200 lbs'lik bir nesnenin kaldırılmasını sağlamak için ne tür bir fana ihtiyacım olacak? [kapalı]

Bunun saçma geleceğini biliyorum ama 200 lbs'lik bir nesnenin kaldırılmasını sağlamak için tasarlanmış bir fan yapmaya çalışıyorum. 'Fan' derken, bir dronu yerden kaldıran fanlar gibi kastediyorum. En fazla 3 hayranım olabilir.

Nesneyi yerden en az 5 metre kaldırmaya çalışıyorum.

Ne tür hayranlara ihtiyacım olacağını ve / veya fanların devir sayısını biliyor musunuz? Bunun gibi bir soru olmadığı için ne sorulacağı konusunda biraz kafam karıştı. Ayrıca mühendisliğe yeni başlıyorum.

Bir momentum dengesi yaparak başlayın. 200 pound kaldırmak istediğinizde, bu sayede 200 pound (890 N) havaya basmanız gerektiği anlamına gelir. Bu, her saniyede (890 * Kg * m / s) havayı taşımanız gerektiği anlamına gelir.

Bunun size bir tradeoff verdiğini unutmayın. Örneğin, saniyede 10 kg havayı 89 m / s'de, saniyede 100 kg havayı 8,9 m / s'de, vb. Aşağıya bastırabilirsiniz. Teorik olarak, aynı kaldırma kuvvetini her iki şekilde de elde edebilirsiniz. Temel olarak biraz hava veya biraz hava biraz zorlayabilirsiniz.

Ancak, güç gereksinimini göz önünde bulundurun. Hareketli bir kütlenin kinetik enerjisi (½ * m * V'dir) ² ). Can sıkıcı V unutmayın ² terim. Bir miktar havayı çok fazla itmenin, bir miktar havayı zorlamaktan daha fazla güç gerektirdiğini söylüyor. Bu yüzden yelken uçaklarında geniş kanatlar var. Güç kullanımı birincil bir tasarım konusudur, bu nedenle geniş alan her bir kanatta kanatların arasından geçirilir ve bu, havanın karesine orantılı olduğundan güç tasarrufu sağlayan havaya daha az hız verilmesini gerektirir. .

Sayılarınızı başlatmak için, hadi bir hava hızı seçelim ve ne elde ettiğimize bir bakalım. Örnek olarak sesin yarısı kadarını seçeceğim, yani 165 m / s. Bu, saniyede 5,4 kg havayı taşımanız gerektiği anlamına gelir. 20 ° C'de, saniyede yaklaşık 4500 litre havadır. Hareketli havaya vereceğiniz güç 73 kW.

Bu jetin alanı (şimdilik sadece bulunduğumuz yerdeki kaba bir his elde etmek için sabit hızda enine kesiti varsayarsak) (4.5 m ³ / s) / (165 m / s) = 0,027 m ² . Bu 186 mm çapında dairesel bir jet veya yaklaşık 7,3 inç. Tabii ki akış kesiti sabit olmayacaktır, bu yüzden çapın daha büyük olması gerekecek ve güç daha yüksek olacaktır, çünkü bir miktar hava ortalamadan daha hızlı ve biraz daha yavaş olacaktır, ancak daha hızlı orantısız şekilde daha fazla güç gerektirecektir. Buradaki akışkan dinamiği ayrıntılarına girmek istemiyorum. Alanın yaklaşık% 50 daha büyük, yani 9 inç çapında olması gerektiğini keyfi bir şekilde söyleyeceğim. Ayrıca 73 kW'ı 100 kW'a çıkaracağım.

Öyleyse çok zor bir başlangıç ​​noktamız var:

165 m / s ortalama jet hızı
9 inç jet çapı
100 kW güç gerekli

Oradan şeyleri buna göre ölçeklendirebilirsiniz. Alan, jet hızı ile ters orantılıdır ve çap, alanın karekökü ile gider. Güç, jet hızında gider.

Örneğin, jet hızının 1 / 10'u ile ne elde ettiğimize bir bakalım:

16,5 m / s ortalama jet hızı
28 inç jet çapı
10 kW güç gerekli

Yine, bunlar çok basitleştirici varsayımlara sahip çok kaba rakamlardır. Önemli olan size bir basketbol sahası fikri ve bunlardan göreceli takas yapmak için bir temel vermek.

Öyle ya da böyle, aşağı doğru bir hava kütlesini hızlandırarak yaklaşık 1000 Newton yukarı kuvveti geliştirmenin bir yolunu bulmanız gerekir. Havanın miktarı (kütlesi) ile verdiğiniz hızlanma arasında değiş tokuş yapabilirsiniz.

İşte bir çözüm Bu, bir insanın güç kaynağı olarak yeteneklerini eşleştirmek için çok geniş bir alan ve düşük hız / ivme kullanır.

Başka güç kaynakları kullanıyorsanız, sistem daha az verimli olabilir ve bu da daha yüksek hız / hız ve daha küçük alanlar kullanan diğer çözümlere yol açabilir.