Ve městě 

Aplikace proudového pohonu v technice. Příklady proudového pohonu Mechanismus proudového pohonu

Proudový pohon v přírodě a technologii

ABSTRAKT O FYZICE


Proudový pohon- pohyb, ke kterému dochází, když se jakákoliv jeho část oddělí od těla určitou rychlostí.

Reaktivní síla nastává bez jakékoli interakce s vnějšími tělesy.

Aplikace tryskového pohonu v přírodě

Mnoho z nás se v životě setkalo s medúzami při koupání v moři. Každopádně je jich v Černém moři poměrně dost. Málokoho ale napadlo, že medúzy využívají k pohybu i tryskový pohon. Navíc se takto pohybují larvy vážek a některé druhy mořského planktonu. A často je účinnost mořských bezobratlých při použití tryskového pohonu mnohem vyšší než u technologických vynálezů.

Proudový pohon využívá mnoho měkkýšů – chobotnice, olihně, sépie. Například měkkýš mořský hřeben se pohybuje vpřed díky reaktivní síle proudu vody vyvrženého z lastury při prudkém stlačení jejích ventilů.

Chobotnice


Sépie obecná

Sépie, stejně jako většina hlavonožců, se ve vodě pohybuje následujícím způsobem. Nabírá vodu do žaberní dutiny boční štěrbinou a speciální nálevkou před tělem a poté trychtýřem energicky vypouští proud vody. Sépie nasměruje trychtýřovou trubici na stranu nebo dozadu a rychle z ní vymačkává vodu a může se pohybovat dovnitř různé strany.

Salpa je mořský živočich s průhledným tělem, při pohybu přijímá vodu předním otvorem a voda vstupuje do široké dutiny, uvnitř které jsou diagonálně nataženy žábry. Jakmile se zvíře pořádně napije vody, otvor se uzavře. Poté se stahují podélné a příčné svaly salpu, stahuje se celé tělo a zadním otvorem je vytlačována voda. Reakce unikajícího proudu tlačí salpu dopředu.

Největší zájem je o proudový motor chobotnice. Chobotnice je největší bezobratlý obyvatel oceánské hlubiny. Chobotnice dosáhly nejvyšší dokonalosti v proudové navigaci. Mají dokonce svá vlastní těla vnější formy kopíruje raketu (nebo lépe řečeno, raketa kopíruje chobotnici, protože ta má v této věci nespornou prioritu). Při pomalém pohybu chobotnice používá velkou kosočtvercovou ploutev, která se periodicky ohýbá. K rychlému házení využívá proudový motor. Svalová tkáň - plášť obklopuje tělo měkkýše ze všech stran, objem jeho dutiny je téměř poloviční než objem těla chobotnice. Zvíře nasává vodu uvnitř dutiny pláště a poté ostře vyvrhne proud vody úzkou tryskou a pohybuje se vysokou rychlostí dozadu. Zároveň je všech deset chapadel chobotnice nad hlavou staženo do uzlu a získává proudnicový tvar. Tryska je vybavena speciálním ventilem a svaly ji mohou otáčet a měnit směr pohybu. Kalmarový motor je velmi ekonomický, je schopen dosahovat rychlosti až 60 - 70 km/h. (Někteří vědci se domnívají, že dokonce až 150 km/h!) Není divu, že se chobotnici říká „živé torpédo“. Ohnutím svázaných chapadel doprava, doleva, nahoru nebo dolů se chobotnice otáčí jedním nebo druhým směrem. Jelikož je takový volant ve srovnání se samotným zvířetem velmi velký, stačí jeho mírný pohyb, aby chobotnice i v plné rychlosti snadno uhnula srážce s překážkou. Prudké otočení volantu - a plavec se řítí opačným směrem. Ohnul tedy konec trychtýře dozadu a nyní klouže hlavou napřed. Ohnul ho doprava - a tryskový tlak ho odhodil doleva. Když ale potřebujete rychle plavat, trychtýř vždy vyčnívá přímo mezi chapadla a chobotnice se řítí ocasem jako první, stejně jako by běžel rak – rychlý chodec obdařený hbitostí závodníka.

Není-li třeba spěchat, plavou chobotnice a sépie se zvlněnými ploutvemi - zepředu dozadu po nich přebíhají miniaturní vlny a zvíře ladně klouže, občas se tlačí i proudem vody vymrštěným zpod pláště. Pak jsou jasně patrné jednotlivé rázy, které měkkýš dostává v okamžiku erupce vodních paprsků. Někteří hlavonožci mohou dosáhnout rychlosti až padesát pět kilometrů za hodinu. Zdá se, že nikdo neprovedl přímé měření, ale to lze posoudit podle rychlosti a letového dosahu létajících olihní. A ukázalo se, že takové nadání mají chobotnice ve své rodině! Nejlepším pilotem mezi měkkýši je chobotnice Stenoteuthis. Angličtí námořníci tomu říkají létající chobotnice („létající chobotnice“). Jedná se o malé zvíře velké přibližně jako sledě. Rybu pronásleduje s takovou rychlostí, že často vyskočí z vody a klouže po její hladině jako šíp. K tomuto triku se uchýlí, aby si zachránil život před predátory – tuňákem a makrelou. Po vyvinutí maximálního proudového tahu ve vodě vzlétne pilotní chobotnice do vzduchu a letí nad vlnami více než padesát metrů. Apogeum letu živé rakety leží tak vysoko nad vodou, že létající chobotnice často končí na palubách zaoceánských lodí. Čtyři až pět metrů není rekordní výška, do které chobotnice stoupají k nebi. Někdy vyletí ještě výš.

Anglický výzkumník měkkýšů Dr. Rees popsal v vědecký článek chobotnice (dlouhá pouze 16 centimetrů), která po prolétnutí značné vzdálenosti vzduchem spadla na můstek jachty, která se tyčila téměř sedm metrů nad vodou.

Stává se, že na loď v jiskřivé kaskádě spadne spousta létajících chobotnic. Starověký spisovatel Trebius Niger kdysi vyprávěl smutný příběh o lodi, která se údajně potopila pod tíhou létajících chobotnic, které dopadaly na její palubu. Chobotnice mohou vzlétnout bez zrychlení.

