Ионный движитель вместо имплеера?
Забавная дискуссия получилась. Я в отпуске был и тему эту пропустил как то.
Ближе всех к истине подошел Concord. Действительно, только импульс разгона иона реактивно передается на ускоритель. А процесс распределения ионом этого импульса по нейтральным молекулам на тяге никак не сказывается.
И заставить каким то образом взаимодействовать эти молекулы с конструкциями движетеля нельзя в принципе.
Согласитесь, что струя реактивного двигателя тоже раздает импульс дальше на окружающие слои воздуха. Но на тяге это уже никак не сказывается, так как происходит вне сопла.
Отсюда следует, что секундный расход воздуха надо ионизировать и разогнать в движителе. Причем энергия ионизации пропадет полностью без пользы, поскольку рекомбинация по принципу действия движителя должна происходить за его пределами.
Получить сколь-нибудь практически пригодный КПД на таком принципе невозможно ТЕОРЕТИЧЕСКИ. Потому и пробовать не надо.
Вообще, чтобы предлагать новые принципы, хорошо бы разобраться в старых. Теорию почитать воздушного винта и винта в кольце - то бишь импеллера. Тогда и не будет отсылок к причине низкого его КПД в “закручивании” воздуха.
Учите матчасть! А идеи придут позже.
Вообще то, импульс движителю как раз передается на протяжении всего движения заряженной частицы от одного электрода к другому. И это происходит посредством электрического поля. . Передний, положительный электрод отталкивается своим полем от положительно-заряженого иона, а задний, отрицательный - притягивается своим полем к положительно-заряженому иону, пролетающему в данный момент через движитель.
Физического-же контакта между молекулами и движителем тут вообще не предусмотренно, в отличие от пропеллеров и прочих вентиляторов.
А вообще… уже ясно, что по КПД ионный мотор слабоват…
собрал я сейчас ионный двигатель за 15 мин 😁
Конструкция:
Люстра чижевского Аэроион 25, напруга 25кВт, потребляет 1,5 ватт ( не точно)
Надел на нее цилиндр из листов а4, высота 30см, диаметр 30 см.
Поставил все это на весы (чуствительность 1г) и сбросил на 0.
Лист а4 обернул фольгой и подключил к батарее.
Включаю, на весах - 0.
Подношу сверху лист фольги, слышен ветерок, на весах до минус 5 г. , можно взлетать 😁
Итого - мощность 1,5 ватта, тяга 5 грамм, вес люстры 803 гр
Какой получился КПД ? 😃
Чёто про фотонник и его кпд с антиком и нормальным дерьмом дебаты затушевались ? ☕
На самом деле в этом движителе, как я уже говорил много постов назад 😃 , нужен другой ионизатор. Тогда тяга будет гораздо выше. И КПД, в принципе, приемлемый, если исключить всякие там коронирования и прочие утечки.
Главный недостаток в том, что единица рабочей площади ионного движителя развивает тягу примерно на порядок меньше, чем развил бы тягу пропеллер, ометающий такую-же площадь (кто то из участников обсуждения уже обратил на это внимание). К тому-же, пропеллер можно раскрутить, получив больше тяги, а эффективность ионизации в ионном движителе ограничена. Повышая напряжение, вместо увеличения тяги в конечном итоге получим банальный пробой 😃
А вообще - считаем - 5 грамм на 1,5 ватта. Значит, на 50 ватт будет сколько грамм? Правильно! 166 😃 Т.е. КПД примерно сравним с электродвигателями 😎
А сравнивать массу люстры с массой установки для ЛА смысла нет - ибо в люстре за малой массой никто не гнался, а для самолетика всю установку при мощности 50-100 вт можно загнать в 100-150 г (тоже уже обсуждалось)
А какую конструкцию вы предлагаете ?
Можно ли сделать ее многослойной ± ± ± ± , для увеличения площади ?
Хочется поэксперементировать.
ps Если я померяю ток между сеткой и батареей, у меня мультиметр не сгорит ?
Поймать китайским мультиметром ток вряд ли удасться вообще - при таком напряжении он слишком слаб, да и пробивать будет ваш мультиметр всякро разно наискосяк. Прикольнее только измерять ток в розетке! 😅
Сделать конструкция многослойной тоже вряд ли удастся.
