زيردريايی

تأمین نیرو(توان) زیردریایی:

 

زیر دریایی های هسته ای از راکتورهیی هسته ای ،توربین های بخار  و گیربکس های  کاهشی برای حرکت دادن شفت اصلی ملخ استفاده می کنند که نیروی تراستی به سمت جلو و یا عقب را تولید می کند همچنین از یک موتور الکتریکی نیز که کار یکسانی انجام می دهد در مواقع اضطراری کمک می گیرند.

همچنین زیر دریایی ها نیاز به نیروی الکتریکی دارند که بتوانند تجهیزات الکتریکی را به کار گیرند که برای این کار زیر دریایی ها مجهز به موتور های دیزل (که سوخت را می سوزانند)و یا راکتورهای هسته ای (که هسته اتم را می شکافند)هستند.

همچنین زیر دریایی ها می توانند از نیروی باتری استفاده کنند که خود این باتری ها توسط باتری های دیزل و یا راکتورهای هسته ای شارژ می شوند

در مواقع ضروری از نیروی الکتریکی باتری ها فقط برای حرکت اولیه زیر دریایی استفاده می شود. زیر دریایی های دیزلی مثال های خوبی از ترکیب نیرو هستند چرا که اغلب از تعداد دو یا بیشتر موتور دیزلی استفاده می کنند. ممکن است همه موتور ها با هم کار چرخاندن شفت ملخ و شارژ باتری ها را انجام دهند و یا ممکن است یک موتور شفت ملخ را بچرخاند و بقیه موتورها ژنراتور را بچرخانند.

موتور های دیزلی برای کار نیاز به هوا دارند بنابرین زیر دریایی باید روی سطح آب باشد و در هنگام غوطه ور شدن کامل زیر دریایی با موتور دیزلی باتری ها باید کاملاً شارژ باشند و محدودیت در تکنولوژی شارژ باتری ها به طرز شدیدی بر مدت زمانی که زیر دریایی با موتور دیزلی می تواند در زیر آب باشد تأثیر گذاشته و آن را دچار محدودیت می کند.

حال آن که به کار گیری نیروی هسته ای مزیت بزرگی در زیر دریایی ها دارد ژنراتورهای هسته ای به اکسیژن نیازی ندارند بنابرین یک زیر دریایی هسته ای تا هفته ها می تواند در زیر آب بماند همچنین مدت زمان نگهداری (طول عمر)سوخت هسته ای بسیار بیشتر از سوخت دیزلی است و یک زیر دریایی هسته ای برای سوخت گیری مجدد نیازی به آمدن به سطح آب را ندارد.

راکتور با تولید گرما بخار کمورد نیاز یک توربین بخار را تأمین می کند و توربین شفت ملخ را به خوبی موتور الکتریکی حرکت می دهد.

دو تفاوت عمده مابین راکتورهای تجاری و راکتورهای به کار رفته در کشتی های هسته ای وجود دارد:

_راکتور موجود در کشتی ها کوچکتر است.

_راکتور در کشتی هسته ای از سوخت غنی شده استفاده می کند تا بتوان با راکتوری کوچکتر انرژی بیشتری دریافت کرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ناوبری   

نور در مسافت زیادی زیر آب ودر اقیانوس نمی تواند نفوذ کند بنابرین در حقیقت زیر دریایی ها در حالتی کور باید حرکت و ناوبری کنند.

بنابرین زیر دریایی ها مجهز به نقشه های ناوبری و ناوبری مصنوعی هستند.

هنگامی که زیر دریایی در سطح آب حرکت می کند از طریق ناوبری مصنوعی GPS  [1]

 

  عرض و طول جغرافیایی اش را به دققت مشخص مکی کند.اما هنگامی که زیر دریایی در آب غوطه ور است این سیستم قادر به انجام کار نمی باشد و در زیر آب زیر دریایی از سیستم هدایت اینرسی [2]    که ترکیبی از  سیستم های مکانیکی و الکتریکی است استفاده می کند. که با به کار گرفتن ژایروسکوپ ها مسیر حرکت زیر دریایی را با توجه به یک نقطه ثابت (آغاز حرکت) نگه می دارد.

سیستم هدایت اینرسی تا 150 ساعت به طور دقیق کار می کند و بعد از آن باید بوسیله یکی از سیستم های GPS ، رادیویی،رادار و یا ماهواره موقعیت خود را تنظیم کند.

توسط این سیستم ها زیر دریایی می تواند صدها فوت زیر سطح آب به دقت ناوبری کند.

برای موقعیت یابی هدف، زیر دریایی از Sonar [3] فعال[4] و غیر فعال[5] استفاده می کند.

Active sonar  امواج صوتی را در آب می فرستد که به هدف برخورد کرده و به سمت زیر دریایی باز می گردند ، با دانستن سرعت صوت در آب و مدت زمان رفت و بازگشت موج صوتی تا هدف کامپیوترها به سرعت فاصله ی مابین زیردریا یی و هدف را محاسبه می کنند.

وال ها ،دلفین ها و خفاش ها برای یافتن موقعیت شکارشان از همین روش استفاده می کنند.

Passive Sonar  فقط شامل گوش دادن به صداهای تولید شده از طرف هدف است.

از Sonar همچنین برای سیستم ناوبری اینرسی می توان استفاده کرد بدین طریق که سیستم به شناسایی شکل کف اقیانوس و یا موانع موجود در مسیر حرکت می پردازد.

 

زیر دریایی های نظامی:

به احتمال بسیار قوی زیر دریایی های نظامی عملاً متفاوت با سایر زیر دریایی ها می باشند.

باتوجه به اطلاعات کسب شده از زیر دریایی ها می توان این گونه بیان کرد که زیر دریایی ها برای نیروهای نظامی بسیار مفید می باشند چراکه موقعیت یابی آن ها دشوار بوده به خصوص در زمانی که درنواحی عمیق اقیانوس ها ودریاهی قرار می گیرندو آسیب زدن و نابود کردن آنها نیز در اعماق آبها بسیار دشوار است.

یک شاخه از علوم زیر دریایی ها که در کاربرد های نظامی بسیار مورد توجه قرار گرفته است حرکت بدون صدای زیددریایی در زیر آب می باشد که به آن ها اجازه می دهد به هدف نزدیک شده بدون آن که مورد شناسایی قرار گیرند به آن ضربه بزنند. زیر دریایی های مدرن معمولاً به شکل سیگار برگگ(دو سر تیز) می باشند که آن را در لصطلاح رسمی بدنه اشک شکل می نامند که الگو برداری آن با الهام ازبدنه ی نهنگ ها می باشد. که این شکل زیر دریایی درگ هیدرودینامیکی را کاهش داده و اجازه می دهد زیر دریایی سریعتر حرکت کند.

همچنین در زیر دریایی های نظامی برای فراهم کردن اکسیژن مورد نیاز ازروش تجزیه آب استفاده می شود.

زیردریایی

نیروی شناوری

 

یک زیر دریایی یا کشتی می تواند در آب شناود باشد چراکه وزن آب جابه جا شده برابر با وزن کشتی است این جا به جایی آب نیرویی به سمت بالا ایجاد می کند که آن را نیروی شناوری می نامیم و بر خلاف نیروی گرانش که کشتی را به سمت پائین می کشد عمل می کند.

نیروی شناوری زیر دریایی قابل کنترل می باشدو به آن اجازه فرو رفتن و یا بالا آمدن در آب را می دهد.برای کنترل نیروی شناوری، زیر دریایی تانک های تعادلی <!--[if !supportFootnotes]-->[1]<!--[endif]--> دارد و به عنوان کمک کننده تعادلی از تانک های تعادلی تریم<!--[if !supportFootnotes]-->[2]<!--[endif]--> نیز استفاده می کند که متناوباً از آب یا هوا پر می شوند.

هنگامی که زیر دریایی در روی سطح آب قرار می گیرد چگالی آن از چگالی آب اطرافش کمتر است و تانک های تعادلی آن از هوا پر هستند و برای آن که زیر دریایی در اب فرو رود آب از دریچه های تانک های تعادلی وارد می شود تا وقتی که چگالی آن از چگالی آب اطراف بیشتر شود و زیر دریایی به اصطلاح غرق شود(نیروی شناوری منفی).

یک راه تهیه هوای فشرده نگهداری آن در فلاسک های هواست که هم هوای مورد نیاز خدمه زیر دریایی را تأمین می کند و هم در هنگام برخاستن و بالات آمدن زیر دریایی از آن ها استفاده می شود.

همچنین زیر دریایی دارای دستگاه های متحرکی از بال های کوچک است که صفحات هیدرولیکی نام دارند و در عقب زیر دریایی قرار دارند که به کنترل زاویه dive (فرورفتن) کمک می کنند، صفحات هیدرولیکی زاویه دار هستندبه طوری که آب در بالای آن ها حرکت کرده و در عقب زیر دریایی نیرویی به سمت بالا به وجود می آورد که در این صورت زیر دریایی به سمت پائین زاویه می گیرد.

برای مسطح و افقی نگه داشتن زیر دریایی در هر عمقی باید در تانکهای تریم آن میزان آب و هوای آن را در تعادل نگه داشت به طوری که چگالی کل آنها برابر با چگالی آب اطراف باشد که در این حالت نیروی شناوری خنثی داریم .

وقتی زیر دریایی به عمق کروز برسد صفحات هیدرودینامیکی به صورت افقی قرار می گیرند و در این حالت زیر دریایی به صورت افقی حرکت خواهد کرد.

زیر دریایی در حرکت داخل آب می تواند از رادارهایی که در قسمت دم قرار دارند برای چرخش به سمت راست و چپ و از صفحات هیدرولیکی برای تنظیم زاویه جلو و عقب زیر دریای استفاده کند.

به علاوه برخی زیر دریایی ها به موتور محرکه ثانوی ای مجهز هستند که قادربه چرخش 360 درجه ای است.

وقتی جریان هوای فشرده از فلاسک های هوا وارد تانک های تعادلی می شود نیروی هوا آب را به بیرون می راند تا هنگامی که چگالی کل از چگالی آب اطراف کمتر شود و نیروی شناوری مثبت گردد تا زیر دریایی بالا بیاید در این حال صفحات هیدرولیکی طوری زاویه دار می شوند که آب بتواند بالای سطح عقبی حرکت کند و نیرویی در عقب به سمت پائین وارد کند تا زیر دریایی به سمت بالا زاویه پیدا کند.در حالت های اضطراری تانک های تعادلی به سرعت از هوای فشرده پر می شوند و زیر دریایی به سرعت به سطح آب می آید.

 

 

تأمین نیرو(توان) زیردریایی:

 

زیر دریایی های هسته ای از راکتورهیی هسته ای ،توربین های بخار و گیربکس های کاهشی برای حرکت دادن شفت اصلی ملخ استفاده می کنند که نیروی تراستی به سمت جلو و یا عقب را تولید می کند همچنین از یک موتور الکتریکی نیز که کار یکسانی انجام می دهد در مواقع اضطراری کمک می گیرند.

همچنین زیر دریایی ها نیاز به نیروی الکتریکی دارند که بتوانند تجهیزات الکتریکی را به کار گیرند که برای این کار زیر دریایی ها مجهز به موتور های دیزل (که سوخت را می سوزانند)و یا راکتورهای هسته ای (که هسته اتم را می شکافند)هستند.

همچنین زیر دریایی ها می توانند از نیروی باتری استفاده کنند که خود این باتری ها توسط باتری های دیزل و یا راکتورهای هسته ای شارژ می شوند

در مواقع ضروری از نیروی الکتریکی باتری ها فقط برای حرکت اولیه زیر دریایی استفاده می شود. زیر دریایی های دیزلی مثال های خوبی از ترکیب نیرو هستند چرا که اغلب از تعداد دو یا بیشتر موتور دیزلی استفاده می کنند. ممکن است همه موتور ها با هم کار چرخاندن شفت ملخ و شارژ باتری ها را انجام دهند و یا ممکن است یک موتور شفت ملخ را بچرخاند و بقیه موتورها ژنراتور را بچرخانند.

موتور های دیزلی برای کار نیاز به هوا دارند بنابرین زیر دریایی باید روی سطح آب باشد و در هنگام غوطه ور شدن کامل زیر دریایی با موتور دیزلی باتری ها باید کاملاً شارژ باشند و محدودیت در تکنولوژی شارژ باتری ها به طرز شدیدی بر مدت زمانی که زیر دریایی با موتور دیزلی می تواند در زیر آب باشد تأثیر گذاشته و آن را دچار محدودیت می کند.

حال آن که به کار گیری نیروی هسته ای مزیت بزرگی در زیر دریایی ها دارد ژنراتورهای هسته ای به اکسیژن نیازی ندارند بنابرین یک زیر دریایی هسته ای تا هفته ها می تواند در زیر آب بماند همچنین مدت زمان نگهداری (طول عمر)سوخت هسته ای بسیار بیشتر از سوخت دیزلی است و یک زیر دریایی هسته ای برای سوخت گیری مجدد نیازی به آمدن به سطح آب را ندارد.

راکتور با تولید گرما بخار کمورد نیاز یک توربین بخار را تأمین می کند و توربین شفت ملخ را به خوبی موتور الکتریکی حرکت می دهد.

دو تفاوت عمده مابین راکتورهای تجاری و راکتورهای به کار رفته در کشتی های هسته ای وجود دارد:

_راکتور موجود در کشتی ها کوچکتر است.

_راکتور در کشتی هسته ای از سوخت غنی شده استفاده می کند تا بتوان با راکتوری کوچکتر انرژی بیشتری دریافت کرد.

 

 

 

زیر دریایی

شکل زیر دریایی به صورت یک مجرای استوانه ای است که به طرف انتهای آن باریک می شود و بدنه دارای دو جداره می باشد:

جداره داخلی: این جداره برای حفاظت اجزای داخلی و خدمه زیر دریایی از فشار آب زیاد در اعماق اقیانوس می باشدو همچنین برای حفظ درجه حرارت داخلی زیر دریایی و جلوگیری از یخ زدگی آن.

جداره خارجی: شکل بدنه زیر دریایی را تشکیل می دهد.

همچنین برای کنترل نیروی شناوری زیر دریایی از تانک های تعادلی[1] استفاده می شود که مابین جداره داخلی و خارجی قرار گرفته اند.

