдельные сгибы, определяемые линиями сгиба в плоской заготовке, являются гибкими, в качестве звукопоглощающего элемента, в частности для двигателей летательных аппаратов. При этом предпочтительно, чтобы складчатые ячейки были по своей геометрии рассчитаны на поглощение шума двигателей летательных аппаратов. Складчатые ячейки применяются, в частности, для образования или изготовления шумоглушителя, предлагаемого в изобретении.

Преимущества предлагаемого в изобретении шумоглушителя и характеризующие его признаки также к заявленному применению складчатых ячеек.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, на которых показано:

на фиг.1 - шумоглушитель, выполненный в предпочтительном варианте осуществления изобретения в виде изогнутой сердцевины,

на фиг.2а, 2б - известные шумоглушители с одной и двумя степенями свободы,

на фиг.3а, 3б - сотовая конструкция известного шумоглушителя в плоском состоянии (фиг.3а) и в изогнутом состоянии (фиг.3б) для пояснения эффекта седла,

на фиг.4 - плоский рисунок линий сгиба для формирования сердцевины шумоглушителя, показанной на фиг.1,

на фиг.5 - рисунок линий сгиба на плоской заготовке с перфорированными участками, из которой формируют шумоглушитель,

на фиг.6 - вид в разрезе шумоглушителя со слоем складчатых ячеек.

На фиг.1 изображен шумоглушитель 10 в качестве предпочтительного варианта осуществления изобретения. Шумоглушитель 10 содержит трехмерную структуру 11, выполненную ячеистой формы. Ячеистая структура 11 образует изогнутую сердцевину или заполнитель, форма которой рассчитана на использование в воздухозаборнике двигателей. Для этого трехмерная ячеистая структура 11 изогнута таким образом, чтобы образовать кольцо. Это значит, что стенка кольца состоит из трехмерной ячеистой структуры 11.

Структура, или ячеистая структура, 11 содержит множество складчатых ячеек 8, образованных сгибанием плоской заготовки.

На фиг.4 изображена плоская заготовка 9, сгибанием которой образованы складчатые ячейки 8 шумоглушителя 10 (фиг.1). Заготовка 9 имеет для этой цели определенный подходящий рисунок линий сгиба, состоящий из множества линий 3а, 3b сгиба, которые проходят зигзагообразно в двух, по существу, перпендикулярных друг другу главных направлениях А, В. При этом линии 3а сгиба в главном направлении А и линии 3b сгиба в главном направлении В проходят, по существу, параллельно друг другу. Линии 3а, 3b сгиба образуют в плоской или двумерной заготовке 9 геометрические фигуры в форме трапеции, которые периодически повторяются. При этом рисунки 4а выполнены таким образом, что при подходящем сгибании плоской заготовки 9 они образуют по линиям 3а, 3b сгиба складчатые ячейки 8 (фиг.1). Это значит, что при использовании определенной геометрической схемы образования складок при сгибании плоской или двумерной заготовки 9 образуется трехмерная ячеистая структура со складчатыми ячейками, которая вначале является плоскостной и имеет толщину, определяемую размером отдельных ячеек 8.

Складчатые ячейки 8 изображенной на фиг.1 сердцевины конструкции шумопоглотителя действуют в отношении поглощаемых звуковых волн в качестве резонаторов и по своим размерам и геометрии выполнены согласно соответствующим требованиям.

Само по себе изготовление складчатых ячеек сгибанием известно и подробно описано, например, в US 2950656 и US 5947885. Согласно изобретению этот способ применяется для формирования шумоглушителя 10 без эффекта седла.

Для образования складчатых ячеек 8 на плоском тонком материале выполняют сгибы, проходящие в разных направлениях и образованные множеством зигзагообразных линий сгиба. Отдельными элементами поверхности складчатых ячеек могут быть, например, параллелограммы, трапеции, треугольники и т.д. или комбинации различных геометрических форм.

На фиг.5 изображена плоская заготовка 19 с перфорированными участками 7а. В отношении других признаков эта плоская заготовка 19 соответствует плоской заготовке 9 (фиг.4), описанной выше. Перфорирование участков 7а еще больше упрощает изготовление звукопоглощающих элементов, что позволяет избежать известных проблем при позиционировании.