Chobotnice také umí létat. Francouzský přírodovědec Jean Verani viděl, jak obyčejná chobotnice v akváriu zrychlila a najednou vyskočila z vody pozpátku. Poté, co ve vzduchu popsal oblouk dlouhý asi pět metrů, skočil zpět do akvária. Při nabírání rychlosti ke skoku se chobotnice pohybovala nejen díky tryskovému tahu, ale také veslovala svými chapadly.
Pytlovité chobotnice plavou samozřejmě hůř než chobotnice, ale v kritických chvílích mohou ukázat rekordní třídu pro nejlepší sprintery. Zaměstnanci kalifornského akvária se pokusili vyfotografovat chobotnici útočící na kraba. Chobotnice se řítila na svou kořist takovou rychlostí, že film i při natáčení v nejvyšších rychlostech vždy obsahoval maz. To znamená, že hod trval setiny vteřiny! Chobotnice obvykle plavou relativně pomalu. Joseph Seinl, který se zabýval migrací chobotnic, spočítal: chobotnice o velikosti půl metru plave mořem průměrnou rychlostí asi patnáct kilometrů za hodinu. Každý proud vody vyhozený z trychtýře ji tlačí dopředu (nebo spíše dozadu, protože chobotnice plave dozadu) o dva až dva a půl metru.

Tryskový pohyb lze nalézt také ve světě rostlin. Například zralé plody „šílené okurky“ se při sebemenším dotyku odrazí od stopky a z výsledné díry je násilně vyhozena lepkavá tekutina se semeny. Samotná okurka odlétá opačným směrem až 12 m.

Když znáte zákon zachování hybnosti, můžete změnit svou vlastní rychlost pohybu Otevřený prostor. Pokud jste na lodi a máte několik těžkých kamenů, házejte na ně kameny jistá strana budete se pohybovat opačným směrem. Totéž se stane ve vesmíru, ale tam k tomu používají proudové motory.

Každý ví, že výstřel ze zbraně je doprovázen zpětným rázem. Pokud by se hmotnost střely rovnala hmotnosti zbraně, rozlétly by se stejnou rychlostí. Ke zpětnému rázu dochází proto, že vyvržená masa plynů vytváří reaktivní sílu, díky které lze zajistit pohyb jak ve vzduchu, tak v bezvzduchovém prostoru. A čím větší je hmotnost a rychlost proudících plynů, tím větší sílu zpětného rázu naše rameno cítí, čím silnější je reakce zbraně, tím větší je reaktivní síla.

Aplikace proudového pohonu v technice

Po mnoho staletí lidstvo snilo o letu do vesmíru. Spisovatelé sci-fi navrhli různé prostředky k dosažení tohoto cíle. V 17. století se objevil příběh francouzského spisovatele Cyrana de Bergeraca o letu na Měsíc. Hrdina tohoto příběhu dorazil na Měsíc v železném vozíku, přes který neustále přehazoval silný magnet. Přitahován k němu vozík stoupal výš a výš nad Zemi, dokud nedorazil na Měsíc. A baron Munchausen řekl, že vylezl na Měsíc po stonku fazole.

Na konci prvního tisíciletí našeho letopočtu Čína vynalezla proudový pohon, který poháněl rakety – bambusové trubice plněné střelným prachem, využívaly se i jako zábava. Jeden z prvních automobilových projektů byl také s proudovým motorem a tento projekt patřil Newtonovi

Autorem prvního světového projektu proudového letounu určeného pro lidský let byl ruský revolucionář N.I. Kibalchich. Za účast na pokusu o atentát na císaře Alexandra II. byl popraven 3. dubna 1881. Svůj projekt rozvinul ve vězení poté, co byl odsouzen k smrti. Kibalchich napsal: „Ve vězení, několik dní před svou smrtí, píšu tento projekt. Věřím v proveditelnost svého nápadu a tato víra mě podporuje v mé hrozné situaci... Klidně se postavím smrti s vědomím, že můj nápad nezemře se mnou.“

Myšlenku využití raket pro lety do vesmíru navrhl na začátku tohoto století ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. V roce 1903 vyšel v tisku článek gymnaziálního učitele Kaluga K.E. Ciolkovského „Průzkum světových prostorů pomocí reaktivních přístrojů“. Tato práce obsahovala nejdůležitější matematickou rovnici pro kosmonautiku, nyní známou jako „Tsiolkovského vzorec“, která popisovala pohyb tělesa s proměnnou hmotností. Následně vyvinul návrh raketového motoru na kapalná paliva, navrhl vícestupňový raketový design a vyjádřil myšlenku na možnost vytvoření celých vesmírných měst na nízké oběžné dráze Země. Ukázal, že jediným zařízením schopným překonat gravitaci je raketa, tzn. zařízení s proudovým motorem, které využívá palivo a okysličovadlo umístěné na samotném zařízení.

Tryskový motor je motor, který přeměňuje chemickou energii paliva na kinetickou energii proudu plynu, přičemž motor nabírá otáčky v opačném směru.

Myšlenku K.E. Tsiolkovského realizovali sovětští vědci pod vedením akademika Sergeje Pavloviče Koroljova. První umělá družice Země v historii byla vypuštěna raketou v Sovětském svazu 4. října 1957.

Princip proudového pohonu je široce využíván praktické využití v letectví a kosmonautice. Ve vesmíru neexistuje médium, se kterým by těleso mohlo interagovat a tím měnit směr a velikost své rychlosti, proto lze pro lety do vesmíru používat pouze trysky. letadla, tedy rakety.

Raketové zařízení

Pohyb rakety je založen na zákonu zachování hybnosti. Pokud je v určitém okamžiku jakékoli těleso odhozeno od rakety, získá stejný impuls, ale nasměrovaný opačným směrem.


Každá raketa, bez ohledu na její konstrukci, má vždy plášť a palivo s okysličovadlem. Raketový plášť obsahuje užitečné zatížení (v v tomto případě jedná se o kosmickou loď), přístrojový prostor a motor (spalovací komora, čerpadla atd.).

Hlavní hmotou rakety je palivo s okysličovadlem (okysličovadlo je potřeba k udržení spalování paliva, protože ve vesmíru není kyslík).

