Мощность ракетного двигателя: Самый крупный ракетный двигатель
Содержание
Самый крупный ракетный двигатель
Rus.Delfi.lv |
Follow @rusdelfi_lv
Foto: Publicitātes foto
Американский однокамерный двигатель SaturnV — cамый крупный ракетный двигатель и самый большой силовой агрегат в мире, когда-либо созданный человечеством. Его высота — 5,64 метров, высота в ракетоносителе — 110,65 метров, мощность — 190,000,000 л.с.
Тяга силы на старте составляла 34500000 Н.м. и мощность 190,000,000 л.с. Двигатель производил столько энергии, которой бы хватило бы на освещение всего Нью-Йорка в течении 75 минут. Эта сила способна отправить на орбиту 130000 кг груза. Двигатель при полете ракеты на лунную орбиту расходовал столько топлива, сколько хватило бы автомобилю объехать весь земной шар 800 раз.
Это была самая мощная ракета из когда-либо построенных. Она служила платформой для запуска пилотируемых лунных экспедиций «Аполлон». Значок «V» в названии означал, что ракета снабжена пятью двигателями типа F1.
Лунная экспедиция была, фактически, проверкой на износ. За считаные секунды до взлета заработали турбонасосы мощностью в 30 дизельных локомотивов. Они закачивали по 15 тонн керосина и жидкого кислорода в секунду во все пять двигателей F-1. Первая ступень сгорела примерно за 2,5 минуты, прижимая астронавтов к сидениям примерно в 4,5 раза сильнее, чем естественная гравитация. На высоте 60 километров первая ступень, длиной 42 метра и диаметром 10 метров, отключилась, затем отделилась и сгорела во время падения сквозь атмосферу.
Вторая ступень, на базе пяти двигателей J-2, за 6 минут сожгла 1000 кубических метров жидкого водорода и 300 кубических метров жидкого кислорода, подняв космический корабль на высоту 185 километров. Затем она тоже отделилась.
Третья ступень состояла из единственного двигателя типа J-2, который горел в течение 2,75 минуты и создавал тягу в 100 тонн (1 МН). Она сообщила кораблю орбитальную скорость в 28 тысяч километров в час. Но отделилась она не сразу. Вся структура крутилась вокруг Земли до момента принятия окончательного решения — лететь к Луне или не лететь. К моменту получения разрешения ракета третьей ступени, известная как S-IVB, была вновь запущена и достигла «лунной» скорости. Как только была достигнута вторая космическая скорость, ракета S-IVB также отделилась.
Во время всей экспедиции куски конструкции так и продолжали отделяться. Нижняя часть посадочного модуля осталась на Луне. А к моменту приводнения трех астронавтов от грандиозной и дорогостоящей конструкции, которая стартовала с Земли, осталась маленькая капсула. Всего, включая испытания, было запущено 13 ракет SaturnV.
Из-за сокращения бюджетных расходов программа «Аполлон» (1967-1973) была закрыта раньше, чем планировалось, и три оставшиеся ракеты SaturnV так и остались неиспользованными. Из остатков лунной программы была собрана и запущена орбитальная станция Skylab. Это была первая, хоть и недолговечная американская орбитальная станция. А сами ракеты стали музейными экспонатами в трех космических центрах — имени Кеннеди во Флориде и имени Джонсона в Хьюстоне и Хантсвилле.
Заметили ошибку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter!
Помогите решить / разобраться (Ф)
m_kristy
Как понимать мощность ракетного двигателя?
14.02.2016, 14:35
05/01/16 30
Представим, что в пустом пространстве без гравитации из состояния покоя в ИСО начинает движение ракета массы . Считаем, что масса ракеты не изменяется. Ракетный двигатель работает в одном режиме. Следовательно, на ракету будет действовать постоянная реактивная сила и ракета будет двигаться равноускоренно с ускорением .
— уравнение скорости. Мощность реактивной силы при этом равна . То есть мощность реактивной силы растет линейно со временем. Нет ли тут противоречия и как согласуется мощность реактивной силы ракетного двигателя и мощность самого ракетного двигателя? Ведь мощность ракетного двигателя должна быть постоянной (в 1 секунду сжигается 1 кг топлива).
