გადაფრენის ქვეშ იგულისხმება, რომელშიც მისი ერთ-ერთი ნაწილი გამოყოფილია სხეულისგან გარკვეული სიჩქარით. შედეგად მიღებული ძალა მოქმედებს თავისთავად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მას არ აქვს თუნდაც ოდნავი კონტაქტი გარე სხეულებთან.
რეაქტიული ძრავა ბუნებაში
სამხრეთში ზაფხულის არდადეგების დროს, ზღვაში ბანაობისას თითქმის ყველა ჩვენგანი მედუზას შეხვდა. მაგრამ ცოტა ადამიანი ფიქრობდა იმაზე, რომ ეს ცხოველები ისევე მოძრაობენ, როგორც რეაქტიული ძრავა. ასეთი ერთეულის ბუნებაში მუშაობის პრინციპი შეიძლება შეინიშნოს საზღვაო პლანქტონისა და ჭრიჭინას ლარვების ზოგიერთი სახეობის გადაადგილებისას. უფრო მეტიც, ამ უხერხემლოების ეფექტურობა ხშირად უფრო მაღალია, ვიდრე ტექნიკური საშუალებების ეფექტურობა.
სხვას ვის შეუძლია აჩვენოს, თუ როგორ მუშაობს რეაქტიული ძრავა? კალმარი, რვაფეხა და კუტი თევზი. ანალოგიურ მოძრაობას აკეთებს მრავალი სხვა ზღვის მოლუსკი. აიღეთ, მაგალითად, ჭანჭიკი. ის წყალს ღებულობს ლოყის ღრუში და ენერგიულად აგდებს ძაბრის მეშვეობით, რომელსაც უკან ან გვერდით მიმართავს. სადაცმოლუსკს შეუძლია სწორი მიმართულებით მოძრაობა.
რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი შეიძლება დაცული იყოს ცხიმის გადაადგილებისას. ეს ზღვის ცხოველი წყალს ფართო ღრუში იღებს. ამის შემდეგ, მისი სხეულის კუნთები იკუმშება და სითხეს უკანა ხვრელში გამოჰყავს. წარმოქმნილი ჭავლის რეაქცია საშუალებას აძლევს ბალიშს წინ წავიდეს.
ზღვის რაკეტები
მაგრამ კალმარებმა მიაღწიეს უდიდეს სრულყოფილებას რეაქტიულ ნავიგაციაში. თავად რაკეტის ფორმაც კი, როგორც ჩანს, კოპირებულია ამ კონკრეტული საზღვაო ცხოვრებიდან. დაბალი სიჩქარით მოძრაობისას კალმარი პერიოდულად ღუნავს ალმასის ფორმის ფარფლს. მაგრამ სწრაფი სროლისთვის მას საკუთარი „რეაქტიული ძრავის“გამოყენება უწევს. მისი ყველა კუნთისა და სხეულის მუშაობის პრინციპი უფრო დეტალურად ღირს.
კალმარებს თავისებური მანტია აქვთ. ეს არის კუნთოვანი ქსოვილი, რომელიც მის სხეულს ყველა მხრიდან აკრავს. მოძრაობის დროს ცხოველი იწოვს დიდი მოცულობის წყალს ამ მანტიაში, მკვეთრად გამოდევნის ჭავლს სპეციალური ვიწრო საქშენით. ასეთი ქმედებები საშუალებას აძლევს კალმარებს გადაადგილდნენ მოძრაობით უკან, საათში სამოცდაათ კილომეტრამდე სიჩქარით. მოძრაობის დროს ცხოველი აგროვებს თავის ათივე საცეცს შეკვრაში, რაც სხეულს აძლევს გამარტივებულ ფორმას. საქშენს აქვს სპეციალური სარქველი. ცხოველი მას აბრუნებს კუნთების შეკუმშვის დახმარებით. ეს საშუალებას აძლევს საზღვაო ცხოვრებას შეცვალოს მიმართულება. საჭის როლს კალმარის მოძრაობების დროს ასრულებს მისი საცეცები. ის მიმართავს მათ მარცხნივ ან მარჯვნივ, ქვემოთან ზემოთ, ადვილად აარიდებთ შეჯახებას სხვადასხვა დაბრკოლებებთან.
