Pod prúdovým pohybom sa rozumie pohyb, pri ktorom sa jedna z jeho častí pri určitej rýchlosti oddeľuje od tela. Výsledná sila pôsobí sama o sebe. Inými slovami, chýba jej čo i len najmenší kontakt s vonkajšími telami.
Prúdový pohon v prírode
Počas letnej dovolenky na juhu sa takmer každý z nás pri kúpaní v mori stretol s medúzami. Málokto sa však zamyslel nad tým, že tieto zvieratá sa pohybujú rovnako ako prúdový motor. Princíp fungovania v prírode takejto jednotky možno pozorovať pri pohybe niektorých druhov morského planktónu a lariev vážok. Okrem toho je účinnosť týchto bezstavovcov často vyššia ako účinnosť technických prostriedkov.
Kto iný môže ukázať, ako funguje prúdový motor? Chobotnice, chobotnice a sépie. Podobný pohyb robí mnoho ďalších morských mäkkýšov. Vezmite si napríklad sépiu. Naberie vodu do žiabrovej dutiny a energicky ju vyvrhne cez lievik, ktorý nasmeruje dozadu alebo nabok. V čommäkkýš sa dokáže pohybovať správnym smerom.
Princíp činnosti prúdového motora možno pozorovať aj pri premiestňovaní bravčovej masti. Tento morský živočích naberá vodu do širokej dutiny. Potom sa svaly jeho tela stiahnu a vytlačia tekutinu cez otvor v chrbte. Reakcia výsledného prúdu umožňuje, aby sa loj pohyboval dopredu.
Námorné rakety
Ale chobotnice dosiahli najväčšiu dokonalosť v prúdovej navigácii. Dokonca aj tvar samotnej rakety sa zdá byť skopírovaný z tohto konkrétneho morského života. Pri pohybe nízkou rýchlosťou chobotnica pravidelne ohýba plutvu v tvare diamantu. Na rýchly hod ale musí použiť vlastný „prúdový motor“. Princíp fungovania všetkých jeho svalov a tela stojí za zváženie podrobnejšie.
Squid majú zvláštny plášť. Toto je svalové tkanivo, ktoré obklopuje jeho telo zo všetkých strán. Počas pohybu zviera nasáva veľké množstvo vody do tohto plášťa a prudko vytláča prúd cez špeciálnu úzku trysku. Takéto akcie umožňujú chobotniciam pohybovať sa trhavo dozadu rýchlosťou až sedemdesiat kilometrov za hodinu. Počas pohybu zviera zhromažďuje všetkých desať chápadiel do zväzku, čo dáva telu aerodynamický tvar. Tryska má špeciálny ventil. Zviera ho otáča pomocou svalovej kontrakcie. To umožňuje morskému životu zmeniť smer. Úlohu volantu pri pohyboch chobotnice zohrávajú aj jej chápadlá. Smeruje ich doľava alebo doprava, dolealebo hore, ľahko sa vyhýbate zrážkam s rôznymi prekážkami.
Existuje druh chobotnice (stenoteuthys), ktorá má titul najlepšieho pilota medzi mäkkýšmi. Opíšte princíp činnosti prúdového motora - a pochopíte, prečo toto zviera pri prenasledovaní rýb niekedy vyskočí z vody, dokonca sa dostane na paluby lodí plaviacich sa cez oceán. ako sa to stane? Pilot chobotnice, ktorá je vo vodnom živle, pre neho vyvíja maximálny prúdový ťah. To mu umožňuje lietať ponad vlny na vzdialenosť až päťdesiat metrov.
Ak uvažujeme o prúdovom motore, princíp fungovania ktorého živočícha možno spomenúť viac? To sú na prvý pohľad vrecovité chobotnice. Ich plavci nie sú rýchli ako chobotnice, no v prípade nebezpečenstva im rýchlosť môžu závidieť aj tí najlepší šprintéri. Biológovia, ktorí študovali migráciu chobotníc, zistili, že sa pohybujú ako prúdový motor funguje.
Zviera s každým prúdom vody vyvrhnutým z lievika urobí trhnutím dva alebo dokonca dva a pol metra. Chobotnica zároveň pláva zvláštnym spôsobom - dozadu.
Ďalšie príklady prúdového pohonu
Vo svete rastlín sú rakety. Princíp prúdového motora možno pozorovať, keď sa aj pri veľmi ľahkom dotyku „šialená uhorka“vysokou rýchlosťou odrazí od stonky a súčasne odvrhne lepkavú tekutinu so semenami. Zároveň samotný plod preletí značnú vzdialenosť (až 12 m) opačným smerom.
Princíp prúdového motora možno tiež pozorovať,na lodi. Ak sa z neho hádžu ťažké kamene do vody v určitom smere, pohyb sa začne v opačnom smere. Princíp činnosti raketového prúdového motora je rovnaký. Len tam sa namiesto kameňov používajú plyny. Vytvárajú reaktívnu silu, ktorá zabezpečuje pohyb vo vzduchu aj v riedkom priestore.