Palivo a okysličovadlo jsou dodávány do spalovací komory pomocí čerpadel. Palivo se při spalování mění v plyn vysoká teplota A vysoký tlak. Vzhledem k velkému rozdílu tlaků ve spalovací komoře a ve vnějším prostoru proudí plyny ze spalovací komory silným proudem ven speciálně tvarovaným hrdlem zvaným tryska. Účelem trysky je zvýšit rychlost paprsku.

Před startem rakety je její hybnost nulová. V důsledku interakce plynu ve spalovací komoře a všech ostatních částí rakety dostává plyn unikající tryskou nějaký impuls. Pak je raketa uzavřeným systémem a její celková hybnost musí být po startu nulová. Proto celý plášť rakety, který je v něm, dostane impuls stejnou velikostí jako impuls plynu, ale opačný směrem.

Nejmasivnější část rakety, určená pro start a urychlení celé rakety, se nazývá první stupeň. Když první masivní stupeň vícestupňové rakety během zrychlení vyčerpá všechny zásoby paliva, oddělí se. Další zrychlení pokračuje druhým, méně masivním stupněm a přidává k rychlosti dříve dosažené pomocí prvního stupně ještě nějakou rychlost a poté se oddělí. Třetí stupeň pokračuje ve zvyšování rychlosti na požadovanou hodnotu a vynáší užitečné zatížení na oběžnou dráhu.

První člověk, který létal ve vesmíru, byl občan Sovětského svazu Jurij Alekseevič Gagarin. 12. dubna 1961 Obletěl zeměkouli na satelitu Vostok.

Sovětské rakety jako první dosáhly Měsíce, obletěly Měsíc a vyfotografovaly jeho stranu neviditelnou ze Země a jako první dosáhly planety Venuše a dopravily vědecké přístroje na její povrch. V roce 1986 dva sovětské kosmická loď Vega 1 a Vega 2 pozorně zkoumaly Halleyovu kometu, která se ke Slunci přibližuje jednou za 76 let.

Proudový pohon v přírodě a technologii

ABSTRAKT O FYZICE


Proudový pohon- pohyb, ke kterému dochází, když se jakákoliv jeho část oddělí od těla určitou rychlostí.

Reaktivní síla nastává bez jakékoli interakce s vnějšími tělesy.

Aplikace tryskového pohonu v přírodě

Mnoho z nás se v životě setkalo s medúzami při koupání v moři. Každopádně je jich v Černém moři poměrně dost. Málokoho ale napadlo, že medúzy využívají k pohybu i tryskový pohon. Navíc se takto pohybují larvy vážek a některé druhy mořského planktonu. A často je účinnost mořských bezobratlých při použití tryskového pohonu mnohem vyšší než u technologických vynálezů.

Proudový pohon využívá mnoho měkkýšů – chobotnice, olihně, sépie. Například měkkýš mořský hřeben se pohybuje vpřed díky reaktivní síle proudu vody vyvrženého z lastury při prudkém stlačení jejích ventilů.

Chobotnice


Sépie obecná

Sépie, stejně jako většina hlavonožců, se ve vodě pohybuje následujícím způsobem. Nabírá vodu do žaberní dutiny boční štěrbinou a speciální nálevkou před tělem a poté trychtýřem energicky vypouští proud vody. Sépie nasměruje nálevkovou trubici na stranu nebo dozadu a rychle z ní vytlačí vodu a může se pohybovat různými směry.

Salpa je mořský živočich s průhledným tělem, při pohybu přijímá vodu předním otvorem a voda vstupuje do široké dutiny, uvnitř které jsou diagonálně nataženy žábry. Jakmile se zvíře pořádně napije vody, otvor se uzavře. Poté se stahují podélné a příčné svaly salpu, stahuje se celé tělo a zadním otvorem je vytlačována voda. Reakce unikajícího proudu tlačí salpu dopředu.

Největší zájem je o proudový motor chobotnice. Chobotnice je největší bezobratlý obyvatel hlubin oceánu. Chobotnice dosáhly nejvyšší dokonalosti v proudové navigaci. I jejich tělo svými vnějšími formami kopíruje raketu (nebo lépe řečeno raketa kopíruje chobotnici, protože ta má v této věci nespornou prioritu). Při pomalém pohybu chobotnice používá velkou kosočtvercovou ploutev, která se periodicky ohýbá. K rychlému házení využívá proudový motor. Svalová tkáň - plášť obklopuje tělo měkkýše ze všech stran, objem jeho dutiny je téměř poloviční než objem těla chobotnice. Zvíře nasává vodu uvnitř dutiny pláště a poté ostře vyvrhne proud vody úzkou tryskou a pohybuje se vysokou rychlostí dozadu. Zároveň je všech deset chapadel chobotnice nad hlavou staženo do uzlu a získává proudnicový tvar. Tryska je vybavena speciálním ventilem a svaly ji mohou otáčet a měnit směr pohybu. Kalmarový motor je velmi ekonomický, je schopen dosahovat rychlosti až 60 - 70 km/h. (Někteří vědci se domnívají, že dokonce až 150 km/h!) Není divu, že se chobotnici říká „živé torpédo“. Ohnutím svázaných chapadel doprava, doleva, nahoru nebo dolů se chobotnice otáčí jedním nebo druhým směrem. Jelikož je takový volant ve srovnání se samotným zvířetem velmi velký, stačí jeho mírný pohyb, aby chobotnice i v plné rychlosti snadno uhnula srážce s překážkou. Prudké otočení volantu - a plavec se řítí opačným směrem. Ohnul tedy konec trychtýře dozadu a nyní klouže hlavou napřed. Ohnul ho doprava - a tryskový tlak ho odhodil doleva. Když ale potřebujete rychle plavat, trychtýř vždy vyčnívá přímo mezi chapadla a chobotnice se řítí ocasem jako první, stejně jako by běžel rak – rychlý chodec obdařený hbitostí závodníka.

