A sínes generátoros dologban az a szép, hogy a kocsi gyorsítása hidegen hagyja a generátort, mivel annak a fordulata független a kocsi sebességétől. Így se pro se kontra nem befolyásolja a gyorsítást, nem fejt ki emiatt nyomatékot.
A levegő&talaj rendszerrel is meg lehet csinálni ugyanezt, csak ügyes konstrukció kérdése.
Tervezzünk matematikus módra gépet, az előző rendszerre visszavezetve. Ennek megfelelő lesz a praktikussága, de az elv a fontos. :-)
Szóval, veszünk egy hosszú kocsit. Teszünk a tetejére hosszában lefektetve egy szállítószalagot. Szabadon fut, elöl görgő, hátul görgő. Elöl egy ember nagyhirtelen rászerel egy büdös nagy vitorlát, ami áll a levegőhöz képest. Vagyis a felső szalag együtt fut a széllel. Hátul egy másik ember nagyhirtelen leszereli a vitorlát, mikor odaér, aztán előre viszi.
Van a talaj, amin gurul az kocsi kereke, meg a szalag, amin nem is kell külön kerék, ott a görgő. Közé generátor, a fordulata csak a talaj-szél relatív sebességtől függ, a kocsi sebességétől nem. Ezzel visszavezettük a sínes esetre, kész. :-)))
"Így egy jól konstruált vitorlájú jégvitorlás a hátszélre szöget bezáró cikkcakkban gyorsabb lehet a szélnél."
De még mennyivel!! Egy jégvitorlás esetén a közegellenállás minimális, irdatlanul meg tud indulni. Állítólag egy időben az abszolút sebességi rekordot jégvitorlással tartották. Nyilván a gépkocsik előtt, de talán még a gőzmozdonyok előtt is. Külön érdekes, hogy szinte bármerre is indul, hamar úgy felgyorsul, hogy a menetszél jóval nagyobb a valódi szélnél, és bármerre megy, mindig (a látszólagos) széllel szemben vitorlázik. Persze ha a valódi szélhez túl közel megy (azaz túlzottan széllel szemben), akkor egy idő után megáll. Baromi jó élmény amúgy a hangtalan száguldás. Persze ha a korcsolya nem csúszik oldalra, akkor a szél dönti a szánt, észnél kell lenni, amikor elemelkedik az egyik oldal :)
Nem értem, mi a gondod egy ennyire egyszerű dologgal. Ha van két egymáshoz képest mozgó dolog (talaj&levegő), és mindkettőbe lehet kapaszkodni, akkor ki lehet venni energiát, és akármerre lehet haladni, gyorsulni, ez csak konstrukció kérdése.
Ha a levegő zavar, képzelj el egy olyan vonat sínt, ahol a sínek mozognak hosszában egymáshoz képest. Fogsz egy vonat kocsit, aminek a kerekei olyan erősen súrlódnak, hogy nem csúsznak meg.
Az első tengelybe beteszel egy elektromos generátort, "állórésze" is forog az egyik kerékhez kötve, forgórésze is a másikhoz kötve. A feszültség szempontjából érdekes fordulata a két kerék fordulatszám különbsége. Ez pedig állandó, tök mindegy, merre és milyen sebességgel megy a kocsi, ugyanannyi a dinamó fordulata. Csak a sínek relatív sebességétől függ. Terhelheted a generátort, a kerekek nem csúsznak, termeli az elektromos energiát. Veheted ki belőle az energiát, hajthatsz vele motort, gyorsíthatod vele a kocsit akármerre.
Ha egyáltalán nem lehet erőhatás a jég és az eszköz között, akkor nem lehet.
A jégvitorlás esetében pl. van erőhatás, a csúszó pengék oldalirányban képesek erőt felvenni. Így egy jól konstruált vitorlájú jégvitorlás a hátszélre szöget bezáró cikkcakkban gyorsabb lehet a szélnél.
Lehet jégen is, de korcsolyával. Jégvitorláson. Nem mindegy ugyanis, hogy milyen irányban van súrlódás és milyen irányban nincs. Menetirányban kicsi legyen a súrlódás, arra merőlegesen pedig nagy! Ugyanezt oldja meg a vitorlás hajók uszonya, keelje, vagy svertje.
