Suihkun alla ymmärretään liikettä, jossa yksi sen osa irtoaa kehosta tietyllä nopeudella. Tuloksena oleva voima vaikuttaa itsestään. Toisin sanoen häneltä puuttuu pieninkin kosketus ulkopuolisiin kehoihin.
Suihkukoneisto luonnossa
Kesälomalla etelässä melkein jokainen meistä meressä uimassa tapasi meduusoja. Mutta harvat ihmiset ajattelivat sitä tosiasiaa, että nämä eläimet liikkuvat samalla tavalla kuin suihkumoottori. Tällaisen yksikön luonteen toimintaperiaate voidaan havaita siirrettäessä tietyntyyppisiä meriplanktonia ja sudenkorentotoukkia. Lisäksi näiden selkärangattomien tehokkuus on usein korkeampi kuin teknisten keinojen.
Kuka muu voi osoittaa, kuinka suihkumoottori toimii? Kalmari, mustekala ja seepia. Samanlaisen liikkeen tekevät monet muutkin merinilviäiset. Otetaan esimerkiksi seepia. Hän ottaa vettä kidusonteloonsa ja heittää sen voimakkaasti ulos suppilon kautta, jonka hän ohjaa taaksepäin tai sivuttain. Jossanilviäinen pystyy liikkumaan oikeaan suuntaan.
Suihkumoottorin toimintaperiaate voidaan huomioida myös laardia siirrettäessä. Tämä merieläin imee vettä laajaan onteloon. Sen jälkeen hänen kehonsa lihakset supistuvat ja työntävät nesteen ulos selässä olevan reiän kautta. Tuloksena olevan suihkun reaktio mahdollistaa talin liikkumisen eteenpäin.
Meriohjukset
Mutta kalmarit ovat saavuttaneet suurimman täydellisyyden jet-navigaatiossa. Jopa itse raketin muoto näyttää olevan kopioitu tästä nimenomaisesta meren elämästä. Liikkuessaan alhaisella nopeudella kalmari taivuttaa ajoittain timantinmuotoista evääänsä. Mutta nopeaa heittoa varten hänen on käytettävä omaa "suihkumoottoriaan". Hänen kaikkien lihaksiensa ja kehonsa toimintaperiaate kannattaa pohtia tarkemmin.
Kalmarilla on erikoinen vaippa. Tämä on lihaskudosta, joka ympäröi hänen kehoaan kaikilta puolilta. Liikkeessä eläin imee suuren määrän vettä tähän vaippaan ja heittää suihkun jyrkästi erityisen kapean suuttimen läpi. Tällaisten toimien avulla kalmarit voivat liikkua nykäyksillä taaksepäin jopa seitsemänkymmenen kilometrin tuntinopeudella. Liikkeessä eläin kokoaa kaikki kymmenen lonkeroaan nippuun, mikä antaa keholle virtaviivaisen muodon. Suuttimessa on erityinen venttiili. Eläin kääntää sen lihasten supistumisen avulla. Tämä mahdollistaa meren elämän suunnan muuttamisen. Ohjauspyörän roolia kalmarin liikkeiden aikana hoitavat myös sen lonkerot. Hän ohjaa ne vasemmalle tai oikealle, alastai ylöspäin väistäen helposti törmäyksiä erilaisiin esteisiin.
On olemassa kalmarilaji (stenoteuthys), jolla on äyriäisten parhaan lentäjän titteli. Kuvaile suihkumoottorin toimintaperiaatetta - ja ymmärrät, miksi kalaa jahtaaessaan tämä eläin joskus hyppää vedestä, jopa joutuessaan v altameren yli purjehtivien laivojen kansille. Miten se tapahtuu? Pilottikalmari, joka on vesielementissä, kehittää hänelle maksimaalisen suihkun työntövoiman. Näin hän voi lentää a altojen yli jopa viidenkymmenen metrin etäisyydeltä.