Není-li třeba spěchat, plavou chobotnice a sépie se zvlněnými ploutvemi - zepředu dozadu po nich přebíhají miniaturní vlny a zvíře ladně klouže, občas se tlačí i proudem vody vymrštěným zpod pláště. Pak jsou jasně patrné jednotlivé rázy, které měkkýš dostává v okamžiku erupce vodních paprsků. Někteří hlavonožci mohou dosáhnout rychlosti až padesát pět kilometrů za hodinu. Zdá se, že nikdo neprovedl přímé měření, ale to lze posoudit podle rychlosti a letového dosahu létajících olihní. A ukázalo se, že takové nadání mají chobotnice ve své rodině! Nejlepším pilotem mezi měkkýši je chobotnice Stenoteuthis. Angličtí námořníci tomu říkají létající chobotnice („létající chobotnice“). Jedná se o malé zvíře velké přibližně jako sledě. Rybu pronásleduje s takovou rychlostí, že často vyskočí z vody a klouže po její hladině jako šíp. K tomuto triku se uchýlí, aby si zachránil život před predátory – tuňákem a makrelou. Po vyvinutí maximálního proudového tahu ve vodě vzlétne pilotní chobotnice do vzduchu a letí nad vlnami více než padesát metrů. Apogeum letu živé rakety leží tak vysoko nad vodou, že létající chobotnice často končí na palubách zaoceánských lodí. Čtyři až pět metrů není rekordní výška, do které chobotnice stoupají k nebi. Někdy vyletí ještě výš.

Anglický výzkumník měkkýšů Dr. Rees ve vědeckém článku popsal chobotnici (pouhých 16 centimetrů dlouhou), která po prolétnutí značné vzdálenosti vzduchem spadla na můstek jachty, která se tyčila téměř sedm metrů nad vodou.

Stává se, že na loď v jiskřivé kaskádě spadne spousta létajících chobotnic. Starověký spisovatel Trebius Niger kdysi vyprávěl smutný příběh o lodi, která se údajně potopila pod tíhou létajících chobotnic, které dopadaly na její palubu. Chobotnice mohou vzlétnout bez zrychlení.

Chobotnice také umí létat. Francouzský přírodovědec Jean Verani viděl, jak obyčejná chobotnice v akváriu zrychlila a najednou vyskočila z vody pozpátku. Poté, co ve vzduchu popsal oblouk dlouhý asi pět metrů, skočil zpět do akvária. Při nabírání rychlosti ke skoku se chobotnice pohybovala nejen díky tryskovému tahu, ale také veslovala svými chapadly.
Pytlovité chobotnice plavou samozřejmě hůř než chobotnice, ale v kritických chvílích mohou ukázat rekordní třídu pro nejlepší sprintery. Zaměstnanci kalifornského akvária se pokusili vyfotografovat chobotnici útočící na kraba. Chobotnice se řítila na svou kořist takovou rychlostí, že film i při natáčení v nejvyšších rychlostech vždy obsahoval maz. To znamená, že hod trval setiny vteřiny! Chobotnice obvykle plavou relativně pomalu. Joseph Seinl, který se zabýval migrací chobotnic, spočítal: chobotnice o velikosti půl metru plave mořem průměrnou rychlostí asi patnáct kilometrů za hodinu. Každý proud vody vyhozený z trychtýře ji tlačí dopředu (nebo spíše dozadu, protože chobotnice plave dozadu) o dva až dva a půl metru.

Tryskový pohyb lze nalézt také ve světě rostlin. Například zralé plody „šílené okurky“ se při sebemenším dotyku odrazí od stopky a z výsledné díry je násilně vyhozena lepkavá tekutina se semeny. Samotná okurka odlétá opačným směrem až 12 m.

Znáte-li zákon zachování hybnosti, můžete změnit svou vlastní rychlost pohybu v otevřeném prostoru. Pokud jste na lodi a máte několik těžkých kamenů, házení kamenů určitým směrem vás přesune opačným směrem. Totéž se stane ve vesmíru, ale tam k tomu používají proudové motory.

Každý ví, že výstřel ze zbraně je doprovázen zpětným rázem. Pokud by se hmotnost střely rovnala hmotnosti zbraně, rozlétly by se stejnou rychlostí. Ke zpětnému rázu dochází proto, že vyvržená masa plynů vytváří reaktivní sílu, díky které lze zajistit pohyb jak ve vzduchu, tak v bezvzduchovém prostoru. A čím větší je hmotnost a rychlost proudících plynů, tím větší sílu zpětného rázu naše rameno cítí, čím silnější je reakce zbraně, tím větší je reaktivní síla.

Aplikace proudového pohonu v technice

Po mnoho staletí lidstvo snilo o letu do vesmíru. Spisovatelé sci-fi navrhli různé prostředky k dosažení tohoto cíle. V 17. století se objevil příběh francouzského spisovatele Cyrana de Bergeraca o letu na Měsíc. Hrdina tohoto příběhu dorazil na Měsíc v železném vozíku, přes který neustále házel silný magnet. Přitahován k němu vozík stoupal výš a výš nad Zemi, dokud nedosáhl Měsíce. A baron Munchausen řekl, že vylezl na Měsíc po stonku fazole.

Na konci prvního tisíciletí našeho letopočtu Čína vynalezla proudový pohon, který poháněl rakety – bambusové trubice plněné střelným prachem, využívaly se i jako zábava. Jeden z prvních automobilových projektů byl také s proudovým motorem a tento projekt patřil Newtonovi

Autorem prvního světového projektu proudového letounu určeného pro lidský let byl ruský revolucionář N.I. Kibalchich. Za účast na pokusu o atentát na císaře Alexandra II. byl popraven 3. dubna 1881. Svůj projekt rozvinul ve vězení poté, co byl odsouzen k smrti. Kibalchich napsal: „Ve vězení, několik dní před svou smrtí, píšu tento projekt. Věřím v proveditelnost svého nápadu a tato víra mě podporuje v mé hrozné situaci... Klidně se postavím smrti s vědomím, že můj nápad nezemře se mnou.“

Myšlenku využití raket pro lety do vesmíru navrhl na začátku tohoto století ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. V roce 1903 vyšel v tisku článek gymnaziálního učitele Kaluga K.E. Ciolkovského „Průzkum světových prostorů pomocí reaktivních přístrojů“. Tato práce obsahovala nejdůležitější matematickou rovnici pro kosmonautiku, nyní známou jako „Tsiolkovského vzorec“, která popisovala pohyb tělesa s proměnnou hmotností. Následně vyvinul návrh raketového motoru na kapalná paliva, navrhl vícestupňový raketový design a vyjádřil myšlenku na možnost vytvoření celých vesmírných měst na nízké oběžné dráze Země. Ukázal, že jediným zařízením schopným překonat gravitaci je raketa, tzn. zařízení s proudovým motorem, které využívá palivo a okysličovadlo umístěné na samotném zařízení.