برای پایداری و کنترل زیر دریایی غوطه ور در آب زیر دریایی باید در حالت تریم[2] باشد.

به این معنی که حالت تعادلی در تمام کشتی برقرار باشدو جلو یا عقب کشتی خیلی سبک یا سنگین نباشد. برای برقراری این تعادل با وجود مصرف سوخت و مهمات جنگی باید از تانک هایی برای ذخیره و خروج اب استفاده کنیم تا کشتی در حالت تعادل بماند که به آنها تانکهای تریم[3](تعادلی) می گوییم.

یک زیر دریایی در زیر آب برای هدایت نیاز به دو کنترل دارد:کنترل های رادار که کنار یکدیگر قرار گرفته و برای کنترل حرکت حول محور Z ها به کار می رود و همچنین صفحات dive که برای کنترل حرکت حول محور Y به کار میرود،دو سری صفحات dive وجود داردصفحات sail که در جلوی زیر دریایی قرار گرفته اند و صفحات stern که در عقب زیر دریایی ودر کنار ملخ قرار گرفته اند.

اگر در شکل زیر دقت کنید یک قسمت فینی شکل می بینید که از روی زیر دریایی به سمت بالا رفته و برج ارتباطات می باشد،پریسکوپ ،آنتن های راداری و آنتن های رادیویی معمولاً از داخل آن خارج می شوند که البته این وسایل ارتباطی تنها در صورتی که زیر دریایی روی سطح آب باشد عمل می کنند.

هنگامی که زیر دریایی در زیر آب است از طریق پریسکوپ می تواند اتفاقاتی را که در روی سطح آب رخ می دهد را ببیندالبته در صورتی که انتهای پریسکوپ از آب خارج شود یا به اصطلاح سطح آب را بشکند.پریسکوپ متشکل از آینه ها و لنزهایی است که تصاویر را به انتهای یک لوله بلند برای مشاهده دریانورد می فرستد.با پیشرفت در ساخت زیر دریایی ها دید و عملکرد زیر دریایی ها نیز تغییر کرده و بزرگترین تحول را در زیر دریا یی های کلاس ویرجینیا[4] می بینیم که از دکل های فتونیکس استفاده کرده است و نیاز به پریسکوپ های معمولی را بر طرف کرده است واز طریق فیبر های اپتیکی عکس های تصویری با رزولوشن بالا را به نمایشگرهای صفحه های تلویزیونی در اتاق کنترل کشتی می فرستد.

اصل ارشمیدس بیانگر قانون شناوری است که بیان می دارد اگر جسمی اندکی و یا کاملاً در یک سیال غوطه ور شود یک نیرویی برابر با وزن سیال جابه جا شده توسط جسم به سمت بالا بر آن وارد می شود.

بنابرین نیروی وزن جسم را به طرف پائین می کشدو نیروی شناوری توسط سیال جا به جا شده به سمت بالا عمل می کند که در یک جسم شناور این دو نیرو با یکدیگر معادل هستند.

چگالی را وزن واحد حجم معرفی می کنیم اگر چگالی جسم از چگالی آب بیشتر باشد شیء در آب فرو می رود (بنابرین حالت شناوری و یا غوطه وری یک زیر دریایی وابسته به نیروی شناوری زیر دریایی است.)

نیروی شناوری از طریق تانک های تعادلی کنترل می شود که مابین جداره داخلی و خارجی بدنه زیر دریایی قرار دارند.

یک زیر دریایی ساکن بر سطح آب دارای نیروی شناوری مثبت است و آن بدان معنی است که چگالی آن از چگالی آب اطرافش کمتر است و زیر دریا یی شناور خواهد ماند و در این حال اساساً تانک های تعادلی انباشته و پر از هوا هستند.

برای غوطه ور شدن زیر دریا یی باید دارای نیروی شناوری منفی باشد که در این حال دریچه هایی که در بالای تانک های تعادلی هستند باز بوده آب دریا وارد مجراها می شود و نیروی آب جاری هوا را از دریچه ها بیرون می راند و زیر دریایی به اعماق فرو می رود. در این حال زیر دریایی با تانک های تعادل پر از آب چگال تر از آب اطرافش می شود.

بنابراین عمق دقیق زیر دریایی می تواند از طریق تنظیم نسبت آب و هوا در تانک های تعادلی کنترل شود. زیر دریایی غوطه ور در آب می تواند دارای شناوری خنثی باشد به این معنی که وزن زیر دریایی برابر با مقدار آب جا به جا شده است که در این حالت زیر دریایی نه می تواند بالا رود ونه می تواند بیشتر فرو رود.

برای آن که زیر دریایی دوباره بالا رود هوای فشرده به راحتی داخل تانک ها دمیده می شود و نیروی آن ها آب دریا را خارج کرده و دوباره نیروی شناوری زیر دریایی مثبت می شود.

در 1954 کمیته آمریکایی اولین زیر دریایی به نام uss Nautilus که با نیروی هسته ای کار می کرد را ساختو علت به کار گیری نیروی هسته ای آن بود که موتورهای هسته ای برای تولید نیرو نیاز به هوا ندارند و زیر دریایی می تواند مدت زیادی در زیر آب باقی بماند و تنها برای تجهیز تدارکات به سطح آب بیایدکه این زیر دریایی قادر به حرکت با سرعت knot 33 در سطح و زیر آب بود.

یک موتور با نیروی هسته ای از طریق شکافتن سوخت هسته ای تولید گرما می کند،دو سیستم از آب با فشار با فشارهای تنظیم شده در موتور هسته ای فرستاده می شوندو اولین سیستم چرخش آب از میان راکتور،حلقه های لوله ها،پمپ ها و نهایتاً برای ژنراتور بخار است که گرما را از راکتور به سیستم آبی ثانویه انتقال می دهد و آب از سیستم یک دوباره به عقب و به راکتور برمی گردد تا مجدداً گرم شود.

گرمای منتقل شده به سیستم ثانویه تولید بخار می کند که این بخار با عبور از میان ژنراتورهای توربین و توربین های نیروی محرکه برای کشتی تولید نیروی جلوبرنده و الکتریسیته می کند.

بخار تحت فشار به آب تبدیل شده و با بازگشت به مولدهای بخار،مجدداً گرم می شود.

 

---

خداحافظی تا بعد از کنکور

با عرض سلام

از همه دوستانی که نسبت به وبلاگ من ارادت داشتن و مطالب و مقالات منو مطالعه میکردند متشکرم .

به دلیل نزدیک شدن به آزمون کارشناسی ارشد دیگه وبلاگ رو آپدیت نمی کنم .

با آرزوی موفقیت و سربلندی برای همه دوستداران علم

ادامه

ادامه برنامه های CFD

Rectangle heating

Dim Lx, Ly, Delta_x, Delta_y, x(1000, 1000), Y(1000, 1000), Beta, Delta_M, T1, T2, D_T As Double

Dim Temp_A, Temp_B, Temp_C, Temp_INI, T(1000, 1000), U(1000, 1000), Epsilon, W As Double

Dim A(1000), B(1000), C(1000), U2(1000), R(1000), Wopt, a1

Dim Opt, Imax, Jmax, i, j As Integer

Dim exportfile

Private Sub Command1_Click()

L1:

 T1 = Timer

 If Opt_Jacobi = True Then Opt = 1

 If Opt_G_P_By_P = True Then Opt = 2

 If Opt_P_S_O_R = True Then Opt = 3

 If Opt_L_by_L_GS = True Then Opt = 4

 Imax = Val(txt_Imax.Text)

 Jmax = Val(txt_Jmax.Text)

 Lx = Val(txt_Lx.Text)

 Ly = Val(txt_Ly.Text)

 Delta_x = Lx / (Imax - 1)

 Delta_y = Ly / (Jmax - 1)

 Beta = Delta_x / Delta_y

 Epsilon = Val(txt_Epsilon.Text)

 Temp_A = Val(Txt_Temp_A.Text)

 Temp_B = Val(Txt_temp_B.Text)

 Temp_C = Val(Txt_Temp_C.Text)

 Temp_INI = Val(Txt_INI_Temp.Text)

 ' Grid Generation  

 For j = 1 To Jmax

 For i = 1 To Imax

 x(i, j) = (i * Delta_x) - Delta_x

 Next i

 Next j

 For i = 1 To Imax

 For j = 1 To Jmax

 Y(i, j) = (j * Delta_y) - Delta_y

 Next j

 Next i

 ' End Of Grid Generation

 '----------------------------------------------------------------------------

  

 For j = 1 To Jmax

 T(1, j) = Temp_A

 U(1, j) = Temp_A

 Next j

 For i = 2 To Imax

 T(i, 1) = (((Temp_A - Temp_C) / (1 - Imax)) * (i - Imax)) + Temp_C

 U(i, 1) = (((Temp_A - Temp_C) / (1 - Imax)) * (i - Imax)) + Temp_C

 Next i

 For i = 2 To Imax

 T(i, Jmax) = (((Temp_A - Temp_B) / (1 - Imax)) * (i - Imax)) + Temp_B

 U(i, Jmax) = (((Temp_A - Temp_B) / (1 - Imax)) * (i - Imax)) + Temp_B

 Next i

  

 '----------------------------------------------------------------------------

  

 For i = 2 To Imax - 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 T(i, j) = Temp_INI

 U(i, j) = Temp_INI

 Next j

 Next i

 

 '----------------------------------------------------------------------------

 '   Jacobi Method

 If Opt = 1 Then

 exportfile = "Solve With Jacobi Meth.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, " Solved By Jacobi Metod "

 Print #1, "variables= x , y , T"

 Print #1, "zone i=", Jmax, "j=", Imax

 nj = 0

J1:

 nj = nj + 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 For i = 2 To Imax

 T(i, j) = (1 / (2 * (1 + Beta ^ 2))) * (U(i + 1, j) + U(i - 1, j) + (Beta ^ 2) * (U(i, j + 1) + U(i, j - 1)))

 If i = Imax Then  

  T(i, j) = T(i - 1, j)

 U(i, j) = U(i - 1, j)

 End If  

 Next i

 Next j

 For i = 2 To Imax - 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 Delta_M = Abs(U(i, j) - T(i, j))

  If Delta_M > Epsilon Then

 For m = 2 To Imax - 1

 For N = 2 To Jmax - 1

 U(m, N) = T(m, N)

 Next N

 Next m

 GoTo J1

  End If

 Next j

 Next i

 T2 = Timer

 D_T = T2 - T1

 

 Text1.Text = Str(nj)

 Text2.Text = Str(D_T) + " s"

 End If

 ' End  Jacobi Method

 '----------------------------------------------------------------------------

 ' Gauss-Sidel(Point by point) Method

 If Opt = 2 Then

 exportfile = "S With GSPBP Meth.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, " Solved By Gauss-Sidel(Point by point) Method"

 Print #1, "variables= x , y , T"

 Print #1, "zone i=", Jmax, "j=", Imax

 ngp = 0

Gp1:

 ngp = ngp + 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 For i = 2 To Imax

 T(i, j) = (1 / (2 * (1 + Beta ^ 2))) * (T(i + 1, j) + T(i - 1, j) + (Beta ^ 2) * (T(i, j + 1) + T(i, j - 1)))

 If i = Imax Then  

 T(i, j) = T(i - 1, j)

 End If  

 Next i

 Next j

 For i = 2 To Imax - 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 Delta_M = Abs(U(i, j) - T(i, j))

 If Delta_M > Epsilon Then

 For m = 2 To Imax - 1

 For N = 2 To Jmax - 1

 U(m, N) = T(m, N)

 Next N

 Next m

  GoTo Gp1

 End If

 Next j

 Next i

 T2 = Timer

 D_T = T2 - T1

 

 

 Text3.Text = ngp

 Text4.Text = Str(D_T) + " s"

 End If

 ' End Gauss-Sidel(Point by point) Method

 '----------------------------------------------------------------------------

 ' The P.S.O.R Method

 If Opt = 3 Then

 a1 = ((Cos(4 * Atn(1) / (Imax - 1)) + (Beta ^ 2) * Cos(4 * Atn(1) / (Jmax - 1))) / (1 + Beta ^ 2)) ^ 2

 Wopt = (2 - 2 * (1 - a1) ^ 0.5) / a1

 W = InputBox("Inter The Under(Over) Relaxation Value(0<2)", "CFD 6", Wopt)

 T1 = Timer

 exportfile = "Solve With PSOR Meth.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, " Solved By P.S.O.R Method"

 Print #1, "variables= x , y , T"

 Print #1, "zone i=", Jmax, "j=", Imax

 np = 0

p1:

 nj = nj + 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 For i = 2 To Imax

 T(i, j) = ((1 - W) * U(i, j)) + (W / (2 * (1 + Beta ^ 2))) * (U(i + 1, j) + T(i - 1, j) + (Beta ^ 2) * (U(i, j + 1) + T(i, j - 1)))

 If i = Imax Then 

 T(i, j) = T(i - 1, j)

 U(i, j) = U(i - 1, j)

 End If  

 Next i

 Next j

  For i = 2 To Imax - 1

 For j = 2 To Jmax - 1

 Delta_M = Abs(U(i, j) - T(i, j))

 If Delta_M > 1E+308 Then

 dd = MsgBox("Divergence Detected Please Enter A New Value For W", vbOKOnly + vbExclamation, "CFD 6")

 Close #1

 GoTo L1

 End If

 If Delta_M > Epsilon Then

 For m = 2 To Imax - 1

 For N = 2 To Jmax - 1

 U(m, N) = T(m, N)

  Next N

 Next m

 GoTo p1

 End If

 Next j

 Next i

 T2 = Timer

 D_T = T2 - T1

 

 Text5.Text = Str(nj)

 Text6.Text = Str(D_T) + " s"

 

 End If

  ' End The P.S.O.R Method

 '----------------------------------------------------------------------------

 ' Gauss-Sidel (Line by Line) Method

 If Opt = 4 Then

 T1 = Timer

 exportfile = "Solve With GS LbL Meth.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, " Solved By Gauss-Sidel (Line by Line) Method"

 Print #1, "variables= x , y , T"

 Print #1, "zone i=", Jmax, "j=", Imax

 Ngl = 0

GL:

 Ngl = Ngl + 1

 For i = 2 To Imax - 1

  'meghdar dehi be tabe'e Tridag

 For k = 1 To Jmax - 2

 A(k) = 1 'Aray A()

 B(k) = -2 * (1 + Beta ^ 2) 'Aray B()

 C(k) = 1 ' Aray c()

 Next k

 ' meghdar dehi avaliye be Aray RHS R()

  R(1) = -(Beta ^ 2) * T(i - 1, 2) - (Beta ^ 2) * T(i + 1, 2) - T(i, 1)

 R(Jmax - 2) = -(Beta ^ 2) * T(i - 1, Jmax - 1) - (Beta ^ 2) * T(i + 1, Jmax - 1) - T(i, Jmax)

 For j = 2 To Jmax - 3

 R(j) = -(Beta ^ 2) * T(i - 1, j + 1) - (Beta ^ 2) * T(i + 1, j + 1)

 Next j

 N = Jmax - 2

 'Solving the problem!

