Das Konzept des Düsenantriebs und Strahlschub

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

Das Prinzip des Strahlantriebs basiert auf dem Gesetz der Impulserhaltung eines isolierten mechanischen Systems von Körpern:

Das heißt, der Gesamtimpuls eines Teilchensystems ist ein konstanter Wert. In Ermangelung äußerer Einflüsse die Eigendynamik des Systems Null und es ist möglich, es aufgrund des Strahlschubs von innen zu ändern.

Strahlschub (aus der Sicht, Beispiele in der Natur)- die Reaktionskraft der abgetrennten Teilchen, die am Punkt des Ausströmzentrums (bei einer Rakete - dem Schnittmittelpunkt der Triebwerksdüse) angreift und dem Geschwindigkeitsvektor der abgetrennten Teilchen entgegengerichtet ist.

Masse des Arbeitsmediums (Raketen)

Allgemeine Beschleunigung des Arbeitskörpers

Exspirationsrate abgeschiedener Partikel (Gase)

Jeder zweite Spritverbrauch

Beispiele für Düsenantrieb in der unbelebten Natur

Strahlbewegungen sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. BEI südlichen Länder(und auch hier an der Schwarzmeerküste) wächst eine Pflanze namens "Mad Cucumber".

Der lateinische Name stammt von der Gattung Ecballium griechisches Wort mit der Bedeutung - Ich werfe aus, entsprechend der Struktur der Frucht, die die Samen auswirft.

Die Früchte einer verrückten Gurke sind bläulich-grün oder grün, saftig, länglich oder länglich-eiförmig, 4–6 cm lang, 1,5–2,5 breit, borstig, an beiden Enden stumpf, mehrsamig (Abb. 1). Samen sind länglich, klein, zusammengedrückt, glatt, eng umrandet, etwa 4 mm lang. Wenn die Samen reifen, verwandelt sich das sie umgebende Gewebe in eine schleimige Masse. Gleichzeitig entsteht in der Frucht viel Druck, wodurch die Frucht vom Stiel getrennt wird und die Samen zusammen mit dem Schleim mit Gewalt durch das entstandene Loch herausgeschleudert werden. Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Schießt eine verrückte Gurke (sonst wird sie als "Damenpistole" bezeichnet) über 12 m (Abb. 2).

Beispiele für Strahlantriebe im Tierreich

Meeresbewohner

Viele Meerestiere nutzen Düsenantrieb, um sich fortzubewegen, darunter Quallen, Jakobsmuscheln, Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische, Salpen und einige Arten von Plankton. Alle nutzen die Reaktion eines ausgestoßenen Wasserstrahls, der Unterschied liegt in der Struktur des Körpers und damit in der Art der Aufnahme und des Ausstoßes von Wasser.

Die Meeresmuschel (Abb. 3) bewegt sich aufgrund der Reaktionskraft des Wasserstrahls, der während einer scharfen Kompression ihrer Ventile aus der Schale ausgestoßen wird. Er wendet diese Art der Bewegung im Gefahrenfall an.

Tintenfische (Abbildung 4) und Oktopusse (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. Tintenfische, die Tentakel über ihren Köpfen falten, geben ihren Körper stromlinienförmige Form und kann so ihre Bewegung steuern, indem sie ihre Richtung ändert.

Oktopusse können sogar fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verany sah, wie ein gewöhnlicher Oktopus in einem Aquarium beschleunigte und plötzlich rückwärts aus dem Wasser sprang. Er beschrieb in der Luft einen etwa fünf Meter langen Bogen und ließ sich zurück ins Aquarium fallen. Der Tintenfisch gewann an Geschwindigkeit für den Sprung und bewegte sich nicht nur durch den Strahlschub, sondern ruderte auch mit Tentakeln.

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

Tintenfisch (Abbildung 7). Muskelgewebe - Der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten, das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Tintenfischkörpers. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann abrupt einen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit rückwärts. In diesem Fall werden alle zehn Tentakel des Tintenfischs in einem Knoten über dem Kopf gesammelt und erhalten eine stromlinienförmige Form. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet, und die Muskeln können sie drehen und die Bewegungsrichtung ändern. Der Tintenfischmotor ist sehr sparsam und kann Geschwindigkeiten von bis zu 60 - 70 km / h erreichen. Durch Biegen der zu einem Bündel gefalteten 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, einen sehr große Größen, dann reicht schon seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Aber wenn es schnell gehen muss, ragt der Trichter immer direkt zwischen den Tentakeln heraus und der Tintenfisch saust mit seinem Schwanz nach vorne.

Ingenieure haben bereits einen Motor entwickelt, der einem Tintenfisch-Motor ähnelt. Es heißt Wasserstrahl. Dabei wird Wasser in die Kammer gesaugt. Und dann wird es durch eine Düse herausgeschleudert; Das Gefäß bewegt sich in die Richtung, die der Richtung des Strahlausstoßes entgegengesetzt ist. Wasser wird mit herkömmlichem Benzin oder angesaugt Dieselmotor(siehe Anhang).