Tryskový motor je motor, který přeměňuje chemickou energii paliva na kinetickou energii proudu plynu, přičemž motor nabírá otáčky v opačném směru.

Myšlenku K.E. Tsiolkovského realizovali sovětští vědci pod vedením akademika Sergeje Pavloviče Koroljova. První umělá družice Země v historii byla vypuštěna raketou v Sovětském svazu 4. října 1957.

Princip proudového pohonu nachází široké praktické uplatnění v letectví a kosmonautice. V kosmickém prostoru neexistuje médium, se kterým by těleso mohlo interagovat a tím měnit směr a velikost své rychlosti, proto lze pro lety do vesmíru používat pouze proudová letadla, tedy rakety.

Raketové zařízení

Pohyb rakety je založen na zákonu zachování hybnosti. Pokud je v určitém okamžiku jakékoli těleso odhozeno od rakety, získá stejný impuls, ale nasměrovaný opačným směrem.



Každá raketa, bez ohledu na její konstrukci, má vždy plášť a palivo s okysličovadlem. Raketový plášť zahrnuje užitečné zatížení (v tomto případě kosmickou loď), přístrojový prostor a motor (spalovací komoru, čerpadla atd.).

Hlavní hmotou rakety je palivo s okysličovadlem (okysličovadlo je potřeba k udržení spalování paliva, protože ve vesmíru není kyslík).

Palivo a okysličovadlo jsou dodávány do spalovací komory pomocí čerpadel. Palivo se při spalování mění na plyn o vysoké teplotě a vysokém tlaku. Vzhledem k velkému rozdílu tlaků ve spalovací komoře a ve vnějším prostoru proudí plyny ze spalovací komory silným proudem ven speciálně tvarovaným hrdlem zvaným tryska. Účelem trysky je zvýšit rychlost paprsku.

Před startem rakety je její hybnost nulová. V důsledku interakce plynu ve spalovací komoře a všech ostatních částí rakety dostává plyn unikající tryskou nějaký impuls. Pak je raketa uzavřeným systémem a její celková hybnost musí být po startu nulová. Proto celý plášť rakety, který je v něm, dostane impuls stejnou velikostí jako impuls plynu, ale opačný směrem.

Nejmasivnější část rakety, určená pro start a urychlení celé rakety, se nazývá první stupeň. Když první masivní stupeň vícestupňové rakety během zrychlení vyčerpá všechny zásoby paliva, oddělí se. Další zrychlení pokračuje druhým, méně masivním stupněm a přidává k rychlosti dříve dosažené pomocí prvního stupně ještě nějakou rychlost a poté se oddělí. Třetí stupeň pokračuje ve zvyšování rychlosti na požadovanou hodnotu a vynáší užitečné zatížení na oběžnou dráhu.

První člověk, který létal ve vesmíru, byl občan Sovětského svazu Jurij Alekseevič Gagarin. 12. dubna 1961 Obletěl zeměkouli na satelitu Vostok.

Sovětské rakety jako první dosáhly Měsíce, obletěly Měsíc a vyfotografovaly jeho stranu neviditelnou ze Země a jako první dosáhly planety Venuše a dopravily vědecké přístroje na její povrch. V roce 1986 dvě sovětské sondy Vega 1 a Vega 2 podrobně zkoumaly Halleyovu kometu, která se ke Slunci přibližuje jednou za 76 let.


Ministerstvo školství a vědy Ruské federace
FGOU SPO "Perevozsky stavební College"
Esej
disciplína:
Fyzika
předmět: Proudový pohon

Dokončeno:
Student
Skupiny 1-121
Okuněva Alena
Kontrolovány:
P.L.Vineaminovna

město Perevoz
2011
Obsah:

    Úvod: Co je proudový pohon……………………………………………………………… …..…………………………………………..3
    Zákon zachování hybnosti……………………………………………………………………….4
    Aplikace tryskového pohonu v přírodě………………………..….…....5
    Aplikace proudového pohonu v technologii…….…………………...…..….….6
    Tryskový pohon „mezikontinentální střela“………………..………...…7
    Fyzikální základy činnosti proudových motorů..................... .................... 8
    Klasifikace proudových motorů a vlastnosti jejich použití……………………………………………………………………………………….………….…….9
    Vlastnosti návrhu a tvorby letadla……10
    Závěr……………………………………………………………………………………………….. 11
    Seznam referencí……………………………………………………… …..12

"Proudový pohon"
Reaktivní pohyb je pohyb tělesa způsobený oddělením nějaké jeho části od něj určitou rychlostí. Jet pohyb je popsán na základě zákona zachování hybnosti.
Proudový pohon, dnes používaný v letadlech, raketách a kosmických lodích, je charakteristický pro chobotnice, olihně, sépie, medúzy – všechny bez výjimky využívají k plavání reakci (zpětný ráz) vyvrženého proudu vody.
Příklady tryskového pohonu lze nalézt také ve světě rostlin.
V jižních zemích roste rostlina zvaná "šílená okurka". Jakmile se zralého plodu, podobného okurce, zlehka dotknete, odrazí se od stopky a vzniklým otvorem vyletí z plodu kapalina se semínky jako fontána rychlostí až 10 m/s.

Samotné okurky odlétají opačným směrem. Šílená okurka (jinak nazývaná „dámská pistole“) střílí na více než 12 m.

"Zákon zachování hybnosti"
V uzavřeném systému zůstává vektorový součet impulsů všech těles zahrnutých v systému konstantní pro jakékoli vzájemné interakce těles tohoto systému.
Tento základní přírodní zákon se nazývá zákon zachování hybnosti. Je to důsledek druhého a třetího Newtonova zákona. Uvažujme dvě interagující tělesa, která jsou součástí uzavřeného systému.
Síly vzájemného působení mezi těmito tělesy označujeme a Podle třetího Newtonova zákona Pokud tato tělesa interagují během doby t, pak jsou impulsy interakčních sil stejně velké a směřují opačnými směry: Aplikujme na tato tělesa druhý Newtonův zákon :


Tato rovnost znamená, že v důsledku interakce dvou těles se jejich celková hybnost nezměnila. Vezmeme-li nyní v úvahu všechny možné párové interakce těles obsažených v uzavřené soustavě, můžeme dojít k závěru, že vnitřní síly uzavřené soustavy nemohou změnit její celkovou hybnost, tedy vektorový součet hybností všech těles v této soustavě obsažených. Použitím lze dosáhnout výrazného snížení hmotnosti startu raketyvícestupňové rakety, kdy se stupně rakety oddělují, jak dohoří palivo. Z procesu následného raketového zrychlení jsou vyloučeny masy kontejnerů, které obsahovaly palivo, vyhořelé motory, řídicí systémy atd. Moderní raketová věda vyvíjí právě cestu vytváření ekonomických vícestupňových raket.

