Vairāku tonnu kosmosa kuģi paceļas debesīs, un jūras ūdeņi Caurspīdīgas, želatīnveida medūzas, sēpijas un astoņkāji veikli manevrē – kas viņiem kopīgs? Izrādās, ka abos gadījumos kustībai tiek izmantots reaktīvās piedziņas princips. Šī ir tēma, kurai šodien ir veltīts mūsu raksts.
Ieskatīsimies vēsturē
Visvairāk Pirmā uzticamā informācija par raķetēm ir datēta ar 13. gadsimtu. Indieši, ķīnieši, arābi un eiropieši tos izmantoja kaujā kā kaujas un signālu ieročus. Pēc tam sekoja gadsimtiem ilga gandrīz pilnīga šo ierīču aizmirstība.
Krievijā ideja par reaktīvā dzinēja izmantošanu tika atdzīvināta, pateicoties revolucionāra Nikolaja Kibalčiha darbam. Sēžot karaliskajos cietumos, viņš attīstījās Krievijas projekts reaktīvais dzinējs un lidmašīna cilvēkiem. Kibalčihs tika izpildīts, un viņa projekts ilgus gadus vāca putekļus cara slepenpolicijas arhīvos.
Tika saņemtas šī talantīgā un drosmīgā cilvēka galvenās idejas, zīmējumi un aprēķini tālākai attīstībai K. E. Ciolkovska darbos, kurš ierosināja tos izmantot starpplanētu sakariem. No 1903. līdz 1914. gadam viņš publicēja vairākus darbus, kuros pārliecinoši pierādīja iespēju izmantot reaktīvo dzinēju kosmosa izpētē un pamatoja daudzpakāpju raķešu izmantošanas iespējamību.
Daudzi Ciolkovska zinātniskie sasniegumi joprojām tiek izmantoti raķešu zinātnē līdz šai dienai.
Bioloģiskās raķetes
Kā tas vispār radās? ideja pārvietoties, nospiežot savu strūklu? Iespējams, rūpīgi novērojot jūras dzīvi, iedzīvotāji piekrastes zonas pamanīju, kā tas notiek dzīvnieku pasaulē.
Piemēram, ķemmīšgliemene pārvietojas ūdens strūklas reaktīvā spēka dēļ, kas izplūst no korpusa, strauji saspiežot tā vārstus. Taču viņš nekad netiks līdzi ātrākajiem peldētājiem – kalmāriem.
Viņu raķetes formas ķermeņi vispirms steidzas ar asti, izmetot uzkrāto ūdeni no īpašas piltuves. pārvietoties saskaņā ar to pašu principu, izspiežot ūdeni, savelkot to caurspīdīgo kupolu.
Daba ir apveltījusi augu, ko sauc par "reaktīvo dzinēju" "gurķa izšļakstīšana". Kad tā augļi ir pilnībā nogatavojušies, reaģējot uz mazāko pieskārienu, tas izdala lipekli ar sēklām. Pats auglis tiek izmests pretējā virzienā līdz 12 m attālumā!
Ne jūras iedzīvotāji, ne augi nezina fiziskos likumus, kas ir šīs pārvietošanās metodes pamatā. Mēs mēģināsim to izdomāt.
Reaktīvās piedziņas principa fiziskais pamats
Pirmkārt, pievērsīsimies visvienkāršākajai pieredzei. Piepūšam gumijas bumbu un, neapstājoties, mēs ļausim jums brīvi lidot. Bumbiņas straujā kustība turpināsies tik ilgi, kamēr no tās izplūstošā gaisa plūsma būs pietiekami spēcīga.
Lai izskaidrotu šī eksperimenta rezultātus, mums ir jāvēršas pie Trešā likuma, kas to nosaka divi ķermeņi mijiedarbojas ar spēkiem, kuru lielums ir vienāds un virziens ir pretējs. Līdz ar to spēks, ar kādu bumbiņa iedarbojas uz no tās izplūstošajām gaisa strūklām, ir vienāds ar spēku, ar kādu gaiss atgrūž bumbu no sevis.
Pārnesim šos argumentus uz raķeti. Šīs ierīces milzīgā ātrumā izgrūž daļu savas masas, kā rezultātā tās pašas saņem paātrinājumu pretējā virzienā.
No fizikas viedokļa šis process ir skaidri izskaidrots ar impulsa nezūdamības likumu. Impulss ir ķermeņa masas un tā ātruma (mv) reizinājums.Kamēr raķete atrodas miera stāvoklī, tās ātrums un impulss ir nulle. Ja no tā tiek izmesta strūklas straume, tad atlikušajai daļai saskaņā ar impulsa nezūdamības likumu jāiegūst tāds ātrums, lai kopējais impulss joprojām būtu vienāds ar nulli.
Apskatīsim formulas:
m g v g + m r v r =0;
m g v g =- m r v r,
Kur m g v g gāzu strūklas radītais impulss, m p v p raķetes saņemtais impulss.
Mīnusa zīme norāda, ka raķetes kustības virziens un strūklas plūsma ir pretējs.
Reaktīvo dzinēju uzbūve un darbības princips
Tehnoloģijās reaktīvie dzinēji virza lidmašīnas, raķetes un palaiž tās orbītā. kosmosa kuģis. Atkarībā no to mērķa tiem ir dažādas ierīces. Bet katrā no tiem ir degvielas padeve, kamera tās sadedzināšanai un sprausla, kas paātrina strūklas plūsmu.
Starpplanētu automātiskās stacijas ir aprīkotas arī ar instrumentu nodalījumu un kajītēm ar dzīvības uzturēšanas sistēmu astronautiem.
Mūsdienu kosmosa raķetes ir sarežģītas, daudzpakāpju lidmašīnas jaunākie sasniegumi inženierijas doma. Pēc palaišanas degviela apakšējā posmā vispirms sadedzina, pēc tam tā atdalās no raķetes, samazinot tās kopējo masu un palielinot ātrumu.
Pēc tam degviela tiek patērēta otrajā posmā utt. Visbeidzot, lidmašīna tiek palaista noteiktā trajektorijā un sāk savu neatkarīgo lidojumu.
Mazliet pasapņosim
Lielais sapņotājs un zinātnieks K. E. Ciolkovskis deva nākamajām paaudzēm pārliecību, ka reaktīvie dzinēji ļaus cilvēcei izkļūt ārpus Zemes atmosfēras un steigties kosmosā. Viņa prognoze piepildījās. Kosmosa kuģi veiksmīgi izpēta Mēnesi un pat tālas komētas. 
Šķidruma reaktīvo dzinēji tiek izmantoti astronautikā. Par degvielu izmanto naftas produktus, bet ar to palīdzību sasniedzamie ātrumi ir nepietiekami ļoti ilgiem lidojumiem.
