冒险提一个航妈弹射器的问题,势能储能的方式为什么不可 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 03:28:34
航妈弹射器的一个难点是能量储存然后再短时间内转化为机械能,这个应该没什么问题吧。

就这个能量储存转化的事小白抛个砖,请各位大侠分析分析,不怕喷,但求专业有数据的喷

蒸汽弹射,这个应该是内能转化为动能了吧。电弹,这个事电能转化为动能的。助推火箭是化学能转化为动能(中间转化步骤省略了,只看结果)。

内能跟电能转化是以用的两种方式,这两种能量可以有航妈的动力装置来连续提供,但其内能跟电能都不是很容易储存的。化学能是容易储存,但是又不能有航妈动力装置连续提供,可能还很危险。但是其实势能应该是最容易储存的,而且航妈的动力装置也可以连续的储存势能,比如重物下降势能的释放是瞬间的,但是我们可以慢慢的将其抬升,弹簧的松弛是瞬间的,但是我们可以慢慢将其压紧。

其实利用势能储能既简单,又高效,为什么在航妈上不可行呢?是材料不过关,体积过大,装置太复杂,还是能量释放的速度不够快?

PS:我知道弹簧弹飞机,或者吊个重物下落拉飞机起飞是不行的,就想请教下为何不行?最好有数据,本人物理荒废多年,运算能力不行,当次伸手党请专家有建设性的喷。
航妈弹射器的一个难点是能量储存然后再短时间内转化为机械能,这个应该没什么问题吧。

就这个能量储存转化的事小白抛个砖,请各位大侠分析分析,不怕喷,但求专业有数据的喷

蒸汽弹射,这个应该是内能转化为动能了吧。电弹,这个事电能转化为动能的。助推火箭是化学能转化为动能(中间转化步骤省略了,只看结果)。

内能跟电能转化是以用的两种方式,这两种能量可以有航妈的动力装置来连续提供,但其内能跟电能都不是很容易储存的。化学能是容易储存,但是又不能有航妈动力装置连续提供,可能还很危险。但是其实势能应该是最容易储存的,而且航妈的动力装置也可以连续的储存势能,比如重物下降势能的释放是瞬间的,但是我们可以慢慢的将其抬升,弹簧的松弛是瞬间的,但是我们可以慢慢将其压紧。

其实利用势能储能既简单,又高效,为什么在航妈上不可行呢?是材料不过关,体积过大,装置太复杂,还是能量释放的速度不够快?

PS:我知道弹簧弹飞机,或者吊个重物下落拉飞机起飞是不行的,就想请教下为何不行?最好有数据,本人物理荒废多年,运算能力不行,当次伸手党请专家有建设性的喷。
嗯嗯很有道理
弹簧储能太少,重物下落加速度太小
理论当然是有一定道理的,但是能量损耗会让一切工程实现的可能趋近于零.........貌似本菜以前也提过此种问题,想想成本和损耗,顿时释然鸟
楼主在第四段列举了两种势能储存的方式,但在第六段又将其否定。由此可见想法不错,却没有实现方法。
你都说是慢慢累计了,那么需要频繁出动时怎么办?
话说我的物理知识告诉我除了动能都是势能。。。
蒸汽弹射中高压高温蒸汽就是储能物质呀。
电磁弹射中电容就是储能物质呀。
zhguowen 发表于 2012-10-2 00:15
楼主在第四段列举了两种势能储存的方式,但在第六段又将其否定。由此可见想法不错,却没有实现方法。
这想法太简单了,应该是提及弹射器一个人最先想到的方法。但是既然不用,就必然有不用的道理,我就是像知道不用的道理。
弹簧复力弹射器和重力势能弹射器都被史上作为尝试论证过,因为可操性和效能方面的原因被淘汰。
记得在铁血看到过专门介绍这个的帖子。
herox3000 发表于 2012-10-2 00:18
你都说是慢慢累计了,那么需要频繁出动时怎么办?
话说我的物理知识告诉我除了动能都是势能。。。
蒸汽弹 ...
频繁出动不是问题。
这个慢慢累积是相对于飞机弹的那一下。30秒,60秒累积到那个能量就是慢慢,但对于频繁出动来说够了。
Redbee 发表于 2012-10-2 00:08
弹簧储能太少,重物下落加速度太小
同意,就是这个道理,要不然电磁弹射很好解决
herox3000 发表于 2012-10-2 00:18
你都说是慢慢累计了,那么需要频繁出动时怎么办?
话说我的物理知识告诉我除了动能都是势能。。。
蒸汽弹 ...
当然如果势能储能可行的话,不可能只是一根弹簧或者一块重物。而且任何储能方式的容量都是有限的,只要满足一定时间内的频繁出动就行,不可能是一直在频繁出动,舰载机数量也是有限的呀。

