Das Konzept des Strahlantriebs und Jet-Schub

Strahlantrieb (aus Sicht, Beispiele in der Natur)- Bewegung, die auftritt, wenn ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper getrennt wird.

Das Prinzip des Strahlantriebs basiert auf dem Impulserhaltungssatz eines isolierten mechanischen Systems von Körpern:

Das heißt, der Gesamtimpuls eines Teilchensystems ist ein konstanter Wert. In Abwesenheit äußerer Einflüsse entsteht der Systemimpuls gleich Null und es ist möglich, es aufgrund des Strahlschubs von innen zu ändern.

Strahlschub (aus der Sicht von Beispielen in der Natur)- die Reaktionskraft der abgetrennten Partikel, die am Punkt der Abgasmitte (bei einer Rakete - der Mitte des Triebwerksdüsenaustritts) ausgeübt wird und dem Geschwindigkeitsvektor der abgetrennten Partikel entgegengesetzt ist.

Masse des Arbeitsmediums (Rakete)

Allgemeine Beschleunigung des Arbeitsmediums

Strömungsgeschwindigkeit der abgeschiedenen Partikel (Gase)

Jede Sekunde Kraftstoffverbrauch

Beispiele für Strahlantriebe in der unbelebten Natur

Strahlbewegungen sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. IN südliche Länder(und auch hier an der Schwarzmeerküste) wächst eine Pflanze namens „verrückte Gurke“.

Der lateinische Name der Gattung Ecballium stammt von griechisches Wort mit der Bedeutung - ich werfe es weg, entsprechend der Struktur einer Frucht, die Samen auswirft.

Die Früchte der verrückten Gurke sind bläulich-grün oder grün, saftig, länglich oder länglich-eiförmig, 4–6 cm lang, 1,5–2,5 cm breit, borstig, an beiden Enden stumpf, vielsamig (Abbildung 1). Die Samen sind länglich, klein, zusammengedrückt, glatt, schmal umrandet, etwa 4 mm lang. Wenn die Samen reifen, verwandelt sich das sie umgebende Gewebe in eine schleimige Masse. Gleichzeitig entsteht in der Frucht ein starker Druck, wodurch sich die Frucht vom Stiel löst und die Samen samt Schleim gewaltsam durch das entstandene Loch herausgeschleudert werden. Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Die verrückte Gurke (auch „Damenpistole“ genannt) schießt auf mehr als 12 m (Abb. 2).

Beispiele für Strahlantriebe im Tierreich

Meeresbewohner

Viele Meerestiere nutzen Jetantriebe zur Fortbewegung, darunter Quallen, Jakobsmuscheln, Kraken, Tintenfische, Tintenfische, Salpen und einige Arten von Plankton. Sie alle nutzen die Reaktion eines ausgestoßenen Wasserstrahls; der Unterschied liegt in der Struktur des Körpers und damit in der Art der Wasseraufnahme und -abgabe.

Die Muschelmuschel (Abb. 3) bewegt sich aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls, der während einer starken Kompression ihrer Ventile aus der Schale geschleudert wird. Diese Art der Bewegung nutzt er im Gefahrenfall.

Tintenfische (Abbildung 4) und Kraken (Abbildung 5) nehmen Wasser durch einen seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper in die Kiemenhöhle auf und stoßen dann kräftig einen Wasserstrahl durch den Trichter aus. Der Tintenfisch richtet das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und kann sich, indem er schnell Wasser herausdrückt, in verschiedene Richtungen bewegen. Kraken geben ihre Körper ab, indem sie ihre Tentakel über den Kopf falten stromlinienförmige Form und können so ihre Bewegung steuern und ihre Richtung ändern.

Kraken können sogar fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verani beobachtete, wie ein gewöhnlicher Oktopus in einem Aquarium beschleunigte und plötzlich rückwärts aus dem Wasser sprang. Nachdem er einen etwa fünf Meter langen Bogen in der Luft beschrieben hatte, ließ er sich zurück ins Aquarium fallen. Als der Oktopus an Geschwindigkeit gewann, um zu springen, bewegte er sich nicht nur aufgrund des Strahlschubs, sondern ruderte auch mit seinen Tentakeln.

Der Salpa (Abb. 6) ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper; bei Bewegung erhält er Wasser durch die vordere Öffnung, und das Wasser gelangt in einen weiten Hohlraum, in dessen Inneren die Kiemen diagonal gestreckt sind. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpe zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt.

Tintenfische (Abb. 7). Muskelgewebe – der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten; das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Körpers des Tintenfischs. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann einen scharfen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hohen Geschwindigkeitsstößen rückwärts. Gleichzeitig werden alle zehn Tentakel des Tintenfischs über seinem Kopf zu einem Knoten zusammengefasst und er nimmt eine stromlinienförmige Form an. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und kann von den Muskeln gedreht und so die Bewegungsrichtung geändert werden. Der Tintenfischmotor ist sehr sparsam und kann Geschwindigkeiten von bis zu 60 – 70 km/h erreichen. Durch Biegen der gebündelten Tentakel nach rechts, links, oben oder unten dreht sich der Tintenfisch in die eine oder andere Richtung. Denn ein solches Lenkrad hat im Vergleich zum Tier selbst eine sehr große Größen, dann reicht seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Wenn Sie jedoch schnell schwimmen müssen, ragt der Trichter immer direkt zwischen den Tentakeln heraus und der Tintenfisch stürzt sich mit dem Schwanz voran.

Ingenieure haben bereits einen Motor entwickelt, der dem Squid-Motor ähnelt. Es wird Wasserwerfer genannt. Darin wird Wasser in die Kammer gesaugt. Und dann wird es durch eine Düse herausgeschleudert; Das Schiff bewegt sich entgegen der Strahlemissionsrichtung. Das Ansaugen von Wasser erfolgt mit Normalbenzin bzw Dieselmotor(siehe Anhang).

Der beste Pilot unter den Weichtieren ist der Tintenfisch Stenoteuthis. Seeleute nennen es „fliegenden Tintenfisch“. Er jagt Fische mit solcher Geschwindigkeit, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über die Wasseroberfläche huscht. Er greift auf diesen Trick zurück, um sein Leben vor Raubtieren – Thunfisch und Makrele – zu retten. Nachdem der Pilot-Tintenfisch im Wasser den maximalen Strahlschub entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt des Flugs einer lebenden Rakete liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf dem Deck von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel ragen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Der englische Molluskenforscher Dr. Rees beschrieb in wissenschaftlicher Artikel ein Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er eine beträchtliche Strecke durch die Luft geflogen war, auf die Brücke der Yacht fiel, die fast sieben Meter über dem Wasser ragte.

Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer glitzernden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger erzählte es einmal traurige Geschichteüber ein Schiff, das angeblich sogar unter der Last fliegender Tintenfische sank, die auf sein Deck fielen.

Insekten

Libellenlarven bewegen sich auf ähnliche Weise. Und zwar nicht alle, sondern langbauchige, aktiv schwimmende Larven stehender (Familie Rocker) und fließender (Familie Cordulegaster) Gewässer sowie kurzbauchige kriechende Larven stehender Gewässer. Die Larve nutzt Jet-Bewegungen hauptsächlich in Momenten der Gefahr, um sich schnell an einen anderen Ort zu bewegen. Diese Fortbewegungsart ermöglicht kein präzises Manövrieren und eignet sich nicht zur Beutejagd. Aber die Rockerlarven jagen niemanden – sie jagen lieber aus dem Hinterhalt.

Der Hinterdarm der Libellenlarve dient neben seiner Hauptfunktion auch als Bewegungsorgan. Wasser füllt den Hinterdarm, wird dann mit Gewalt herausgeschleudert und die Larve bewegt sich nach dem Prinzip der Strahlbewegung um 6–8 cm.

Jet-Antrieb Naturtechnik

Anwendung

Die Logik der Natur ist für Kinder die am besten zugängliche und nützlichste Logik.

Konstantin Dmitrijewitsch Uschinski(03.03.1823–03.01.1871) – Russischlehrer, Begründer der wissenschaftlichen Pädagogik in Russland.

BIOPHYSIK: STRAHLBEWEGUNG IN DER LEBENDEN NATUR

Ich lade die Leser der Grünen Seiten ein, einen Blick darauf zu werfen faszinierende Welt Biophysiker und lernen Sie das Wesentliche kennen Prinzipien des Strahlantriebs in der Tierwelt. Heute auf dem Programm: Qualleneckmaul- die größte Qualle im Schwarzen Meer, Jakobsmuscheln, unternehmungslustig Rocker-Libelle-Larve, toll der Tintenfisch mit seinem unübertroffenen Strahltriebwerk und wundervolle Illustrationen eines sowjetischen Biologen und Tierkünstler Kondakov Nikolai Nikolajewitsch.

Eine Reihe von Tieren bewegen sich in der Natur nach dem Prinzip des Strahlantriebs, zum Beispiel Quallen, Jakobsmuscheln, Libellenlarven, Tintenfische, Kraken, Tintenfische ... Lernen wir einige davon näher kennen ;-)

Die Jet-Bewegungsmethode von Quallen

Quallen gehören zu den ältesten und zahlreichsten Raubtieren unseres Planeten! Der Körper einer Qualle besteht zu 98 % aus Wasser und besteht größtenteils aus hydratisiertem Bindegewebe – Mesoglea funktioniert wie ein Skelett. Die Grundlage der Mesoglea ist das Protein Kollagen. Der gallertartige und transparente Körper der Qualle hat die Form einer Glocke oder eines Regenschirms (einige Millimeter Durchmesser). bis zu 2,5 m). Die meisten Quallen bewegen sich auf reaktive Weise, wodurch Wasser aus dem Schirmhohlraum gedrückt wird.

Qualle Cornerata(Rhizostomae), Ordnung der Hohltiere der Klasse der Scyphoiden. Qualle ( bis 65 cm im Durchmesser) ohne Randtentakel. Die Mundränder sind zu Mundlappen mit zahlreichen Falten verlängert, die zusammenwachsen und viele sekundäre Mundöffnungen bilden. Das Berühren der Mundblätter kann zu schmerzhaften Verbrennungen führen verursacht durch die Wirkung von Nesselzellen. Etwa 80 Arten; Sie leben hauptsächlich in tropischen, seltener in gemäßigten Meeren. In Russland gibt es 2 Typen: Rhizostoma pulmo häufig in Schwarz und Asowsche Meere, Rhopilema asamushi gefunden im Japanischen Meer.

Jet-Flucht von Jakobsmuscheln

Muschel-Jakobsmuscheln, meist ruhig auf dem Grund liegend, wenn sich ihnen ihr Hauptfeind nähert – ein herrlich langsames, aber äußerst heimtückisches Raubtier – Seestern- Sie drücken kräftig auf die Türen ihres Waschbeckens und drücken so mit Gewalt Wasser heraus. So verwenden Prinzip des Strahlantriebs, tauchen sie auf und können, indem sie die Schale weiter öffnen und schließen, eine beträchtliche Distanz schwimmen. Wenn die Jakobsmuschel aus irgendeinem Grund keine Zeit hat, mit ihr zu entkommen Jet-Flug, der Seestern schlingt seine Arme um ihn, öffnet die Schale und frisst sie ...

Jakobsmuschel(Pecten), eine Gattung mariner Wirbelloser aus der Klasse der Muscheln (Bivalvia). Die Muschelschale ist abgerundet mit einer geraden Scharnierkante. Seine Oberfläche ist mit radialen Rippen bedeckt, die von der Oberseite abweichen. Die Schalenklappen werden durch einen kräftigen Muskel geschlossen. Pecten maximus, Flexopecten glaber leben im Schwarzen Meer; in den Meeren von Japan und Ochotsk – Mizuhopecten yessoensis ( bis 17 cm im Durchmesser).

Rocker-Libelle-Larve-Jet-Pumpe

Temperament Larven der Rockerlibelle, oder eshny(Aeshna sp.) ist nicht weniger räuberisch als seine geflügelten Verwandten. Sie lebt dort zwei, manchmal auch vier Jahre Unterwasserreich kriecht über den felsigen Boden und spürt kleine Wasserbewohner auf, wobei er gerne auch ziemlich große Kaulquappen und Jungfische in seine Nahrung aufnimmt. In Momenten der Gefahr hebt die Larve der Schaukellibelle ab und schwimmt ruckartig vorwärts, angetrieben von der Arbeit des Außergewöhnlichen Strahlpumpe. Die Larve nimmt Wasser in den Hinterdarm auf und stößt es dann abrupt wieder aus. Durch die Rückstoßkraft springt sie vorwärts. So verwenden Prinzip des Strahlantriebs, die Larve der Rockerlibelle versteckt sich mit selbstbewussten Bewegungen und Bewegungen vor der Bedrohung, die sie verfolgt.

Reaktive Impulse der nervösen „Autobahn“ von Tintenfischen

In allen oben genannten Fällen (Prinzipien des Strahlantriebs von Quallen, Jakobsmuscheln, Rocky-Libellenlarven) sind Stöße und Stöße durch erhebliche Zeiträume voneinander getrennt, sodass keine hohe Bewegungsgeschwindigkeit erreicht wird. Um die Bewegungsgeschwindigkeit zu erhöhen, mit anderen Worten: Nummer reaktive Impulse pro Zeiteinheit, notwendig erhöhte Nervenleitung die die Muskelkontraktion anregen, Wartung eines lebenden Strahltriebwerks. Eine solch hohe Leitfähigkeit ist bei einem großen Nervendurchmesser möglich.