Varbūt jūs, mūsu dārgie lasītāji, jūs redzēsit zemes iedzīvotāju lidojumus uz citām galaktikām ierīcēs ar kodolenerģijas, kodoltermiskā vai jonu reaktīvo dzinēju.
Ja šī ziņa jums būtu noderīga, es priecātos jūs redzēt
Eseja
Fizika
Par tēmu:
Aizpildījis audzēknis no Pašvaldības izglītības iestādes 5.vidusskolas
G. Lobņa, 10 “B” klase,
Stepaņenko Inna Jurievna
Reaktīvā piedziņa.
Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidojumu kosmosā. Visvairāk piedāvāja zinātniskās fantastikas rakstnieki dažādi līdzekļi lai sasniegtu šo mērķi. 17. gadsimtā parādījās franču rakstnieka Kirano de Beržeraka stāsts par lidojumu uz Mēnesi. Šī stāsta varonis sasniedza Mēnesi ar dzelzs ratiņiem, kuriem viņš nepārtraukti meta spēcīgu magnētu. Viņam piesaistīts, rati pacēlās arvien augstāk virs Zemes, līdz sasniedza Mēnesi. Un barons Minhauzens teica, ka viņš uzkāpa uz Mēness pa pupas kātu.
Bet neviens zinātnieks, neviens zinātniskās fantastikas rakstnieks daudzus gadsimtus nevarēja nosaukt vienīgos cilvēka rīcībā esošos līdzekļus, ar kuriem var pārvarēt gravitācijas spēku un lidot kosmosā. To paveica krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis (1857-1935). Viņš parādīja, ka vienīgā ierīce, kas spēj pārvarēt gravitāciju, ir raķete, t.i. ierīce ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto degvielu un oksidētāju, kas atrodas pašā ierīcē.
Reaktīvais dzinējs ir dzinējs, kas pārvērš degvielas ķīmisko enerģiju gāzes strūklas kinētiskajā enerģijā, un dzinējs iegūst ātrumu pretējā virzienā. Uz kādiem principiem un fiziskie likumi vai tā darbība ir balstīta?
Ikviens zina, ka šāvienu no ieroča pavada atsitiens. Ja lodes svars būtu vienāds ar pistoles svaru, tās izlidotu ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens rodas tāpēc, ka izplūstošā gāzu masa rada reaktīvo spēku, pateicoties kuram var nodrošināt kustību gan gaisā, gan bezgaisa telpā. Un jo lielāka ir plūstošo gāzu masa un ātrums, jo lielāku atsitiena spēku izjūt mūsu plecs, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reaktīvais spēks. To ir viegli izskaidrot no impulsa nezūdamības likuma, kas nosaka, ka slēgtu sistēmu veidojošo ķermeņu impulsa ģeometriskā (t.i. vektora) summa paliek nemainīga jebkurām sistēmas ķermeņu kustībām un mijiedarbībām, t.i.
K. E. Ciolkovskis atvasināja formulu, kas ļauj aprēķināt maksimālo ātrumu, kādu var attīstīt raķete. Šeit ir formula:
Šeit v max ir raķetes maksimālais ātrums, v 0 ir sākotnējais ātrums, v r ir gāzes plūsmas ātrums no sprauslas, m ir degvielas sākotnējā masa un M ir tukšās raķetes masa. Kā redzams no formulas, šis maksimālais sasniedzamais ātrums galvenokārt ir atkarīgs no gāzes plūsmas ātruma no sprauslas, kas savukārt galvenokārt ir atkarīgs no degvielas veida un gāzes strūklas temperatūras. Jo augstāka temperatūra, jo lielāks ātrums. Tas nozīmē, ka raķetei ir jāizvēlas viskaloriju degviela, kas nodrošina vislielāko siltuma daudzumu. No formulas arī izriet, ka šis ātrums ir atkarīgs gan no raķetes sākotnējās, gan beigu masas, t.i. atkarīgs no tā, kāda tā svara daļa ir degviela, un kāda ir bezjēdzīga (no lidojuma ātruma viedokļa) konstrukcijas: korpuss, mehānismi utt.
Šī Ciolkovska formula ir pamats, uz kura balstās viss mūsdienu raķešu aprēķins. Degvielas masas attiecību pret raķetes masu dzinēja darbības beigās (t.i., būtībā pret tukšās raķetes svaru) sauc par Ciolkovska skaitli.
Galvenais secinājums no šīs formulas ir tāds, ka bezgaisa telpā raķete attīstīsies, jo lielāks būs ātrums, jo lielāks būs gāzes aizplūšanas ātrums un lielāks skaits Ciolkovskis.
Secinājums.
Vēlos piebilst, ka manis sniegtais starpkontinentālās ballistiskās raķetes darbības apraksts ir novecojis un atbilst 60. gadu zinātnes un tehnikas attīstības līmenim, taču mūsdienu zinātnisko materiālu ierobežotās pieejamības dēļ es nevaru sniedz precīzu modernas īpaši liela attāluma starpkontinentālās ballistiskās raķetes darbības aprakstu. Tomēr es uzsvēru vispārīgās īpašības, kas raksturīgas visām raķetēm, tāpēc uzskatu, ka mans uzdevums ir pabeigts.
Izmantotās literatūras saraksts:
Derjabins V. M. Saglabāšanās likumi fizikā. – M.: Izglītība, 1982.g.
Gelfers Ja. M. Saglabāšanas likumi. – M.: Nauka, 1967. gads.
Ķermenis K. Pasaule bez formām. – M.: Mir, 1976. gads.
Bērnu enciklopēdija. – M.: PSRS Zinātņu akadēmijas apgāds, 1959.
Kopsavilkums par fiziku Par tēmu: “Reaktīvā dzinējspēks” Pabeidza Lobņas pašvaldības izglītības iestādes 5. vidusskolas audzēkne, 10. “B” klase, Inna Jurjevna Stepaņenko, 2006. g. Reaktīvā piedziņa. Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par kosmosa izpēti.Strūklas kustība dabā un tehnoloģijās ir ļoti izplatīta parādība. Dabā tas notiek, kad viena ķermeņa daļa ar noteiktu ātrumu atdalās no kādas citas daļas. Šajā gadījumā reaktīvais spēks parādās bez šī organisma mijiedarbības ar ārējiem ķermeņiem.
Lai saprastu, par ko mēs runājam, vislabāk ir aplūkot piemērus. dabā un tehnoloģijās ir daudz. Vispirms mēs runāsim par to, kā dzīvnieki to izmanto, un pēc tam par to, kā to izmanto tehnoloģijā.
Medūzas, spāru kāpuri, planktons un mīkstmieši
Daudzi cilvēki, peldoties jūrā, saskārās ar medūzām. Jebkurā gadījumā Melnajā jūrā to ir daudz. Tomēr ne visi saprata, ka medūzas pārvietojas, izmantojot reaktīvo dzinējspēku. To pašu metodi izmanto spāru kāpuri, kā arī daži jūras planktona pārstāvji. To bezmugurkaulnieku jūras dzīvnieku efektivitāte, kas to izmanto, bieži vien ir daudz augstāka nekā tehnisko izgudrojumu efektivitāte.
