Spørsmål:
Kan reaksjonshjulene også brukes til å lagre energi?
David Cary
2014-06-12 22:00:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Min forståelse er at delene av et typisk svinghjulsenergilagring er stort sett de samme som delene av et typisk reaksjonshjul delsystem - begge har et svinghjul, elektrisk motor / generator osv.

Er det mulig for et romfartøy å bruke et svinghjul til å lagre og senere levere energi, og også (kanskje på et enda senere tidspunkt) gjenbruke det samme delsystemet som en reaksjon hjul for holdningskontroll?

Er det mulig for et romfartøy å bruke et tilstrekkelig (*) antall svinghjul for samtidig å kontrollere holdning og lagre energi, og senere samtidig kontrollere holdning og forsyning energi?

(*) 3 svinghjul er ikke tilstrekkelig, men min forståelse er at mange romskip allerede har 4 eller flere reaksjonshjul ( Optimal plassering av 4 reaksjonshjul?).

mulig duplikat av [Ville et sentrifugalbatteri ha en klar fordel eller ulempe i null eller lav tyngdekraft?] (http://space.stackexchange.com/questions/4778/would-a-centrifugal-battery-have-a-distinct- fordel-eller-ulempe-i-null-eller) Ja, de kan. Om det er en god idé er en annen sak.
@RossMillikan: Dette spørsmålet spør om de 4 (eller flere) reaksjonshjulene som noen romskip har. Jeg er ikke sikker på hva et "sentrifugalbatteri" er, men svarene på det spørsmålet ser ut til å antyde at det er noe som (hittil) ingen romfartøyer har. Hvordan kan ett spørsmål, om noe noen romfartøyer har, være et duplikat av et spørsmål om noe som (hittil) ingen romfartøy har?
Som du foreslår, kan du koble to reaksjonshjul for å lagre både energi og vinkelmoment rundt en akse. Så hvis du har nok par (4 for redundans), kan du lagre energi og fart rundt alle tre aksene. Det enkle svaret på spørsmålet ditt er "Ja, du kan bruke reaksjonshjul på nytt til å lagre energi og momentum." Det neste spørsmålet er om det er en god idé. Det var kilden til lenken min.
Jeg tror [bruker: James Jenkins] foreslo et par to parallelle motroterende reaksjonshjul, og [bruker: Peter Wone] foreslo å bruke flere slike parallelle par for holdningskontroll. Jeg ser nå at 3 slike parallelle par (6 hjul) i teorien samtidig kunne kontrollere holdning og lagre energi. Som etterlater begge delene det opprinnelige spørsmålet mitt ubesvart: Kan reaksjonshjulene til et ekte romfartøy brukes til å levere energi? Og i så fall, kan de fire eller flere hjulene på et ekte romfartøy - hvorav ikke to er parallelle - samtidig kontrollere holdning og levere energi?
Det er matematisk mulig å gjøre både holdning og energi med fire hjul, men jeg er ikke klar over at hjulene på ekte romfartøy er tilstrekkelig store til å lagre betydelig energi. Jeg har sett presentasjoner som antyder det.
To svar:
Adam Wuerl
2014-06-19 11:00:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det ville være svært problematisk for reaksjonshjul å tjene to formål som reaksjonskontrollenheter og energilagringsmekanismer. Det kan være mulig, men implementeringen vil være ekstremt komplisert.

Starter med et enklere tilfelle av trehjulsdesign, bestemmer en ønsket romfarkostholdning og / eller svinghastighet hjulhastigheten unikt. Det vil si, gitt et sett med innledende forhold som inkluderer romfartøyets holdning og nåværende hjulhastighet, blir hjulhastighetene ved ønsket holdning og hastighet helt bestemt.

Dette betyr at reaksjonshjul vil gjøre krumme energilagringsenheter, for hvis du vil kontrollere holdningen, vil du ikke kunne kontrollere hvor mye energi som ble lagret i hjulene, og omvendt hvis du trengte å lagre eller bruke energi, ville det endre romfartøyets orientering.

Kanskje hvis romfartøyet ikke var 3-akset kontrollert, ville det være akseptabelt. På samme måte, med nok reduksjonshjulredundans, kan du ha nok grader av frihet til å kontrollere energilagring og holdning samtidig, men matematikken som høres høres ut som Ph. D fungerer for meg.

Til slutt er ikke batterier egentlig så dyre, de leverer veldig ren strøm, har høy energitetthet, er pålitelige og kan lades opp med solcellepaneler veldig effektivt. Derimot pleier hjul å være dyre fordi de må være nøyaktig balanserte og ha bevegelige deler; dette fører også til at hjul generelt har lavere pålitelighet enn solid state-undersystemer. Jeg er ikke tilbøyelig til å erstatte et batteri med et hjul.

Ved å bruke hjulene til å lade batterier, kan man avkoble muligheten til å spinne dem fra det tidspunktet energien er nødvendig (som hybridbiler gjør at forbrenningsmotoren går mer økonomisk ved å jevne ut belastningen). Å spinne noe veldig fort gir ikke masse til nyttelasten som skal lanseres. Mayby ikke bare reaksjonshjul, men det meste av nyttelasten kunne få spinnende kinetisk energi før sjøsetting, for å konverteres til strøm eller varme, eller baneendring, i rommet?
Du vil virkelig ikke snurre store massesvinghjul opp før lanseringen. Manøvrer er vanskelig nok!
Flere grunner til at du ikke vil snu store svinghjul på startplaten. 1) utskytninger blir ofte forsinket og hjulhastigheten vil avta på grunn av friksjon, og krever hyppig topp-off 2) hvis noe betydelig momentum ble lagret, ville rakettkontrollingeniørene drepe deg fordi du vil gjøre det vanskeligere å fly raketten hjul som snurrer krever sannsynligvis at nyttelasten skal være på under sjøsetting - ofte er dette nei.
Philipp
2014-06-19 13:28:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Når du har to reaksjonshjul på samme akse, kan du akselerere den ene i den ene retningen og den andre i motsatt retning. Nettomomentet ville være 0, men du ville ha energi lagret i begge. Når du fremdeles vil bruke dem som reaksjonshjul, må du bare overføre fart fra ett av hjulene til det andre for å få et netto dreiemoment.

Husk imidlertid at det er mekanisk umulig å skape et svinghjul som er helt friksjonsfritt, selv i mikrogravitasjon. Det betyr at dette utstyret bare er egnet for kortsiktig energilagring.

+1 for punkt om friksjon. I ordningen du foreslår at du må begrense hvert hjul til mindre enn maksimal hastighet for å gi deg plass til å overføre fart til. Eller du kan spinne opp begge hjulene for fullt, men da vil du ikke bare blø energi gjennom varmefriksjon, men for å kontrollere holdningen må du ha et sted å dumpe elektrisk strøm på forespørsel - som for eksempel et batteri, i hvilket tilfelle hvorfor bry seg. Det er en grunn til at dette er separate delsystemer: kostnadene ved å kombinere overstiger den potensielle fordelen.


Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...