არსებობს კალმარის სახეობა (stenoteuthys), რომელიც საუკეთესო პილოტის ტიტულს ატარებს მოლუსკებს შორის. აღწერეთ რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი - და მიხვდებით, რატომ დევს თევზს, ეს ცხოველი ზოგჯერ წყლიდან ხტება, ოკეანის გადაღმა მცურავი გემების გემბანზეც კი ჯდება. როგორ ხდება ეს? პილოტი კალმარი, წყლის ელემენტში ყოფნისას, უვითარებს მისთვის მაქსიმალურ რეაქტიულ ბიძგს. ეს საშუალებას აძლევს მას გადაფრინდეს ტალღებზე ორმოცდაათ მეტრამდე მანძილზე.
რეაქტიული ძრავა თუ გავითვალისწინებთ, რომელი ცხოველის მოქმედების პრინციპი შეიძლება უფრო მეტად აღინიშნოს? ეს არის, ერთი შეხედვით, ჩანთა რვაფეხა. მათი მოცურავეები არ არიან ისეთი სწრაფები, როგორც კალმარები, მაგრამ საფრთხის შემთხვევაში საუკეთესო სპრინტერებსაც კი შეუძლიათ შურდეს მათი სისწრაფე. ბიოლოგებმა, რომლებმაც რვაფეხის მიგრაცია შეისწავლეს, აღმოაჩინეს, რომ ისინი მოძრაობენ ისე, როგორც რეაქტიული ძრავა მუშაობს.
ცხოველი ძაბრიდან ამოგდებული წყლის ყოველი ჭავლით აკეთებს ორ ან თუნდაც ორნახევარი მეტრის ჯოხს. ამავდროულად, რვაფეხა თავისებურად ცურავს - უკან.
რეაქტიული ძრავის სხვა მაგალითები
მცენარეთა სამყაროში არის რაკეტები. რეაქტიული ძრავის პრინციპის დაკვირვება შესაძლებელია მაშინაც კი, როდესაც ძალიან მსუბუქი შეხებითაც კი, „გიჟური კიტრი“ყუნწიდან დიდი სიჩქარით იხრება და ამავდროულად თესლებთან ერთად უარყოფს წებოვან სითხეს. ამავდროულად, ნაყოფი თავად გადის მნიშვნელოვან მანძილზე (12 მ-მდე) საპირისპირო მიმართულებით.
შეიძლება დაიცვან რეაქტიული ძრავის პრინციპი,ნავზე ყოფნისას. თუ მისგან წყალში მძიმე ქვები ჩააგდეს გარკვეული მიმართულებით, მაშინ მოძრაობა საპირისპირო მიმართულებით დაიწყება. სარაკეტო რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი იგივეა. მხოლოდ იქ გაზები გამოიყენება ქვების ნაცვლად. ისინი ქმნიან რეაქტიულ ძალას, რომელიც უზრუნველყოფს მოძრაობას როგორც ჰაერში, ასევე იშვიათ სივრცეში.
ფანტასტიკური მოგზაურობა
კაცობრიობა დიდი ხანია ოცნებობს კოსმოსში გაფრენაზე. ამას მოწმობს სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლების ნაშრომები, რომლებიც ამ მიზნის მისაღწევად მრავალფეროვან საშუალებას სთავაზობდნენ. მაგალითად, ფრანგი მწერლის ჰერკულე სავინინის მოთხრობის გმირმა, სირანო დე ბერჟერაკმა მთვარემდე მიაღწია რკინის ეტლზე, რომელზედაც გამუდმებით ყრიდნენ ძლიერ მაგნიტს. ამავე პლანეტაზე მიაღწია ცნობილმა მიუნჰაუზენმაც. გიგანტური ლობიოს ღერო დაეხმარა მას მოგზაურობაში.
რეაქტიული ძრავა გამოიყენებოდა ჩინეთში ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე პირველ ათასწლეულში. ამავდროულად, ბამბუკის მილები, რომლებიც სავსე იყო დენთით, ერთგვარი რაკეტების ფუნქციას ასრულებდა გასართობად. სხვათა შორის, ნიუტონის მიერ შექმნილი ჩვენს პლანეტაზე პირველი მანქანის პროექტიც რეაქტიული ძრავით იყო.