Jos ajatellaan suihkumoottoria, minkä eläimen toimintaperiaatetta voidaan mainita enemmän? Nämä ovat ensi silmäyksellä pussillisia mustekaloja. Heidän uimarinsa eivät ole yhtä nopeita kuin kalmarit, mutta vaaratilanteessa parhaatkin pikajuoksijat voivat kadehtia heidän nopeuttaan. Mustekalan vaellusta tutkineet biologit ovat havainneet, että ne liikkuvat kuten suihkumoottori toimii.
Eläin, jonka jokainen vesisuihku heittää ulos suppilosta, tekee kahden tai jopa kahden ja puolen metrin nykimisen. Samaan aikaan mustekala ui omituisella tavalla - taaksepäin.
Muita esimerkkejä suihkukoneistosta
Kasvien maailmassa on raketteja. Suihkumoottorin periaate on havaittavissa, kun "hullu kurkku" pomppii varresta erittäin kevyelläkin kosketuksella suurella nopeudella, samalla kun se hylkii tahmean nesteen siemenillä. Samalla sikiö itse lentää huomattavan matkan (jopa 12 m) vastakkaiseen suuntaan.
Suihkumoottorin periaate voidaan myös huomioida,veneessä ollessaan. Jos siitä heitetään raskaita kiviä veteen tiettyyn suuntaan, liike alkaa vastakkaiseen suuntaan. Rakettisuihkumoottorin toimintaperiaate on sama. Vain siellä käytetään kaasuja kivien sijasta. Ne luovat reaktiivisen voiman, joka tarjoaa liikkeen sekä ilmassa että harvinaisessa tilassa.
Fantastisia matkoja
Ihmiskunta on pitkään haaveillut lentää avaruuteen. Tämän todistavat tieteiskirjailijoiden teokset, jotka tarjosivat erilaisia keinoja tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Esimerkiksi ranskalaisen kirjailijan Hercule Savigninin tarinan sankari Cyrano de Bergerac saavutti kuun rautakärryllä, jonka päälle nousi jatkuvasti vahva magneetti. Kuuluisa Münchausen saavutti myös saman planeetan. Jättiläinen pavunvarsi auttoi häntä tekemään matkaa.
Suihkukoneistoa käytettiin Kiinassa jo ensimmäisellä vuosituhannella eKr. Samaan aikaan ruudilla täytetyt bambuputket toimivat eräänlaisina raketteina huvin vuoksi. Muuten, Newtonin luomassa planeettamme ensimmäisen auton projektissa oli myös suihkumoottori.
RD:n luomisen historia
Vain 1800-luvulla. Ihmiskunnan unelma ulkoavaruudesta alkoi saada konkreettisia piirteitä. Loppujen lopuksi juuri tällä vuosisadalla Venäjän vallankumouksellinen N. I. Kibalchich loi maailman ensimmäisen suihkumoottorilla varustetun lentokoneen. Kaikki paperit laati Narodnaja Volja vankilassa, jonne hän päätyi Aleksanterin salamurhayrityksen jälkeen. Mutta valitettavasti 3.4.1881Kibalchich teloitettiin, eikä hänen ideansa löytänyt käytännön toteutusta.
1900-luvun alussa. venäläinen tiedemies K. E. Tsiolkovsky esitti idean käyttää raketteja avaruuteen lentämiseen. Ensimmäistä kertaa hänen työnsä, joka sisälsi kuvauksen muuttuvan massan kappaleen liikkeestä matemaattisen yhtälön muodossa, julkaistiin vuonna 1903. Myöhemmin tiedemies kehitti nestemäisellä polttoaineella toimivan suihkumoottorin kaavion.
Lisäksi Tsiolkovski keksi monivaiheisen raketin ja esitti ajatuksen todellisten avaruuskaupunkien luomisesta lähellä maapalloa. Tsiolkovski osoitti vakuuttavasti, että ainoa keino avaruuslentoon on raketti. Eli suihkumoottorilla varustettu laite, joka on tankattu polttoaineella ja hapettimella. Vain tällainen raketti pystyy voittamaan painovoiman ja lentää maan ilmakehän yli.
Avaruustutkimus
Tsiolkovskin artikkeli, joka julkaistiin aikakauslehdessä "Scientific Review", vahvisti tiedemiehen maineen unelmoijana. Kukaan ei ottanut hänen argumenttejaan vakavasti.
