Skąd się bierze energia w szybowcu?

[Pitlab]

Wczoraj oblatałem swojego Easy Glidera Pro. Fajnie się tym lata. Jako że sprzęt nowy spróbowałem policzyć jaka mi wyszła sprawność układu napędowego. Pomyślałem sobie że mając dane z wariometru zbilansuję energie zużytą z akumulatora z wypracowaną energią potencjalną.

 

Policzyłem że łącznie w 14 lotach model ważący 1,0kg został wyniesiony na łączną wysokość 1967m. Energia potencjalna to E=mgh = 1kg * 9,81m/s? * 1967m = 189,3 kJ [N*m?/s?].

 

Teraz policzmy ile zużyliśmy. Ładując pakiet wpompowałem w niego 2,16Ah. Łączny czas pracy silnika policzony z logu to 570s. Jeżeli upraszczając pominiemy pobór prądu w szybowcowej fazie lotu, to średni pobór prądu wyjdzie nam: 2,16Ah / (570s/3600s/h) = 13,64A.

Policzmy teraz energię elektryczną: Ee = IUt = 13,64A * (3*3,6V) * 570s = 83,97kJ.

 

Wychodzi że mamy wysokosprawne perpetum mobile. Z włożonych 84kJ osiągneliśmy 189kJ. :shock:

Gdzie popełniam błąd, lub skąd bierze się ta dodatkowa energia?

 

Był spory wiatr. Na silniku wzbijałem się głównie pod wiatr. Kąt natarcia był całkiem duży, więc może to wiatr tak mnie doenergetyzował?

Może noszenie? Co prawda warunki termiczne były przyzwoite, gradient termiczny wynosił 0,96°C/100m, ale termiki praktycznie nie obserwowałem, no może troszeczkę.

 

Czy ktoś jest w stanie wytłumaczyć o co tutaj chodzi?

 

Dodano trochę później: Rozwiązanie zagadki jest w 7 i 9 liście licząc od góry.

[specyfick]

Wydaje mi się że obliczenia są zbyt uproszczone.

Pierwsze uproszczenie to że przyjąłeś że nie ma płatowca. Czyli że cała energia elektryczna została zamieniona przyrost h. Tak jak w śmigłowcu.

Wydaje mi się że powinno się uwzględnić siłę jaka powstaje na płatowcu i to będzie przekładać się na brakującą część energi.

Z twoich wyliczeń wynika że należy włożyć mniej energii na osiągnięcie wysokości przy udziale modelu z płatowcem niż np. dla modeli bez np. śmigłowcowych.

 

Ale nie jestem wybitnym fizykiem, tyle co po uczelni technicznej.

[motyl]

Dokładnie jak pisze Paweł płaty czynia cuda.

 

 

Piotrze energia od silnika nie zamienia się bezpośrednio w Ep. silnik napędza model względem powietrza, a co robi powietrze opływając płaty chyba wszyscy wiemy i to ze im wiekszy kąt natarcia tym większa siła nośna. Spróbuj zrobić taki bilans po lotach w bezwietrzna pogodę

[Gość Jerzy Markiton]

Wydaje mi się, że wystarczyłoby zrobić takie same pomiary dla wznoszenia pod kątem 90 st jeśli silniczek na to pozwoli.

- Jurek

[Pitlab]

Ja też jestem trochę za cienki Bolek do takich analiz, ale siła nośna zależy od kilku stałych oraz kwadratu prędkości. Prędkość to energia kinetyczna, która też zależy od kwadratu prędkości, czyli energia kinetyczna powina być liniowo proporcjonalna do siły nośnej.

W szczególnym przypadku lotu płaskiego gdzie cała energia silnika zamieniana jest na energię kinetyczną (z jakąś tam sprawnością) płatowiec też powinien zacząć się wznosić.

W takim razie chyba rozumiem na czym polega regulacja wysokości prędkością obrotową silnika. :-)

 

A co do wiatru. Załóżmy że potrafię tak zaprogramować elektronikę że będzie utrzymywać płatowiec pod odpowiednim kątem natarcia. Czy jest szansa że przy odpowiednim wietrze uzyskam efekt "nieskończenie" długiego wiszenia (lub ogólniej: przenieszczania się z prędkością poziomą mniejszą niż prędkość wiatru bez utraty wysokości)?

Chyba tak. Coś podobnego miałem w 5 locie na załączonym wyżej fragmencie. Na wysokości 90-70m miałem opadanie dużo niższe niż przy normalny locie.

 

Swoją drogą spróbuję załapać się na jakaś wieczorną ciszę i też to przeanalizuję.

