የተወሰነ ግፊት፡ የፅንሰ-ሀሳቡ ፍቺ፣ ባህሪያት፣ ስሌት

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

Specific Impulse (SP) ሮኬት ወይም ሞተር ምን ያህል ነዳጅን በብቃት እንደሚጠቀም የሚያመለክት ነው። በትርጉም ፣ ይህ በአንድ የኃይል ፍጆታ በአንድ ክፍል የሚቀርበው አጠቃላይ ጭማሪ ነው እና በመጠን በጅምላ ፍሰት ከተከፋፈለ ከሚፈጠረው ግፊት ጋር እኩል ነው። ኪሎግራም እንደ የፕሮፔሊንት ክፍል ጥቅም ላይ ከዋለ ልዩ ግፊት የሚለካው በፍጥነት ነው። በምትኩ ክብደት በኒውተን ወይም ፓውንድ-ፎርስ ጥቅም ላይ ከዋለ፣ ልዩ እሴቱ በጊዜ አንፃር ይገለጻል፣ በብዛት በሴኮንዶች።

የፍሰት ፍጥነቱን በመደበኛው የስበት ኃይል ማባዛት GIን ወደ ክብደት ይለውጠዋል።

Tsiolkovsky እኩልታ

የአንድ ከፍ ያለ የጅምላ ሞተር ልዩ ግፊት ወደፊት ግፊትን ለመፍጠር በብቃት ጥቅም ላይ ይውላል። እና ሮኬት ጥቅም ላይ በሚውልበት ጊዜ አነስተኛ ነዳጅ ያስፈልጋል. ለዚህ ዴልታ-ቪ የሚያስፈልገው እሱ ነው. እንደ ቀመርTsiolkovsky, በተለየ የሮኬት ሞተር ግፊት, ሞተሩ በመውጣት, ርቀት እና ፍጥነት የበለጠ ቀልጣፋ ነው. ይህ አፈጻጸም በምላሽ ሞዴሎች ውስጥ በጣም አስፈላጊ አይደለም. ለቃጠሎ ክንፍ እና የውጭ አየር የሚጠቀሙ. እና ከነዳጅ በጣም የሚከብድ ጭነት ይያዙ።

ልዩ ግፊት ለቃጠሎ በሚውል ውጭ አየር የሚመነጨውን እና በወጣ ነዳጅ የሚሟጠጥ እንቅስቃሴን ያጠቃልላል። የጄት ሞተሮች የውጭውን ከባቢ አየር ለዚህ ይጠቀማሉ. እና ስለዚህ ከሮኬት ሞተሮች የበለጠ የላቀ UI አላቸው። ይህ ጽንሰ-ሐሳብ, ከተበላው የነዳጅ ብዛት አንጻር, በጊዜ ሂደት የርቀት መለኪያ አሃዶች አሉት. የትኛው ሰው ሰራሽ እሴት "ውጤታማ የጭስ ማውጫ ጋዝ ፍጥነት" ይባላል። ይህ ከትክክለኛው የጭስ ማውጫ ፍጥነት ከፍ ያለ ነው. ምክንያቱም ለቃጠሎ የሚሆን የአየር ብዛት ግምት ውስጥ አይገቡም. ትክክለኛው እና ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ልክ እንደ አየር እና ውሃ በማይጠቀሙ የሮኬት ሞተሮች ውስጥ ተመሳሳይ ነው።

አጠቃላይ ጉዳዮች

የነዳጁ መጠን ብዙውን ጊዜ የሚለካው በጅምላ ነው። ጥቅም ላይ ከዋለ, ልዩ ተነሳሽነት በ EM ውስጥ ግፊት ነው, ይህም በመጠን ትንተና እንደሚታየው, የፍጥነት አሃዶች አሉት. እና ስለዚህ UI ብዙ ጊዜ በሴኮንድ ሜትር ይለካል። እና ብዙውን ጊዜ የጭስ ማውጫው ውጤታማ ፍጥነት ይባላል። ይሁን እንጂ በጅምላ ጥቅም ላይ ከዋለ በኃይል የተከፋፈለው የነዳጅ ልዩ ግፊት የጊዜ አሃድ ይሆናል. እና ስለዚህ የተወሰኑ ግፊቶች በሰከንዶች ውስጥ ይለካሉ።

