การออกแบบระบบขับเคลื่อนด้วยแรงดันน้ำแบบนี้จะสร้างแรงขับไปข้างหน้าหรือไม่?

ฉันสนใจที่จะสร้างระบบขับเคลื่อนไอพ่นพื้นฐานสำหรับเรือของเล่น ก่อนที่ฉันจะสร้างมันขึ้นมาฉันอยากจะรู้จากมุมมองเชิงความคิดว่าการออกแบบระบบขับเคลื่อนด้วยแรงดันน้ำนั้นจริง ๆ แล้วจะสร้างแรงขับดันไปข้างหน้าหรือไม่

โปรดดูภาพวาดแนวคิดด้านล่างของการออกแบบดำน้ำนี้ ภาพวาดนี้แสดงมุมมองจากบนลงล่างของเรือของเล่น

ตัวขับเคลื่อนมอเตอร์แบบฝังตัวจะดึงน้ำลงไปในส่วนของท่อที่มาจากท้ายเรือของเล่นและในเวลาเดียวกันจะบังคับให้น้ำออกจากส่วนท่อกลับไปที่ท้ายของเรือของเล่น แรงที่ควรขับเคลื่อนเรือของเล่นไปข้างหน้าควรมาจากแรงกดดันแบบไดนามิกของน้ำที่พุ่งเข้าชนกับผนังด้านในของข้อศอก 90 องศาทั้งสองของท่อ การออกแบบโดยเฉพาะของเจ็ทน้ำจะสร้างแรงขับไปข้างหน้าตามที่คาดไว้หรือไม่?

แม้ว่าฉันจะรู้ว่าระบบดำน้ำแบบอินไลน์แบบดั้งเดิมจะเป็นสิ่งที่เหมาะกว่าในการสร้าง แต่ฉันสนใจที่จะทราบว่าเรือสามารถขับเคลื่อนได้หรือไม่โดยใช้แรงดันแบบไดนามิกที่สร้างขึ้นภายในท่อ

ไม่มันแค่สร้างแรงบิดคู่หนึ่งแล้วหมุนทวนเข็มนาฬิกา

สมมุติว่าใบพัดขนาดเล็กมีปริมาตรเอาต์พุต, q กรัม / วินาทีและระยะห่างระหว่างท่อทางเข้าและทางออกคือ 5 ซม.

แรงขับและแรงดูดของปลายท่อแต่ละด้าน $$ F = ρ q (v2 - v1) $$ บอกว่าความหนาแน่นของน้ำ = 1 และ V1 เป็นศูนย์เริ่มแรกเพื่อความเรียบง่ายแม้ว่ามันจะไม่ส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์ในทางใดทางหนึ่ง

$ F = qV2 \ and \ V2 = q / a \: a \ is \ pipe \ \ area $

และคุณมีแรงบิด $ T = 5 * q ^ 2 / a $ ,

ทวนเข็มนาฬิกา \ ทิศทาง

นี้จะเปิดเรือในสถานที่

แก้ไข

หลังจากความคิดเห็นฉันเพิ่มรายละเอียดอีกเล็กน้อย:

ร่างของ OP มี 6 โหนดหรือโค้งที่เราคำนวณ โปรดทราบว่าเราวิเคราะห์ภาพร่างตามที่เป็นอยู่ไม่แนะนำการเปลี่ยนแปลงหรือคำแนะนำ

โมเมนตัมทางเข้าและออกจากทางออกและแรงขับได้ทำไปแล้วและยังคงเหมือนเดิมรวมถึงแรงบิดที่เกิดขึ้น

ลองเรียกสี่โค้งจากซ้ายไปขวา c1, c2, c3, c4 มุมเหล่านี้แต่ละแรงปฏิกิริยาประสบการณ์ $ \ F = ρ q (v2 - v1) = ρ q (v1sin (45) - v1) + ρ q (v1 cos (45) - v1) $

และถ้าเราคาดว่าองค์ประกอบเวกเตอร์สองตัวนี้บนแกน x และ y ที่ C1 เรามี $$ \ F_ {c1} = q ^ 2 / a $$

และทิศทางของมันคือ 135 องศาที่ c1 และปฏิกิริยาของมันก็คือผลักเรือกลับไปที่ 135 องศา

ที่ c2 เราสิ้นสุดด้วยปฏิกิริยาเดียวกันกับ Fc1 และ 135 องศาเดียวกัน

ที่ c3 เรามีปฏิกิริยาแบบเดียวกัน แต่ดันเรือที่ 45 องศา

ที่ c4 เรามีปฏิกิริยาแบบเดียวกันอีกครั้งผลักเรือออกไปที่ 45 องศา

ส่วนประกอบแนวนอนของเวกเตอร์เหล่านี้ถูกยกเลิกและส่วนประกอบแนวตั้งเพิ่มขึ้น $$ q ^ 2 / a * 4 * \ sqrt {2} / 2 = 4 * 0.707 = 2.82 q ^ 2 / a $$

นี่คือแรงผลักไปข้างหน้าผลักเรือไปข้างหน้า

อย่างไรก็ตามเรือยังคงหมุนอยู่ภายใต้แรงบิดและแรงขับรวม

อันที่จริงนี่เป็นหนึ่งในวิธีการล่องเรือสำราญที่ใช้เป็นท่าเทียบเรือเพื่อเปิดในพอร์ตที่มีพื้นที่ จำกัด

น้ำเริ่มนิ่ง มันสิ้นสุดลงที่ถูก jetted ออกท้ายเรือ ใช่นั่นทำให้เกิดแรงผลักดัน จะมีการตอบสนองต่อแรงกดดันเหนือตัวถังทั้งหมดของเรือ นั่นขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิต มันสามารถออกแบบมาเพื่อลดการลากกาฝากจากการรวบรวมทางเข้าจากท้ายเรือ

นี่คือพื้น แรงผลักดันย้อนกลับ ในทางกลับกัน

อเมริกันแอร์ไลน์วิดีโอ powerback jet - https://www.youtube.com/watch?v=-Zkxh903s_w

จากคำตอบอื่น ๆ สำหรับคำถามนี้การออกแบบเจ็ทน้ำแบบง่ายควรสร้างแรงผลักดันไปข้างหน้า แต่สำหรับเรือของเล่นที่จะเดินทางไปข้างหน้าเป็นเส้นตรงก็ต้องมีส่วนเพิ่มเติมเข้ามา ในการยกเลิกการหมุนทวนเข็มนาฬิกาซึ่งเกิดจากแรงขับและแรงบิดรวมผมเชื่อว่าการเพิ่มหางเสือเล็ก ๆ ลงในส่วนท่อทางเข้าจะให้วิธีสร้างแรงบิดตามเข็มนาฬิกาเพื่อยกเลิกแรงบิดทวนเข็มนาฬิกา ดูรูปภาพที่แก้ไขด้านล่าง ฉันอาจจะต้องปรับหางเสือไปทางฝั่งพอร์ตอีกครั้งและแก้ไขให้เข้าที่จนกว่าฉันจะพบตำแหน่งที่เหมาะที่จะทำให้เรือของเล่นแล่นเป็นเส้นตรง ฉันจะใช้หางเสือหลักของเรือของเล่นเพื่อคัดท้ายเรือ