| 13986122 15360 8522 910 1аку-стич. свойств помещения. Так, по абс. значению piano на трубе гораздо громче, чем forte вокалиста, громкость звучания piano у целого хора значительно выше, чем у отд. его участника, и т. п. Абс. величины громкости измеряются в акустике и выражаются в фонах (см. Громкость звука).
ДИНАМИКА ЗВЁЗДНЫХ СИСТЕМ, то же, что звёздная динамика.
ДИНАМИКА МАШИН И МЕХАНИЗМОВ, раздел теории машин и механизмов, в к-ром изучается движение механизмов и машин с учётом действующих на них сил. Д. м. и м. решает следующие основные задачи: установление законов движения звеньев механизмов, регулирование движения звеньев, нахождение потерь на трение, определение реакций в кинематич. парах, уравновешивание машин и механизмов.
Определение законов движения звеньев механизма по заданным характеристикам внеш. сил решают с помощью дифференциальных ур-ний движения механич. системы или машинного агрегата, состоящего обычно из двигателя, передаточного механизма, рабочей машины и иногда управляющего устройства. Число ур-ний равняется числу степеней свободы этой механич. системы. В плоских механизмах с одной степенью свободы для удобства решения задачи все силы и массы приводят к одному звену или точке механизма, к-рые наз. звеном приведения или точкой приведения. Условный момент, приложенный к звену приведения, наз. моментом приведения. Момент приведения равен совокупности всех моментов и сил, приложенных к звеньям механизма. Условный момент инерции звена приведения наз. приведённым моментом инерции. Кинетич. энергия звена приведения равна сумме кинетич. энергий всех звеньев механизма. Аналогично определяют приведённые силу и массу в точке приведения (рис., а):
[819-8.jpg]
где Мп - приведённый момент; jп -приведённый момент инерции; Рп -приведённая сила; mп - приведённая масса; M1, М2, P2, Р3 - моменты и силы, приложенные к звеньям механизма; w1, w2 - угловые скорости звеньев; vB, vc- скорости точек В и С механизма; vS2 - скорость центра тяжести звена 2; vK - скорость точки К приложения силы Р2; a2 - угол между векторами Р2 и vK', a3 - угол между векторами Р3 и vc. Ур-ние движения для данного случая:
[819-9.jpg]
т. е. Мп в общем случае зависит от времени, положения, скорости.
[819-10.jpg]
Действие сил и моментов кривошипно-ползуиного механизма (а) в звене приведения (б) и в точке приведения (в): 1- кривошип; 2 - шатун; 3 - ползун; М - приведённый момент Мп; А-неподвижная опора.
Ур-ния движения обычно являются нелинейными. Методов точного решения их не существует, поэтому пользуются приближёнными графич., графо-аналитич. и численными методами интегрирования. Установить закон движения меха-нич. системы сложнее, если учитывать трение и зазоры в кинематич. парах, упругость и переменность масс звеньев. Иногда, напр. при изучении быстротекущих процессов в машинах, нек-рые внеш. силы нельзя считать заданными, т. к. движение механизма может оказать обратное воздействие на характеристику этих сил. Напр., в нек-рых режимах с большими ускорениями нельзя принимать механич. характеристику электродвигателя как заданную зависимость момента на валу двигателя от угловой скорости, т. к. на этот момент существ. влияние могут оказать электромагнитные процессы в электродвигателе. В этом случае к дифференциальным ур-ниям движения механич. системы добавляют дифференциальное ур-ние электромагнитных процессов в электродвигателе и решают их совместно.
Вопросы регулирования движения машинного агрегата и управления им рассматриваются в теории регулирования. Различают неустановившийся, переходный и установившийся режимы движения. При установившемся режиме скорости точек механизма являются пери-одич. функциями времени или положения или остаются постоянными. Регулирование установившегося движения сводится к обеспечению угловой скорости звена приведения, не превышающей допустимого отклонения от её значения. Для этого рассчитывают и устанавливают на машину спец. массу - маховик. Необходимость регулирования неустановившегося движения возникает в том случае, когда, несмотря на непериодич. изменение внеш. сил или масс, в механизме требуется поддерживать ср. скорость звена приведения постоянной. Для этого на машину устанавливают спец. автоматич. регуляторы. Осн. задачей при этом является определение устойчивости движения системы машина -регулятор. Если же скорость к.-л. звена (или др. параметра) нужно изменять по заданному закону (программе), то в машину встраивают программное устройство. Примером может служить программное управление металлорежущими станками. Конкретная задача, рассматриваемая теорией регулирования, -отыскание оптим. режимов движения машин (оптим. управление). Напр., определение движения с наибыстрейшим переходным режимом при огранич. ускорении, т. е. оптимального по быстродействию, или движения с минимумом затрачиваемой в переходном режиме энергии, т. е. оптимального по потерям.
Нахождение непроизводит. потерь в машинах сводится к определению потерь на трение, к-рые являются основными и влияют на эффективность работы машин и механизмов. Степень использования энергии в машине оценивается механич. кпд.
