Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 26. 11. 2013 18:18 — Editoval jelena (04. 12. 2013 19:54)

cheff
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

Zdravíčko!
Měl bych tu námět z praxe, který mě teď čeká a nevím jak se s tím nejlépe poprat (z vysokoškolské matematiky si pamatuju, že tam byla...)

Jelena: edit: zde je zpracován popis situace:



Přemýšlým jak nejlépe zjistit nábal plachty na válec (výsledný průměr válce + rozmístění výztuh, aby se nepřekrývaly) - tam právě začíná jádro pudla.

Mám známé vstupy
Průměr ocelového válce, tloušťka plachty nábalu (vzd ramen spirály), "délku" spirály a počet výztuh + jejich průměr.
Teoreticky ještě jejich vzdálenost mezi sebou (v rozvinutém tvaru - tedy po křivce), prakticky by se měla spíše počítat

Cílem je: 1) výpočet výsledného průměru "válce" ("průběh grafu" + analytický zápis), 2) vzdálenost výztuh, tak aby se nedotýkaly (nepřekrývaly).

Hlavní problém dělají právě zmiňované výztuhy, které v závislosti na průměru ocelového válce mění spirálu v N-úhelník (snad napoví fotografie - zde tvorba "N" úhelníku není tolik patrná, ale u menších průměrů se ve výsledku jedná prakticky o N-úhelník). Zde je první pod jak matematicky popsat tuto fci (graf), případně jak jej vhodně vytvořit (excel, rýsovací program, něco jiného)

2) Rozteč: Ideální by bylo spočítat, do jakého intervalu, se výztuha nesmí umístit, protože hrozí kolize s jinou výztuhou...

Kudy začít případně jak - zkusit explicitně rozměřit již hotové plachty a z těch potom vytvořit graf, který by odpovídal výslednému nábalu?
Případněvhodné podklady, které by mě měly zajímat (archymedova spirála a ...) .

Z matematického hlediska by se mělo jednat o průniky 2 fcí - Grafu funkce "spirálního" Núhleníku a jakési řady, která by odpovídala rozmístění vrcholů...

Za podněty kudy začít budu vděčný! (vidím to na kombinaci graficko početní)

//forum.matweb.cz/upload3/img/2013-11/86151_Plachta.jpg

Offline

 

#2 27. 11. 2013 18:53

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

Zdravím,

zkusím naznačit svou představu a také položit pár dotazů:

a) účel výztuže - po ukončení návinu zůstává vnitřní jádro (nějaká dutinka?) nebo se jádro (asi pneumaticky?) je povoleno a návin drží s otvorem uvnitř, ale díky vyztužím se nezbortí?

b) výztuž je nějaká tyčka s válečkem (gumový) na konci a ten váleček trčí za návin? Tedy v samotném návinu je jen průměr tyčky?

c) po umístění jedné tyčky cca za kolík otáček se umisťuje druhá (a další)?

d) je účelem umístit co nejvíce tyček hned na úvod návinu? Je zde nějaké ekonomické omezení, nebo omezení na hmotnost návinu nebo jiné omezení, co do počtu tyček?

Já si představuji, že se vytváří takové tvary (pro 2 tyčky proti sobě obrázek strašný a můžeme pokračovat po dvojicích proti sobě) a cca by se mělo povést vypočíst velikost oblouku nad tyčkou (zelené), na velkou kružnici oblouk dosedá po tečně, tedy trojúhelník STR je pravoúhlý.

Děkuji (i kolegům za zapojení).

Offline

 

#3 28. 11. 2013 10:01

cheff
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

Děkuji za reakce,

Přivádí mě to na myšlenku, že ke spirále lze dopočítat délky potřebné na "obtočení" výztuhy a následně to odečítat od délky plachty... A zároveň je můžu zkusit rozdělit ideálně po obvodu (jak jen to bude možné). Takže mám myšlenku, kterou mohu dále zkusit rozvést...

Teď k otázkám:
a+b) Jako výztuha se nejčasteji používá ocelová trubka - účel je zpevnění rozmotané plachty, tedy po návinu zůstává tak jak je - kolečka na koncích se vesměs nedělají problém (pokud si "nesednou" na sebe - tedy zvětšují oblast, kam nelze výztuhu umístit). Prostě tam se plachta přizpůsobí, hlavní ovlivnění je přes výztuhy (při dosednutí koleček ovlivní zas jen posunem výztuhy), takže se dá uvažovat pouze s výztuží (zhruba polovina kolečka) a pak výslednou oblast rozšířit o kolečko...

c) Je tak trochu problém - zjednodušeně by se dalo říci, že se výztuhy umisťují ve fixní vzd. (což ale taky není úplně pravda). Rozmístění výztuh je +/- známé dopředu - tedy známe ideální rozteč, po které by se měly výztuhy rozmístit. Tím se začíná - vzd mezi výztuhami nesmí překročit předem definovanou ideální rozteč.