Munin
Re: Как понимать мощность ракетного двигателя?
14. 02.2016, 15:22
Заслуженный участник
30/01/06 72407
m_kristy в сообщении #1099258 писал(а):
Считаем, что масса ракеты не изменяется.
Как увлекательно! За счёт чего же она будет двигаться? Вы ещё помните, как работает реактивный двигатель?
m_kristy в сообщении #1099258 писал(а):
Нет ли тут противоречия и как согласуется мощность реактивной силы ракетного двигателя и мощность самого ракетного двигателя? Ведь мощность ракетного двигателя должна быть постоянной (в 1 секунду сжигается 1 кг топлива).
Нет, здесь нету противоречия. И для реактивных двигателей вообще характеристикой является не мощность, а сила тяги.
Мощность постоянна для двигателей, опирающихся на какую-то опору. Это чаще всего автомобильные двигатели. Ещё мощностью характеризуются двигатели винтовых самолётов. Там она тоже постоянна (максимальная). А вот для реактивных двигателей это не так.
Если оценивать мощность сверху по энергоёмкости топлива (в 1 секунду сжигается 1 кг топлива), то вам придётся обратить внимание, что у движущегося топлива добавляется энергия, равная его кинетической энергии. И расчёт становится немножко другим.
m_kristy
Re: Как понимать мощность ракетного двигателя?
14. 02.2016, 15:41
05/01/16 30
Munin в сообщении #1099267 писал(а):
Как увлекательно! За счёт чего же она будет двигаться? Вы ещё помните, как работает реактивный двигатель?
Разве это принципиально – учитывать изменение массы? (тут был бред)
Munin в сообщении #1099267 писал(а):
Если оценивать мощность сверху по энергоёмкости топлива (в 1 секунду сжигается 1 кг топлива), то вам придётся обратить внимание, что у движущегося топлива добавляется энергия, равная его кинетической энергии. И расчёт становится немножко другим.
Но все равно полезная мощность, идущая на увеличение кинетической энергии ракеты, с некоторого момента времени превзойдет мощность двигателя?
Munin
Re: Как понимать мощность ракетного двигателя?
14. 02.2016, 16:34
Заслуженный участник
30/01/06 72407
m_kristy в сообщении #1099273 писал(а):
Разве это принципиально – учитывать изменение массы?
Сила тяги, которую создаёт реактивный двигатель, равна импульсу, передаваемому рабочему телу (выброшенным газам), поделённому на единицу времени. Импульс поделить, а не газы. То есть, и отсюда То есть, попросту, сила тяги равна скорости истечения, помноженной на скорость расхода массы.
Конечно, можно включить двигатель кратковременно, чтобы массу ракеты существенно не потерять. Но масса рабочего тела всё-таки должна как-то играть роль в расчётах.
m_kristy в сообщении #1099273 писал(а):
Но все равно полезная мощность, идущая на увеличение кинетической энергии ракеты, с некоторого момента времени превзойдет мощность двигателя?
А почему бы нет?
Заметьте, что в этой ситуации выброшенное рабочее тело будет тормозиться, по сравнению с ракетой. То есть, в ракете у него будет большая кинетическая энергия, а потом — меньше. То есть, кинетическая энергия будет отниматься от этого рабочего тела, и передаваться ракете.
amon
Re: Как понимать мощность ракетного двигателя?
14. 02.2016, 17:44
Заслуженный участник
04/09/14 4618 ФТИ им. Иоффе СПб
svv
Re: Как понимать мощность ракетного двигателя?
14.02.2016, 18:11
Заслуженный участник
23/07/08 9541 Crna Gora
m_kristy в сообщении #1099273 писал(а):
Разве это принципиально – учитывать изменение массы?
Да. В пустом пространстве без гравитации ракета ускоряется благодаря выбрасыванию части своей массы с большой скоростью.
Вы, наверное, думали, что газы выбрасываются из ракеты просто потому, что они отработаны и больше не нужны? И что, в принципе, можно было бы их не выбрасывать и накапливать на ракете (из соображений экологичности, например), лишь бы двигатель работал?