На мой взгляд, самый очевидный способ повысить КПД и мощность - сделать сетки электродов мелкозернистыми и большой площади, расположив строго параллельно друг другу (иначе там, где сетки ближе ток будет резко сильнее, а во всех другим местах упадет, в результате чего работа движителя станет неэффективной).
Можно разбить весь движитель на секции, подключеные к источнику напряжения через высоковольтные диодные сборки. Тогда ток в каждой из секций будет примерно одинаков и их площадь будет использоваться более равномерно\эффективно.
ОК, измерял я ток в розетке 😈 … в разрыве цепи, конечно 😛
Показывает 2,78 mA, т.е. потребляемая мощность получается 230*(2,78/1000)~0,64 Вт ❗
Как посчитать реальный КПД ?
Я только силу тяги нашел: 0,005*9,8=0,049 Н
Как это перевести в ватты ?
- блин, да ну выучите же вы уже наконец физику, хотя-бы школьную программу!.. 😕
Из одной силы мощность не найти. Надо знять хотя-бы еще и путь, на котрый она перемещает объект за единицу времени.
- блин, да ну выучите же вы уже наконец физику, хотя-бы школьную программу!.. 😕
Из одной силы мощность не найти. Надо знять хотя-бы еще и путь, на котрый она перемещает объект за единицу времени.
На х… то путь знать? Она же ее вверх перемещает ❗
Вот только зачем тягу в ватты переводить…
Просто если предположить что потребляемая помщность излучателя 0,64Вт, то при мощности в 100 Вт (если я правильно помюно то именно такю планировал использовать автор), получим ориентировочную тягу 7,65 Н ❗ То есть эта конструкция сможеть поднять себя за волосы при массе не более 700г ❗
Верно.
И при КПД, какхем, 40% получаем тягу в 300г. Вполне сравнима с электролетами! 😒
Однако, задача конструирования эффективного ионизатора по прежнему актуальна. КПД и абсолютная величина тяги будет определятся именно им…
PS: …или все-таки попробовать сделать, вдруг полетит? 😋
Вот только зачем тягу в ватты переводить…
Чтобы посчитать кпд в %-ах. Ведь, кпд=выдваемая мощность/потребляемая мощность.
Можно, в принципе, посчитать в граммах на ватт, как это сделано на
www.flyingmodels.org/index_en.htm.
Самый КПД-шный движок там - Model Motors, AXI 2212/34. Максимальная эффективность которого 11,7 гр/Вт.
КПД моей конструкции 5/0,64~7,8 гр/Вт - имхо, весьма неплохо, учитывая то, что она была сделана за 15 мин и об ее оптимальности не было и речи.
В качестве преобразователя можно использовать схему из электрошокера “Кобра” или “Скат”:
Вес 200 г.(из них сам корпус, наверное, весит грамм 100, т.к. ударопрочный)
Напруга - 120 кВ
Мощность ~10 Вт (питание: до 1 А, 10,8 вольт).
(при уменьшении расстояния между электродами и увеличении их площади, мощность, вероятно, возрастет).
Vovik уже писал:
Отсюда следует, что секундный расход воздуха надо ионизировать и разогнать в движителе. Причем энергия ионизации пропадет полностью без пользы, поскольку рекомбинация по принципу действия движителя должна происходить за его пределами.
Получить сколь-нибудь практически пригодный КПД на таком принципе невозможно ТЕОРЕТИЧЕСКИ. Потому и пробовать не надо.
Но Yoqik все же предлагает свой движетель.
Далее измеряет силу взаимодействия частей движителя друг с другом и это понимает как тягу.
Дальше-больше: пытается посчитать кпд системы не производящей работы.
Все равно что силу с которой мы давим на стул принимать за тягу и пытаться посчитать кпд.
Как писал Vovik Учите матчасть!
да, точно, это оказалось всего-лишь силой взаимодействия 😵 можно забить 😃
ps Если известна сила тяги двигателя и потребляемая мощность, разве его кпд посчитать нельзя ? Перемещение воздуха не является работой ?
Электрошокер своих денег не стоит. Ни для модели, ни, тем более, для попытки применения по назначению.
Из строчника, транзистора и пары резюков можно собрать за 200 ублей преобразователь мощностью 50-100 Вт с выходным напряжением 25 кВ.
Собственно, детали я сегодня уже купил. Правда, не для ионного движителя, но раз уж пошла такая пьянка - проведу и такой эксперимент.
Если есть движение воздуха то оценить кпд можно.
