Speedy pisze:No to może lepiej wyjaśnij te podstawy, w szczególności czemu metr jest do kwadratu..
A dlaczego metr jest do kwadratu? Ano dlatego, że
całkowanie (cholerny Lebesque
), to jest obliczenie
powierzchni pola pod krzywą!
(Nie przypuszczałeś, że to takie proste)?
Właśnie mi o to chodziło! Wykazałem, że od podszewki sprawy są trochę bardziej skomplikowane, niż to się wydaje nawet gronu osób, które mają wprawdzie wykształcenie techniczne, ale nie mają dostępu do aktualnych technologii.
Polska nie powinna się czuć "zacofana" w tym temacie, bo dajmy na to tak zaawansowane technicznie państwo jak Niemcy, też są "zacofani", chociaż u nich to była raczej polityka po 1945 roku (jakby nie było państwo okupowane), a nie brak myśli technicznej. (Jednakże Niemcy bardzo mocno odrabiają straty od 20 lat, czyli od upadku muru).
Przejdźmy jednak znów do konkretów. (I nie zaczynajmy z polityką).
Wpierw omówię te "kwadraty i sześciany" i to przy użyciu jak najprostszych, nietechnicznych analogii, czyli będzie to przeważnie adresowane dla "nietechnicznych" i mam nadzieję pozwoli im zrozumieć chociaż samą ideę.
"Techniczni" natomiast (tak uważam) sami sobie poradzą, gdyby zechcieli zagłębić się bardziej w temacie.
Potem omówię to samo, ale na troszkę wyższym poziomie, jednak cały czas utrzymanym na "nietechnicznych" analogiach.
Na koniec poprę wszystko autentycznymi przykładami, ażeby zilustrować jak to w rzeczywistości wygląda, ponieważ jednak bardzo mało ludzi na świecie zna prawdziwe "numerki" i są przeważnie skazani na dosyć ogólne i mało naukowe źródła o charakterze popularno-naukowym. Tą część "nietechniczni" będą mogli opuścić, bo będzie ona adresowana właśnie specjalnie dla "technicznych", bez żadnych ozdóbek, czy też analogii z życia codzienego.
Część pierwsza.....całkowicie "nietechniczna".
Wyobraźmy sobie samochód osobowy mający długość 4 metrów i kabinę na 4 pasażerów. (Będę używał "głupich cyferek", ale to tylko po to, ażeby uprościć to jak najbardziej).
Co się stanie, gdybyśmy przedłużyli ten samochód o dajmy na to 0,5 metra? Czy oznacza to, że zwiększyli byśmy jego "pojemność" o pół pasażera?
Z drugiej strony, to gdyby wydłużyć ten samochód o dajmy na to metr, to wcale nie oznacza, że będziemy mieli miejsce na 5 pasażerów, chociaż teoretycznie średnia gęstość pasażerów na metr samochodu, byłaby zachowana. Być może uda nam się w tym dodatkowym jednym metrze długości upchnąć aż dodatkowych 4 pasażerów, ponieważ może nam się uda "zagęścić" już istniejące 4 miejsca, co pozwoli nam na stworzenie dodatkowych 4 miejsc na tak wygospodarowanej przestrzeni, plus ten jeden dodatkowy metr.
Tak samo jest z mocą, którą przesyłamy w określonym przedziale częstotliwości.
Część druga....czyli trochę bardziej techniczna.
Tak samo jest w akustyce, gdzie
oktawa, a w zasadzie jej "szerokość", nie jest równa innej oktawie.
(Znów nastąpią "głupie" cyferki).
Niech pierwsza oktawa będzie miała "szerokość" dajmy na to 10 Herców. Dajmy na to od 10 do 20 Hz. Następna będzie oczywiście miała 20 Hz "szerokości", czyli od 20 do 40 Hz. Następna 40 Hz "szerokości", czyli od 40 do 80 Hz, potem oczywiście od 80 do 160 Hz.....i tak dalej i tak dalej.
Wyobraźmy sobie, że mamy radio, które ma trzy gałki i którego głośnik daje nam muzykę w przedziale od 10 do 80 Hz, czyli o "szerokości" trzech oktaw.
Pierwsza gałka, to jest pokrętło głośności, czyli regulacja
mocy wyjściowej.
Pozostałe dwie gałki, to są "tony" czyli regulacja "basów" i "wiolinów". (Odpowiednio pierwszyej oktawy i trzeciej, bo ta środkowa w naszym przykładzie nie jest "regulowana").
