Технологія - Космічна галузь України. Ракетобудування

КОСМІЧНА РАКЕТА -- багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Землі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі чи міжпланетну трасу. Вона -- єдиний засіб проникнення в космічний простір, найдосконаліший витвір рук людини, що тримає сьогодні рекорд швидкості й дальності польоту. Принцип реактивного руху, відомий ще з давніх-давен, людина Землі використала для проникнення в космічний простір лише в XX ст. саме завдяки створенню космічної ракети. Ідею використання космічної ракети як засобу космічного польоту подав і науково обгрунтував наш геніальний співвітчизник K. Е. Ціолковський.

Космічна ракета, або "ракетний поїзд", як називалась вона у Ціолковського, являє собою сукупність ракет-ступенів, що в міру витрати палива автоматично чи за командою з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від зайвого вантажу. В польоті ракети-ступені працюють послідовно. Гігантську ракету-стрілу відриває від землі стартовий перший ступінь. Він найпотужніший, адже на нього припадає найбільше навантаження -- подолати якомога швидше найгустіші шари земної атмосфери. На висоті кількох десятків кілометрів його паливні баки пустіють, двигуни стихають, і він відокремлюється від ракети, виконавши свою частку праці. Вступає в дію другий ступінь, і після закінчення роботи він теж відокремлюється, передаючи космічну естафету на включення двигунів наступного ступеня. I так, поки не буде досягнуто швидкості, потрібної для виведення космічного апарата на трасу польоту.

Саме за допомогою космічних ракет людина вступила у двобій з силами земного тяжіння і перемогла. А наскільки надійний її помічник у цьому, свідчать такі цифри. Потужність ракети, що вивела на орбіту космічний корабель "Восток-1" вагою 4725 кг, становила близько 15 млн. квт. Це майже у 25 раз більше, ніж потужність Дніпровської ГЕС. Загальна довжина ракети-носія "Восток" становила 38 м, а діаметр її біля основи -- понад 10 м.

На початку польоту космічна ракета рухається строго вертикально, потім її траєкторія викривлюється за наперед наміченою програмою. Та частина траєкторії, на якій ще працюють ракетні двигуни, називається активною ділянкою (ділянкою розгону), після неї починається пасивна ділянка, де рух в основному визначається лише гравітаційними силами.

-- А навіщо взагалі робити ракету багатоступінчастою? -- спитаєте ви. -- Хіба не можна створити таку одну велику потужну ракету, яка б розігнала космічний апарат хоча б до першої космічної швидкості? Виявляється, що ні. Можливості одноступінчастої ракети строго обмежені. I перший це зрозумів Ціолковський. Він навіть вивів формулу для швидкості v, яку розвиває ракета:

Де c -- швидкість витікання газів, m0 -- початкова маса ракети, m -- кінцева. 3 цієї формули випливає, що для досягнення швидкості 8 км/сек потрібно, щоб або c = = 6,4 км/сек, або = 45, тобто, щоб стартова вага ракети перевищувала кінцеву в 45 раз. I це без урахування атмосфери та сил тяжіння, які аж ніяк не можна нехтувати. Та й швидкості витікання у сучасних реактивних двигунів становлять лише 2,5--3,5 км/сек, чого явно не досить. Отже, єдино правильним лишається будувати складені ракети, які поступово розганятимуть апарат до першої чи другої космічної швидкості. Швидкості реактивного струменя сьогоднішніх ракетних двигунів досить, щоб трьома або чотирма ступенями здійснити запуск штучного супутника Землі чи міжпланетного корабля [41]. Ми є свідками стартів космічних ракет, що несуть у безодню космосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн.

Прикладом може бути "Модель В" (ліворуч) -- проект двухступінчатої дослідницької ракети Оберта, яка стимулировала розвиток ракетобудування в Германии. Эта ракета имела стабилизирующие рули. Паливо першої cтупені - суміщ спирту з водою та рідкий кисень (спиртово-водна суміш також використовувалась для охолодження камери сгоряння та горловини сопла). Паливо другої ступені -- рідкий кисень (в тороидальному баці) та рідкий водород (в носовому конусі).

Ракетні двигуни Валье, В. Риделя й Рудольфа 1930--1931 рр. (праворуч). Паливо -- суміш дизельного палива з водою й рідкий кисень.

Зверху -- двигун мав форсуночную головку з невеликими круглими отворами. Нерегулируеме горіння було причиною фатального вибуху. Знизу - вдосконалена Рудольфом форсуночная система з кольцьовими отворами, що забезпечили більш равномерне розпилення палива.

Похожие статьи




Технологія - Космічна галузь України. Ракетобудування

Предыдущая | Следующая