"Využití tryskového pohonu v přírodě"
Proudový pohon využívá mnoho měkkýšů – chobotnice, olihně, sépie. Například měkkýš mořský hřeben se pohybuje vpřed díky reaktivní síle proudu vody vyvrženého z lastury při prudkém stlačení jejích ventilů.

Chobotnice
Sépie, stejně jako většina hlavonožců, se ve vodě pohybuje následujícím způsobem. Nabírá vodu do žaberní dutiny boční štěrbinou a speciální nálevkou před tělem a poté trychtýřem energicky vypouští proud vody. Sépie nasměruje nálevkovou trubici na stranu nebo dozadu a rychle z ní vytlačí vodu a může se pohybovat různými směry.
Salpa je mořský živočich s průhledným tělem, při pohybu přijímá vodu předním otvorem a voda vstupuje do široké dutiny, uvnitř které jsou diagonálně nataženy žábry. Jakmile se zvíře pořádně napije vody, otvor se uzavře. Poté se stahují podélné a příčné svaly salpu, stahuje se celé tělo a zadním otvorem je vytlačována voda. Reakce unikajícího proudu tlačí salpu dopředu. Největší zájem je o proudový motor chobotnice. Chobotnice je největší bezobratlý obyvatel hlubin oceánu. Chobotnice dosáhly nejvyšší dokonalosti v proudové navigaci. I jejich tělo svým vnějším tvarem kopíruje raketu. Znáte-li zákon zachování hybnosti, můžete změnit svou vlastní rychlost pohybu v otevřeném prostoru. Pokud jste na lodi a máte několik těžkých kamenů, házení kamenů určitým směrem vás přesune opačným směrem. Totéž se stane ve vesmíru, ale tam k tomu používají proudové motory.

"Aplikace proudového pohonu v technologii"
Na konci prvního tisíciletí našeho letopočtu Čína vynalezla proudový pohon, který poháněl rakety – bambusové trubice plněné střelným prachem, využívaly se i jako zábava. Jeden z prvních automobilových projektů byl také s proudovým motorem a tento projekt patřil Newtonovi.
Autorem prvního světového projektu proudového letounu určeného pro lidský let byl ruský revolucionář N.I. Kibalchich. Za účast na pokusu o atentát na císaře Alexandra II. byl popraven 3. dubna 1881. Svůj projekt rozvinul ve vězení poté, co byl odsouzen k smrti. Kibalchich napsal: „Ve vězení, několik dní před svou smrtí, píšu tento projekt. Věřím v proveditelnost svého nápadu a tato víra mě podporuje v mé hrozné situaci... Klidně se postavím smrti s vědomím, že můj nápad nezemře se mnou.“
Myšlenku využití raket pro lety do vesmíru navrhl na začátku tohoto století ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. V roce 1903 vyšel v tisku článek gymnaziálního učitele Kaluga K.E. Ciolkovského „Průzkum světových prostorů pomocí reaktivních přístrojů“. Tato práce obsahovala nejdůležitější matematickou rovnici pro kosmonautiku, nyní známou jako „Tsiolkovského vzorec“, která popisovala pohyb tělesa s proměnnou hmotností. Následně vyvinul návrh raketového motoru na kapalná paliva, navrhl vícestupňový raketový design a vyjádřil myšlenku na možnost vytvoření celých vesmírných měst na nízké oběžné dráze Země. Ukázal, že jediným zařízením schopným překonat gravitaci je raketa, tzn. zařízení s proudovým motorem, které využívá palivo a okysličovadlo umístěné na samotném zařízení. Sovětské rakety jako první dosáhly Měsíce, obletěly Měsíc a vyfotografovaly jeho stranu neviditelnou ze Země a jako první dosáhly planety Venuše a dopravily vědecké přístroje na její povrch. V roce 1986 dvě sovětské sondy Vega 1 a Vega 2 podrobně zkoumaly Halleyovu kometu, která se ke Slunci přibližuje jednou za 76 let.

Tryskový pohon "mezikontinentální střela"
Lidstvo vždy snilo o cestování do vesmíru. Spisovatelé - spisovatelé sci-fi, vědci, snílci - navrhovali různé prostředky k dosažení tohoto cíle. Ale po mnoho staletí nebyl jediný vědec nebo spisovatel sci-fi schopen vynalézt jediný prostředek, který má člověk k dispozici, jak překonat gravitační sílu a letět do vesmíru. K. E. Ciolkovskij je zakladatelem teorie kosmického letu.
Sen a touhy mnoha lidí poprvé přiblížil realitě ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij (1857-1935), který ukázal, že jediným zařízením schopným překonat gravitaci je raketa, poprvé představil vědecký důkaz o možnosti použití rakety pro lety do vesmíru, mimo zemskou atmosféru a na jiné planety sluneční soustavy. Tsoilkovsky nazval raketou zařízení s proudovým motorem, které využívá palivo a okysličovadlo.
Jak víte z kurzu fyziky, výstřel ze zbraně je doprovázen zpětným rázem. Podle Newtonových zákonů by kulka a zbraň letěly různými směry stejnou rychlostí, pokud by měly stejnou hmotnost. Vyvržená hmota plynů vytváří reaktivní sílu, díky které lze zajistit pohyb jak ve vzduchu, tak v bezvzduchovém prostoru a dochází tak ke zpětnému rázu. Čím větší sílu zpětného rázu naše rameno cítí, tím větší je hmotnost a rychlost unikajících plynů, a tedy čím silnější je reakce zbraně, tím větší je reaktivní síla. Tyto jevy vysvětluje zákon zachování hybnosti:
vektorový (geometrický) součet impulsů těles tvořících uzavřený systém zůstává konstantní pro jakékoli pohyby a interakce těles systému.
Prezentovaný Tsiolkovského vzorec je základem, na kterém je založen celý výpočet moderních raket. Ciolkovského číslo je poměr hmotnosti paliva k hmotnosti rakety na konci provozu motoru - k hmotnosti prázdné rakety.
Zjistili jsme tedy, že maximální dosažitelná rychlost rakety závisí především na rychlosti proudění plynu z trysky. A rychlost proudění plynů z trysky zase závisí na druhu paliva a teplotě proudu plynu. To znamená, že čím vyšší teplota, tím vyšší rychlost. Pak pro skutečnou raketu musíte vybrat palivo s nejvyšším obsahem kalorií, které produkuje největší množství tepla. Vzorec ukazuje, že mimo jiné rychlost rakety závisí na počáteční a konečné hmotnosti rakety, na tom, jakou část její hmotnosti tvoří palivo a která část na zbytečnou (z hlediska rychlosti letu) struktury: tělo, mechanismy atd. d.
Hlavním závěrem z tohoto Ciolkovského vzorce pro určení rychlosti vesmírné rakety je, že v bezvzduchovém prostoru se bude raketa vyvíjet tím větší rychlost, čím větší je rychlost výtoku plynu a čím větší je Ciolkovského číslo.