በዘመናዊው ዓለም ውስጥ ዋነኛው የሆነው፣ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለው ይህ ደንብ ነው።coefficient r₀ (በምድር ላይ ያለ የስበት ፍጥነት መጨመር)።

የሮኬቱ ግፊት (ነዳጁን ጨምሮ) በአንድ አሃድ የሚለዋወጠው ፍጥነት ከተለየ የግፊት ግፊት ጋር እኩል መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል።

ልዩዎች

በግፋው ከፍ ባለ መጠን ለተወሰነ ጊዜ የተወሰነ ግፊት ለማመንጨት የሚያስፈልገው ነዳጅ ይቀንሳል። በዚህ ረገድ, ፈሳሹ የበለጠ ውጤታማ ነው, የበለጠ UI. ይሁን እንጂ ይህ ከኃይል ቆጣቢነት ጋር መምታታት የለበትም, ይህም ግፊትን በመጨመር ሊቀንስ ይችላል, ምክንያቱም የሞተሩ ልዩ ተነሳሽነት, ከፍተኛ ውጤትን ይሰጣል, ይህንን ለማድረግ ብዙ ጉልበት ያስፈልገዋል.

እንዲሁም መጎተትን በልዩ ግፊት መለየት እና አለማደናቀፍ አስፈላጊ ነው። UI የሚፈጠረው በእያንዳንዱ የነዳጅ አሃድ ነው። እና ግፊት በአንድ የተወሰነ መሣሪያ የሚፈጠረው ቅጽበታዊ ወይም ከፍተኛ ኃይል ነው። በአብዛኛዎቹ አጋጣሚዎች በጣም ከፍተኛ የሆነ የግፊት ማነቃቂያ ስርዓቶች - አንዳንድ ion ጭነቶች 10,000 ሰከንድ ይደርሳሉ - ዝቅተኛ ግፊት ይፈጥራሉ።

ግፋውን ሲያሰሉ ከመጠቀምዎ በፊት ከተሽከርካሪው ጋር የተሸከመው ነዳጅ ብቻ ግምት ውስጥ ይገባል ። ስለዚህ, ለሮኬት ኬሚስት, ጅምላው ሁለቱንም አስተላላፊ እና ኦክሳይደርን ያካትታል. በአየር ለሚተነፍሱ ሞተሮች የፈሳሹ መጠን ብቻ ነው የሚወሰደው እንጂ በሞተሩ ውስጥ የሚያልፍ የአየር ብዛት አይደለም።

በከባቢ አየር መጎተት እና እፅዋቱ በከፍተኛ የቃጠሎ ፍጥነት ከፍተኛ የሆነ ልዩ ስሜትን ማቆየት አለመቻሉ ሁሉም ነዳጅ በተቻለ ፍጥነት ጥቅም ላይ የማይውልበት ምክንያት ነው።

ከባድጥሩ ኤምአይ ያለው ሞተር ደካማ አፈጻጸም ካለው የብርሃን መሳሪያ በመውጣት፣ ርቀት ወይም ፍጥነት ላይ ውጤታማ ላይሆን ይችላል

የአየር መቋቋም እና በበረራ ወቅት የነዳጅ ፍጆታ ባይቀንስ ኤምአይ የሞተርን ብዛት ወደ ፊት መገፋፋት የሚቀይር ቀጥተኛ መለኪያ ይሆናል።

በሴኮንዶች ውስጥ ልዩ ግፊት

ለአንድ የተወሰነ ግፊት በጣም የተለመደው አሃድ Hs ነው። ሁለቱም በ SI አውድ ውስጥ እና ኢምፔሪያል ወይም የተለመዱ እሴቶች ጥቅም ላይ በሚውሉባቸው ጉዳዮች ላይ። የሰከንዶች ጥቅም የመለኪያ አሃድ እና አሃዛዊ እሴት ለሁሉም ስርዓቶች ተመሳሳይ እና በመሠረቱ ሁለንተናዊ ናቸው። ሁሉም አምራቾች ማለት ይቻላል የሞተር ብቃታቸውን በሰከንዶች ውስጥ ይዘረዝራሉ። እና እንደዚህ አይነት መሳሪያ የአውሮፕላኑን እቃዎች ለመወሰን ጠቃሚ ነው።

