Фізичні основи устрою ракети.

Штучні супутники Землі

Штучні супутники Землі – космічні літальні апарати, виведені на навколоземні орбіти. Вони призначаються на вирішення різних наукових установ та прикладних завдань.

Людство завжди прагнуло до зіркам, вони приваблювали себе як магніт і що ні могло стримати людину Землі. Дивлячись трансляцію футбольного матчу на екрані телевізора, в мене часто з'являється питання: як до людини вдається передавати події, що відбуваються поза нашого материка. У Югославії йде війна. НАТОвские війська здатні вражати мети на величезному відстані. Які ж але це вдається? Яку техніку вони використовують? Коли дивлюся фантастику, я замислююся у тому, зможе людина здійснити світ своїх фантазій: літати із величезними швидкостями на манёвренных космічних об'єктах, зустрітися ще з позаземними цивілізаціями. Замислюючись про своєму майбутньому, мені хотілося б, щоб підтримати ваше держава припиняло тенденції до розвитку космічної діяльності, щоб Україна не здавала лідируючої позиції з області космічних наукових досліджень про. Адже ми першими змогли запустити штучний супутник Землі, першим полетів до космосу громадянин нашої країни, лише ми змогли побачити космічну станцію на навколоземній орбіті.

Метою своєї роботи поставив – ознайомитися з обмеженими фізичними основами польоту космічних об'єктів. Тільки після цього можна знайти відповіді поставлені мною питання З мого реферату ви дізнаєтеся про фізичних засадах устрою ракети, про рух штучних супутників та ув'язнення космічних кораблів, як і ви зможете дізнатися перспективи ракетної техніки.

Фізичні основи устрою ракети.

Принцип реактивного руху, відкритий Ісааком Ньютоном в 1686 року, коротко можна сформулювати так: дію і протилежно в напрямі протидії. Але застосування цього універсального принципу до вирішення найскладнішої і дивовижної завдання про польотах на космічних кораблях на світові глибини було блискуче здійснено нашим геніальним співвітчизником До. Еге. Циалковским. Саме Циалковский дав повне розв'язання проблеми міжпланетних перелётов з урахуванням використання ракети як засіб польоту.

Ракетой, відповідно до До. Еге. Циалковскому, називається всякий реактивний прилад, який рухається у бік, протилежному напрямку струменя, що виникла внаслідок згоряння палива на спеціальної камері.

Основними частинами космічної ракети є: корпус, двигуни, паливні баки з допоміжними приладами, систему управління, стабілізатори, кабіна.

У звичайному одноступінчастої ракеті енергія робочого тіла витрачається недостатньо раціонально – для розгону як самої ракети, а й звільнених від палива баків, котрі зробили свої справи і є зайвим вантажем. Найбільш вигідна, звісно, самоочищающаяся ракета, у якій безупинно згоряє не паливо, а й позбавлені палива частини баків. Зараз конструювання таких безперервних ракет важко здійснювати з причин, однак сказати, що, створені теоретично Циалковского багатоступінчасті ракети – це відоме наближення до безперервним ракет: вони складаються з кількох ракетних щаблів, які в міру витрати палива автоматично чи з команді з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від непотрібного вантажу.

У середовищі сучасних ракети реактивні двигуни працюють як у твердому, і на рідкому хімічне паливо. Основну роль космічних ракети грають рідкі палива. З їхньою допомогою людина вступив у боротьби з силою земного притягування й переміг. Але сьогодні ведуться активні пошуки нових видів твердого палива, яке має низку переваг перед рідким. Ракети на твердому паливі можуть заправлятися набагато раніше запуску тривалий час перебувати на стартових майданчиках, готових будь-яку хвилину злинути вгору. У світі нині часто застосовуються комбіновані ракети, які мають частина щаблі дбає про рідкому паливі, а частина на твердому.

Основний характеристикою реактивних двигунів є сила тяги. Відповідно до третім законом механіки при закінченні газів з'являється відповідна сила, що штовхає ракету у напрямі. Ця сила і називається силою тяги двигунів. У техніці зазвичай оперують з удільної тягою, тобто. із тягою, развиваемой двигуном при згорянні 1 кг. палива на 1 сік. Сила тяги ракетних двигунів обчислюється за такою формулою: P=cm_сек+S(p_з-p_h), де m_сек – маса сгораемого палива, выбрасываемого щомиті, тобто. секундний витрати, з – швидкість закінчення газів, р_h – атмосферне тиск в розквіті h над рівні моря, P.S – площа перерізу на зрізі сопла.

З формули видно, що передвиборне збільшення сили тяги ракетних двигунів теоретично можна було одержати по-різному. Наприклад, можна домогтися збільшення швидкості закінчення газів або частині площі вихідного перерізу. Проте за практиці збільшення тяги є надзвичайно складну завдання. Приміром, збільшення площі призводить до збільшення сили опору повітря і, отже, до гальмування. Швидкість закінчення газів теж може збільшена безмежно. Тому вибирають оптимальне, тобто. найвигідніше і доцільне рішення з урахуванням багатьох чинників. Таке рішення виходить у численних експериментів у різних атмосферних і кліматичні умови.

Однією з найголовніших умов здійснення міжпланетних перелётов з допомогою космічних ракет є вибір палива. Під ракетним паливом розуміють сукупність пального й окислювача (оскільки політ ракети може й в безповітряному просторі, то окислювач може бути на борту ракети). Як пального застосовують рідкі углеводородные сполуки: гас, спирт, газойль, з'єднання азоту з воднем – гидразин тощо. Як окислювача використовують, наприклад, рідкий кисень, перекис водню, азотну кислоту.

Щоб самому отримати повніше уявлення про ефективність різних горючих і окислювачів, наведемо таблицю вирахуваних Зенгером максимальних теоретичних швидкостей закінчення газів.

Проте максимальну швидкість закінчення газів (7310 м/сек) дає реакція чистого озону із чистим бериллием. Але, звісно, за умов жодної з приведених теоретичних швидкостей закінчення досягти не вдається через вплив багатьох побічних чинників, як-от неповна реакція в камері згоряння, втрати теплової енергії, неможливість досягнення теоретичного коефіцієнта розширення газів та інших.

Цінність ракетного палива обумовлюється як швидкістю закінчення газів, а й вибуховий безпекою, питому вагу, вартістю і ядовитостью. З приведённой таблиці видно, що з найефективніших окислювачів є фтор, найпоширеніший у природі. Але він має та недоліками. Складність застосування фтору пов'язана з його ядовитостью і коррозийной активністю. Ядовитость фтору нічого очікувати грати ролі, якщо його використовувати окислювачем вдруге і наступних щаблях ракети. І тут атмосфера поблизу майданчика нічого очікувати отруюватися. Але фтор кипить за нормальної температури –180 градусів, для зберігання доводиться використовувати двустенные судини. Заправка в ракети фтору повинна перевірятися перед стартом.

Навіть із небагатьох приведених прикладів видно, наскільки складний вибір пального й окислювачів.