Перегрузка (авиация) | это… Что такое Перегрузка (авиация)?
Акробатический манёвр с увеличением угла тангажа (например, ввод в горку) сопровождается положительной перегрузкой — тело весит больше, чем обычно
У этого термина существуют и другие значения, см. Перегрузка.
Перегру́зка — это отношение подъёмной силы[1] к весу самолёта. Перегрузка — безразмерная величина, однако часто единица перегрузки обозначается так же, как ускорение свободного падения, g. Перегрузка в 1 единицу (или 1g) означает прямолинейный полет, 0 — свободное падение или невесомость. Если самолёт выполняет вираж на постоянной высоте с креном 60 градусов, его конструкция испытывает перегрузку в 2 единицы.
Допустимое значение перегрузок для гражданских самолётов составляет 2,5. Обычный человек может выдерживать любые перегрузки до 15G около 3-5 сек без отключения , но большие перегрузки от 20-30G и более человек может выдерживать без отключения не более 1-2 сек и зависимости от размера перегрузки , например 50G=0.
Перегрузка — векторная величина, направленная в сторону изменения скорости. Для живого организма это принципиально. При перегрузке органы человека стремятся оставаться в прежнем состоянии (равномерного прямолинейного движения или покоя). При положительной перегрузке (голова-ноги) кровь уходит от головы в ноги. Желудок уходит вниз. При отрицательной-кровь подступает в голову. Желудок может вывернуться вместе с содержимым. Когда в неподвижную машину врезается другое авто — сидящий испытает перегрузку спина-грудь. Такая перегрузка переносится без особых трудностей. Космонавты во время взлёта переносят перегрузку лёжа. В этом положении вектор направлен грудь-спина, что позволяет выдержать несколько минут [источник не указан 370 дней].
Противоперегрузочных средств космонавты не применяют. Они представляют из себя корсет с надуваемыми шлангами, надувающимися от воздушной системы и удерживают наружную поверхность тела человека, немного препятствуя оттоку крови.
| Человек, стоящий неподвижно | 1 |
| Пассажир в самолёте при взлёте | 1,5 |
| Парашютист при приземлении со скоростью 6 м/с | 1,8 |
| Парашютист при раскрытии парашюта | до 10,0 (По-16, Д1-5У) |
| Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз» | до 3,0—4,0 |
| Лётчик спортивного самолёта при выполнении фигур высшего пилотажа | от −2…−3 до +12 |
| Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека | 8,0—10,0 |
| Наибольшая (кратковременная) перегрузка автомобиля, при которой человеку удалось выжить[3][4] | 179,8 |
- ↑ вдоль нормальной оси связанной системы координат
- ↑ Высший пилотаж лёгких машин
- ↑ Авария в предквалификации Гран-при Великобритании
- ↑ Биография пилота формулы-1 Дэвида Пэрли (англ.
) (Проверено 22 августа 2009)
) (Проверено 22 августа 2009)Единицы силы. Вес. Перегрузка — Факты программы «Аполлон»
Сила, приложенная к телу, в системе единиц СИ измеряется в ньютонах (1 Н = 1 кг·м/с2). В технических дисциплинах в нередко качестве единицы измерения силы традиционно используют килограмм-силу (1 кгс, 1 кГ) и аналогичные единицы: грамм-силу (1 гс, 1 Г), тонна-силу (1 тс, 1 Т). 1 килограмм-сила определена как сила, сообщающая телу массой 1 кг нормальное ускорение, равное по определению 9,80665 м/с2 (это ускорение приблизительно равно ускорению свободного падения). Таким образом, по второму закону Ньютона, 1 кгс = 1 кг · 9,80665 м/с2 = 9,80665 Н. Можно сказать также, что тело массой 1 кг, покоящееся на опоре, имеет вес 1 кгс Часто ради краткости килограмм-силу называют просто «килограммом» (а тонна-силу, соответственно, «тонной»), что порождает порой путаницу у людей, не привыкших к использованию разных единиц.