 Call TRIDAG(A(), B(), C(), R(), U2(), N)

 For k = 1 To Jmax - 2

 T(i, k + 1) = U2(k)

 Next k

 Next i

 For j = 2 To Jmax - 1

 T(Imax, j) = T(Imax - 1, j)

 U(Imax, j) = U(Imax - 1, j)

 Next j

 For k = 2 To Imax - 1

 For l = 2 To Jmax - 1

 Delta_M = Abs(U(k, l) - T(k, l))

 If Delta_M > Epsilon Then

  For m = 2 To Imax - 1

 For N = 2 To Jmax - 1

 U(m, N) = T(m, N)

 Next N

 Next m

 GoTo GL

 End If

 Next l

 Next k

 T2 = Timer

 D_T = T2 - T1

 Text7.Text = Str(Ngl)

 Text8.Text = Str(D_T) + " s"

 

 End If

 ' End Gauss-Sidel (Line by Line) Method

 '----------------------------------------------------------------------------

 ' Create  File

 For i = 1 To Imax

 For j = 1 To Jmax

 Print #1, x(i, j), Y(i, j), T(i, j)

 Next j

 Next i

 Close #1

End Sub

Private Sub TRIDAG(A(), B(), C(), R(), U2(), N)

 Dim GAM(1 To 1000), Bet

 If B(1) = 0! Then Print "Abnormal exit": Exit Sub

 Bet = B(1)

 U2(1) = R(1) / Bet

 For j = 2 To N

 GAM(j) = C(j - 1) / Bet

 Bet = B(j) - A(j) * GAM(j)

 If Bet = 0! Then Print "Abnormal exit": Exit Sub

 U2(j) = (R(j) - A(j) * U2(j - 1)) / Bet

 Next j

 For j = N - 1 To 1 Step -1

 U2(j) = U2(j) - GAM(j + 1) * U2(j + 1)

 Next j

 Erase GAM

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Unload Me

start.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

Trans start.hwnd, 100

End Sub

Meshing airfoil

Dim Imax, Jmax As Integer

Dim Teta, Tmax, Delta_Teta, X_c(1000, 1000), Y(1000, 1000), R, Chord, x As Double

Dim exportfile

Private Sub Command1_Click()

Imax = Val(txt_Imax.Text)  

 Jmax = Val(txt_Jmax.Text)

 Chord = Val(txt_Chord.Text)

 R = Val(txt_Radius.Text)

 Tmax = Val(txt_Tmax.Text)

 exportfile = "Mesh airfoil.dat"  

 Open exportfile For Output As 1

 For i = 1 To Imax

 Teta = (8 * Atn(1) / (Imax - 1)) * (i - 1) + 4 * Atn(1)

 X_c(i, 1) = Chord * ((1 - Cos(Teta)) / 2

 Y(i, 1) = F_Airfoil(X_c(i, 1))  

  If i < Imax / 2 Then

 Y(i, 1) = -F_Airfoil(X_c(i, 1))  

 End If

 ' Generating Outer Boundary Cordinates

 X_c(i, Jmax) = 4 * Chord - R * Cos(Teta)

 Y(i, Jmax) = R * Sin(Teta)

 Next i

 For i = 1 To Imax

 For j = 2 To Jmax - 1

 ' Generating Field Points Cordinates

 X_c(i, j) = X_c(i, 1) + F((2 * Atn(1) / (Jmax - 1)) * (j - 1)) * (X_c(i, Jmax) - X_c(i, 1))

 Y(i, j) = Y(i, 1) + F((2 * Atn(1) / (Jmax - 1)) * (j - 1)) * (Y(i, Jmax) - Y(i, 1))

 Next j

 Next i

 ' Printig Data On File => Mesh.txt

 Print #1, "variables= x , y "

 Print #1, "zone i=", Jmax, "j=", Imax

 For i = 1 To Imax

 For j = 1 To Jmax

 Print #1, X_c(i, j), Y(i, j)

 Next j

 Next i

 Close #1

 ms = MsgBox("DATA File Is Already Generated" + vbNewLine + "Please Use Tecplot For Drawing Mesh" + vbNewLine, vbOKOnly + vbInformation, "CFD_7")

End Sub

Public Function F_Airfoil(x) 'Airfoil 4Digit NACA

 F_Airfoil = (Tmax / 0.2) * (0.296 * ((x / Chord) ^ 0.5) - 0.126 * (x / Chord) - 0.3516 * ((x / Chord) ^ 2) + 0.2843 * ((x / Chord) ^ 3) - 0.1015 * ((x / Chord) ^ 4))

End Function

 Public Function F(s)

 F = 1 - Cos(s)

End Function

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ديناميک سيالات محاسباتی

نمونه ای از پروژه های انجام شده برای درس دینامیک سیالات محاسباتی برای مهندسان

Create Matrix :

Dim A(100, 100) As Double

Dim B(100, 100) As Double

Dim C(100, 100) As Double

Dim m As Integer

Dim N As Integer

Dim l As Integer

Private Sub Command1_Click()

m = Text1.Text

N = Text2.Text

l = Text3.Text

'first matrix

MSFlexGrid1.Rows = m + 1

MSFlexGrid1.Cols = N + 1

MSFlexGrid1.Col = 1

MSFlexGrid1.Row = 1

MSFlexGrid1.Col = 0

MSFlexGrid1.Row = 0

For i = 1 To m

 MSFlexGrid1.Col = 0

 MSFlexGrid1.Row = i

 MSFlexGrid1.Text = i

 For j = 1 To N

 MSFlexGrid1.Row = 0

 MSFlexGrid1.Col = j

 MSFlexGrid1.Text = j

 MSFlexGrid1.Row = i

 MSFlexGrid1.Col = j

 MSFlexGrid1.Text = Int(Rnd() * 10)

 'MSFlexGrid1.Text = InputBox("A(" + Str(i) + "," + Str(j) + ")", "First Matrix", 4)

 A(i, j) = Val(MSFlexGrid1.Text)

 Next j

Next i

MSFlexGrid2.Rows = N + 1

MSFlexGrid2.Cols = l + 1

MSFlexGrid2.Col = 0

MSFlexGrid2.Row = 0

For i = 1 To N

 MSFlexGrid2.Col = 0

 MSFlexGrid2.Row = i

 MSFlexGrid2.Text = i

 For j = 1 To l

 MSFlexGrid2.Row = 0

 MSFlexGrid2.Col = j

 MSFlexGrid2.Text = j

 MSFlexGrid2.Row = i

 MSFlexGrid2.Col = j

 MSFlexGrid2.Text = Int(Rnd() * 10)

 'MSFlexGrid2.Text = InputBox("B(" + Str(i) + "," + Str(j) + ")", "Second Matrix", 2)

 B(i, j) = Val(MSFlexGrid2.Text)

 Next j

Next i

MSFlexGrid3.Rows = m + 1

MSFlexGrid3.Cols = l + 1

MSFlexGrid3.Col = 0

MSFlexGrid3.Row = 0

For i = 1 To m

 MSFlexGrid3.Col = 0

 MSFlexGrid3.Row = i

 MSFlexGrid3.Text = i

 For j = 1 To l

 For k = 1 To N

 MSFlexGrid3.Row = 0

 MSFlexGrid3.Col = j

 MSFlexGrid3.Text = j

 MSFlexGrid3.Row = i

 MSFlexGrid3.Col = j

 C(i, j) = A(i, k) * B(k, j) + C(i, j)

  MSFlexGrid3.Text = Str(C(i, j))

 Next k

 Next j

 Next i

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Unload Me

start.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

Trans start.hwnd, 100

End Sub

Newton

Dim x As Double

Dim Y As Double

Dim Epsilon As Double

Dim df_dx As Double

Dim N As Integer

Private Sub Command1_Click()

fx = fx_text.Text

x = startpoint_text.Text

Epsilon = residual_text.Text

N = 0

Temp = Replace(fx, "x", x)

fx0 = ScriptControl1.Eval(Temp)

Do Until (Abs(fx0 - fy) < Epsilon)

 Y = x

 Temp = Replace(fx, "x", Y)

 fy = ScriptControl1.Eval(Temp)

 

 Temp = Replace(fx, "x", x + 0.001)

 fdx = ScriptControl1.Eval(Temp)

 df_dx = (fdx - fx0) / 0.001

 

 x = x - fx0 / df_dx

 Temp = Replace(fx, "x", x)

 fx0 = ScriptControl1.Eval(Temp)

 

 N = N + 1

Loop

answer_text.Text = x

n_text.Text = N

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Unload Me

start.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

Trans start.hwnd, 100

End Sub

Expilicit

Dim Lenght, INI_time, CFL, Alpha, Temp0, Temp(1000), Temp2(1000), Delta_x, Delta_Time, INT_Temp As Double

Dim N, Imax As Integer

Dim exportfile, ch

Private Sub Command1_Click()

CFL = txt_cfl.Text

 If txt_cfl.Text = Empty Then

 ms = MsgBox("You Should Enter A Value For CFL(CFL<0.5)", vbOKOnly, "Expilicit")

 Exit Sub

 End If

 If CFL > 0.5 Then

 C = MsgBox("You Should Enter A CFL Under 0.5(CFL<0.5)", vbOKOnly, "Expilicit")

 txt_cfl.Text = Empty

 Exit Sub

 End If

 answer.Text = Empty

 Lenght = Txt_Lenght.Text

 INI_time = txt_INI_Time.Text

directory", , "CFD_3")

 Alpha = txt_Alpha.Text

 Imax = txt_Imax.Text

 Delta_x = Lenght / (Imax - 1)

 Temp(1) = txt_INI_temp.Text

 Delta_Time = (CFL * (Delta_x) ^ 2) / Alpha

 N = INI_time / Delta_Time

 Temp2(1) = txt_Temp

 Temp(1) = txt_Temp

 exportfile = "answer_Expilicit.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, "X Position" + Space(15) + "Temperature"

 For k = 2 To Imax

 Temp(k) = txt_INI_temp

 Next k

 For i = 1 To N

 For j = 2 To Imax - 1

 Temp2(j) = Temp(j) + CFL * (Temp(j + 1) - 2 * Temp(j) +  Temp(j - 1))

 Next j

 For ij = 2 To Imax

 Temp(ij) = Temp2(ij)

 Next ij

 Next i

 'End of Solution

 'Print Answers To a Data file

 For l = 1 To Imax

  h = Str(l * Delta_x - Delta_x) + Space(15) + Str(Temp(l))

 Print #1, ch

 Next l

 

 lbl_Delta_x.Caption = Delta_x

 Label14.Caption = Delta_Time

 Close #1

 answer.Text = "Grid No," + Space(6) + "Temperature" + Chr(13) +Chr(10)

 

 For s = 1 To Imax

 If s < 10 Then answer.Text = answer.Text + "0" + Str(s) + Space(15) + Str(Temp(s)) + Chr(13) + Chr(10)

 If s >= 10 Then answer.Text = answer.Text + Str(s) + Space(15) + Str(Temp(s)) + Chr(13) + Chr(10)

 Next s

 

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Unload Me

start.Show

End Sub

Private Sub Form_Load()

Trans start.hwnd, 100

End Sub

Implicit

Dim Lenght, CFL, Alpha, Temp0, Temp_Aplyed, Delta_x, Delta_Time, INT_Temp, INI_time As Double

Dim Nn, Imax As Integer

Dim exportfile, ch

Dim A(1000), B(1000), C(1000), R(1000), U(1000)

Private Sub Command1_Click()

 answer.Text = Empty

 CFL = Val(txt_cfl.Text)

 Lenght = Val(Txt_Lenght.Text)

 INI_time = Val(txt_INI_Time.Text)

 Alpha = Val(txt_Alpha.Text)

 Imax = Val(txt_Imax.Text)

 Delta_x = Lenght / (Imax - 1)

 Temp0 = Val(txt_INI_temp.Text)

 Temp_Aplyed = txt_Temp.Text

 Delta_Time = (CFL * (Delta_x) ^ 2) / Alpha

 Nn = INI_time / Delta_Time

 

 exportfile = "answer_Implicit.dat"

 Open exportfile For Output As 1

 Print #1, "Grid No," + Space(6) + "Temperature"

 answer.Text = "Grid No," + Space(6) + "Temperature" + Chr(13) +Chr(10)

 'meghdar dehi be tabe'e Tridag

 For i = 1 To Imax - 1

 A(i) = -CFL 'Aray A()

 B(i) = 1 + 2 * CFL 'Aray B()

 C(i) = -CFL ' Aray c()

 Next i

 R(1) = CFL * Temp_Aplyed + Temp0

 R(Imax - 1) = CFL * Temp0 + Temp0

 For j = 2 To Imax - 2

 R(j) = Temp0

 Next j

 N = Imax - 1

 For F = 1 To Nn

 Call TRIDAG(A(), B(), C(), R(), U(), N)

 R(1) = U(1) + CFL * Temp_Aplyed

 R(Imax - 1) = U(Imax - 1) + CFL * U(Imax - 1)

 For i = 2 To Imax - 2

 R(i) = U(i)

 Next i

 Next F

 Print #1, 0, Space(8), Temp_Aplyed

 For i = 2 To Imax

 h = Str((i * Delta_x) - Delta_x) + Space(15) + Str(U(i - 1))

 Print #1, ch

 Next i

 lbl_Delta_x.Caption = Delta_x

 Label14.Caption = Delta_Time

 Close #1

 answer.Text = "Grid No," + Space(6) + "Temperature" + Chr(13) +Chr(10)

 answer.Text = answer.Text + Str(1) + Space(15) + Str(Temp_Aplyed) + Chr(13) + Chr(10)

 For i = 2 To Imax

 answer.Text = answer.Text + Str(i) + Space(15) + Str(U(i - 1)) + Chr(13) + Chr(10)

 Next i

 

 End Sub

 

 Private Sub TRIDAG(A(), B(), C(), R(), U(), N)

 Dim GAM(1 To 1000), Bet

 If B(1) = 0! Then Print "Abnormal exit": Exit Sub

 Bet = B(1)

 U(1) = R(1) / Bet

 For j = 2 To N

 GAM(j) = C(j - 1) / Bet

 Bet = B(j) - A(j) * GAM(j)

 If Bet = 0! Then Print "Abnormal exit": Exit Sub

 U(j) = (R(j) - A(j) * U(j - 1)) / Bet

 Next j

 For j = N - 1 To 1 Step -1

 U(j) = U(j) - GAM(j + 1) * U(j + 1)

 Next j

 Erase GAM
End Sub

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

روبات

بشر نام مرد خردمند را به خود نسبت داده است، زيرا قابليت هاى ذهنى و حسى ما براى زندگى روزمره بسيار مفيد هستند. حوزه هوش مصنوعى سعى دارد تا موجوديت هاى هوشمند را درك كند. از اين رو يكى از علل مطالعه آن، بيشتر دانستن در مورد خودمان است، اما برخلاف فلسفه و روانشناسى - كه آنها نيز به هوشمندى مرتبط هستند - هوش مصنوعى سعى دارد به همان خوبى كه آنها را مى فهمد، به ساخت آنها نيز قادر شود.