ውጤታማውን የጭስ ማውጫ ፍጥነት ለማግኘት በሰከንድ ሜትሮችን መጠቀም እንዲሁ የተለመደ ነው። ይህ እገዳ የሮኬት ሞተሮችን በሚገልጽበት ጊዜ ሊታወቅ የሚችል ነው, ምንም እንኳን የመሳሪያዎቹ ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ከትክክለኛው በእጅጉ ሊለያይ ይችላል. ይህ ሊሆን የቻለው ቱርቦፖምፖች ከተከፈቱ በኋላ ነዳጅ እና ኦክሲዳይዘር ወደ ላይ በመጣሉ ነው። ለአየር መተንፈሻ ጄት ሞተሮች ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት አካላዊ ትርጉም የለውም። ምንም እንኳን ለማነፃፀር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል.

አሃዶች

እሴቶቹ በNs (በኪሎግራም) የተገለጹት ያልተለመዱ እና በቁጥር እኩል አይደሉም ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት በ m/s (ከኒውተን ሁለተኛ ህግ እና የእሱትርጓሜዎች)።

ሌላ አቻ አሃድ የተወሰነ የነዳጅ ፍጆታ ነው። እንደ g (kN s) ወይም lb/hr ያሉ የመለኪያ አሃዶች አሉት። ከእነዚህ ክፍሎች ውስጥ ማንኛቸውም ከተወሰኑ ግፊቶች ጋር የተገላቢጦሽ ናቸው። እና የነዳጅ ፍጆታ የጄት ሞተሮች አፈጻጸምን ለመግለፅ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል።

አጠቃላይ ትርጉም

ለሁሉም ተሸከርካሪዎች የተወሰነ ግፊት (በምድር ላይ በአንድ ዩኒት የነዳጅ ክብደት ግፋ) በሰከንዶች ውስጥ በሚከተለው ቀመር ሊወሰን ይችላል።

ሁኔታውን ለማብራራት ይህንን ማብራራት አስፈላጊ ነው፡

F የስበት ኃይል መደበኛ ነው፣ እሱም በስም የተገለጸው በመሬት ላይ ያለው ኃይል፣ በ m/s 2 (ወይም ft/s squared)።
g የጅምላ ፍሰት መጠን በኪግ/ሰ ነው፣ ይህም በጊዜ ሂደት የተሽከርካሪው የጅምላ ለውጥ መጠን (ነዳጅ ሲገፋ) አሉታዊ ሆኖ ይታያል።

መለኪያ

የእንግሊዘኛ አሃድ፣ ፓውንድ፣ ከሌሎች ክፍሎች በበለጠ በብዛት ጥቅም ላይ ይውላል። እና እንዲሁም ይህንን ዋጋ በሰከንድ ለፍሰቱ መጠን ሲተገበሩ, በሚቀይሩበት ጊዜ, ቋሚው r 0 አላስፈላጊ ይሆናል. በጂ 0 ሲካፈል ከክብደቱ ጋር እኩል ይሆናል።

I sp በሴኮንዶች ውስጥ ክብደቱ ከመግፋት ጋር እኩል ከሆነ መሳሪያው የተለየ የሮኬት ሞተር ግፊትን የሚፈጥርበት ጊዜ ነው።

የዚህ የቃላት አገባብ ጥቅም መጠቀም መቻሉ ነው።ሮኬቶች, መላው ምላሽ የጅምላ ቦርድ ላይ በማጓጓዝ የት, እንዲሁም እንደ አውሮፕላኖች, የት አብዛኛው ምላሽ የጅምላ ከከባቢ አየር ይወሰዳል. እንዲሁም፣ ጥቅም ላይ ከዋሉት ክፍሎች ነጻ የሆነ ውጤት ይሰጣል።

ልዩ ግፊት እንደ ፍጥነት (ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት)

