Ракетостроение

 

Уральский радиотехнический колледж им. А.С. Попова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему

 

Ракетостроение

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Малых Евгений Игоревич,

студент группы БИ-108

 

Руководитель:

Титова Инна Владимировна,

учитель физики

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2014

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 

Космонавтика - совокупность отраслей науки и техники, обеспечивающих освоение космического пространства и внеземных объектов с использованием ракет и космических аппаратов.

Главной целью космонавтики является повышение знаний о Вселенной, решение научных и народнохозяйственных задач

Все мы немножко связаны с космосом в том или ином плане. Ракетно-космическая техника обеспечивает современную навигацию, экологический мониторинг, современные спутники позволяют вести космическую и, что немаловажно, непосредственно видовую разведку, поддерживать качественную связь, и решать многие другие вопросы повседневной деятельности человека.

Технический прогресс не стоит на месте, очень важно иметь представление, в какую сторону развиваться далее  в области космонавтики, а для этого необходимо вспомнить основные этапы создания и развития космической техники, ознакомиться с биографией великих конструкторов, учёных, занимавшихся разработками в данной сфере деятельности, попытаться понять мотивацию их поступков, нацеленных на определённый результат, сделать свои выводы. Для дальнейшего развития космической отрасли это имеет немаловажное значение, поэтому я считаю, что эта тема актуальна в данный исторический момент времени.

Основная цель моей работы - путём  длительных рассуждений, опираясь на реальные факты, показать значимость ракетно-космических средств, их первостепенное место в жизнедеятельности человека.

Также я хотел бы уделить особенное внимание конструкторам и учёным, внёсшим свой вклад в развитие космоса. Касаясь непосредственно предпосылок зарождения космонавтики, мы, несомненно, вспомним про  таких  личностей, как Циолковский, Королёв,   Браун. Они внесли особенный вклад в развитие теории полётов и реактивного движения, нашли ответы на ключевые вопросы ракетодинамики. Эти моменты  должен знать каждый человек, в той или иной мере связанный с космической отраслью.

 

 

 

История создания и применения ракет

 

 

В книге «Отечественное ракетостроение», из которой я черпал ключевую информацию, даётся весьма интересная информация, требующая основательного размышления.

Например, автор книги считает, что принцип реактивного движения, применяемый в современных ракетах, известен человечеству с древнейших времён. Первый реактивный двигатель описан древнегреческим учёным и инженером  Героном, жившим примерно в  I в. н.э. в Александрии. В одном из своих трудов - «Пневматика» - Герон даёт чертежи и описание эолипида - шара, вращающегося под действием реактивной силы, образующийся за счёт выходящей струи шара.

Лучшим средством по сравнению с паром для создания реактивной  силы явились летательные смеси типа пороха, также изобретённые ещё в глубокой древности.

В старинных летописях имеются упоминания о том, что у восточных народов ещё в  Х – XII вв. появились пороховые ракеты, которые носили  наименование «огненных стрел» и применялись при осаде крепостей. Их устройство было довольно примитивным. К обыкновенной стреле прикреплялась бумажная гильза с пороховым зарядом. В головной части находился зажигательный состав. Порох зажигался шнуром.

Позднее в Китае и Индии нашли применение в военном деле также ракеты-снаряды. Они взрывались после того, как выгорал «посылающий» и начинал действовать «зажигающий» порох. Более совершенные боевые ракеты с железными гильзами весом от 3 до 6 (кг), снабжённые для устойчивости бамбуковыми палками длинной 2,5 (м), применялись Индией в конце XVIII в. в борьбе против английских колонизаторов.

Предприимчивый английский инженер Уильям Конгрев с 1804 г. стал работать над усовершенствованием индийских боевых ракет и создал свои ракеты весом в 5,10, и 12,3 (кг), а также пусковую установку к ним (кстати сказать, весьма громоздкую).

В конце XVII – начале XVIII в. в России также имелись свои ракеты различного назначения, налаживалось их производство. Но подлинное развитие ракетная техника получила в более позднее время.

В 1815 г. Александр Дмитриевич Засядко начал работать над созданием  боевых пороховых ракет. Сконструировал боевые ракеты трёх калибров, разработал технологию их изготовления, создал пусковые станки, позволяющие вести залповый огонь (6 ракет), и приспособления для наведения. Провёл большое число опытных пусков ракет и достиг дальности их полёта до 2300 (м). Разработал рекомендации по выбору оптимальных параметров ракет, определению дальности их полёта и рассеивания в зависимости от углов запуска, рассмотрел возможность и эффективность запуска связки ракет, методы транспортировки и боевого использования ракет. Организовал производство ракет в специальном «ракетном заведении», сформировал первое в русской армии ракетное подразделение.