Русская терминология, сложившаяся в ракетостроении, традиционно использует «килограммы» и «тонны» (точнее, килограмм-силы и тонна-силы) в качестве единиц тяги ракетных двигателей. Таким образом, когда говорят о ракетном двигателе с тягой 100 тонн, имеют в виду, что данный двигатель развивает тягу 105кг · 9,80665 м/с2 $\approx$ 106Н.
Частая ошибка
Путая ньютоны и килограмм-силы, некоторые считают, что сила в 1 килограмм-силу сообщает телу массой 1 килограмм ускорение 1 м/с2, т. е. пишут ошибочное «равенство» 1 кгс / 1 кг = 1 м/с2. В то же время очевидно, что на самом деле 1 кгс / 1 кг = 9,80665 Н / 1 кг = 9,80665 м/с2 — таким образом, допускается ошибка почти в 10 раз.
Пример
Ю. И. Мухин в книге «Антиаполлон. Лунная афера США» (2006) ведет расчет ускорения частиц песка под воздействием газов из двигателя лунного модуля:
<…> Соответственно, сила которая давит на частицы в пределах средневзвешенного радиуса будет равна: 0,74 Гс/мм 2 · 0,00024 = 0,00018 Гс/мм2 или 0,18 мГс/мм2.
Эта сила придаст частице ускорение, равное ее отношению к массе средней частицы: 0,0018 мГс / 0,0014 мГ = 1,3 м/сек2. <…>
Соответственно, на среднюю частицу с поперечным сечением в 0,01 мм2 будет давить сила в 0,0018 мГс.(Выделение apollofacts.) Разумеется, сила величиной 0,0018 миллиграмм-сил сообщила бы частице массой 0,0014 миллиграмм ускорение почти в 10 раз больше того, что насчитал Мухин: 0,0018 миллиграмм-сил / 0,0014 миллиграмм = 0,0018 мг · 9,81 м/с2 / 0,0014 мг $\approx$ 13 м/сек2. (Можно заметить, что с исправлением одной только этой ошибки насчитанная Мухиным глубина кратера, который якобы должен был бы образоваться под лунным модулем при посадке, сразу упадет с 1,9
По определению, вес тела есть сила, с которой тело давит на опору или подвес.
Вес тела, покоящегося на опоре или подвесе (т. е. неподижного относительно Земли или иного небесного тела) равен
(1)
\begin{align} \mathbf{W} = m \cdot \mathbf{g}, \end{align}
где $\mathbf{W}$ — вес тела, $m$ — масса тела, $\mathbf{g}$ — ускорение свободного падения в данной точке. На поверхности Земли ускорение свободного падения близко к нормальному ускорению (часто округляемому до 9,81 м/с2). Тело массой 1 кг имеет вес $\approx$ 1 кг · 9,81 м/с2 $\approx$ 1 кгс. На поверхности Луны ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем у поверхности Земли (точнее, близко к 1,62 м/с2). Таким образом, на Луне тела примерно в 6 раз легче, чем на Земле.
Частая ошибка
Путают вес тела и его массу. Масса тела не зависит от небесного тела, она постоянна (если пренебречь релятивистскими эффектами) и всегда равна одной и той же величине — и на Земле, и на Луне, и в невесомости
Пример
В газете «Дуэль», № 47, 2005 г.
«объясняется», почему лунный модуль якобы не мог взлететь с Луны [2]:
<…> на такую фразу хиви (добровольного помощника) NASA: «Достаточно комфортные условия были и при взлёте с Луны. Сухая (т.е. без топлива) масса взлётной ступени — 2,2 тонны, а сила тяги ее двигателя — 1,6 тонны (1590 кг). Поэтому взлетная ступень не может развить ускорение свыше 7,3 м/с2, а это значит, что вес находящихся в ней астронавтов опять-таки менее их земного веса».
Эту фразу я бы назвал шедевром тупости хиви, не требующим других доказательств лунной аферы NASA. Какое ускорение может развить взлётная ступень, если ее тяговооруженность (отношение тяги двигателя к ее весу) меньше единицы и равна 1590 кг/ 2200 кг = 0,72. При взлете с Земли тяговооруженность ракеты (имеется в виду «Сатурн-5» —apollofacts) составляла 3 470 000 кг/ 2 913 000 кг = 1,19. Да она бы просто не сумела оторваться от поверхности Луны, это же школьная физика, закон Ньютона. Любой желающий может это проверить дома.