Es ist bekannt, dass Tintenfische haben die größten Nervenfasern der Tierwelt. Im Durchschnitt erreichen sie einen Durchmesser von 1 mm – 50-mal größer als der der meisten Säugetiere – und sie führen Erregungen mit hoher Geschwindigkeit durch 25 m/s. Und ein drei Meter langer Tintenfisch dosidicus(es lebt vor der Küste Chiles) Die Dicke der Nerven ist fantastisch groß - 18 mm. Die Nerven sind dick wie Seile! Gehirnsignale – die Auslöser von Kontraktionen – rasen mit hoher Geschwindigkeit über die nervöse „Autobahn“ des Tintenfischs Personenkraftwagen – 90 km/h.

Dank der Tintenfische kam die Erforschung der lebenswichtigen Funktionen der Nerven zu Beginn des 20. Jahrhunderts rasant voran. "Und wer weiß, schreibt der britische Naturforscher Frank Lane, Vielleicht gibt es jetzt Leute, die es dem Tintenfisch zu verdanken haben, dass sie Nervensystem ist in gutem Zustand..."

Die Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit des Tintenfischs erklärt sich auch durch seine hervorragende Leistung hydrodynamische Formen Tierkörper, warum Tintenfisch und Spitzname „lebender Torpedo“.

Tintenfisch(Teuthoidea), Unterordnung der Kopffüßer der Ordnung Zehnfüßer. Die Größe beträgt normalerweise 0,25 bis 0,5 m, bei einigen Arten ist dies jedoch der Fall größte wirbellose Tiere(Tintenfische der Gattung Architeuthis erreichen 18 m, einschließlich der Länge der Tentakeln).
Der Körper von Tintenfischen ist länglich, nach hinten spitz und torpedoförmig, was ihre hohe Bewegungsgeschwindigkeit wie im Wasser bestimmt ( bis zu 70 km/h) und in der Luft (Tintenfische können bis zu einer Höhe aus dem Wasser springen bis zu 7 m).

Tintenfisch-Triebwerk

Strahlantrieb Charakteristisch ist auch das heute in Torpedos, Flugzeugen, Raketen und Raumgranaten eingesetzte Kopffüßer - Kraken, Tintenfische, Tintenfische. Das meiste Interesse für Techniker und Biophysiker präsentiert Tintenfisch-Triebwerk. Beachten Sie, wie einfach es ist, womit minimale Kosten die Beschaffenheit des Materials löste diese komplexe und noch immer unübertroffene Aufgabe;-)

Im Wesentlichen hat der Tintenfisch zwei grundlegend unterschiedliche Motoren ( Reis. 1a). Bei langsamer Bewegung nutzt es eine große rautenförmige Flosse, die sich periodisch in Form einer laufenden Welle entlang des Körperkörpers biegt. Der Tintenfisch nutzt ein Strahltriebwerk, um sich schnell zu starten.. Die Basis dieses Motors ist der Mantel – Muskelgewebe. Es umgibt den Körper des Weichtiers von allen Seiten, macht fast die Hälfte seines Körpervolumens aus und bildet eine Art Reservoir – Mantelhohlraum – die „Brennkammer“ einer lebenden Rakete, in den regelmäßig Wasser eingesaugt wird. Die Mantelhöhle enthält Kiemen und innere Organe Tintenfisch ( Reis. 1b).

Mit einer Jet-Schwimmmethode Das Tier saugt Wasser durch einen weit geöffneten Mantelspalt aus der Grenzschicht in die Mantelhöhle. Der Mantelspalt wird mit speziellen „Manschettenknöpfen“ fest „verschlossen“, nachdem die „Brennkammer“ eines lebenden Motors mit Meerwasser gefüllt wurde. Der Mantelspalt befindet sich in der Nähe der Körpermitte des Tintenfischs, wo er am dicksten ist. Die Kraft, die die Bewegung des Tieres verursacht, wird dadurch erzeugt, dass ein Wasserstrahl durch einen schmalen Trichter geworfen wird, der sich auf der Bauchoberfläche des Tintenfischs befindet. Dieser Trichter oder Siphon ist „Düse“ eines lebenden Strahltriebwerks.

Die „Düse“ des Motors ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und die Muskeln können es drehen. Durch Ändern des Einbauwinkels der Trichterdüse ( Reis. 1c), schwimmt der Tintenfisch gleich gut, sowohl vorwärts als auch rückwärts (wenn er rückwärts schwimmt, erstreckt sich der Trichter entlang des Körpers und das Ventil wird gegen seine Wand gedrückt und behindert den aus der Mantelhöhle fließenden Wasserstrom nicht; wenn der Tintenfisch muss sich vorwärts bewegen, das freie Ende des Trichters verlängert sich etwas und biegt sich in der vertikalen Ebene, sein Auslass kollabiert und das Ventil nimmt eine gebogene Position ein. Strahlstöße und die Aufnahme von Wasser in die Mantelhöhle folgen mit unfassbarer Geschwindigkeit nacheinander, und der Tintenfisch rast wie eine Rakete durch das Blau des Ozeans.

Tintenfisch und sein Strahltriebwerk – Abbildung 1

1a) Tintenfisch – ein lebender Torpedo; 1b) Tintenfischstrahltriebwerk; 1c) die Position der Düse und ihres Ventils, wenn sich der Tintenfisch hin und her bewegt.

Das Tier verbringt den Bruchteil einer Sekunde damit, Wasser aufzunehmen und wieder herauszudrücken. Indem der Tintenfisch in Zeiten langsamer Bewegungen aufgrund der Trägheit Wasser in den Mantelhohlraum im hinteren Teil des Körpers saugt, saugt er die Grenzschicht an und verhindert so, dass die Strömung während eines instationären Strömungsregimes zum Stillstand kommt. Durch die Erhöhung der ausgestoßenen Wasseranteile und die zunehmende Kontraktion des Mantels erhöht der Tintenfisch leicht seine Bewegungsgeschwindigkeit.

Das Tintenfischstrahltriebwerk ist sehr sparsam, dank derer er Geschwindigkeit erreichen kann 70 km/h; Einige Forscher glauben das sogar 150 km/h!

