А вместо сердца - пламенный мотор 2

Аватар пользователя Bruno

Иосиф Лейзерович (Лазаревич) Лейтес. 1933-2011.

   Начало - здесь   

   Иосиф Лейзерович Лейтес — советский и российский учёный, химик-технолог, член Межправительственной комиссии ООН по изменению климата. Кроме прочего, написал научно-популярную книгу «Второй закон и его 12 заповедей». Приведём лишь одну её главу: 

Надо ли мешать сжатой пружине распрямиться?

 

Подтверждение истины никогда не излишне,
даже и тогда, когда спит всякое сомнение.
В. Шекспир.

 

   Представим себе мощную сжатую пружину, укреплённую на полу одним концом. Для того, чтобы её полностью сжать, на неё необходимо положить груз весом 100 кг. Или, что тоже самое, поставить мужчину того же веса (см. рисунок ниже). Когда мы сжимали пружину, мы затратили работу на её сжатие. Теперь мы хотим получить работу обратно. Этого можно добиться, если мужчина не просто спрыгнет с пружины (тогда полученная работа будет равна нулю), а чтобы при распрямлении пружина подняла вверх груз.
Но какой груз? Если оставить на пружине пушинку, пружина её подбросит, но полезная работа будет ничтожна. Можно поставить ребёнка. Тогда работа будет побольше, но тоже невелика. Чтобы сжать пружину, мы поставили на неё толстяка. А подняли доверху лишь ребёнка.

   Каков же наилучший способ распрямить пружину? Давайте перед тем, как освободить пружину, вместо толстяка весом 100 кг. Поставим на неё чуть более худого, весящего, например, «лишь» 99 кг. Пружина немного поднимет этого «худышку» и опять замрёт. Она сделает при этом немного полезной работы. Далее уже всем ясно. Заменим второго мужчину третьим, ещё более лёгким, и так далее, дойдём до ребёнка, как показано на том же рисунке.
Но технически можно и проще — положи ящики со 100 кг кирпичей и снимай по одному ящику (см. следующий рисунок)


   В подобной ситуации, когда есть постепенно уменьшающееся противодействие, пружина совершит работу, близкую к максимальной полезной работе. 
   Но это ещё не всё. Когда мы сжимали пружину, мы сразу ставили на неё груз весом 100 кг, а надо было действовать тоже постепенно, то есть сначала положить в самом верху только один кирпич, затем два и так далее. Это легче, чем на всю высоту поднимать целый ящик.
  Это правило
всемерно тормозить процесс, вести его постепенно, медленно, по сути, мешая ему, 

- можно распространить и на другие процессы. Так, если сжатый газ, заключённый между цилиндром и поршнем, расширять так, что давление за поршнем равно атмосферному, то это плохо. Надо расширять газ при противодействии, давление за поршнем должно быть чуть-чуть меньше, чем давление сжатого газа перед ним. Затем таким же, как описано выше, путём постепенно снимать противодействие. В этом случае можно получить максимальную полезную работу, так как процесс протекает термодинамически обратимо.


    Процесс сжатия пружины (выделен болдом в цитируемом тексте) позволяет приблизительно оценить возможные потери от игнорирования данного правила. Так, если допустить, что пружина имеет прямую характеристику (т. е. сжатие прямо пропорционально изменению прикладываемого усилия — подобное встречается нечасто, но взято в целях упрощения), то максимальная (разовая) работа превысит минимальную (предельно-постепенную) работу сжатия ровно в два раза! Но с расширением не всё столь очевидно. 


   Добавлю также, что это правило можно распространить не только на другие физические процессы, но также и за пределы физики. И наблюдать действие этого правила, например, в экономике. Когда экономические власти создают условия для роста пузыря, скажем, на рынке недвижимости (на этом рынке, как правило, находится наибольший капитал), то у властей (а также у марктемейкеров, чьё существование также определяется властями) есть возможность догружать пузырь сопротивлением так, чтобы он продолжал расти (как за счёт роста цен на активы, так и за счёт расширения активов), но рос медленно. Тогда физическая (продуктивная) отдача в экономике от этого пузыря будет максимальной. Если власти не создают адекватного сопротивления росту, то актив очень скоро может стать недоступным для платёжеспособности спроса, а итоговая физическая отдача в экономике гораздо меньше, чем могла бы быть, что довольно часто наблюдается на рынках развивающихся стран.
    В некоторой степени аналогично маркетинговое поведение технологических компаний (хотя это уже ближе к хрематистике, чем к экономике). Так, компании Intel и AMD в начале нулевых годов имели возможность поднять рабочую частоту процессоров (тогда это была главная ТТХ процессоров) рывком, но они этого не делали, а поднимали характеристику плавно, сопровождая каждый этап громкими заявлениями об очередном сверхдостижении.


   Однако вернёмся к теории ДВС. Кинематика кривошипно-шатунного механизма (далее - КШМ) жёстко связана гармонической последовательностью в весьма узком коридоре, определяемом относительной длиной шатуна (отношением длины шатуна к радиусу кривошипа. В советской литературе этот показатель обычно обозначается буквой λ (лямбда), а в интернетах - «R/S двигателя». Узость коридора можно оценить по этому графику из википедии, где показаны три различные размерности КШМ, охватывающие почти весь диапазон данного параметра.