"Fyzikální základ provozu proudového motoru"
Moderní výkonné proudové motory různých typů jsou založeny na principu přímé reakce, tzn. princip vytváření hnací síly (neboli tahu) ve formě reakce (zpětného rázu) proudu „pracovní látky“ proudící z motoru, obvykle horkých plynů. Ve všech motorech probíhají dva procesy přeměny energie. Nejprve se chemická energie paliva přemění na tepelnou energii produktů spalování a poté se tepelná energie využije k provedení mechanické práce. Mezi takové motory patří pístové motory automobilů, dieselové lokomotivy, parní a plynové turbíny elektráren atd. Poté, co se v tepelném motoru vygenerují horké plyny obsahující velkou tepelnou energii, musí se tato energie přeměnit na mechanickou energii. Motory přece slouží k provádění mechanické práce, k „pohybu“, k uvedení do činnosti, ať už je to dynamo, pokud je požádáno o doplnění výkresy elektrárny, dieselové lokomotivy, automobilu nebo letoun. Aby se tepelná energie plynů přeměnila na mechanickou, musí se zvětšit jejich objem. Při takové expanzi vykonávají plyny práci, která spotřebovává jejich vnitřní a tepelnou energii.
Tryska může mít různé tvary a navíc různé konstrukce v závislosti na typu motoru. Hlavní je rychlost proudění plynů z motoru. Pokud tato výstupní rychlost nepřekročí rychlost, se kterou se šíří zvukové vlny ve vytékajících plynech, pak je tryska jednoduchým válcovým nebo kuželovým úsekem trubky. Pokud by rychlost výtoku měla překročit rychlost zvuku, pak má tryska tvar rozšiřující se trubky nebo se nejprve zužuje a poté rozšiřuje (Lavlova tryska). Pouze v potrubí tohoto tvaru, jak ukazuje teorie a zkušenost, může být plyn urychlen na nadzvukovou rychlost a překročit „zvukovou bariéru“.

„Klasifikace proudových motorů a vlastnosti jejich použití“
Tento mohutný kmen, princip přímé reakce, však zrodil obrovskou korunu „rodokmenu“ rodiny proudových motorů. Seznámit se s hlavními větvemi jeho koruny, korunující „kmen“ přímé reakce. Brzy, jak je patrné z obrázku (viz níže), je tento kmen rozdělen na dvě části, jakoby rozdělený úderem blesku. Oba nové kmeny jsou stejně ozdobeny mohutnými korunami. K tomuto rozdělení došlo proto, že všechny „chemické“ proudové motory jsou rozděleny do dvou tříd podle toho, zda ke svému provozu využívají okolní vzduch či nikoliv.
U nekompresorového motoru jiného typu, přímoproudého, není ani tato mřížka ventilů a tlak ve spalovacím prostoru se v důsledku vysokootáčkového tlaku zvyšuje, tzn. brzdění přibližujícího se proudu vzduchu vstupujícího do motoru za letu. Je jasné, že takový motor je schopen provozu pouze tehdy, když letadlo letí dostatečně vysokou rychlostí, při parkování nevyvine tah. Ale při velmi vysoké rychlosti, 4-5násobku rychlosti zvuku, náporový motor vyvine velmi vysoký tah a za těchto podmínek spotřebuje méně paliva než jakýkoli jiný „chemický“ proudový motor. Proto náporové motory.
atd.................

UDĚLALA JSEM PRÁCI:

STUDENT 10 KL

SADOV DMITRY

Proudový pohon- pohyb, ke kterému dochází, když se jakákoliv jeho část oddělí od těla určitou rychlostí.

Reaktivní síla nastává bez jakékoli interakce s vnějšími tělesy.

Aplikace proudového pohonu v technice

Myšlenku využití raket pro lety do vesmíru navrhl na začátku tohoto století ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. V roce 1903 vyšel v tisku článek učitele na gymnáziu v Kaluze „Průzkum světových prostorů pomocí tryskových přístrojů“. Tato práce obsahovala nejdůležitější matematickou rovnici pro kosmonautiku, nyní známou jako „Tsiolkovského vzorec“, která popisovala pohyb tělesa s proměnnou hmotností. Následně vyvinul návrh raketového motoru na kapalná paliva, navrhl vícestupňový raketový design a vyjádřil myšlenku na možnost vytvoření celých vesmírných měst na nízké oběžné dráze Země. Ukázal, že jediným zařízením schopným překonat gravitaci je raketa, tedy zařízení s proudovým motorem, které využívá palivo a okysličovadlo umístěné na samotném zařízení.

Tryskový motor je motor, který přeměňuje chemickou energii paliva na kinetickou energii proudu plynu, přičemž motor nabírá otáčky v opačném směru.

Nápad realizovali sovětští vědci pod vedením akademika Sergeje Pavloviče Koroljova. První umělá družice Země v historii byla vypuštěna raketou v Sovětském svazu 4. října 1957.