Ha a kerék és az út kölcsönhatása a döntő itt, akkor ez azt jelenti, hogy jégen nem lehet hátszéllel szélsebességnél gyorsabban vitorlázni, de súrlódó úton igen. Ez tényleg így van szerinted?
Mi köze a futópad szalagjának mozgása ahhoz, hogy az álló levegő hajtja-e a megfelelően meglökött kocsit?
A levegőbe kapaszkodva a mozgó futópadból lehet energiát kinyerni, az álló futópadból meg nem.
Megpróbálom részletesebben.
Mozgó futópad, felhúzol a kocsin egy nagy vitorlát. A futópad forgatja a kocsi kerekét. Ha a kereket terheled, nyomaték lép fel, hiszen a vitorla miatt a kocsi nem mozog szabadon, a futószalag forgatja a kereket, lehet terhelni. Energiát tusz kivenni.
Fontos, hogy miből jön ez az energia. A futószalag&levegő rendszerből nyered ki, mint a szélmalmok. Csak most más a gép, a szélmalomnál a géphez képest a talaj áll, a levegő mozog.
A kocsi esetében a levegő áll (végtelen vitorla határeset), a talaj mozog. :-)
Mint fent, de álló futópad. Nem tudsz energiát termelni, az álló futópad nem forgatja a kereket.
------
Nem egyszerűen meglökésről van szó. A propeller mérete és állásszöge, a kerék átmérője, az áttételezés úgy van összehangolva, hogy a propeller lassítsa a levegőt a futószalaghoz képest. Ha ez jól van behangolva, a kocsi energiát vesz ki a szalag&levegő rendszerből.
Ha pedig energiát vesz ki, azt a kocsi gyorsítására használhatja.
Minél többet nézem ezt a példát annál jobban felbosszant.
Az egyik, hogy dolog, hogy kiszámítja, hogy ha a hajós 60 fokra vitorlázik, akkor 1/8 akkora erő gyorsítja a hajót, mintha 180 fokra vitorlázna. Nem igaz, de fogadjuk el. Innentől közli, hogy akkor a sebessége is az 1/8-a. Ezt így hogy?
A másik, amiről hallgat, hogy hogyan lesz egy dél fele mutató erőnek észak fele mutató pozitív komponense. Amúgy lesz, de két dolog nem stimmel:
- nem a "szél erejének" vitorlára merőleges komponense hat a vitorlára, hanem egyfajta felhajtóerő, ami ott keletkezik. A rajz alapján ugyanis a szélnek fix ereje van, és csak ettől és a vitorla irányától függ a vitorlán keletkező erő. Erről szó sincs, nagyobb vitorlán nyilván nagyobb erő keletkezik.
- Ha a vitorlára ható erőt felbontjuk a hajó tengelyével párhuzamos és arra merőleges komponensre, akkor az egyik északra, a másik délre viszi a hajót. Egy gumicsónak egy vitorlával emiatt az életben nem is fog észak fele menni. Ugyanakkor egy vitorlás alján van mindenféle huncutság (svert vagy tőkesúly), ami megakadályozza, hogy a szél eltolja a hajót oldalra, vagy legalábbis megnehezíti. Emiatt tud némileg a szél felé menni a hajó.
Gondolom valami matekkönyvből lehet és olyanok írták, akik nem értenek a fizikához, vagy fizikakönyvből olyanktól, akik nem értenek a vitorlázáshoz (meg a fizikához sem nagyon), de rémes az egész.
Először is a szélnek nincs ereje. Sebessége van, ami a vitorlán erőt fejt ki.
A hajó sebessége (bármely irányban) akkor lesz maximális, ha a vitorla szárnyként tud működni, ehhez meg az kell, hogy a vitorla belépőéle a széllel párhuzamos legyen. Szóval alfa = 0 fok. Ez első lecke minden vitorlásiskolában.
Amúgy az alfa=0 sem igaz, mert a vitorlás halad, van menetszél, tehát nem egyezik a látszólagos és a valódi szél, tehát az alfa nulla fok, de nem északhoz, hanem a látszólagos szélhez képest.
Innentől mehet a matekpélda. Most nincs rá időm, de szerint beta=gamma=45fok lesz a megoldás.