Daudzi mīkstmieši pārvietojas tādā veidā, kas mūs interesē. Piemēri ir sēpijas, kalmāri un astoņkāji. Jo īpaši ķemmīšgliemene spēj virzīties uz priekšu, izmantojot ūdens strūklu, kas tiek izmesta no čaumalas, kad tās vārsti ir strauji saspiesti.
Un šie ir tikai daži piemēri no dzīvnieku pasaules, ko var minēt, lai paplašinātu tēmu: "Reaktīvā piedziņa ikdienas dzīvē, dabā un tehnoloģijās."
Kā pārvietojas sēpija?
Šajā ziņā ļoti interesanta ir arī sēpija. Tāpat kā daudzi galvkāji, tas pārvietojas ūdenī, izmantojot šādu mehānismu. Caur īpašu piltuvi, kas atrodas ķermeņa priekšā, kā arī caur sānu spraugu, sēpija uzņem ūdeni savā žaunu dobumā. Tad viņa enerģiski izmet to caur piltuvi. Sēpija virza piltuves cauruli atpakaļ vai uz sāniem. Kustību var veikt dažādos virzienos.
Metode, ko izmanto salpa
Arī metode, ko izmanto salpa, ir ziņkārīga. Šis ir jūras dzīvnieka nosaukums, kuram ir caurspīdīgs ķermenis. Kustoties, salpa ievelk ūdeni, izmantojot priekšējo atveri. Ūdens nonāk plašā dobumā, un tajā pa diagonāli atrodas žaunas. Caurums aizveras, kad salpa iedzer lielu ūdens malku. Tā šķērsvirziena un gareniskie muskuļi saraujas, saspiežot visu dzīvnieka ķermeni. Ūdens tiek izspiests caur aizmugurējo caurumu. Dzīvnieks virzās uz priekšu plūstošās strūklas reakcijas dēļ.
Kalmāri - "dzīvās torpēdas"
Vislielāko interesi, iespējams, rada reaktīvais dzinējs, kas kalmāram ir. Šis dzīvnieks tiek uzskatīts par lielāko bezmugurkaulnieku pārstāvi, kas dzīvo lielā okeāna dziļumā. Reaktīvo lidmašīnu navigācijā kalmāri ir sasnieguši īstu pilnību. Pat šo dzīvnieku ķermenis pēc ārējās formas atgādina raķeti. Pareizāk sakot, šī raķete kopē kalmārus, jo tieši kalmāriem šajā jautājumā ir neapstrīdama prioritāte. Ja nepieciešams kustēties lēnām, dzīvnieks tam izmanto lielu rombveida spuru, kas ik pa laikam izliecas. Ja vajadzīgs ātrs metiens, palīgā nāk reaktīvais dzinējs.
Gliemja ķermeni no visām pusēm ieskauj mantija – muskuļu audi. Gandrīz puse no kopējā dzīvnieka ķermeņa tilpuma ir tā dobuma tilpums. Kalmārs izmanto mantijas dobumu, lai pārvietotos, iesūcot tajā ūdeni. Tad viņš asi izmet savākto ūdens strūklu caur šauru sprauslu. Tā rezultātā tas lielā ātrumā spiežas atpakaļ. Tajā pašā laikā kalmārs virs galvas saliek visus 10 taustekļus mezglā, lai iegūtu racionalizētu formu. Sprauslā ir īpašs vārsts, un dzīvnieka muskuļi var to pagriezt. Tādējādi kustības virziens mainās.
Iespaidīgs kalmāru ātrums
Jāsaka, ka kalmāru dzinējs ir ļoti ekonomisks. Ātrums, ko tas spēj sasniegt, var sasniegt 60-70 km/h. Daži pētnieki pat uzskata, ka tas var sasniegt pat 150 km/h. Kā redzat, kalmāru ne velti sauc par “dzīvo torpēdu”. Tas var pagriezties vēlamajā virzienā, saliekot saišķī salocītus taustekļus uz leju, uz augšu, pa kreisi vai pa labi.
Kā kalmārs kontrolē kustību?
Tā kā stūre ir ļoti liela, salīdzinot ar paša dzīvnieka izmēru, pietiek tikai ar nelielu stūres kustību, lai kalmārs viegli izvairītos no sadursmes ar šķērsli, pat pārvietojoties ar maksimālo ātrumu. Ja jūs to strauji pagriežat, dzīvnieks nekavējoties steigsies iekšā otrā puse. Kalmārs saliec piltuves galu atpakaļ un tādējādi var slīdēt ar galvu pa priekšu. Ja viņš to saliek pa labi, strūklas vilces spēks viņu nometīs pa kreisi. Tomēr, ja ir nepieciešams ātri peldēt, piltuve vienmēr atrodas tieši starp taustekļiem. Šajā gadījumā dzīvnieks vispirms steidzas ar asti, piemēram, skrienot ātri kustīgam vēžim, ja tam būtu sacīkšu veiklība.
Kad nav jāsteidzas, sēpijas un kalmāri peld, viļņojot ar spurām. Miniatūrie viļņi slīd tiem pāri no priekšpuses uz aizmuguri. Kalmāri un sēpijas graciozi slīd. Viņi tikai laiku pa laikam piespiež sevi ar ūdens straumi, kas izšaujas no viņu mantijas. Šādos brīžos ir skaidri redzami atsevišķi satricinājumi, ko mīkstmieši saņem ūdens strūklu izvirduma laikā.
Lidojošie kalmāri
Daži galvkāji spēj paātrināties līdz 55 km/h. Šķiet, ka neviens nav veicis tiešus mērījumus, taču mēs varam sniegt šādu skaitli, pamatojoties uz lidojošo kalmāru diapazonu un ātrumu. Izrādās, ka tādi cilvēki ir. Stenoteuthis kalmārs ir labākais pilots no visiem mīkstmiešiem. Angļu jūrnieki to sauc par lidojošo kalmāru (flying squid). Šim dzīvniekam, kura fotogrāfija ir parādīta iepriekš, nav lieli izmēri, apmēram siļķes lielumā. Tas dzenā zivis tik ātri, ka bieži vien izlec no ūdens, pārskrienot kā bulta pār tās virsmu. Šo triku viņš izmanto arī tad, kad viņam draud plēsēji – skumbrija un tuncis. Attīstījis maksimālo strūklas vilci ūdenī, kalmārs palaižas gaisā un pēc tam lido vairāk nekā 50 metrus virs viļņiem. Kad tas lido, tas ir tik augstu, ka bieži lidojošie kalmāri nonāk uz kuģu klājiem. 4-5 metru augstums viņiem nekādā ziņā nav rekords. Reizēm lidojošie kalmāri lido vēl augstāk.