دليل ديگر براى مطالعه هوش مصنوعى، جالب و مفيد بودن اين موجوديت هاى هوشمند است. هوش مصنوعى محصولات مهم و مؤثر زيادى در مراحل اوليه توسعه اش توليد كرده است. اگر چه هيچ كس نمى تواند آينده را به طور مشخص پيش بينى كند، اما آشكار است كه كامپيوتر هايى هوشمند همرديف با انسان، تأثير بسزايى بر زندگى روزمره و همچنين برآينده خواهد داشت.

روبات يك ماشين الكترومكانيكى هوشمند است كه مى توان آن را بارها برنامه ريزى كرد. چندكاره و كارآمد و مناسب براى محيط است.

اجزاى يك روبات:

- وسايل مكانيكى و الكتريكى: شاسى، موتورها، منبع تغذيه و...

- حسگرها (براى شناسايى محيط) دوربين ها، سنسورهاى sonar، سنسورها  

- عملكردها (براى انجام اعمال لازم) بازوى روبات، چرخ ها، پاها و...

- قسمت تصميم گيرى (برنامه اى براى تعيين اعمال لازم): حركت در يك جهت خاص، دورى از موانع، برداشتن اجسام و...

- قسمت كنترل (براى راه اندازى و بررسى حركات روبات): نيروها و گشتاورهاى موتورها براى سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، كنترل مسير و...

كلمه روباتيك (robatics) را اولين بار ايزاك آسيموف? در يك داستان كوتاه ارائه كرد. ايزاك آسيموف (۱۹۹۲-۱۹۲۰) نويسنده كتاب هاى توصيفى درباره علوم و داستان هاى علمى - تخيلى است.

در سال ۱۹۵۴ ميلادى، عصر روباتها با ارائه اولين روبات آدم نما از طرف ?جرج دوول? (George Devol) شروع شد.

امروزه، ۹۰ درصد روباتها، روبات هاى صنعتى هستند، يعنى روبات هايى كه در كارخانه ها، آزمايشگاه ها، انبارها، نيروگاه ها، بيمارستان ها، و بخش هاى مشابه به كارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بيشتر روباتهاى صنعتى در كارخانه هاى خودروسازى به كارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نيمى از روباتهاى موجود در دنيا در كارخانه هاى خودروسازى به كار گرفته مى شوند. مصارف روباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا كارهاى سخت و خطرناك را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعيت داخلى راكتورها از روبات استفاده مى شود تا تشعشعات راديواكتيو به انسانها صدمه نزند.

در سال ۱۹۵۶ م پس از توسعه فعاليت هاى تكنولوژى يك، كه بعد از جنگ جهانى دوم، يك ملاقات تاريخى بين جرج سى.دوول (George C.Devol) مخترع و كارآفرين صاحب نام، و ?ژوزف اف.انگلبرگر? Joseph ) ( F.Engelberger كه يك مهندس با سابقه بود، صورت گرفت. در اين ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسيموف پرداختند. ايشان سپس به موفقيت هاى بسيارى در توليد روباتها دست يافتند و با تأسيس شركت هاى تجارى به توليد روبات مشغول شدند. انگلبرگر شركت unimate را برگرفته از universal Automation براى توليد روبات پايه گذارى كرد. نخستين روباتهاى اين شركت در كارخانه جنرال موتورز (General Motors) براى انجام كارهاى دشوار در خودروسازى به كار گرفته شد. انگلبرگر را ?پدر روباتيك? ناميده اند.

بعدها روباتهاى صنعتى زيادى ساخته شدند و انجمن صنايع روباتيك اين تعريف را براى روبات صنعتى ارائه كرد:

?روبات صنعتى يك وسيله چند كاره و با قابليت برنامه ريزى چند باره است كه براى جابه جايى قطعات، مواد، ابزارها با وسايل خاص به وسيله حركات برنامه ريزى شده، براى انجام كارهاى مختلف استفاده مى شود.?

در سال ۱۹۶۲ م شركت خودروسازى جنرال موتورز نخستين روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به كار گرفت.

روباتها روز به روز هوشمندتر مى شوند تا هر چه بيشتر در كارهاى سخت و پر خطر به يارى انسان ها بيايند.

قانون روباتيك مطرح شده از سوى آسيموف:

۱- روبات ها نبايد هيچ گاه به انسانها صدمه بزنند،

۲- روباتها بايد دستورات انسان ها را بدون سرپيچى از قانون اول اجرا كنند،

۳- روباتها بايد بدون نقض قانون اول و دوم از خود محافظت كنند.



انواع روباتها:

روباتهاى امروزى كه شامل قطعات الكترونيكى و مكانيكى هستند در ابتدا به صورت بازوهاى مكانيكى براى جابه جايى قطعات و يا كارهاى ساده و تكرارى به وجود آمدند كه موجب خستگى و عدم تمركز كارگر و افت بازده مى شد. اين گونه روباتها، جا به جاگر (manipulator) نام دارند. جابه جاگرها معمولاً در نقطه ثابت و در فضاى كاملاً كنترل شده در كارخانه نصب مى شوند و به غير از وظيفه اى كه براى آن طراحى شده اند قادر به انجام كار ديگرى نيستند. اين وظيفه مى تواند در حد بسته بندى توليدات، كنترل كيفيت و جدا كردن توليدات بى كيفيت و يا كارهاى پيچيده ترى همچون جوشكارى و رنگزنى با دقت بالا باشد.

نوع ديگر روباتها كه امروزه مورد توجه بيشترى است روباتهاى متحرك هستند كه مانند روباتهاى جابه جا كننده در محيط ثابت و شرايط كنترل شده كار نمى كنند، بلكه همانند موجودات زنده در دنياى واقعى و با شرايط واقعى زندگى مى كنند و سير اتفاقاتى كه روبات بايد با آنها روبه رو شود از قبل مشخص نيست. در اين نوع روبات هاست كه تكنيك هاى هوش مصنوعى بايد در كنترل كننده روبات (مغز روبات) به كار گرفته شود.

روباتهاى متحرك به دسته هاى زير تقسيم مى شوند: روباتهاى چرخ دار با انواع چرخ عادى و يا شنى تانك و با پيكربندى هاى مختلف يك، دو يا چند قسمتى

روباتهاى پادار مثل سگ اسباب بازى AIBO ساخت سونى كه در شكل بالا نشان داده شد يا روبات ASIMO ساخت شركت هوندا.

۳- روباتهاى پرنده

۴- روباتهاى چند گانه (هايبريد) كه تركيبى از روباتهاى بالا يا تركيب با جابه جا گرها هستند.

مزاياى روباتها:

۱- روباتيك و اتوماسيون در بسيارى از موارد مى توانند ايمنى، ميزان توليد، بهره و كيفيت محصولات را افزايش دهند.

۲- روباتها مى توانند در موقعيت هاى خطرناك كار كنند و با اين كار، جان هزاران انسان را نجات دهند.

۳- روباتها به راحتى محيط اطراف خود توجه ندارند و نيازهاى انسانى براى آنها مفهومى ندارد. روباتها هيچگاه خسته نمى شوند.

۴- دقت روباتها خيلى بيشتر از انسانهاست، آنها در حد ميلى يا حتى ميكرو اينچ دقت دارند

۵- روباتها مى توانند در يك لحظه چند كار را با هم انجام دهند، ولى انسانها در يك لحظه تنها يك كار انجام مى دهند.

معايب روباتها:

۱- روباتها در موقعيت هاى اضطرارى توانايى پاسخگويى مناسب ندارند كه اين مطلب مى تواند بسيار خطرناك باشد.

۲- روباتها هزينه بر هستند

۳- قابليت هاى محدود دارند يعنى فقط كارى را كه براى آن ساخته شده اند انجام مى دهند.

اكنون اولين روبات انسان نماى خاورميانه در دانشگاه صنعتى شريف طراحى و ساخته مى شود.

شايد در رسانه هاى گروهى امثال اين خبرها را ديده يا شنيده باشيد و مطلع هستيد كه دانشجويان دانشگاههاى كشورمان در مسابقات گوناگون روبات شركت كرده و حتى مقام هاى جهانى را به خود اختصاص داده اند. آيا تاكنون به اين فكر كرده ايد كه شما هم مى توانيد روبات بسازيد؟

اتمسفر

لایه های اتمسفر

اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:

1- تروپوسفر (Troposphere)

2- استراتوسفر (Stratosphere)

3- مزوسفر (Mesosphere)

4- يونسفر (Ionosphere)

5- اگزوسفر (Exosphere)

1- تروپوسفر

تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.

وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.

منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.

ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.

2- استراتوسفر

لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.

در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.

از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.

3- مزوسفر

در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.

4 - يونوسفر

از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژی خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.

شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛ اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .

5 - اگزوسفر

شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.

اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.

فرودگاه

طراحی فرودگاهها و باند پرواز 

فرودگاهها باید طوری طراحی شود که در هر نوع شرایط جوی قابل استفاده باشد.باند اصلی فرودگاه در جهت وزش باد غالب منطقه شاخته می شود زیرا بادهای جانبی برای نشست و برخواست (landing &take off )هواپیما مشکل ایجاد می کنند از طرفی عدم وجود باد غالب در یک فصل یک محدودیت اقلیمی ایجاد می کند.زدودن برف و یخ از باند و از بدنده هواپیما خود یک محزل محسوب می شود زیرا استفاده از مواد شیمیایی از جمله اوره و گلیکول سبب وارد شدن این مواد به رودخانه ها شده و حیات آبزیان را به خطر می اندازد.ترکیب آب با اوره سبب تشکیل آمونیم و نیترات بوده که تراکم این ماده در آبهای جاری سبب رشد جلبکها و کاهش اکسیژن محلول در آب می شود.

 

آستانه ی اقلیمی بر هواپیما و باند پرواز

 

A.دما 

از آنجا که پرواز هواپیما ها در محدوده دمایی 70- تا بالای 50 درجه سانتیگراد می باشد چهار آستنه دمایی می تواند تفکیک شود.

الف.در دماهای 50- درجه سانتیگراد مصرف سوخت بالا می رود

ب.در دماهای 30- درجه سانتیگراد مواد شیمیایی یخ زدا قادر به زدودن یخ از روی بال و بدنه هواپیما نمی باشد.

ج.در دماهای صفر درجه سانتیگراد در صورت وجود رطوبت لایه ای از یخ نازک روی بدنه هواپیما تشکیل می شود که قطعات متحرک روی بال و بدنه متوقف ساخته و سبب تاخیر در امر پرواز می باشد.

د.در دماهای بالای 25 درجه سانتیگراد بدلیل کم شدن چگالی هوا برخواستن هواپیما با مشکل مواجه می شود.

 

B.برف 

در هنگام نشست و برخواست هواپیما سبب کاهش دید افقی می باشد و از طرفی ارتفاع بیش از 5سانتیمتر روی باند ،جاروب کردن یا پاکسازی کف باند با مواد شیمیایی را ضروری می کند.که خود باعث آلودگی محیط زیست می گردد.

 

C.وزش باد 

چون مقاومت باد در نشست و برخواست هواپیما سودمند است هوای آرام را می توان یک محزل بحساب آورد.بادهای عرضی با سرعت حدود 7 متر برثانیه(14نات،25کیلومتر در ساعت) برای هواپیماهای سبک و باد های عرضی بیش از 12 متر بر ثانیه(22نات،40کیلومتردر ساعت) برای هواپیماهای سنگین مشکل ساز هستند اگر سرعت باد عرضی از 17 متر برثانیه(34نات،61کیلومتر در ساعت) بیشتر باشد نشست و برخواست هواپیما با مشکل مواجه شده و می بایست از باندی با جهت دیگر استفاده شود.

 

D.باران 

ریزش باران دید افقی را کم می کند

 

E.دید افقی 

دید افقی زیر 800 متر نشست وبرخواست هواپیما را با مشکل ماجه می سازد.

 

F.ابرهای پایین

ابرهایی که فاصله کف آنها تا سطح زمین کمتر از 60 متر باشد برای نشست و برخواست هواپیما خطرناک است. همچنین ابرهای CB تایپ 9 در صورت مقدار زیاد در آسمان سبب خطرات و حتی لغو پرواز می گردد.

 

G.رطوبت 

نم نسبی بالای 98 درصد در صورتی که دما هم نسبتا پایین باشد سبب تراکم بخار آب روی بدنه هواپیما و ایجاد یک لایه نازک یخی روی آن می شودکه این امر حرکت سکانها و قسمتهای متحرک بال را با مشکل مواجه ساخته و بر روشن شدن موتور هواپیما تاثیر منفی خواهد داشت.

