импульсные тепловые машины что это
Тепловые машины Земли
ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ ЗЕМЛИ
Основные понятия
1. Тепловая машина – механизм, превращающий тепло в работу. Основными узлами такой машины являются нагреватель и холодильник.
2. Муссоны – ветры, периодически меняющие свое направление в зависимости от смены времен года. Наблюдаются в основном в тропическом поясе.
3. Барическое поле – распределение атмосферного давления в пространстве. Изменение этого поля во времени создает барические волны.
4. Тектоносфера – оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, в которой происходят тектонические процессы, обусловливающие вертикальную и горизонтальную неоднородность состава и физических свойств масс.
5. Конвергенция, дивергенция – соответственно схождение и расхождение. В этом разделе речь идет о схождении и расхождении векторов напряженности гравитационного поля Земли.
6. Эпейрогенические колебания – медленные вековые поднятия или опускания обширных площадей, на вызывающее изменение их структуры.
7. Сейши – стоячие волны.
Машины первого рода являются наиболее крупными. В качестве нагревателя в них работают тропические пояса Земли с положи¬тельным бюджетом тепла, а в качестве холодильника – высоко¬широтные области, в которых тепловой бюджет отрицательный. Термобарические колебания и соответствующий им массоперенос воздуха и воды имеют здесь субмеридиональное распространение.
Машины второго рода – это уже механизм регионального по¬рядка. В холодное время года нагревателем в них служат наиболее теплые области океана, а холодильником – материки. В тёплое время года ситуация меняется на обратную. Исключением являются лишь Антарктида и Гренландия, которые из-за мощного материкового оледенения выполняют функции холодильника круглый год. Работа машин второго рода в значительной мере определяет муссонную циркуляцию, при этом подстилающая поверхность воздействует на нижний слой атмосферы мощностью до 4–5 км, а тепломассоперенос и распространение барических волн характеризуются субширотным направлением. Потоки атмосферной влаги связаны с определенными источниками и стоками планетарного масштаба расположенными в пределах, как океанов, так и суши. Эти потоки определяют области квазизамкнутых циркуляций. Тепловые машины второго рода генерируют колебательные процессы переменного знака.
Машины третьего рода формируют циркуляционные ячейки уже за пределами тропопаузы. По В.В. Шулейкину их работа обусловлена воздействием теплового излучения на воздушные массы стратосферы. В этих машинах круглый год нагреватель расположен над материком, а холодильник – над океаном.
Машины четвертого рода также участвуют в формировании зональных потоков, но другого характера. Их работа связана с тем, что охлаждение стратосферы над экватором является более сильным, чем над высокоширотными поясами Земли. Таким образом, для этих машин высокоширотные пояса Земли служат нагревателями, а тропический пояс – холодильником. В результате, в стратосфере возникают зональные потоки противоположные по направлению зональным потокам в тропосфере.
В машинах пятого рода, нагревателем являются особенно тёплые участки океана, а холодильником – все окружающее их пространство. Это тропические ураганы.
С позиций работы тепловых машин может быть объяснён и феномен появления облачности. Например, аномально нагретый участок океана продуцирует восходящее движение воздуха и влаги. На определенной (термодинамически критической) высоте влага конденсируется (работа холодильника), возникшая облачность экранирует поступление солнечной радиации, нагреватель под ней «остывает», облачность рассеивается – машина переходит на холостой ход (её КПД резко снижается). Затем происходит новое возбуждение вызванное поступлением свежей порции тепловой энергии и т.д.
Названные тепловые машины, взаимодействуя, создают чрезвычайно сложную картину функционирования верхних геосфер.
Тектоносферные машины
Вслед за метеорологами и океанологами интерес к тепловым машинам Земли начали проявлять геофизики и геологи. Анализ связей между аномальными значениями плотности теплового потока нашей планеты и аномальными (по отношению к сфероиду) областям геоида позволил обсуждать возможные тектоносферные аналоги тепловых машин В.В. Шулейкина. А.Н. Павловым были предложены три таких аналога [1990].
Аналог машин первого роды. В отличие от атмосферных машин этого рода нагреватели и холодильники имеют здесь не субширотную, а субмеридиональную поясность. При этом можно говорить о четырех крупных конвективных ячейках в верхней мантии, в основном, вероятно, в слое, который называется астеносферой. Поскольку геоид – одна из эквипотенциальных поверхностей гравитационного поля, векторы напряженности которого направлены к источнику, можно считать, что в областях положительных аномалий геоида будет происходить конвергенция потока вектора напряженности. В областях же отрицательных аномалий должна наблюдаться дивергенция. Это означает, что в первом случае можно говорить об уплотнении масс, а во втором – о разуплотнении.