Результаты работ Засядко изложил в труде «О деле ракет зажигательных и рикошетных» (1817 г.), являющемся первым достаточно полным наставлением по изготовлению и боевому использованию ракет в русской армии.

Артиллерийская бригада Засядко сражалась под Лейпцигом; вместе с русскими войсками, преследовавшими Наполеона, прошла вглубь Франции и возвратилась на родину в 1814 г.

В 1820 г. Засядко был назначен начальником первого Артиллерийского училища в России, в 1826 стал начальником артиллерии штаба русской армии. В 1829 г. Получил чин генерал-лейтенанта.

В своей пиротехнической лаборатории за два года Засядко создал несколько типов боевых ракет от 2-х до 4-х дюймовых. Ракеты имели гильзы, изготовленные из листового железа, в которые помещался заряд чёрного дымного пороха. Верхняя часть Гильзы закрывалась колпаком, заполненным боевым зарядом, в её нижнюю часть ввинчивался поддон, в котором имелись отверстия для выхода  газов. К корпусу гильзы скобами прикреплялся деревянный стержень, предназначенный для стабилизации ракеты в полёте.

Боевые ракеты Засядко применялись в 1825 г. На Кавказе против вражеской конницы. В эти годы « ракетное заведение» выпускало 6-,12-,20- и  36- фунтовые ракеты, а также соответствующие треножные станки к ним.

В начале 1827 г. «ракетному заведению» было приказано изготовить срочно три тысячи боевых и зажигательных ракет. Во время манёвров русских войск, происходивших в 1827 г. под Красным Селом, в целях ознакомления с действием нового оружия было израсходовано пятьсот боевых ракет

В  1828 г. было принято решение «ракетное заведение» отправить на турецкий фронт с тем, чтобы организовать производство ракет непосредственно в районе боевых действий.

Предполагалось, что ракетное  заведение будет производить шесть тысяч ракет в год.

«Ракетное заведение» обосновалось в Тирасполе, организовало снабжение действующей армии боевыми ракетами.

Для действующих войск были написаны рекомендации, в которых весьма высоко оценивалась роль ракетных подразделений в бою  и указывалось, что в основу тактического применения ракет  должны быть положены совместные действия ракетчиков с артиллерией.

Так, ракетные батареи, как правило, должны были располагаться впереди артиллерии, прикрывая её развёртывание или отход.

Во время русско-турецкой войны 1828-1829 гг. боевые ракеты конструкции генерала Засядко умело и с большим эффектом применялись в сухопутных войсках при осаде турецких крепостей Варна, Силистрия и Браилов, а также на черноморском флоте и Дунайской флотилии.

В 1826 г. начальником «ракетного заведения» стал вместо генерала Засядко его ученик  Василий Михайлович Внуков.

Большой вклад в ракетостроение внёс в середине  ХIХ в. К. И. Константинов. Родился в 1817 году, окончил Михайловское артиллерийское училище в 1836 г.

15 ноября 1844 г. «за изобретение электробаллистического прибора для измерения скорости полёта и за отличную службу»  был награждён орденом 4 степени.

С 1847 г. систематически занимается конструированием и производством боевых ракет. С марта 1850 г.  был назначен командиром Петербургского «ракетного заведения». С 1861 г. Константинов деятельно занимается проектом построения ракетного завода в Николаеве,  а с 1867 г. становится его руководителем.

В последние годы своей жизни, невзирая на тяжёлую болезнь, Константинов продолжал заниматься ракетным делом. Он написал большую работу «Усовершенствование фейерверков» и статьи по специальным ракетам. Он был одним из талантливейших и разносторонних деятелей отечественной науки и техники  XIX в.

В истории развития ракетного дела ему принадлежит особое место как учёному, заложившему основы науки о боевых ракетах.

Пророчески звучат в наши дня слова Константинова в его сочинении «О боевых ракетах»: «Нам кажется, что выгоднее организовать из ракетчиков самостоятельное оружие…,одарённое особенными качествами, которое зависело бы от главноначальствующего подобно тому, как подчиняется ему каждое из отдельных оружий, составляющих различные рода войск».