რდ-ის შექმნის ისტორია
მხოლოდ მე-19 ს. კაცობრიობის ოცნებამ გარე სივრცეზე დაიწყო კონკრეტული თვისებების შეძენა. ბოლოს და ბოლოს, სწორედ ამ საუკუნეში რუსმა რევოლუციონერმა ნ.ი.კიბალჩიჩმა შექმნა თვითმფრინავის მსოფლიოში პირველი პროექტი რეაქტიული ძრავით. ყველა საბუთი შეადგინა ნაროდნაია ვოლიამ ციხეში, სადაც ის ალექსანდრეზე მკვლელობის მცდელობის შემდეგ დასრულდა. მაგრამ, სამწუხაროდ, 1881-03-04 წკიბალჩიჩი აღსრულდა და მისმა იდეამ პრაქტიკული განხორციელება ვერ ჰპოვა.
მე-20 საუკუნის დასაწყისში. კოსმოსში ფრენისთვის რაკეტების გამოყენების იდეა წამოაყენა რუსმა მეცნიერმა კ.ე.ციოლკოვსკიმ. პირველად მისი ნაშრომი, რომელიც შეიცავს ცვლადი მასის სხეულის მოძრაობის აღწერას მათემატიკური განტოლების სახით, გამოქვეყნდა 1903 წელს. მოგვიანებით, მეცნიერმა შეიმუშავა რეაქტიული ძრავის სქემა, რომელსაც მართავდა თხევადი საწვავი.
ასევე, ციოლკოვსკიმ გამოიგონა მრავალსაფეხურიანი რაკეტა და წამოაყენა იდეა დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე რეალური კოსმოსური ქალაქების შექმნის შესახებ. ციოლკოვსკიმ დამაჯერებლად დაამტკიცა, რომ კოსმოსური ფრენის ერთადერთი საშუალება რაკეტაა. ანუ რეაქტიული ძრავით აღჭურვილი აპარატი, საწვავი და ოქსიდიზატორი. მხოლოდ ასეთ რაკეტას შეუძლია გადალახოს გრავიტაცია და გაფრინდეს დედამიწის ატმოსფეროს მიღმა.
კოსმოსის კვლევა
ციოლკოვსკის სტატიამ, რომელიც გამოქვეყნდა პერიოდულ გამოცემა "სამეცნიერო მიმოხილვაში", დაადგინა მეცნიერის, როგორც მეოცნებე რეპუტაცია. სერიოზულად არავინ აღიქვამდა მის არგუმენტებს.
ციოლკოვსკის იდეა საბჭოთა მეცნიერებმა განახორციელეს. სერგეი პავლოვიჩ კოროლევის ხელმძღვანელობით მათ პირველი ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრი გაუშვეს. 1957 წლის 4 ოქტომბერს ეს აპარატი ორბიტაზე გადაიტანეს რეაქტიული ძრავის მქონე რაკეტით. RD-ის მუშაობა ეფუძნებოდა ქიმიური ენერგიის გარდაქმნას, რომელიც საწვავით გადადის გაზის ჭავლში და გადაიქცევა კინეტიკურ ენერგიად. ამ შემთხვევაში რაკეტა საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობს.მიმართულება.
რეაქტიული ძრავა, რომლის პრინციპი უკვე მრავალი წელია გამოიყენება, თავის გამოყენებას პოულობს არა მხოლოდ ასტრონავტიკაში, არამედ ავიაციაშიც. მაგრამ ყველაზე მეტად ის გამოიყენება რაკეტების გასაშვებად. ყოველივე ამის შემდეგ, მხოლოდ RD-ს შეუძლია მოწყობილობის გადაადგილება ისეთ სივრცეში, რომელშიც არ არის საშუალო.
თხევადი რეაქტიული ძრავა
მათ, ვინც ისროლა ცეცხლსასროლი იარაღი ან უბრალოდ უყურებდა ამ პროცესს გვერდიდან, იცის, რომ არსებობს ძალა, რომელიც აუცილებლად უბიძგებს ლულს. უფრო მეტიც, უფრო დიდი თანხის გადახდის შემთხვევაში, ანაზღაურება აუცილებლად გაიზრდება. რეაქტიული ძრავა მუშაობს იმავე გზით. მისი მოქმედების პრინციპი ჰგავს ლულის უკან დახევას ცხელი აირების ნაკადის მოქმედებით.
რაკეტას რაც შეეხება, პროცესი, რომლის დროსაც ნარევი აალდება, ეტაპობრივი და უწყვეტია. ეს არის უმარტივესი, მყარი საწვავის ძრავა. მას კარგად იცნობს ყველა რაკეტის მოდელი.