В зависимости от того, протекает ли этот процесс в данное геологическое «мгновение» или он прекратился, могут быть сделаны различные выводы о связи гравитационного и теплового полей Земли.
Четвертичный период, в котором мы живем, относится к активной эпохе геологической истории Земли и как будто развивается в соответствии с неомобилисткими моделями. Об этом свидетельствуют геодезические измерения дрейфа литосферных плит, характер магнитных аномалий в зоне океанических хребтов и другие факты. Если это так, то работу тектоносферной тепловой машины первого рода можно изобразить в виде четырех крупномасштабных ячеек тепловой конвекции в верхней мантии.
Таким образом, можно говорить о структурной общности внешних и внутренних тепловых машин первого рада для нашей планеты. Любопытно, что и по КПД эти феномены близки: (1,7-2,0)% у атмосферных машин и (0,1-1,0)% – для тектоносферных.
Аналоги машин второго рода. Анализ распределения положительных и отрицательных аномалий геоида показывает, что близкие абсолютные значения этих аномалий располагаются симметрично и могут быть объединены в пары. Каждая пара таких сопряженных аномалий естественным образом оконтуривается линией близкой к окружности. Эти структуры очень похожи на термобарические сейши В.В. Шулейкина.
Напомним, что сейшевая модель муссонной циркуляции у В.В. Шулейкина двухслойная. Слои между собой не взаимодействуют. Нижний считается активным, верхний пассивным. Сейши вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой – в южном. Нетрудно понять, что идея этой модели вполне подходит и для конвективных ячеек тектоносферы.
Геологическим следствием существования тектоносферных сейш должны быть эпейрогенические колебания земной коры, разворот литосферных плит при их раздвижении, а также определенный характер их раскалывания. Это предположение может быть использовано в целях прогноза и, вообще говоря, проверяется геологическими методами.
Если вращение сейш в северном и южном полушариях происходит в разные стороны, то на экваторе теоретически никакого вращения не должно быть, а к более высоким широтам момент крутящих сил должен возрастать. Поэтому в сейшах, расположенных по обе стороны экватора, особенно если такое разделение несимметрично, будут возникать напряжения очень сложные по знаку и величине.
Приводимые рассуждения не детализированы. Обсуждаются лишь принципиальные возможности использования модели атмосферной тепловой машины типа термобарических сейш для изучения и объяснения тектоносферных процессов. Создается впечатление, что такие аналоги могут иметь место.
Обращение к таким аналогам принесет бесспорную пользу, так как формирует вполне конкретный подход к известным геологическим фактам и позволит применить в геологии уже разработанные математические схемы и решения. Появляется возможность перейти и к аналоговому моделированию, если не основных, то хотя бы вспомогательных задач. Проверка же и уточнение сейшевых моделей тектоносферы должна заключаться не только в анализе традиционной геологической информации, но и в попытках количественной оценки различных параметров тех или иных составляющих тектоносферы, например, вязкости, средних коэффициентов теплопроводности, упругоемкости и т.д.
Сегодня еще трудно сказать, к машинам какого рода, второго или третьего, тектоносферные сейши ближе. Если тектонический цикл удастся уподобить астрономическому году и окажется, что распределение в нем внутреннего тепла Земли обусловливает различное нагревание сейшевых полюсов, тогда появятся основания считать тектоносферные сейши машинами второго рода. Если же температурные аномалии сейшевых полюсов имеют постоянный знак, то более близким аналогом будут атмосферные машины третьего рода.
Рассмотренные аналогии, разумеется, не являются явными и требуют дальнейшего анализа. Если он подтвердит высказанные здесь почти эвристические идеи, то перед геологией и геофизикой откроются новые, чрезвычайно перспективные горизонты.
Общий вывод:
• верхние геосферы Земли и тектоносфера функционируют по принципу тепловых машин разного рода;
• их работа обеспечивает и контролирует взаимодействие геосфер, формируя их открытую гетерогенность.