Dr. Rīss, vēžveidīgo pētnieks no Lielbritānijas, savā zinātniskais raksts aprakstīja šo dzīvnieku pārstāvis, kura ķermeņa garums bija tikai 16 cm.Tomēr viņš spēja nolidot godīgu attālumu pa gaisu, pēc kā nolaidās uz jahtas tilta. Un šī tilta augstums bija gandrīz 7 metri!
Ir reizes, kad kuģim uzbrūk daudzi lidojoši kalmāri vienlaikus. Trebijs Nigērs, senais rakstnieks, reiz stāstīja skumju stāstu par kuģi, kas, šķiet, nespēja izturēt šo jūras dzīvnieku svaru un nogrima. Interesanti, ka kalmāri spēj pacelties pat bez paātrinājuma.
Lidojoši astoņkāji
Astoņkājiem ir arī spēja lidot. Franču dabaszinātnieks Žans Verani vēroja, kā viens no viņiem savā akvārijā paātrina ātrumu un tad pēkšņi izlec no ūdens. Dzīvnieks aprakstīja aptuveni 5 metrus garu loku gaisā un pēc tam iegāzās akvārijā. Astoņkājis, iegūstot lēcienam nepieciešamo ātrumu, kustējās ne tikai pateicoties strūklas vilcei. Tas arī airēja ar taustekļiem. Astoņkāji ir maisaini, tāpēc peld sliktāk nekā kalmāri, taču kritiskos brīžos šie dzīvnieki var dot startu labākajiem sprinteriem. Kalifornijas akvārija darbinieki vēlējās nofotografēt astoņkājus, kas uzbrūk krabim. Taču astoņkājis, steidzoties pie sava upura, attīstīja tādu ātrumu, ka fotogrāfijas, pat izmantojot īpašu režīmu, izrādījās izplūdušas. Tas nozīmē, ka metiens ilga tikai sekundes daļu!
Tomēr astoņkāji parasti peld diezgan lēni. Zinātnieks Džozefs Seinls, kurš pētīja astoņkāju migrācijas, atklāja, ka astoņkājis, kura izmērs ir 0,5 m, peld ar vidējo ātrumu aptuveni 15 km/h. Katra ūdens strūkla, ko viņš izmet no piltuves, pārvieto viņu uz priekšu (precīzāk, atpakaļ, jo viņš peld atpakaļ) apmēram par 2-2,5 m.
"Gurķa izšļakstīšana"
Reaktīvo kustību dabā un tehnoloģijās var aplūkot, izmantojot piemērus no augu pasaules, lai to ilustrētu. Viens no slavenākajiem ir nogatavojušies tā saukto augļu Tie pie mazākā pieskāriena atlec no kātiņa. Pēc tam no iegūtā cauruma ar lielu spēku tiek izspiests īpašs lipīgs šķidrums, kas satur sēklas. Pats gurķis lido pretējā virzienā līdz 12 m attālumā.
Impulsa saglabāšanas likums
Par to noteikti vajadzētu runāt, apsverot strūklas kustību dabā un tehnoloģijās. Zināšanas par impulsa saglabāšanas likumu ļauj mums mainīt, jo īpaši, mūsu pašu kustības ātrumu, ja atrodamies atklātā kosmosā. Piemēram, tu sēdi laivā un tev līdzi ir vairāki akmeņi. Ja jūs tos izmetat noteiktā virzienā, laiva pārvietosies pretējā virzienā. Šis likums attiecas arī uz kosmosu. Tomēr šim nolūkam viņi izmanto
Kādus citus reaktīvās piedziņas piemērus var atzīmēt dabā un tehnoloģijā? Ļoti labi ilustrēts ar ieroča piemēru.
Kā zināms, šāvienu no tā vienmēr pavada atsitiens. Pieņemsim, ka lodes svars bija vienāds ar pistoles svaru. Šajā gadījumā tie lidotu viens no otra ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens notiek tāpēc, ka tiek radīts reaktīvs spēks, jo ir izmesta masa. Pateicoties šim spēkam, tiek nodrošināta kustība gan bezgaisa telpā, gan gaisā. Jo lielāks ir plūstošo gāzu ātrums un masa, jo lielāks ir atsitiena spēks, ko izjūt mūsu plecs. Attiecīgi, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reakcijas spēks.
Sapņi lidot kosmosā
Reaktīvā dzinējspēks dabā un tehnoloģijās jau daudzus gadus ir bijis zinātnieku jaunu ideju avots. Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidošanu kosmosā. Jāpieņem, ka reaktīvās piedziņas izmantošana dabā un tehnoloģijās sevi nekādā gadījumā nav izsmēlusi.
Un viss sākās ar sapni. Zinātniskās fantastikas rakstnieki pirms vairākiem gadsimtiem mums piedāvāja dažādi līdzekļi kā sasniegt šo vēlamo mērķi. 17. gadsimtā franču rakstnieks Sirano de Beržeraks radīja stāstu par lidojumu uz Mēnesi. Viņa varonis sasniedza Zemes pavadoni, izmantojot dzelzs ratiņus. Viņš nepārtraukti meta pār šo konstrukciju ar spēcīgu magnētu. Rati, viņu pievilkdami, pacēlās arvien augstāk virs Zemes. Galu galā viņa sasniedza Mēnesi. Cits slavens varonis, barons Minhauzens, uzkāpa uz Mēness, izmantojot pupas kātu.
Protams, tajā laikā maz bija zināms par to, kā reaktīvās piedziņas izmantošana dabā un tehnoloģijās var atvieglot dzīvi. Taču iedomas lidojums noteikti pavēra jaunus apvāršņus.
Ceļā uz izcilu atklājumu
Ķīnā mūsu ēras 1. tūkstošgades beigās. e. izgudroja reaktīvo dzinēju raķešu darbināšanai. Pēdējās bija vienkārši bambusa caurules, kas bija piepildītas ar šaujampulveri. Šīs raķetes tika palaistas jautrības pēc. Reaktīvo dzinēju izmantoja vienā no pirmajām automašīnu konstrukcijām. Šī ideja piederēja Ņūtonam.
N.I. domāja arī par to, kā strūklas kustība rodas dabā un tehnoloģijās. Kibalčičs. Šis ir krievu revolucionārs, pirmā reaktīvo lidmašīnu projekta autors, kas paredzēts cilvēku lidojumam. Revolucionārs diemžēl tika sodīts ar nāvi 1881. gada 3. aprīlī. Kibalčihu apsūdzēja par piedalīšanos Aleksandra II slepkavības mēģinājumā. Jau ieslodzījumā, gaidot nāvessoda izpildi, viņš turpināja pētīt tādu interesantu parādību kā strūklas kustība dabā un tehnoloģijās, kas rodas, atdalot daļu objekta. Šo pētījumu rezultātā viņš izstrādāja savu projektu. Kibalčičs rakstīja, ka šī ideja viņu atbalsta viņa amatā. Viņš ir gatavs mierīgi stāties pretī savai nāvei, zinot, ka tāds ir svarīgs atklājums kopā ar viņu nenomirs.