После сгибания плоских заготовок 9 и 19, показанных на фиг.4 и 5, образуются трехмерные ячейки плоской формы, имеющие толщину, определяемую размером отдельных складчатых ячеек. Затем ячейки изгибают, согласовывая их с заданной поверхностью трехмерной формы. При изгибании ячеек, например, для получения изображенной на фиг.1 кольцевой сердцевины, из-за особой геометрии ячеек не возникает нежелательных напряжений, так что известный эффект седла исключен. Отдельные сгибы, определяемые линиями 3а, 3b сгиба в плоской заготовке 9, 19, являются гибкими и позволяют корректировать углы сгиба при изгибании трехмерной ячеистой структуры 11. Это значит, что отдельные складчатые ячейки 8 (фиг.1) благодаря своему изготовлению посредством сгибания плоской заготовки 9, 19 не жесткие, а гибкие и позволяют корректировать углы между отдельными элементами стенок складчатых ячеек 8.

В зависимости от предъявляемых в каждом конкретном случае требований изогнутые ячеистые структуры 11, например, могут быть снабжены одним или несколькими облицовочными слоями, которые могут быть, например, перфорированы и могут располагаться по обе стороны ячеистой структуры 11. При изготовлении шумоглушителя со складчатыми ячейками можно изготавливать различные ячейки 11, которые накладывают друг на друга или сцепляют, вводя их друг в друга, получая таким образом шумоглушители любого размера и геометрии, в частности шумоглушители для авиационных двигателей.

Несколько ячеек, полученных, например, из заготовки 19 с перфорированными участками 7а, могут быть расположены друг над другом, при этом не требуется никакого дополнительного среднего слоя с перфорацией, поскольку перфорация уже выполнена на участках 7а еще не согнутой заготовки 9. В результате получают шумоглушитель с двумя степенями свободы, работающий в широкой полосе звуковых частот, который может быть изготовлен относительно рентабельно и точно. Объем ячеек отдельных складчатых ячеек 8, а также их протяженность или глубина определяются соответствующими геометрическими схемами образования складок и могут изменяться по глубине воздухозаборника двигателя и его окружности или периметру. Этим достигается особенно эффективное звукопоглощение в двигателе с увеличенной шириной полосы звуковых частот.

На фиг.6 изображен разрез шумоглушителя 12 с ячеистой структурой из складчатых ячеек 28, расположенных между слоем 27 основания и перфорированным облицовочным слоем 30. Складчатые ячейки 28 образованы, как уже сказано, из заготовки путем ее сгибания. В ячеистой структуре за счет выполнения складчатых ячеек образуются две отделенных друг от друга области внутреннего объема, что позволяет получить шумоглушитель с двумя степенями свободы, имеющий только один слой ячеек.

Несколько шумоглушителей 12 можно набрать в пакет для образования многомерных шумоглушителей, например с четырьмя, шестью, восемью степенями свободы и т.д., причем соседние слои ячеек отделены друг от друга соответствующим перфорированным слоем 30.

За счет заданных перфораций, уже выполненных в плоской заготовке 19, можно целенаправленно и простым образом сообщить соседние камеры или складчатые ячейки 8, 27, 28. Кроме того, за счет сгибания перфорированных заготовок можно также получить, например, вентилируемые сердцевины конструкций, т.е. трехмерные ячеистые структуры 11, отдельные участки или ячейки которых целенаправленно сообщены между собой или вентилируются посредством перфораций.

1. Шумоглушитель для двигателей, в частности двигателей летательных аппаратов, содержащий по меньшей мере одну трехмерную структуру (11; 12), выполненную ячеистой формы и при применении на двигателе поглощающую шум двигателя, отличающийся тем, что структура (11; 12) включает в себя складчатые ячейки (8; 28), образованные сгибанием плоской заготовки (9; 19), причем отдельные сгибы, определяемые линиями (3а, 3b) сгиба в плоской заготовке (9, 19), являются гибкими с возможностью коррекции углов сгиба при изгибании трехмерной структуры(11; 12).

2. Шумоглушитель по п.1, отличающийся тем, что структура (11; 12) представляет собой трехмерную сердцевину конструкции, имеющую заданный рисунок линий сгиба.

3. Шумоглушитель по п.2, отличающийся тем, что ячеистая структура (11; 12) изогнута или допускает ее изгиб с приведением ее в соответствие заданным поверхностям или геометрическим характеристикам трехмерной формы.

4. Шумоглушитель по п.3, отличающийся тем, что он содержит несколько ячеистых структур (11; 12), которые наложены друг на друга и/или входят друг в друга.

5. Шумоглушитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит одну или несколько перфорированных поверхностей (30), образованных участками (7а) плоской заготовки (19).

6. Шумоглушитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере две отделенные друг от друга в пространстве области внутреннего объема, образованные складчатыми ячейками (8; 28) и расположенные на разных сторонах шумоглушителя.

