Изкуствена гравитация на космически кораб

вместо бленувания теоретичен раздел

Модератори: mishaikin, bobo, Betelgeuse

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Изкуствена гравитация на космически кораб

Мнение от Relinquishmentor » вт мар 27, 2012 09:53

Намерете каква форма трябва да има космически кораб, във вътрешността на който, след като като се завърти около две взаимноперпендикулярни оси и се уравновеси Кориолисовия (жироскопичния) натиск, така че да няма въртене по третата, притегателната (центробежната) сила да е перпендикулярна на повърхността й във всяка една нейна (негова) точка.

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » чет мар 29, 2012 18:38

Ясно ли е условието?

Betelgeuse
Мнения: 1714
Регистриран: чет авг 11, 2005 22:26
Репутация: 11
Местоположение: остров Ванкувър
Контакти:

Мнение от Betelgeuse » чет мар 29, 2012 19:41

Горе долу е ясно. Подразбирам, че разглеждаме кухо тяло с еднакво дебели и еднакво плътни навсякъде стени. Или по-скоро - безкрайно тънки но едновременно масивни.

Но като гледам липсата на мераклии, най-добре давай направо решението (ако го имаш) ако до няколко дни друг не се обади.
Space is big. You just won't believe how vastly, hugely, mind-bogglingly big it is.

"...any scientist who couldn't explain to an eight-year old what he was doing is a charlatan."

Потребителски аватар
mirizlivka
Мнения: 156
Регистриран: пон дек 12, 2011 20:35
Репутация: 2
Местоположение: Пловдив
Контакти:

1

Мнение от mirizlivka » чет мар 29, 2012 20:45

Ами мисля че е сфера.

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Re: 1

Мнение от Relinquishmentor » пет мар 30, 2012 09:53

mirizlivka написа:Ами мисля че е сфера.
Ами докажи го :)

Потребителски аватар
mirizlivka
Мнения: 156
Регистриран: пон дек 12, 2011 20:35
Репутация: 2
Местоположение: Пловдив
Контакти:

Re: 1

Мнение от mirizlivka » пет мар 30, 2012 15:53

Relinquishmentor написа:
mirizlivka написа:Ами мисля че е сфера.
Ами докажи го :)
Е!Тук ме хвана,но мисля че центробежната сила е перпендикулярна на повърхността на сферата във всяка една нейна точка!Незнам немога да го докажа,но ти можеш да споделиш отговора с нас :wink: .

Потребителски аватар
sider
Мнения: 969
Регистриран: нед сеп 04, 2011 08:35
Репутация: 0
Местоположение: Смолян

Мнение от sider » пет мар 30, 2012 16:32

Сфера, при положение, че радиалните скорости по двете оси са равни. Инак, в общия случай - елипсоид (или както там се казва тяло, получено при ротацията на елипса около една от осите й).
Давай отговора, че и на мен ми е интересно :wink:
Meade SN8 F/4 LXD75 Canon 1000D

And it all started with simply looking up. Always look up, every chance you get. There’s a whole Universe out there waiting to be explored.
Phil Plait

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » пет мар 30, 2012 16:45

sider написа:Сфера, при положение, че радиалните скорости по двете оси са равни. Инак, в общия случай - елипсоид (или както там се казва тяло, получено при ротацията на елипса около една от осите й).
Давай отговора, че и на мен ми е интересно :wink:
Това получавам и аз. Ще напишеш ли решението?

Има една много интересна особеност в елипсоидната форма, която я прави според мен идеална за космически кораби с изкуствени гравитация с такова въртене, но да видя дали някой ще се сети каква е. Тя ще е и прелюдия към подточка б).