Der beste Pilot unter den Mollusken ist der Tintenfisch Stenoteuthis. Seefahrer nennen es - "fliegender Tintenfisch". Er jagt Fische mit solcher Schnelligkeit, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über die Wasseroberfläche rast. Er greift auch auf diesen Trick zurück, um sein Leben vor Raubtieren zu retten - Thunfisch und Makrele. Nachdem er im Wasser maximalen Strahlschub entwickelt hat, hebt der Lotsenkalmar in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt des Fluges einer lebenden Rakete liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf die Decks von Hochseeschiffen fallen. Vier oder fünf Meter sind keine Rekordhöhe, in der Tintenfische in den Himmel steigen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

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

Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer funkelnden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger hat es einmal erzählt traurige Geschichteüber ein Schiff, das unter dem Gewicht fliegender Tintenfische, die auf sein Deck gefallen waren, sogar gesunken zu sein schien.

Insekten

Auch Libellenlarven bewegen sich auf ähnliche Weise. Und nicht alle, aber langbäuchige, aktiv schwimmende Larven von stehenden (Familie Rocker) und fließenden (Familie Cordulegaster) Gewässern sowie kurzbäuchige kriechende Larven von stehenden Gewässern. Die Larve nutzt die Strahlbewegung hauptsächlich in einem Moment der Gefahr, um sich schnell an einen anderen Ort zu bewegen. Diese Fortbewegungsmethode ermöglicht kein präzises Manövrieren und ist nicht für die Jagd auf Beute geeignet. Aber die Rocker-Larven jagen niemanden - sie jagen lieber aus einem Hinterhalt.

Der Enddarm der Libellenlarve erfüllt neben seiner Hauptfunktion auch die Rolle eines Bewegungsorgans. Wasser füllt den Enddarm, dann wird es mit Gewalt herausgeschleudert, und die Larve bewegt sich nach dem Prinzip des Strahlantriebs um 6-8 cm.

Strahlantrieb Naturtechnik

Anwendung

Die Logik der Natur ist die zugänglichste und nützlichste Logik für Kinder.

Konstantin Dmitrijewitsch Ushinsky(03.03.1823–01.03.1871) - Russischlehrer, Begründer der wissenschaftlichen Pädagogik in Russland.

BIOPHYSIK: JET-FÖRDERUNG IN DER LEBENDIGEN NATUR

Ich empfehle den Lesern der Grünen Seiten, einen Blick darauf zu werfen faszinierende Welt Biophysik und lernen Sie die wichtigsten kennen Prinzipien des Düsenantriebs in Wildtieren. Das heutige Programm: Qualle Cornerot- die größte Qualle im Schwarzen Meer, Jakobsmuscheln, unternehmungslustig Libellenlarve, köstlich Tintenfisch mit seinem konkurrenzlosen Strahltriebwerk und wunderbare Illustrationen des sowjetischen Biologen und Tiermaler Kondakov Nikolai Nikolajewitsch.

Nach dem Prinzip des Düsenantriebs in der Tierwelt bewegen sich eine Reihe von Tieren, zum Beispiel Quallen, Jakobsmuscheln, Larven der Felsenlibelle, Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische ... Lernen wir einige von ihnen näher kennen ;-)

Jet Art, Quallen zu bewegen

Quallen sind eines der ältesten und zahlreichsten Raubtiere auf unserem Planeten! Der Körper einer Qualle besteht zu 98 % aus Wasser und besteht größtenteils aus bewässertem Bindegewebe - Mesoglea funktionieren wie ein Skelett. Die Basis von Mesoglea ist das Protein Kollagen. Der gallertartige und transparente Körper einer Qualle hat die Form einer Glocke oder eines Regenschirms (im Durchmesser von einigen Millimetern bis 2,5 m). Die meisten Quallen bewegen sich reaktiver Weg Drücken von Wasser aus dem Hohlraum des Schirms.

Qualle Cornerota(Rhizostomae), eine Ablösung von Hohltieren der Scyphoid-Klasse. Qualle ( bis 65cm im Durchmesser) sind frei von Randtentakeln. Die Mundränder sind zu Mundlappen mit zahlreichen Falten verlängert, die zusammenwachsen, um viele sekundäre Mundöffnungen zu bilden. Das Berühren der Mundläppchen kann schmerzhafte Verbrennungen verursachen aufgrund der Wirkung von Nesselzellen. Etwa 80 Arten; Sie leben hauptsächlich in tropischen, seltener in gemäßigten Meeren. In Russland - 2 Typen: Rhizostoma pulmoüblich in schwarz und Asowsche Meere, Rhopilema-Asamushi im Japanischen Meer gefunden.

Jet entkommen Jakobsmuscheln

Jakobsmuscheln aus dem Meer, die normalerweise ruhig am Boden liegen, wenn sich ihnen ihr Hauptfeind nähert - ein herrlich langsames, aber äußerst heimtückisches Raubtier - Seestern- Drücken Sie die Ventile ihrer Schale fest zusammen und drücken Sie mit Gewalt Wasser heraus. Also mit Strahlantriebsprinzip, schweben sie nach oben und können, indem sie die Schale weiter öffnen und schließen, eine beträchtliche Strecke schwimmen. Wenn die Jakobsmuschel aus irgendeinem Grund keine Zeit hat, mit ihr zu entkommen Jet-Flug, der Seestern umfasst es mit seinen Händen, öffnet die Schale und frisst ...