Надеюсь не ошибусь – давно уже не школьник.
Имеем:
- V-скорость потока воздуха (оценить ее можно пустив сигаретный дым изо рта и я думаю что в вашем случае не более 0.5 м/с)
- D=0.3-диаметр прохода в движителе для потока воздуха
- X=1кг/м.куб-плотность воздуха
Значит мощность,приобретенную потоком воздуха-
m*v*v/2t=v*v*v*x*d*d*3.14/8 -промежуточные вычисления не привожу-несложно
если отталкиваться от массового расхода воздуха.
Получаем:
0.5*0.5*0.5*1*0.3*0.3*3.14/8=0.0044 вт.
При подводимой мощности 0.64вт кпд 0.0067 или 0.67 процента.
Кстати можно просто рассчитать и максимально достижимую тягу с единицы площади,
пользуясь только школьной физикой.
Ух как ты ловко все расчитал! От балды взял цифру в 0,5 метра в секунду и пришел к выводу, что КПД 0,67% 😁
Нет дружище, так не пойдет. Как раз скорость воздуха надо брать конкретную. И она явно больше 0,5 метра в секунду, ибо человеческое тело столь слабый сквозняк не зарегестрировало бы.
Я думаю что меньше 0.5 м/с ,ты думаешь что больше-
а может спросим Yogik-а- пусть пустит дымок.
А чтобы поставить точку в этом вопросе рассчитай максимальную
тягу достижимую с единицы площади.
Подскажу-если брать как граничные условия напряжение пробоя воздушного зазора и не принимать затрат энергии на ионизацию-то это задача школьной
физики.
Если сумеешь рассчитать - то убедишься в бесполезности затеи,
если нет -то что умничать.
Вообще то, импульс движителю как раз передается на протяжении всего движения заряженной частицы от одного электрода к другому. И это происходит посредством электрического поля. . Передний, положительный электрод отталкивается своим полем от положительно-заряженого иона, а задний, отрицательный - притягивается своим полем к положительно-заряженому иону, пролетающему в данный момент через движитель.
Физического-же контакта между молекулами и движителем тут вообще не предусмотренно, в отличие от пропеллеров и прочих вентиляторов.
А вообще… уже ясно, что по КПД ионный мотор слабоват…
Поясняю еще раз. Движитель посредством поля взаимодействует только с ионами! Т.е. в расчете тяги учитывается только секундный массовый расход по ионам, а не по всему воздуху, который захватывается потоком ионов.
Все почему-то бросились считать КПД преобразователей. Примите для простоты его равным 100% и с нулевым весом. А теперь посчитайте КПД всего движетеля, посмотрев по справочнику работу по ионизации одного моля азота, для простоты. У вас отпадет желание что-либо считать дальше.
В начале темы ее автор вскользь упомянул причину низкого КПД импеллера - высокая избыточная скорость реактивной струи при меньшем, чем у пропеллера секундном массовом расходе воздуха. Потом про это все забыли. А зря. Именно тут “собака и порылась” 😃
Ну, скажем, вначале то молекулы ионизируются, а в конце воттанавливают свой заряд, так что процесс энергетически уравновешенн 😃
Правда, справедливости ради стоит заметить, что энергия уходит на образования Озона, атомарного кислорода и азота и прочей фигни, которая сопутствует ионизации.
Что касается воздуха - то как раз взаимодействие через ионы происходит с БОЛЬШИМ объемом воздуха.
Рассмотрим такой случай:
1 ион летит от анода к катоду без столкновений - его движение равноускореное и он находится между электродами определенное время. Это время мало и за это время конструкция двигателя получает малый импульс, так как время действия силы электрического поля, притягивающего элекроды к иону мало.
2 Ион сталкивается с молекулами и его движение замедляется. При этом неважно, передает ли он свой заряд другим молекулам или оставляет себе - быстрее до сопла заряд от этого не долетит. Время пролета иона увеличивается и время воздействия связанного с ним поля возрастает.
Эти же два случая можно рассмотреть с позиции закона сохранения импульса, где как раз и будет видно, что масса взаимодействующего воздуха возрастает. Но мне лень, вы уж сами дгадайтесь 😃
Но в принципе эффективность такого движителя при сравнимой с винтом площади ниже почти на порядок. Поэтому нужно использовать БОЛЬШИЕ электроды, чтобы качать побольше воздуха. А иначе и мощность-то большую не развить…