7. Шумоглушитель по п.6, отличающийся тем, что он содержит верхний и/или нижний облицовочный слой (30), с которым граничит соответствующая область внутреннего объема.

8. Шумоглушитель по п.1, отличающийся тем, что складчатые ячейки (8; 28) имеют одну или несколько заданных геометрических схем образования складок, согласованных или согласуемых с длиной окружности или периметра и/или глубиной входного устройства двигателя,

9. Применение складчатых ячеек (8; 28), образованных сгибанием плоской заготовки (9; 19) с получением трехмерной структуры (11; 12), в которой отдельные сгибы, определяемые линиями (3а, 3b) сгиба в плоской заготовке (9, 19), являются гибкими, в качестве звукопоглощающего элемента, в частности для двигателей летательных аппаратов.

10. Применение по п.9 складчатых ячеек (8; 28), которые по своей геометрии рассчитаны на поглощение шума двигателей летательных аппаратов.

11. Применение по п.9 или 10 складчатых ячеек для создания шумоглушителя по одному из пп.1-8.

www.findpatent.ru

Невозможность вечного двигателя второго рода

    Вечный двигатель второго рода (45, 46) — циклически действующая машина, способная совершать работу за счет теплоты наиболее холодного тела системы. Постулат о невозможности подобного устройства является формулировкой второго начала термодинамики и позволяет определить энтропию как функцию состояния системы. [c.308]

    С невозможностью вечного двигателя второго рода мы познакомимся в связи со вторым началом термодина.мики ( 232). [c.239]

    Формулировка, использованная Томсоном и позднее Планком, гласит невозможно построить периодически действующую машину, которая бы только охлаждала тепловой резервуар и производила механическую работу (принцип невозможности вечного двигателя второго рода). [c.19]

    Принцип недостижимости абсолютного нуля. Важнейшим следствием третьего начала термодинамики является недостижимость абсолютного нуля. Принцип недостижимости абсолютного нуля был сформулирован Нернстом в 1912 г. Попытаемся воспроизвести ход рассуждений Нернста. Проведем цикл Карно в интервале между, скажем, комнатной и более низкой температурой. При этих условиях можно получить некоторое количество работы, но так как для нашей цели необходимо отбирать теплоту от источника теплоты с более низкой температурой, то цикл непригоден для производства работы. Однако если мы можем достигнуть абсолютного нуля и использовать его как наинизшую температуру цикла, то тогда согласно второму началу источник теплоты с этой температурой совсем не получит теплоты. Мы имеем, таким образом, систему, которая получает теплоту при более высокой температуре и превращает все количество теплоты в работу. Но тогда подобная машина окажется вечным двигателем второго рода. Чтобы избежать этого следствия, Нернст постулировал невозможность достижения абсолютного нуля. Нернст полагал, что доказал эту теорему на основании исчезновения теплоемкостей при абсолютном нуле и второго начала. [c.189]

    Невозможно построить вечный двигатель второго рода. [c.75]

    Решение. Использовать флуктуации для построения вечного двигателя (второго рода, так как речь идет об изотермическом процессе) невозможно. Если предполагаемая микромашина и будет настолько подвижной, чтобы испытывать действия флуктуаций в рабочем теле, то- вследствие молекулярной природы сам механизм будет подвержен флуктуациям. Последние будут случайно действовать то в одну, то в другую сторону, т. е. флуктуации в приспособлениях совершенно не будут согласованы с флуктуациями в рабочем теле. Следовательно, утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода справедливо и при статистическом рассмотрении физических систем. [c.98]

    Формулируя принцип недостижимости абсолютного нуля, часто исходят, как и для первого и второго начал термодинамики, из невозможности вечного двигателя (третьего рода) нельзя построить машину, которая работала бы за счет охлаждения тела до абсолютного нуля. [c.426]

    Таким образом, первое начало — и соответственно невозможность вечного двигателя первого рода — закон совершенно строгий, а второе начало и соответственно невозможность вечного двигателя второго рода — закон вероятностный. [c.23]

    В практике горного дела необходимо учитывать многие химические реакции. Так, воздействие влаги на каменный уголь, хранящийся на воздухе, может привести к самовозгоранию. Поэтому при создании многих промышленных процессов необходимо знать условия и направление протекания тех или иных химических реакций. Как и все явления природы, химические реакции сопровождаются изменениями энергии, например выделением или поглощением тепла, излучением и т. п. Поэтому законы, определяющие течение химических превращений, связаны с законами превращения энергии. Эти законы составляют предмет особой науки — термодинамики. Ее приложение к химии называется химической термодинамикой. Основные законы термодинамики вытекают из многовековой практики человечества. Ее первый закон устанавливает невозможность создания машины, которая производила бы работу без затраты энергии —так называемого вечного двигателя первого рода. Второй закон термодинамики указывает на невозможность существования вечного двигателя второго рода, т. е. периодически действующей машины, которая производила бы работу за счет охлаждения окружающей среды. Такая машина могла бы, например, использовать неограниченные запасы энергии морей и океанов. [c.14]