高压蒸汽跟电容当然是储能物质,而且已经应用了。但关键在于这两种储能方式技术难度都不小啊。而且最终转化的目标是飞机的动能,是机械能,从势能直接转化为动能的话是机械能转化为机械能,只存在一些摩擦的损耗按说不应该比内能或者电能转化为机械能损耗大呀。
楼主想法很美好
也没想过把一个劲度系数那么大的弹簧压紧要多大多强的液压装置
也没想过要多长
如果断了怎么替换诸如此类的问题
3D来了 发表于 2012-10-2 00:37
同意,就是这个道理,要不然电磁弹射很好解决
加速度小的问题应该可以通过齿轮组的变换来解决吧,只要重物够大
你算算所需的系数K并找到这样一种材料再来讨论这个问题

另外,谁告诉你弹簧的能量转换就比蒸汽高拉?
惊蛰0123 发表于 2012-10-2 00:21
弹簧复力弹射器和重力势能弹射器都被史上作为尝试论证过,因为可操性和效能方面的原因被淘汰。
记得在铁血 ...
求个链接呗,过去学习学习
wqzeolite 发表于 2012-10-2 00:52
加速度小的问题应该可以通过齿轮组的变换来解决吧,只要重物够大
重物要占多少地方空间?
kiow 发表于 2012-10-2 00:55
重物要占多少地方空间?
我不是来求证这玩意可行性的,而是来求证具体这玩意为咩不可行。。。具体的。。。
势能也不是凭空产生的。势能的产生也是靠其他能量转化来的。比如动能,电能,化学能什么的。
所以还不如直接转化成动能呢。
电弹用电容储能还是用飞轮储能??
wqzeolite 发表于 2012-10-2 00:52
加速度小的问题应该可以通过齿轮组的变换来解决吧,只要重物够大
兄弟,用齿轮的话,力(加速度)大的话行程(转速)小,行程(转速)大的话力(加速度)小,就像动量和冲量的转化一样,冲击持续时间短则冲力大,冲击时间长则冲力小。两个都要大的话只有储存足够的能量才行,
wqzeolite 发表于 2012-10-2 00:55
求个链接呗,过去学习学习
http://blog.china.com/u/101011/429378/201108/8467401.html
惊蛰0123 发表于 2012-10-2 01:33
http://blog.china.com/u/101011/429378/201108/8467401.html
很受教啊,非常感谢,不过这里面的是能弹射器可是让我大跌眼镜啊,居然还有这么土的方法!想都不敢想啊
方便大家看把21L给的内容转过来,源地址是,噩。。。我没资格发链接。。。源地址在21L。有几张图我没转贴过来,不过也不是很清楚,意义不太大



最近对航母弹射方式讨论比较多,有些是异想天开,有些其实历史上就出现过,现在给你们介绍几种曾经出现过的弹射方式,也让大家都不要瞎掰了



    弹射器发展中曾五花八门,经历各种尝试,虽有好多并未能用于实战,但并不代表其不成功,只是在具体可操作性上及部分性能对材料要求上存在一定的矛盾。故而并未进行实用,弹射器在类型上、功能上非常多,现介绍几个典型例子。
  

    弹簧复力弹射器  玩过弹弓的人都知道把石子弹出去的道理,而飞机在起飞的过程中也确实是加速度做功的过程,由于做功时间短,负荷冲击性相当大,这对一般机械来说是个无法克服的问题。而弹簧复力弹射器则是利用直线电机或储能机构把弹簧拉伸到储能位置,利用制动机构保持能量不释放,而工作时则利用控制系统断开制动机构,弹簧在复力下拉动动飞机加速,飞机在自身发动机及弹射器的合力下加速,初始工作冲程一般只有60米。不过遗憾的是这种弹射器不能直接把飞机弹射起飞,飞机必须在发动机的推力下滑行一段才能起飞。而且这种弹射器在实际研究中是把弹簧放置在开口的滑道里(内口带润滑油),目的是不让弹射器工作时不对周围产生影响,而且这种大功率弹簧对材料要求严格,试想一下这么大功率的弹簧在航母服役期间不更换,对材质要求是多么刻苛,即使是滑道,其精度也要求非常高。这种弹射器弹射飞机次数不高,因为它是靠储能机构完成储能的。更要命的是这种弹射器初始时拉力非常大,飞行员会发生短时的晕厥现象。对飞机的机构强度也要求相当高。而工作末端拉力又非常小,关键时候不能助推起飞。但这种弹射器效率高,停止无需采取缓冲手段。
  