   

   Есть ещё одна конструктивная возможность - небольшое смещение плоскости осей ряда цилиндров от оси коленчатого вала, так называемая дезаксиальность КШМ. Но и она оказывает столь же слабое влияние на кинематический характер КШМ.
   Многие изобретатели экзотических ДВС, не имеющих КШМ (роторно-поршневые, аксиально-поршневые и пр.) защищают своё направление работы именно приведёнными выше соображениями, называя их «врождённой болезнью обычных поршневых ДВС».


   Что ж, раз болезнь, значит - надо лечить. Продолжение следует...

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

Продолжение - здесь

Комментарии

Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 7 месяцев)

"...Подобное встречается нечасто, но взято в целях упрощения". А как же закон Гука с его F=kx? Это что значит? В восьмом классе нас надули? Нет предела чекистской мерзости. Стало совестливо и гадливо на душе.

Аватар пользователя Николай Северин

>А как же закон Гука с его F=kx?

Это упрощенная математическая модель реального физического процесса. Нелинейная зависимость силы от перемещения аппроксимируется линейной функцией. Она действует только до определенного предела, который называется пределом пропорциональности. Точность расчетов по формуле Гука до предела пропорциональности считается инженерной и вполне устраивает конструкторов и инженеров. 

Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 7 месяцев)

Ну, слава богу. Спасибо. Всегда это подозревал, но сопромат нам не преподавали - другая специализация.

Аватар пользователя Key Z
Key Z(7 лет 2 месяца)

Про пружину, что это было? "Полученная работа будет равна нулю"? Это так чёрные дыры получаются на самом деле?

Аватар пользователя Bruno
Bruno(8 лет 7 месяцев)

Если учитывать перемешивание слоёв воздуха витками пружинами, то, конечно, работа будет отлична от нуля. Но совсем чуть-чуть.

Аватар пользователя Добренький
Добренький(10 лет 5 месяцев)

по изменению климата.

Они такие...

Аватар пользователя ильдар
ильдар(9 лет 7 месяцев)

И наблюдать действие этого правила, например, в экономике -

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

Рекомендую к прочтению - Зверев Г.Я. - Физика без механики Ньютона, без теории Энштейна и без принципа наименьшего действия - 2007г 

https://yadi.sk/i/dN3ZN9tg3Z8vKm

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

И "тепловые двигатели" (машины) я тоже люблю smiley https://www.youtube.com/watch?v=6C41zG6ne0E

Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 7 месяцев)

Книгу скачал, но вот соберусь ли я её читать - не знаю. У нас так один создал свой вид математики без числа пи. Ну, собственно, никто и разговаривать с ним не стал.

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

Если хотим чит-то принципиально новое создать надо искать не под фонарём... Книга очень серьёзная прочёл за 2 дня (болел как раз) очень понравилась...

Аватар пользователя Bruno
Bruno(8 лет 7 месяцев)

Спасибо! Посмотрел, надо будет почитать внимательно.

Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 7 месяцев)

Не взлетит. "Эфир" нынче слово ругательное и официально признанное лженаукой, хотя даже сам старина Максвелл бывало... Впрочем, ладно.

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

Как раз наоборот... Это новый ТРЕНД... https://yadi.sk/i/KE-jrD5blYItXQ

Эйнштейну не долго осталось "царствовать"...wink

Аватар пользователя Tetrao
Tetrao(4 года 7 месяцев)

Скорей бы уже. А то я уже задолбался смотреть на картинки, где магнитая и электрическая составляющая сходятся в одну точку, нарушая тем самым закон сохранения энергии. Глаза б не видели.

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

И по "последним" данным "поперечные волны" могут распространятся только в твёрдой среде или на границе фаз (один из многих авторов) Благин А. - Что есть истина в науке о Природе - 2019 - https://yadi.sk/i/SZsIAogmovdcsQ

Аватар пользователя Viktor Levchenko
Viktor Levchenko(5 лет 8 месяцев)

В советском союзе, опираясь на русскую школу, создали несколько поколений "школы термодинамик", которая создала много уникальных научных инструментов по созданию ТЕПЛОВЫХ МАШИН и ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ. В истоке стоял (1 поколение) Гухман А.А. ( Об основаниях термодинамики - 1986Введение в теорию подобия - 1973Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена - 1974О сущности теории подобия - 1959Обобщенный анализ - 1998 ). Далее его ученики (2 поколение) Андрющенко А.И. ( Основы технической термодинамики реальных процессов - 1967,  Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций - 1983Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций - 1980 ). Затем ученик Андрющенко А.И. (3 поколение) Эткин В.А. ( Термокинетика - 1999Энергодинамика. Синтез теорий переноса и преобразования энергии - 2008, личный сайт). "Энергодинамика" является мощным инструментом по систематизации научного и инженерного знания, который нам предстоит освоить и развить, чтоб не потерять связь поколений... И это всё практические вещи для создания ТЕПЛОВЫХ МАШИН...

Другой пример уникальной теории по ТЕПЛОВЫМ МАШИНАМ. Мамонтов М.А. ( Некоторые случаи течения газа - 1951,  Основы термодинамики тела переменной массы - 1970 ) - тульский оружейник, создатель уникального оружия, а главное основатель отечественной ТЕРМОДИНАМИКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ и ТЕРМОДИНАМИКИ ТЕЛ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ (это как раз про двигатели и др тепловые машины).

Можно конечно продолжать, лишь два примера по термодинамике...

Ребята, наши предки создали прочный ФУНДАМЕНТ, надо осваивать эти инструменты и создавать МАШИНЫ для экономии ресурсов планеты и человеческих ресурсов. МАШИНЫ для освоения КОСМОСА.