जेट इंजन
जेट संचालक शक्ति दिशा में यह वस्तु की ऐसी संचालक शक्ति है, जो विपरीत दिशा में द्रव के जेट (द्रव) को बाहर निकालने से उत्पन्न होती है। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, गतिमान पिंड को जेट के विपरीत दिशा में चलाया जाता है। जेट संचालक शक्ति के सिद्धांत पर कार्य करने वाले प्रतिक्रिया इंजन में विमान संचालक शक्ति के लिए उपयोग किया जाने वाला जेट इंजिन, समुद्री संचालक शक्ति के लिए उपयोग किया जाने वाला पंप-जेट और अंतरिक्ष यान संचालक शक्ति के लिए उपयोग किया जाने वाला रॉकेट इंजन और प्लाज्मा थ्रस्टर सम्मलित हैं।
भौतिकी
जेट संचालक शक्ति कुछ प्रतिक्रिया इंजनों द्वारा निर्मित होती है जब न्यूटन के गति के नियमों के अनुसार तरल पदार्थ के तेजी से चलने वाले जेट (द्रव) द्वारा जोर उत्पन्न होता है। रेनॉल्ड्स संख्या अधिक होने पर यह सबसे प्रभावी होता है- अर्थात, जो वस्तु चलती है वह अपेक्षाकृत बड़ी होती है और कम-चिपचिपापन माध्यम से गुजरती है।[1] इस प्रकार जेट इंजन में, सबसे कुशल जेट निरंतर स्पंदित होते रहते हैं,[2] कम से कम जब रेनॉल्ड्स संख्या 6 से अधिक होता हैं।[3]
विशिष्ट आवेग
विशिष्ट आवेग (आमतौर पर संक्षिप्त Isp) एक उपाय है कि रॉकेट इंजन प्रणोदक या जेट इंजन ईंधन का कितनी प्रभावी ढंग से उपयोग करता है। परिभाषा के अनुसार, यह उपभोग किए गए प्रणोदक की प्रति यूनिट दी गई आवेग (भौतिकी) (या संवेग में परिवर्तन) है[4] इस प्रकार प्रोपेलेंट सामूहिक प्रवाह दर या वेट फ्लो रेट द्वारा विभाजित उत्पन्न बल का आयामी विश्लेषण होता है।[5] यदि संलालक शक्ति की इकाई के रूप में द्रव्यमान ( किलोग्राम, पाउंड-द्रव्यमान, या स्लग (इकाई) ) का उपयोग किया जाता है, तो विशिष्ट आ वेग में वेग की इकाइयाँ होती हैं। यदि इसके अतिरिक्त वजन (न्यूटन (इकाई) या पाउंड-बल) का उपयोग किया जाता है, तो विशिष्ट आवेग में समय (सेकेंड) की इकाइयां होती हैं। प्रवाह दर को मानक गुरुत्व से गुणा करना (मानक गुरुत्व या g0) विशिष्ट आवेग को द्रव्यमान के आधार से वजन के आधार में परिवर्तित करता है।[5]
सियोलकोवस्की रॉकेट समीकरण के अनुसार, उच्च विशिष्ट आवेग के साथ संचालक शक्ति प्रणाली संलालक शक्ति के द्रव्यमान का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करती है और रॉकेट की स्थिति में, दिए गए डेल्टा-सी के लिए कम संलालक शक्ति की आवश्यकता होती है।[4][6] रॉकेट में, इसका अर्थ है कि ऊंचाई, दूरी और वेग प्राप्त करने में इंजन अधिक प्रभावी होता है। यह प्रभावशीलता जेट इंजनों में कम महत्वपूर्ण है जो पंखों का उपयोग करते हैं और दहन के लिए बाहरी हवा का उपयोग करते हैं और पेलोड ले जाते हैं जो संलालक शक्ति से बहुत अधिक भारी होते हैं।
विशिष्ट आवेग में बाहरी हवा द्वारा प्रदान किए गए आवेग में योगदान सम्मलित है जिसका उपयोग दहन के लिए किया गया है और खर्च किए गए संलालक शक्ति के साथ समाप्त हो गया है। जेट इंजन बाहरी हवा का उपयोग करते हैं, और इसलिए रॉकेट इंजनों की तुलना में बहुत अधिक विशिष्ट आवेग होते हैं। खर्च किए गए संलालक शक्ति द्रव्यमान के संदर्भ में विशिष्ट आवेग में प्रति समय दूरी की इकाइयाँ होती हैं, जो कृत्रिम वेग है जिसे प्रभावी निकास वेग कहा जाता है। यह वास्तविक निकास वेग से अधिक है क्योंकि दहन वायु के द्रव्यमान का हिसाब नहीं दिया जा रहा है। हवा का उपयोग नहीं करने वाले रॉकेट इंजनों में वास्तविक और प्रभावी निकास वेग समान होते हैं।
इस संबंध से विशिष्ट आवेग थ्रस्ट विशिष्ट ईंधन खपत (SFC)sp के व्युत्क्रमानुपाती होता है, 1/(Go·SFC) SFC के लिए kg/(N·s) और Isp = 3600/SFC के लिए SFC को lb/(lbf·hr) में मापा जाता हैं।
दबाव
एसआई इकाइयों में विशिष्ट आवेग थ्रस्ट की परिभाषा से है:
जहां Ve प्रभावी निकास वेग है और संलालक शक्ति प्रवाह दर है।
प्रतिक्रिया इंजन के प्रकार