Fantastické cesty
Ľudstvo už dlho snívalo o lete do vesmíru. Svedčia o tom diela autorov sci-fi, ktorí ponúkali rôzne prostriedky na dosiahnutie tohto cieľa. Napríklad hrdina príbehu francúzskeho spisovateľa Hercula Savignina Cyrano de Bergerac dosiahol Mesiac na železnom vozíku, nad ktorým sa neustále hádzal silný magnet. Na rovnakú planétu dorazil aj slávny Munchausen. Na cestu mu pomohla obrovská stonka fazule.
Prúdový pohon sa v Číne používal už v prvom tisícročí pred Kristom. Bambusové trubice, ktoré boli naplnené pušným prachom, zároveň slúžili ako akési rakety pre zábavu. Mimochodom, projekt prvého auta na našej planéte, ktorý vytvoril Newton, bol tiež s prúdovým motorom.
História vzniku RD
Iba v 19. stor. Sen ľudstva o vesmíre začal nadobúdať konkrétne črty. Veď práve v tomto storočí ruský revolucionár N. I. Kibalčič vytvoril svetovo prvý projekt lietadla s prúdovým motorom. Všetky papiere vypracoval Narodnaja Volja vo väzení, kde skončil po pokuse o atentát na Alexandra. Ale, bohužiaľ, dňa 04.03.1881Kibalchich bol popravený a jeho nápad nenašiel praktickú realizáciu.
Začiatkom 20. stor. Myšlienku použitia rakiet na lety do vesmíru predložil ruský vedec K. E. Tsiolkovsky. Prvýkrát bola jeho práca obsahujúca popis pohybu telesa s premenlivou hmotnosťou vo forme matematickej rovnice publikovaná v roku 1903. Neskôr vedec vyvinul samotnú schému prúdového motora poháňaného kvapalným palivom.
Tsiolkovsky tiež vynašiel viacstupňovú raketu a predložil myšlienku vytvorenia skutočných vesmírnych miest na obežnej dráhe blízko Zeme. Ciolkovskij presvedčivo dokázal, že jediným prostriedkom vesmírneho letu je raketa. Teda prístroj vybavený prúdovým motorom, natankovaným palivom a okysličovadlom. Iba takáto raketa je schopná prekonať gravitáciu a preletieť za zemskú atmosféru.
Prieskum vesmíru
Článok od Ciolkovského, publikovaný v periodiku „Scientific Review“, potvrdil vedcovu povesť snívateľa. Nikto nebral jeho argumenty vážne.
Tsiolkovského nápad zrealizovali sovietski vedci. Pod vedením Sergeja Pavloviča Koroleva vypustili prvý umelý satelit Zeme. 4. októbra 1957 bola táto aparatúra vynesená na obežnú dráhu raketou s prúdovým motorom. Práca RD bola založená na premene chemickej energie, ktorá je prenášaná palivom do prúdu plynu a mení sa na kinetickú energiu. V tomto prípade sa raketa pohybuje opačným smerom.smer.
Reakčný motor, ktorého princíp sa používa už mnoho rokov, nachádza svoje uplatnenie nielen v kozmonautike, ale aj v letectve. Ale predovšetkým sa používa na odpaľovanie rakiet. Koniec koncov, iba RD je schopný pohybovať zariadením v priestore, v ktorom nie je žiadne médium.
Kvapalinový prúdový motor
Tí, ktorí vystrelili zo strelnej zbrane alebo jednoducho sledovali tento proces zboku, vedia, že existuje sila, ktorá určite zatlačí hlaveň späť. Navyše s vyššou sumou poplatku sa návratnosť určite zvýši. Prúdový motor funguje rovnakým spôsobom. Jeho princíp činnosti je podobný tomu, ako je hlaveň tlačená späť pôsobením prúdu horúcich plynov.
Pokiaľ ide o raketu, proces, počas ktorého dochádza k zapáleniu zmesi, je postupný a nepretržitý. Toto je najjednoduchší motor na tuhé palivo. Je dobre známy všetkým raketovým modelárom.
V prúdovom motore na kvapalné palivo (LPRE) sa na vytvorenie pracovnej tekutiny alebo tlačného prúdu používa zmes paliva a okysličovadla. Posledná je spravidla kyselina dusičná alebo kvapalný kyslík. Palivo v LRE je petrolej.
Princíp činnosti prúdového motora, ktorý bol v prvých vzorkách, sa zachoval dodnes. Až teraz používa kvapalný vodík. Pri oxidácii tejto látky sa špecifický impulz zvýši o 30% v porovnaní s prvými raketovými motormi na kvapalné palivo. Stojí za to povedať, že myšlienka použitia vodíka bolanavrhol sám Ciolkovskij. Ťažkosti pri práci s touto extrémne výbušnou látkou však boli v tom čase jednoducho neprekonateľné.
Aký je princíp fungovania prúdového motora? Palivo a okysličovadlo vstupujú do pracovnej komory zo samostatných nádrží. Potom sa zložky prevedú na zmes. Horí a uvoľňuje obrovské množstvo tepla pod tlakom desiatok atmosfér.