Разумеется, в своем разоблачительском порыве автор этого «опровержения» позабыл, что масса и вес — это разные вещи. Вес сухой взлетной ступени составляет $\approx$ 2200 кг · 1,62 м/с2 $\approx$ 3560 Н $\approx$ 360 кгс. Топливо и астронавты увеличивали эту цифру примерно до 800 кгс, поэтому стартовая тяговооруженность составляла около $\approx$ 1590 кгс/800 кгс $\approx$ 2 — эта величина больше, чем у большинства ракет-носителей на земле.
Перегрузкой
называется вес тела, выраженный в единицах его нормального веса, т. е. веса этого тела, покоящегося при нормальном ускорении свободного падения $\approx$ 9,81 м/с2. Единицей измерения перегрузки традиционно является 1 g (1 «же»). Фактически, g есть безразмерная величина. Если вес тела меньше его нормального веса, то величина перегрузки меньше единицы, и можно условно говорить о «недогрузке» (термин не употребляется). Например, двигатель лунного модуля тягой $\approx$ 10 тс сообщает модулю массой $\approx$ 15 т [1] ускорение $\approx$ 9,81·104Н / 15·103кг $\approx$ 6,5 м/с2 (это верно как в совершенно пустом пространстве, так и вблизи Луны: гравитация не оказывает прямого влияния на вес тел).
Таким образом лунный модуль и находящиеся в нем астронавты под воздействием этого двигателя испытывают перегрузку $\approx$ 6,5 / 9,81 $\approx$ 0,66 Частые ошибки
Иногда путают вес тела и его силу тяжести (силу, действующую на тело со стороны планеты). При этом приходят к абсурдному выводу о том, что корабль, движущийся в поле тяжести планеты с выключенным двигателем, все-таки испытывает перегрузку из-за действия на корабль гравитационной силы. Гравитационная сила сама по себе не может вызывать перегрузки. Ее вызывает лишь действие на тело опоры (подвеса). Для ракеты и космического корабля перегрузка обычно связана либо с действием тяги его двигателя, либо с тормозящим действием атмосферы (или суммой этих действий).
Другая распространенная ошибка — путают ускорение тела и перегрузку. Однако даже когда речь идет об ускорениях, связанных с работой двигателя (или торможением атмосферой), перегрузка должна рассчитываться в единицах нормального ускорения; таким образом, перегрузка в $\approx$ 9,81 раза меньше ускорения.
Пример
В газете «Дуэль», № 20, 2002 г. автор живописует страдания, которые должны испытывать астронавты лунного модуля при посадке на Луну, и настаивает на невозможности такой посадки [3]:
Космонавты <…> испытывают длительную перегрузку, максимальное значение которой — 5. Перегрузка направлена вдоль позвоночника (самая опасная перегрузка). Спросите у военных летчиков, можно ли устоять в самолете в течение 8 мин. при пятикратной перегрузке да еще и управлять им. Представьте себе, что после трех дней пребывания в воде (три дня полета к Луне в невесомости) вы выбрались на сушу, вас поместили в Лунную кабину, а ваш вес стал 400 кг (перегрузка 5), комбинезон на вас — 140 кг, а рюкзак за спиной — 250 кг. Чтобы вы не упали, вас держат тросом, прикрепленным к поясу, 8 минут, а затем еще 1,5 мин. (никаких кресел, ложементов нет). Не подгибайте ноги, опирайтесь на подлокотники (руки должны быть на органах управления). Кровь отлила от головы? Глаза почти не видят? Не умирайте и не падайте в обморок <…>
уж совсем плохо заставлять космонавтов управлять посадкой в положении «стоя» при длительной 5-кратной перегрузке — это просто НЕВОЗМОЖНО.