De ez csak elmélet, a gyakorlat nem így néz ki. A probléma nagyon is valós, és a gyakorlatban egy polárdiagramot szoktak felvenni, ami megmutatja, hogy adott szélerősségnél és (látszólagos szélhez képest) adott szögű haladási iránynál mennyi a VMG, azaz a szél irányú sebesség. Ez hajótól, szélerőtől függ, és ezen kell megtalálni a maximumot. Jobb versenyhajókhoz adnak ilyen diagramot és csapat feladata, hogy e segítségével kihozza a legtöbbet a helyzetből.
Végül megjegyzem, hogy az ábra bár nyilván vicces illusztráció, nagyon rossz és félrevezető és nincs helye semmilyen tankönyvben. Egyszerűen nem így néz ki egy vitorlás. Az árbóc előbb van, és a bumm (alsó vitorlarúd) hátra áll, sosem előre. A faszi elvben hátszelezik a pipafüst és a széljező zászló szerint. Ekkor oldalra kéne engedje a vitorlát, nem előre. Amúgy sem lehetne ennyire előreengedni, mert ott vannak azok a drótkötelek, amik oldalra rögzítik az árbócot. Egy szóval: a vitorla nem így néz ki egy hajóban, sokkal inkább fordítva. Brrr.
Csavarhúzós örökmozgója a problémám a kocsi vonatkoztatási rendszeréből nézve.
Merthogy az a kocsi vonatkoztatási rendszeréből nézve csak annyiban különbözik a szerinted működő rendszertől, hogy a talaj nem szaladgál alatta. Képzeld az egészet egy futópadra, légmozgásmentes tetemben. Azt mondod, hogy ha bekapcsolom be a futópadot, akkor a megfelően meglökött kocsit kocsit továbbhajtja a levegő, ha pedeg nem kapcsolom bé, amkor nem. Mi köze a futópad szalagjának mozgása ahhoz, hogy az álló levegő hajtja-e a megfelelően meglökött kocsit?
Attól, hogy energiát vesz ki, nem biztos, hogy előre fog gyorsulni, lehet, hogy hátra.
Ez az, ami technikai kérdés, milyen az áttételezés stb.
Nem igazán értem, mi a gondod vele. Szerintem rém egyszerű a dolog, ha beláttad, hogy akármilyen sebességgel is mozog a kocsi a talajhoz képest, elvileg képes energiát kivenni a talaj&szél rendszerből. Ezt se érzed bizonyítottnak?
Ha pedig képes erre, akkor semmi elvi akadálya annak, hogy ezt az energiát a tervező céljának megfelelő irányú mozgásra, gyorsulásra fordítsa. A többi már lapát állásszög, fogaskerék áttétel meg ilyenek.
Ez nem túl meggyőző nekem. Attól, hogy energiát vesz ki, nem biztos, hogy előre fog gyorsulni, lehet, hogy hátra. Különösen nem triviális, ha a kocsi vonatkoztatási rendszeréből nézed. A levegő - szélmalom kölcsönhatást mi módon befolyásolja az, hogy a talaj hogyan szalad alatta? (ld. 13212, 13214)
Az egyszerű szélmalom esetében ez elég nyilvánvaló. A levegő forgatja a propellert, közben lassul. Gondolom, ezt nem érdemes részletezni.
Na most, a kocsira szerelt propellert legegyszerűbb úgy tekinteni, mint fenti szélmalom ennek egy változata. Elég azt megnézni, a propeller működése közben mit csinál a levegővel. Ha az eredmény az, hogy a levegő lassabb lesz a talajhoz képest, akkor energiát vesz ki a propeller a talaj-levegő rendszerből. Hogy aztán ezt milyen konkrét mechanikával végzi, az már technikai részletkérdés.
Mármint abban a kísérletben, amikor a kocsi a hátszélnél gyorsabban megy.
Ha széllel szemben megy, akkor a talaj csak a kocsihoz képest megy hátra, a levegőhöz képest előre. E két eset tehát nem is ekvivalens egymással, ha a talajt is bevonjuk a játékba.
Természetesen a járműhöz rögzített vonatkoztatási rendszerben érdekes a dolog. Mit mondasz ugyanis? Szélcsendben picit megtolom a kocsit, nem történik semmi, a kocsi megáll. De ha közben a talaj szalad hátrafelé a kocsi és a szél alatt, akkor a kocsi elkezd gyorsulni. Nyilván valami trükkös örvényekkel lehet ilyen, de az, hogy ez triviális lenne, az elég erős vélemény.