    Невозможность вечного двигателя второго рода приводи к невозможности пересечения адиабат, т. е. к однозначности энтропии. Математически это выражайся уравнением [c.57]

    Никакая совокупность процессов не может сводиться только к превращению теплоты в работу, тогда как превращение работы в теплоту может быть единственным результатом процессов (Томсон) Невозможно создание вечного двигателя второго рода (Оствальд) Под вечным двигателем второго рода подразумевается такая маши на, которая производила бы работу только за счет поглощения теп лоты из окружающей среды (без передачи части теплоты холодиль нику). При работе такой машины закон сохранения энергии не на рушается. [c.109]

    Невозможен вечный двигатель второго рода, т. е. невозможна такая периодически действуюш,ая машина, которая позволяла бы получать работу только за счет охлаждения источника теплоты. [c.81]

    Известны различные формулировки второго закона термодинамики. В качестве аксиомы может быть принята невозможность самопроизвольного перехода тепла от менее нагретого тела к более нагретому. В наиболее принятой системе изложения термодинамики второй закон формулируется как утверждение невозможности создания вечного двигателя второго рода, т. е. машины, которая периодически превращает тепло среды при постоянной температуре в работу. В этом определении важно подчеркнуть требование периодичности действия такой машины, так как вполне возможно однократное превращение тепла в работу при постоянной температуре, как это может быть, например, при изотермическом расширении идеального газа. Однако для того, чтобы машина действовала периодически, необходимо вновь сжать расширившийся газ и затратить на это полученную работу. [c.29]

    Неосуществимость вечного двигателя первого рода можно было бы сформулировать двояко с одной стороны, работу нельзя создать из ничего , с другой стороны, работу нельзя превратить в ничто . Что касается неосуществимости вечного двигателя второго "рода, то здесь инверсия формулировки исключена построить машину, все действие которой сводилось бы к затрате работы и нагреванию теплового источника, возможно. Это различие непосредственно вытекает из природы теплоты хаотическое тепловое движение частиц более вероятно, чем их направленное движение. Появление теплоты всегда знаменуется превращением энергии в малоэффективную форму вероятность того, что хаотическое движение получит определенную ориентацию (это привело бы к появлению направленной силы, способной совершать работу), ничтожна. Поэтому-то переход без ограничений теплоты в работу является невозможным, хотя работа может перейти в теплоту целиком. [c.82]

    Допустим, что первая формулировка неправильна. Тогда можно было бы построить периодически действующую машину (работающую циклами так, чтобы машина периодически возвращалась в исходное состояние), которая совершала бы работу за счет теплоты, поглощенной от менее нагретого тела. Например, пароход мог бы двигаться за счет отнятия тепла от воды рек и океанов. Такую машину назвали перпетуум мобиле (вечный двигатель) второго рода. Однако такую машину создать невозможно. Учит -вая это, второй закон термодинамики можно сформулировать так перпетуум мобиле второго рода невозможен. [c.94]

    Во-вторых, при записи констант равновесия часто возникают уравнения второй и более высокой степени, имеющие несколько корней. Тем не менее система уравнений, описывающих состав равновесной системы, всегда имеет единственное решение, удовлетворяющее всем уравнениям материального баланса. Остальные корни оказываются мнимыми или не имеющими физического смысла (отрицательные концентрации, молярные доли, лежащие вне интервала 0 л 1 и т. п.) и поэтому, если решение получено, выбор необходимого решения обычно не представляет затруднений. Чисто математическое доказательство единственного решения при произвольном стехиометрическом уравнении химической реакции представляет большие трудности. Однако такие трудности не возникают в термодинамике. Наличие нескольких различных положений равновесия позволило бы в принципе создать вечный двигатель второго рода. Это невозможно. Следовательно, положение равновесия является единственным. [c.148]

    Запасы теплоты могут быть использованы и превращены в работу только при наличии холодильника ограничением этого процесса является разность температур. Отсюда следует, что наряду с вечным двигателем первого рода (стр. П) невозможно создать и вечный двигатель второго рода, который бы совершал работу за счет теплоты от тел с меньшей температурой, т. е. без всяких ограничений. [c.14]