Súčasti vstupujú do pracovnej komory prúdového motora rôznymi spôsobmi. Oxidačné činidlo sa tu zavádza priamo. Ale palivo prejde dlhšiu dráhu medzi stenami komory a tryskou. Tu sa ohrieva a už má vysokú teplotu a cez početné dýzy sa vrhá do spaľovacej zóny. Ďalej prúd tvorený dýzou vyráža a poskytuje lietadlu tlačný moment. Takto sa dá povedať, aký princíp činnosti má prúdový motor (stručne). Tento popis neuvádza veľa komponentov, bez ktorých by prevádzka LRE nebola možná. Medzi nimi sú kompresory potrebné na vytvorenie tlaku potrebného na vstrekovanie, ventily, napájacie turbíny atď.
Moderné využitie
Napriek tomu, že prevádzka prúdového motora vyžaduje veľké množstvo paliva, raketové motory slúžia ľuďom aj dnes. Používajú sa ako hlavné hnacie motory v nosných raketách, ako aj posunovacie motory pre rôzne kozmické lode a orbitálne stanice. V letectve sa používajú iné typy rolovacích dráh, ktoré majú mierne odlišné výkonové charakteristiky adizajn.
Vývoj letectva
Od začiatku 20. storočia až do vypuknutia druhej svetovej vojny ľudia lietali iba v lietadlách s vrtuľovým pohonom. Tieto zariadenia boli vybavené spaľovacími motormi. Pokrok však nestál na mieste. S jeho vývojom vznikla potreba vytvoriť výkonnejšie a rýchlejšie lietadlá. Tu však konštruktéri lietadiel čelia zdanlivo neriešiteľnému problému. Faktom je, že aj pri miernom zvýšení výkonu motora sa hmotnosť lietadla výrazne zvýšila. Východisko z vytvorenej situácie však našiel Angličan Frank Will. Vytvoril zásadne nový motor, nazývaný prúdový. Tento vynález dal silný impulz rozvoju letectva.
Princíp činnosti leteckého prúdového motora je podobný činnosti hasičskej hadice. Jeho hadica má skosený koniec. Voda, ktorá vyteká cez úzky otvor, výrazne zvyšuje svoju rýchlosť. Sila spätného tlaku vytvorená v tomto prípade je taká silná, že hasič len ťažko udrží hadicu v rukách. Toto správanie vody môže tiež vysvetliť princíp činnosti leteckého prúdového motora.
Smerové rolovacie dráhy
Tento typ prúdového motora je najjednoduchší. Môžete si to predstaviť vo forme potrubia s otvorenými koncami, ktoré je inštalované na pohyblivej rovine. Pred jeho prierezom sa rozširuje. Vďaka tejto konštrukcii vstupujúci vzduch znižuje svoju rýchlosť a zvyšuje sa jeho tlak. Najširší bod takejto rúryje spaľovacia komora. Tu sa vstrekuje palivo a následne sa spáli. Takýto proces prispieva k zahrievaniu vytvorených plynov a ich silnej expanzii. To vytvára ťah prúdového motora. Produkujú ho všetky rovnaké plyny, keď silou vybuchnú z úzkeho konca potrubia. Práve tento ťah spôsobuje, že lietadlo letí.
Problémy s používaním
Motory Sramjet majú určité nevýhody. Sú schopní pracovať iba na lietadle, ktoré je v pohybe. Lietadlo v pokoji nemožno aktivovať rolovacími dráhami s priamym tokom. Na zdvihnutie takéhoto lietadla do vzduchu je potrebný akýkoľvek iný štartovací motor.
Riešenie problémov
Princíp činnosti prúdového motora prúdového lietadla, ktorý nemá nedostatky rolovacej dráhy s priamym prúdením, umožnil konštruktérom lietadiel vytvoriť najmodernejšie lietadlá. Ako tento vynález funguje?
Hlavným prvkom prúdového motora je plynová turbína. S jeho pomocou sa aktivuje vzduchový kompresor, cez ktorý je stlačený vzduch nasmerovaný do špeciálnej komory. Produkty získané spaľovaním paliva (zvyčajne petroleja) dopadajú na lopatky turbíny, ktorá ju poháňa. Ďalej prúd vzduchu a plynu prechádza do dýzy, kde sa zrýchľuje na vysoké rýchlosti a vytvára obrovskú tlakovú silu prúdu.
Zvýšenie výkonu
Reaktívna prítlačná sila môževýrazne zvýšiť v krátkom časovom období. Na tento účel sa používa dodatočné spaľovanie. Ide o vstrekovanie dodatočného množstva paliva do prúdu plynu unikajúceho z turbíny. Nevyužitý kyslík v turbíne prispieva k spaľovaniu petroleja, čím sa zvyšuje ťah motora. Pri vysokých rýchlostiach nárast jeho hodnoty dosahuje 70% a pri nízkych rýchlostiach - 25-30%.