Константин Иванович Константинов скончался в г. Николаеве 12 января 1871 г.

 

 

 

Применение реактивной тяги для пилотируемого полета

 

 

Впервые в мире русский изобретатель-революционер  Н. И. Кибальчич предложил в 1881 г. проект летательного  аппарата ракетного типа для полёта человека. Он был человеком смелой мысли. Мечтая о лучшем будущем, он отдавал всего себя делу служения народу. Недаром, находясь в камере смертников, он написал вещие слова:

« Сила взрыва освободит человека от земного рабства, и силами взрывов человек когда-нибудь полетит к звёздам ».

Реактивный  летательный аппарат, предложенный Кибальчичем, представлял собой платформу с металлическими стойками, к которым при помощи цапф крепился мощный пороховой ракетный двигатель. Топливом для него должны были  служить специальные пороховые шашки. По идее изобретателя эти шашки вводились в камеру сгорания двигателя специальным механизмом часового типа.

При разработке реактивного летательного аппарата Кибальчич высказал ряд идей, которые нашли своё воплощение в современном ракетостроении. Так. например, изменение полёта летательного аппарата предусматривалось осуществлять путём поворота двигателя ( т.е. путём изменения направления истечения газов реактивного струи ). Для работы двигателя было предложено использовать бронированный порох с внутренним каналом.

Применение такого пороха позволяло достигать прогрессивного горения. В своём проекте  Кибальчич также предусматривал применение крыльев.

Проект реактивного воздухоплавательного аппарата  Н.И.Кибальчича  был похоронен в архивах полицейского управления после его казни 3 апреля 1881 г. за свою революционную деятельность. И лишь после  Великой Октябрьской социалистической революции в 1918 г. Этот проект был впервые опубликован в журнале «Былое».

Научная статья №5   журнала  «Научное обозрение», именуемая «Исследование мировых пространств ракетными приборами» и другие многие работы основоположника ракетной техники и космических средств Циолковского, а затем и работы его последователей позвали в ракетную технику и космонавтику многих молодых энтузиастов - «работников великих намерений», как называл их учёный. На его работах впоследствии выросло целое поколение отечественных учёных, инженеров, изобретателей, перешедших к практическому осуществлению задуманных  Циолковским идей.

Учёный написал множество статей, в которых развил теорию космических кораблей, приводимых в движение жидкостными  ракетными  двигателями, и создал математическую теорию космических перелётов.

К 1903 году он  разработал конструкцию ракеты с двигателем, работающем на водороде и кислороде, в котором «горение смеси вызовет выход горячих газов через сопло».

В своих работах  Циолковский рассматривал вопросы применения и других видов горючего. Кроме того, он  предложил использовать маховик, или гироскоп, для стабилизации полёта, а также устанавливать газовые рули в сопле ракетного двигателя для управления направлением полёта. Ещё одной из его революционных идей была идея многоступенчатой ракеты. По его гипотезе, связка ракет должна была работать в «пошаговом» режиме. Когда в очередной ступени закончится топливо, она будет сброшена, тем самым освободив движущийся аппарат от лишнего веса. За счёт этого космический аппарат сумеет развить скорость, необходимую  выхода на орбиту. Гениальный учёный  рассчитал, что при скорости 8 (км/с) центробежная сила уравновесит силу тяжести, и ракетный снаряд не упадёт на Землю, а выйдет на стабильную траекторию полёта вокруг Земли – орбиту.

Некоторые из теорий Циолковского вскоре были воплощены в жизнь советскими инженерами – его так называемыми великими продолжателями.

Одним из таких продолжателей стал крупный учёный и талантливый изобретатель Ф.А.Цандер. Его научно – инженерная деятельность была многогранной. Он много работал над дальнейшим развитием  ракетодинамики и теории полёта в космос, над созданием теории проектирования жидкостных ракетных двигателей и ракет, а также большое внимание уделял экспериментально – конструкторским работам в области ракетной техники.

С 1916 по 1929 г. над решением  проблем ракетной техники и космонавтики активно трудился талантливый исследователь  Ю.В.Кондратюк. В 1929 г. в Новосибирске было опубликовано его исследование «Завоевание межпланетных пространств». В этой работе и четырёх рукописях, написанных, предположительно с 1916 – 1929 гг., автор высказал целый ряд перспективных идей, которые впоследствии  нашли  свое воплощение в современной ракетной технике и космонавтике.