Jakobsmuschel(Pecten), eine Gattung wirbelloser Meerestiere in der Klasse der Muscheln (Bivalvia). Die Jakobsmuschel ist abgerundet mit einer geraden Scharnierkante. Seine Oberfläche ist mit radialen Rippen bedeckt, die von oben divergieren. Die Schalenklappen werden von einem starken Muskel geschlossen. Pecten maximus, Flexopecten glaber leben im Schwarzen Meer; im Japanischen Meer und im Ochotskischen Meer - Mizuhopecten yessoensis ( bis 17cm im Durchmesser).

Rocker Libellenstrahlpumpe

Temperament Libellenlarven, oder aschig(Aeshna sp.) nicht weniger räuberisch als seine geflügelten Verwandten. Seit zwei, manchmal vier Jahren lebt sie dort Königreich unter Wasser, krabbelt am felsigen Grund entlang, spürt kleine Wasserbewohner auf und nimmt gerne auch ziemlich großkalibrige Kaulquappen und Jungfische auf seinen Speiseplan. In Momenten der Gefahr hebt die Larve der Libellen-Schaukel ab und ruckt vorwärts, angetrieben von der Arbeit einer wunderbaren Strahlpumpe. Die Larve nimmt Wasser in den Enddarm auf und wirft es dann abrupt wieder heraus und springt vorwärts, angetrieben von der Rückstoßkraft. Also mit Strahlantriebsprinzip, versteckt sich die Larve der Wippenlibelle vor der Bedrohung, die sie mit selbstbewussten Zuckungen und Zuckungen verfolgt.

Reaktive Impulse der nervösen "Autobahn" von Tintenfischen

In allen oben genannten Fällen (Prinzipien des Strahlantriebs von Quallen, Jakobsmuscheln, Larven der Wippenlibelle) sind Stöße und Stöße durch erhebliche Zeitintervalle voneinander getrennt, daher wird keine hohe Bewegungsgeschwindigkeit erreicht. Um die Bewegungsgeschwindigkeit zu erhöhen, mit anderen Worten, Nummer Jet-Impulse pro Zeiteinheit, erforderlich erhöhte Nervenleitung die die Muskelkontraktion anregen, dient einem lebenden Strahltriebwerk. Eine so große Leitfähigkeit ist bei einem großen Durchmesser des Nervs möglich.

Es ist bekannt, dass Tintenfische haben die größten Nervenfasern im Tierreich. Im Durchschnitt erreichen sie einen Durchmesser von 1 mm – 50-mal größer als die meisten Säugetiere – und sie leiten die Erregung mit hoher Geschwindigkeit weiter 25 m/s. Und ein Drei-Meter-Tintenfisch Dosidikus(er lebt vor der Küste von Chile) die Dicke der Nerven ist phantastisch groß - 18mm. Nerven so dick wie Seile! Die Signale des Gehirns - die Erreger der Kontraktionen - rasen mit hoher Geschwindigkeit über die nervöse "Autobahn" des Tintenfischs Personenkraftwagen – 90 km/h.

Dank des Tintenfischs hat sich die Erforschung der lebenswichtigen Aktivität von Nerven seit dem frühen 20. Jahrhundert rasant weiterentwickelt. "Und wer weiß, schreibt der britische Naturforscher Frank Lane, Vielleicht gibt es jetzt Menschen, die dem Tintenfisch die Tatsache verdanken, dass ihre Nervensystem ist in gutem Zustand…“

Die Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit des Tintenfischs erklärt sich auch durch die hervorragende Hydrodynamische Formen Tierkörper, warum Tintenfisch und Spitzname "lebender Torpedo".

Tintenfische(Teuthoidea), eine Unterordnung der Kopffüßer aus der Ordnung der Zehnfüßer. Die Größe beträgt normalerweise 0,25-0,5 m, aber einige Arten sind es die größten Wirbellosen(Tintenfische der Gattung Architeuthis erreichen 18 m, einschließlich der Länge der Tentakel).
Der Körper der Tintenfische ist länglich, nach hinten spitz, torpedoförmig, was die hohe Geschwindigkeit ihrer Bewegung wie im Wasser bestimmt ( bis 70 km/h) und in der Luft (Tintenfische können bis zu einer Höhe aus dem Wasser springen bis 7 m).