Потребителски аватар
sider
Мнения: 969
Регистриран: нед сеп 04, 2011 08:35
Репутация: 0
Местоположение: Смолян

Мнение от sider » пет мар 30, 2012 18:45

A, нямам решение, карам на интуиция :) Не се сещам за каква особеност говориш, но ако полуосите (респ. ъгловите скорости) не са подбрани правилно, изкуствената гравитация ще е с изразен градиент, т.е ако на някое място тежа 70 кг, няколко крачки встрани ще съм 75, което ще създава доста неприятен дискомфорт.
Meade SN8 F/4 LXD75 Canon 1000D

And it all started with simply looking up. Always look up, every chance you get. There’s a whole Universe out there waiting to be explored.
Phil Plait

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » пет мар 30, 2012 19:49

Да, точно за тази особеност говоря!
Че при подходящо подбрани полуоси в зависимост от ъгловите скорости, се получава така, щото гравитацията във всяка една точка от вътрешната повърхност е една и съща по големина, което, поне за мен, никак не е очевидно и даже пробвах какво би станало, ако центробежната сила не се изменяше линейно с нарастване на разстоянието до оста на въртене и се оказа, че в такъв случай фигурата, която съответства на изискването за перпендикулярност на гравитацията не съответства на изискването за еднаквостта й навсякъде по повърхността.

Имаш страхотна физическа интуиция, наистина, но знай, че тя често ни подвежда да си мислим, че нещата са по-прости и "естествени", отколкото са всъщност. Интуицията може да ни излъже, а уравненията-никога (стига да са правилно съставени :) :) )

Сега, след като изяснихме този феномен, ето и б) подточка:

б)За да се неутрализира жироскопичния ефект от въртенето по две оси (който би довел до прецесия и нутация на кораба) инжинерите първоначално решили да сложат жироскоп, който също да се върти по две взаимноперпендикулярни оси, за да уравновеси Кориолисовите сили, но изчислили, че трябва да бъде огромен и затова решили да го заменят с още един такъв еднакъв кораб и да вървят в комплект. Задачата е, като знаем, че притеглянето при вътрешната повърхност на елипсоида трябва да е еднакво навсякъде и да е същото като на земната повърхност (g) и като ни е дадена голямата полуос a и двете малки полуоси R, дебелината на стената на кораба d и плътността й rho (можем да смятаме, че е равномерно разпределена, а другата маса на кораба се пренебрегва спрямо нея), да намерим какви сили ще си оказват взаимно, когато почнат да се въртят.

Изображение

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » пет мар 30, 2012 20:10

в)

Потребителски аватар
sider
Мнения: 969
Регистриран: нед сеп 04, 2011 08:35
Репутация: 0
Местоположение: Смолян

Мнение от sider » пет мар 30, 2012 20:34

Леле, тук нивото стана като за нобелови лауреати :) Признавам си най-чистосърдечно, че не мога да ти устискам на темпото с една гола интуиция. До колкото виждам обаче от чертежа, добавянето на кораб-близнак нулира сумарния въртящ момент само по една от осите (в случая по Y). По Х обаче прецесията е неизбежна.
Meade SN8 F/4 LXD75 Canon 1000D

And it all started with simply looking up. Always look up, every chance you get. There’s a whole Universe out there waiting to be explored.
Phil Plait

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » пет мар 30, 2012 22:33

Гледах, гледах, но нищо не открих. Кое прави да има прецесия по х?

Потребителски аватар
sider
Мнения: 969
Регистриран: нед сеп 04, 2011 08:35
Репутация: 0
Местоположение: Смолян

Мнение от sider » съб мар 31, 2012 07:38

Relinquishmentor написа:Гледах, гледах, но нищо не открих. Кое прави да има прецесия по х?
E, възможно е и да бъркам, сам казваш, че няма ли уравнение, човек не може да бъде сигурен :)
Аз пък колкото и да гледам, не се сещам какви сили изобщо може да възникнат между корабите, ако приемем, че се движат инерционно, т.е. равномерно и праволинейно.
Интересен ми е начинът на задвижване на цялата система. Освен ако не си открил нов тип двигател, предполагам ще разчиташ на реактивна тяга. Въпросът е къде и как ще се монтират двигателите, за да ускорим системата до някаква стойност. Или докато двигателите работят предвиждаш те да създават гравитацията - т.е. ротацията да спре? Но в такъв случай първоначалната ти идея за хомогенност на ускорението по отношение на цялата вътрешна повръхност отива на кино.
С две думи, виждам известни инженерни капанчета, да ги наречем :)
Meade SN8 F/4 LXD75 Canon 1000D

