Презентация обучающейся 10 класса МОУ «Заволжская СОШ» Калининского района Тверской области Васильевой Светланы по физике Этапы развития ракетной техники (номинация учебные предметы)

этапы развития ракетной техники

Ракета имеет более чем тысячелетнюю историю. Индусы первые ввели ее в военно-боевой обиход. Английский капитан Конгрев, испытавший на своих войсках деморализующее действие восточных ракет, превратил ракету в боевой снаряд и способствовал введению ее в армиях многих европейских государств. В своем Трактате о ракете Конгрев утверждает, что он не раз поражал неприятеля на расстоянии 2½ километров 14-килограммовыми ракетными снарядами. Смерть не позволила ему ввести в действие задуманные им 130- и 440- килограммовые ракеты.

Ракеты Вильяма Конгрева 1803 г.

Успехи химии вытеснили ракету из военной техники, и о ней на некоторое время забыли. Лишь Германия и Швейцария не прекращали работ с ракетой и нашли для нее мирные применения: в области спасания на водах и в сельском хозяйстве (своеобразная защита от градобития).

В десятых годах 20 столетия немцы Мауль и Унге вновь пытаются ввести в арсенал военного дела ракету уже в качестве усовершенствованного и конкурирующего с артиллерийскими снарядами изобретения. На войне гг. ракета не имела заметного применения, но трактат Конгрева вновь становится настольной книгой генеральных штабов военных ведомств большинства капиталистических государств.

Возрождению ракетной техники способствовали теоретические работы нашего ученого К. Э. Циолковского, проф. Годдарда, проф. Оберта и др., а также ряда практических испытаний (Оберт, Вальер, Опель, Годдард и т.д.). Ракетная техника за последние годы далеко шагнула вперед. В ряде стран созданы общества, научно-исследовательские учреждения, ракетные лаборатории и ракетодромы полигоны, надежным образом защищенные и приспособленные для испытаний ракет.

Высоты, достигнутые ракетами

Первый этап ракетной техники переключил специалистов области с порохового заряда на применение жидкого горючего (бензин, сжиженные метан и водород, спирт, толуол, нефть, керосин, бензол) в смеси с жидким кислородом. Стало ясно, что будущее принадлежит не малоэнергоемкой и опасной в употреблении пороховой ракете, а усовершенствованному сложному механизму мощного ракетного мотора. Коэффициент полезного действия ракеты (отношение производимой ракетой работы к энергии затрачиваемого горючего) тем больше, чем скорее происходит истечение из нее газов (продуктов горения) и, следовательно, чем быстрее полет.

Впервые подлинный ракетный мотор был создан в 1932 году. Однако, перед конструкторами и поныне стоит нерешенным ряд проблем: горючее, кислород, стойкий металл, автоматическая устойчивость ракеты, управление ракетой в полете, система охлаждения, подача горючего, соотношения весовых показателей, удлинение времени работы мотора и т. д.

Найдена скорость извержения газов: для черного пороха (2 400 м/сек), для пироксилина (2 900 м/сек), нитроглицерина (3 880 м/сек), водорода с кислородом (4 680 м/с), бензина с озоном (4 960 м/с), бензина с кислородом (4 450 м/сек), метана с кислородом (4490 м/сек), керосина с кислородом (4 410 м/сек), алкоголя с кислородом (4 180 м/сек) и водорода с озоном (5 080 м/сек). Сейчас достигнуто уже почти полное решение проблемы управления ракетой на расстоянии. Неожиданная смерть ракетного конструктора Тилинга, при взрыве его лаборатории в 1933 г., не позволила этому исследователю осуществить намеченные им опыты с медленным нарастанием скорости ракеты и плавным безопасным спуском.

Строгая в большинстве случаев засекреченность опытных работ не позволяла долгое время изобразить все новейшие достижения ракетной техники. В прессу проникают лишь отрывочные скудные сведения об успехах ракетного дела. Но очевидными становятся, с одной стороны, предстоящая замена ракетным мотором нормальных двигателей внутреннего сгорания и, с другой введение, взамен дорогостоящей быстро изнашивающейся, требующей большого обслуживания современной артиллерии станковых ракетных снарядов.

Одной из замечательных работ в США является постройка трех ракет, разнообразных по конструкции, размерам, методу действия и подъемной силе они изготовлены инженерами Американского межпланетного общества.

Экспериментальная алюминиевая ракета Эдуарда Пендрея и его сотрудников имеет в длину 1,7 м, диаметр 0,2 м, вес 9 кг и подъемную силу в 27 кг. Рассчитанная на полет до 8 км с последующим спуском на парашюте, ракета состоит из мотора и длинной дюзы (сопла) с трубчатым баком для горючего.