    Невозможно построить такую машину (вечный двигатель второго рода), действия которой сводились бы к производству работы за счет соответствующего охлаждения теплового источника. [c.103]

    Невозможно пос-проить вечный двигатель второго рода . [c.44]

    Известны различные формулировки второго закона термодинамики. В качестве аксиомы может быть принята невозможность самопроизвольного перехода тепла от менее нагретого тела к более нагретому. В наиболее принятой системе изложения термодинамики второй закон формулируется как утверждение невозможности создания вечного двигателя второго рода, т. е. машины, которая периодически при постоянной температуре превраш ает тепло среды в работу. [c.38]

    Невозможен вечный двигатель второго рода т е невозможна такая периодически действующая машина которая позволяла бы получать работу только за счет охлаждения источника теплоты Может создаться впечатление что эти формулировки отно сятся к различным явлениям и совершенно независимы Однако они тесно связаны друг с другом и вытекают одна из другой Обратите внимание на то что во всех формулировках второго начала термодинамики содержатся указания на невозможность самопроизвольного протекания определенных процессов Здесь имеется в виду, что эти процессы не являются совершенно невоз можными Они наблюдаются в действительности и даже могут встречаться очень часто но не могут протекать самопроизвольно без компенсации [c.81]

    В 1852 г. английский физик В. Томсон (получивший за научные заслуги титул лорда Кельвина) дал новую, еще более категоричную формулировку Второго начала невозможно создать тепловую машину при наличии единственного источника тепла. Это означало, что вечный двигатель второго рода невозможен. В том же году Р. Клаузиус заявил, что теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более теплому. Как выяснилось вскоре, обе эти формулировки по-разному выразили общую идею Второго начала. В самом деле, если бы можно было в результате какого-то цикла (вопреки Клаузиусу) передать некоторое количество теплоты от холодильника к нагревателю без затраты работы, а затем отобрать у последнего эту теплоту, подключив [c.313]

    Содержание второго начала, по Оствальду, заключается в невозможности построить вечный двигатель (perpetuum mobile) второго рода. Вечный двигатель второго рода способен превращать в работу всю теплоту теплового источника. [c.10]

    Изменение величины АС°, однако, при этом невозможно, так как она является функцией состояния системы, не зависящей от присутствия катализатора. Очевидность данного условия видна из того, что если бы катализатор мог сдвигать равновесие, то введение в систему и выведение из нее катализаторов, согласно определению, не участвующих в реакции и остающихся в результате ее неизменными, могло бы приводить к получению работы в изотермических условиях за счет тепла окружающей среды, т. е. к вечному двигателю второго рода, в противоречии со вторым законом термодинамики. Таким образом, катализаторы могут ускорять лишь реакции, которые термодинамически возможны в данных условиях . Это положение было сформулировано [c.15]

    Формулировка второго закона. Существует несколько разных, но вполне эквивалентных формулировок теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому (Клаузиус) невозможна периодически действующая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от теплового резервуара (Кельвин-Планк) вечный двигатель второго рода невозможен. [c.652]

    Согласно формулировке Кельвина—Планка невозможен периодический процесс, единстбенным результатом которого является пре-враш,ение теплоты в работу (т. е. поглощение системой теплоты из окружающей среды и отдача работы, эквивалентной этой теплоте, без каких-либо изменений в системе). Отсюда следует, что процесс превращения работы в теплоту, например путем трения, необратим. Этот же постулат известен как постулат о невозможности вечного двигателя второго рода. [c.91]

    Принцип эквивалентности выражается равенством. Критерий нестатичности—неравенством. Происходит это вследствие того, что предложение о невозможности вечного двигателя первого рода можно обратить, иначе говоря, работу нельзя ни создать из ничего, ни превратить в ничто предложение же о невозможности вечного двигателя второго рода не допускает обращения, ибо не представляет никаких трудностей построить машину, вся деятельность которой сводилась бы к трате работы и нагреванию резервуара ([3], стр. 112). [c.250]

    Если бы ттрелположение о невозможности вечного двигателя второго рода допускало обрашсние, т е если бы работ> в теплоту также нельзя было превратить полностью без компенсации, то разность (3.52) не могла бы быть и отрипательной. При выполнении первого условия (3.1) ло означало бы, что приведенный на рис. 9 замкнутый процесс невозможегг. В настоящее время можно привести пример такого случая (см. 31). [c.74]