በጂኦሴንትሪክ ፋክተር g 0 በቀመር ውስጥ በርካቶች የሮኬት ግፊትን (በተለይ) በአንድ አሃድ የጅምላ የነዳጅ ፍሰት መጠን መግለጽ ይመርጣሉ። ይህ የፕሮፔላንትን ልዩ የግፊት ቅልጥፍናን ለመወሰን እኩል ትክክለኛ (እና በአንዳንድ መንገዶች በመጠኑ ቀላል) መንገድ ነው። ሌሎች አማራጮችን ካጤንን, ሁኔታው በሁሉም ቦታ ማለት ይቻላል ተመሳሳይ ይሆናል. የአንድ የተወሰነ ግፊት ሮኬቶች በቀላሉ ከመሣሪያው አንፃር ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ናቸው። የአንድ የተወሰነ ግፊት ሁለቱ ባህሪያት እርስ በእርሳቸው ተመጣጣኝ ናቸው እና እንደሚከተለው ይዛመዳሉ።

ቀመሩን ለመጠቀም የሚከተለውን መረዳት አለቦት፡

I - በሰከንዶች ውስጥ የተወሰነ ግፊት።
v - መግፋት፣ በ m/s ይለካል። የትኛው ውጤታማ ከሆነው የጭስ ማውጫ ፍጥነት ጋር እኩል ነው፣ በ m/s (ወይም ft/s፣ እንደ g ዋጋ ይለያያል)።
g የስበት ኃይል መለኪያ ነው፣ 9.80665 m/s 2. In Imperial units 32.174 ft/s 2.

ይህ እኩልታ በጄት ሞተሮች ላይም ይሠራል፣ነገር ግን በተግባር ብዙም ጥቅም ላይ አይውልም።

አስታውስ አንዳንዴ የተለያዩ ቁምፊዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። ለምሳሌ, c ለጭስ ማውጫ ፍጥነትም ይቆጠራል. ምልክቱ እያለsp በምክንያታዊነት ለ UI በ N s/kg አሃዶች መጠቀም ይቻላል። ግራ መጋባትን ለማስወገድ፣ መግለጫው ከመጀመሩ በፊት በሰከንዶች ውስጥ የሚለካ ለተወሰነ ዋጋ ማስያዝ ተገቢ ነው።

ይህ ከሮኬት ሞተር ልዩ ግፊት ፣ ቀመር ግፊት ወይም የእንቅስቃሴ ኃይል ጋር ይዛመዳል።

እዚህ m የጅምላ የነዳጅ ፍጆታ ነው፣ ይህም የተሽከርካሪው መጠን የመቀነሱ መጠን ነው።

መቀነስ

ሮኬቱ ተንቀሳቃሾቹን በሙሉ መያዝ አለበት። ስለዚህ, ያልተቃጠለ ምግብ በብዛት ከመሳሪያው ጋር መፋጠን አለበት. የተወሰነ ግፊትን ለማሳካት የሚያስፈልገውን የነዳጅ መጠን መቀነስ ቀልጣፋ ሮኬቶችን ለመገንባት ወሳኝ ነው።

Tsiolkovsky ልዩ የግፊት ፎርሙላ እንደሚያሳየው ለሮኬት ባዶ ጅምላ እና የተወሰነ መጠን ያለው ነዳጅ ላለው ሮኬት አጠቃላይ የፍጥነት ለውጥ ከጭስ ማውጫው ውጤታማ ፍጥነት ጋር በተመጣጣኝነት ሊመጣ ይችላል።

መንኮራኩር የሌለበት መንኮራኩር በአኗኗሩ እና በማንኛውም የስበት መስክ በሚወሰን ምህዋር ውስጥ ይንቀሳቀሳል። ከተዛማጅ የፍጥነት ጥለት (Δv ተብሎ የሚጠራው) መዛባት የሚገኘው የጭስ ማውጫውን ብዛት ወደሚፈለገው ለውጥ በተቃራኒ አቅጣጫ በመግፋት ነው።