    不过,据个人分析,这种弹射器用在老瓦上用于起飞预警机应该还是可行的,虽不能达到起飞,但经过滑跃板时起飞绝不成问题。
  

    势能弹射器  这种弹射器是利用坡度使飞机起飞,通过升降机等手段将飞机运至坡顶,工作时飞机将在重力及发动机推力的合力下加速,并实现起飞。这种弹射器实际上是势能释放做功过程。在飞机下滑的过程中,其路线是平滑的,曲线的,是根据运动时轨迹及受力而确定的。这种弹射器的优点是技术成份低,而且在飞机起飞过程中飞行员不会承受过份迫力,血液不会过于集中从而导致暂时晕厥现象。缺点是需要建一个很大的坡面,运行时航母风阻力增大,隐形效果不好,更重要的是起飞频率低,影响其它设备使用,还需要配套大功率的升降机等。
  

    不过这种弹射器也可用在陆基上,大家认为陆基上用弹射器完全是浪费,但其实由于弹射器可以减少飞机油耗,缩短起飞时间,紧急情况下意义上非常大。而且可以实验弹射器的性能。在陆基上,这种弹射器需要有山坡的地方才具备条件,不过有意思的是这种方式起飞也可用于飞机降落,当飞机降落时,关闭发动机,飞机在惯性下继续滑行,经过一段距离进行爬坡,在爬上坡顶时飞机的速度自然降到相当小的速度,节省了能源,又同时利用坡度使飞机减速。在海上一般比较适用于无动力的海上浮动机场,当然做的比较大一些而已,同样,也可利用坡底进行飞机着降。
  

    燃气弹射器  燃气弹射器在结构上与蒸汽弹射器有些相似,只不过是蒸汽的两端进气口变成了燃烧室,其中还原剂及氧化剂是通过高压注入的,不过是受控的,并且是持续注入的。当工作时,还原剂及氧化剂向燃烧室高压注入,点火装置使还原剂及氧化剂在燃烧室内反应并产生大量的热,气体推动活塞做功,由于还原剂及氧化剂持续注入,活塞将在气体不断推力下高速运行,从而使飞机起飞。当飞机起飞后还原剂及氧化剂停止注入,并打开燃烧室通气口,同时返回端的燃烧室通气口关闭,活塞会立即停止。返回与上述过程相同,只不过燃烧室及高压注入设备比工作的小而已。这种弹射器是靠控制注入还原剂及氧化剂来控制的,优点是不需要淡水,工作及返回时间短。但缺点特别多,首先是燃烧室的耐高温及防氧化等条件高,筒壁强度及耐高温要求高。注入还原剂及氧化剂的控制要求精准、数据反应快,有一定的危险性,消耗价格昂贵的液体还原剂及氧化剂,故障率高,排除大量气体污染及红外辐射等许多不利因素。因此这种弹射器实际上只是理论上进行讨论分析过,并未有大型实践的记载。
  

    蒸汽弹射器  这种弹射器是目前在役航母使用的弹射器。1950年8月,英国在“英仙座”航母甲板中线上安装了一台动力冲程45.5米的bxs-1蒸汽弹射器,试验获得初步成功。美国海军购买了专利并最终将其发展成熟。蒸汽弹射器是以高压蒸汽推动活塞带动弹射轨道上的滑块把联结其上的舰载机投射出去的。美国的c-13-1型蒸汽弹射器长76.3米,每分钟可以弹射2架舰载机。如果把一辆重2吨的吉普车从舰首弹射,可以将其抛到2.4公里以外的海面,可见其功率之大。但蒸汽弹射器工作时要消耗大量蒸汽,如果以最小间隔进行弹射,就需要消耗航母锅炉20%的蒸汽。现在,美国正在研制新型的电磁弹射方式,但近期内难以投入实用。
  

    电磁弹射器  这种弹射器是未来航母的弹射器,它分为两种,分别是电磁线圈弹射器及电磁轨道弹射器。这两种其实也就是交流直线电机和直流直线电机。这里主要简单说一下电磁线圈弹射器。
  

    电磁线圈弹射器工作原理实际上就是交流直线电机的工作过程,直线电机与旋转电机不同,我们日常看到的许多电机都是旋转电机,只有车床上才能偶尔看到圆筒式直线电机,而且功率都不是很大。电磁线圈弹射器的直线电机功率却很大,其线圈为u型,中间为动子,在三相旋转磁场拖动下做直线运动,改变相序会改变运动方向。电磁线圈弹射器与普通大型平板型直线电机不同,它不仅有复杂的强制冷却系统,而且在每一段的功能都不相同。
  