Экспериментальная жидкостная ракета Лоуренса Меннинга и его группы намечена для полета в стратосферу. Ее длина 3 м, а диаметр 0,25 м. Верхняя часть ракеты представляет остроконечную насадку для обтекания в полете. Далее следуют четыре дюзы и кислородо-бензиновые моторы. Спуск ракеты осуществляется при помощи четырехлопастного пропеллера, приходящего в действие в надлежащий момент. Горючее подается в моторы из баков, помещенных в трубчатой части конструкции, методом вбрызгивания.

Франклин Пиро с сотрудниками также соорудил ракету экспериментального типа. В ней вместо обычной камеры сгорания горение происходит в особом конусе, который служит одновременно и дюзой. Горючее поступает в верхнюю часть конуса под давлением паров жидкого кислорода.

Современная многоступенчатая космическая ракета представляет собой сложное сооружение, состоящее из тысяч деталей и устройств. Разрабатываемые в настоящее время ракеты- носители соответствуют высочайшим критериям современной науки и техники, при их создании используются передовые технологии и вычислительная техника. Космические технологии оказывают значительное влияние на нашу жизнь, помогая внедрить новые материалы и сплавы, средства коммуникации, компьютерную технику и т.д.

К числу современных наиболее мощных отечественных ракет- носителей относятся «Союз-2», «Днепр» и «Протон-М».

На модифицированной РН «Протон-М» используются новые агрегаты и системы. Большие головные обтекатели (диаметр 5 м) позволяют более чем вдвое увеличить объем для размещения ПН и конкурировать с зарубежными носителями, например с РН «Ariane-5», а также использовать ряд перспективных разгонных блоков. При первом старте 7 апреля 2001 г. с космодрома Байконур «Протон-М» вывела геостационарный спутник связи «Экран М-4», созданный в НПО ПМ. 11 февраля 2008 г. она вывела на геостационарную орбиту норвежский ИСЗ связи «Thor-5» (масса 2 т), а 15 марта – американский «АМС-14» (масса 4.1 т) того же назначения. С помощью «Протона-М» запускаются спутники «Глонасс М» отечественной навигационной системы.

Многоразовая транспортная система «Спейс Шаттл» эксплуатируется с апреля 1981 г. Изготовлено шесть кораблей («Интерпрайз», «Колумбия», «Челленджер», «Дискавери», «Атлантис», «Индевор»), из них два потерпели катастрофу: «Челленджер» (28 января 1986 г.) и «Колумбия» (1 февраля 2003 г.). Всего совершено 123 полета, в том числе 26 в рамках строительства МКС. С помощью кораблей «Спейс Шаттл» запущены различные ИСЗ, АМС «Магеллан», «Галилео» и «Улисс», космический телескоп им. Хаббла (КТХ), лабораторные блоки «Спейслэб». На орбите ремонтировался КТХ, возвращались КА на Землю, производились стыковки с ОК «Мир»; на МКС доставлялись модули, грузы и экипажи.

Наиболее мощный носитель Европейского космического агентства РН тяжелого класса «Ariane-5». На ракете применяется самый крупный головной обтекатель диаметром 5.4 м и длиной 17 м. Первый старт с космодрома Куру состоялся 4 июня 1996 г. и оказался неудачным. Второй экспериментальный пуск 30 октября 1997 г. прошел успешно (запущены три ИСЗ). РН выводит в основном телекоммуникационные ИСЗ (общей массой до 8 т) на геостационарную орбиту. 9 марта 2008 г. РН «Ариан-5ES» вывела на орбиту первый грузовой корабль (ATV) «Жюль Верн» массой 9.7 т, позднее состыковавшийся с МКС.

Китай использует для запусков ПН ракеты- носители серии «Chang Zheng» ("Великий поход"). РН среднего класса «CZ-3В» используется в настоящее время для запусков с космодрома Сичан китайских телекоммуникационных ИСЗ и спутников других стран на геостационарную орбиту.

Наиболее мощный носитель среднего класса «Н-II» был создан компанией «Rocket System Corporation» в рамках реализации космической программы Японии. Первые три пробных пуска в 1994 – 1995 гг. прошли успешно. На ее основе разработана РН «Н-IIА» с жидкостными стартовыми ускорителями (длина 52.5 м, диаметр 8.2 м, топливо – жидкий водород + жидкий кислород, три ступени и стартовые ускорители, стартовые масса – 410 т и тяга – 8.3 МН, ПН – до 15 т). Она запускается с 2001 г. с космодрома Йосинобу вблизи космического центра Танегасима. ПН представляют собой геостационарные телекоммуникационные и военные спутники массой до 4.8 т. 14 сентября 2007 г. с ее помощью к Луне запущена АМС «Кагуя».

Спасибо за внимание