Показать сообщения за: Все сообщения1 день7 дней2 недели1 месяц3 месяца6 месяцев1 год Поле сортировки АвторВремя размещенияЗаголовокпо возрастаниюпо убыванию
Летающие модели ракет — относительно Безопасно и недорогой способ для студентов изучить основы силы и Реакция транспортных средств на внешние воздействия. Как и самолет, модель ракеты подвергается силы веса, тяга и аэродинамика во время своего полет. Вес и аэродинамика определяются конструкцией. Компоненты модели ракеты. тяга обеспечивается сменным твердотопливный ракетный двигатель которые можно купить в местных магазинах хобби или игрушек.
Характеристики модели ракеты ( как далеко, как высоко, как быстро) сильно зависит дело в характеристиках ракетного двигателя. Существует несколько различных способов характеризуют характеристики ракетного двигателя. Модели ракетных двигателей бывают разных размеров и веса, с разным количеством топлива, с различные модели горения, которые влияют на профиль тяги, и с различные значения платы за задержку, которая устанавливает количество времени для каботажный этап полета. На этой странице мы обсуждаем факторы, которые влияют на характеристики двигателя модели ракеты.
В верхней части страницы мы показываем типичные кривые производительности для нескольких различных ракетные двигатели. Мы строим график зависимости тяги двигателя от времени. после зажигания для каждого двигателя. Вы заметите, что при сравнении двигателей, существует большая разница между уровнями и формами участки. Для любого отдельного двигателя тяга изменяется со временем. Справа на рисунке мы показываем типичная схема двигателя, которая используется для объяснения того, почему изменяется тяга. толкать любого ракетного двигателя зависит от того, насколько быстро и сколько горячих выхлопных газов проходит через сопло. Твердотопливная ракета ракетное топливо только горит на поверхности топлива и поверхность сгорает, когда топливо превращается в газ. Затем вы можете представить пылающую поверхность, которая движется через пропеллент. Пылающая поверхность называется фронт пламени . В любое время и в любом месте количество производимого горячего газа зависит от площадь фронта пламени. Чем больше площадь, тем больше тяга. При горении топлива форма и площадь фронта пламени изменяются. и это приводит к изменению тяги.
Вот компьютерная анимация движения фронта пламени для обычного двигателя
На анимации мы показываем форму и расположение фронта пламени. для двигателя С6-4. Обозначения двигателей поясняются на другая страница . Схема двухмерная, а реальный двигатель трехмерный. Таким образом, трехмерная конусная поверхность выглядит как двумерный угол на схема. Фронт пламени показан красной линией, проходящей через порох. как двигатель горит. Горячий выхлоп показан желтым цветом. Время отмечено на графике движущейся красной линией. На типичной модели ракетного двигателя, в топливе на сопле образуется небольшой конус конец двигателя. По мере сгорания топлива размер конуса увеличивается до тех пор, пока он попадает в кожух двигателя (приблизительно время = 0,2 на этом двигателе). Увеличение площади поверхности конуса приводит к значительному увеличению тяги между время = 0 и время = 0,2 на графике. Между временем = 0,2 и 0,5, форма конуса уплощается, площадь и тяга уменьшаются. По времени = 0,5, конус превратился в плоский фронт пламени, который продолжается вниз по двигателю до тех пор, пока топливо израсходовано в момент времени = 2. Между 0,5 и 2 тяга постоянна, так как площадь фронта пламени постоянна. В момент времени = 2 топливо полностью сгорает и тяга становится равной нулю. Немедленно начинает взиматься плата за задержку. гореть. Несмотря на то, что объем заряда замедления меньше, чем метательного заряда, он горит дольше, потому что сделан из другого материала. Для этого двигателя мы показываем 4-секундную задержку. Время = 6 доходит до метательного заряда, воспламеняется и вырывает переднюю часть двигатель. ПРИМЕЧАНИЕ: Эта анимация не является точной по времени. Сгорание топлива показывается каждые 0,1 секунды, в то время как плата за задержку отображается каждые 0,5 секунды. В на самом деле топливо сгорает очень быстро, а задержка горения относительно велика.