Импульсные тепловые машины что это
Кафедра «Импульсные тепловые машины» (ИТМ) организована в июле 1968 года для подготовки инженеров по специальности 0538. Уже в первом учебном году сотрудники кафедры обеспечили чтение лекций по девяти курсам, проведение лабораторных и практических занятий. В этом же году было закончено оборудование учебной и научно-исследовательской лабораторий, полностью оборудован материальный класс, сдана в эксплуатацию механическая мастерская. Первыми преподавателями кафедры были: старший преподаватель, кандидат технических наук Соколовская И.И.; старший преподаватель, кандидат технических наук Соколов Г.Н.
Руководителем кафедры стал один из ведущих специалистов отрасли, лауреат Государственной премии, профессор, кандидат технических наук Цирульников Михаил Юрьевич. Свою трудовую деятельность Цирульников М.Ю. начал в 1920 году и прошел трудовой путь от чернорабочего до крупного ученного-конструктора. В 1932 году он закончил Ленинградскую артиллерийскую академию и был направлен военным представителем на завод, где проработал до 1938 года. Подвергся политическим репрессиям в 1938 году: работал в особом техническом бюро. С 1946 по 1965 год – главный конструктор Пермского машиностроительного завода им. В.И.Ленина и КБ «Машиностроение». В 1948 году ему присуждена ученая степень кандидата технических наук, а в 1962 году он утвержден в ученом звании профессора. В 1968 году он создал новую кафедру «Импульсные тепловые машины». В 1971 году при кафедре создал опытно-конструкторское бюро, решающее актуальные проблемы оборонной техники. Под его руководством организованы 3 кафедры (кафедра №2, кафедра ИТМ, кафедра МС) и защищено 12 кандидатских диссертаций. За большие заслуги перед Родиной М.Ю.Цирульников награжден: орденом Красной Звезды, орденом Отечественной войны 1-ой степени, орденом Трудового Красного Знамени и несколькими медалями.
| В 1978 году кафедру ИТМ возглавил профессор, кандидат технических наук Якимов Владимир Васильевич. Основным научным направлением, которым занимался Владимир Васильевич являлось моделирование процессов в лопаточных машинах. Также Якимов В.В. вел дисциплины: «Основы устройства ракетных двигателей», «Теория и конструкция турбонасосных агрегатов», «Системы питания жидкостных ракетных двигателей» и руководил аспирантурой. Подготовил 3 кандидатов наук. С 1987 по 1994 он являлся деканом Машиностроительного факультета. Владимир Васильевич вел активную профессиональную и общественную деятельность. Награжден медалями «За доблестный труд», «Ветеран труда», знаком «Отличник высшей школы», нагрудным знаком «Почетный работник высшего профессионального образования РФ». |  |
В 1989 году кафедра «Импульсные тепловые машины» была переименована в «Двигатели летательных аппаратов» (ДЛА). В разные годы кафедру ДЛА возглавляли Соколов Геннадий Николаевич, Севастьянов Валерий Васильевич.
В 1994 году кафедра «Двигатели летательных аппаратов» была объединена с кафедрой «Летательные аппараты». Новая кафедра получила название «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» (РКТиЭУ).
ПРОФЕССОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКИЙ СОСТАВ (1983 год)
 |  |  |
| Цирульников Михаил Юрьевич профессор, кандидат технических наук, консультант кафедры | Якимов Владимир Васильевич доцент, кандидат технических наук, заведующий кафедрой | Петрикевич Виталий Александрович доцент, кандидат технических наук |
 |  |  |
| Соколов Геннадий Николаевич доцент, кандидат технических наук | Соколовская Ираида Ивановна доцент, кандидат технических наук | Нечаев Владимир Степанович старший преподаватель |
 |  |  |
| Прохоренко Константин Владимирович ассистент | Потапов Борис Федосеевич ассистент | Верхоланцева Раиса Михайловна ассистент |
УЧЕБНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПЕРСОНАЛ (1983 год)
 |  |  |
| Арасланов Александр Кабирович заведующий лабораторией | Щербина Наталья Борисовна заведующая лабораторией | Адиатуллин Шавкат учебный мастер |
 |  | |
| Белкин В.С. инженер | Смертина Татьяна Владимировна лаборант |
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СОСТАВ (1983 год)
Тепловая машина
Теплова́я маши́на — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно пара или газа.
Идеальная тепловая машина — машина, в которой произведённая работа и разница между количеством подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной тепловой машины описывается циклом Карно.
При работе часть тепла Q1 передается от нагревателя к рабочему телу, а затем часть энергии Q2 передается холодильнику, который охлаждает машину. КПД тепловой машины считается по формуле ((Q1-Q2)/Q1)х100.
Периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла, называется тепловой машиной.