 

 

آستانه ی هواشناسی در طراحی باند فرودگاه

 

A.دما 

اگر دمای باند به زیر صفر درجه برسد و رطوبت کافی مجود باشد احتمال یخ زدن سطح باند وجود دارد.اگر دمای سطح باند تا 5- درجه سانتیگراد باشد برای یخ زدن از ماده شیمیایی بنام اوره استفاده می شود و در دماهای کمتر از C.M.A استات منیزیم کلسیم و یا از انواع گلیکولها استفاده می شود. از آنجایی که هزینه اقتصادی این مواد بالا می باشد و کاربرد آنها نیز اثرات زیانباری بر آبهای زیر زمینی و آبهای جاری دارد می بایست به موقع و در مواقع ضروری استفاده شود.مثلا اگر این مواد زود روی باند پاشیده شوند ممکن است توسط بالش شسته و اثر آن از بین برود. در ضمن ترکیب این مواد با آسفالت کف باند و کیفیت آسفالت را تحت تاثیر قرار می دهند.

 

B.برف 

برف نشسته روی باند باید کنار زده شود که در حالت عادی توسط جاروبهای مخصوص این عمل صورت می گیرد

 

C.باران 

با توجه به وضعیت ناهمواری زمین و نوع زهکشی آستانه تحریک هیدرولوژیکی محدود باندها متفاوت است یعنی مقدار بارانی که لازم است تا سیلاب ایجاد شود ،در محدوده باند فرودگاه بایست هیدرولوژیست ها تعیین کنند که با مطالعات آمار بلند مدت بارندگی منطقه مورد نظر و تجزیه و تحلیل ،(PMP ( Probable Maximum Precipitaionیا بعبارتی بزرگترین بارندگی محتمل را بدست می آورند(در بخش هواشناسی و هیدرولوژی بیشتر به آن می پردازیم)

 

D.باد 

اگر سرعت باد عرضی بیشتر از 15 متر بر ثانیه(30 نات ،54 کیلومتر درساعت) تجهیزات اضطراری فرودگاه باید به حال آماده باش باشد.

 

E.دید افقی 

اگر دید افقی زیر 200 متر باشد خدمات پشتیبانی را با اشکال مواجه می سازد.

 

F.رطوبت

اگر مواد شیمیایی یخ زدا که در سطح باند مصرف می شود ،آبدوست باشند سطح باند و جاده های در دسترس مرطوبت مانده و سبب کاهش اصطکاک است.

هواشناسی

ماهواره‌هاي آب و هوائي اولين بار توسط آمريكائي‌ها و در سال 1960 براي مشاهده و دريافت اطلاعات واقعي آب و هوائي به آسمان پرتاب گرديدند. در آگوست همين سال، نخستين تصوير زمين از فضا در روزنامه ملي ژئوگرافيك (Geographic) منتشر گرديد.

از اين تاريخ به بعد، ماهواره‌هاي بيشتري به فضا پرتاب شدند. همانطور كه زمين و ديگر سياره‌ها در مدار خاص خود به دور خورشيد مي‌گردند، ماهواره‌هاي مصنوعي نيز در مدارهاي خاصي در حال چرخش‌اند. انتخاب اين مدارها براي ماهواره‌ها به منظور و هدفي كه ماهواره به آن منظور به فضا پرتاب شده است بستگي دارد. مي‌توان مداري را انتخاب نمود كه در مسير قطب شمال و جنوب قرار مي‌گيرد و يا مداري كه حول خط استوا مي‌باشد و يا هر مداري ما بين اين دو حالت. همچنين در انتخاب مدار ماهواره عامل ارتفاع نيز مي‌تواند درنظر گرفته شود مثلا ارتفاعات هزاران مايلي بالاي زمين و يا ارتفاعات صدها مايلي.

دو نوع اصلي ماهواره‌هاي آب و هوائي وجود دارد : 1 - ثابت زمين Geostationary 2 - مدار قطبي Polar Orbiting ماهواره هاي Geostationary براي هشدارهاي كوتاه مدت و ماهواره‌هاي Polar Orbiting براي پيش بيني‌هاي بلند مدت تر بكار مي‌روند. هر دو نوع ماهواره‌ها براي ديده باني‌ كامل آب و هوائي جهان لازم هستند. در اواخر دهه 70 نياز به ماهواره‌هائي كه 24 ساعته در روز بتوانند تصاوير ماهواره اي را تهيه نمايند احساس گرديد. ماهواره اي كه بتواند هر24 ساعت يكبار در مداري كه در ارتفاع 40000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارد و با سرعتي كه با سرعت زمين برابر مي باشد به دور زمين بچرخند.

اين نوع ماهواره ها، ماهواره هاي زمين آهنگ ناميده مي شوند. از آنجاييكه سرعت چرخش اين ماهواره ها به دور زمين با سرعت چرخش زمين متناسب مي باشد، اين ماهواره‌ها نسبت به يك موقعيت روي سطح زمين ثابت باقي مي مانند و به اين دليل كه زمين نيز در روز يكبار به دور محورش مي‌گردد آن ها نيز يكبار در روز مدار خود را طي مي‌كنند. براي مثال دو ماهواره‌ Goes (ماهواره‌هاي محيطي- عملياتي ثابت زمين) جز ماهواره هاي زمين آهنگ هستند و در مدار زمين آهنگ (geosynchronous) دور زمين مي‌چرخند.

در حداقل ارتفاع 36000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارند. اين ماهواره‌ها به طور پيوسته تصاوير دقيق ولي با جزئيات كم تهيه مي‌كنند و اين تصاوير را هر 30 دقيقه يكبار به زمين ارسال مي نمايند. ديده باني پيوسته اين ماهواره‌ها براي تجزيه و تحليل متمركز داده‌ها ضروري مي‌باشند. اين تصاوير بوسيله يك نرم افزار تجزيه و تحليل شده و بصورت پيوسته و گرافيكي تهيه مي شوند. به دليل است كه به عنوان مثال تصاويري كه از حركت ابرها نمايش داده مي شود، مربوط به 8 ساعت گذشته مي باشد.اين اطلاعات ارزشمند درباره نوع، جهت و بزرگي ابر مي تواند كار پيش بيني را بسيار ساده نمايد. با توجه به اين كه اين ماهواره ها نسبت به يك موقعيت بر روي سطح زمين ثابت هستند قادرند در شرائط بد آب وهوائي مانند گردباد ،سيلاب ، طوفان‌هاي تگرگي و تندبادها هشدارهائي بدهند.

ماهواره هاي مدار ثابت مختلفي وجود دارد، براي مثال ماهواره ثابت زمين GMS براي استراليا و ژاپن،GOES8ه (GOES=Geostationary operational Environmental Satellites) براي آمريكاي شرقي،GOES 10 براي آمريكاي غربي،INS/Meteosat5 براي روسيه و هند و Meteosat7 براي اروپا نمونه‌ هايي از ماهواره‌هاي ثابت زمين مي‌باشند. البته ماهواره ها ي Meteosat تمام اروپا و افريقا را مي پوشانند. دو ماهواره Meteosat و GOES تصاويري از ديگر ماهواره هاي ثابت زمين را نيز دوباره ارسال مي دارند اين امر موجب مي شود كه به عنوان مثال آب و هواي استراليا را بتوان در لندن يا شيكاگو مشاهده نمود. ماهواره هاي زمين آهنگ با فركانس 1691MHzداده ها را ارسال مي دارند وبراي دريافت اطلاعات آن ها به ديش ثابت و كوچكي نياز مي باشد. اين ارسال WEFAX ناميده مي شود و چون از استاندارد بسيار بالايي برخوردار مي باشند تفاوت اندكي بين تصاوير اين ماهواره ها وجود دارد.

خودسوزی

 

خودسوزي

خودسوزي (انفجار) احتراق خود به خود گاز انتهايي (مخلوط گاز و هواي باقي مانده) در محفظه است . آن معمولا بعد از اينكه احتراق نرمال وارد مي شود بوسيله شمع اتفاق مي افتد . نخستين احتراق از شمع با سوختن نرمال سوخت پيشروي مي كند . بخاطر بسياري از دلايل احتمالي گرما و فشار ‘ گاز انتهايي در محفظه خود به خود مي سوزد . نقطه كليدي آن است كه خودسوزي بعد از آغاز احتراق نرمال با شمع رخ مي دهد .

پيش جرقه

پيش جرقه تعريف مي شود مشابه تركيب قبل از جرقه زدن شمع  . هر زمان چيزي سبب تركيب در محفظه و جرقه قبل از عملكرد شمع شود در رده بندي آن پيش جرقه ناميده مي شود .

 

اين دو تعريف كاملا متفاوتند و پديده هايي غير عادي هستند .

 

خودسوزي

گاز انتهايي نسوخته ‘ بدليل افزايش فشار و حرارت (از فرايند سوختن رو به جلو نرمال و داغ شدن مواد محفظه احتراق) خودبه خود مي سوزد ‘ مشتعل شدن فقط به خاطر شدت حرارت و فشار است . سوخت باقي مانده در گاز انتهايي حقيقتا بدليل فقدان نرخ اكتان مناسب در مقابل اين حرارت و فشار مقاومت نمي كند .

خودسوزي در زمان خيلي كوتاه سبب ايجاد فشار  برشي شديدي درون محفظه احتراق مي شود . اگر شما اثرات فشار فرايندها را در محفظه احتراق بررسي كنيد ‘ مشاهده خواهيد كرد كه سوختن نرمال همراه با رشد نرمال فشار است ولي در زمان كه خودسوزي رخ مي دهد يك مرتبه فشار برشي شديدي را مشاهده مي شود . كه بعد از شعله هاي شمع ايجاد شده و فشار ناشي شده از آن يك نيرو در محفظه احتراق ايجاد مي كند . آن سبب مي شود تا سازه موتور در محل رينگ يا اتصالات يك ضربه چكش را درك كند  . تشديد مشخصه احتراق در حدود 6400 هرتز رخ مي دهد . بطوريكه شما صدايي مشابه شليك گلوله را در واكنش به فشار برشي از سازه موتور مي شنويد . صداي خودسوزي بطور معمول ضربه شمع ناميده مي شود .

يك چيز را بدانيد كه لزوما خودسوزي مخرب نيست . بيشتر موتورها بر اساس سطح هاي سبك و متعادلي از خودسوزي كار مي كنند  . اغلب موتور ها مي توانند دوره هاي سنگين خودسوزي را بدون توليد هيچ گونه خرابي تحمل كنند . اگر شما با يك اتومبيل داراي شمع پيشرفته در بزرگراه رانندگي كرده باشيد صداي شبيه اصابت گلوله به ديوار را شنيده ايد . آن مي تواند هزاران مايل حركت كند درست است كه اين يك موقعيت بهينه نيست اما خرابي آني را تضمين نمي كند . يك موتور كه 0.5 اسب بخار بر اينچ مكعب يا كمتر را ايجاد مي كند مي تواند سطح معتدلي از خودسوزي را بدون هيچ خرابي تحمل كند . اما يك موتور كه 1.5 اسب بخار بر اينچ مكعب را ايجاد مي كند اگر خودسوزي داشته باشد مطمئنا به سرعت خراب مي شود . (بطورميانگين حدود چند دقيقه)

خودسوزي سبب سه نوع خرابي مي شود :

1  . خرابي مكانيكي (شكستن رينگ خشك)

2  . ساييدگي (سوراخ شدن تاج پيستون)

3  . توليد گرماي زياد (فرسايش پيراهن پيستون به ازاء افزايش گرماي ورودي يا دماي بالاي خنك كننده)

در يك موتور چهار سوپاپ با يك محفظه محصور و يك شمع در مركز ‘ محفظه يكنواخت است در فاصله اطراف شمع . اما هنوز ممكن است خودسوزي مشاهده شود بوسيله سوپاپ دود زيرا آن ناحيه داغترين قسمت محفظه است و گاز انتهايي داغتر مي شود كه خراب است حال هر اتفاقي مي خواهد رخ دهد . زيرا اين فشار شديد خيلي سخت و كوتاه موت است و مي تواند به لايه هاي مرزي گاز كه اطراف پيستون است شوك وارد كند و دماي احتراق را به 1800 درجه برساند  . اگر فرض كنيد كه جنس پيستون آلومينيوم باشد در اين دما ذوب مي شود . دليل اينكه آن دوب نمي شود اينستكه اينرسي حرارتي و لايه مرزي يك ابر چند مولكولي تا نوك پيستون دارد .

اين لايه هاي نازك مجزاي شده شعله سبب مي شوند كه شعله در نزديكي مواد سرد خاموش شود  .و جالب است كه عمل احتراق به طور طبيعي از پيستون و محفظه در برابر گرماي بالا محافظت مي كند . اگرچه موج شوك ناشي شده از خودشوزي در پايين ترين موقعيتها سبب پاره شده لايه مرزي مي شود و اجازه مي دهد كه بخشي از گرما درون سطح منتقل شود .

علت

خود سوزي بوسيله طراحي محفظه احتراق (شكل ‘ اندازه ‘ هندسه ‘ محل شمع ) ‘ نسبت تراكم ‘ زمانبندي موتور ‘ دماي تركيب ‘ فشار سيلندر و نرخ اكتان سوخت تحت كنترل گرفته مي شود  . بيشتر شمع هاي پيشرفته مشتعل مي كنند شعله را خيلي سريعتر بطوريكه افزايش فشار خيلي زياد است و گاز انتهايي خودبخود سوزانده مي شود . پشتيباني دقيق در زمانبندي شمع خودسوزي را متوقف خواهد كرد .

نرخ اكتان سوخت واقعا چيز سحر آميزي است . اكتان توانايي مقاومت در برابر خودسوزي را ايجاد مي كند . به طور تجربي موتور آزمايشگاهي را در يك سرعت مشخص روشن كرده سوخت را وارد و نسبت تراكم را تعريف مي كنيم تا خودسوزي رخ دهد سپس آنرا با سوخت استاندارد مقايسه مي كنند حاصل نرخ اكتان آن سوخت است . سوخت ميتواند افزودني هاي متفاوتي يا بالاترين كيفيت اكتان را داشته باشد . براي مثال الكل بعنوان سوخت بهترين نرخ اكتان را دارد فقط چون خنك شدن مخلوط مهم است مقدار زيادي مايع مصرف مي شود . اگر سوخت شما نرخ اكتان كمتري نسبت مقدار مطالبه شده توسط نرخ تراكم موتور و خودسوزي شمع پيشرفته داشته باشد مي تواند سبب انواع خرابيهايي كه فوق الذكر گردد .

