নির্দিষ্ট আবেগ: ধারণার সংজ্ঞা, বৈশিষ্ট্য, গণনা

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

স্পেসিফিক ইমপালস (SP) হল একটি রকেট বা ইঞ্জিন কতটা দক্ষতার সাথে জ্বালানি ব্যবহার করে তার পরিমাপ। সংজ্ঞা অনুসারে, এটি প্রতি ইউনিটের বিদ্যুতের মোট সরবরাহ করা হয় এবং এটি ভর প্রবাহ দ্বারা বিভক্ত থ্রাস্টের আকারের সমান। যদি কিলোগ্রামকে প্রপেলান্টের একক হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তবে নির্দিষ্ট আবেগকে বেগের পরিপ্রেক্ষিতে পরিমাপ করা হয়। যদি এর পরিবর্তে নিউটন বা পাউন্ড-বলের ওজন ব্যবহার করা হয়, তবে নির্দিষ্ট মানটি সময়ের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা হয়, সাধারণত সেকেন্ডে।

প্রবাহের বেগকে মানক মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা গুণ করলে GI ভরে রূপান্তরিত হয়।

Tsiolkovsky সমীকরণ

একটি উচ্চ ভরের ইঞ্জিনের সুনির্দিষ্ট আবেগ আরও দক্ষতার সাথে ফরোয়ার্ড থ্রাস্ট তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এবং ক্ষেত্রে যখন একটি রকেট ব্যবহার করা হয়, কম জ্বালানী প্রয়োজন। এই ডেল্টা-ভির জন্য তিনিই প্রয়োজন। সমীকরণ অনুযায়ীTsiolkovsky, একটি রকেট ইঞ্জিনের নির্দিষ্ট আবেগে, মোটর আরোহণ, দূরত্ব এবং গতিতে আরও দক্ষ। প্রতিক্রিয়াশীল মডেলগুলিতে এই কর্মক্ষমতা কম গুরুত্বপূর্ণ। যা জ্বলনের জন্য ডানা এবং বাইরের বাতাস ব্যবহার করে। এবং একটি পেলোড বহন করে যা জ্বালানীর চেয়ে অনেক বেশি ভারী।

নির্দিষ্ট আবেগের মধ্যে দহনের জন্য ব্যবহৃত বাইরের বায়ু দ্বারা উত্পন্ন গতি এবং ব্যয়িত জ্বালানীর দ্বারা নিঃশেষিত গতি অন্তর্ভুক্ত থাকে। জেট ইঞ্জিন এর জন্য বাইরের বায়ুমণ্ডল ব্যবহার করে। এবং তাই তাদের রকেট ইঞ্জিনের তুলনায় অনেক বেশি UI রয়েছে। এই ধারণা, জ্বালানীর খরচের ভরের দৃষ্টিকোণ থেকে, সময়ের সাথে সাথে দূরত্ব পরিমাপের একক রয়েছে। যা "কার্যকর নিষ্কাশন গ্যাস বেগ" নামে একটি কৃত্রিম মান। এটি প্রকৃত নিষ্কাশন বেগের চেয়ে বেশি। কারণ দহনের জন্য বাতাসের ভর বিবেচনায় নেওয়া হয় না। প্রকৃত এবং কার্যকর নিষ্কাশন বেগ রকেট ইঞ্জিনগুলিতে একই রকম যা যেমন বায়ু বা জল ব্যবহার করে না৷

সাধারণ বিবেচনা

জ্বালানির পরিমাণ সাধারণত ভরের এককে পরিমাপ করা হয়। যদি এটি ব্যবহার করা হয়, তাহলে নির্দিষ্ট প্রবণতা হল ইএম প্রতি আবেগ, যা আকার বিশ্লেষণ দ্বারা দেখানো হয়েছে, বেগের একক রয়েছে। এবং তাই UI প্রায়ই প্রতি সেকেন্ডে মিটারে পরিমাপ করা হয়। এবং প্রায়ই নিষ্কাশন কার্যকরী গতি হিসাবে উল্লেখ করা হয়. যাইহোক, ভর ব্যবহার করা হলে, শক্তি দ্বারা বিভক্ত জ্বালানীর নির্দিষ্ট আবেগ সময়ের একক হিসাবে পরিণত হয়। এবং তাই নির্দিষ্ট ধাক্কা সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়৷