Однако, как уже было показано, в начале спуска астронавты испытывали перегрузку $\approx$ 0,66 g — то есть заметно меньше их нормального земного веса (и никакого рюкзака за спиной у них не было — они были непосредственно подключены к системе жизнеобеспечения корабля). Перед посадкой тяга двигателя почти уравновешивала вес корабля на Луне, поэтому связанное с ней ускорение составляет $\approx$ 1/6 g — таким образом, в течение всей посадки они испытывали меньшую нагрузку, чем при простом стоянии на земле. По сути, одна из задач описыванной тросовая системы как раз и была в том, чтобы помочь астронавтам удержаться на ногах
Ссылки
1. «Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo», И. И. Шунейко, Москва, ВИНИТИ, 1973
2. «Тяга», В. Б. Селиванчик, «Дуэль», 47, 2005
3. «Давайте сфотографируем их следы», В. М. Грибов, «Дуэль», 20, 2002
Расчеты двигателя – Часть III: Перегрузка двигателя
Расчеты двигателя – Часть III: Перегрузка двигателя
Национальный электротехнический кодекс 2017 г.
Автор: Wes Gubitz | 02 июля 2018 г.
Расчеты двигателя. Часть III: Перегрузка двигателя
Автор: Wes Gubitz
Это третья часть серии статей, посвященных правильному расчету цепей двигателя. В документе Часть I: Двигатель мы продемонстрировали, как определить нагрузку двигателя для обычных двигателей с использованием 430.6(A)(1), в котором указано, что табличные значения следует использовать для определения допустимой нагрузки проводников… вместо фактического номинального тока, указанного на паспортной табличке двигателя. Наиболее часто для определения тока полной нагрузки двигателя используются таблицы 430.248 для однофазных двигателей переменного тока и 430.250 для трехфазных двигателей переменного тока.
В , часть II: проводники цепи двигателя , мы рассмотрели, как правильно определить размер типичной ответвленной цепи двигателя, используя нагрузку двигателя, определенную с помощью соответствующей таблицы, а затем умножив это число на 1,25, ссылка 430.
22. Двигатель с длительным режимом работы рассматривается как непрерывная нагрузка, нагрузка, при которой ожидается, что максимальный ток будет продолжаться в течение трех или более часов . Непрерывные нагрузки имеют множитель 125%, применяемый при расчете ответвленных цепей и защите от перегрузки по току.
Рис. 1. Схема двигателя
Защита двигателя от перегрузки
Используйте соответствующую таблицу двигателя вместо фактического номинального тока, указанного на паспортной табличке двигателя , при определении тока полной нагрузки двигателя и двигателя. проводники параллельных цепей для общедвигательных установок , 430,6 (А) (1). Ток полной нагрузки двигателя, FLA на паспортной табличке, используется для расчета отдельной защиты двигателя от перегрузки, 430.6(A)(2): Отдельная защита двигателя от перегрузки должна основываться на номинальном токе двигателя, указанном на паспортной табличке.
Защита двигателя от перегрузки необходима для защиты двигателя и обеспечения его правильной работы.
Двигатели для непрерывного режима работы защищены от перегрузки с помощью отдельного перегрузочного устройства, рассчитанного на 115–125 % тока полной нагрузки, указанного на паспортной табличке двигателя, FLA. Производители двигателей разработали несколько типов отдельных устройств защиты от перегрузки с чувствительными элементами, которые «отключаются» при перегрузке двигателя. Устройство защиты от перегрузки должно срабатывать при необходимости, но позволять двигателю запускаться и выдерживать расчетную нагрузку. Устройство защиты от перегрузки не может сработать или привести к размыканию проводников ответвленной цепи двигателя во время пуска, и устройство защиты от перегрузки должно позволять двигателю нести нагрузку, работать при полном рабочем токе, 460.32(C).
Отдельные перегрузки рассчитаны в соответствии с 460.32(A)(1): Двигатели с эксплуатационным коэффициентом 1,15 или выше и с маркировкой превышения температуры 40 ° C или менее рассчитаны на 125 % FLA, указанного на паспортной табличке, и все остальные двигатели рассчитаны на 115% от паспортной полной нагрузки.