    火箭助推弹射器  其实为箭助推弹射器严格的说应该是助推器,而不是弹射器,不过都是使飞机起飞所以仍称之为弹射器,其实叫什么并不重要,重要的是其实用性。火箭助推可以使飞机起飞,在飞机起飞后助推弹射器自动分离,而且每分钟起飞架次可以相当多,结构简单,根本不需要象蒸汽弹射器那样的许多配套设施。但相比之下却存在许多不足,首先是尾流喷射挡板需改进,因为为箭助推器的尾流比飞机发动机的尾流还要强,所以对甲板后面及周围的人或设备会产生更大的威胁。在助推中会产生大量的污染物,而且成本高,用一次性的助推弹射器会让经济不强的国家畏而却步,多次重复使用的必须配快速打捞艇、验伤设备、其本身也
  

    要有定位系统等,加起来成本也不低。最重要的是其安全性一直受到质疑。
  

    斜角弹射器  它与通平直的甲板不同,它的起飞甲板是斜的,其余部分的甲板仍是平直的,也就是说其沿起飞方向有一个仰角,但是平直的。弹射起点在甲板下方的机库里。这种弹射器做功更大,而且其起飞甲板由于是斜角的,所以在平时不能存放其它东西,而且风阻力大,不过这种弹射器距离可以更短一些,因为其向上有一定的仰角,可以增大飞机升力。
用这中方法弹射30吨的飞机到200km.h相当于一个470吨的重物在10米高的势能.
中间要加变速装置
用这中方法弹射30吨的飞机到200km.h相当于一个470吨的重物在10米高的势能. 中间要加变速装置
支持数据党,按这么算似乎空间需求不是特别大啊
能量密度太低 你打算用什么势能?
一共就四种
重力

强/弱相互作用
后两种能量密度高天顶星人会用
重力能量密度太低
电就是电弹 只是表现形式复杂
其实最简单的办法,就是找个巨人抓着飞机扔出去就行了

原理很明了但是不可行的事情太多了

其实可以考虑飞轮储能嘛
我的理解是弹飞机的弹簧得多大啊!加上液压机得多占地方!而且这样使用弹簧肯定有使用寿命的,更换又是跟麻烦。
TG有人发明了超级电容了,这问题好解决了。
ca1123 发表于 2012-10-2 02:19
能量密度太低 你打算用什么势能?
一共就四种
重力
你这势能概念弄得太宽了吧,4种基本相互作用都上来了,就差没同一场论了。。。

我说的势能当然是高中课本级别的。。。根位置相关的内个势能
   楼主觉得多重的东西能产生足够飞机离舰的动能?      之后如何回收重物
wqzeolite 发表于 2012-10-2 06:37
你这势能概念弄得太宽了吧,4种基本相互作用都上来了,就差没同一场论了。。。

我说的势能当然是高中课 ...
我说的就是高中课本的那个势能 势能的概念是严格的
如果不告诉你四种相互作用力的话
下回你还是会把有限的脑力浪费在同样的地方
这个问题简单哈哈,你的构想只需一个滑轮就可,但是不论多重的物体下落的加速度是一定的,有飞机产生的摩擦力还有机械系统的摩擦力的情况下这个加速度一定小于重力加速度,而在这么短的跑道上使飞机加速到起飞速度这个加速过程的加速度不等于重力加速度并且应该大的多,一般舰载飞机起飞说的几个G的压力说的就是这个,还有,要使这个配重物体下降的速度无限接近重力加速度的话那飞机的重量就要相对配重无限小。。。这个质量。。。。说不定一个配重都等于一艘航母了。。。
晦涩 发表于 2012-10-3 02:07
这个问题简单哈哈,你的构想只需一个滑轮就可,但是不论多重的物体下落的加速度是一定的,有飞机产生的摩擦 ...
重力加速度过小的问题是可以通过变速器来调节的,置于能量转换中的损失,都是一些摩擦之类的机械能内部转换的损失,效率不应该低于内能与电能。毕竟蒸汽弹跟电弹也存在摩擦的问题呢。置于质量的事上面有人算过,似乎不是特别的大。
wqzeolite 发表于 2012-10-4 01:14
重力加速度过小的问题是可以通过变速器来调节的,置于能量转换中的损失,都是一些摩擦之类的机械能内部转 ...
加了变速器,需要的质量就大了。
wqzeolite 发表于 2012-10-4 01:14
重力加速度过小的问题是可以通过变速器来调节的,置于能量转换中的损失,都是一些摩擦之类的机械能内部转 ...
用机械能的话,最后的传动应该是高速卷扬机吧。这对线缆的要求很高,钢缆可能达不到要求,碳纤维不知道可以不。