Tintenfisch-Jet-Triebwerk

Strahlantrieb Charakteristisch ist auch , das heute in Torpedos, Flugzeugen, Raketen und Weltraumprojektilen verwendet wird kopffüßer - Tintenfisch, Tintenfisch, Tintenfisch. Das meiste Interesse für Techniker und Biophysiker präsentiert Tintenfisch-Jet-Triebwerk. Beachten Sie, wie einfach es ist minimale Kosten Material, die Natur hat diese komplexe und immer noch unübertroffene Aufgabe gelöst ;-)

Im Wesentlichen hat der Tintenfisch zwei grundlegend unterschiedliche Motoren ( Reis. 1a). Bei langsamer Bewegung verwendet es eine große rautenförmige Flosse, die sich periodisch in Form einer Wanderwelle entlang des Körpers biegt. Der Tintenfisch verwendet ein Düsentriebwerk, um sich schnell zu werfen.. Die Basis dieses Motors ist der Mantel - Muskelgewebe. Es umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten, macht fast die Hälfte seines Körpervolumens aus und bildet eine Art Reservoir - Mantelhöhle - die "Brennkammer" einer lebenden Rakete in die periodisch Wasser gesaugt wird. Die Mantelhöhle enthält Kiemen und innere Organe Tintenfisch ( Reis. 1b).

Mit einer Jet-Schwimmweise das Tier saugt Wasser aus der Grenzschicht durch die weit geöffnete Mantelspalte in den Mantelhohlraum. Der Mantelspalt wird mit speziellen „Knopf-Manschettenknöpfen“ fest „befestigt“, nachdem die „Brennkammer“ eines lebenden Motors mit Meerwasser gefüllt wurde. Der Mantelspalt befindet sich nahe der Mitte des Tintenfischkörpers, wo er die größte Dicke hat. Die Kraft, die die Bewegung des Tieres verursacht, wird durch das Ausstoßen eines Wasserstrahls durch einen schmalen Trichter erzeugt, der sich auf der Bauchoberfläche des Tintenfischs befindet. Dieser Trichter oder Siphon, - "Düse" eines lebenden Düsentriebwerks.

Die "Düse" des Motors ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und die Muskeln können es drehen. Durch Veränderung des Einbauwinkels der Trichterdüse ( Reis. 1c), schwimmt der Tintenfisch sowohl vorwärts als auch rückwärts gleich gut (wenn er rückwärts schwimmt, erstreckt sich der Trichter entlang des Körpers und das Ventil wird gegen seine Wand gedrückt und stört den aus der Mantelhöhle fließenden Wasserstrahl nicht; wenn der Tintenfisch es braucht um sich vorwärts zu bewegen, verlängert sich das freie Ende des Trichters etwas und biegt sich in der vertikalen Ebene, sein Auslass wird gefaltet und das Ventil nimmt eine gebogene Position ein). Düsenstöße und das Ansaugen von Wasser in die Mantelhöhle folgen mit unmerklicher Geschwindigkeit aufeinander, und der Tintenfisch schießt wie eine Rakete durch das Blau des Ozeans.

Squid und sein Düsentriebwerk - Abbildung 1

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

Das Tier verbringt Sekundenbruchteile mit der Aufnahme von Wasser und dessen Ausscheidung. Durch das Ansaugen von Wasser in den Mantelhohlraum im Heckteil des Körpers während Perioden langsamer Bewegung durch Trägheit saugt der Tintenfisch die Grenzschicht an und verhindert so eine Strömungsablösung während einer instationären Umströmung. Indem die Anteile des ausgestoßenen Wassers erhöht und die Kontraktion des Mantels erhöht werden, erhöht der Tintenfisch leicht die Bewegungsgeschwindigkeit.

Das Squid-Jet-Triebwerk ist sehr sparsam, damit es die Geschwindigkeit erreichen kann 70 km/h; manche Forscher glauben das sogar 150 km/h!

Ingenieure haben bereits erstellt Triebwerk ähnlich Tintenfischstrahltriebwerk: Das Wasserkanone Betrieb mit einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor. Warum Tintenfisch-Jet-Triebwerk zieht immer noch die Aufmerksamkeit von Ingenieuren auf sich und ist Gegenstand sorgfältiger Forschung von Biophysikern? Für Arbeiten unter Wasser ist es praktisch, ein Gerät zu haben, das ohne Zugang zu atmosphärischer Luft funktioniert. Die kreative Suche von Ingenieuren zielt darauf ab, ein Design zu erstellen Wasserstrahltriebwerk, ähnlich Flugzeug…

Basierend auf großartigen Büchern:
"Biophysik im Physikunterricht" Cecilia Bunimowna Katz,
und "Primaten des Meeres" Igor Iwanowitsch Akimuschkina

Nikolai Nikolajewitsch Kondakow (1908–1999) – Sowjetischer Biologe, Tiermaler, Kandidat der Biowissenschaften. Sein Hauptbeitrag zur biologischen Wissenschaft waren seine Zeichnungen verschiedener Vertreter der Fauna. Diese Illustrationen wurden in viele Veröffentlichungen 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 - Popularisierer der Biologie, Autor populärwissenschaftlicher Bücher über das Leben der Tiere. Preisträger des "Wissens"-Preises der All-Union Society. Mitglied des Schriftstellerverbandes der UdSSR. Die bekannteste Veröffentlichung von Igor Akimushkin ist ein sechsbändiges Buch "Tierwelt".

Die Materialien dieses Artikels sind nicht nur für die Anwendung nützlich im Physikunterricht und Biologie sondern auch in außerschulischen Aktivitäten.
Biophysikalisches Material ist äußerst förderlich, um die Aufmerksamkeit der Schüler zu mobilisieren, abstrakte Formulierungen in etwas Konkretes und Nahes zu verwandeln, was nicht nur die intellektuelle, sondern auch die emotionale Sphäre betrifft.