    Из этого отнюдь не следует, что катализатор может вызвать термодинамически невозможный процесс. Поскольку катализатор Е1Х0ДИТ в состав лишь промежуточного соединения, термодинамическая возможность процесса определяется разностью уровней свободной энергии конечного и начального состояний. Таким образом, химический процесс и в присутствии катализатора идет в направлении минимума свободной энергии в системе, а катализатор лишь ускоряет (или замедляет) этот процесс, т. е. не способен смещать положения равновесия. Это же заключение можно сделать и на оснонании рассмотрения следующей модели представим себе изотермическую систему, состоящую из газообразных компонентов, в которой термодинамически аошожна реакция с изменением числа молей. Предположим, что существует катализатор, смещающий положение равновесия. Тогда, попеременно вводя в систему и выводя из нее катализатор, можно будет при отсутствии разности температур неограниченно получать работу расширения и сжатия газов. Следовательно, сделанное предположение о возможности смещения равновесия в присутствии катализатора приводит к возможности построения вечного двигателя второго рода, т. е. к нарушению второго закона термодинамики. [c.273]

    В основе термодинамики лежат три обобщения, или принципа первый принцип термодинамики является законом сохранения энергии второй ее принцип характеризует направление всех естественных, самопроизвольно протекающих процессов менее общий третий принцип позволяет определить абсолютное значение одного из фундаментальных свойств вещества — его энтропии (см. 11.3). Эти принципы, или законы, являющиеся обобщением огромного опытного материала, могут быть выражены по-разному часто их формулируют в виде утверждения о невозможности осуществления Perpetuum mobile — вечного двигателя первого рода, в котором производимая машиной работа превышала бы количество подведенной теплоты вечного двигателя второго рода, в котором работа производилась бы за счет одного источника теплоты, и вечного двигателя третьего рода, в котором работа производилась бы за счет охлаждения источника энергии до абсолютного нуля температуры. [c.78]

    Следовательно, невозможно построить двигатель, в котором рабочее тело совершало бы работу, вступая в теплообмен с единственным источником теплоты, например построить периодически действующую машину, все действие которой сводилось бы к совершению работы за счет охлаждения теплового источника ког роче говоря, нельзя осуш ествить вечный двигатель второго рода. [c.81]

    Существует неск. разл. формулировок В.н.т. и способов его обоснования, однако все они взаимосвязаны и в конечном счете эквивалентны. В частности, В. и. т. можно формулировать как невозможность создания вечного двигателя второго рода-устройства, в к-ром рабочее тело совершало бы в периодич. цикле работу, находясь в тепловом контакте с одним источником теплоты (В. Оствальд, 1888). Во всех реальных тепловых двигателях превращение теплоты в работу обязательно сопровождается передачей определенного кол-ва теплоты окружающим телам и изменением их термодинамич. состояния, т.е. необратимо. Согласно В.Н.т., необратимость того или иного процесса означает, что систему, в к-рой произошел процесс, невозможно вернуть в исходное состояние без к.-л. изменений в окружающей среде. Процессы, допускающие возвращение в исходное состояние как самой системы, так и внеш. среды без к.-л. изменений в них, наз. обратимыми. Обратимы лишь квазистатич. процессы, представляющие собой непрерывную последовательность состояний равновесия и протекающие бесконечно медленно. Все естеств. процессы, происходящие с конечными скоростями, необратимы они протекают самопроизвольно в одном направлении. Помимо перехода теплоты в работу в циклич. процессах, необратимыми являются, напр., процессы выравнивания т-ры (теплопроводность) или концентрации компонентов системы (диффузия), хим. р-ции. [c.432]

    Невозможность вечного двигателя вхорого рода. Другая формулировка второго начала, непосредственно ведущая к важным практическим выводам, была предложена Кельвином (1851) и Планком (1891) невозможна периодически действующая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от теплового резервуара. [c.291]

chem21.info

способ уменьшения шума от реактивного двигателя и устройство для его осуществления - патент РФ 2237183

Способ уменьшения шума от реактивного двигателя включает поглощение звуковой энергии экраном, представляющим собой открытый сверху жесткий лоток, расположенный вдоль газовой струи из реактивного сопла, в который направляют встречный поток воздуха. Устройство для уменьшения шума от реактивного двигателя включает экран, выполненный в виде открытого сверху жесткого лотка и установленный за реактивным соплом с возможностью прохождения по нему и над ним газового потока от реактивного двигателя. Между внутренней поверхностью лотка и реактивным соплом двигателя имеется открытое пространство, обеспечивающее возможность свободного движения по лотку экрана вместе с газовой струей из реактивного сопла встречного потока воздуха. Изобретения позволят снизить интенсивность звука, воспринимаемого на земной поверхности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к реактивным двигательным установкам, в частности к способам уменьшения воспринимаемого на земной поверхности шума от реактивного двигателя летательного аппарата и к устройствам для осуществления этого способа. Изобретение может быть использовано по его назначению на всех типах воздушно-реактивных двигателей.