Ingenieure haben bereits erstellt Triebwerk ähnlich einem Tintenfischstrahltriebwerk: Das Wasserkanone, betrieben mit einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor. Warum Tintenfisch-Triebwerk immer noch die Aufmerksamkeit von Ingenieuren auf sich zieht und von Biophysikern sorgfältig erforscht wird? Um unter Wasser zu arbeiten, ist es praktisch, ein Gerät zu haben, das ohne Zugang zu atmosphärischer Luft arbeitet. Die kreative Suche von Ingenieuren zielt auf die Erstellung eines Designs ab Hydrojet-Triebwerk, ähnlich Flugzeug…

Basierend auf Materialien aus wunderbaren Büchern:
„Biophysik im Physikunterricht“ Cecilia Bunimovna Katz,
Und „Primaten des Meeres“ Igor Iwanowitsch Akimushkina

Kondakow Nikolai Nikolajewitsch (1908–1999) – Sowjetischer Biologe, Tierkünstler, Kandidat der Biowissenschaften. Sein Hauptbeitrag zur biologischen Wissenschaft waren seine Zeichnungen verschiedener Vertreter der Fauna. Diese Abbildungen wurden in viele Publikationen aufgenommen, wie z Groß Sowjetische Enzyklopädie, Rotes Buch der UdSSR, in Tieratlanten und Lehrmitteln.

Akimuschkin Igor Iwanowitsch (01.05.1929–01.01.1993) – Sowjetischer Biologe, Schriftsteller und Popularisierer der Biologie, Autor populärwissenschaftlicher Bücher über das Tierleben. Preisträger des „Knowledge“-Preises der All-Union Society. Mitglied des Schriftstellerverbandes der UdSSR. Die bekannteste Veröffentlichung von Igor Akimushkin ist ein sechsbändiges Buch "Tierwelt".

Die Materialien in diesem Artikel werden nicht nur für die Anwendung nützlich sein im Physikunterricht Und Biologie, aber auch bei außerschulischen Aktivitäten.
Biophysikalisches Material ist äußerst nützlich, um die Aufmerksamkeit der Schüler zu mobilisieren und abstrakte Formulierungen in etwas Konkretes und Nahes zu verwandeln, das nicht nur die intellektuelle, sondern auch die emotionale Sphäre betrifft.

Literatur:
§ Katz Ts.B. Biophysik im Physikunterricht

§ § Akimushkin I.I. Primaten des Meeres
Moskau: Mysl-Verlag, 1974
§ Tarasov L.V. Physik in der Natur
Moskau: Verlag Prosveshchenie, 1988

Strahlantrieb in Natur und Technik

ZUSAMMENFASSUNG ÜBER PHYSIK

Strahlantrieb- Bewegung, die auftritt, wenn ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper getrennt wird.

Reaktionskraft entsteht ohne jegliche Wechselwirkung mit äußeren Körpern.

Anwendung von Strahlantrieben in der Natur

Viele von uns sind in ihrem Leben beim Schwimmen im Meer auf Quallen gestoßen. Auf jeden Fall gibt es im Schwarzen Meer genug davon. Aber nur wenige Menschen dachten, dass Quallen auch einen Strahlantrieb nutzen, um sich fortzubewegen. Darüber hinaus bewegen sich auf diese Weise Libellenlarven und einige Arten von Meeresplankton. Und oft ist die Effizienz wirbelloser Meerestiere beim Einsatz von Jet-Antrieben viel höher als die technischer Erfindungen.

Der Strahlantrieb wird von vielen Weichtieren genutzt – Kraken, Tintenfische, Tintenfische. Beispielsweise bewegt sich eine Jakobsmuschel-Molluske aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls, der aus der Schale geschleudert wird, während eine starke Kompression ihrer Klappen erfolgt, vorwärts.

Oktopus

Tintenfisch

Der Tintenfisch bewegt sich wie die meisten Kopffüßer im Wasser auf die folgende Weise. Durch einen seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper nimmt sie Wasser in die Kiemenhöhle auf und stößt dann energisch einen Wasserstrahl durch den Trichter aus. Der Tintenfisch richtet das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und kann sich, indem er schnell Wasser herausdrückt, in verschiedene Richtungen bewegen.

Der Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper; bei Bewegung erhält er Wasser durch die vordere Öffnung, und das Wasser gelangt in einen weiten Hohlraum, in dessen Inneren sich die Kiemen diagonal erstrecken. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpe zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des austretenden Strahls treibt den Salpa nach vorne.

Von größtem Interesse ist das Düsentriebwerk des Tintenfischs. Der Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Tintenfische sind angekommen höchste Vollkommenheit in der reaktiven Navigation. Sogar ihr Körper mit seinen äußeren Formen kopiert die Rakete (oder besser gesagt, die Rakete kopiert den Tintenfisch, da er in dieser Angelegenheit unbestreitbar Vorrang hat). Bei langsamer Bewegung verwendet der Tintenfisch eine große rautenförmige Flosse, die sich regelmäßig biegt. Es verwendet ein Strahltriebwerk, um schnell zu werfen. Muskelgewebe – der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten; das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Körpers des Tintenfischs. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann einen scharfen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hohen Geschwindigkeitsstößen rückwärts. Gleichzeitig werden alle zehn Tentakel des Tintenfischs über seinem Kopf zu einem Knoten zusammengefasst und er nimmt eine stromlinienförmige Form an. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und kann von den Muskeln gedreht und so die Bewegungsrichtung geändert werden. Der Tintenfischmotor ist sehr sparsam und erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 60 - 70 km/h. (Einige Forscher glauben sogar bis zu 150 km/h!) Kein Wunder, dass der Tintenfisch als „lebender Torpedo“ bezeichnet wird. Durch Biegen der gebündelten Tentakel nach rechts, links, oben oder unten dreht sich der Tintenfisch in die eine oder andere Richtung. Da ein solches Lenkrad im Vergleich zum Tier selbst sehr groß ist, reicht seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Eine scharfe Drehung des Lenkrads – und der Schwimmer stürzt hinein Rückseite. Also hat er das Ende des Trichters nach hinten gebogen und rutscht nun mit dem Kopf voran hinein. Er beugte es nach rechts – und der Jetstoß warf ihn nach links. Wenn Sie jedoch schnell schwimmen müssen, ragt der Trichter immer direkt zwischen den Tentakeln hervor, und der Tintenfisch stürmt mit dem Schwanz voran, genau wie ein Flusskrebs rennen würde – ein schneller Läufer, der über die Beweglichkeit eines Rennfahrers verfügt.