ትክክለኛ ፍጥነት ከውጤታማ ፍጥነት

እዚህ ላይ እነዚህ ሁለት ጽንሰ-ሐሳቦች በከፍተኛ ሁኔታ ሊለያዩ እንደሚችሉ ልብ ሊባል የሚገባው ጉዳይ ነው። ለምሳሌ, በከባቢ አየር ውስጥ ሮኬት ሲፈነዳ, ከኤንጂኑ ውጭ ያለው የአየር ግፊት ያስከትላልብሬኪንግ ሃይል. የትኛው ልዩ ግፊትን ይቀንሳል እና ውጤታማ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ይቀንሳል, ትክክለኛው ፍጥነት በተግባር ግን ሳይለወጥ ይቆያል. በተጨማሪም አንዳንድ ጊዜ የሮኬት ሞተሮች ለተርባይን ጋዝ የተለየ አፍንጫ አላቸው። የውጤታማው የጭስ ማውጫ ፍጥነት ስሌት በመቀጠል ሁለቱን የጅምላ ፍሰቶች አማካኝ ማድረግ እና ማንኛውንም የከባቢ አየር ግፊት ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል።

ቅልጥፍናን ጨምር

በአየር ለሚተነፍሱ ጄት ሞተሮች በተለይም ቱርቦፋኖች ትክክለኛው የጭስ ማውጫ ፍጥነት እና ውጤታማ ፍጥነት በብዙ ትዕዛዞች ይለያያሉ። ይህ የሆነበት ምክንያት አየርን እንደ ምላሹ መጠን ሲጠቀሙ, ጉልህ የሆነ ተጨማሪ ፍጥነት በመገኘቱ ነው. ይህ በአየር ፍጥነት እና በጭስ ማውጫ ፍጥነት መካከል የተሻለ ግጥሚያ እንዲኖር ያስችላል ይህም ኃይል እና ነዳጅ ይቆጥባል። እና ትክክለኛውን ፍጥነት በሚቀንስበት ጊዜ ውጤታማውን አካል በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል።

የኃይል ብቃት

ለሮኬቶች እና እንደ ion ሞዴሎች ላሉ ሮኬቶች መሰል ሞተሮች፣ sp ዝቅተኛ የኃይል ብቃትን ያሳያል።

በዚህ ቀመር ቁ _e ትክክለኛው የጄት ፍጥነት ነው።

ስለዚህ የሚፈለገው ኃይል ከእያንዳንዱ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ጋር ተመጣጣኝ ነው። በከፍተኛ ፍጥነት፣ ለተመሳሳይ ግፊት ብዙ ተጨማሪ ሃይል ያስፈልጋል፣ ይህም በአንድ አሃድ ያነሰ የሃይል ቅልጥፍናን ያስከትላል።

ነገር ግን አጠቃላይ የአንድ ተልዕኮ ሃይል በጠቅላላ የነዳጅ አጠቃቀም እና እንዲሁም ለአንድ ክፍል ምን ያህል ሃይል እንደሚያስፈልግ ይወሰናል። ለዝቅተኛ የጭስ ማውጫ ፍጥነትየዴልታ-ቪ ተልዕኮን በተመለከተ ከፍተኛ መጠን ያለው ምላሽ መስጠት ያስፈልጋል። በእውነቱ, በዚህ ምክንያት, በጣም ዝቅተኛ የጭስ ማውጫ ፍጥነት ኃይል ቆጣቢ አይደለም. ግን የትኛውም አይነት ከፍተኛ ነጥብ ያለው እንዳልሆነ ታወቀ።

ተለዋዋጭ

በንድፈ ሀሳቡ፣ ለተወሰነ ዴልታ-ቪ፣ በህዋ ውስጥ፣ ከሁሉም ቋሚ የጭስ ማውጫ ፍጥነት እሴቶች መካከል፣ v_e=0.6275 ለአንድ የመጨረሻ ብዛት በጣም ሃይል ቆጣቢ ነው። ለበለጠ ለማወቅ፣ በጠፈር መንኮራኩሩ ተንቀሳቃሽ መሳሪያ ውስጥ ያለውን ሃይል ማየት ይችላሉ።

ይሁን እንጂ፣ ተለዋዋጭ የጭስ ማውጫ መጠኖች የበለጠ ኃይል ቆጣቢ ሊሆኑ ይችላሉ። ለምሳሌ፣ ሮኬት ከምርቱ ፍጥነት ጋር እኩል የሆነ የጭስ ማውጫ ፍጥነትን በመጠቀም በአንዳንድ አዎንታዊ የመነሻ ፍጥነት ከተፋጠነ፣ ምንም ሃይል እንደ ምላሽ ብዛት ኪነቲክ አካል አይጠፋም። ቋሚ በሚሆንበት ጊዜ።