Рассматривая различные графики двигателей, мы видим картину горения, похожую на ранее обсуждался С6-4, но с некоторыми вариациями по величине тяги. Мы видели, что на форму кривой тяги влияет форма фронт пламени. Конструкторы твердотопливных ракет могут получить заданные кривые тяги путем изменения общего количества топлива, помещенного в двигатель, путем изменения угол конуса в порохе, а также путем изменения диаметра пропеллент и кожух.
Экскурсии с гидом
Силовая установка:
Модель Ракета:
Деятельность:
Связанные сайты: Rocket Index Rocket Home Руководство для начинающих Home
Силовая установка
Есть четыре основных составные части к любой полномасштабной ракете; в структурная система, или рама, система полезной нагрузки, система наведения и двигательная установка . Двигатель ракеты включает в себя все детали, из которых состоит ракетный двигатель; танки насосы, топливо, силовая головка и сопло ракеты. Функция двигательной установки заключается в создании тяги.
Тяга – это сила, которая перемещает ракета по воздуху и через космос. Тяга создается за счет силовая установка ракеты. Различные двигательные установки развивают тягу в разными способами, но вся тяга создается за счет некоторых Применение третьего закона Ньютона движение. На каждое действие есть равное и противоположное противодействие. В любой двигательной установке используется рабочая жидкость . ускоряется системой и реакция на это ускорение создает силу в системе. А общий вывод уравнения тяги показывает, что величина создаваемой тяги зависит от массовый поток через двигатель и выходная скорость газа.
В ракетном двигателе топливо и источник кислорода, называемый окислителем, смешиваются и взрываются в камере сгорания. горение производит горячий выхлоп, который проходит через сопло ускорить течение и производить тягу. Для ракеты ускоренный газ или рабочее тело, — горячий выхлоп, образующийся при сгорании. Это другая рабочая жидкость, чем вы найдете в газотурбинный двигатель или винтовых самолетов. Турбинные двигатели и винты используют воздух из атмосферы в качестве рабочего тела, но ракеты используют горение выхлопных газов. В открытом космосе атмосферы нет, поэтому турбины и пропеллеры не может там работать. Это объясняет, почему ракета работает в космосе. а вот турбинный двигатель или пропеллер не работает.
Есть две основные категории ракетных двигателей; жидкостные ракеты и твердотопливные ракеты . В жидкая ракета, топливо , горючее и окислитель, хранятся отдельно в виде жидкостей и перекачиваются в камера сгорания форсунки где происходит горение. В твердотопливная ракета, пропелленты смешаны вместе и упакован в прочный цилиндр. В нормальных температурных условиях, топливо не горит; но они сгорают при воздействии источник тепла, обеспечиваемый воспламенителем. Как только начнется горение, это продолжается до тех пор, пока все топливо не будет исчерпано.
Она сообщила кораблю орбитальную скорость в 28 тысяч километров в час. Но отделилась она не сразу. Вся структура крутилась вокруг Земли до момента принятия окончательного решения — лететь к Луне или не лететь. К моменту получения разрешения ракета третьей ступени, известная как S-IVB, была вновь запущена и достигла «лунной» скорости. Как только была достигнута вторая космическая скорость, ракета S-IVB также отделилась.
Из остатков лунной программы была собрана и запущена орбитальная станция Skylab. Это была первая, хоть и недолговечная американская орбитальная станция. А сами ракеты стали музейными экспонатами в трех космических центрах — имени Кеннеди во Флориде и имени Джонсона в Хьюстоне и Хантсвилле.
Считаем, что масса ракеты не изменяется. Ракетный двигатель работает в одном режиме. Следовательно, на ракету будет действовать постоянная реактивная сила и ракета будет двигаться равноускоренно с ускорением .
02.2016, 15:22 
02.2016, 15:41 
02.2016, 16:34 
Но масса рабочего тела всё-таки должна как-то играть роль в расчётах.
02.2016, 17:44 
В пустом пространстве без гравитации ракета ускоряется благодаря выбрасыванию части своей массы с большой скоростью.
Мы строим график зависимости тяги двигателя от времени.