Wenn kein Grund zur Eile besteht, schwimmen Tintenfische und Tintenfische mit wellenförmigen Flossen – Miniaturwellen laufen von vorne nach hinten über sie hinweg, und das Tier gleitet anmutig, wobei es sich gelegentlich auch mit einem Wasserstrahl abstößt, der unter dem Mantel hervorgeschleudert wird. Dann sind die einzelnen Stöße, die die Molluske im Moment des Ausbruchs von Wasserstrahlen erhält, deutlich sichtbar. Einige Kopffüßer können Geschwindigkeiten von bis zu fünfundfünfzig Kilometern pro Stunde erreichen. Es scheint, dass niemand direkte Messungen durchgeführt hat, aber dies kann anhand der Geschwindigkeit und Flugreichweite fliegender Tintenfische beurteilt werden. Und es stellt sich heraus, dass Kraken in ihrer Familie solche Talente haben! Der beste Pilot unter den Weichtieren ist der Tintenfisch Stenoteuthis. Englische Seeleute nennen es Flying Squid („fliegender Tintenfisch“). Dies ist ein kleines Tier von der Größe eines Herings. Er jagt Fische mit solcher Geschwindigkeit, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über die Wasseroberfläche huscht. Er greift auf diesen Trick zurück, um sein Leben vor Raubtieren – Thunfisch und Makrele – zu retten. Nachdem der Pilot-Tintenfisch im Wasser den maximalen Strahlschub entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt des Flugs einer lebenden Rakete liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf dem Deck von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel ragen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Der englische Molluskenforscher Dr. Rees beschrieb in einem wissenschaftlichen Artikel einen Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er eine ganze Strecke durch die Luft geflogen war, auf die Brücke einer Yacht fiel, die fast sieben Meter über dem Wasser ragte.

Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer glitzernden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger erzählte einmal eine traurige Geschichte über ein Schiff, das angeblich unter der Last fliegender Tintenfische sank, die auf sein Deck fielen. Tintenfische können ohne Beschleunigung abheben.

Kraken können auch fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verani beobachtete, wie ein gewöhnlicher Oktopus in einem Aquarium beschleunigte und plötzlich rückwärts aus dem Wasser sprang. Nachdem er einen etwa fünf Meter langen Bogen in der Luft beschrieben hatte, ließ er sich zurück ins Aquarium fallen. Als der Oktopus an Geschwindigkeit gewann, um zu springen, bewegte er sich nicht nur aufgrund des Strahlschubs, sondern ruderte auch mit seinen Tentakeln.
Baggy-Oktopusse schwimmen natürlich schlechter als Tintenfische, aber in kritischen Momenten können sie eine Rekordklasse für die besten Sprinter vorweisen. Mitarbeiter des California Aquariums versuchten, einen Oktopus zu fotografieren, der eine Krabbe angreift. Der Oktopus stürmte mit solcher Geschwindigkeit auf seine Beute zu, dass der Film, selbst beim Filmen mit höchster Geschwindigkeit, immer Fett enthielt. Das bedeutet, dass der Wurf Hundertstelsekunden dauerte! Normalerweise schwimmen Oktopusse relativ langsam. Joseph Seinl, der die Wanderungen von Kraken untersuchte, berechnete: Ein Oktopus von einem halben Meter Größe schwimmt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa fünfzehn Kilometern pro Stunde durch das Meer. Jeder aus dem Trichter geschleuderte Wasserstrahl schiebt ihn zwei bis zweieinhalb Meter vorwärts (oder besser gesagt rückwärts, da der Oktopus rückwärts schwimmt).

Strahlbewegungen sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. Beispielsweise prallen die reifen Früchte der „verrückten Gurke“ bei der geringsten Berührung vom Stiel ab und eine klebrige Flüssigkeit mit Samen wird gewaltsam aus dem entstandenen Loch geschleudert. Die Gurke selbst fliegt bis zu 12 m in die entgegengesetzte Richtung.

Wenn Sie das Gesetz der Impulserhaltung kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit ändern Freifläche. Wenn Sie in einem Boot sitzen und mehrere schwere Steine ​​haben, werden Sie durch das Werfen von Steinen in eine bestimmte Richtung in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dasselbe wird im Weltraum passieren, aber dort werden dafür Düsentriebwerke eingesetzt.

Jeder weiß, dass ein Schuss aus einer Waffe von einem Rückstoß begleitet wird. Wäre das Gewicht der Kugel gleich dem Gewicht der Waffe, würden sie mit der gleichen Geschwindigkeit auseinanderfliegen. Der Rückstoß entsteht, weil die ausgestoßene Gasmasse eine Reaktionskraft erzeugt, dank derer die Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftleeren Raum gewährleistet werden kann. Und je größer die Masse und Geschwindigkeit der strömenden Gase ist, desto größer ist die Rückstoßkraft, die unsere Schulter spürt, desto stärker ist die Reaktion der Waffe, desto größer ist die Reaktionskraft.

Anwendung von Strahlantrieben in der Technik

Seit vielen Jahrhunderten träumt die Menschheit von der Raumfahrt. Science-Fiction-Autoren haben verschiedene Mittel vorgeschlagen, um dieses Ziel zu erreichen. Im 17. Jahrhundert erschien eine Geschichte Französischer Schriftsteller Cyrano de Bergerac über den Flug zum Mond. Der Held dieser Geschichte erreichte den Mond in einem Eisenkarren, über den er ständig einen starken Magneten warf. Von ihm angezogen, stieg der Karren immer höher über die Erde, bis er den Mond erreichte. Und Baron Münchhausen sagte, er sei entlang einer Bohnenstange zum Mond geklettert.

Ende des ersten Jahrtausends n. Chr. erfand China den Strahlantrieb, der Raketen antreibt – mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch als Spaß genutzt wurden. Eines der ersten Autoprojekte war ebenfalls mit einem Düsentriebwerk ausgestattet und dieses Projekt gehörte Newton

Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibaltschitsch. Er wurde am 3. April 1881 wegen seiner Beteiligung am Attentat auf Kaiser Alexander II. hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis, nachdem er zum Tode verurteilt worden war. Kibalchich schrieb: „Während ich im Gefängnis war, wenige Tage vor meinem Tod, schreibe ich dieses Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube unterstützt mich in meiner schrecklichen Situation ... Ich werde dem Tod ruhig entgegensehen, wohlwissend, dass meine Idee nicht mit mir sterben wird.“

Die Idee, Raketen einzusetzen für Raumflüge wurde zu Beginn dieses Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. Im Jahr 1903 erschien ein Artikel des Kalugaer Gymnasiallehrers K.E. in gedruckter Form. Tsiolkovsky „Erforschung von Welträumen mit reaktiven Instrumenten.“ Dieses Werk enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, heute bekannt als „Ziolkovsky-Formel“, die die Bewegung eines Körpers variabler Masse beschrieb. Anschließend entwickelte er einen Entwurf für ein Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk, schlug einen mehrstufigen Raketenentwurf vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu errichten. Er zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d. h. ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Treibstoff und Oxidationsmittel verwendet und sich am Gerät selbst befindet.