Эксплуатационный коэффициент SF и превышение температуры будут указаны на заводской табличке двигателя, если применимо. Перегрузки могут иметь рейтинг выше, чем определено в 430.32(A)(1), если чувствительного элемента или настройка устройства защиты от перегрузки, выбранная в соответствии с 460.32(A)(1)…, недостаточна для запуска двигателя или выдерживания нагрузки. Ток срабатывания не должен превышать 140 % FLA, указанного на паспортной табличке двигателя, для двигателей с эксплуатационным коэффициентом 1,15 или выше и маркировкой превышения температуры 40 ° C или менее, и 130 % для всех остальных, 430.32(C) .
Проверьте свои знания
Используя табличку выше:
- Какая мощность?
- Какое значение FLA (ток полной нагрузки на паспортной табличке) для этого двигателя при напряжении 460 В?
- Какой размер перегрузки требуется?
- Каков максимально допустимый размер при срабатывании защиты от перегрузки при номинальной нагрузке?
Ответы с пояснениями:
- Это трехфазный двигатель мощностью 5 л. с. См. информацию в блоке рядом с «H.P.».
- Ток полной нагрузки 7А при 460В. «/» указывает на то, что двигатель может работать при более чем одном значении сетевого напряжения. Большинство 9Свинцовые трехфазные двигатели являются двигателями с двойным напряжением. Это означает, что они могут быть подключены для работы с низким или высоким напряжением, обычно 230 В / 460 В. Этот двигатель будет работать от 208-230В и 460В. Ток соответствует той же схеме: 14,8–14 А, 14,8 А при 208 В, 14 А при 230 В и 7 А при 460 В.
- При сетевом напряжении 460 В и токе полной нагрузки 7 А, коэффициенте эксплуатации 1,15 и номинальной температуре 40°С величина перегрузок составляет 8,75 А. Перегрузки определяются с использованием 125% FLA, 7A x 1,25 = 8,75A.
- Максимально допустимая величина перегрузки составляет 9,8 А. Перегрузки могут быть рассчитаны на 140 % FLA, если перегрузки срабатывают при номинальной нагрузке или не позволяют запустить двигатель, 7 A x 1,4 = 9,8 A.
с. См. информацию в блоке рядом с «H.P.».
Стандартный асинхронный двигатель превышает указанный на паспортной табличке FLA при использовании методов пуска от сети и часто во время нормальной работы.
Это происходит при пуске и когда нагрузка, которую несет или приводит в движение двигатель, превышает расчетную номинальную мощность двигателя. У большинства асинхронных двигателей пусковой ток в 6-8 раз превышает рабочий ток, ток полной нагрузки, FLA. Этот пусковой ток часто называют током заторможенного ротора, и его необходимо учитывать при проектировании цепей двигателя, особенно когда возникает проблема падения напряжения.
Ток заблокированного ротора можно определить с помощью идентификационной буквы кода блокировки ротора, указанной на паспортной табличке двигателя, и с применением информации в соответствии с Таблицей 430.7(B), Буквы кода индикации блокировки ротора. Использование кодовой буквы с множителями, найденными в таблице, позволит вам рассчитать ожидаемый «минимальный-максимальный» ток заторможенного ротора (LRC). Например: множители для двигателя с заблокированным ротором, указывающим кодовую букву «K», составляют 8,0–8,99. Это означает, что этот двигатель будет иметь от 8 до 8,99 киловольт-ампер на лошадиную силу с заблокированным ротором.
Трехфазный двигатель мощностью 10 л.с., 460 В переменного тока будет иметь LRC от 100 до 113 А.
Примените формулу мощности, используя полученную информацию: I = P / E, ток равен мощности, деленной на напряжение.
А = 10 л.с.*8 кВА/460 В*1,732
А = 80 000 ВА/797 В = 100 А.
Это минимальный ожидаемый LRC, а 113A — максимальный ожидаемый LRC при использовании множителя 8,99 кВА. Типичный трехфазный двигатель мощностью 10 л.с., 460 В, с кодом K, имеет FLC 14 A и LRC 100–113 A.
