ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Схема внутрішньої будови ракети



Як виглядає в загальних рисах сучасна ракета далекої дії? Перед усім, це багатоступінчата ракета. В головній її частині розміщується боєвий заряд, позад нього ‑ прилади керування, баки і, нарешті, двигун. В залежності від пального стартова вага ракети перевищуєт вагу корисного вантажу в 100-200 разів! Тому важить вона багато десятків тонн, а в довжину досягає висоти десятиповерхового будинку. Конструкція ракети повинна відповідати ряду вимог. Наприклад, дуже важливо, щоб сила тяги проходила через центр ваги ракети. Якщо не виконати цього і ще багатьох інших вимог, то ракета може відхилитися від заданого курсу або навіть почати обертальний рух. «Підправити» курс можна за допомогою рулів. Доки ракета летить у щільному повітрі, можуть працювати аеродинамічні рулі, а у розрідженому повітрі – запропоновані ще Ціолковським газові рулі, відхиляючі напрям газової струї. Хоча, зараз конструктори починають відмовлятися від використання газових рулів, замінюючи їх декількома додатковими соплами або повертаючи головне сопло. Наприклад, на американській ракеті, побудованій по проекту «Авангард», двигун підвішаний на шарнірах, і його можливо відхиляти на 5-7градусів. Дійсно, на початку польоту, коли щільність повітря ще велика і швидкість ракети маленька, рулі погано керують. А там, де ракета набирає більшу швидкість, мала густина повітря. Газові рулі крихкі і ламкі, тому що їх доводиться робити з графіту або кераміки.

Кожна ступінь ракети працює в зовсім різних умовах, які і вибирають її будову. Потужність кожної наступної ступені і час її дії менша від попередньої, тому її конструкція може бути простішою.

На теперішній час двигуни балістичних ракет переважно працюють на рідкому паливі. В якості палива зазвичай використовують керосин, спирт, гідразин, анілін, а в якості окислювачів - азотну и хлоридну кислоти, рідкий кисень і перекись водню. Дуже активними окислювачами є фтор і рідкий озон, але через велику вибухонебезпечність вони поки що обмежені в використанні.

Найбільш відповідальною частиною ракети являється двигун, а в ньому – камера згорання і сопло. Тут повинні використовуватися особливо жаростійкі матеріали і складні методи охолодження, так як температура згоряння палива доходить до 2500-3500С. Звичайні матеріали таких температур не витримують. Достатньо складні і інші агрегати. Наприклад, насоси, які подавали пальне і окислювач до форсунок камери згорання, вже в ракеті ФАУ-2 були здатні перекачувати 125 кг палива в секунду. В ряді випадків замість балонів застосовують балони із зжатим повітрям або яким-небудь другим газом, який витісняє пальне із баків і гонить його в камеру згорання.

Основну масу ракети складає паливо з окислювачем (окислювач потрібен для підтримки горіння палива, оскільки в космосі немає кисню).

Паливо і окислювач за допомогою насосів подаються в камеру згоряння. Паливо, згораючи, перетворюється в газ високої температури і високого тиску. Завдяки великій різниці тисків у камері згоряння і в космічному просторі, гази з камери згоряння потужним струменем спрямовуються назовні через розтруб спеціальної форми, званий соплом. Призначення сопла полягає в тому, щоб підвищити швидкість струменя.

Перед стартом ракети її імпульс дорівнює нулю. У результаті взаємодії газу в камері згоряння і всіх інших частин ракети вириваються через сопло газ отримує деякий імпульс. Тоді ракета являє собою замкнуту систему, і її загальний імпульс повинен і після запуску дорівнює нулю. Тому і оболонка ракети зовсім, що в ній знаходиться, отримує імпульс, рівний за модулем імпульсу газу, але протилежний за напрямком.

Найбільш масивну частина ракети, призначену для старту і розгону всієї ракети, називають першою ступенем. Коли перша масивна щабель багатоступінчастої ракети вичерпає при розгоні все запаси палива, вона відокремлюється. Подальший розгін продовжує друга, менш масивна щабель, і до раніше досягнутої за допомогою першого ступеня швидкості вона додає ще деяку швидкість, а потім відділяється. Третя щабель продовжує нарощування швидкості до необхідного значення і доставляє корисний вантаж на орбіту.