এটি এই নিয়ম যা আধুনিক বিশ্বের প্রধান একটি, যার সাথে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়সহগ r₀ (পৃথিবীর পৃষ্ঠে মহাকর্ষীয় ত্বরণের ধ্রুবক)।

এটা লক্ষণীয় যে প্রতি ইউনিট রকেটের ইমপালসের পরিবর্তনের হার (এর জ্বালানি সহ) নির্দিষ্ট থ্রাস্ট ইমপালসের সমান।

নির্দিষ্ট

ধাক্কা যত বেশি হবে, নির্দিষ্ট সময়ের জন্য প্রদত্ত থ্রাস্ট তৈরি করতে কম জ্বালানীর প্রয়োজন হবে। এই বিষয়ে, তরল আরও কার্যকর, এর UI তত বেশি। যাইহোক, এটিকে শক্তির দক্ষতার সাথে বিভ্রান্ত করা উচিত নয়, যা ক্রমবর্ধমান থ্রাস্টের সাথে হ্রাস পেতে পারে, যেহেতু ইঞ্জিনের নির্দিষ্ট আবেগ, যা উচ্চ ফলাফল দেয়, এটি করতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়৷

এছাড়াও, একটি নির্দিষ্ট ধাক্কা দিয়ে টানকে আলাদা করা এবং বিভ্রান্ত না করা গুরুত্বপূর্ণ৷ UI তৈরি করা হয় প্রতি ইউনিট জ্বালানি খরচ করে। এবং থ্রাস্ট হল তাত্ক্ষণিক বা সর্বোচ্চ শক্তি যা একটি নির্দিষ্ট যন্ত্র দ্বারা উত্পন্ন হয়। অনেক ক্ষেত্রে, খুব উচ্চ নির্দিষ্ট ইমপালস প্রপালশন সিস্টেম - কিছু আয়ন ইনস্টলেশন 10,000 সেকেন্ডে পৌঁছায় - কম থ্রাস্ট তৈরি করে৷

পুশ গণনা করার সময়, ব্যবহারের আগে গাড়ির সাথে যে জ্বালানি বহন করা হয় তা বিবেচনায় নেওয়া হয়। অতএব, একজন রকেট রসায়নবিদদের জন্য, ভরের মধ্যে প্রোপেলান্ট এবং অক্সিডাইজার উভয়ই অন্তর্ভুক্ত থাকবে। এয়ার-ব্রীড ইঞ্জিনের জন্য, শুধুমাত্র তরলের পরিমাণ বিবেচনা করা হয়, ইঞ্জিনের মধ্য দিয়ে যাওয়া বাতাসের ভর নয়।

বায়ুমণ্ডলীয় টানা এবং উচ্চ পোড়া হারে উচ্চ নির্দিষ্ট আবেগ বজায় রাখতে উদ্ভিদের অক্ষমতার কারণেই সমস্ত জ্বালানি যত তাড়াতাড়ি সম্ভব ব্যবহার করা হচ্ছে না।

ভারীভাল MI সহ একটি মোটর আরোহণ, দূরত্ব বা গতিতে দুর্বল কর্মক্ষমতা সহ হালকা যন্ত্রের মতো কার্যকর নাও হতে পারে

যদি এটি বায়ু প্রতিরোধের জন্য না হয় এবং ফ্লাইটের সময় জ্বালানী খরচ কমানো না হয়, তাহলে MI হবে একটি ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতার একটি সরাসরি পরিমাপ যাতে ভরকে ফরওয়ার্ড প্রপালশনে রূপান্তরিত করা যায়।

সেকেন্ডে নির্দিষ্ট আবেগ

একটি নির্দিষ্ট ধাক্কার জন্য সবচেয়ে সাধারণ একক হল Hs। উভয় ক্ষেত্রেই এসআই-এর প্রেক্ষাপটে এবং যেখানে ইম্পেরিয়াল বা প্রচলিত মান ব্যবহার করা হয়। সেকেন্ডের সুবিধা হল পরিমাপের একক এবং সংখ্যাসূচক মান সমস্ত সিস্টেমের জন্য একই এবং মূলত সর্বজনীন। প্রায় সমস্ত নির্মাতারা তাদের ইঞ্জিনের কার্যকারিতা সেকেন্ডের মধ্যে তালিকাভুক্ত করে। এবং এই ধরনের একটি ডিভাইস একটি বিমান ডিভাইসের নির্দিষ্টতা নির্ধারণের জন্যও দরকারী৷