В частях I и II этой серии поясняется, как определить нагрузку двигателя, используемую при выборе размера проводников ответвленной цепи двигателя, и как выполнить расчеты, необходимые для определения размера проводников ответвленной цепи двигателя. Часть III: Перегрузка двигателя объясняет, как правильно выбрать защиту от перегрузки для типичной установки двигателя с использованием отдельной защиты от перегрузки, а в части IV обсуждается, как правильно выбрать защиту от короткого замыкания и замыкания на землю.
А пока я призываю каждого из вас работать над тем, чтобы сегодня стать лучшим профессионалом, чем вчера. Знай свой Кодекс.
Как определить перегрузку электродвигателя с помощью номинальной мощности в лошадиных силах ~ Изучение электротехники
Как определить перегрузку электродвигателя с помощью номинальной мощности в лошадиных силах
Электроэнергия, подаваемая на электродвигатель, преобразуется в механическую энергию для питания различных нагрузок, таких как насосы. Выходная мощность может быть указана в кВт (киловаттах) или в лошадиных силах (л.с.). В Соединенных Штатах механическая мощность электродвигателя измеряется в л.с., а в других странах — в кВт.
Обратите внимание, что:
| 1 л.с. = 746 Вт = 0,746 кВт 1 кВт = 1/0,746*л.с. = 1,34 л.с. |
Мощность электродвигателя (л.
с.) Мощность электродвигателя в л.с. зависит от скорости и крутящего момента. Когда крутящий момент
выражается в фунто-футах, а скорость выражается в об/мин, для расчета лошадиных сил (л.с.) можно использовать следующую формулу
:
Из приведенной выше формулы обратите внимание, что любое увеличение крутящего момента или скорости или того и другого увеличивает мощность.
Как определить перегрузку по выходной мощности электродвигателя
Чтобы определить, перегружен ли электродвигатель, нам требуется:
(a) Потребляемая электрическая мощность
(b) Эффективность двигателя или
(c) Механическая выходная мощность или номинальная мощность в лошадиных силах. Это можно рассчитать или точнее измерено.
Потребляемая электрическая мощность для одно- и трехфазных двигателей переменного тока :
| Для однофазного электродвигателя потребляемая мощность определяется по формуле: Мощность (Вт) = Напряжение x Ток x Коэффициент мощности (P.  F) x P.F x 1,732 |
Пример сценария 1
Предположим, у нас есть однофазный двигатель мощностью 1 л.с. с коэффициентом мощности 75 % и КПД 90 %, который приводит в действие вентилятор. Если напряжение и ток соответственно 123 В и 10 А, не перегружен ли этот двигатель?
Давайте сначала рассчитаем потребляемую электродвигателем мощность, как показано выше:
Потребляемая мощность = Напряжение x Ток x P.F
= 123 x 10 x 0,75 = 922,5 Вт
В лошадиных силах мы имеем = 922,5/746 = 1,24 л.с. потребляемая электрическая мощность двигателя = 1,24 л.с.
При КПД 90 % выходная мощность рассчитывается следующим образом:
КПД = выходная механическая мощность (л.с.)/потребляемая электрическая мощность (л.с.)
Выходная механическая мощность = КПД x Потребляемая электрическая мощность (л.с.)
= 0,90 x 1,24 = 1,12 л.
с.
Пример сценария 2
Трехфазный двигатель переменного тока мощностью 10 л.с., 400 В, с коэффициентом мощности 80 % и КПД 85 % потребляет средний ток 16,5 А и приводит в действие нагрузку насоса. Этот двигатель перегружен?
Потребляемая электрическая мощность трехфазного двигателя переменного тока определяется по формуле:
Потребляемая электрическая мощность = Напряжение x Ток x P.F x 1,732
= 400 x 16,5 x 0,8 x 1,732 = 9,144,96 Вт
в мощности лошадиной силы = 9144,96/746 = 12,26 л.с.
Выход мощности = эффективность x Электрический вход
= 0,9 x 12,26 = 11,034HP
В общем, если:
Расчетная или измеренная выходная мощность электродвигателя в
мощность (л. |