Vollendet:
Student
Gruppen 1-121
Okuneva Alena
Geprüft:
P. L. Vineaminovna

Stadt Perevoz
2011
Inhalt:

Einleitung: Was ist Strahlantrieb………………………………………………………… …..…………………………………..3
Impulserhaltungssatz……………………………………………………………….4
Anwendung von Strahlantrieben in der Natur…………………………..….…....5
Anwendung von Strahlantrieben in der Technik…….…………………...…..….….6
Strahlantrieb „Interkontinentalrakete“…………..………...…7
Physikalische Grundlagen des Triebwerksbetriebs..................... .................... 8
Klassifizierung von Strahltriebwerken und Merkmale ihrer Verwendung……………………………………………………………………………….………….…….9
Merkmale des Entwurfs und der Herstellung eines Flugzeugs…..…10
Fazit…………………………………………………………………………………….11
Referenzliste……………………………………………………… …..12

"Strahlantrieb"
Unter reaktiver Bewegung versteht man die Bewegung eines Körpers, die durch die Trennung eines Teils davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit verursacht wird. Die Strahlbewegung wird auf der Grundlage des Impulserhaltungssatzes beschrieben.
Der Strahlantrieb, der heute in Flugzeugen, Raketen und Raumfahrzeugen eingesetzt wird, ist charakteristisch für Kraken, Tintenfische, Tintenfische und Quallen – sie alle nutzen ausnahmslos die Reaktion (Rückstoß) eines ausgestoßenen Wasserstrahls zum Schwimmen.
Beispiele für Strahlantriebe finden sich auch in der Pflanzenwelt.
In südlichen Ländern wächst eine Pflanze namens „verrückte Gurke“. Sobald man eine reife Frucht, ähnlich einer Gurke, leicht berührt, prallt sie vom Stiel ab und durch das entstandene Loch fliegt Flüssigkeit mit Samen wie eine Fontäne mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 m/s aus der Frucht.

Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Die verrückte Gurke (auch „Damenpistole“ genannt) schießt auf mehr als 12 m.

„Gesetz der Impulserhaltung“
In einem geschlossenen System bleibt die Vektorsumme der Impulse aller im System enthaltenen Körper für alle Wechselwirkungen der Körper dieses Systems untereinander konstant.
Dieses grundlegende Naturgesetz wird Impulserhaltungssatz genannt. Es ist eine Folge des zweiten und dritten Newtonschen Gesetzes. Betrachten wir zwei interagierende Körper, die Teil eines geschlossenen Systems sind.
Wir bezeichnen die Wechselwirkungskräfte zwischen diesen Körpern mit und Nach dem dritten Newtonschen Gesetz Wechselwirken diese Körper während der Zeit t, dann sind die Impulse der Wechselwirkungskräfte gleich groß und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet: Wenden wir das zweite Newtonsche Gesetz auf diese Körper an :

„Einsatz von Strahlantrieben in der Natur“
Der Strahlantrieb wird von vielen Weichtieren genutzt – Kraken, Tintenfische, Tintenfische. Beispielsweise bewegt sich eine Jakobsmuschel-Molluske aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls, der aus der Schale geschleudert wird, während eine starke Kompression ihrer Klappen erfolgt, vorwärts.

Oktopus
Tintenfische bewegen sich, wie die meisten Kopffüßer, im Wasser auf folgende Weise. Durch einen seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper nimmt sie Wasser in die Kiemenhöhle auf und stößt dann energisch einen Wasserstrahl durch den Trichter aus. Der Tintenfisch richtet das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und kann sich, indem er schnell Wasser herausdrückt, in verschiedene Richtungen bewegen.
Der Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper; bei Bewegung erhält er Wasser durch die vordere Öffnung, und das Wasser gelangt in einen weiten Hohlraum, in dessen Inneren sich die Kiemen diagonal erstrecken. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpe zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des austretenden Strahls treibt den Salpa nach vorne. Von größtem Interesse ist das Düsentriebwerk des Tintenfischs. Der Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Tintenfische haben die höchste Perfektion in der Jet-Navigation erreicht. Sogar ihr Körper ist mit seiner äußeren Form einer Rakete nachempfunden. Wenn Sie das Gesetz der Impulserhaltung kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit im offenen Raum ändern. Wenn Sie in einem Boot sitzen und mehrere schwere Steine ​​haben, werden Sie durch das Werfen von Steinen in eine bestimmte Richtung in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dasselbe wird im Weltraum passieren, aber dort werden dafür Düsentriebwerke eingesetzt.

„Anwendung des Strahlantriebs in der Technik“
Ende des ersten Jahrtausends n. Chr. erfand China den Strahlantrieb, der Raketen antreibt – mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch als Spaß genutzt wurden. Eines der ersten Autoprojekte war ebenfalls mit einem Düsentriebwerk ausgestattet und dieses Projekt gehörte Newton.
Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibaltschitsch. Er wurde am 3. April 1881 wegen seiner Beteiligung am Attentat auf Kaiser Alexander II. hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis, nachdem er zum Tode verurteilt worden war. Kibalchich schrieb: „Während ich im Gefängnis war, wenige Tage vor meinem Tod, schreibe ich dieses Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube unterstützt mich in meiner schrecklichen Situation ... Ich werde dem Tod ruhig entgegensehen, wohlwissend, dass meine Idee nicht mit mir sterben wird.“
Die Idee, Raketen für Raumflüge einzusetzen, wurde zu Beginn dieses Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. Im Jahr 1903 erschien ein Artikel des Kalugaer Gymnasiallehrers K.E. in gedruckter Form. Tsiolkovsky „Erforschung von Welträumen mit reaktiven Instrumenten.“ Dieses Werk enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, heute bekannt als „Ziolkovsky-Formel“, die die Bewegung eines Körpers variabler Masse beschrieb. Anschließend entwickelte er einen Entwurf für ein Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk, schlug einen mehrstufigen Raketenentwurf vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu errichten. Er zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d. h. ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Treibstoff und Oxidationsmittel verwendet und sich am Gerät selbst befindet. Sowjetische Raketen erreichten als erste den Mond, umkreisten ihn und fotografierten seine von der Erde aus unsichtbare Seite und erreichten als erste den Planeten Venus und brachten wissenschaftliche Instrumente auf seine Oberfläche. Im Jahr 1986 untersuchten zwei sowjetische Raumsonden, Vega 1 und Vega 2, den Halleyschen Kometen, der sich alle 76 Jahre der Sonne nähert, genau.

