Proudovým pohybem se rozumí pohyb, při kterém se jedna z jeho částí určitou rychlostí odděluje od těla. Výsledná síla působí sama o sobě. Jinými slovy, postrádá i ten nejmenší kontakt s vnějšími těly.
Proudový pohon v přírodě
Během letní dovolené na jihu se téměř každý z nás, plavající se v moři, setkal s medúzami. Málokdo se ale zamyslel nad tím, že se tato zvířata pohybují stejně jako proudový motor. Princip fungování v přírodě takové jednotky lze pozorovat při přesunu některých druhů mořského planktonu a larev vážek. Kromě toho je účinnost těchto bezobratlých často vyšší než účinnost technických prostředků.
Kdo jiný může předvést, jak funguje proudový motor? Chobotnice, chobotnice a sépie. Podobný pohyb provádí mnoho dalších mořských měkkýšů. Vezměte si například sépie. Nabírá vodu do žaberní dutiny a energicky ji vypouští trychtýřem, který směřuje dozadu nebo do stran. V čemměkkýš se dokáže pohybovat správným směrem.
Princip činnosti proudového motoru lze pozorovat i při přemisťování sádla. Tento mořský živočich nabírá vodu do široké dutiny. Poté se svaly jeho těla stahují a vytlačují tekutinu ven otvorem v zádech. Reakce výsledného paprsku umožňuje pohyb loje vpřed.
Námořní střely
Ale největší dokonalosti dosáhly chobotnice v tryskové navigaci. Dokonce i tvar samotné rakety se zdá být zkopírován z tohoto konkrétního mořského života. Při pohybu nízkou rychlostí chobotnice pravidelně ohýbá svou kosočtvercovou ploutev. K rychlému hodu ale musí použít vlastní „proudový motor“. Princip fungování všech jeho svalů a těla stojí za zvážení podrobněji.
Olihně mají zvláštní plášť. To je svalová tkáň, která obklopuje jeho tělo ze všech stran. Během pohybu zvíře nasává velké množství vody do tohoto pláště a ostře vystřikuje proud speciální úzkou tryskou. Takové akce umožňují chobotnicím pohybovat se trhaně dozadu rychlostí až sedmdesát kilometrů za hodinu. Během pohybu zvíře shromažďuje všech svých deset chapadel do svazku, který dává tělu aerodynamický tvar. Tryska má speciální ventil. Zvíře ji otáčí pomocí svalové kontrakce. To umožňuje mořskému životu změnit směr. Roli volantu při pohybech chobotnice hrají i její chapadla. Nasměruje je doleva nebo doprava, dolůnebo nahoru, snadno se vyhýbají kolizím s různými překážkami.
Existuje druh olihně (stenoteuthys), který je držitelem titulu nejlepšího pilota mezi měkkýši. Popište princip činnosti proudového motoru - a pochopíte, proč toto zvíře při pronásledování ryb někdy vyskočí z vody, dokonce se dostane na paluby lodí plujících přes oceán. jak se to stane? Pilot chobotnice, která je ve vodním živlu, pro něj vyvíjí maximální proudový tah. To mu umožňuje létat nad vlnami na vzdálenost až padesát metrů.
Pokud vezmeme v úvahu proudový motor, princip fungování kterého zvířete lze více zmínit? To jsou na první pohled pytlovité chobotnice. Jejich plavci nejsou tak rychlí jako chobotnice, ale v případě nebezpečí jim mohou rychlost závidět i ti nejlepší sprinteři. Biologové, kteří studovali migraci chobotnic, zjistili, že se pohybují jako tryskový motor.
Zvíře s každým proudem vody vyhozeným z trychtýře trhne dva nebo dokonce dva a půl metru. Chobotnice přitom plave zvláštním způsobem - pozpátku.
Další příklady proudového pohonu
Ve světě rostlin jsou rakety. Princip proudového motoru lze pozorovat, když se „šílená okurka“i při velmi lehkém doteku vysokou rychlostí odrazí od stonku a současně odmítne lepkavou tekutinu se semeny. Přitom samotný plod letí značnou vzdálenost (až 12 m) opačným směrem.
Je možné pozorovat také princip proudového motoru,zatímco na lodi. Pokud jsou z ní vrženy těžké kameny do vody v určitém směru, pak pohyb začne v opačném směru. Princip činnosti raketového proudového motoru je stejný. Jen tam se místo kamenů používají plyny. Vytvářejí reaktivní sílu, která zajišťuje pohyb jak ve vzduchu, tak ve vzácném prostoru.