 

 

 

گام ملخ

روش محاسبه سرعت ملخ با توجه به گام ملخ

اين محاسبات با فرض پساي صفر پوسته و كارايي %100 ملخ مي باشد

Speed (mph) = ( RPM x Pitch ) ÷ 1056

بهترين سرعت ميانگين در مدل هاي تفريحي 70 تا 80 مايل بر ساعت مي باشد.

مثال: اين محاسبات با فرض بدون پسا بودن ملخ و كارايي صد درصد براي موتوري با rpm  2000 كه توانايي افزايش 500 دور بر دقيقه را با دادن تراتل دارد، انجام شده است.

در    2000 rpmسرعت محاسبه شده براي ملخ با گام 4 و 8 عبارتست از :

4" Pitch = 7.8 MPH = 3.487 meters/sec

8" Pitch = 15.2 MPH = 6.795 meters/sec

و با دادن تراتل و افزايش دور به ميزان 500 سرعت جديد عبارتست از:

4" Pitch = 9.5 MPH = 4.247 meters/sec

8" Pitch = 18.9 MPH = 8.449 meters/sec

 تغييرات سرعت بعد از تراتل دادن :

4" Pitch = 1.7 MPH

8" Pitch = 3.7 MPH

 

(توجه : در گام هاي پايين كنترل سرعت آسان تر است.)

 

 

 

يو ای وی

 

امكان سنجي و طراحي مفهومي وسيله پرنده مينيياتوري در دو سايز ريز و كوچك

مقدمه

از ديرباز بشر به دنبال جمع آوري اطلاعات نظامي و غيرنظامي رغبا و دشمنان خود به منظور آمادگي براي هر گونه تجاوز احتمالي بوده است كه در اين راستا شروع به ساخت وسايل هواپيماهاي جاسوسي گوناگون و آموزش گروه‌هاي امنيتي و جاسوسيمتمركز نمودند ولي هزينه بالا و تهديد شدن كشور بدليل دستگير شدن جاسوس و يا سقوط هواپيماي جاسوسي ،توسط دولت رغيب سبب شد تا فرماندهان ارشد نظامي به دنبال وسايلي باشند كه در صورت سرنگون شدن آنها هويت مركز هدايت كننده انها مشخص نباشد و از آنها بتوانند در مواضعي كه احتمال تلفات نيرو بيشتر است به منظور گردآوري اطلاعات استفاده كنند.در اين راستا وسايل هوايي بدون سرنشين (پهپاد)بـه منظور شركت در جنگ و استفاده توسط نيروها ساخته شدند . آنها بيشترين كاربردشان گردآوري اطلاعات مربوط بـه تسخير در ميدان جنگ و كاهش دادن خسارات ناشي از وسايل داراي خدمه بود. وقتي آن را بـا يـك وسيله پرنده سرنشين دار مقايسه مي كنيد مي بينيد كـه وسيله سرنشين دار هزينه و سيستم هاي متنوع و پيچيده بيشتري دارد. وسايل هوايي بدون سرنشين بـراي شناسايي ، جاسوسي ، ديده باني در منطقه و هدفيابي در عملياتها مقدمتر هستند. آنها همچنين پشتيباني قابل توجهي را بـا جاسوسي در ميدان جنگ ، وضعيت تغييرات (تكامل) ، مديريت جنگ ، تعيين ميزان خسارات در جنگ و امنيت منطقه عقب را بوسيله نمابشگر و سنسور هاي روي وسيله فراهم مي كنند.

تاريخچه

پهپاد ها متعلق به امروز نيستند و تاريخچه طولاني در صنعت هوانوردي دارند به گونه اي كه اگر شما كتاب سالانه جينز درباره همه هواپيما‌هاي جهان پهپادها را از سال 1920 شرح داده است.

و به سرعت بمنظور هدفگيري هدفهاي ثابت و ابزارهاي هدايت شونده از راه دور (RPV) در طول جنگ كره و سپس تحت عنوان هواپيما با هدف خاص در قسمت شمالي آسيا توسط آمريكا بكار گرفته شدند. عمدتا ماموريت پهپادها پوشش منطقه‌هاي پرخطر براي هواپيماهاي شناسايي سرنشين دار بود. اين روند كاربرد و تحقيق بر روي پهپادها تا سالهاي 1970 و 1980 ادامه داشته و مدلهاي گوناگوني با قابليتهاي مختلفي طراحي و ساخته شدند كه مي توان به مدلهاي مختلف lighting bug كه در حدود 14 ميليون دلار ارزش داشت و D-21 ، M-12 اشاره كرد كه تنها پهپادهاي مورد توجه در سازمان دفاع آمريكا تا سال 1980 بودند.

اما عصر پهپاد هاي كوچك از سال 1987 و با ساخت پهپاد كوچك پوينتر(شكل1 چگونگي آماده سازي و پرتاب آنرا نشان مي دهد.) در شركت ارووايرنمنت آغاز شد. اين پرنده كوچك در كوله پستي سربازان جاي مي گرفت و با دست پرتاب مي شد. پوينتر از فناوري بدنه هواپيماهاي بدون موتور ، يك ملخ ، موتور الكتريكي ، يك دوربين ويدئويي و ارتباطات راديويي استفاده مي كرد. همان سال كارشناسان پوينتر را ارزيابي كردند و دريافتند كه اگر چه توان بسيار بالايي دارد اما با محدوديتهايي نيز مواجه است كه عبارت بودند از : عدم آگاهي از موقعيت آن وقتي كه از ديد اپراتور زميني خارج مي شد و نيز تاثير پذيري بالاي آن از شرايط آب و هوايي است يعني بر اثر وزش باد بدليل ساختار سبك و كوچكي كه داشت دچار تكانهاي شديد مي شد . با اين وجود توانمندي شگرف آن باعث شده است كه هزاران فروند از اين دست و سامانه هاي مشابه در گوشه و كنار دنيا پرواز مي كند.

مزيت اينگونه پهپاد ها پرتاب با دست ، زمان كوتاه آماده شدن براي پرتاب و قابليت جايگيري در كوله پشتي سربازان مي باشد.

و اكنون كه در سال 2005 هستيم بيشتر شركت در ساخت ريز پهپاد ها مي باشند كه هدف آن جاسوسي و شناسايي مواضع دشمن و نيز ديدن آنسوي ديوار و ساختمانها در درگيري هاي شهري مي باشد.

طبقه بندي وسايل هوايي بدون سرنشين

وسايل هوايي بدون سرنشين براساس رده نگهدارنده تقسيم مي شوند. در مدت عملياتها و جائيكه بيشتريـك سيستم در دسترس است ، سيستم هاي وسيله هوايي بدون سرنشين مي تواند وظايف را سازماندهي كند و رده پشتيباني انجام نيازها و امكانات را انتخاب نمايد. ايـن ليستي از رده هاي پشتيباني وسايل هوايي بدون سرنشين بـه رسميت شناخته شده در طرح كلي وسايل هوايي بدون سرنشين توسط وزارت دفاع است. طبقه بندي براساس محدوده و ساعت پروازي يـا هر دو مي باشد.

- وسايل هوايي فاصله نزديك (شعاع عمليات نزديك) : ماكزيمم مسافت عملكرد درحدود 50 كيلومتر .

- وسايل هوايي برد كوتاه (نزديك برد) : مدت پروازي 8 تـا 10 ساعت ، طراحي شده بـراي نفوذ در فضاي هوائي دشمن و محدوده مبادله اطلاعات تـا بيش از 200 كيلومتر.

- وسايل هوايي مداوم : حداقل پوشش 24 ساعت بـا توانايي انجام چندين عمليات بطور همزمان.

بـا وجود اختلاف در برد و امكانات ، همه ايـن تقسيمات بـه عنوان عضوي از خانواده وسايل هوايي بدون سرنشين مطرح مي شوند. خانواده وسايل هوايي بدون سرنشين مفهومي بر پايه مشخصه قسمتها و توجيه قابليت مي باشد. تمام گيرنده هاي زميني توانايي دريافت تصوير هر وسيله هوايي بدون سرنشين ، صرفنظر از رده بندي انجام شده را دارند.

وسايل هوايي بدون سرنشين كنترل از راه دور يـا وسيله پرنده خلبان خودكار توانايي حمل دوربين ها ، سنسورها ، تجهيزات ارتباطي يـا ديگر محموله ها را دارند. آنها از سال1950 بـا وظيفه شناسايي و جاسوسي و بيشتر در راستاي خيال بافي و در عملياتهاي تن بـه تن استفاده مي شد. از سال 1964 وزارت دفاع 11 وسيله هوايي بدون سرنشين متفاوت را طراحي نمود كـه بـه سبب مشكلات ايجاد شده فقط 3 ورودي را ساخت. در اوايل سال 1960 ناوگان دريايي آيالات متحده بـه مطالعه امكان عملياتهاي وسايل هوايي بدون سرنشين بـا قابليت برخاست و فرود عمودي پرداخت ، بـه عنوان مثال كيو اچ 50 ژاردين تورپدو ، دليوري درون . هرچند كـه هزينه بالا و تكنولوژي نابالغ مانع ايجاد و سبب توقف سيستم وسايل هوايي بدون سرنشين عمود پرواز قابل استفاده گرديد. اما در اواسط 1990 بـا پيگيري وزارت دفاع وسايل هوايي بدون سرنشين در نياز ديده باني از منطقه در رده هاي فاصله نزديك و برد كوتاه يـا مداوم سبب رضايت گرديدند.شعاع عمليات برد نزديك در حدود 50 كيلومتر و برد كوتاه در حدود 200 كيلومتر و مداوم هم بـه ميزان هر چه دورتر تعريف شده است. در اواخر سال 1990 رده هاي برد كوتاه و نزديك بـا هم تركيب شده و رده اختصاص بـه ناو پديدار شد. دسته بندي رايج ايـن وسايل عبارتست از : رده وسيله هوايي بدون سرنشين جنگي و رده مداوم.

عنوان طرح :

امكان سنجي و طراحي مفهومي پرنده مينياتوري

معرفي طرح

در راستاي طراحي طرحهاي معرفي شده كار تحقيقاتي بر مبناي جمع آوري اطلاعات پهپادهاي موجود در كشور و نيز ديگر كشورها آغاز شد كه در طول اين تحقيقات با يك مشكل مواجه شديم و آن اين بود كه عمده پرنده هاي بدون سرنشين داراي ساختارهاي متعارف و در سايزهاي بزرگ و سنگين وزن قرار داشتند و در موارد انگشت شماري به پرنده هاي بدون سرنشين كوچك كه ساختار متعارفي داشتند برخورد كرديم كه اطلاعاتي كه در پيوست آنها قرار داشت به اندازه بال ، بدنه ، وزن و نوع موتور (الكتريكي يا پيستوني ، بدون مشخص كردن شماره سريال موتور و قدرت موتور و ... ) ختم مي شد كه هيچ كدام از اين موارد براي استفاده در طول طراحي براي ما چندان مفيد واقع نمي شود .

در سازمانهاي داخل كشور نيز تاكنون هيچ كدام از سازمانهايي كه بر روي طراحي و ساخت پهپادها كار مي كنند در اين سايزها و با اين ساختار غير متعارف كاري انجام نداده بودند و اگر هم شروع بكار كرده بودند اطلاعاتي را در اختيار ما قرار ندادند.

بدين منظور ما فرايند طراحي را از پايه شروع كرديم و بدين منظور در گام نخست سعي شد ليستي از انواع موتور هاي الكتريكي و پيستوني ، سيستم هاي كنترلي ، ملخ و ديگر متعلقات كه نقش عمده‌اي در وزن و قدرت پرنده دارند پرداختيم كه اين اطلاعات به پيوست طرح مي باشد.[2]

پس از اينكه اطلاعات مربوط به قطعات كامل شد به انجام يك سري روابط موجود براي تخمين تقريبي وزن پرنده با توجه به سايز پرنده كه خود باعث يك سري قيدها را بر ما تحميل مي كرد پرداختيم. در طول انجام اين محاسبات و با توجه به قدرت موتورهاي موجود و وزن تقريبي كه براي پرنده به آن رسيديم نتايج ذيل حاصل گرديد.

پرنده ريز 

وسيله پرنده مينيياتوري در ابعاد تقريبي 7*30*25 سانتي متر با توانايي هاور كردن از روي زمين كه به ميزان 15 الي 20دقيقه مداومت پروازي داشته باشد.

سيستم كنترلي آن شامل يك دستگاه ريموت كنترلر با برد 200 متر مي باشد كه بسته به نوع كاربردي كه براي وسيله تعريف مي شود قابليت تغيير ميزان برد را با تعويض ريموت كنترلر دارا خواهيم بود.

سيستم پيشرانش اين وسيله ملخي بوده كه به كمك يك مجموعه دو ملخي كه دور يكي از آنها معكوس مي باشد عمليات هاور كردن و اوج گيري را انجام مي دهد.(ملخ هاي مربوط به سيستم برخاستن داراي سه پره مي باشند.)

البته قابل ذكر است كه اين مجموعه ملخ‌هاي درون بدنه ، ملخ‌هاي اصلي و تامين كننده ليفت مي‌باشند و به منظور كاهش اثر لايه هاي مرزي ناشي از عبور هوا از روي وسيله كه سبب كاهش عملكرد ملخ ها مي شود، موقعيت ملخ بالايي و پاييني از سطوح بالا و پايين پوسته خارجي وسيله به مقدار تقريبا 1.5 سانتي متر بترتيب پايين تر و بالاتر مي باشد.

و سيستم جلو برنده آن نيز شامل يك موتور الكتريكي ديگر مي باشد كه در انتهاي وسيله قرار مي گيرد كه ملخ مربوط به آن دو پره اي مي باشد. و اين موتور به كمك بالچه اي كه در انتهاي فريم ملخ قرار دارد امكان چرخش به سمت چپ و راست را فراهم مي كند.

 سيستم كنترل پايداري اين وسيله شامل دو بالچه كه قسمتي از آن زاويه دايهدرال گرفته است و يك مجموعه دم Vشكل مي باشد كه تعادل وسيله را در زمان وزيدن بادهاي جانبي تامين مي‌كنند. و همچنين در مدت پرواز رو به جلو وسيله بالچه موجود با ايجاد ليفت، ميزان بار موجود بر موتور اصلي را كم مي‌كند.