Co się stanie, jeżeli przykręcimy kompletnie gałkę tonów wysokich, czyli "wiolinów". Otóż moc wyjściowa pozostanie taka sama (w naszym przykładzie), jednakże zostanie ona przerzucona na tony średnie i niskie, czyli "basy". Innymi słowy "filtrujemy" którędy ta moc w naszym radioodbiorniku będzie "płynęła" do głośnika. Gęstość mocy w "wiolinach" bardzo się przerzedzi, natomiast dużo "zagęści" w "basach" i średnich częstotliwościach.
Innymi słowy, to zarówno PSD, "średnia gęstość mocy" (power spectral density) wyrażona "po europejsku" jako m^2/sek^3, czy też "po amerykańsku" jako g^2/Hz, gdzie "g", to oczywiście jest jednostka przyśpieszenia, tworzy coś w rodzaju "współczynnika porównywawczego" (kompletnie nietechniczne wyrażenie), które pozwala nam na porównywanie średniej gęstości mocy w przedziałach częstotliwości o różnych "szerokościach".
Wystarczy powiedzieć, iż na wykresie, gdzie osią X jest częstotliwość, a osią Y jest właśnie PSD, to ta sama "gęstość", będzie tworzyła "płaską" linię prostą niezależnie od przedziału częstotliwości.
To co, skomplikowałem to już wystarczająco?
Czyli część trzecia:
No to przejdźmy dalej, posługując się aktualnymi danymi z mojego referatu.
(Mowa jest o Table 10 ze strony nr. 18).
Przyjrzyjmy się tylko prawej stronie, która jest używana do kwalifikacji nowych konstrukcji.
Są to wymagania "minimalne", czyli w rzeczywistości mogą występować bardziej ciężkie warunki.
Są tam dwa rodzaje wibracji: "Sine", czyli wibracja sinusoidalna, oraz "random", czyli "przypadkowa", ale o ściśle określonym stopniu mocy, czyli kształcie pola pod krzywą!!! (W rzeczywistości, to generator w wibratorze używanym podczas testów nie jest w stanie wytworzyć 100% "przypadkowych" sygnałów, ale powtarzalność jest tak mała, że można te sygnały w praktyce uznawać jako kompletnie przypadkowe. Chociaż postęp w mikroelektronice pozwolił na wytworzenie RNG (random number generator) autentycznie przypdkowych do ponad dwudziestu miejsc po przecinku.
Oto wycinek tabeli odnośnie wibracji "random".
(Zacząłem tu opisywać, co to wszystko znaczy, ale nacisnąłem "delete", bo wymagało by to baaaaaardzo długiego wykładu.)
W każdym bądź razie, wprowadziłem te cyferki do wyspecjalizowanego komputera-kontrolera systemu wibracyjnego i oto jest graficzna reprezentacja tych "niezrozumiałych" cyferek.
Jak widzimy, to oś odciętych jest logarytmiczną skalą częstotliwości od 20 Hz do 2000 Hz.
Oś rzędnych natomiast jest właśnie wyskalowana w PSD, czyli tym "porównawczym współczynniku" (powtarzam, że nie jest to określenie techniczne i zostało ono wynalezione przeze mnie na poczekaniu z braku....terminologii polskiej).
Widać na wykresie cienką linię "prostą", która była w orygiale zielona, ale mój tani skanner zrobił z niej linię szarą.
Linia ta przedstawia właśnie teoretyczny, czyli idealny rozkład gęstości mocy w określonym przedziale częstotliwości.
Widać też czarną linię "pomazaną".
Jest to po prostu wycinek sygnału wygenerowanego w tym momencie przez komputer.
(Nie zaznaczyłem tego na wykresie, ażeby nie komplikować wydruku, ale powinny być tam także pokazane limity, które w tym konkretnym przypadku są +/- 3 dB. Ten przypadkowy sygnał wygenerowany przez komputer, musi się więc mieścić w tym przedziale).
Jak widać, to od 20 Hz do 1000 Hz PSD rośnie i to dokładnie 0,52 dB na oktawę (patrz tabelka), a od 1000 Hz do 2000 Hz średnia gęstość mocy jest "płaska".
No dobra....przetrawcie to sobie, bo nie ma sensu tego teraz omawiać w większych szczegółach, tym bardziej, że mam dla was prawdziwą perełkę.....i być może olbrzymi szok!