Кинетостатич. расчёт механизмов, выполняемый при известном законе движения механизма, производится определением реакций в кинематич. парах от всех заданных внеш. сил, а также сил инерции звеньев и сил трения в кинематич. парах. Значения этих реакций входят в расчёты звеньев на прочность и необходимы для подбора подшипников и расчёта их смазки.
Уравновешивание машин и механизмов осуществляется рациональным подбором и размещением противовесов, снижающих динамич. давления в кинематич. парах механизмов. На практике осуществляют уравновешиванием машины на фундаменте (предотвращение вибраций) или уравновешиванием вращающихся масс - балансировкой. Инерц. силы в совр. быстроходных машинах достигают больших значений. Переменные по величине и направлению силы инерции нарушают нормальную работу узлов машины, являются источником вибраций и шума, к-рые вредно воздействуют на обслуживающий персонал и нарушают нормальную работу др. механизмов и приборов. В вибрационных машинах рассчитывают условия создания интенсивных колебаний их исполнит. органов. Динамич. исследования в машинах непосредственно связаны с расчётами на прочность и жёсткость элементов машин, к-рые проводятся с целью выбора размеров и конструктивных форм деталей. Методы таких расчётов обычно излагаются в учебных дисциплинах: сопротивление материалов, динамика сооружений, детали машин.
Динамические исследования проводят также для пространственных механизмов со многими степенями свободы. Системы подобного типа обладают большой универсальностью выполняемых операций.
См. также Машин и механизмов теория. Динамика сооружений, Кинетостатика механизмов. Сопротивление материалов, Пространственный механизм.
Лит.: Кожешник Я., Динамика машин, пер. с чешек., М., 1961; Зиновьев В. А., Бессонов А. П., Основы динамики машинных агрегатов, М., 1964; Артоболевский И. И., Теория механизмов, 2 изд., М., 1967; Кожевников С. Н., Теория механизмов и машин, 3 изд., М., 1969.
И. И. Артоболевский, А. П. Бессонов.
ДИНАМИКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД, отрасль гидрогеологии, рассматривающая теоретич. основы и методы изучения количественных закономерностей режима и баланса подземных вод. С точки зрения методологич. построений, основывающихся на теории фильтрации, неразрывно связана с гидравликой и гидромеханикой. В зарубежной лит-ре понятие Д. п. в. нередко отсутствует, большая часть относящихся к ней вопросов рассматривается гидрологией подземных вод.
Многие положения Д. п. в., касающиеся гл. обр. гидромеханич. проблем, заложены во 2-й пол. 19 - нач. 20 вв. исследователями, работавшими в области гидравлики и теоретич. механики, -франц. учёными Д. Дарси и Ж. Дюпюи, установившими линейный закон фильтрации, рус. учёным Н. Е. Жуковским, работавшим над теорией движения подземных вод, и др. Современные основы теории и методики Д. п. в. созданы преим. работами сов. учёных, проведёнными в 20-30-х гг. 20 в. в связи с решением задач гидротехнич. строительства. Н. Н. Павловский разработал проблемы динамики грунтовых вод в связи с гидротехнич. строительством, Г. Н. Каменский - проблемы связи Д. п. в. с геол. условиями, вопросы движения грунтовых вод в неоднородных пластах, методику расчёта подпоров грунтовых вод и др. Для развития Д. п. в. большое значение имеет разработка вопросов нефтяной подземной гидравлики (газогидродинамика), заложенной в СССР работами Л. С. Лейбензона.
В совр. период характерно активное применение гидродинамич. расчётов почти во всех гидрогеол. исследованиях. Завершена разработка методики расчётов стационарной фильтрации и разработаны теоретич. основы прогнозов подпора грунтовых вод в районах гидросооружений и орошаемых территорий; обосновываются методы оценки эксплуатац. запасов подземных вод; сформулированы осн. направления исследований региональной динамики глубоких и взаимодействующих водоносных горизонтов.
Воздействие хоз. деятельности человека на подземные воды приводит к необходимости рассмотрения сложных расчётных схем, поэтому, помимо аналитич. методов расчёта, широко используются методы математич. моделирования с применением аналоговых приборов и цифровых ЭВМ. Это позволяет проводить гидрогеол. расчёты с возможно более полным учётом природной обстановки и всех действующих факторов. Для решения стационарных задач, как правило, используют сплошные электрич. модели из электропроводной бумаги, а для решения нестационарных задач -гидроинтеграторы и сеточные электроинтеграторы на активных сопротивлениях (сетка Либманна) и на активных сопротивлениях с ёмкостями (сетка R - С).
Наряду с решением прямых гидрогео-динамич. задач, в к-рых даётся прогноз режима и баланса подземных вод, в Д. п. в. рассматриваются решения обратных задач - восстановление параметров фильтрац. схемы по данным о режиме подземных вод (напр., при многолетней работе крупных водозаборов подземных вод, в районах водохранилищ, карьеров). Важное значение для изучения загрязнения подземных вод, обоснования гидрогеохимич. методов поисков полезных ископаемых приобретает новое направление, изучающее физико-химич. процессы, происходящие при взаимодействии подземных вод с вмещающими их горными породами.