কার্যকর নিষ্কাশন বেগ খুঁজে পেতে প্রতি সেকেন্ডে মিটার ব্যবহার করাও মোটামুটি সাধারণ। রকেট ইঞ্জিনগুলি বর্ণনা করার সময় এই ব্লকটি স্বজ্ঞাত, যদিও ডিভাইসগুলির কার্যকর নিষ্কাশন বেগ প্রকৃত এক থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা হতে পারে। এটি সম্ভবত টার্বোপাম্প চালু হওয়ার পরে জ্বালানী এবং অক্সিডাইজারটি ওভারবোর্ডে ফেলে দেওয়ার কারণে। বায়ু-শ্বাস-প্রশ্বাসের জেট ইঞ্জিনগুলির জন্য, কার্যকর নিষ্কাশন বেগের কোনও শারীরিক অর্থ নেই। যদিও এটি তুলনামূলক উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ইউনিট

Ns (কিলোগ্রামে) প্রকাশ করা মানগুলি অস্বাভাবিক নয় এবং সংখ্যাগতভাবে m/s তে কার্যকর নিষ্কাশন বেগের সমান (নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র এবং তার থেকেসংজ্ঞা)।

আরেকটি সমতুল্য ইউনিট হল নির্দিষ্ট জ্বালানি খরচ। এর পরিমাপের একক রয়েছে যেমন g (kN s) বা lb/hr। এই ইউনিটগুলির যেকোনো একটি নির্দিষ্ট আবেগের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। এবং জেট ইঞ্জিনের কর্মক্ষমতা বর্ণনা করতে জ্বালানি খরচ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

সাধারণ সংজ্ঞা

সমস্ত যানবাহনের জন্য, সেকেন্ডের মধ্যে নির্দিষ্ট ইমপালস (পৃথিবীতে জ্বালানীর প্রতি ইউনিট ওজন) নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে।

পরিস্থিতি স্পষ্ট করার জন্য, এটি স্পষ্ট করা গুরুত্বপূর্ণ যে:

1. F হল মাধ্যাকর্ষণ শক্তির মানক বল, যাকে নামমাত্রভাবে পৃথিবীর পৃষ্ঠের শক্তি হিসাবে বলা হয়, m/s 2 (বা ft/s বর্গ)।
2. g হল কেজি/সেকেন্ডে ভর প্রবাহের হার, যা সময়ের সাথে সাথে গাড়ির ভর পরিবর্তনের হারের ক্ষেত্রে নেতিবাচক বলে মনে হয় (যেমন জ্বালানী বের হয়ে যায়)।

পরিমাপ

ইংরেজি একক, পাউন্ড, অন্যান্য ইউনিটের তুলনায় বেশি ব্যবহৃত হয়। এবং প্রবাহ হারের জন্য প্রতি সেকেন্ডে এই মানটি প্রয়োগ করার সময়, রূপান্তর করার সময়, ধ্রুবক r 0 অপ্রয়োজনীয় হয়ে যায়। যেহেতু এটি মাত্রিকভাবে পাউন্ডের সমান হয়ে যায় g 0 দ্বারা ভাগ করলে।

I sp সেকেন্ডে এমন একটি সময় যার জন্য ডিভাইসটি একটি রকেট ইঞ্জিনের থ্রাস্টের একটি নির্দিষ্ট ইমপালস তৈরি করতে পারে, যার ওজন থ্রাস্টের সমান।

এই শব্দের সুবিধা হল এটি ব্যবহার করা যেতে পারেরকেট, যেখানে সম্পূর্ণ প্রতিক্রিয়া ভর বোর্ডে পরিবহন করা হয়, সেইসাথে বিমানের জন্য, যেখানে বেশিরভাগ প্রতিক্রিয়া ভর বায়ুমণ্ডল থেকে নেওয়া হয়। এছাড়াও, এটি এমন একটি ফলাফল দেয় যা ব্যবহৃত ইউনিটগুলির থেকে স্বাধীন।