 

Zreszta patrz przypadek latania na zboczu - chociaż nie, tam jest dodatnia składowa pionowa prędkości powietrza wynikająca z rzeźby terenu odchylającego powietrze.

[Pitlab]

Wydaje mi się, że wystarczyłoby zrobić takie same pomiary dla wznoszenia pod kątem 90 st jeśli silniczek na to pozwoli.

Pomysł jest dobry :idea: , wtedy siła nośna nie pomaga we wspinaniu, jedynie przesuwa w bok ;-)

W moim przypadku obecnie tak sie nie da, chociaż pokombinuję ze śmiagłami tak aby nie przekroczyć jeszcze możliwości regulatora.

[Leda_g]

Policzyłem że łącznie w 14 lotach model ważący 1,0kg został wyniesiony na łączną wysokość 1967m. Energia potencjalna to E=mgh = 1kg * 9,81m/s? * 1967m = 189,3 kJ [N*m?/s?].

 

A nie przypadkiem 19292 J tj - 19,29 kJ :crazy:

 

EDIT

Jeżeli nie było noszeń to raczej niezłe perpetum moblie (opory powietrza też istnieją)

[motyl]

Piotrze podeślij mi loga z waria to popatrze swym okiem. i używasz kompensacji w swoim wario czy nie ??

[Pitlab]

Energia potencjalna to E=mgh = 1kg * 9,81m/s? * 1967m = 189,3 kJ [N*m?/s?].

A nie przypadkiem 19292J tj - 19,29kJ

 

:oops: Masz rację. Na początku zaczałm podstawiać masę w N zamiast w kg stąd wzieło się to dodatkowe 9,81. Potem skorygowałem wzór, ale o obliczeniach zapomniałem.

No to teraz wszystko zaczyna wygladać normalnie. Energia włożona jest większa od uzyskanej. Sprawność całego procesu to 23%.

 

Motyl: Log jest tuaj.

Mam sondę kompensacyjną, tą z Francji która jest opisana na forum ale nie montowałem jej do tego lotu. Jak pogoda dopisze to może spróbuję w niedzielę.

[specyfick]

co do wiatru. Załóżmy że potrafię tak zaprogramować elektronikę że będzie utrzymywać płatowiec pod odpowiednim kątem natarcia. Czy jest szansa że przy odpowiednim wietrze uzyskam efekt "nieskończenie" długiego wiszenia (lub ogólniej: przenieszczania się z prędkością poziomą mniejszą niż prędkość wiatru bez utraty wysokości)?

 

Przy przepływie laminarnym nie da się tego zrobić.

Jak zwiększysz kąt natarcia, wzrośnie współczynnik oporu, spadnie prędkość i zmniejszy się siła nośna. Wyjście z sytuacji to nie zmniejszać oporu, lub go zrównoważyć czyli dać silnik i śmigło = samolot albo linką i przywiązać do ziemi = latawiec.

 

Tu sprawność profilu jest decydująca w tych działaniach. W idealnych warunkach (bez wiatru) energia którą włożysz do modelu, musi równać się energii którą model odda i nie będzie inaczej, tak mówi NEWTON. Jak z rzutem swobodnym. Nie może być inaczej.

 

Tu w twoich obliczeniach bym był sceptyczny do kilku uproszczeń.

Termika i ruchy atmosfery nie zauważalne dla nas i dla urządzeń, dobry profil to wykorzysta. Wydaje mi się że pomiar ciśnień w okolicy modelu, przepływu strug i stanu atmosfery by wyjaśnił wszystko. Ale to juz wyższa matematyka.

[bubu2]

Uwazam, ze pojawił się ciekawy temat do analizy, który moze wielu modelarzom rozjaśnić problemy występujących w modelu , w locie sił, ciągów, mocy, pracy. Doboru prędkości i mocy silników. Skoków śmigieł, traconej mocy z napędu, ciężarów, kątów wznoszeń. Myślę, że wart jest dokładniejszej analizy, niekoniecznie liczbowej (jak w tym przypadku, w dodatku błędnej). Sądze, że warto by go przenieść do działu Aerodynamiki (dzisiaj połowy działów nie widać), by łatwiej go było znaleźć. Wiele pytań zadawanych na tym forum pośrednio lub bezpośredni wskazuje, że modelarze, w większości, mają problemy z rozumieniem zjawisk zachodzących w locie modelu. Bo już nawet rozumowe pierwsze analizy muszą powiedzieć, ze skoro wyszło perpetuum mobile (i to jakie), to coś było nie tak. A odpowiedzi zaczęły się dość mętne. Nie wiem, czy warto tym zawracać sobie głowę. bo większość nie chce wiedzieć, czy rozwijamy problem. Zacząłem go pisać w edytorze, ale by zadanie miało sens, wyjchodzi długa epistoła. Specyfik zaczął dobrze kombinować. pozdr.