Fantastické cesty
Lidstvo dlouho snilo o letu do vesmíru. Svědčí o tom práce spisovatelů sci-fi, kteří k dosažení tohoto cíle nabízeli nejrůznější prostředky. Například hrdina příběhu francouzského spisovatele Hercula Savignina Cyrano de Bergerac dosáhl Měsíce na železném vozíku, nad kterým se neustále vrhal silný magnet. Na stejnou planetu dorazil i slavný Munchausen. Na cestu mu pomohl obří stonek fazole.
Proudový pohon se v Číně používal již v prvním tisíciletí před naším letopočtem. Bambusové trubice, které byly naplněny střelným prachem, přitom sloužily jako jakési rakety pro zábavu. Mimochodem, projekt prvního auta na naší planetě, který vytvořil Newton, byl také s proudovým motorem.
Historie vzniku RD
Pouze v 19. Lidský sen o vesmíru začal nabývat konkrétních rysů. Ostatně právě v tomto století ruský revolucionář N. I. Kibalčič vytvořil světově první projekt letadla s proudovým motorem. Všechny papíry sepsal Narodnaja Volja ve vězení, kde skončil po pokusu o atentát na Alexandra. Ale bohužel dne 04.03.1881Kibalchich byl popraven a jeho nápad nenašel praktickou realizaci.
Na začátku 20. stol. myšlenku použití raket pro lety do vesmíru předložil ruský vědec K. E. Tsiolkovsky. Poprvé byla jeho práce, obsahující popis pohybu tělesa s proměnnou hmotností ve formě matematické rovnice, publikována v roce 1903. Později vědec vypracoval samotné schéma proudového motoru poháněného kapalným palivem.
Tsiolkovsky také vynalezl vícestupňovou raketu a předložil myšlenku vytvoření skutečných vesmírných měst na oběžné dráze v blízkosti Země. Ciolkovskij přesvědčivě dokázal, že jediným prostředkem pro let do vesmíru je raketa. Tedy aparát vybavený proudovým motorem, tankovaným palivem a okysličovadlem. Pouze taková raketa je schopna překonat gravitaci a letět za zemskou atmosféru.
Průzkum vesmíru
Článek Ciolkovského, publikovaný v periodiku „Scientific Review“, prokázal vědcovu pověst jako snílek. Nikdo nebral jeho argumenty vážně.
Tsiolkovského nápad realizovali sovětští vědci. V čele Sergeje Pavloviče Koroljova vypustili první umělou družici Země. 4. října 1957 byla tato aparatura vynesena na oběžnou dráhu raketou s proudovým motorem. Práce RD byla založena na přeměně chemické energie, kterou palivo přenáší na proud plynu a mění se na kinetickou energii. V tomto případě se raketa pohybuje opačným směrem.směr.
Proudový motor, jehož princip se používá již řadu let, nachází své uplatnění nejen v kosmonautice, ale také v letectví. Nejvíce se ale používá k odpalování raket. Koneckonců, pouze RD je schopen pohybovat zařízením v prostoru, ve kterém není žádné médium.
Liquid Jet Engine
Ti, kteří vystřelili ze střelné zbraně nebo jen sledovali tento proces ze strany, vědí, že existuje síla, která zcela jistě zatlačí hlaveň zpět. Navíc s větší částkou poplatku se návratnost určitě zvýší. Proudový motor funguje stejným způsobem. Jeho princip činnosti je podobný tomu, jak je hlaveň zatlačena zpět působením proudu horkých plynů.
Pokud jde o raketu, proces, během kterého je směs zapálena, je pozvolný a nepřetržitý. Jedná se o nejjednodušší motor na tuhá paliva. Je dobře známý všem raketovým modelářům.
V proudovém motoru na kapalné pohonné hmoty (LPRE) se k vytvoření pracovní tekutiny nebo tlačného proudu používá směs paliva a okysličovadla. Poslední je zpravidla kyselina dusičná nebo kapalný kyslík. Palivo v LRE je petrolej.
Princip činnosti proudového motoru, který byl u prvních vzorků, se dochoval dodnes. Teprve nyní používá kapalný vodík. Při oxidaci této látky se specifický impuls zvýší o 30 % ve srovnání s prvními raketovými motory na kapalná paliva. Stojí za to říci, že myšlenka použití vodíku bylanavrhl sám Ciolkovskij. Obtíže při práci s touto extrémně výbušnou látkou v té době však byly prostě nepřekonatelné.