Kosmosa lidojuma idejas īstenošana
Reaktīvās piedziņas izpausmes dabā un tehnoloģijā turpināja pētīt K. E. Ciolkovskis (viņa foto ir parādīts iepriekš). 20. gadsimta sākumā šis izcilais krievu zinātnieks ierosināja ideju izmantot raķetes kosmosa lidojumiem. Viņa raksts par šo jautājumu parādījās 1903. gadā. Tas iepazīstināja ar matemātisko vienādojumu, kas kļuva par vissvarīgāko astronautikai. Mūsdienās tā ir pazīstama kā “Ciolkovska formula”. Šis vienādojums apraksta ķermeņa ar mainīgu masu kustību. Savos turpmākajos darbos viņš iepazīstināja ar raķešu dzinēja shēmu, kas darbojas ar šķidro degvielu. Ciolkovskis, pētot reaktīvās piedziņas izmantošanu dabā un tehnoloģijās, izstrādāja daudzpakāpju raķešu dizainu. Viņš arī nāca klajā ar ideju par iespēju izveidot veselas kosmosa pilsētas zemās Zemes orbītā. Šie ir atklājumi, pie kuriem zinātnieks nonāca, pētot reaktīvo dzinējspēku dabā un tehnoloģijās. Raķetes, kā parādīja Ciolkovskis, ir vienīgās ierīces, kas spēj pārvarēt raķeti.Viņš to definēja kā mehānismu ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto uz tās esošo degvielu un oksidētāju. Šī ierīce pārveido degvielas ķīmisko enerģiju, kas kļūst par gāzes strūklas kinētisko enerģiju. Pati raķete sāk kustēties pretējā virzienā.
Visbeidzot, zinātnieki, izpētījuši ķermeņu reaktīvo kustību dabā un tehnoloģijās, pārgāja pie prakses. Gaidāms liela mēroga uzdevums, lai īstenotu seno cilvēces sapni. Un ar to tika galā padomju zinātnieku grupa akadēmiķa S. P. Koroļeva vadībā. Viņa realizēja Ciolkovska ideju. Pirmais mūsu planētas mākslīgais pavadonis tika palaists PSRS 1957. gada 4. oktobrī. Protams, tika izmantota raķete.
Yu. A. Gagarin (attēlā augstāk) bija cilvēks, kuram bija tas gods būt pirmajam, kurš lidoja kosmosā. Šis pasaulei nozīmīgais notikums notika 1961. gada 12. aprīlī. Gagarins aplidoja visu zemeslodi ar Vostok satelītu. PSRS bija pirmā valsts, kuras raķetes sasniedza Mēnesi, aplidoja to un fotografēja no Zemes neredzamo pusi. Turklāt tieši krievi Venēru apmeklēja pirmo reizi. Viņi uz šīs planētas virsmas uznesa zinātniskos instrumentus. Amerikāņu astronauts Nīls Ārmstrongs ir pirmais cilvēks, kas staigājis pa Mēness virsmu. Viņš uz tā nolaidās 1969. gada 20. jūlijā. 1986. gadā Vega 1 un Vega 2 (PSRS kuģi) no tuva attāluma pētīja Halija komētu, kas Saulei tuvojas tikai reizi 76 gados. Kosmosa izpēte turpinās...
Kā redzat, fizika ir ļoti svarīga un noderīga zinātne. Reaktīvā piedziņa dabā un tehnoloģijās ir tikai viens no interesantajiem jautājumiem, kas tajā tiek apspriesti. Un šīs zinātnes sasniegumi ir ļoti, ļoti nozīmīgi.
Kā reaktīvā piedziņa mūsdienās tiek izmantota dabā un tehnoloģijās
Pēdējos gadsimtos fizikā ir veikti īpaši svarīgi atklājumi. Kamēr daba praktiski nemainās, tehnoloģijas attīstās strauji. Mūsdienās reaktīvās piedziņas principu plaši izmanto ne tikai dažādi dzīvnieki un augi, bet arī astronautikā un aviācijā. Kosmosā nav vides, ko ķermenis varētu izmantot, lai mijiedarbotos, lai mainītu sava ātruma lielumu un virzienu. Tāpēc lidošanai bezgaisa telpā var izmantot tikai raķetes.
Mūsdienās reaktīvā piedziņa tiek aktīvi izmantota ikdienas dzīvē, dabā un tehnoloģijās. Tas vairs nav noslēpums, kā tas bija agrāk. Tomēr cilvēcei nevajadzētu apstāties pie tā. Priekšā ir jauni apvāršņi. Gribētos ticēt, ka rakstā īsi aprakstītā strūklas kustība dabā un tehnoloģijās kādu iedvesmos uz jauniem atklājumiem.
Reaktīvā piedziņa dabā un tehnoloģijā
FIZIKAS KOPSAVILKUMS
Reaktīvā piedziņa- kustība, kas rodas, kad kāda tās daļa ar noteiktu ātrumu tiek atdalīta no ķermeņa.
Reaktīvais spēks rodas bez jebkādas mijiedarbības ar ārējiem ķermeņiem.
Reaktīvās piedziņas pielietojums dabā
Daudzi no mums savā dzīvē ir sastapušies ar medūzu, peldoties jūrā. Jebkurā gadījumā Melnajā jūrā to ir pietiekami daudz. Taču tikai daži cilvēki domāja, ka medūzas kustībai izmanto arī reaktīvo dzinējspēku. Turklāt šādi pārvietojas spāru kāpuri un daži jūras planktona veidi. Un bieži vien jūras bezmugurkaulnieku efektivitāte, izmantojot reaktīvo dzinēju, ir daudz augstāka nekā tehnoloģisko izgudrojumu efektivitāte.
Reaktīvo piedziņu izmanto daudzi mīkstmieši – astoņkāji, kalmāri, sēpijas. Piemēram, jūras ķemmīšgliemene virzās uz priekšu ūdens straumes reaktīvā spēka dēļ, kas tiek izmesta no čaumalas, strauji saspiežot tā vārstus.
Astoņkājis
Sēpija
Sēpijas, tāpat kā lielākā daļa galvkāju, pārvietojas ūdenī šādi. Viņa ņem ūdeni žaunu dobumā caur sānu spraugu un īpašu piltuvi ķermeņa priekšā un pēc tam enerģiski izmet caur piltuvi ūdens strūklu. Sēpija virza piltuves cauruli uz sāniem vai atpakaļ un, ātri izspiežot no tās ūdeni, var pārvietoties dažādos virzienos.