اين پرنده با ماموريت ديده باني و جمع آوري اطلاعات از مناطقي كه اجازه ورود به آنها وجود ندارد معرفي گرديده است و تنها محموله آن مجموعه 3 دوربين و يك ميكروفن مي باشد و در ذيل وزن متعلقات آن ذكر شده است.

مشخصات ، متعلقات انتخاب شده براي پرنده با سايز ريز :

همانگونه كه مشاهده مي كنيد وزن متعلقات نصب شونده بر روي سازه در حدود 90 گرم مي باشد و تنها وزن دو عامل كه بيشترين وزن را در ساختار پرنده شامل مي شوند مانده است كه عبارتند از سازه و منبع تغذيه .

سازه پرنده از جنس فايبرگلاس انتخاب شده كه وزن با توجه به ابعاد پرنده در حدود 200 گرم تقريب زده شده و وزن منبع تغديه[3] نيز در حدود 250 الي 300 گرم مي باشد. كه در نهايت مشاهده مي شود وزن پرنده ما در حدود 600 گرم مي باشد كه به منظور اينكه ببينيم آيا اين وسيله در محاسبات تئوري سرانگشتي قابليت بلند شدن از روي زمين را دارد نيروي تراست وسيله را محاسبه مي كنيم. رابطه تراست برابر است با قدرت موتور بر حسب وات ضربدر بازده ملخ تقسيم بر سرعت پرنده بر حسب متر بر ثانيه كه در اينجا سرعت برخاست پرنده درحدود 1 و بازده ملخ در حدود 0.7 در نظر گرفته شده است كه با انجام آن به مقدار تراست N10.49 مي رسيم كه برابر 1.069 كيلوگرم مي باشد در صورتي كه وزن پرنده ما در حدود 600 گرم است يعني در حدود 400 گرم سبكتر از توان برخاستي كه اگر ميزان خطا را در طول تقريب وزن 1.5 درصد در نظر بگيريم وزن پرنده به مقدار 900 گرم مي رسد كه باز هم توان برخاستي ما اجازه برخاستن را به پرنده مي دهد. عمده مشكلي كه با اينگونه پرنده ها داريم سيستم كنترلي پيچيده آنها مي باشد زيرا به دليل وزن كم با كوچكترين اغتشاشي جوي مرتعش مي شوند.

پرنده كوچك

وسيله پرنده كوچك در ابعاد تقريبي 20*50*50 سانتي متر با توانايي هاور كردن از روي زمين كه به ميزان 45 الي 60دقيقه مداومت پروازي داشته باشد.

سيستم كنترلي آن شامل يك دستگاه ريموت كنترلر با برد 1000 متر مي باشد كه بسته به نوع كاربردي كه براي وسيله تعريف مي شود قابليت تغيير ميزان برد را بسته به توان پروازي پرنده با تعويض ريموت كنترلر دارا خواهيم بود.

سيستم برخاست اين وسيله شامل يك موتور پيستوني بوده كه به كمك يك مجموعه دو ملخي كه دور يكي از آنها معكوس مي باشد عمليات هاور كردن و اوج گيري را انجام مي دهد.(ملخ هاي مربوط به سيستم برخاستن به منظور داشتن بازده بهتر داراي سه پره مي باشند.)

البته قابل ذكر است كه اين مجموعه ملخ‌هاي درون بدنه بعنوان ملخ هاي اصلي در نظر گرفته شده‌اند و به منظور كاهش اثر لايه هاي مرزي ناشي از عبور هوا از روي وسيله كه سبب كاهش عملكرد ملخ ها مي شود، موقعيت ملخ بالايي و پاييني از سطوح بالا و پايين پوسته خارجي پرنده در حدود 5 الي 7سانتي متر بترتيب پايين تر و بالاتر مي باشد.

سيستم جلو برنده آن نيز شامل يك موتور الكتريكي يا پيستوني ديگر مي باشد كه در انتهاي وسيله قرار مي گيرد كه ملخ مربوط به آن دو پره اي مي باشد. و اين موتور به كمك بالچه اي كه در انتهاي فريم ملخ قرار دارد امكان چرخش به سمت چپ و راست را فراهم مي كند[4]. البته قابل ذكر است كه سيستم پيشرانشي جلو برنده مي تواند توان خود را از موتور اصلي توسط يك شفت جانبي بگيرد كه اين امر به دليل اينكه بايد سرعت شفت در طول مسير متغير باشد و شامل يك مجموعه چرخ دنده مي شود كه هم افزايش وزن و هم پيچيدگي طراحي را به همراه خواهد داشت كه در حال حاضر از اين سيستم صرفنظر مي كنيم.

 سيستم كنترل پايداري اين وسيله شامل دو بالچه كه قسمتي از آن زاويه دايهدرال گرفته است و يك مجموعه دم Vشكل مي باشد كه تعادل وسيله را در زمان وزيدن بادهاي جانبي تامين مي‌كنند. و همچنين در مدت پرواز رو به جلو بالچه‌هاي موجود با ايجاد ليفت هر چند كه چندان زياد نمي باشد ولي ميزان بار موجود بر موتور اصلي را كم كرده و سبب مي شود كه در طول پرواز توان كمتري از موتور مركزي گرفته شود.

تعريف ماموريت

در راستاي تعريف ماموريت پرنده به دليل اينكه ساختار دو پرنده و روابط مورد استفاده در آنها مشابه مي باشد ادامه مراحل طراحي مفهومي را فقط براي پرنده كوچك كه قدرت مانور پذيري بيشتري را در مراحل طراحي آن داريم ، انجام مي دهيم و توضيحات مربوط به پرنده ريز را تا همان اثبات اوليه بر مبناي توانايي برخاست پرنده كه در مرحله قبل انجام شده را كافي دانسته و بحث آن را در همين قسمت تمام كرده و در مراحل بعد فقط درباره پرنده كوچك صحبت كرده و مراحل طراحي را براي آن ادامه مي دهيم كه در اين راستا در ذيل مشخصات ماموريتي آن بيان شده است.

مشخصات ماموريت پرنده كوچك

1.محموله :

اين وسيله به منظور حمل محموله اي به وزن 1.5 كيلوگرم طراحي شده است كه اين محموله مي تواند به صورت تجهيزات ديدباني ، مهمات و ... بر روي آن نصب شود.

 

2.خدمه : تنها خدمه مورد نياز اين وسيله كنترلگر زميني مي باشد كه بوسيله يك دستگاه ريموت كنترلر عمليات هدايت پرنده را به عهده دارد.

 

3.برد : به دليل اينكه پرنده وقتي كه از ديد ناظر زميني خارج شود كنترلگر توانايي هدايتي خود را از دست مي دهد و اين نمونه اوليه داراي ساختاري غير متعارف مي باشد بدين منظور برد مورد نظر در حدود 1500 متر در نظر گرفته شده است.

 

4.مداومت پروازي :مداومت پروازي براي نمونه اوليه پرنده در حدود 50 دقيقه در نظر گرفته شده است.

 

5.محدوده سرعت و سقف پرواز :سرعت پرواز افقي آن در حدود 60 كيلومتر بر ساعت و سقف پروازي آن در حدود 1 كيلومتر در نظر گرفته شده است. (برد نهايي كه در طراحي مدنظر مي باشد بيش از 1.5 كيلومتر مي باشد كه در انتخاب قطعات در نظر گرفته شده است.)

6.نرخ صعود : ميزان اوج گيري پرنده وابسته به موتور مركزي كه وظيفه توليد كردن نيروي ليفت را دارد ، مي باشد و در حدود 8 الي 10 كيلومتر بر ساعت در نظر گرفته شده است.

 

7.طول باند برخاست و فرود :اين پرنده به دليل اينكه با قابليت عمود پروازي طراحي مي شود طول باند آن صفر در نظر گرفته مي شود و در صورتي كه موتور مناسبي براي تامين كردن نيروي ليفت پرنده پيدا نشود سعي مي كنيم در زمان برخاست نيز با تركيبي از موتور پيشرانشي و بالچه هاي موجود بر روي پرنده به كمك موتور اصلي بيائيم كه در اين صورت بايد طول باند لازم محاسبه شود.

 

8.قابليت مانورپذيري :پرنده مورد طراحي به منظور انجام مانورهاي با مفهوم اوليه طراحي شده است كه منظور از مانورهاي با مفهوم اوليه ، ابتدايي ترين تعريف مانور يعني هر گونه تغيير مسير يا ارتفاع در طي پرواز مي باشد مثل مانور برخاست ، اوج‌گيري و ...

 

9.آئين نامه : مرجع اي براي مديريت الزامات موجود در طراحي اين نوع پرنده در دسترس نبود.

 

10.مراجع استفاده كننده :با توجه به كاربردهايي كه در ذيل براي اين پرنده مشخص شده است ارگانهاي نظامي و غيرنظامي مختلفي مي توانند سفارش خريد اين وسيله را نمايند.

1)هواشناسي وتحقيقات زيست محيطي

2)نقشه برداري، جنگل باني

3)کشاورزي و جستجوي مراکز تجمع ماهي ها

4)حوادث، آتش سوزي، جستجو و نجات، هدايت نيرو هاي امدادي

5)جمع آوري اخبار و رله مخابراتي

6)حفاظت و نگهداري از خطوت برق يا لوله هاي نفت و گاز

7)شناسايي منطقه قبل از عمليات ضربتي پليس

8)کنترل ترافيک

9)ديده باني در مناطق مرزي و كوهستاني

11.نوع و تعداد موتور :در حال حاضر كه هنوز وزن وسيله مشخص نشده است و نيز به دليل اينكه نتوانسته ايم پرنده اي با ساختار و ابعاد مشابه طرح مورد طراحي پيدا كنيم فعلا نمي توانيم درباره قدرت موتورهاي مورد استفاده چيزي بگوئيم ولي در ساختار وسيله دو موتور وجود دارد كه موتور مركزي (اصلي) ، پيستوني بوده و موتور پيشرانشي ، ممكن است الكتريكي يا پيستوني باشد كه اين امر در طول طراحي و در زمان تخمين وزن به منظور سبك سازي پرنده مشخص مي شود.

 

12.نوع ساخت و ميزان هزينه :در ساخت يك وسيله دو سيستم وجود دارد . يكي سيستم با هزينه اوليه كم و هزينه نگهداري بالا مي باشد كه اين سيستم براي سازنده سود دهنده تر مي باشد و سيستم ديگر هزينه اوليه بالا و هزينه نگهداري كم مي باشد كه اين سيستم براي خريدار مقرون به صرفه تر مي باشد. كه در اين طرح به دليل اينكه ما در دو موضع خريدار و فروشنده قرار داريم سعي مي شود تركيبي از اين دو سيستم را در طي مراحل طراحي و ساخت مورد استفاده قرار دهيم.

 

13.فاز هاي پروازي :فاز هاي پروازي پرنده در طي ماموريت هايي كه براي آن مشخص شده عمدتا عبارتست از : برخاست ، اوج گيري در حين حركت رو به جلو ، پرواز كروز ، گشتزني و فرود مي باشد.

 

 

تخمين وزن اوليه :

به دليل اينكه ما اطلاعات آماري چنداني نداريم تا بتوانيم با توجه به آنها وزن تقريبي پرنده را بمنظور استفاده در مراحل اوليه بكار ببنديم وزن پرنده را با استفاده از وزن تقريبي قطعات تقريباٌ اصلي محاسبه مي كنيم.

 

همانگونه كه مشاهده مي شود وزن متعلقات و سيستم هاي اوليه روي پرنده در حدود 14.5 كيلوگرم شده است كه البته اين وزنها با توجه به اطلاعات موجود درباره قطعات (بدست آمده از بررسي قطعات مورد نياز از اينترنت و ساير پهپاد هاي موجود با سايز بزرگتر) و با فرض مقدار وزن مثبت ثبت شده اند. حال سه قسمت ديگر داراي وزن قابل محاسبه باقي مانده است كه عبارتند از باطري ، سوخت و مجموعه سازه و پوشش آن .

باطري ، يك باطري نيكل سديم با وزن تقريبي حدود 1 الي 1.5 كيلوگرم و وزن سوخت مصرفي حدود 1 كيلوگرم (به دليل برد كم و مدت پروازي كوتاه در مراحل اوليه) در نظر گرفته مي شود.

سازه پرنده ، يك سازه آلومينيومي مي باشد

 

اليسون

کارگاه موتور

Allison
Model T63-A-700(250-C18) Gas Turbine Engine

Model and type
T63-A-700. Turboshaft, 2-shaft, 6-'stage axial and 1-stage centrifugal compressor, 1 combustion chamber, 2-stage gas generator turbine, 2-stage free power turbine.

Intake
1-piece steel air intake casing. hot bleed air anti-icing.

Compressor
2-piece steel axial casing with 6 row of stator blades, bolted to magnesium alloy centrifugal diffuser. Pressure ratio 6.2:1. Air flow 3.0 Ib/sec/51,600 rpm.

Combustor
Reverse flow combustion chamber. 1 dual fuel nozzle.

Turbine
Steel casing with hollow nozzle vanes. 1st and 2nd-stage (gas generator) turbine wheels, Maximum inlet temperature 1,825 F (996C).

3rd and 4th-stage free turbine wheels integral shrouded blades, (power) attached to main gear train pinion and reduction gear

Exhaust Fixed area dual ducts, with 40o upward exhaust.	Power take-off Offset-down reduction gearbox, ratio 0.171:1(5.83:1). Output shafts with Internal splines at front and rear, 6,000 rpm	Control system Pneumatic-mechanical. Gas generator governor. Acceleration control. Power turbine governor. Torquemeter. Constant speed.
Fuel system 1 pesco fuel pump 600psi, with integral filter. Bendix control	Ignition system Bendix high-energy ignition. 1 igniter.	Lubrication Return system, 120 psi.
Starter Electric starter-generator.	Width and height 9.0 in and 22.5 in	Length and frontal area 40.8 in and 1.9 ft
Weight; power/weight 136 Ib; 2.33 shp/Ib	Fuel specification JP-4 or JP-5	Fuel consumption 0.70lb/shp/hr
Oil spec; consumption MIL-L-7808: 0.05 Ib/hr	Rating 317 shp at 35,000 power turbine rpm.