Strahlantrieb „Interkontinentalrakete“
Die Menschheit hat schon immer davon geträumt, ins All zu reisen. Schriftsteller – Science-Fiction-Autoren, Wissenschaftler, Träumer – schlugen verschiedene Mittel vor, um dieses Ziel zu erreichen. Doch seit vielen Jahrhunderten ist es keinem einzigen Wissenschaftler oder Science-Fiction-Autor gelungen, das einzige dem Menschen zur Verfügung stehende Mittel zu erfinden, mit dem man die Schwerkraft überwinden und in den Weltraum fliegen kann. K. E. Tsiolkovsky ist der Begründer der Theorie der Raumfahrt.
Zum ersten Mal wurden die Träume und Sehnsüchte vieler Menschen durch den russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski (1857-1935) der Realität näher gebracht, der zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, die er erstmals vorstellte wissenschaftlicher Beweis für die Möglichkeit, eine Rakete für Flüge in den Weltraum, über die Erdatmosphäre hinaus und zu anderen Planeten einzusetzen Sonnensystem. Tsoilkovsky nannte eine Rakete ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das den Treibstoff und das Oxidationsmittel nutzt.
Wie Sie aus einem Physikkurs wissen, wird ein Schuss aus einer Waffe von einem Rückstoß begleitet. Nach den Newtonschen Gesetzen würden eine Kugel und eine Waffe bei gleicher Masse in unterschiedliche Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit fliegen. Die ausgestoßene Gasmasse erzeugt eine Reaktionskraft, dank der die Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftleeren Raum gewährleistet werden kann und somit ein Rückstoß auftritt. Je größer die Rückstoßkraft ist, die unsere Schulter spürt, desto größer ist die Masse und Geschwindigkeit der austretenden Gase, und je stärker die Reaktion der Waffe ist, desto größer ist die Reaktionskraft. Diese Phänomene werden durch den Impulserhaltungssatz erklärt:
die vektorielle (geometrische) Summe der Impulse der Körper, aus denen ein geschlossenes System besteht, bleibt für alle Bewegungen und Wechselwirkungen der Körper des Systems konstant.
Die vorgestellte Tsiolkovsky-Formel ist die Grundlage, auf der die gesamte Berechnung moderner Raketen basiert. Die Tsiolkovsky-Zahl ist das Verhältnis der Treibstoffmasse zur Masse der Rakete am Ende des Triebwerksbetriebs – zum Gewicht der leeren Rakete.
So haben wir herausgefunden, dass die maximal erreichbare Geschwindigkeit der Rakete in erster Linie von der Geschwindigkeit des Gasstroms aus der Düse abhängt. Und die Strömungsgeschwindigkeit der Düsengase wiederum hängt von der Art des Brennstoffs und der Temperatur des Gasstrahls ab. Das heißt, je höher die Temperatur, desto höher die Geschwindigkeit. Dann müssen Sie für eine echte Rakete den Treibstoff mit dem höchsten Kaloriengehalt auswählen, der die größte Wärmemenge erzeugt. Die Formel zeigt, dass die Geschwindigkeit der Rakete unter anderem von der Anfangs- und Endmasse der Rakete abhängt, davon, welcher Teil ihres Gewichts Treibstoff ist und welcher Teil unbrauchbar ist (im Hinblick auf die Fluggeschwindigkeit). Strukturen: Körper, Mechanismen usw. d.
Die wichtigste Schlussfolgerung aus dieser Tsiolkovsky-Formel zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer Weltraumrakete ist, dass sich die Rakete im luftleeren Raum umso mehr entwickelt, je größer die Geschwindigkeit, desto größer die Geschwindigkeit des Gasaustritts und desto höher größere Zahl Ziolkowski.

„Physikalische Grundlagen des Triebwerksbetriebs“
Moderne leistungsstarke Strahltriebwerke unterschiedlicher Bauart basieren auf dem Prinzip der direkten Reaktion, d.h. das Prinzip der Erzeugung einer Antriebskraft (oder eines Schubs) in Form einer Reaktion (Rückstoß) eines vom Motor ausströmenden Stroms „Arbeitssubstanz“, normalerweise heißer Gase. In allen Motoren gibt es zwei Energieumwandlungsprozesse. Zunächst wird die chemische Energie des Brennstoffs in thermische Energie der Verbrennungsprodukte umgewandelt und anschließend wird die thermische Energie zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt. Zu diesen Motoren gehören Kolbenmotoren von Autos, Diesellokomotiven, Dampf- und Gasturbinen von Kraftwerken usw. Nachdem in einer Wärmekraftmaschine heiße Gase mit großer Wärmeenergie erzeugt wurden, muss diese Energie in mechanische Energie umgewandelt werden. Schließlich dienen Motoren dazu, mechanische Arbeit zu verrichten, etwas zu „bewegen“, es in die Tat umzusetzen, egal ob es sich um einen Dynamo handelt, wenn man sie mit Zeichnungen eines Kraftwerks, einer Diesellokomotive, eines Autos oder eines anderen ergänzen möchte Flugzeug. Damit die thermische Energie von Gasen in mechanische Energie umgewandelt werden kann, muss sich ihr Volumen vergrößern. Bei einer solchen Expansion verrichten Gase Arbeit, die ihre innere und thermische Energie verbraucht.
Die Strahldüse kann je nach Motortyp unterschiedliche Formen und darüber hinaus auch unterschiedliche Ausführungen haben. Entscheidend ist die Geschwindigkeit, mit der Gase aus dem Motor ausströmen. Übersteigt diese Ausströmgeschwindigkeit nicht die Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen in den ausströmenden Gasen ausbreiten, handelt es sich bei der Düse um ein einfaches zylindrisches oder konisches Rohrstück. Sollte die Ausströmgeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit überschreiten, ist die Düse in Form eines sich erweiternden Rohres bzw. zunächst verjüngend und dann erweiternd (Lavl-Düse) ausgebildet. Nur in einem Rohr dieser Form kann, wie Theorie und Erfahrung zeigen, Gas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden und die „Schallmauer“ überwinden.