प्रतिक्रिया इंजन ठोस या द्रव प्रतिक्रिया द्रव्यमान को बाहर निकालकर जोर उत्पन्न करते हैं, जेट संचालक शक्ति केवल उन इंजनों पर लागू होता है जो द्रव प्रतिक्रिया द्रव्यमान का उपयोग करते हैं।
जेट इंजन
एक जेट इंजन प्रतिक्रिया इंजन है जो परिवेशी वायु को कार्य करने वाले द्रव के रूप में उपयोग करता है, और इसे गर्म, उच्च दबाव वाली गैस में परिवर्तित करता है जो या अधिक नलिकाओं के माध्यम से विस्तारित होती है। दो प्रकार के जेट इंजन, टर्बोजेट और टर्बोफैन, दहन से पहले दबाव बढ़ाने के लिए अक्षीय-प्रवाह कंप्रेसर या अक्षीय-प्रवाह या केन्द्रापसारक कम्प्रेसर का उपयोग करने के साथ टर्बाइन संपीड़न को चलाने के लिए करते हैं। रामजेट केवल उच्च उड़ान गति पर कार्य करते हैं क्योंकि वे उच्च गति (रैम संपीड़न के रूप में जाना जाता है) द्वारा उत्पन्न गतिशील दबाव के अतिरिक्त कंप्रेशर्स और टर्बाइनों को छोड़ देते हैं। पल्स जेट इंजन कंप्रेशर्स और टर्बाइनों को भी छोड़ देता है, लेकिन स्थिर थ्रस्ट उत्पन्न कर सकता है और इसकी अधिकतम गति सीमित होती है।
रॉकेट इंजन
रॉकेट अंतरिक्ष में उड़ान भरने में सक्षम है, क्योंकि यह हवा में ऑक्सीजन का उपयोग करने के अतिरिक्त अपने स्वयं के आक्सीकारक को ले जाने वाले वाहन पर निर्भर है, या परमाणु रॉकेट की स्थिति में, अक्रिय संलालक शक्ति (जैसे तरल हाइड्रोजन ) को इसके परमाणु रिएक्टर के माध्यम से मजबूर करके गर्म करता है।
प्लाज्मा इंजन
प्लाज़्मा थ्रस्टर्स विद्युत चुम्बकीय माध्यमों से प्लाज्मा (भौतिकी) को तेज करते हैं।
पम्प-जेट
पंप-जेट, समुद्री संचालक शक्ति के लिए उपयोग किया जाता है, पानी को कार्य करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करता है, वाहिनी प्रोपेलर, केन्द्रापसारक पंप, या दोनों के संयोजन द्वारा दबाव डाला जाता है।
जेट-चालित जानवर
स्क्वीड जैसे सेफेलोपोड्स तेजी से एंटी-प्रीडेटर अनुकूलन एस्केप के लिए जेट प्रोपल्शन का उपयोग करते हैं; वे धीमी तैराकी के लिए अन्य तंत्रों का उपयोग करते हैं। जेट साइफन (मोलस्क) के माध्यम से पानी को बाहर निकालकर बनाया जाता है, जो सामान्यतः अधिकतम निकास वेग उत्पन्न करने के लिए छोटे से उद्घाटन के लिए संकरा होता है। साँस छोड़ने से पहले पानी गलफड़ों से होकर गुजरता है, श्वसन और इस कार्य के दोहरे उद्देश्य को पूरा करता है।[1] समुद्री खरगोश (गैस्ट्रोपोड मोलस्क) समान विधि का उपयोग करते हैं, लेकिन सेफलोपोड्स की परिष्कृत न्यूरोलॉजिकल मशीनरी के बिना वे कुछ अधिक अनाड़ी रूप से नेविगेट करते हैं।[1]
कुछ टेलोस्ट मछलियों ने जेट संचालक शक्ति भी विकसित किया है, गलफड़ों के माध्यम से पानी को पार करके फिन-संचालित गति को पूरक बनाया है।[7]: 201
कुछ ड्रैगनफ्लाई लार्वा में, गुदा के माध्यम से विशेष गुहा से पानी के निष्कासन द्वारा जेट संचालक शक्ति प्राप्त किया जाता है। जीव के छोटे आकार को देखते हुए बड़ी गति प्राप्त होती है।[8]
स्कैलप्स और कार्डिड्स,[9] साइफनोफोर स,[10] ट्यूनिकेट्स (जैसे salps ),[11][12] जेट संचालक शक्ति भी नियोजित करता हैं। सबसे कुशल जेट-चालित जीव सैल्प्स हैं,[11] जो स्क्वीड की तुलना में परिमाण कम ऊर्जा (प्रति किलोग्राम प्रति मीटर) का उपयोग करते हैं।[13]
यह भी देखें
संदर्भ
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The measure of a rocket's fuel effectiveness is called its specific impulse (abbreviated as 'ISP'—or more properly Isp).... 'Mass specific impulse...describes the thrust-producing effectiveness of a chemical reaction and it is most easily thought of as the amount of thrust force produced by each pound (mass) of fuel and oxidizer propellant burned in a unit of time. It is kind of like a measure of miles per gallon (mpg) for rockets.'
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