Известен способ уменьшения шума от двигателей реактивных самолетов, при котором выходящую из сопла реактивного двигателя струю газа окружают воздушной оболочкой, которую образуют при помощи указанного двигателя, управляют температурой и скоростью движения этой оболочки и при этом уменьшают распространение шума (патент США 591627 А, МПК F 02 К 1/40, 1999 г.).

Осуществление этого способа связано с серьезными затруднениями, поскольку требует существенных изменений в устройстве реактивного двигателя.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ уменьшения шума от реактивного двигателя, при котором осуществляют поглощение части анергии истекающего из сопла двигателя газового потока путем направления его в емкость, с помощью которой отклоняют поток газов от его первоначального направления и рассеивают его на множество меньших реактивных потоков с применением препятствия в виде установленной поперек потока газов внутренней цилиндрической поверхности емкости с большим числом отверстий, имеющих в сечении форму сопла, при этом шум от потока газов вместе с самим потоком газов направляют назад, вверх и вниз от реактивного двигателя (патент США 4686533 А, МПК F 02 К 1/44, 1987 г.).

При осуществлении этого способа уменьшения шума от реактивного двигателя существенно уменьшается тяга реактивного двигателя в связи с поглощением в применяемой емкости значительной части импульса истекающей из сопла газовой струи.

Известно устройство для уменьшения интенсивности шума от реактивного двигателя в виде охватывающей двигатель цилиндрической твердой оболочки с образованием кругового пространства между двигателем и оболочкой, в котором размещены установленный на валу двигателя вентилятор и горелки, что обеспечивает возможность движения воздуха в атом пространстве с регулированием его температуры и скорости движения и создает при выходе из кругового пространства оболочку вокруг выходящей из сопла двигателя струи газа (патент США 5916127 А, МПК F 02 К 1/40, 1990 г.).

Указанное устройство значительно более сложно по сравнению с обычными реактивными двигателями и приводит к дополнительному расходу топлива в горелках, размещенных в круговом пространстве.

Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением к заявленному изобретению является устройство по ослаблению и рассеиванию выходящей из сопла реактивного двигателя струи газа, содержащее размещенное поперек струи газа твердое препятствие с большим числом отверстий для прохода газа с отклонением его струи от первоначального направления (патент США 4685533 А, МПК F 02 К 1/44, 1987 г.).

Указанное устройство уменьшает тягу реактивного двигателя в связи с рассеиванием и поглощением части энергии импульса истекающей из сопла струи газа и отклонением этого импульса в стороны от его первоначального направления.

Предлагаемое изобретение по способу уменьшения шума от реактивного двигателя и устройству по осуществлению этого способа обеспечивает достижение технического результата, который заключается в снижении интенсивности звука, воспринимаемого на земной поверхности без уменьшения при этом тяги реактивного двигателя и без усложнения устройства непосредственно самого двигателя.

Указанный технический результат по способу уменьшения шума от реактивного двигателя достигается тем, что рассеивают энергию звуковых волн и при этом используют явление поглощения препятствием этой энергии.

Согласно изобретению шум от реактивного двигателя уменьшают за счет того, что звуковые волны отражают с их переизлучением и направляют их в боковые стороны и вверх от земной поверхности, для этого используют препятствие в виде экрана, который располагают вдоль газовой струи из реактивного сопла реактивного двигателя и одновременно обеспечивают частичное поглощение энергии звуковых волн этим экраном.

Устройство для уменьшения шума от реактивного двигателя, осуществляющее указанный выше способ, содержит препятствие, частично поглощающее энергию звуковых волн.

Согласно изобретению препятствие выполнено в виде экрана в форме открытого сверху жесткого лотка с нижней и боковыми отражающими звуковые волны и частично поглощающими звуковую энергию поверхностями, лоток экрана установлен за реактивным соплом с возможностью свободного прохождения по нему и над ним газового потока от реактивного двигателя и прикреплен непосредственно к реактивному двигателю или к элементам летательного аппарата.

Между внутренней поверхностью лотка экрана и реактивным соплом реактивного двигателя имеется открытое пространство, обеспечивающее возможность свободного движения встречного потока воздуха по лотку экрана вместе с газовой струей из реактивного сопла реактивного двигателя.