Tsiolkovskin idean toteuttivat Neuvostoliiton tiedemiehet. Sergei Pavlovich Korolevin johtamana he lähettivät ensimmäisen keinotekoisen maasatelliitin. 4. lokakuuta 1957 tämä laite toimitettiin kiertoradalle suihkumoottorilla varustetulla raketilla. RD:n työ perustui kemiallisen energian muuntamiseen, jonka polttoaine siirtää kaasusuihkulle, muuttuen kineettiseksi energiaksi. Tässä tapauksessa raketti liikkuu vastakkaiseen suuntaan.suunta.
Suihkumoottori, jonka periaatetta on käytetty jo vuosia, löytää sovelluksensa paitsi astronautiikassa, myös ilmailussa. Mutta ennen kaikkea sitä käytetään rakettien laukaisuun. Loppujen lopuksi vain RD pystyy liikuttamaan laitetta tilassa, jossa ei ole välinettä.
nestesuihkumoottori
Ne, jotka ovat ampuneet ampuma-aseella tai vain seuranneet tätä prosessia sivulta, tietävät, että on olemassa voima, joka varmasti työntää piipun taaksepäin. Lisäksi suuremmalla veloitusmäärällä tuotto varmasti kasvaa. Suihkumoottori toimii samalla tavalla. Sen toimintaperiaate on samanlainen kuin kuinka tynnyri työnnetään takaisin kuuman kaasusuihkun vaikutuksesta.
Raketin os alta prosessi, jonka aikana seos sytytetään, on asteittainen ja jatkuva. Tämä on yksinkertaisin kiinteän polttoaineen moottori. Hänet tuntevat hyvin kaikki rakettimallintajat.
Nesteajoainesuihkumoottorissa (LPRE) polttoaineen ja hapettimen seosta käytetään työnesteen tai työntösuihkun luomiseen. Viimeinen on yleensä typpihappo tai nestemäinen happi. LRE:n polttoaine on kerosiinia.
Suihkumoottorin toimintaperiaate, joka oli ensimmäisissä näytteissä, on säilynyt tähän päivään asti. Vasta nyt se käyttää nestemäistä vetyä. Kun tämä aine hapetetaan, ominaisimpulssi kasvaa 30 % verrattuna ensimmäisiin nestemäisiä polttoaineita käyttäviin rakettimoottoreihin. On syytä sanoa, että ajatus vedyn käytöstä oliTsiolkovski itse ehdotti. Kuitenkin vaikeudet työskennellä tämän erittäin räjähtävän aineen kanssa tuolloin olivat yksinkertaisesti ylitsepääsemättömiä.
Mikä on suihkumoottorin toimintaperiaate? Polttoaine ja hapetin tulevat työkammioon erillisistä säiliöistä. Seuraavaksi komponentit muunnetaan seokseksi. Se palaa ja vapauttaa v altavan määrän lämpöä kymmenien ilmakehän paineen alaisena.
Komponentit tulevat suihkumoottorin työkammioon eri tavoin. Hapettava aine lisätään tähän suoraan. Mutta polttoaine kulkee pidemmän matkan kammion seinien ja suuttimen välillä. Täällä se lämmitetään ja jo korkeassa lämpötilassa heitetään palamisalueelle lukuisten suuttimien kautta. Lisäksi suuttimen muodostama suihku murtuu ja antaa lentokoneelle työntömomentin. Näin voit kertoa suihkumoottorin toimintaperiaatteen (lyhyesti). Tässä kuvauksessa ei mainita monia komponentteja, joita ilman LRE:n toiminta olisi mahdotonta. Niiden joukossa ovat kompressorit, joita tarvitaan ruiskutukseen tarvittavan paineen luomiseen, venttiilit, syöttöturbiinit jne.
Moderni käyttö
Huolimatta siitä, että suihkumoottorin käyttö vaatii paljon polttoainetta, rakettimoottorit palvelevat ihmisiä edelleen. Niitä käytetään kantorakettien pääpropulsiomoottoreina sekä erilaisten avaruusalusten ja kiertorata-asemien vaihtomoottoreina. Ilmailussa käytetään muunlaisia rullausteitä, joilla on hieman erilaiset suorituskykyominaisuudet jasuunnittelu.