Полезное
Смотреть что такое «Тепловая машина» в других словарях:
ТЕПЛОВАЯ МАШИНА — машина (тепловой двигатель, тепловой насос и др.), в которой внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию, которая далее может превращаться в электрическую и любые др. виды энергии, а также машина, преобразующая работу в… … Большая политехническая энциклопедия
ТЕПЛОВАЯ МАШИНА — машина (тепловой двигатель, тепловой насос и др.), в которой осуществляется преобразование теплоты в работу или работы в теплоту. В основе действия тепловой машины лежит круговой процесс (цикл термодинамический), совершаемый рабочим телом (газом … Большой Энциклопедический словарь
ТЕПЛОВАЯ МАШИНА — ТЕПЛОВАЯ МАШИНА, устройство, в котором осуществляется преобразование теплоты в работу (тепловой двигатель) или наоборот работы в теплоту (холодильник). В основе действия тепловой машины лежит цикл термодинамический, совершаемый рабочим телом… … Современная энциклопедия
тепловая машина — машина (тепловой двигатель, тепловой насос и др.), в которой осуществляется преобразование теплоты в работу или работы в теплоту. В основе действия тепловой машины лежит круговой процесс (цикл термодинамический), совершаемый рабочим телом (газом … Энциклопедический словарь
тепловая машина — šiluminė mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat engine vok. Wärmekraftmaschine, f rus. тепловая машина, f pranc. machine thermique, f … Fizikos terminų žodynas
Тепловая машина специальной обработки техники — комплект специального оборудования, смонтированного на шасси автомобиля повышенной проходимости. Ее специальное оборудование состоит из следующих основных систем и агрегатов: турбореактивного двигателя, поворотного устройства, кабины оператора,… … Словарь черезвычайных ситуаций
тепловая машина специальной обработки — šiluminė specialiojo švarinimo mašina statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Specialiojo švarinimo įrenginys, kuriame naudojamas aviacinis reaktyvinis variklis; švarinama dujų ir lašų arba tiktai dujų srautu. Gali būti… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
Тепловая машина Карно — … Википедия
Тепловая машина карно — … Википедия
Идеальная тепловая машина — Тепловая машина устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счет изменения внутренней энергии рабочего тела на практике… … Википедия
Аэродромные машины: «Горыныч», деайсер, УМП. Поговорим о самых загадочных
Опубликовано 11.09.2021 · Обновлено 11.09.2021
Озадачившись поиском необычных автомобилей, аэропорт не должен быть последним местом, куда следует за этим заглянуть. Огромное количество всяких разных машин перемещается по аэродромным рулежным дорожкам, словно роботы, и если с предназначением многих современных моделей аэродромной техники все более-менее понятно, то вот модели, доставшиеся в наследство от СССР, внешне не намекают о своем предназначении, но внимание однозначно приковывают. Я отобрал пару таких интересных экземпляров как из прошлого, так и из настоящего.
Аэродромная тепловая машина «Горыныч»
Представьте, что в российском аэропорту в иллюминатор самолета вы увидели вот такой автомобиль… Что бы вы подумали о предназначении данной ракеты спереди? Не иначе огнемет против зомби.
На самом деле спереди установлен реактивный двигатель, работающий на самолетном топливе — керосине, а цистерна, за водительской кабиной, несет запас топлива для него. Реактивный двигатель дает на выходе мощную струю выхлопных газов, которая помимо высокой кинетической энергии имеет еще и высокую температуру 650-800 градусов Цельсия.
Зачем на аэродроме такой агрегат? Самая очевидная версия, что он используется как ветродуй, для сдувания снега с взлетной полосы, при детальном рассмотрении не выдерживает критики, особенно если критика исходит от главного бухгалтера. Реактивные двигатели — это самые прожорливые двигатели внутреннего сгорания, отправляющие поршневые моторы просто в нокаут по этому показателю. Так что на раздувание снега никто не даст тратить столько денег, когда для этой цели можно направить снегоочиститель с метелкой (далее в этом материале я привожу пример такой машины). Высокая температура струи у данного агрегата позволяет растопить любую наледь с асфальта, не оставив ни единой лужи. После прохода «Горыныча» асфальт становится чистый и сухой. Для направления потока газа в конкретную точку, а также для уменьшения теплопотерь, применяется насадка вроде «пылесоса», как на приведенных фото.