বেগ হিসাবে নির্দিষ্ট আবেগ (কার্যকর নিষ্কাশন বেগ)

সমীকরণে জিওসেন্ট্রিক ফ্যাক্টর g 0 এর কারণে, অনেকেই রকেট থ্রাস্টকে সংজ্ঞায়িত করতে পছন্দ করেন (বিশেষ করে) জ্বালানি প্রবাহের প্রতি ইউনিট ভরের ক্ষেত্রে থ্রাস্টের পরিপ্রেক্ষিতে। এটি একটি প্রপেল্যান্টের নির্দিষ্ট প্ররোচনা দক্ষতা নির্ধারণের জন্য সমানভাবে বৈধ (এবং কিছু উপায়ে কিছুটা সহজ) উপায়। আমরা যদি অন্যান্য বিকল্পগুলি বিবেচনা করি তবে পরিস্থিতি প্রায় সর্বত্র একই রকম হবে। একটি নির্দিষ্ট নির্দিষ্ট আবেগের রকেটগুলি কেবল ডিভাইসের সাপেক্ষে কার্যকর নিষ্কাশন বেগ। একটি নির্দিষ্ট ধাক্কার দুটি বৈশিষ্ট্য একে অপরের সমানুপাতিক এবং নিম্নরূপ সম্পর্কিত।

সূত্রটি ব্যবহার করতে, আপনাকে বুঝতে হবে যে:

1. I - সেকেন্ডে নির্দিষ্ট আবেগ।
2. v - পুশ, মি/সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়। যা কার্যকর নিষ্কাশন বেগের সমান, m/s (বা ft/s, g এর মানের উপর নির্ভর করে) পরিমাপ করা হয়।
3. g হল মাধ্যাকর্ষণ মান, 9.80665 m/s 2. ইম্পেরিয়াল ইউনিটে 32.174 ft/s 2.

এই সমীকরণ জেট ইঞ্জিনের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য, কিন্তু অনুশীলনে খুব কমই ব্যবহৃত হয়।

মনে রাখবেন যে মাঝে মাঝে বিভিন্ন অক্ষর ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, নির্গমন বেগের জন্যও c বিবেচনা করা হয়। যদিও প্রতীকsp যৌক্তিকভাবে N s/kg ইউনিটে UI এর জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। বিভ্রান্তি এড়াতে, বর্ণনা শুরু হওয়ার কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে পরিমাপ করা একটি নির্দিষ্ট মানের জন্য এটি সংরক্ষণ করা বাঞ্ছনীয়৷

এটি রকেট ইঞ্জিনের সুনির্দিষ্ট আবেগের থ্রাস্ট বা নড়াচড়ার শক্তির সাথে সম্পর্কিত, সূত্র।

এখানে m হল ভর জ্বালানি খরচ, যা গাড়ির মাত্রা হ্রাসের হার৷

মিনিমাইজেশন

রকেটকে অবশ্যই তার সমস্ত প্রপেলান্ট বহন করতে হবে। অতএব, অপুর্ণ খাদ্যের ভরকে ডিভাইসের সাথেই ত্বরান্বিত করতে হবে। প্রদত্ত থ্রাস্ট অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় জ্বালানীর পরিমাণ হ্রাস করা দক্ষ রকেট তৈরির জন্য গুরুত্বপূর্ণ৷

সিওলকোভস্কির নির্দিষ্ট ইমপালস সূত্র দেখায় যে প্রদত্ত খালি ভর এবং একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ জ্বালানী সহ একটি রকেটের জন্য, নিষ্কাশনের কার্যকর গতির অনুপাতে বেগের মোট পরিবর্তন অর্জন করা যেতে পারে।

একটি প্রপেলার ছাড়াই একটি মহাকাশযান তার গতিপথ এবং যেকোনো মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র দ্বারা নির্ধারিত একটি কক্ষপথে চলে। সংশ্লিষ্ট বেগ প্যাটার্ন থেকে বিচ্যুতি (যাকে Δv বলা হয়) কাঙ্খিত পরিবর্তনের বিপরীত দিকে নিষ্কাশন গ্যাসের ভরকে ঠেলে দিয়ে অর্জন করা হয়।