ديس اسمبل موتور آليسون :

1-باز كردن كمپرسور و ديفيوزر

كمپرسور و ديفيوزر به همراه IGV بطور كامل با بازكردن پيچهاي مربوطه از پوسته گيربكس جدا مي شود. قطعات اين بخش ، كاركرد و نحوه باز كردن آنها به شرح زير مي باشد.

IGV -1-1(inlet guide vane) : اولين رديف پره (ثابت) در ورودي كمپرسور مي باشد كه وظيفه اصلي آن هدايت هوا

در جهت مناسب براي ورود به كمپرسور مي باشد. در IGV اين موتور با عبور هواي گرم كمپرسور از داخل تعدادي

از پره هاي آن از تشكيل يخ در ورودي كمپرسور و ايجاد اغتشاش در جريان جلوگيري مي شود(Anti ice). همچنين با

عبور روغن از دو پره IGV ياتاقان جلويي شفت كمپرسور روغن كاري مي شود.

اين قطعه با باز كردن پيچي كه در قسمت مركزي قرار دارد از شفت جدا مي شود.

1-2- استاتور كمپرسور

استاتور كمپرسور شامل پوسته خارجي كمپرسور و پره هاي ثابت نصب شده بر روي آن مي باشد كه كار آن هدايت هوا

در طول كمپرسور و تحويل آن به پره‌ هاي متحرك كمپرسور در مرحله بعد است كه اين عمل با افزايش فشار و كاهش

سرعت هواي داخل كمپرسور همراه مي باشد. كه اين بخش از موتور شامل دو نيم استوانه بالائي و پائيني مي باشد.

ابتدا دو رديف پيچ كه در طرفين اين دو نيم استوانه قرار دارد را باز مي كنيم سپس پيچهايي را كه اين دو نيمه را

بصورت دايره اي به ديفيوزر متصل مي كند باز مي كنيم با اين كار استاتور كمپرسور از آن جدا مي شود.

1-3- روتور كمپرسور

كمپرسور به صورت تركيبي از axial و centrifugal بكار برده شده است.

-در كمپرسورهايaxial هوا با چرخش پره هاي روتور از بين دو پره به گونه اي عبور مي كند كه از يك مجراي واگرا مي گذرد بوجود آمدن اين مجرا ناشي از شكل هندسي روتور مي باشد بگونه اي كه هر چه به سمت عقب روتور حركت كنيم بر قطر آن افزوده مي شود. همچنين به دليل يكسان بودن تحمل تنش در ريشه هاي پره ، كوتاه شدن پره ها در انتها با توجه به افزايش نيروي وارده از طرف جريان هواي كمپرس شده به پره ها در تعديل گشتاور وارده به ريشه پره ها موثر مي باشد و نيازي نيست كه پره ها قطور‌تر ساخته شوند.

اين نوع كمپرسور با كم كردن قطر موتور Drag ناشي از موتور را كاهش مي دهد. اما مشكلات و هزينه بالاي ساخت و FOD (foreign object damage ) از معايب اين كمپرسور مي باشد.

-در كمپرسورcentrifugal استاتور فقط يك پوسته است و تنها روتور عمل كمپرس را انجام مي دهد. در اين كمپرسور هواي وارد شده در اثر چرخش روتور تحت تاثير نيروي وارد از شيارهاي كمپرسور به صورت يك جريان گريز از مركزي به سمت محيط كمپرسور رانده مي شود. كه هر چه به سمت محيط حركت مي كند گرمتر و فشرده ‌تر مي شود. اين كمپرسور ساده تر، ارزانتر و سبكتر مي باشداما با افزايش قطر موتور Drag را افزايش مي دهد.

نمودار فشار و سرعت هواي عبوري در كمپرسور axial بصورت زير مي باشد.

V

P{

-كمپرسور اين موتور تركيبي از دو كمپرسور axial و centrifugal مي باشد كه نوع axial كمپرس اوليه و centrifugal كمپرس نهايي را انجام مي دهد. با برداشتن استاتور،روتور axial قابل مشاهده مي باشد كه بطور هم محور به centrifugal متصل است. با باز كردن پيچهايي كه بر روي محيط پوسته centrifugal قرار دارد اين پوسته از diffuser جدا مي شود.

1-4- air bleed valve

در صورتيكه بنا به دلايلي نظير gust ، هواي مغشوش و يخ زدگي مجراي ورودي هوا به كمپرسور ، جريان هواي داخل كمپرسور دچار آشفتگي شده و هواي انتهاي كمپرسور دچار افت فشار مي گردد. كه اگر اين آشفتگي در يك رديف از پره هاي رخ دهد كمپرسور دچار stall و در صورتيكه آشفتگي در تمام كمپرسور ايجاد گردد اصطلاحا كمپرسور دچار surge مي گردد.

وقوع stall در موتور با افزايش دماي گازهاي خروجي و ايجاد صداي در موتور قابل تشخيص است.

براي مقابله با stall از روش هاي زير استفاده مي شود :

1-استفاده از Anti ice

2-متغير ساختن پره هاي IGV

3-استفاده از دو كمپرسور با قدرت و دور متفاوت

4-تغيير زواياي استاتور

5-متغير ساختن قطر نازل خروجي

6-Air bleed valve

Air bleed valve : وسيله اي است كه بر روي استاتور و در يك موقعيت معين قرار گرفته است كه داراي دو ورودي هواست يكي از انتهاي كمپرسور و ديگري از ميانه كمپرسور. يك فنر با وارد كردن نيرو به valve آنرا در حالت عادي باز نگه مي دارد

اما با start موتور و افزايش فشار انتهاي كمپرسور كه به يك سمت valve وارد مي شود كه مقدار اين فشار نسبت به فشار وارده از هواي قسمت مياني كمپرسور و فنر بيشتر بوده و valve بسته مي شود . اما در حالت stall فشار قسمت انتهايي كمپرسور كاهش يافته و در اثر نيروي فنر valve بازه شده و هواي مغشوش درون كمپرسور خارج مي گردد تا زماني كه فشار مجددا متعادل گشته و حالت stall برطرف گردد.

اين بخش بر روي يك نيم استوانه استاتور قرار دارد كه بوسيله پيچ به استاتور متصل است.(يكي از پيچها بخاطر درست نصب كردن بزرگتر مي باشد)

1-5- ديفيوزر

مجراي واگرايي است كه سرعت هواي كمپرس شده را كاهش داده و آنرا به سمت مجراي هواي محفظه احتراق هدايت

مي كند. بر روي اين بخش مجراهايي وجود دارند كه هواي گرم و فشرده را به سيستمهاي زير منتقل مي كنند.

Anti ice -12- Air condition3- F.C.U4- Air bleed valve

2-باز كردن محفظه احتراق (combustion chamber)

هواي خروجي كمپرسور پس از ورود به اين بخش با سوخت مخلوط شده و محترق مي گردد كه در اثر افزايش دما و در نتيجه افزايش حجم گازهاي خروجي ، بين هواي ورودي به موتور و exhaust موتور اختلاف سرعت ايجاد مي شود و موتور ايجاد تراست مي كند.

2-1- مجراي هدايت هواي كمپرسور به combustion chamber

اين مجرا در اين موتور شامل دو لوله مي باشد كه به كمك دو خار داخلي به casing متصل شده اند و با برداشتن

اين خارها مجراها جدا مي شوند.

2-2- Casing

اين پوشش خارجي combustion chamber مي باشد كه هواي ورودي از كمپرسور در داخل آن حبس مي شود.

اين بخش با باز كردن پيچهايي كه بصورت محيطي در بخش جلويي آن قرار دارند به همراه محفظه احتراق از توربين

جدا مي شود. بر روي اين پوسته ، خروجي سوخت اضافي ، ورودي شمع ، سوخت و بروسكوپ قرار دارد.

2-3- Falme

اين قسمت بخش داخلي combustion chamber مي باشد كه بصورت هاي زير قابل ساخت مي باشد.

a)Can type

در اين نوع combustion chamber د رهر can يك سوخت پاش

قرار دارد ولي فقط يك can داراي شمع مي باشد.تعمير اين نوع

ساده تر اما خنك كاري مشكل تر است و افت فشار و وزن بيشتر است.

b)Annular

اين combustion chamber بصورت پوسته استوانه اي مي باشد

كه داراي مزايايي نظير وزن و افت فشار كمتر ، بازده و خنك كاري

بهتر نسبت به can type مي باشد.

c)Cannular

در اين موتور flame tube بصورت يك can منفرد مي باشد كه با

باز كردن casing از ساير بخش هاي موتور جدا مي شود.

3-توربين

توربين در مسير گازهاي خروجي از combustion chamber و پيش از nozzle قرار دارد و وظيفه آن تبديل بخشي از

نيروي گازهاي خروجي به حركت مكانيكي چرخشي به منظور گرداندن شفت كمپرسوريا شفت فن مي باشد كه ممكن است

يك يا چند مرحله اي باشد.

در اين موتور بخش توربين بطور كامل با بازكردن چهار عدد پيچ از پوسته gear box جدا مي شود كه شامل دو توربين ودو شفت مي باشد. توربين اول كه شفت بلند و باريك دروني را مي چرخاند نيروي لازم جهت چرخش كمپرسور و سنسور F.C.U را فراهم مي كند. و توربين دوم كه به شفت كوتاه خارجي متصل است جهت گرداندن ملخ و accessory موتور نيرو توليد مي كند.

4-Accessory

اين بخش شامل سيستمهاي مختلفي مي باشد كه وظايفي نظير روغن كاري ، تامين سوخت ، start و ... را دارا مي باشند

كه بر روي پوسته gear box قرار گرفته اند و نيروي كار خود را از gear box مي گيرند.

4-1- F.C.U (fuel control unit)

F.C.U با اندازه گيري فاكتور هايي نظير فشار هواي خروجي كمپرسور ، EGT ، دور موتور و فشار هواي محيط

ميزان سوخت موتور را تنظيم مي كند تا از حرارت بيش از حد موتور و يا كاهش توان در اثر ازدياد و يا كاهش ميزان

سوخت ورودي به موتور جلوگيري شود.

در اين موتور F.C.U شامل دو بخش است كه هر كدام جداگانه دور توربين اول و دوم را اندازه گيري كرده و پس از

اندازه گيري ساير فاكتورها ميزان سوخت مصرفي را تنظيم مي كند. اين دو بخش در طرفين gear box قرار گرفته اند

كه هر كدام با باز كردن سه عدد پيچ از پوسته جدا مي شوند.

4-2-پمپ سوخت ( fuel pomp)

پمپ شامل يك فيلتر و يك سيستم تحت فشار قرار دادن سوخت مي باشد كه سوخت را تحت فشار مشخص شده توسط F.C.U به داخل combustion chamber هدايت مي كند. پمپ سوختداراي يك سيستم الكترومكانيكي بنام bypass valveمي باشد كه در صورت گرفتگي ناگهاني فيلتر در حين پرواز يك مسير جديد براي عبور سوخت بدون فيلتر شدن را باز مي كند تا موتور بتواند تا انتهاي پرواز بكار خود ادامه بدهد.

در اين موتور پمپ سوخت در كنار F.C.U قرار گرفته است كه با باز كردن سه عدد پيچ از روي پوسته محل نصب خود جدا مي شود و نيروي مورد نياز براي پمپ كردن سوخت را از gear box كسب مي كند.

4-3-Starting

سيستم starting موتور هاي جت به دو صورت الكتريكي و يا با هواي فشده مي باشد كه خود شامل اسكال مختلفي مي باشند.

منبع زميني GPU (ground power unit)

الكتريكي

باطري

منبع هواي فشرده

هواي فشردهتجهيزات زميني توليد فشار

APU(axillary power unit)

در اين موتور starting بصورت الكتريكي و توسط يك الكتروموتور انجام مي شود كه پس از روشن شدن موتور همانند ژنراتور عمل كرده و برق توليد مي‌كند. start با چرخدنده مرتبط با شفت خود بر روي gear box نيروي لازم جهت گرداندن كمپرسور و ساير سيستمهاي موتور را در زمان راه اندازي تامين مي كند. starter با باز كردن بست حلقوي روي آن از پوسته جدا مي شود.

4-4-سيستمروغن كاري Lubrication system

سيستم روغنكاري در موتور وظايف روانكاري ، خنك كاريو تميز كاريرا بر عهده دارد كه داراي دو سيستمwet sump و dry sump مي باشد. در سيستم wet sump روغن بصورت آزاد و درون سيستم گردش كرده و سپس در داخل محفظه روغن كه در درون موتور قرار ريخته مي شود كه در موتور جت كاربرد ندارد. در موتورهاي جت سيستم dry sump كه شامل چرخه اي مطابق شكل زير است مورد استفاده قرار مي گيرد.

Tank

Pressure pomp

Motor

Scavenge pomp

Ram air

در اين موتور از dry sump استفاده مي شود كه پمپ آن با باز كردن سه عدد پيچ از پوسته قابل جدا شدن است.

4-5-) Spark جرقه)

اين سيستم برق لازم جهت ايجاد جرقه در شمع محفظه احتراق را تامين مي كند.

در اين موتور اين وسيله در جلوي gear box نصب گرديده كه بوسيله يك واير به شمع متصل شده است.

5-gear box( جعبه دنده )

در اين موتور اين بخش شامل چرخدنده هاي مختلفي است كه نيروهاي حاصل از گردش توربين ها را بوسيله دوشفت دريافت كرده و ارتباطات لازم بين اجزاي مصرف كننده و توليد كننده و نيرو را فراهم مي كند. در صورت ابجاد خوردگي در اجزاي اين بخش و افزايش ذرات فلزي معلق در روغن سيستمي بنام cheap detectorاين مشكل را اعلام خواهد كرد.

متن

با عرض سلام و خسته نباشيد

برخی از دوستان در طی ماه گذشته برای اين جانب ايميل ارسال نمودند که از لازم است از لطفی که به اينجانب دارند تشکر نمايم . البته به دليل بروز مشکلی در ميل باکس نتوانستم متن ارسالی را مطالعه نمايم . بدين منظور خواهشمند است در صورت امکان مجددا با اينجانب مکاتبه نمايند.

با تشکر از لطف شما