Salpa ir jūras dzīvnieks ar caurspīdīgu ķermeni, kustībā tas saņem ūdeni caur priekšējo atveri, un ūdens nonāk plašā dobumā, kura iekšpusē žaunas ir izstieptas pa diagonāli. Tiklīdz dzīvnieks iedzer lielu malku ūdens, bedre aizveras. Tad salpas gareniskie un šķērseniskie muskuļi saraujas, viss ķermenis saraujas, un ūdens tiek izspiests pa aizmugurējo atveri. Izplūstošās strūklas reakcija virza salpu uz priekšu.
Vislielāko interesi rada kalmāru reaktīvais dzinējs. Kalmārs ir lielākais okeāna dzīļu bezmugurkaulnieks. Kalmāri ir sasnieguši augstākā pilnība reaktīvā navigācijā. Pat viņu ķermenis ar savām ārējām formām kopē raķeti (vai labāk sakot, raķete kopē kalmārus, jo tai šajā jautājumā ir neapstrīdama prioritāte). Lēnām kustoties, kalmārs izmanto lielu rombveida spuru, kas periodiski izliecas. Tas izmanto reaktīvo dzinēju, lai ātri izmestu. Muskuļi– apvalks apņem gliemja ķermeni no visām pusēm, tā dobuma tilpums ir gandrīz puse no kalmāra ķermeņa tilpuma. Dzīvnieks iesūc ūdeni mantijas dobumā un pēc tam strauji izmet ūdens strūklu caur šauru sprauslu un ar lielu ātrumu virzās atpakaļ. Tajā pašā laikā visi desmit kalmāru taustekļi ir savākti mezglā virs galvas, un tas iegūst racionalizētu formu. Sprausla ir aprīkota ar speciālu vārstu, un muskuļi var to pagriezt, mainot kustības virzienu. Kalmāru dzinējs ir ļoti ekonomisks, tas spēj sasniegt ātrumu līdz 60 - 70 km/h. (Daži pētnieki uzskata, ka pat līdz 150 km/h!) Nav brīnums, ka kalmāru sauc par "dzīvo torpēdu". Saliekot saķertos taustekļus pa labi, pa kreisi, uz augšu vai uz leju, kalmārs griežas vienā vai otrā virzienā. Tā kā šāda stūre ir ļoti liela, salīdzinot ar pašu dzīvnieku, pietiek ar tās vieglo kustību, lai kalmārs pat pilnā ātrumā viegli izvairītos no sadursmes ar šķērsli. Straujš stūres pagrieziens - un peldētājs steidzas pretējā virzienā. Tāpēc viņš salieca piltuves galu atpakaļ un tagad slīd ar galvu pa priekšu. Viņš nolieca to pa labi - un strūklas grūdiens viņu nometa pa kreisi. Bet, kad vajag ātri peldēt, piltuve vienmēr izspraucas tieši starp taustekļiem, un kalmārs steidzas ar asti pirmais, gluži kā skrietu vēži - ar sacīkšu braucēja veiklību apveltīts ātrs soļotājs.
Ja nav jāsteidzas, kalmāri un sēpijas peld ar viļņainām spurām - miniatūri viļņi pārskrien tām no priekšas uz aizmuguri, un dzīvnieks graciozi slīd, ik pa laikam izstumjot sevi arī ar no mantijas apakšas izmestu ūdens strūklu. Tad ir skaidri redzami atsevišķi triecieni, ko mīkstmieši saņem ūdens strūklu izvirduma brīdī. Daži galvkāji var sasniegt ātrumu līdz piecdesmit pieciem kilometriem stundā. Šķiet, ka tiešus mērījumus neviens nav veicis, taču to var spriest pēc lidojošo kalmāru ātruma un lidojuma diapazona. Un izrādās, ka astoņkājiem ģimenē ir tādi talanti! Labākais pilots starp mīkstmiešiem ir kalmārs Stenoteuthis. Angļu jūrnieki to sauc par lidojošo kalmāru (“flying squid”). Šis ir mazs dzīvnieciņš apmēram siļķes lielumā. Tas dzenā zivis ar tādu ātrumu, ka bieži vien izlec no ūdens, pārslīdot pāri tās virsmai kā bulta. Viņš izmanto šo triku, lai glābtu savu dzīvību no plēsējiem - tunzivīm un makrelēm. Izstrādājis maksimālo strūklas vilci ūdenī, pilots kalmārs paceļas gaisā un lido pāri viļņiem vairāk nekā piecdesmit metrus. Dzīvas raķetes lidojuma apogejs atrodas tik augstu virs ūdens, ka lidojošie kalmāri bieži nonāk uz okeāna kuģu klājiem. Četri līdz pieci metri nav rekordaugstums, līdz kuram kalmāri paceļas debesīs. Dažreiz viņi lido vēl augstāk.
Angļu gliemju pētnieks doktors Rīss zinātniskā rakstā aprakstījis kalmāru (tikai 16 centimetrus garš), kurš, nolidojis diezgan lielu attālumu pa gaisu, uzkrita uz jahtas tilta, kas pacēlās gandrīz septiņus metrus virs ūdens.
Gadās, ka uz kuģa dzirkstošā kaskādē uzkrīt daudz lidojošu kalmāru. Senais rakstnieks Trebiuss Nigērs reiz stāstīja skumju stāstu par kuģi, kurš it kā nogrimis zem uz tā klāja nokritušo lidojošo kalmāru smaguma. Kalmāri var pacelties bez paātrinājuma.
Astoņkāji var arī lidot. Franču dabaszinātnieks Žans Verani redzēja, kā parasts astoņkājis akvārijā paātrinājās un pēkšņi atmuguriski izlēca no ūdens. Aprakstījis aptuveni piecus metrus garu loku gaisā, viņš iekrita atpakaļ akvārijā. Uzņemot ātrumu, lai lektu, astoņkājis kustējās ne tikai strūklas vilces ietekmē, bet arī airēja ar taustekļiem.
Maisveida astoņkāji peld, protams, sliktāk nekā kalmāri, taču kritiskos brīžos tie var parādīt rekordklasi labākajiem sprinteriem. Kalifornijas akvārija darbinieki mēģināja nofotografēt astoņkāji, kas uzbrūk krabim. Astoņkājis metās pretī savam upurim ar tādu ātrumu, ka plēve, pat filmējot ar lielāko ātrumu, vienmēr saturēja taukus. Tas nozīmē, ka metiens ilga sekundes simtdaļas! Parasti astoņkāji peld salīdzinoši lēni. Džozefs Seinls, kurš pētīja astoņkāju migrācijas, aprēķināja: pusmetru liels astoņkājis pa jūru peld ar vidējo ātrumu aptuveni piecpadsmit kilometri stundā. Katra no piltuves izmestā ūdens strūkla to virza uz priekšu (vai drīzāk, atpakaļ, jo astoņkājis peld atpakaļ) divus līdz divarpus metrus.