Z tohoto předpokladu se vypočítává počet výztuh a výsledná teoretická rozteč. Jenže pak se musí vzít v úvahu návin a jeho propružení (natažení) a je to celé jinak... (ručně se zkouší, kam to tak asi vyjde při takové a takové vzd...). - Jsou tam ještě jiné vstupy, které rozteč někde mění, ale to není až tak nepřekonatelné - (některé výztuhy ideální i vypočítanou rozteč jasně porušují, ale jejich vzd. je předem známa a jde o 2 výztuhy - zatím půjde zanedbat)


PS: Obrázek je správně, jen bohužel výztuhy nevycházejí takhle krásně ale různě si sedají k sobě... (viz původní foto)

Offline

 

#4 29. 11. 2013 00:58

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ cheff:

děkuji za upřesněni - technologie a chování materiálu je mi cca jasné.

Je tak trochu problém - zjednodušeně by se dalo říci, že se výztuhy umisťují ve fixní vzd. (což ale taky není úplně pravda). Rozmístění výztuh je +/- známé dopředu - tedy známe ideální rozteč, po které by se měly výztuhy rozmístit.

Dá se na to dívat i tak, jak dál popíší? První sadu výztuh umístím do cca pravidelné rozteče (např. do vrcholu pravidelného trojúhelníku), počet výztuh by odpovídal počtu návinu (nebo jejích násobku, jelikož v každém návinu umístím jednu výztuhu). Násobky návinů již budou zhoršovat pravidelnost.

Po tomto prvním kroku mám cca pravidelný tvar a další sadu výztuh opět umístím do pravidelného trojúhelníku obráceně k předchozímu (vzniká taková hvězda). Na konci každé takové sady mám relativně pravidelný tvar, protože ho odvozuji od předchozího kroku.

A ještě - možná jsem přehlídla - vyztužuje se po celou délku návinu (až do horních vrstev), nebo jen na začátku návinu?   

Ještě - výztuže se umisťuji ručně, nebo strojově? A na základně nějakého počítadla (např. metrů nebo otáček)? Při návinu je nějaký horní váleček, který zajišťuje utažení návinu (nebo nějaký jiný způsob utažení), nebo je to volný návin, jak je vidět na obrázku. 

Děkuji.

Offline

 

#5 29. 11. 2013 15:10 — Editoval cheff (29. 11. 2013 15:12)

cheff
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ jelena:

Návin plachty je volný (gravitace).

Rozmístění ještě lépe a radostněji ;-)
Takže rozmísťuje se vždy od volného konce plachty dle jednoduchého vzoru. Dejme tomu, že do nějakých 2300mm od volného konce je rozmístění téměř nezměnitelné (obsahuje 3 výztuhy v téměř neměnném rozmístění). Z tohoto důvodu celkem padá popsaný způsob realizace. - Rozmístění výztuh v první části návinu je právě to místo, kde musíme upravit vzd.  Jinak se výztuhy umísťují již při tvorbě plachty - proto tadle alchimie... (v současnosti máme většinu plachet odzkoušených, ale když přijde něco co jsme nedělali...)

(skoro se začínám bát, že bude rychlejší spočítat celej raketoplán, než naše plachty .-)

Offline

 

#6 29. 11. 2013 20:46

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ cheff:

děkuji za další upřesnění, drobnou poznámku jsem přidala do PM - viz levý horní roh. K problému ale nic :-)

Jinak se výztuhy umísťují již při tvorbě plachty - proto tadle alchimie

jaká je technologie tvorby plachty? Vzniká plachta, která je rozvinutá a na výstuzich leží? Potom se navíjí? A na válci putuje dál i se založenými tyčkami? Šlo by to podrobněji bez prozrazení know how? Děkuji.

Offline

 

#7 30. 11. 2013 11:23

cheff
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ jelena:

Ano to je přesně ono - celá plachta se připravuje v rozvinutém tvaru a následně se nabaluje na válec...

Offline

 

#8 30. 11. 2013 20:37

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ cheff:

děkuji, zkusím to přeformulovat tak:

máme pás konečné délky $l$ o nezanedbatelné tloušťce $t$. Pás budeme navíjet na válec o známém poloměru $R$. Na pás umisťujeme v pravidelných intervalech podélné tenké tyčky o poloměru $r$. Tyčky k pásu jsou upevněny, nedochází k pohybu tyček vůči pásu. Boční pohled na rozvinutý pás:

------o------o------o--------
 
Když navíjíme pás na válec, je třeba, aby tyčky se rozložily stejnoměrně po obvodu válce a nevytvářely výrazné hrboly. V prvním přiblížení by bylo dostačující tyčky umístit na vzdálenost trochu menší, než $2\pi R$ balení do spirály již zajistí, že jednotlivé tyčky v dalších návinech na sebe nezapadnou. Od této hodnoty se dá počítat volnější umístění tyček po délce pásu.

Ovšem problém nastává v tom, že úplně na okraji pásu, v přesně definované délce od okraje a v další přesně definované délce jsou umístěny 3 "povinné tyčky" (*). Jak sladit celkové umístění tyček:

*-------*------*-------o-------o-------o------- 

Popsala jsem to správně?

Offline

 

#9 04. 12. 2013 11:18

cheff
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

re]p394623|jelena[/re]
Ano je to naprosto správný papis a přesné grafické provedení - díky!

Offline

 

#10 04. 12. 2013 19:53

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Parametrizace křivky (spirála nebo "n-úhelník" do spirály)

↑ cheff:

není za co, bohužel zatím jsem neměla prostor (v hlavě :-) si to alespoň naznačit na papír (a jasný okamžitý nápad nemám, tak není co naznačovat). Popis přidám do úvodního příspěvku a snad to někoho z kolegů osloví.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson