Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  История 

Транспорт «земля-космос»

Конструкции ракет-носителей, в значимой степени определяющиеся типом применяемого мотора, справедливо относятся к вершинам технической мысли. Существует так называемая формула Циолковского, согласно которой конечная скорость ракеты равна произведению скорости истечения реактивной струи на натуральный логарифм дела масс заправленной и пустой машины. Величина первой космической скорости однозначно задана размерами и массой Земли и равна, как уже говорилось, приблизительно 8 км/с. Скорость истечения реактивной струи для наилучших имеющихся ЖРД составляет около 4,5 км/с (чаще 3,8 км/с), а у твердотопливных — ещё меньше. Следовательно, масса носителя с топливом обязана быть, по крайней мере, в 6 раз больше, чем без топлива! Конструкция носителей с ЖРД прошла длинный путь развития и совершенствования. Сначала перегрузки от мотора (ускорение и вибрации) и набегающего воздушного потока воспринимал твёрдый основа, к которому крепились топливные баки. Потом — и это явилось колоссальным шагом вперёд — принимать все перегрузки стали сами баки. Более того, их начали надувать, что позволило значительно облегчить конструкцию без понижения ее жёсткости (вспомните, как прочен надутый воздушный шарик). Впереди ракеты находится отсек полезного груза. Выводимый на орбиту спутник, или космический корабль, либо модуль орбитальной станции закрывается головным обтекателем, который защищает конструкцию от набегающего потока воздуха и, обычно, сбрасывается после прохождения плотных слоев атмосферы — на высоте около 40 км. В двигательном отсеке, в хвостовой части, находятся маршевые и (если есть) управляющие движки с приводами. (Силовая конструкция этого отсека зачастую является той опорой, которая удерживает ракету на стартовом столе.) Тут же устанавливается огневая защита, предотвращающая попадание в отсек газов, истекающих из движков (в лабиринте стартовых газоотводов и в разрежённых верхних слоях атмосферы газы могут оплетать корпус аппарата). Управляют носителем в полёте либо особыми управляющими двигателями, или поворачивая камеры либо сопла маршевых агрегатов. На твердотопливных двигателях употребляют ещё один метод: в сопло вдувают газ, смещая вбок реактивную струю. Все современные ракеты-носители многоступенчатые. По мере выгорания топлива ступени с опустевшими баками отделяются от ракеты и падают на Землю. При всем этом заметно уменьшается масса аппарата, а не считая того, по мере подъёма можно переходить на другое топливо и движки оптимальной для данной высоты конструкции — в разрежённой атмосфере размеры сопла должны быть в несколько раз больше, чем у поверхности Земли. Космическую технику приходится не только выводить в космос, однако и возвращать на Землю. Спускаемые аппараты с экипажем и устройствами на борту приземляются на парашютах. Попытки «спасти» переработанные 1-ые ступени, оснастив их крыльями либо парашютами, успехом не увенчались: системы опосля полёта и приземления стают ненадёжными. Поэтому избрали иной путь — создание аппаратов многоразового использования. В нашей стране был построен корабль «Буран», в США — серия космических челноков типа «Шаттл» различного назначения. Многоразовые корабли напоминают реактивный самолёт с треугольным крылом. Кабина экипажа герметизирована, а грузовой отсек в космосе может раскрываться, «выпуская» спутник либо выгружая конструкции орбитальной станции. Все «Шаттлы» оснащены стыковочными узлами с переходными отсеками, которые разрешают им причаливать к станции «Мир» и интернациональной космической станции (её стройку началось в 1998 г.). Запускают челноки с помощью пороховых ускорителей первой ступени и ЖРД — в него поступает горючее из огромного бака 2-ой ступени. Ускорители и опустевший бак сбрасываются. Спуск на Землю осуществляется в режиме планирования, с выключенным движком. Система наведения сажает аппарат на аэродром, как обычный самолёт. При входе в плотные слои атмосферы поверхность аппарата порой разогревается до 1000°С Потому его носовая часть и передние кромки крыльев выложены керамическими плитками, спасающими кабину от перегревания, а саму конструкцию — от разрушения.

 

Для того чтоб стать искусственным спутником Земли, хоть какое материальное тело обязано разогнаться до скорости около 8 км/с. Ещё чуть-чуть — 11 км/с, и оно улетит от нашей планеты совсем. Разогнаться до таковой скорости — практически 29000 км/ч — можно только с помощью ракетного мотора. Пламенное СЕРДЦЕ В принципе ракетный движок — устройство для разгона и отбрасывания рабочего тела, в итоге чего создаётся реактивная тяга. Это может быть газ, жидкость и т. д. На практике применяют два метода разгона: при помощи электромагнитного поля или химической реакции в ёмкости с завышенным давлением — камере сгорания. Камера сгорания получила такое заглавие потому, что почаще всего давление в ней поднимают до требуемых величин путём сжигания химического топлива. Обычно, топливо состоит из 2-ух компонентов — горючего и окислителя. Если их смесь твёрдая, двигатель именуется твердотопливным (РДТТ); если жидкая (либо когда система её подачи устроена так, как будто она жидкая) — жидкостным (ЖРД). Возможен вариант, когда один компонент жидкий, иной — твёрдый; тогда двигатель называется гибридным. Рассмотрим на примере ЖРД, как устроен ракетный движок. Форсунки, через которые подаются топливные составляющие, расположены в передней части камеры сгорания, а задняя — представляет собой сужающуюся часть сопла. Сопло состоит из 2-ух участков. 1-ый из них — сужающийся. В нём реактивная струя движется с дозвуковой скоростью, разгоняясь по мере уменьшения площади сечения сопла. В самой узенькой его части — критическом сечении — скорость газов добивается скорости звука, и характер их течения радикально меняется. Сейчас уже скорость струи увеличивается с увеличением сечения, потому во втором участке сопло имеет колоколообразную форму. Эффективность двигателя тем выше, чем больше температура в камере сгорания. Однако способности материалов далеко не безграничны, и потому во всех современных агрегатах применяется остывание: холодные составляющие топлива, прежде чем поступить в камеру, проходят через ее двойные стены. Ещё один обязательный элемент ЖРД — турбонасосный агрегат. Приводом для него служат газовые турбины, работающие либо на продуктах сгорания главных топливных компонентов, или на специальном топливе (к примеру, перекиси водорода). Рабочим телом ракетных движков служат газообразные продукты сгорания. Они традиционно весьма ядовиты, не считая того, имеют огромную молекулярную массу, а, следовательно, меньшую, чем хотелось бы, скорость истечения (она описывает энергетическое совершенство мотора). Поэтому уже давно были предложены и испытаны на щитах ядерные ракетные движки (ЯРД), в которых рабочее тело, к примеру водород, нагревается в атомном реакторе. А в космосе успешно работают электроракетные плазменные движки. Они с большой скоростью выбрасывают поток ионизованных атомов ксенона, ускоренных электрическим полем. Источником питания плазменных двигателей служат солнечные батареи. Однако мощность этих движков мала, и взлететь с Земли на них нереально. Их употребляют лишь для стабилизации искусственных спутников и космических станций на орбите и для перехода с одной орбиты на другую. Очень удобны они и для межпланетных перелётов. Для полёта на Марс, к примеру, пригодится всего-навсего несколько сот килограммов ксенона заместо 10-ов тонн жидкого топлива.



Перспективные разработки. Как работает автоматика?. Голография — «полная запись». Научная революция xvii века.

На главную  История 





0.0119
 
Яндекс.Метрика