And it all started with simply looking up. Always look up, every chance you get. There’s a whole Universe out there waiting to be explored.
Phil Plait

Relinquishmentor
Мнения: 643
Регистриран: пон май 22, 2006 16:30
Репутация: 0

Мнение от Relinquishmentor » съб мар 31, 2012 14:20

sider написа:E, възможно е и да бъркам, сам казваш, че няма ли уравнение, човек не може да бъде сигурен :)
Аз пък колкото и да гледам, не се сещам какви сили изобщо може да възникнат между корабите, ако приемем, че се движат инерционно, т.е. равномерно и праволинейно.
Интересен ми е начинът на задвижване на цялата система. Освен ако не си открил нов тип двигател, предполагам ще разчиташ на реактивна тяга. Въпросът е къде и как ще се монтират двигателите, за да ускорим системата до някаква стойност. Или докато двигателите работят предвиждаш те да създават гравитацията - т.е. ротацията да спре? Но в такъв случай първоначалната ти идея за хомогенност на ускорението по отношение на цялата вътрешна повръхност отива на кино.
С две думи, виждам известни инженерни капанчета, да ги наречем :)
Е как какви, нали ги споменавам вече толкова толкова пъти - това са силите на Кориолис или както се наричат в такива случаи - жироскопочни сили или сили породени от принудена прецесия и не знам още колко имена имат, но в същността си са Кориолисови сили.
В случая двата кораба се опитват да се завъртят по оста z, като левия натиска по часовниковата стрелка, а десния - обратно и така с помощтта на прътовете моментите се уравновесяват.
Колкото за задвижването - двигателите може да се хванат за двата лагера от лявата страна и така могат да придвижват кораба в посока x. Ако струите им са оцветени, трябва да се видят две преплетени винтови линии от отработеното гориво след кораба за неподвижен наблюдател. А това, че двигателите ще променят гравитацията на корабите е ясно, но можем да предположим че ще е достатъчно слабо, за да не влияе, докато се набира скорост. Доколкото си спомням Рама имаше max ускорение 2%g, а ние тука имаме два кораба :wink: .
Иначе най-голямото капанче, което аз виждам е триенето между осите и лагерите, което сигурно трябва е страшно голямо заради силния натиск и освен че ще забавя ротацията по y, ще товари и прътите с тангенциални напрежения, но не виждам как може да се избегне.
Изображение

Все пак никой ли няма да се пробва за подточка а)?
Тя всъщност е еквивалентна на еддна добре известна задача - ако е дадено едно силово (векторно) поле, да му се намерят еквипотенциалните повърхнини.

Потребителски аватар
bullet
Мнения: 30
Регистриран: вт май 15, 2012 14:26
Репутация: 0
Местоположение: Асеновград

Мнение от bullet » чет сеп 13, 2012 22:39

Да събудя темата! :D
С повече магнити на пода и железни обувки проблема е решен за предвижването по кораба :lol:, за предмети ще трябва повече сезал :lol:.
Ако обитемата част на кораба е във формата на диск, изправена вертикално,и да се върти с омерена скорост от 4-5 км. в час нямали да се получи гравитация :roll:. Това го гледах от филма Мисия до Марс, там така създаваха гравитация, но все пак това е само филм :wink: .
Sky-Watcher SKYLINER-200P 8
203mm (8") Telescope Focal Length: 1200mm (f/5.91)

Отговори
  • Подобни теми
    Отговори
    Преглеждания
    Последно мнение