Лит.: Павловский Н. Н., Теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями и ее основные приложения (1922), Собр. соч., т. 2, М., 1956; Каменский Г. П., Основы динамики подземных вод, М., 1943; Полубаринова-Кочина П. Я., Теория движения грунтовых вод, М., 1952; Аравин В. И., Нумеров С. Н., Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде, М., 1953; Чарный И. А., Основы подземной гидравлики, М., 1956; Бочевер Ф. М,, Гармонов И. В., Лебедев А. В., Шестаков В. М., Основы гидрогеологических расчётов, М., 1965; Силин-Бекчурин А. И,, Динамика подземных вод, 2 изд., М., 1965; Уист Р. де, Гидрогеология с основами гидрологии суши, пер. с англ., т. 1, М., 1969; Шестаков В. М., Основные этапы развития советской школы динамики подземных вод, "Бюлл. Московского общества испытателей природы. Отдел геологический", 1969, № 1; Развитие исследований по теории фильтрации в СССР, М., 1969. В. М. Шестаков.
ДИНАМИКА РАКЕТ, ракетодинамика, наука о движении летат. аппаратов, снабжённых реактивными двигателями. Наиболее важная особенность полёта ракеты с работающим (развивающим тягу) двигателем -существ, изменение её массы во время движения вследствие сгорания топлива. Так, одноступенчатые ракеты в процессе разгона (набора скорости) теряют до 90% первоначальной (стартовой) массы. Законы движения ракеты при работающем двигателе даются ур-ниями механики тел переменной массы.
Теоретич. основы Д. р. заложены трудами рус. учёных И. В. Мещерского и К. Э. Циолковского в кон. 19 - нач. 20 вв. Быстрое развитие Д. р. началось после окончания 2-й мировой войны 1939-45 в связи с ростом ракетостроения в ряде промышленно развитых стран (СССР, США, Франция и др.).
Важнейшие разделы Д. р.: 1) изучение движения центра масс (центра тяжести) ракет, т. е. создание теории, посвящённой решению траекторных задач ракетодинамики; 2) изучение движения ракет относительно центра масс. В этом разделе исследуются вопросы стабилизации ракет, возможности маневрирования и управления, наведения на заданную цель, а также стыковки реактивных летат. аппаратов (космич. кораблей с ракетными двигателями) на орбите в космич. пространстве; 3) экспериментальная ракетодинамика, где изучаются эксперимент. методы исследования движения ракет. Здесь широко используются оптич. и радиотехнич. приборы для определения геометрич., кинематич. и динамич. характеристик полёта, определяющих как движение центра масс ракеты, так и движение относительно центра масс.
Своеобразный класс задач Д. р. вызван необходимостью программирования величины и направления реактивной силы, чтобы получить при имеющемся количестве топлива (горючего и окислителя) наилучшие лётные характеристики для достижения цели полёта (напр., макс. дальность полёта, минимальное время полета до цели, макс, кинетич. энергия в конце работы двигателя и др.). Такие задачи успешно решаются методами вариационного исчисления и способствуют развитию самих этих методов. В связи с созданием очень больших ракет на жидком топливе успешно развиваются новые разделы Д. р., в к-рых изучается движение корпуса ракеты с учётом колебаний жидкого топлива в её баках, а также исследуется движение ракеты как упругого тела. Эти новые задачи столь сложны, что недоступны аналитич. изучению. Для решения таких (многопараме-трич.) задач применяют цифровые ЭВМ.
Для динамики управляемых ракет (напр., зенитных управляемых ракет, ракет противоракетной обороны и др.) нек-рые из внеш. воздействий имеют вероятностный характер и количественно определяются "случайными" функциями времени. Решение таких задач требует использования теории вероятностных процессов.
Лит.: Космическая техника, под ред. Г. Сейферта, пер. с англ., М., 1964; Космодемьянский А. А., Механика тел переменной массы (Теория реактивного движения), ч. 1, М., 1947; Фертрегт М., Основы космонавтики, пер. с англ., М., 1969; Циолковский К. Э., Реактивные летательные аппараты, М., 1964.
А. А. Космодемьянский.
ДИНАМИКА РУСЛОВЫХ ПОТОКОВ, наука, в к-рой изучается движение воды и наносов в русловых потоках: реках, ручьях, каналах. Гл. задача Д. р. п.-изучение движения воды в деформируемом русле в условиях непрерывного взаимодействия потока и русла: русло управляет потоком, формируя распределение скоростей в различных его частях (скоростное поле), а поток создаёт себе русло, отвечающее его скоростному полю. В связи с этим Д. р. п. исследует кинематич. структуру потока (распределение скоростей и давлений, их пульсации, турбулентность и механизмы турбулентного перемешивания, сопротивление движению потока и т. д.), механизм взвешивания и переноса наносов, деформации дна потока, положение потока (реки) в плане и др. Основой Д. р. п. является гидродинамика вязкой жидкости, теория турбулентного течения жидкости, подобия теория и физич. эксперимент.
Движение русловых потоков в криволинейном русле сопровождается поперечной циркуляцией, бл |
