работа на конфернцию вариант №2

Титульный лист( 1 лист)

Аннотация ( 2 лист)

Цель работы: изучить явление реактивного движения(тяги), иследовать его как средство движения ракеты, проделать опыты для его доказательства, узнать принцип строения и типы ракет, познакомится с историей космонавтики, спортивного моделирования, создать макет и действующую модель ракеты

Методы: ознакомление с научными трудами по обозначенной теме, проведение и анализ экспериментов,

Используемые приемы в работе:

Полученные данные:

Вывод:

Введение ( 3 лист)

Начнем с того, что такое ракета. Ракета – это летающий аппарат, двигающийся в пространстве благодаря реактивной тяги, возникающей за счет отброса части собственной массы и без использования вещества из окружающей среды. Благодаря тому, что для полета не требуется обязательного наличия воздушной или газовой среды, то он возможен не только в атмосфере, но и в вакууме.

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающей кинетической энергией.

В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя). То есть, реактивная тяга:

приложена непосредственно к корпусу реактивного двигателя;

обеспечивает передвижение реактивного двигателя и связанного с ним объекта в сторону, противоположную направлению реактивной струи.

Величина реактивной тяги

Формула при отсутствии внешних сил

Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системойИмпульс такой системы не может меняться во времени.

, где

 — двигающая ракету (rocketсила

 — масса ракеты

 — ускорение ракеты

 — скорость истечения газов

 — расход массы топлива (fuel) за единицу времени

Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива[1].

Доказательство

До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения двигателя сумма изменений векторов импульса ракеты импульса истекающих газов равна нулю:

, где

 — изменение скорости ракеты

Разделим обе части равенства на интервал времени, в течение которого работали двигатели ракеты:

Произведение массы ракеты  на ускорение её движения  по второму закону Ньютона равно силе, вызывающей это ускорение:

Уравнение Мещерского

Если же на ракету, кроме реактивной силы , действует внешняя сила , то уравнение динамики движения примет вид:

 

Формула Мещерского представляет собой обобщение второго закона Ньютона для движения тел переменной массыУскорение тела переменной массы определяется не только внешними силами , действующими на тело, но и реактивной силой , обусловленной изменением массы движущегося тела:



Формула Циолковского определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил. Эта скорость называется характеристической.

,

где:

 — конечная (после выработки всего топлива) скорость летательного аппарата;

 — удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному расходу массы топлива);

 — начальная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата + топливо);

 — конечная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция).

Эта формула была выведена К. Э. Циолковским в рукописи «Ракета» 10 мая 1897 года (22 мая по григорианскому календарю).

Однако первыми уравнение движения тела с переменной массой решили английские исследователи У. Мур, а также П. Г. Тэйт и У. Дж. Стил из Кембриджского университета соответственно в 1810—1811 гг. и в 1856 году.

Формула Циолковского может быть получена путём интегрирования дифференциального уравнения Мещерского для материальной точки переменной массы:

,

в котором  — масса точки;

 — скорость точки;

 — относительная скорость, с которой движется отделяющаяся от точки часть её массы. Для ракетного двигателя эта величина и составляет его удельный импульс 

Виды ракет

В настоящее время ракеты достигли большого развития и разнообразия и применяются для различных целей. Они обозначают широкий спектр летающих устройств от петард до ракет-носителей. Кроме того, многие техники пытаются применить принцип реакции, положенный в основу полета ракеты, и к полету людей и артиллерийских снарядов.

Все виды ракет можно квалифицировать различными способами:

По назначению

фейверочные

а) сигнальные или шлаговые – поднявшись на высоту, лопаются и производят сильный звук. Нижняя часть ее состоит из оболочки, с шейкой внизу, заполняемой порохом, причем от шейки S внутри заполнения оставляется пустое конусообразное пространство, которое способствует большой быстроте взрывания. Это пространство называется дулом и идет до сплошной части заряда, называеумой глухим составом (z). Далее заряд закрывается шпаговой шайбой (x) с отверстием посредине.

б) светящие – для освещения местности;

в) вихревые. Состоят из крупной ракеты, сверху которой прикреплено несколько малых в горизонтальной плоскости. Сначала загорается крупная ракета; по достижении известной высоты загораются малые и дают красивый вихрь. Винтовая ракета подвязывается к хвосту не прямо, а наискось, тогда, при взлете, она опишет извилистый путь.

г) гермесов жезл. Представляет вариант винтовой ракеты и состоит из двух ракет, крестообразно привязанных к общему хвосту; отверстия у них имеются и снизу и сбоку, так что движение получается двоякое; вертикальное и вращающееся.

— боевые

а) поражающие

б) зажигательные

в) светящие

— спасательные или береговые — для подачи с берега на судно тонкой бечевы

— для научных исследований

— фоторакеты

-пассажирские ( в проекте)

По устройству:- Простые.- Составные — подъемная или двойная сложная и пр.- Парашютные.- Револьверные.- Вращающиеся или винтовые.

По виду топлива

Строение ракеты

Обычно ракета имеет в себе нижеперечисленные компоненты:

корпус (оболочка) ракеты, обычно представленная в форме цилиндра с обтекателем в верхней части и соплом в нижней (хотя в простых моделях встречаются и бессопловые);

топливо или система из топлива и окислителя(в случае ракеты на жидком топливе для полётов за пределы атмосферы);

газовая камера, где происходит сгорание топлива и откуда продукты сгорания устремляются через сопло за пределы ракеты (в простых моделях ракет на твердом топливе камерой сгорания служит отсек для топлива);

стабилизаторы, которые обеспечивают устойчивость ракеты во время полета;

полезный груз, которым может быть парашют или различные приборы.

К строению многоступенчатых ракет нужно добавить соединительный отсек, который обеспечивает своевременное отсоединение ступеней ракеты во время полёта.

Схема баллистической ракеты Titan-2

бак горючего первой ступени;

бак окислителя первой ступени;

соединительный отсек;

вторая ступень;

боевая часть W-53;

боевой блок Mk6.