Przejdźmy więc do drugiego rodzaju wibracji, jakiej musi być poddany każdy kwalifikowany produkt, podzespół, czy też (w przypadku mniejszych rakiet, których masa i rozmiary, pozwalają je testować w całości), cała konstrukcja.
Znów parametry z wcześniej cytowanej Table 10.
Widzicie tu coś "niezwykłego"?
Nie?
A ja tak!
Po pierwsze, to wibracja sinusoidalna jest łatwiejsza do zrozumienia, bo oś X to oczywiście jest częstotliwość, a oś Y, to są zwykłe jednostki przyśpieszenia, czyli "g", chociaż też przedstawione w skali logarytmicznej.
Wiemy więc już , że te numerki znów wprowadziłem do kompa i.....oto jest wydruk:
Wow! Spójrzmy jaka jest amplituda tej wibracji.
W zależności od przedziału częstotliwości, to akceleracja jest od około 10 g, aż do.......4 500 g. (Tak z grubej rury, bo zapomniałem zaznaczyć i opisać dokładnie na wykresie maksymalnej wartości amplitudy. Jednakże nie jest ważne, czy to jest 4331,812, czy też 4652,8342 "g". Chodzi mi tutaj o pokazanie skali wielkości przeciążeń, na jakie narażona jest konstrukcja i paliwo rakiety, a także częściowo "ładunek", chociaż istnieją techniki, ażeby ładunkowi "ulżyć", bo się go po prostu amortyzuje, tak jak się amortyzuje pasażerów w samochodzie.
Za to zaznaczyłem (ledwo widoczne, ale to już jest wina mojego taniego skanera w domu) linie "graniczne", które też są na poziomach +3dB "od góry" i -3dB "od dołu".
Powtarzam słownie: Cztery i pół tysiąca jednostek przyśpieszenia ziemskiego.
Czyli każdy kilogram "waży" momentarnie około 4,5 tony!!!
To nie są parametry wzięte z nieba, ale pochodzą one z konkretnych pomiarów przeprowadzonych podczas aktualnych lotów.
Są to absolutnie wymagania
minimalne i jeżeli weźmiemy pod uwagę wszystkie współczynniki bezpieczeństwa, to widzimy, jak każdy konstruktor "prawdziwych rakiet" musi się nagłówkować, ażeby te ustrojstwa nie rozpadły się po włączeniu silnika na paliwo stałe.
Samo paliwo, musi mieć też odpowiednie właściwości mechaniczne, ażeby wytrzymać te przeciążenia.
Chciałbym tutaj dodać, że powyższe dane odnoszą się do stosunkowo małych i stosunkowo nieskomplikowanych cywilnych rakiet badawczych, tak zwanych "sounding rockets", których technologia jest dobrze opracowana w praktycznie wszystkich zaawansowanych technicznie krajach świata.
Niestety, ale nie mogą omawiać szczegółów technicznych odnoszących się do technologii wojskowej, czy też cywilnej, ale na znacznie większą skalę. Tam dane są ściśle tajne, ale wierzcie mi, że są one jeszcze bardziej "wyżyłowane" z oczywistych względów.
Skończmy więc na tym, chociaż nie poruszyłem tutaj nawet czubka przysłowiowej góry lodowej.
Są przecież całe bardzo długie zestawy innych testów, przez które musi przejść każda konstrukcja.
W poprzednim poście wymieniłem kilka metod ze standardu MIL-STD-810.
Przyjrzyjcie się, ile jest tam rodzajów wibracji i mechanicznego udaru, czyli szoku, a także stałych przeciążeń (symulowanych na wirówkach).
No good deed goes unpunished.
Μολων λαβε
"Przykro mi ale demokracja daje tylko złudzenie udziału we władzy." [bartos061]
. Jestem sobie w stanie wyobrazić oczywiście te wibracje i to że się coś może od nich rozlecieć. Ale w szkole nam tyle tylko mówili, że wibracje są; a całej tej skomplikowanej matmy wokół nich, jaką teraz podrzuciłeś w linkach, nas generalnie nie uczyli. Może i dlatego, że silniki z jakimi mieliśmy do czynienia były niewielkie, o czasie pracy rzędu paru sekund. Zapewne żeby się silnik od wibracji rozpadł w tak krótkim czasie, to już konstrukcja musiałaby być straszliwie pechowa...
a może z uwagi na zadymienie nie dałoby się zrobić jego zdjęcia ?:) 
.