Strūklas kustību var atrast arī augu pasaulē. Piemēram, “trakā gurķa” nogatavojušies augļi ar mazāko pieskārienu atlec no kātiņa, un no izveidotās bedres tiek ar spēku izmests lipīgs šķidrums ar sēklām. Pats gurķis aizlido pretējā virzienā līdz 12 m.
Zinot impulsa saglabāšanas likumu, jūs varat mainīt savu kustības ātrumu atklātā kosmosā. Ja atrodaties laivā un jums ir vairāki smagi akmeņi, tad akmeņu mešana noteiktā virzienā pārvietos jūs pretējā virzienā. Tas pats notiks kosmosā, bet tur viņi izmanto reaktīvos dzinējus.
Ikviens zina, ka šāvienu no ieroča pavada atsitiens. Ja lodes svars būtu vienāds ar pistoles svaru, tās izlidotu ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens rodas tāpēc, ka izplūstošā gāzu masa rada reaktīvo spēku, pateicoties kuram var nodrošināt kustību gan gaisā, gan bezgaisa telpā. Un jo lielāka ir plūstošo gāzu masa un ātrums, jo lielāku atsitiena spēku izjūt mūsu plecs, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reaktīvais spēks.
Reaktīvās piedziņas pielietojums tehnoloģijā
Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidojumu kosmosā. Zinātniskās fantastikas rakstnieki ir ierosinājuši dažādus līdzekļus šī mērķa sasniegšanai. 17. gadsimtā parādījās franču rakstnieka Kirano de Beržeraka stāsts par lidojumu uz Mēnesi. Šī stāsta varonis sasniedza Mēnesi ar dzelzs ratiņiem, kuriem viņš nepārtraukti meta spēcīgu magnētu. Viņam piesaistīts, rati pacēlās arvien augstāk virs Zemes, līdz sasniedza Mēnesi. Un barons Minhauzens teica, ka viņš uzkāpa uz Mēness pa pupas kātu.
Mūsu ēras pirmās tūkstošgades beigās Ķīna izgudroja reaktīvo dzinējspēku, kas darbināja raķetes - bambusa caurules, kas pildītas ar šaujampulveri, tās izmantoja arī kā izklaidi. Viens no pirmajiem auto projektiem arī bija ar reaktīvo dzinēju un šis projekts piederēja Ņūtonam
Pasaulē pirmā cilvēka lidojumam paredzētā reaktīvo lidmašīnu projekta autors bija krievu revolucionārs N.I. Kibalčičs. Viņam nāvessods tika izpildīts 1881. gada 3. aprīlī par piedalīšanos slepkavības mēģinājumā pret imperatoru Aleksandru II. Viņš izstrādāja savu projektu cietumā pēc nāvessoda. Kibalčihs rakstīja: “Kad esmu cietumā, dažas dienas pirms savas nāves es rakstu šo projektu. Es ticu savas idejas iespējamībai, un šī ticība mani atbalsta manā šausmīgajā situācijā... Es mierīgi stāšos pretī nāvei, zinot, ka mana ideja nemirst kopā ar mani.”
Ideju par raķešu izmantošanu kosmosa lidojumiem šī gadsimta sākumā ierosināja krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis. 1903. gadā drukātā veidā parādījās Kalugas ģimnāzijas skolotāja K.E. Ciolkovskis “Pasaules telpu izpēte, izmantojot reaktīvos instrumentus”. Šajā darbā bija ietverts vissvarīgākais astronautikas matemātiskais vienādojums, kas tagad pazīstams kā “Ciolkovska formula”, kas aprakstīja mainīgas masas ķermeņa kustību. Pēc tam viņš izstrādāja šķidrās degvielas raķešu dzinēja konstrukciju, ierosināja daudzpakāpju raķešu konstrukciju un izteica ideju par iespēju zemās Zemes orbītā izveidot veselas kosmosa pilsētas. Viņš parādīja, ka vienīgā ierīce, kas spēj pārvarēt gravitāciju, ir raķete, t.i. ierīce ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto degvielu un oksidētāju, kas atrodas pašā ierīcē.
Reaktīvo dzinēju ir dzinējs, kas pārvērš degvielas ķīmisko enerģiju gāzes strūklas kinētiskajā enerģijā, savukārt dzinējs iegūst ātrumu pretējā virzienā.
K.E. Ciolkovska ideju īstenoja padomju zinātnieki akadēmiķa Sergeja Pavloviča Koroļeva vadībā. Pirmais mākslīgais Zemes pavadonis vēsturē tika palaists ar raķeti Padomju Savienībā 1957. gada 4. oktobrī.
Reaktīvās piedziņas princips ir plaši praktisks pielietojums aviācijā un astronautikā. Kosmosā nav vides, ar kuru ķermenis varētu mijiedarboties un tādējādi mainīt sava ātruma virzienu un lielumu, tāpēc kosmosa lidojumiem var izmantot tikai reaktīvo lidmašīnu, t.i., raķetes.
Raķešu ierīce
Raķetes kustība ir balstīta uz impulsa saglabāšanas likumu. Ja kādā brīdī kāds ķermenis tiek izmests no raķetes, tas iegūs tādu pašu impulsu, bet vērsts pretējā virzienā.
Jebkurai raķetei, neatkarīgi no tās konstrukcijas, vienmēr ir apvalks un degviela ar oksidētāju. Raķetes apvalkā ir iekļauta lietderīgā krava (in šajā gadījumā tas ir kosmosa kuģis), instrumentu nodalījums un dzinējs (sadegšanas kamera, sūkņi utt.).
Raķetes galvenā masa ir degviela ar oksidētāju (oksidētājs ir nepieciešams, lai uzturētu degvielas sadegšanu, jo kosmosā nav skābekļa).
Degviela un oksidētājs tiek piegādātas sadegšanas kamerā, izmantojot sūkņus. Degvielai degot, tā pārvēršas augstas temperatūras gāzē un augstspiediena. Sakarā ar lielo spiediena starpību sadegšanas kamerā un kosmosā, gāzes no sadegšanas kameras izplūst ar spēcīgu strūklu caur īpašas formas kontaktligzdu, ko sauc par sprauslu. Sprauslas mērķis ir palielināt strūklas ātrumu.
Pirms raķetes palaišanas tās impulss ir nulle. Gāzes mijiedarbības rezultātā sadegšanas kamerā un visām pārējām raķetes daļām gāze, kas izplūst caur sprauslu, saņem zināmu impulsu. Tad raķete ir slēgta sistēma, un tās kopējam impulsam pēc palaišanas jābūt nullei. Tāpēc viss raķetes apvalks, kas atrodas tajā, saņem impulsu, kas vienāds ar gāzes impulsu, bet pretējā virzienā.