Внутренняя поверхность лотка экрана может примыкать непосредственно к нижней и боковым поверхностям реактивного сопла реактивного двигателя и упомянутый лоток может быть выполнен как открытое продолжение реактивного сопла реактивного двигателя.

На приведенных графических изображениях фиг.1 и фиг.2 показано в общем виде в двух проекциях устройство для уменьшения шума от реактивного двигателя. На фиг.1 лоток экрана дан в разрезе фронтальной плоскостью. Короткими стрелками с более толстыми линиями показано направление газовой струи из реактивного сопла реактивного двигателя, а длинными стрелками с тонкими линиями - направление преимущественного распространения звуковых волн с учетом их отражения от поверхности лотка экрана. Эти же графические изображения иллюстрируют способ уменьшения шума от реактивного двигателя.

Описание способа уменьшения шума от реактивного двигателя дается на примере работы устройства по осуществлению этого способа.

Устройство для уменьшения шума от реактивного двигателя (фиг.1 и фиг.2) содержит препятствие в виде экрана, выполненного в форме открытого сверху жесткого лотка 1 с нижней и боковыми отражающими звуковые волны и частично поглощающими звуковую энергию поверхностями. Лоток 1 экрана установлен за реактивным соплом 2 реактивного двигателя 3 и прикреплен непосредственно к реактивному двигателю или к другим частям летательного аппарата при помощи несущих элементов 4. Расположение лотка 1 экрана обеспечивает возможность свободного прохождения по нему и над ним газового потока от реактивного двигателя 3.

Между внутренней поверхностью лотка 1 экрана и реактивным соплом 2 реактивного двигателя 3 имеется открытое пространство 5, обеспечивающее возможность свободного движения встречного потока воздуха по лотку 1 экрана вместе с газовой струей из реактивного сопла 2 реактивного двигателя 3.

Внутренняя поверхность лотка 1 экрана может примыкать непосредственно к нижней и боковым поверхностям реактивного сопла 2 реактивного двигателя 3 и упомянутый лоток экрана может быть выполнен как открытое сверху продолжение реактивного сопла реактивного двигателя.

Предложенный способ уменьшения шума от реактивного двигателя с помощью приведенного выше устройства осуществляется следующим образом.

Источником шума от реактивного двигателя 3 является выходящая из реактивного сопла 2 газовая струя. Реактивное сопло и начало указанной газовой струи с наибольшей интенсивностью звука находится в пределах лотка 1 экрана, поверхность которого отражает вверх и в стороны звуковые волны и частично поглощает энергию звуковых волн. В связи с этим уменьшается интенсивность звука, направленного в сторону земной поверхности, и уменьшается воспринимаемый шум от реактивного двигателя.

При наличии открытого пространства между внутренней поверхностью лотка экрана и реактивным соплом реактивного двигателя в пределы лотка 1 экрана направляется встречный поток воздуха. Это обеспечивает возможность уменьшения температуры нагрева стенок лотка 1 экрана. Кроме того, внедрение потока воздуха в выходящую из реактивного сопла 2 газовую струю уменьшает интенсивность звука в этой струе, поскольку встречный поток воздуха не является источником шума.

При непосредственном примыкании внутренней поверхности лотка 1 экрана к нижней и боковым поверхностям реактивного сопла 2 реактивного двигателя 8 обеспечивается решение основной задачи по уменьшению шума от реактивного двигателя и вместе с тем упрощается возможность жесткого крепления лотка экрана к реактивному двигателю.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ уменьшения шума от реактивного двигателя, включающий отражение звуковых волн и поглощение звуковой энергии, отличающийся тем, что звуковые волны отражают и направляют в боковые стороны и вверх от земной поверхности, а поглощение звуковой энергии обеспечивают экраном, представляющим собой открытый сверху жёсткий лоток, расположенный вдоль газовой струи из реактивного сопла, в который направляют встречный поток воздуха.

2. Устройство для уменьшения шума от реактивного двигателя, включающее экран для отражения звуковых волн и поглощения звуковой энергии, отличающееся тем, что экран выполнен в виде открытого сверху жёсткого лотка с нижней и боковыми отражающими звуковые волны и поглощающими звуковую энергию поверхностями и установлен за реактивным соплом с возможностью прохождения по нему и над ним газового потока от реактивного двигателя, причём между внутренней поверхностью лотка и реактивным соплом двигателя имеется открытое пространство, обеспечивающее возможность свободного движения по лотку экрана вместе с газовой струёй из реактивного сопла встречного потока воздуха.

www.freepatent.ru


Смотрите также