Дійсно, на початку польоту, коли щільність повітря ще велика і швидкість ракети маленька, рулі погано керують. А там, де ракета набирає більшу швидкість, мала густина повітря. Газові рулі крихкі і ламкі, тому що їх доводиться робити з графіту або кераміки. Кожна ступінь ракети працює в зовсім різних умовах, які і вибирають її будову. Потужність кожної наступної ступені і час її дії менша від попередньої, тому її конструкція може бути простішою.На теперішній час двигуни балістичних ракет переважно працюють на рідкому паливі. В якості палива зазвичай використовують керосин, спирт, гідразин, анілін, а в якості окислювачів - азотну и хлоридну кислоти, рідкий кисень і перекись водню. Дуже активними окислювачами є фтор і рідкий озон, але через велику вибухонебезпечність вони поки що обмежені в використанні. Найбільш відповідальною частиною ракети являється двигун, а в ньому є камера згорання і сопло. Тут повинні використовуватися особливо жаростійкі матеріали і складні методи охолодження, так як температура згоряння палива доходить до 2500-3500С. Звичайні матеріали таких температур не витримують. Достатньо складні і інші агрегати. . Стартуючи вертикально, ракета потім нахиляється і описує майже строго эліптичну траєкторію. Значна частина траєкторії польоту таких ракет проходить на висоті більше 1000 км над Землею, де опір повітря майже відсутній, проте з приближенням до цілі атмосфера починає різко гальмувати рух ракети, при цьому оболонка сильно нагрівається, і, якщо не прийняти міри, ракета може зруйнуватися, а її заряд – передчасно вибухнути.

Ідея К.Е.Ціолковського була здійснена радянськими вченими під керівництвом академіка Сергія Павловича Корольова. Перший в історії штучний супутник Землі за допомогою ракети був запущений в Радянському Союзі 4 жовтня 1957.

Принцип реактивного руху знаходить широке практичне застосування в авіації і космонавтиці. У космічному просторі немає середовища, з якою тіло могло б взаємодіяти і тим самим змінювати напрямок і модуль своєї швидкості, тому для космічних польотів можуть бути використані тільки реактивні літальні апарати, тобто ракети.

Першою людиною, який здійснив політ у космічному просторі, був громадянин Радянського Союзу Юрій Олексійович Гагарін. 12 квітня 1961 року. Він облетів земну кулю на кораблі-супутнику «Восток»

Радянські ракети першими досягли Місяця, облетіли Місяць і сфотографували її невидиму із Землі сторону, першими досягли планету Венера і доставили на її поверхню наукові прилади. У 1986 р. Два радянських космічних корабля В«Вега-1В» і В«Вега-2В» з близької відстані досліджували комету Галлея, що наближається до Сонця один раз на 76 років.

Закон збереження імпульсу

Обов`язково слід розповісти і про нього, розглядаючи реактивний рух в природі і в техніці. Знання закону збереження імпульсу дозволяє нам змінювати, зокрема, нашу власну швидкість переміщення, якщо ми знаходимося у відкритому просторі. Наприклад, ви сидите в човні і у вас з собою є кілька каменів. Якщо ви будете кидати їх в певну сторону, рух човна буде здійснюватися в протилежному напрямку. У космічному просторі також діє цей закон. Однак там з цією метою застосовують ракетні двигуни.

 

 

Які ще можна відзначити приклади реактивного руху в природі і техніці? Дуже добре закон збереження імпульсу ілюструється на прикладі рушниці.реактивний рух в побуті природі і техніці

 

Як відомо, постріл з нього завжди супроводжується віддачею. Припустимо, вага кулі був би рівний вазі гвинтівки. У цьому випадку вони б розлетілися на всі боки з однієї і тієї ж швидкістю. Віддача буває тому, що створюється реактивна сила, так як є відкидна маса. Завдяки цій силі забезпечується рух як в безповітряному просторі, так і в повітрі. Чим більше швидкість і маса стікали газів, тим сила віддачі, яку відчуває наше плече, більше. Відповідно, реактивна сила тим вище, чим сильніша реакція гвинтівки.

 

Мрії про польоти в космос





Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.232.133.141 (0.018 с.)