Literatur:
§ Katz Ts.B. Biophysik im Physikunterricht

§ § Akimuschkin I.I. Primaten des Meeres
Moskau: Verlag "Thought", 1974
§ Tarasov L.V. Physik in der Natur
Moskau: Verlag der Aufklärung, 1988

Strahlantrieb in Natur und Technik

ZUSAMMENFASSUNG ÜBER PHYSIK

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

Die Reaktionskraft entsteht ohne Wechselwirkung mit äußeren Körpern.

Anwendung des Düsenantriebs in der Natur

Viele von uns sind in unserem Leben beim Schwimmen im Meer auf Quallen gestoßen. Im Schwarzen Meer gibt es jedenfalls genug davon. Aber nur wenige Leute dachten, dass Quallen auch Düsenantrieb verwenden, um sich fortzubewegen. Außerdem bewegen sich so Libellenlarven und einige Arten von Meeresplankton. Und oft ist die Effizienz von wirbellosen Meerestieren beim Einsatz von Düsenantrieben viel höher als die von technischen Erfindungen.

Strahlantrieb wird von vielen Mollusken verwendet - Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische. Zum Beispiel bewegt sich eine Meeresmuschel aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls vorwärts, der während einer starken Kompression ihrer Ventile aus der Schale ausgestoßen wird.

Krake

Tintenfisch

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

Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper, das bei Bewegung Wasser durch die vordere Öffnung aufnimmt und das Wasser in einen weiten Hohlraum eindringt, in dem die Kiemen diagonal gestreckt sind. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser nimmt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpa zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des ausströmenden Strahls drückt die Salpa nach vorne.

Von größtem Interesse ist das Tintenfisch-Jet-Triebwerk. Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Die Tintenfische sind angekommen höchste Perfektion bei der reaktiven Navigation. Sie haben sogar einen Körper mit seinen äußeren Formen, der eine Rakete kopiert (oder besser gesagt, eine Rakete kopiert einen Tintenfisch, da sie in dieser Angelegenheit eine unbestreitbare Priorität hat). Wenn sich der Tintenfisch langsam bewegt, verwendet er eine große rautenförmige Flosse, die sich regelmäßig biegt. Für einen schnellen Wurf benutzt er ein Düsentriebwerk. Muskelgewebe - Der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten, das Volumen seines Hohlraums beträgt fast die Hälfte des Volumens des Tintenfischkörpers. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann abrupt einen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit rückwärts. In diesem Fall werden alle zehn Tentakel des Tintenfischs in einem Knoten über dem Kopf gesammelt und erhalten eine stromlinienförmige Form. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet, und die Muskeln können sie drehen und die Bewegungsrichtung ändern. Der Tintenfischmotor ist sehr sparsam, er kann Geschwindigkeiten von bis zu 60 - 70 km / h erreichen. (Einige Forscher glauben sogar bis zu 150 km/h!) Kein Wunder, dass der Tintenfisch als „lebender Torpedo“ bezeichnet wird. Durch Biegen der zu einem Bündel gefalteten 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 schon seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einem Zusammenstoß mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Eine scharfe Drehung am Lenkrad – und schon stürmt der Schwimmer hinein Rückseite. Jetzt hat er das Ende des Trichters nach hinten gebogen und gleitet jetzt mit dem Kopf voran. Er bog es nach rechts - und der Düsenschub warf ihn nach links. Aber wenn es schnell gehen muss, ragt der Trichter immer genau zwischen die Tentakel, und der Tintenfisch saust mit seinem Schwanz nach vorne, als würde ein Krebs rennen - ein Läufer, der mit der Beweglichkeit eines Pferdes ausgestattet ist.

Wenn es nicht eilig ist, schwimmen Tintenfische und Tintenfische mit wellenförmigen Flossen - Miniaturwellen durchziehen sie von vorne nach hinten, und das Tier gleitet anmutig und stößt sich gelegentlich auch mit einem Wasserstrahl ab, der unter dem Mantel hervorgeschleudert wird. Dann sind die einzelnen Stöße, die die Molluske zum Zeitpunkt des Ausbruchs von Wasserstrahlen erhält, deutlich sichtbar. Einige Kopffüßer können Geschwindigkeiten von bis zu fünfundfünfzig Kilometern pro Stunde erreichen. Niemand scheint direkte Messungen durchgeführt zu haben, aber dies kann anhand der Geschwindigkeit und Reichweite fliegender Tintenfische beurteilt werden. Und so stellt sich heraus, dass die Verwandten der Tintenfische Talente haben! Der beste Pilot unter den Weichtieren ist der Tintenfisch Stenoteuthis. Englische Seeleute nennen es - fliegender Tintenfisch ("fliegender Tintenfisch"). Dies ist ein kleines Tier von der Größe eines Herings. Er jagt Fische mit solcher Schnelligkeit, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über die Wasseroberfläche rast. Er greift auch auf diesen Trick zurück, um sein Leben vor Raubtieren zu retten - Thunfisch und Makrele. Nachdem er im Wasser maximalen Strahlschub entwickelt hat, hebt der Lotsenkalmar in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt des Fluges einer lebenden Rakete liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf die Decks von Hochseeschiffen fallen. Vier oder fünf Meter sind keine Rekordhöhe, in der Tintenfische in den Himmel steigen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Der englische Schalentierforscher Dr. Rees beschrieb in einem wissenschaftlichen Artikel einen Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er eine ziemliche Strecke durch die Luft geflogen war, auf die Brücke der fast sieben Meter aus dem Wasser ragenden Yacht stürzte.

Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer funkelnden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger erzählte einmal eine traurige Geschichte von einem Schiff, das angeblich sogar unter dem Gewicht fliegender Tintenfische sank, die auf sein Deck fielen. Tintenfische können ohne Beschleunigung abheben.

Oktopusse können auch fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verany sah, wie ein gewöhnlicher Oktopus in einem Aquarium beschleunigte und plötzlich rückwärts aus dem Wasser sprang. Er beschrieb in der Luft einen etwa fünf Meter langen Bogen und ließ sich zurück ins Aquarium fallen. Der Tintenfisch gewann an Geschwindigkeit für den Sprung und bewegte sich nicht nur durch den Strahlschub, sondern ruderte auch mit Tentakeln.
Baggy Oktopusse schwimmen natürlich schlechter als Tintenfische, aber in kritischen Momenten können sie eine Rekordklasse für die besten Sprinter vorweisen. Mitarbeiter des California Aquarium versuchten, einen Oktopus zu fotografieren, der eine Krabbe angreift. Der Tintenfisch raste mit einer solchen Geschwindigkeit auf seine Beute zu, dass auf dem Film selbst bei höchsten Geschwindigkeiten immer Schmiermittel zu sehen waren. Der Wurf dauerte also Hundertstelsekunden! Normalerweise schwimmen Tintenfische relativ langsam. Joseph Signl, der die Migration von Oktopussen untersuchte, berechnete, dass ein halber Meter großer Oktopus mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa fünfzehn Kilometern pro Stunde durch das Meer schwimmt. Jeder Wasserstrahl, der aus dem Trichter geschleudert wird, schiebt ihn zwei bis zweieinhalb Meter vorwärts (oder besser gesagt zurück, da der Oktopus rückwärts schwimmt).

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

Wenn Sie das Impulserhaltungsgesetz kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit ändern Freifläche. Wenn Sie in einem Boot sind und einige 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 dafür werden Düsentriebwerke verwendet.

Jeder weiß, dass ein Schuss aus einer Waffe von einem Rückstoß begleitet wird. Wenn das Gewicht der Kugel gleich dem Gewicht der Waffe wäre, würden sie mit der gleichen Geschwindigkeit auseinander fliegen. Der Rückstoß tritt auf, weil die abgeworfene Gasmasse eine Reaktionskraft erzeugt, aufgrund derer eine Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftleeren Raum sichergestellt werden kann. Und je größer die Masse und Geschwindigkeit der ausströmenden Gase ist, desto größer ist die Rückstoßkraft, die unsere Schulter spürt, desto stärker ist die Reaktion der Waffe, desto größer ist die Reaktionskraft.

Der Einsatz von Strahlantrieben in der Technik

Seit vielen Jahrhunderten träumt die Menschheit von Weltraumflügen. Science-Fiction-Autoren haben eine Vielzahl von Mitteln vorgeschlagen, um dieses Ziel zu erreichen. Im 17. Jahrhundert gab es eine Geschichte Französischer Schriftsteller Cyrano de Bergerac über den Flug zum Mond. Der Held dieser Geschichte kam in einem Eisenwagen zum Mond, über den er ständig einen starken Magneten warf. Von ihm angezogen, stieg der Wagen höher und höher über die Erde, bis er den Mond erreichte. Und Baron Münchhausen sagte, er sei auf dem Stiel einer Bohne zum Mond geklettert.

Am Ende des ersten Jahrtausends unserer Ära wurde in China der Strahlantrieb erfunden, der Raketen antreibt - mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch als Spaß verwendet wurden. Eines der ersten Autoprojekte war auch mit einem Strahltriebwerk und dieses Projekt gehörte Newton

Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibaltschich. Wegen Beteiligung am Attentat auf Kaiser Alexander II. wurde er am 3. April 1881 hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis nach dem Todesurteil. Kibalchich schrieb: „Im Gefängnis, ein paar Tage vor meinem Tod, schreibe ich dieses Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube stützt mich in meiner schrecklichen Lage ... Ich werde dem Tod gelassen entgegensehen, wissend, dass meine Idee nicht mit mir sterben wird.

Die Idee, Raketen für Raumflüge wurde zu Beginn unseres Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. 1903 erschien ein Artikel eines Lehrers des Kalugaer Gymnasiums K.E. Tsiolkovsky "Erforschung von Welträumen durch Strahlgeräte". Diese Arbeit enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, die heute als „Tsiolkovsky-Formel“ bekannt ist und die Bewegung eines Körpers mit variabler Masse beschrieb. Anschließend entwickelte er ein Schema für ein Flüssigbrennstoff-Raketentriebwerk, schlug ein mehrstufiges Raketendesign vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu schaffen. Er zeigte, dass der einzige Apparat, der die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d.h. ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Brennstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, das sich auf dem Gerät selbst befindet.