Jaký je princip fungování proudového motoru? Palivo a okysličovadlo vstupují do pracovní komory ze samostatných nádrží. Dále se složky převedou na směs. Hoří a uvolňuje obrovské množství tepla pod tlakem desítek atmosfér.
Součástky vstupují do pracovní komory proudového motoru různými způsoby. Oxidační činidlo se zde zavádí přímo. Palivo ale urazí delší dráhu mezi stěnami komory a tryskou. Zde se ohřívá a již má vysokou teplotu a je vržen do spalovací zóny četnými tryskami. Dále proud tvořený tryskou praskne a poskytuje letounu tlačný moment. Tak se pozná, jaký princip činnosti má proudový motor (stručně). Tento popis nezmiňuje mnoho komponent, bez kterých by provoz LRE nebyl možný. Mezi nimi jsou kompresory potřebné k vytvoření tlaku potřebného pro vstřikování, ventily, napájecí turbíny atd.
Moderní použití
Navzdory skutečnosti, že provoz proudového motoru vyžaduje velké množství paliva, raketové motory slouží lidem i dnes. Používají se jako hlavní hnací motory v nosných raketách a také jako posunovací motory pro různé kosmické lodě a orbitální stanice. V letectví se používají jiné typy pojezdových drah, které mají mírně odlišné výkonnostní charakteristiky adesign.
Vývoj letectví
Od počátku 20. století až do vypuknutí druhé světové války lidé létali pouze v letadlech s vrtulí. Tato zařízení byla vybavena spalovacími motory. Pokrok však nezůstal stát. S jeho vývojem vznikla potřeba vytvořit výkonnější a rychlejší letouny. Zde však konstruktéři letadel čelí zdánlivě neřešitelnému problému. Faktem je, že i při mírném zvýšení výkonu motoru se hmotnost letadla výrazně zvýšila. Východisko ze vzniklé situace však našel Angličan Frank Will. Vytvořil zásadně nový motor, nazvaný proudový. Tento vynález dal silný impuls rozvoji letectví.
Princip činnosti leteckého proudového motoru je podobný činnosti požární hadice. Jeho hadice má zkosený konec. Voda vytékající úzkým otvorem výrazně zvyšuje svou rychlost. Síla zpětného tlaku vytvořená v tomto případě je tak silná, že hasič stěží udrží hadici v rukou. Toto chování vody může také vysvětlit princip činnosti leteckého proudového motoru.
Směrové pojezdové dráhy
Tento typ proudového motoru je nejjednodušší. Můžete si to představit ve formě trubky s otevřenými konci, která je instalována na pohyblivé rovině. Před jeho průřez se rozšiřuje. Díky této konstrukci vstupní vzduch snižuje svou rychlost a zvyšuje se jeho tlak. Nejširší místo takové trubkyje spalovací komora. Zde je palivo vstřikováno a následně spáleno. Takový proces přispívá k zahřívání vzniklých plynů a jejich silné expanzi. To vytváří tah proudového motoru. Produkují ho všechny stejné plyny, když silou vybuchnou z úzkého konce trubky. Je to tento tah, díky kterému letadlo letí.
Problémy s používáním
Motory Sramjet mají určité nevýhody. Jsou schopni pracovat pouze na letadle, které je v pohybu. Letadlo v klidu nemůže být aktivováno pojezdovými dráhami s přímým prouděním. Ke zvednutí takového letadla do vzduchu je potřeba jakýkoli jiný startovací motor.
Řešení problémů
Princip činnosti proudového motoru proudového letadla, který postrádá nedostatky pojezdové dráhy s přímým prouděním, umožnil konstruktérům letadel vytvořit nejmodernější letadla. Jak tento vynález funguje?
Hlavním prvkem proudového motoru je plynová turbína. S jeho pomocí se aktivuje vzduchový kompresor, kterým prochází stlačený vzduch do speciální komory. Produkty získané spalováním paliva (nejčastěji petroleje) dopadají na lopatky turbíny, která ji pohání. Dále proud vzduchu a plynu prochází do trysky, kde se zrychluje na vysoké rychlosti a vytváří obrovskou sílu paprsku.
Zvýšení výkonu
Reaktivní přítlačná síla můževýrazně zvýšit v krátké době. K tomu se používá dodatečné spalování. Jde o vstřikování dodatečného množství paliva do proudu plynu unikajícího z turbíny. Nevyužitý kyslík v turbíně přispívá ke spalování petroleje, což zvyšuje tah motoru. Při vysokých rychlostech nárůst jeho hodnoty dosahuje 70% a při nízkých rychlostech - 25-30%.