„Klassifizierung von Strahltriebwerken und Merkmale ihrer Verwendung“
Dieser mächtige Stamm, das Prinzip der direkten Reaktion, brachte jedoch eine riesige Krone des „Stammbaums“ der Strahltriebwerksfamilie hervor. Machen Sie sich mit den Hauptzweigen seiner Krone vertraut, die den „Stamm“ der direkten Reaktion krönen. Bald, wie Sie auf dem Bild (siehe unten) sehen können, wird dieser Stamm in zwei Teile geteilt, als ob er durch einen Blitzschlag gespalten worden wäre. Beide neuen Stämme sind gleichermaßen mit mächtigen Kronen geschmückt. Diese Einteilung erfolgte, weil alle „chemischen“ Strahltriebwerke in zwei Klassen eingeteilt werden, je nachdem, ob sie für ihren Betrieb Umgebungsluft nutzen oder nicht.
Bei einem nichtkompressorischen Motor eines anderen Typs, dem Direktstrommotor, gibt es nicht einmal dieses Ventilgitter und der Druck im Brennraum steigt aufgrund des Hochgeschwindigkeitsdrucks, d. h. Bremsen des entgegenkommenden Luftstroms, der im Flug in das Triebwerk eindringt. Es ist klar, dass ein solches Triebwerk nur dann betriebsfähig ist, wenn das Flugzeug bereits mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit fliegt; im geparkten Zustand wird es keinen Schub entwickeln. Aber mit sehr hoher Geschwindigkeit, 4-5 mal höhere Geschwindigkeit Schall entwickelt ein Staustrahltriebwerk unter diesen Bedingungen einen sehr hohen Schub und verbraucht weniger Treibstoff als jedes andere „chemische“ Strahltriebwerk. Deshalb Staustrahltriebwerke.
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Zu den großen technischen und wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts gehört zweifellos einer der ersten Plätze Raketen- und Strahlantriebstheorie. Die Jahre des Zweiten Weltkriegs (1941–1945) führten zu einer ungewöhnlich schnellen Verbesserung der Konstruktion von Düsenfahrzeugen. Auf den Schlachtfeldern tauchten wieder Pulverraketen auf, allerdings mit kalorienreicherem rauchfreiem TNT-Pulver („Katyusha“). Es entstanden luftatmende Flugzeuge, unbemannte Flugzeuge mit pulsierenden luftatmenden Triebwerken („FAU-1“) und ballistische Raketen mit einer Reichweite von bis zu 300 km („FAU-2“).

Die Raketentechnik entwickelt sich mittlerweile zu einer sehr wichtigen und schnell wachsenden Branche. Die Entwicklung der Theorie des Düsenfluges ist eine davon drängende Probleme moderne wissenschaftliche und technologische Entwicklung.

K. E. Tsiolkovsky hat viel für das Wissen getan Grundlagen der Theorie des Raketenantriebs. Er war der erste in der Geschichte der Wissenschaft, der das Problem der Untersuchung der geradlinigen Bewegungen von Raketen auf der Grundlage der Gesetze formulierte und untersuchte Theoretische Mechanik. Wie wir bereits angedeutet haben, wurde das Prinzip der Bewegungskommunikation mit Hilfe der Reaktionskräfte geschleuderter Teilchen bereits 1883 von Tsiolkovsky erkannt, aber seine Entwicklung einer mathematisch strengen Theorie des Strahlantriebs geht darauf zurück Ende des 19. Jahrhunderts Jahrhunderte.

In einem seiner Werke schrieb Tsiolkovsky: „Ich habe die Rakete lange Zeit wie alle anderen betrachtet: unter dem Gesichtspunkt der Unterhaltung und kleiner Anwendungen. Ich kann mich nicht mehr genau daran erinnern, wie ich auf die Idee gekommen bin, Berechnungen im Zusammenhang mit der Rakete anzustellen. Es scheint mir, dass die ersten Samen des Denkens vom berühmten Träumer Jules Verne gepflanzt wurden; es hat die Arbeit meines Gehirns angeregt bekannte Richtung. Wünsche erschienen, hinter den Wünschen entstand die Aktivität des Geistes. ...Ein altes Blatt Papier mit den endgültigen Formeln zum Strahlgerät ist mit dem Datum 25. August 1898 versehen.“

„...Ich habe nie behauptet, eine vollständige Lösung für das Problem zu haben. Zuerst kommen zwangsläufig: Gedanke, Fantasie, Märchen. Dahinter steckt wissenschaftliches Kalkül. Und am Ende dachten Hinrichtungskronen. Meine Arbeiten zur Raumfahrt gehören zur mittleren Schaffensphase. Mehr als jeder andere verstehe ich den Abgrund, der eine Idee von ihrer Umsetzung trennt, denn in meinem Leben habe ich nicht nur gedacht und berechnet, sondern auch ausgeführt, auch mit meinen Händen gearbeitet. Es ist jedoch unmöglich, keine Idee zu haben: Der Ausführung geht das Denken voraus, der präzisen Berechnung geht die Fantasie voraus.“

Im Jahr 1903 erschien Konstantin Eduardovichs erster Artikel über Raketentechnologie in der Zeitschrift Scientific Review mit dem Titel „Erforschung des Weltraums mithilfe von Strahlinstrumenten“. In dieser Arbeit wurde auf der Grundlage der einfachsten Gesetze der theoretischen Mechanik (dem Gesetz der Impulserhaltung und dem Gesetz der unabhängigen Krafteinwirkung) die Theorie des Raketenflugs dargelegt und die Möglichkeit des Einsatzes von Düsenfahrzeugen für die interplanetare Kommunikation begründet (Schaffung allgemeine Theorie die Bewegung von Körpern, deren Masse sich während der Bewegung ändert, gehört Professor I.V. Meshchersky (1859-1935)).

Die Idee, eine Rakete zur Lösung wissenschaftlicher Probleme einzusetzen und Düsentriebwerke einzusetzen, um die Bewegung grandioser interplanetarer Schiffe zu erzeugen, gehört ausschließlich Tsiolkovsky. Er ist der Begründer moderner Flüssigtreibstoffraketen Langstrecken, einer der Schöpfer neues Kapitel Theoretische Mechanik.

Die klassische Mechanik, die die Bewegungs- und Gleichgewichtsgesetze materieller Körper untersucht, basiert auf drei Bewegungsgesetze, klar und streng formuliert von einem englischen Wissenschaftler im Jahr 1687. Diese Gesetze wurden von vielen Forschern verwendet, um die Bewegung von Körpern zu untersuchen, deren Masse sich während der Bewegung nicht änderte. Es wurden sehr wichtige Bewegungsfälle betrachtet und eine große Wissenschaft geschaffen – die Mechanik von Körpern konstanter Masse. Die Axiome der Mechanik von Körpern konstanter Masse oder Newtons Bewegungsgesetze waren eine Verallgemeinerung der gesamten bisherigen Entwicklung der Mechanik. Derzeit sind die Grundgesetze der mechanischen Bewegung in allen Physiklehrbüchern dargelegt weiterführende Schule. Wir werden hier geben Zusammenfassung Newtons Bewegungsgesetze waren der nächste Schritt in der Wissenschaft, der es ermöglichte, die Bewegung von Raketen zu untersuchen weitere Entwicklung Methoden der klassischen Mechanik.