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

Stadt Perewoz
2011
Inhalt:

Einführung: Was ist Jet Antrieb?
Gesetz der Impulserhaltung ……………………………………………………………………….4
Anwendung des Düsenantriebs in der Natur…………………………..….…....5
Die Nutzung des Strahlantriebs in der Technik…….………………………………….6
Strahlantrieb „Interkontinentalrakete“…………..………...…7
Die physikalischen Grundlagen des Strahltriebwerks..................... .................... 8
Klassifizierung von Strahltriebwerken und Merkmale ihrer Verwendung ……………………………………………………………………….………….…….9
Merkmale des Entwurfs und der Erstellung eines Flugzeugs…..…10
Fazit …………………………………………………………………………………………………….11
Liste der verwendeten Literatur…………………………………………………………..12

"Strahlantrieb"
Strahlbewegung - die Bewegung eines Körpers aufgrund der Trennung von ihm mit einer bestimmten Geschwindigkeit eines Teils davon. Die Strahlbewegung wird auf der Grundlage des Impulserhaltungsgesetzes beschrieben.
Der Strahlantrieb, der heute in Flugzeugen, Raketen und Weltraumprojektilen verwendet wird, ist charakteristisch für Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische, 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 "Mad Cucumber". Man muss die reife Frucht, ähnlich einer Gurke, nur leicht berühren, da sie vom Stiel abprallt und durch das von der Frucht gebildete Loch Flüssigkeit mit Samen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 m / s herausfliegt.

Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Schießt eine verrückte Gurke (sonst wird sie als "Damenpistole" bezeichnet) über 12 m.

"Gesetz der Impulserhaltung"
In einem abgeschlossenen System bleibt die Vektorsumme der Impulse aller im System enthaltenen Körper bei allen Wechselwirkungen der Körper dieses Systems untereinander konstant.
Dieses fundamentale Naturgesetz wird Impulserhaltungssatz genannt. Es ist eine Folge des zweiten und dritten Newtonschen Gesetzes. Stellen Sie sich zwei interagierende Körper vor, die Teil eines geschlossenen Systems sind.
Die Wechselwirkungskräfte zwischen diesen Körpern werden mit und bezeichnet. Nach dem 3. Newtonschen Gesetz Wirken diese Körper während der Zeit t aufeinander, so sind die Impulse der Wechselwirkungskräfte betragsmäßig identisch und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet: Wenden wir auf diese das 2. Newtonsche Gesetz an Körper:

"Anwendung des Strahlantriebs in der Natur"
Strahlantrieb wird von vielen Mollusken verwendet - Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische. Zum Beispiel bewegt sich eine Meeresmuschel aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls vorwärts, der während einer starken Kompression ihrer Ventile aus der Schale ausgestoßen wird.

Krake
Der Tintenfisch bewegt sich wie die meisten Kopffüßer auf folgende Weise im Wasser. Sie nimmt Wasser durch einen seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper in die Kiemenhöhle auf und wirft dann kräftig einen Wasserstrahl durch den Trichter. Der Tintenfisch richtet das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und kann sich, indem er schnell Wasser herausdrückt, in verschiedene Richtungen bewegen.
Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper, das bei Bewegung Wasser durch die vordere Öffnung aufnimmt und das Wasser in einen weiten Hohlraum eindringt, in dem die Kiemen diagonal gestreckt sind. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser nimmt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpa zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des ausströmenden Strahls drückt die Salpa nach vorne. Von größtem Interesse ist das Tintenfisch-Jet-Triebwerk. Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Tintenfische haben das höchste Exzellenzniveau in der Jet-Navigation erreicht. Sie haben sogar einen Körper, der mit seinen äußeren Formen eine Rakete kopiert. Wenn Sie das Gesetz der Impulserhaltung kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit im offenen Raum ändern. Wenn Sie in einem Boot sind und einige 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 dafür werden Düsentriebwerke verwendet.