თხევადი საწვავის რეაქტიულ ძრავაში (LPRE), ნარევი, რომელიც შედგება საწვავის და ოქსიდიზატორისგან, გამოიყენება სამუშაო სითხის ან ბიძგების შესაქმნელად. ბოლო, როგორც წესი, არის აზოტის მჟავა ან თხევადი ჟანგბადი. LRE-ში საწვავი არის ნავთი.
რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი, რომელიც იყო პირველ ნიმუშებში, დღემდეა შემორჩენილი. მხოლოდ ახლა იყენებს თხევად წყალბადს. როდესაც ეს ნივთიერება იჟანგება, სპეციფიური იმპულსი იზრდება 30%-ით პირველ თხევად ძრავიან სარაკეტო ძრავებთან შედარებით. აღსანიშნავია, რომ წყალბადის გამოყენების იდეა იყოთავად ციოლკოვსკიმ შესთავაზა. თუმცა, იმ დროს ამ უკიდურესად ფეთქებადი ნივთიერებით მუშაობის სირთულეები უბრალოდ გადაულახავი იყო.
რა არის რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი? საწვავი და ოქსიდიზატორი შედის სამუშაო პალატაში ცალკეული ავზებიდან. შემდეგი, კომპონენტები გარდაიქმნება ნარევად. ის იწვის, გამოყოფს უზარმაზარ რაოდენობას სითბოს ათობით ატმოსფეროს წნევის ქვეშ.
კომპონენტები შედიან რეაქტიული ძრავის სამუშაო პალატაში სხვადასხვა გზით. ჟანგვის აგენტი შემოტანილია აქ პირდაპირ. მაგრამ საწვავი გადის უფრო გრძელ გზას კამერის კედლებსა და საქშენებს შორის. აქ ის თბება და უკვე მაღალი ტემპერატურის მქონე მრავალრიცხოვანი საქშენების მეშვეობით იყრება წვის ზონაში. გარდა ამისა, საქშენით წარმოქმნილი ჭავლი იშლება და თვითმფრინავს უბიძგებს მომენტს. ასე შეგიძლიათ გაიგოთ, რა რეაქტიულ ძრავას აქვს მუშაობის პრინციპი (მოკლედ). აღწერილობაში არ არის ნახსენები ბევრი კომპონენტი, რომლის გარეშეც LRE-ის ფუნქციონირება შეუძლებელი იქნებოდა. მათ შორის არის კომპრესორები, რომლებიც საჭიროა ინექციისთვის საჭირო წნევის შესაქმნელად, სარქველები, მიწოდების ტურბინები და ა.შ.
თანამედროვე გამოყენება
მიუხედავად იმისა, რომ რეაქტიული ძრავის მუშაობა მოითხოვს დიდი რაოდენობით საწვავს, სარაკეტო ძრავები დღესაც განაგრძობენ ხალხს ემსახურება. ისინი გამოიყენება როგორც ძირითადი მამოძრავებელი ძრავები გამშვებ მანქანებში, ასევე სხვადასხვა კოსმოსური ხომალდების და ორბიტალური სადგურების შუნტირების ძრავებად. ავიაციაში გამოიყენება სხვა ტიპის ტაქსები, რომლებსაც აქვთ ოდნავ განსხვავებული შესრულების მახასიათებლები დადიზაინი.
ავიაციის განვითარება
მე-20 საუკუნის დასაწყისიდან მეორე მსოფლიო ომის დაწყებამდე ადამიანები დაფრინავდნენ მხოლოდ პროპელერიანი თვითმფრინავით. ეს მოწყობილობები აღჭურვილი იყო შიდა წვის ძრავებით. თუმცა, პროგრესი არ ჩერდებოდა. მისი განვითარებით გაჩნდა საჭიროება უფრო ძლიერი და სწრაფი თვითმფრინავების შექმნა. თუმცა, აქ თვითმფრინავების დიზაინერები ერთი შეხედვით გადაუჭრელი პრობლემის წინაშე დგანან. ფაქტია, რომ ძრავის სიმძლავრის უმნიშვნელო მატებითაც კი, თვითმფრინავის მასა მნიშვნელოვნად გაიზარდა. თუმცა შექმნილი სიტუაციიდან გამოსავალი ინგლისელმა ფრენკ უილმა იპოვა. მან შექმნა ფუნდამენტურად ახალი ძრავა, რომელსაც რეაქტი ეწოდა. ამ გამოგონებამ ძლიერი ბიძგი მისცა ავიაციის განვითარებას.