Princip proudového pohonu nachází široké praktické uplatnění v letectví a kosmonautice. V kosmickém prostoru neexistuje médium, se kterým by těleso mohlo interagovat a tím měnit směr a velikost své rychlosti, proto lze pro lety do vesmíru používat pouze proudová letadla, tedy rakety.

Raketové zařízení

Pohyb rakety je založen na zákonu zachování hybnosti. Pokud je v určitém okamžiku jakékoli těleso odhozeno od rakety, získá stejný impuls, ale nasměrovaný opačným směrem.

https://pandia.ru/text/80/073/images/image004_6.jpg" width="172 height=184" height="184">

Chobotnice

Sépie obecná

Medúza

Sépie, stejně jako většina hlavonožců, se ve vodě pohybuje následujícím způsobem. Nabírá vodu do žaberní dutiny boční štěrbinou a speciální nálevkou před tělem a poté trychtýřem energicky vypouští proud vody. Sépie nasměruje nálevkovou trubici na stranu nebo dozadu a rychle z ní vytlačí vodu a může se pohybovat různými směry.

Největší zájem je o proudový motor chobotnice. Chobotnice je největší bezobratlý obyvatel hlubin oceánu. Chobotnice dosáhly nejvyšší dokonalosti v proudové navigaci. I jejich tělo svými vnějšími formami kopíruje raketu (nebo lépe řečeno raketa kopíruje chobotnici, protože ta má v této věci nespornou prioritu). Při pomalém pohybu chobotnice používá velkou kosočtvercovou ploutev, která se periodicky ohýbá. K rychlému házení využívá proudový motor. Svalová tkáň - plášť obklopuje tělo měkkýše ze všech stran, objem jeho dutiny je téměř poloviční než objem těla chobotnice. Zvíře nasává vodu uvnitř dutiny pláště a poté ostře vyvrhne proud vody úzkou tryskou a pohybuje se vysokou rychlostí dozadu. Zároveň je všech deset chapadel chobotnice nad hlavou staženo do uzlu a získává proudnicový tvar. Tryska je vybavena speciálním ventilem a svaly ji mohou otáčet a měnit směr pohybu. Kalmarový motor je velmi ekonomický, je schopen dosahovat rychlosti až 60 - 70 km/h. (Někteří vědci se domnívají, že dokonce až 150 km/h!) Není divu, že se chobotnici říká „živé torpédo“. Ohnutím svázaných chapadel doprava, doleva, nahoru nebo dolů se chobotnice otáčí jedním nebo druhým směrem.

Tryskový pohyb lze nalézt také ve světě rostlin. Například zralé plody „šílené okurky“ se při sebemenším dotyku odrazí od stopky a z výsledné díry je násilně vyhozena lepkavá tekutina se semeny. Samotná okurka odlétá opačným směrem až 12 m.

Znáte-li zákon zachování hybnosti, můžete změnit svou vlastní rychlost pohybu v otevřeném prostoru. Pokud jste na lodi a máte několik těžkých kamenů, házení kamenů určitým směrem vás přesune opačným směrem. Totéž se stane ve vesmíru, ale tam k tomu používají proudové motory.

Každý ví, že výstřel ze zbraně je doprovázen zpětným rázem. Pokud by se hmotnost střely rovnala hmotnosti zbraně, rozlétly by se stejnou rychlostí. Ke zpětnému rázu dochází proto, že vyvržená masa plynů vytváří reaktivní sílu, díky které lze zajistit pohyb jak ve vzduchu, tak v bezvzduchovém prostoru. A čím větší je hmotnost a rychlost proudících plynů, tím větší sílu zpětného rázu naše rameno cítí, čím silnější je reakce zbraně, tím větší je reaktivní síla.

Snímek 2

Aplikace tryskového pohonu v přírodě

Mnoho z nás se v životě setkalo s medúzami při koupání v moři. Málokoho ale napadlo, že medúzy využívají k pohybu i tryskový pohon. A často je účinnost mořských bezobratlých při použití tryskového pohonu mnohem vyšší než u technologických vynálezů.

Snímek 3

Proudový pohon využívá mnoho měkkýšů – chobotnice, olihně, sépie.

Snímek 4

Sépie obecná

Sépie, stejně jako většina hlavonožců, se ve vodě pohybuje následujícím způsobem. Nabírá vodu do žaberní dutiny boční štěrbinou a speciální nálevkou před tělem a poté trychtýřem energicky vypouští proud vody. Sépie nasměruje nálevkovou trubici na stranu nebo dozadu a rychle z ní vytlačí vodu a může se pohybovat různými směry.

Snímek 5

Oliheň

Chobotnice dosáhly nejvyšší dokonalosti v proudové navigaci. Dokonce i jejich tělo se svými vnějšími formami kopíruje raketu (nebo lépe řečeno, raketa kopíruje chobotnici, protože ta má v této věci nespornou prioritu)

Snímek 6

Chobotnice je největší bezobratlý obyvatel hlubin oceánu. Pohybuje se na principu tryskového pohonu, nasává vodu a pak ji obrovskou silou tlačí speciálním otvorem - „nálevkou“ a vysokou rychlostí (asi 70 km/h) tlačí vzad. Zároveň se všech deset chapadel chobotnice nad hlavou stáhne do uzlu a získá proudnicový tvar.

Snímek 7

Létající chobotnice

Jedná se o malé zvíře velké přibližně jako sledě. Rybu pronásleduje s takovou rychlostí, že často vyskočí z vody a klouže po její hladině jako šíp. Po vyvinutí maximálního proudového tahu ve vodě vzlétne pilotní chobotnice do vzduchu a letí nad vlnami více než padesát metrů. Apogeum letu živé rakety leží tak vysoko nad vodou, že létající chobotnice často končí na palubách zaoceánských lodí. Čtyři až pět metrů není rekordní výška, do které chobotnice stoupají k nebi. Někdy vyletí ještě výš.

Snímek 8

Chobotnice

Chobotnice také umí létat. Francouzský přírodovědec Jean Verani viděl, jak obyčejná chobotnice v akváriu zrychlila a najednou vyskočila z vody pozpátku. Poté, co ve vzduchu popsal oblouk dlouhý asi pět metrů, skočil zpět do akvária. Při nabírání rychlosti ke skoku se chobotnice pohybovala nejen díky tryskovému tahu, ale také veslovala svými chapadly.