[Pitlab]

Uwazam, ze pojawił się ciekawy temat do analizy, który moze wielu modelarzom rozjaśnić problemy występujących w modelu , w locie sił, ciągów, mocy, pracy. Doboru prędkości i mocy silników. Skoków śmigieł, traconej mocy z napędu, ciężarów, kątów wznoszeń. Myślę, że wart jest dokładniejszej analizy, niekoniecznie liczbowej (jak w tym przypadku, w dodatku błędnej).

Od siebie dodam że jestem na początku drogi do głębszego zrozumienia istoty lotu, i to zrozumienia ilościowego a nie tylko jakościowego. Robię narzędzie, które ma kontrolować lot a nie da się tego zrobić bez zrozumienia i dokładnej analizy. Z drugiej strony ciężko coś analizować nie mając danych, stąd być może problematyka rzadko gości na forum.

Próby wczorajszych obliczeń to taka rozgrzewka przed większym liczeniem a jak widać trzeba sie nieźle dogrzać... ;D

 

 

Wiele pytań zadawanych na tym forum pośrednio lub bezpośredni wskazuje, że modelarze, w większości, mają problemy z rozumieniem zjawisk zachodzących w locie modelu. Bo już nawet rozumowe pierwsze analizy muszą powiedzieć, ze skoro wyszło perpetuum mobile (i to jakie), to coś było nie tak.

Jak zwykle to potrzeba jest matką wielu rzeczy. Jak nie ma potrzeby to po co sobie zawracać głowę...

Akurat miałem potrzebę i co ważne możliwości do przeprowadzenia takiej analizy. To że mi wyszlo perpetum mobil było wyraźnym znakiem że coś jest nie tak, tylko samodzielnie nie mogłem znaleźć przyczyny stąd prośba na forum. Nie chciałbym być zrozumianym jako oszołom, który twierdzi że wynalazł takie coś.

Jednym z błędów jakie tu potełnialiśmy było pominięcie zasady zachowania energii. Energia nie może być wytworzona przez siłę nośną. To własnie energia (kinetyczna) jest zużywana na wytworzenia siły nośnej.

 

 

Nie wiem, czy warto tym zawracać sobie głowę. bo większość nie chce wiedzieć, czy rozwijamy problem.

Kto nie chce ten przeskoczy wątek. Nikt nie ma obwiązku czytania ani tym bardziej odpowiadania, ale sądząc po odzewie jest grupa osób która podejmuje wyzwanie głębszego zrozumienia tego czym się zajmujemy. Jeżeli nie macie nic przeciwko, to postaram sie podrzucać cześciej tego typu zagadki, rozwiązane bądź nie.

 

Nie tak dawno wałkowaliśmy problematykę rurki kompensacyjnej energii całkowitej. Okazuje sie że sprawa jest znana i opisana od dawna, tyle ze jeszcze w czasach przedinternetowych stąd ciężko coś wygooglać.

Jeden z kolegów sięgając do starych książek wyprowadził równania że ciśnienie kompensujące wskazania wariometru ma wartość ujemnego cisnienia dynamicznego. Ot taki pitot działający w drugą stronę :-)

[japim]

Piotrze - fajny temat. Tylko czytając pierwszy post odnosi się wrażenie, że jakaś herezja wisi w powietrzu. Mam prośbę - umieść w nim sprostowanie - że jednak wszystko gra.

 

Wracając do samego tematu, to na MEiLu są zajęcia z projektowania statków latających i osiągów samolotów. http://itlims.meil.pw.edu.pl/zsis/pomoce/BIPOL/bipol.htm

 

Strona była wspominana wielokrotnie.

Polecam lekturę - szczególnie skryptu Stafieja:

http://itlims.meil.pw.edu.pl/zsis/stafiej.pdf

i pana Danieleckiego:

http://www.dbc.wroc.pl/Content/1004/Danilecki_Konstruowanie.pdf?applet=yes

 

Jest tam dosłownie wszystko...

[Pitlab]

Piotrze - fajny temat. Tylko czytając pierwszy post odnosi się wrażenie, że jakaś herezja wisi w powietrzu. Mam prośbę - umieść w nim sprostowanie - że jednak wszystko gra.

OK, to dobry pomysł.

 

Polecam lekturę - szczególnie skryptu Stafieja: [....] i pana Danieleckiego: [...]

Dziekuję, zciagnąłem. Spróbuję się przez to przekopać w najbliższym czasie.