თვითმფრინავის რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი მსგავსია სახანძრო შლანგის მოქმედებისა. მის შლანგს აქვს შეკუმშული ბოლო. ვიწრო ღიობიდან გამოსული წყალი საგრძნობლად ზრდის მის სიჩქარეს. ამ შემთხვევაში შექმნილი უკანა წნევის ძალა იმდენად ძლიერია, რომ მეხანძრე ძლივს იჭერს შლანგს ხელში. წყლის ამ ქცევას ასევე შეუძლია ახსნას თვითმფრინავის რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი.
მიმართულებითი ტაქსები
ამ ტიპის რეაქტიული ძრავა ყველაზე მარტივია. თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მილის სახით ღია ბოლოებით, რომელიც დამონტაჟებულია მოძრავ თვითმფრინავზე. მისი განივი მონაკვეთის წინ ფართოვდება. ამ დიზაინის გამო, შემომავალი ჰაერი ამცირებს მის სიჩქარეს და მისი წნევა იზრდება. ასეთი მილის ყველაზე ფართო წერტილიარის წვის კამერა. სწორედ აქ ხდება საწვავის ინექციები და შემდეგ იწვება. ასეთი პროცესი ხელს უწყობს წარმოქმნილი გაზების გათბობას და მათ ძლიერ გაფართოებას. ეს ქმნის რეაქტიული ძრავის ბიძგს. იგი წარმოიქმნება ყველა ერთიდაიგივე აირით, როდესაც ისინი ძალით ამოიჭრება მილის ვიწრო ბოლოდან. სწორედ ეს ბიძგი აიძულებს თვითმფრინავს დაფრინდეს.
გამოყენების პრობლემები
Sramjet ძრავებს აქვთ გარკვეული ნაკლოვანებები. მათ შეუძლიათ მუშაობა მხოლოდ იმ თვითმფრინავზე, რომელიც მოძრაობს. დასვენების მდგომარეობაში მყოფი თვითმფრინავი არ შეიძლება გააქტიურდეს პირდაპირი დინების სატრანსპორტო გზებით. ასეთი თვითმფრინავის ჰაერში ასაწევად საჭიროა ნებისმიერი სხვა სასტარტო ძრავა.
პრობლემის გადაჭრა
ტურბორეაქტიული ტიპის თვითმფრინავის რეაქტიული ძრავის მუშაობის პრინციპი, რომელიც მოკლებულია პირდაპირი დინების სატრანსპორტო გზის ნაკლოვანებებს, საშუალებას აძლევდა თვითმფრინავის დიზაინერებს შეექმნათ ყველაზე მოწინავე თვითმფრინავი. როგორ მუშაობს ეს გამოგონება?
ტურბორეაქტიული ძრავის მთავარი ელემენტია გაზის ტურბინა. მისი დახმარებით აქტიურდება ჰაერის კომპრესორი, რომლის გავლითაც შეკუმშული ჰაერი მიმართულია სპეციალურ კამერაში. საწვავის წვის შედეგად მიღებული პროდუქტები (ჩვეულებრივ ნავთი) ცვივა ტურბინის პირებზე, რომელიც ამოძრავებს მას. გარდა ამისა, ჰაერი-გაზის ნაკადი გადადის საქშენში, სადაც ის აჩქარებს მაღალ სიჩქარეს და ქმნის უზარმაზარ გამანადგურებელ ძალას.
ძაბვის გაზრდა
რეაქტიული ბიძგების ძალა შეუძლიამნიშვნელოვნად იზრდება მოკლე დროში. ამისთვის გამოიყენება დამწვრობა. ეს არის საწვავის დამატებითი რაოდენობის შეყვანა ტურბინიდან გამომავალ გაზის ნაკადში. ტურბინაში გამოუყენებელი ჟანგბადი ხელს უწყობს ნავთის წვას, რაც ზრდის ძრავის ბიძგს. მაღალი სიჩქარით მისი ღირებულების მატება 70%-მდე აღწევს, ხოლო დაბალ სიჩქარეზე - 25-30%.