Называют же данный аппарат «Аэродромная тепловая машина на базе автомобиля КРАЗ(или иной)», а народ говорит просто «Горыныч». Актуальным агрегат оказывается в те периоды, когда при плюсовой температуре днем выпадают осадки, которые замерзают из-за отрицательной температуры воздуха ночью, и в результате все летное поле превращается в сплошной каток. В такие периоды с высокой вероятностью образования наледи, «Горыныч» помогает держать летное поле чистым и сухим.
Другие тепловые машины
Название «Горыныч» носит не только тепловая машина с реактивным двигателем спереди, также это официальное название машин УМП-400, на базе шасси Камаз. В расшифровке УМП означает «Универсальный моторный подогреватель», и такие аппараты могут базироваться не только на автомобильной платформе Камаз, но и Краз.
С помощью двух шлангов из «Горыныча» к двигателю летательного аппарата подводится тепло, произведенное двигателем внутреннего сгорания первого. Тепло передается с помощью воздушной струи, по шлангу горячий воздух подается к двигателю.
Аэродромный пылесос
Вблизи подобная машина наводит мысли о минувшем апокалипсисе, насколько суровый облик она имеет вы можете оценить сами, взглянув на фото выше. Это ни что иное, как аэродромный пылесос. Машина способна бесконтактно очистить взлетную полосу и рулежные дорожки от любых предметов, и все это по принципу домашнего пылесоса: создавая пониженное давление во всасывающей трубе машина увлекает в нее воздушные массы, которые забирают с собой все, что попадается им на пути. Попросту говоря машины просто «засасывает» мусор асфальта. Дальше крупные предметы, попавшие в трубу, задерживаются в бункерах, имеющих нижние люки для удобства персонала, ну а воздух выбрасывается в атмосферу. Надо сказать машина производит очень сильную тягу, способную захватить даже кирпич.
Для чего нужна такая машина? Дело в том, что для самолетов очень критична чистота взлетно-посадочной полосы от посторонних предметов. Помните катастрофу с «Конкордом», когда запчасть от предыдущего самолета попала между шасси и была отброшена в сторону крыла, пробив топливный бак? Тогда все закончилось гибелью всех находящихся на борту людей. По этому в крупных аэропортах, где каждая минута дорога, через некоторое количество взлетов и посадок данная машина-пылесос проезжает по взлетной полосе. После этого в бункере открывается люк и персонал в обязательном порядке инспектирует что именно залежалось на полосе, и если это запчасть от самолета, то начинается самое настоящее расследование, и если самолет, которому она принадлежит, находится в воздухе, диспетчер обязательно уведомляет о находке пилотов.
Другие машины для очистки летного поля и ВПП
Также в аэропортах работают классические щеточные машины для очистки летного поля как от мусора, так и от снега. Чем крупнее аэропорт, тем большей производительностью обладают специальные машины. В современном исполнении щеточные агрегаты позволяют чистить сразу половину ширины ВВП, так что для очистки одной полосы нужно всего два прохода или два автомобиля.
Деайсер
Каждую зиму эти машины являются невероятно востребованными в любом аэропорту России. Деайсер в переводе с английского означает противообледенительный, и в функции этой машины входит обработка плоскостей самолета специальным противообледенительным составом. Конечно то, что разбрызгивается деайсером, не может являться водой ни в коем случае.
Противообледенительная обработка очень важна, но обрабатывается не весь самолет, как может показаться, а только отклоняемые поверхности: механизация крыла(спойлеры, элероны, закрылки, предкрылки), руль высоты и руль направления. Именно для того, чтобы деайсер мог качественно обработать руль направления и руль высоты современных самолетов, кабина управления располагается на подъемнике и обладает управляемостью по двум осям.
Чего же страшного в обледенении? Для начала нужно понять, что это за процесс. С повышением высоты понижается температура воздуха. В какой-то момент температура воздуха охлаждает фюзеляж самолета до температуры образования конденсата (точки росы), но с дальнейшим набором высоты температура продолжает снижаться, вплоть до отрицательного значения, при котором вся сконденсированная влага немедленно замерзает. Если к этому моменту на управляющих поверхностях, точнее в щелях, будет влага, вероятнее всего воспользоваться этим органом управления просто так не получиться, ведь механизмы будет закованы льдом. На самолетах также есть своя противообледенительная система, но она не рассчитана на очищение льда, образовавшегося из налипшего снега, однако на современных летательных аппаратах проблема обледенения еще не приводила к известным происшествиям.
Автор: Илья Марченко
Журналист JQ7