আসল গতি বনাম কার্যকর গতি

এখানে এটি লক্ষণীয় যে এই দুটি ধারণা উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যখন বায়ুমণ্ডলে একটি রকেট উৎক্ষেপণ করা হয়, তখন ইঞ্জিনের বাইরে বায়ুর চাপ সৃষ্টি করেব্রেকিং ফোর্স। যা নির্দিষ্ট আবেগকে হ্রাস করে এবং কার্যকর নিষ্কাশন বেগ হ্রাস পায়, যখন প্রকৃত দ্রুততা কার্যত অপরিবর্তিত থাকে। এছাড়াও, কখনও কখনও রকেট ইঞ্জিনে টারবাইন গ্যাসের জন্য একটি পৃথক অগ্রভাগ থাকে। কার্যকর নিষ্কাশন বেগের গণনা করার জন্য দুটি ভর প্রবাহের গড় এবং সেইসাথে যেকোন বায়ুমণ্ডলীয় চাপকে বিবেচনা করা প্রয়োজন৷

দক্ষতা বাড়ান

এয়ার-ব্রিডেড জেট ইঞ্জিনের জন্য, বিশেষ করে টার্বোফ্যানের জন্য, প্রকৃত নিষ্কাশন গতি এবং কার্যকর গতি বিভিন্ন মাত্রার দ্বারা পৃথক হয়। এটি এই কারণে যে প্রতিক্রিয়া ভর হিসাবে বায়ু ব্যবহার করার সময়, একটি উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ত গতি অর্জন করা হয়। এটি বায়ুগতি এবং নিষ্কাশন বেগের মধ্যে একটি ভাল মিলের অনুমতি দেয়, যা শক্তি এবং জ্বালানী সাশ্রয় করে। এবং প্রকৃত দ্রুততা হ্রাস করার সময় কার্যকরী উপাদানটিকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে৷

শক্তি দক্ষতা

রকেট এবং রকেট সদৃশ ইঞ্জিন যেমন আয়ন মডেলের জন্য, এসপি কম শক্তির দক্ষতা বোঝায়।

এই সূত্রে, v _e হল প্রকৃত জেট বেগ।

অতএব প্রয়োজনীয় বল প্রতিটি নিষ্কাশন বেগের সমানুপাতিক। উচ্চ গতিতে, একই থ্রাস্টের জন্য অনেক বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়, যার ফলে এক ইউনিটের শক্তি কম হয়।

তবে, একটি মিশনের জন্য মোট শক্তি নির্ভর করে মোট জ্বালানি ব্যবহারের পাশাপাশি প্রতি ইউনিটে কত শক্তি প্রয়োজন তার উপর। কম নিষ্কাশন গতির জন্যডেল্টা-ভি মিশনের জন্য, বিপুল পরিমাণে প্রতিক্রিয়া ভরের প্রয়োজন। প্রকৃতপক্ষে, এই কারণে, একটি খুব কম নিষ্কাশন বেগ শক্তি দক্ষ নয়। কিন্তু দেখা যাচ্ছে যে কোন প্রকারেরই সর্বোচ্চ স্কোর নেই।

ভেরিয়েবল

তাত্ত্বিকভাবে, একটি প্রদত্ত ডেল্টা-ভির জন্য, মহাকাশে, সমস্ত নির্দিষ্ট নিষ্কাশন বেগের মানগুলির মধ্যে, ve_{=0.6275 একটি প্রদত্ত চূড়ান্ত ভরের জন্য সবচেয়ে বেশি শক্তি সাশ্রয়ী। আরও জানতে, আপনি মহাকাশযানের চালনা যন্ত্রে শক্তি দেখতে পারেন।}

তবে, পরিবর্তনশীল নিষ্কাশন হার আরও বেশি শক্তি দক্ষ হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি রকেট কিছু ইতিবাচক প্রাথমিক বেগে ত্বরিত হয় একটি নিষ্কাশন বেগ ব্যবহার করে যা পণ্যের বেগের সমান, প্রতিক্রিয়া ভরের গতি উপাদান হিসাবে কোন শক্তি নষ্ট হয় না। যেহেতু এটি স্থির হয়ে যায়।