Raķetes masīvāko daļu, kas paredzēta visas raķetes palaišanai un paātrināšanai, sauc par pirmo posmu. Kad daudzpakāpju raķetes pirmā masīvā pakāpe paātrinājuma laikā iztērē visas degvielas rezerves, tā atdalās. Tālāku paātrinājumu turpina otrais, mazāk masīvais ātrumposms, un tas ar pirmā posma palīdzību iepriekš sasniegtajam ātrumam pievieno vēl kādu ātrumu un pēc tam atdalās. Trešais posms turpina palielināt ātrumu līdz vajadzīgajai vērtībai un nogādā lietderīgo kravu orbītā.
Pirmais, kurš lidoja kosmosā, bija pilsonis Padomju savienība Jurijs Aleksejevičs Gagarins. 1961. gada 12. aprīlis Viņš apbrauca zemeslodi ar Vostok satelītu.
Padomju raķetes pirmās sasniedza Mēnesi, riņķoja ap Mēnesi un nofotografēja tā malu, kas ir neredzama no Zemes, un bija pirmās, kas sasniedza planētu Venēru un nogādāja tās virsmā zinātniskos instrumentus. 1986. gadā divi padomju kosmosa kuģi Vega 1 un Vega 2 rūpīgi pētīja Halija komētu, kas Saulei tuvojas reizi 76 gados.
Apsverot strūklas kustību, liela nozīme ir impulsa saglabāšanas likumam.
Zem reaktīvā piedziņa saprast ķermeņa kustību, kas notiek, kad kāda tā daļa ar noteiktu ātrumu atdalās attiecībā pret to, piemēram, sadegšanas produktiem izplūstot no reaktīvās lidmašīnas sprauslas. Šajā gadījumā ts Reaktīvais spēks spiežot ķermeni.
Reaktīvā spēka īpatnība ir tāda, ka tas rodas mijiedarbības rezultātā starp pašas sistēmas daļām bez mijiedarbības ar ārējiem ķermeņiem.
Savukārt spēks, kas rada paātrinājumu, piemēram, gājējam, kuģim vai lidmašīnai, rodas tikai šo ķermeņu mijiedarbības dēļ ar zemi, ūdeni vai gaisu.
Tādējādi ķermeņa kustību var iegūt šķidruma vai gāzes plūsmas plūsmas rezultātā.
Strūklas kustība dabā raksturīgs galvenokārt dzīviem organismiem, kas dzīvo ūdens vidē.
Tehnoloģijā reaktīvo dzinējspēku izmanto upju transportā (ūdens strūklas dzinēji), automobiļu rūpniecībā (sacīkšu automašīnas), militārajās lietās, aviācijā un astronautikā.
Visas mūsdienu ātrgaitas lidmašīnas ir aprīkotas ar reaktīvo dzinēju, jo... viņi spēj nodrošināt nepieciešamo lidojuma ātrumu.
Kosmosā nav iespējams izmantot citus dzinējus, izņemot reaktīvos dzinējus, jo tur nav atbalsta, no kura varētu panākt paātrinājumu.
Reaktīvās tehnikas attīstības vēsture
Krievijas kaujas raķetes radītājs bija artilērijas zinātnieks K.I. Konstantinovs. Sverot 80 kg, Konstantinova raķetes lidojuma diapazons sasniedza 4 km.
Ideju par reaktīvās piedziņas izmantošanu lidmašīnā, reaktīvās aeronavigācijas ierīces projektu, 1881. gadā izvirzīja N.I. Kibalčičs.
1903. gadā slavenais fiziķis K.E. Ciolkovskis pierādīja lidojuma iespēju starpplanētu telpā un izstrādāja konstrukciju pirmajai raķešu lidmašīnai ar šķidrās degvielas dzinēju.
K.E. Ciolkovskis izstrādāja kosmosa raķešu vilcienu, kas sastāv no vairākām raķetēm, kuras darbojas pārmaiņus un nokrīt, kad degviela tiek iztērēta.
Reaktīvo dzinēju darbības principi
Jebkuru reaktīvo dzinēju pamatā ir sadegšanas kamera, kurā kurināmā sadegšana rada gāzes, kurām ir ļoti paaugstināta temperatūra un izdarot spiedienu uz kameras sienām. Gāzes lielā ātrumā izplūst no šaurās raķetes sprauslas un rada strūklas vilci. Saskaņā ar impulsa saglabāšanas likumu raķete iegūst ātrumu pretējā virzienā.
Sistēmas impulss (raķešu sadegšanas produkti) paliek nulle. Tā kā raķetes masa samazinās, pat ar nemainīgs ātrums Gāzēm izplūstot, tās ātrums palielināsies, pakāpeniski sasniedzot maksimālo vērtību.
Raķetes kustība ir ķermeņa ar mainīgu masu kustības piemērs. Lai aprēķinātu tā ātrumu, tiek izmantots impulsa saglabāšanas likums.
Reaktīvos dzinējus iedala raķešu dzinējos un gaisa elpojošos dzinējos.
Raķešu dzinēji Pieejams ar cieto vai šķidro kurināmo.
Cietā kurināmā raķešu dzinējos degviela, kas satur gan degvielu, gan oksidētāju, tiek iespiesta dzinēja sadegšanas kamerā.
IN šķidrie reaktīvie dzinēji, paredzēts palaist kosmosa kuģi, degviela un oksidētājs tiek uzglabāti atsevišķi īpašās tvertnēs un tiek piegādāti sadegšanas kamerā, izmantojot sūkņus. Kā degvielu var izmantot petroleju, benzīnu, spirtu, šķidro ūdeņradi utt., kā degšanai nepieciešamo oksidētāju - šķidro skābekli, slāpekļskābi utt.
Mūsdienu trīspakāpju kosmosa raķetes tiek palaistas vertikāli, un pēc tam, kad tās iziet cauri blīvajiem atmosfēras slāņiem, tās tiek nodotas lidojumam noteiktā virzienā. Katrai raķešu stadijai ir sava degvielas tvertne un oksidētāja tvertne, kā arī savs reaktīvais dzinējs. Degvielai sadegot, izlietotās raķešu stadijas tiek izmestas.
Reaktīvie dzinēji pašlaik izmanto galvenokārt lidmašīnās. To galvenā atšķirība no raķešu dzinējiem ir tāda, ka oksidētājs degvielas sadegšanai ir skābeklis no gaisa, kas no atmosfēras nonāk dzinējā.
Gaisa elpojošie dzinēji ietver turbokompresoru dzinējus gan ar aksiālo, gan centrbēdzes kompresoru.
Gaisu šādos dzinējos iesūc un saspiež kompresors, ko darbina gāzes turbīna. Gāzes, kas iziet no sadegšanas kameras, rada reaktīvu vilci un griež turbīnas rotoru.
Pie ļoti lielā lidojuma ātruma pretimplūstošā gaisa dēļ var panākt gāzu saspiešanu sadegšanas kamerā gaisa plūsma. Nav nepieciešams kompresors.
