Вращающиеся тросовые космические системы

Август 19, 2022

Главная
Физика
Вращающиеся тросовые космические системы

Содержание

2. Анализ литературы и направление исследований
3. Идея – одна школьная задача статики Это исследовательская задача
4. Ссылка на рисунок: http://sportfiction.ru/articles/igry-s-verevkoy-i-alpenshtokom/ Ссылка на фотографию: https://enkistroy.ru/ Вывод 1. Даже малая внешняя сила способная оборвать
5. Ссылка: https://www.stihi.ru/2016/09/06/6544 http://spbfoto.spb.ru/foto/details.php?image_id=397 Ссылка: https://www.pinterest.ru/pin/522347256761279420/ Противоречие архитектуры и рациональности в земных условиях Вывод. Малый угол откоса
6. Появление научной гипотезы Содержательная формулировка гипотезы: сила инерции Даламбера ведёт себя «наоборот» по сравнению с активной
7. Простейший объект исследования – вращающаяся симметрическая тросовая система с двумя грузами Следующий объект исследования – вращающаяся
8. Обобщение результата - тросовая система с n грузами массами m/n Новая задача. Что будет, если n
9. Первый способ решения (математический) Теоретическая основа Результат решения задачи – предельного перехода (асимптотики)
10. Второй способ решения (физический) Результат решения задачи совпал с асимптотикой Известная школьная олимпиадная задача о вычислении
11. Основное различие в нагрузке На Земле при уменьшении угла откоса нагрузка возрастает В космосе при уменьшении
12. Вращение трёх грузов на тросах Исходные данные: массы и координаты трёх грузов, угловая скорость Результат: силы
13. Методика решения задачи Исходные данные: массы и координаты трёх грузов, угловая скорость Результат: силы натяжения трёх
14. 4) Определить шесть углов при вершинах треугольника: методы векторной алгебры, скалярное произведение векторов, длина вектора. Проверка:
15. 5) Составить систему уравнений для определения сил: 6) Решить систему уравнений, определить три силы Метод Гаусса
16. Результат решения Решение системы линейных уравнений методом Крамера
17. Программа расчёта натяжения трёх тросов треугольной системы (Excel) Исходные данные: массы и координаты трёх грузов, угловая
18. Отладка программы расчёта натяжения трёх тросов треугольной системы (Excel) – исходные данные задачи для правильного треугольника
19. B64G 1/22 СПОСОБ МЕЖОРБИТАЛЬНОГО МАНЕВРИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Подана заявка на патент на изобретение (способ) Прототип: «Способ
21. Скачать презентацию

Слайд 2

Анализ литературы и направление исследований

Слайд 3

Идея – одна школьная задача статики
Это исследовательская задача

Слайд 4

Ссылка на рисунок: http://sportfiction.ru/articles/igry-s-verevkoy-i-alpenshtokom/
Ссылка на фотографию: https://enkistroy.ru/
Вывод 1. Даже малая внешняя

сила способная оборвать прочную верёвку.

Вывод 2. В земных условиях хорошо работает подвес, а не откос.

Простейшая тросовая система в земных условиях – два откоса

Слайд 5

Ссылка: https://www.stihi.ru/2016/09/06/6544
http://spbfoto.spb.ru/foto/details.php?image_id=397
Ссылка: https://www.pinterest.ru/pin/522347256761279420/
Противоречие архитектуры и рациональности в земных условиях
Вывод. Малый угол

откоса в земных условиях не выгоден по прочности или устойчивости.

Слайд 6

Появление научной гипотезы
Содержательная формулировка гипотезы: сила инерции Даламбера ведёт себя «наоборот»

по сравнению с активной силой.

Значит, тросовая система в космосе будет вести себя «наоборот» по сравнению с земными условиями.

Автор рисунка: Oh My Genius Russia 2 сент. 2016 г.

Слайд 7

Простейший объект исследования – вращающаяся симметрическая тросовая система с двумя грузами
Следующий

объект исследования – вращающаяся симметрическая тросовая система с тремя грузами

Следующий объект исследования – вращающаяся симметрическая тросовая система с четырьмя грузами

Слайд 8

Обобщение результата - тросовая система с n грузами массами m/n
Новая задача.
Что

будет, если n стремится к бесконечности?

Слайд 9

Первый способ решения (математический)
Теоретическая основа
Результат решения задачи – предельного перехода (асимптотики)

Слайд 10

Второй способ решения (физический)
Результат решения задачи совпал с асимптотикой
Известная школьная олимпиадная

задача о вычислении силы натяжения тяжёлого однородного вращающегося троса

Слайд 11

Основное различие в нагрузке
На Земле при уменьшении угла откоса нагрузка возрастает
В

космосе при уменьшении угла откоса нагрузка уменьшается

Распределённые массы уменьшают нагрузку более чем в три раза

Слайд 12

Вращение трёх грузов на тросах
Исходные данные: массы и координаты трёх грузов,

угловая скорость
Результат: силы натяжения трёх тросов – сторон треугольника

С – центр
масс

Слайд 13

Методика решения задачи
Исходные данные: массы и координаты трёх грузов, угловая скорость
Результат:

силы натяжения трёх тросов – сторон треугольника

1) Определить положение центра масс системы:

2) Определить радиусы вращения:

3) Определить центростремительные ускорения:

Слайд 14

4) Определить шесть углов при вершинах треугольника:
методы векторной алгебры, скалярное произведение

векторов, длина вектора.
Проверка: сумма шести углов равна 180 градусов – сумма углов треугольника.

Слайд 15

5) Составить систему уравнений для определения сил:
6) Решить систему уравнений, определить

три силы

Метод Гаусса (самый «мощный»)
Метод Крамера («хорошие» системы)
Метод обращения матрицы (в школе не изучают)

Метод Крамера
В физических задачах удаётся предсказать существование и единственность решения
(корректность задачи по А.Н.Тихонову)

Слайд 16

Результат решения
Решение системы линейных уравнений методом Крамера

Слайд 17

Программа расчёта натяжения трёх тросов треугольной системы (Excel)
Исходные данные: массы и

координаты трёх грузов, угловая скорость
Результат: силы натяжения трёх тросов – сторон треугольника

Слайд 18

Отладка программы расчёта натяжения трёх тросов треугольной системы (Excel) – исходные

данные задачи для правильного треугольника с одинакомыми грузами

Исходные данные

Результат

Верно

Слайд 19

B64G 1/22
СПОСОБ МЕЖОРБИТАЛЬНОГО МАНЕВРИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Подана заявка на патент на

изобретение (способ)

Прототип: «Способ развёртывания космической тросовой системы при доставке спускаемого аппарата с орбитальной станции на Землю»: Патент (RU) 2014109512. – Приоритет 12.03.2014 г. – Публ. 20.09.2015 г. Авторы Щербаков В.И. (RU), Софьин А.П. (RU).