Ilmailun kehittäminen
1900-luvun alusta toisen maailmansodan puhkeamiseen ihmiset lensivät vain potkurivetoisilla lentokoneilla. Nämä laitteet oli varustettu polttomoottoreilla. Edistys ei kuitenkaan pysähtynyt. Sen kehityksen myötä syntyi tarve luoda tehokkaampia ja nopeampia lentokoneita. Tässä lentokonesuunnittelijat kohtaavat kuitenkin näennäisen ratkaisemattoman ongelman. Tosiasia on, että jopa moottorin tehon pienellä lisäyksellä lentokoneen massa kasvoi merkittävästi. Englantilainen Frank Will löysi kuitenkin tien ulos syntyneestä tilanteesta. Hän loi täysin uuden moottorin, nimeltään jet. Tämä keksintö antoi voimakkaan sysäyksen ilmailun kehitykselle.
Lentokoneen suihkumoottorin toimintaperiaate on samanlainen kuin paloletkun. Sen letkussa on kartiomainen pää. Kapeasta aukosta ulos virtaava vesi lisää merkittävästi nopeuttaan. Tässä tapauksessa syntynyt vastapainevoima on niin voimakas, että palomies tuskin voi pitää letkua käsissään. Tämä veden käyttäytyminen voi myös selittää lentokoneen suihkumoottorin toimintaperiaatteen.
Suuntarullausreitit
Tämäntyyppinen suihkumoottori on yksinkertaisin. Voit kuvitella sen putken muodossa, jossa on avoimet päät ja joka on asennettu liikkuvaan tasoon. Edessä sen poikkileikkaus laajenee. Tämän rakenteen ansiosta sisään tuleva ilma vähentää nopeuttaan ja sen paine kasvaa. Tällaisen putken levein kohtaon polttokammio. Täällä polttoaine ruiskutetaan ja sitten poltetaan. Tällainen prosessi edistää muodostuneiden kaasujen kuumenemista ja niiden voimakasta laajenemista. Tämä luo suihkumoottorin työntövoiman. Sitä tuottavat kaikki samat kaasut, kun ne purskaavat voimalla ulos putken kapeasta päästä. Tämä työntövoima saa koneen lentämään.
Käyttöongelmia
Sramjet-moottoreissa on joitain haittoja. He pystyvät työskentelemään vain liikkeessä olevassa lentokoneessa. Lepotilassa olevaa lentokonetta ei voi aktivoida suoravirtausrullausteillä. Tällaisen lentokoneen nostamiseksi ilmaan tarvitaan mikä tahansa muu käynnistysmoottori.
Ongelmanratkaisu
Suihkuturbiinityyppisen lentokoneen suihkumoottorin toimintaperiaate, josta puuttuvat suoravirtauksen rullaustien puutteet, mahdollisti lentokoneiden suunnittelijoiden luomisen edistyneimmällä lentokoneella. Kuinka tämä keksintö toimii?
Suihkuturbiinimoottorin pääelementti on kaasuturbiini. Sen avulla aktivoituu ilmakompressori, jonka läpi paineilma ohjataan erityiseen kammioon. Polttoaineen (yleensä kerosiinin) palamisen seurauksena saadut tuotteet putoavat turbiinin siipille, jotka käyttävät sitä. Lisäksi ilma-kaasuvirtaus kulkee suuttimeen, jossa se kiihtyy suuriin nopeuksiin ja luo v altavan suihkun työntövoiman.
Tehon lisäys
Reaktiivinen työntövoima voilisääntyvät merkittävästi lyhyessä ajassa. Tätä varten käytetään jälkipolttoa. Se on ylimääräisen polttoainemäärän ruiskuttamista turbiinista poistuvaan kaasuvirtaan. Käyttämätön happi turbiinissa edistää kerosiinin palamista, mikä lisää moottorin työntövoimaa. Suurilla nopeuksilla sen arvon nousu saavuttaa 70 % ja alhaisilla nopeuksilla - 25-30 %.