"Anwendung des Strahlantriebs in der Technik"
Am Ende des ersten Jahrtausends unserer Ära wurde in China der Strahlantrieb erfunden, der Raketen antreibt - mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch als Spaß verwendet wurden. Eines der ersten Autodesigns war auch mit einem Strahltriebwerk und dieses Projekt gehörte Newton.
Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibaltschich. Wegen Beteiligung am Attentat auf Kaiser Alexander II. wurde er am 3. April 1881 hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis nach dem Todesurteil. Kibalchich schrieb: „Im Gefängnis, ein paar Tage vor meinem Tod, schreibe ich dieses Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube stützt mich in meiner schrecklichen Lage ... Ich werde dem Tod gelassen entgegensehen, wissend, dass meine Idee nicht mit mir sterben wird.
Die Idee, Raketen für Weltraumflüge einzusetzen, wurde zu Beginn unseres Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. 1903 erschien ein Artikel eines Lehrers des Kalugaer Gymnasiums K.E. Tsiolkovsky "Erforschung von Welträumen durch Strahlgeräte". Diese Arbeit enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, die heute als „Tsiolkovsky-Formel“ bekannt ist und die Bewegung eines Körpers mit variabler Masse beschrieb. Anschließend entwickelte er ein Schema für ein Flüssigbrennstoff-Raketentriebwerk, schlug ein mehrstufiges Raketendesign vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu schaffen. Er zeigte, dass der einzige Apparat, der die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d.h. ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Brennstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, das sich auf dem Gerät selbst befindet. Sowjetische Raketen erreichten als erste den Mond, umkreisten den Mond und fotografierten seine unsichtbare Seite von der Erde aus, erreichten als erste den Planeten Venus und brachten wissenschaftliche Instrumente an seine Oberfläche. 1986 untersuchten zwei sowjetische Raumsonden „Vega-1“ und „Vega-2“ den Halleyschen Kometen aus nächster Nähe und näherten sich einmal alle 76 Jahre der Sonne.

Düsenantrieb "Interkontinentalrakete"
Die Menschheit hat schon immer davon geträumt, in den Weltraum zu reisen. Schriftsteller boten eine Vielzahl von Mitteln an, um dieses Ziel zu erreichen - Science-Fiction, Wissenschaftler, Träumer. Aber viele Jahrhunderte lang konnte kein einziger Wissenschaftler, kein einziger Science-Fiction-Autor das einzige Mittel erfinden, das dem Menschen zur Verfügung steht, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Schwerkraft zu überwinden und in den Weltraum zu fliegen. K. E. Tsiolkovsky ist der Begründer der Theorie der Raumflüge.
Zum ersten Mal konnte der russische Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935) den Traum und die Bestrebungen vieler Menschen der Realität näher bringen, der zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, er erstmals wissenschaftliche Beweise für die Möglichkeit vorgelegt, mit einer Rakete in den Weltraum, über die Erdatmosphäre hinaus und zu anderen Planeten zu fliegen Sonnensystem. Tsoilkovsky nannte eine Rakete einen Apparat mit einem Düsentriebwerk, das den Treibstoff und das Oxidationsmittel darauf verwendet.
Wie Sie aus dem Physikstudium wissen, geht ein Schuss aus einer Waffe mit einem Rückstoß einher. Nach den Newtonschen Gesetzen würden eine Kugel und eine Waffe bei gleicher Masse mit gleicher Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen streuen. Die abgeworfene Gasmasse erzeugt eine Reaktionskraft, durch die Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftlosen Raum sichergestellt werden kann, so entsteht ein Rückstoß. Je größer die von unserer Schulter empfundene Rückstoßkraft, desto größer die Masse und Geschwindigkeit der ausströmenden Gase und je stärker folglich die Reaktion der Waffe, desto größer die Reaktionskraft. Diese Phänomene werden durch das Impulserhaltungsgesetz erklärt:
Die vektorielle (geometrische) Summe der Impulse der Körper, die ein geschlossenes System bilden, bleibt für alle Bewegungen und Wechselwirkungen der Körper des Systems konstant.
Die vorgestellte Formel von Tsiolkovsky ist die Grundlage, auf der die gesamte Berechnung moderner Raketen basiert. Die Tsiolkovsky-Zahl ist das Verhältnis der Kraftstoffmasse zur Masse der Rakete am Ende des Motorbetriebs - zum Gewicht einer leeren Rakete.
So wurde festgestellt, dass die maximal erreichbare Geschwindigkeit der Rakete hauptsächlich von der Geschwindigkeit des Ausströmens von Gasen aus der Düse abhängt. Und die Geschwindigkeit der Abgase der Düse wiederum hängt von der Art des Brennstoffs und der Temperatur des Gasstrahls ab. Je höher also die Temperatur, desto schneller die Geschwindigkeit. Dann müssen Sie für eine echte Rakete den kalorienreichsten Kraftstoff auswählen, der die größte Wärmemenge liefert. Die Formel zeigt, dass die Geschwindigkeit einer Rakete unter anderem von der Anfangs- und Endmasse der Rakete abhängt, davon, welcher Teil ihres Gewichts auf Treibstoff fällt und welcher Teil - auf nutzlose (in Bezug auf die Fluggeschwindigkeit) Strukturen: Körper, Mechanismen usw. d.
Die Hauptschlussfolgerung aus dieser Tsiolkovsky-Formel zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer Weltraumrakete ist, dass sich die Rakete in einem luftleeren Raum entwickelt, je größer die Geschwindigkeit ist, desto größer ist die Geschwindigkeit des Ausströmens von Gasen und der mehr Nummer Ziolkowski.

"Physikalische Grundlagen des Strahltriebwerks"
Das Herzstück moderner leistungsstarker Strahltriebwerke verschiedener Typen ist das Prinzip der direkten Reaktion, d.h. das Prinzip der Erzeugung einer Antriebskraft (oder eines Schubs) in Form einer Reaktion (Rückstoß) eines aus dem Motor ausströmenden Strahls einer "Arbeitssubstanz", normalerweise heißer Gase. In allen Motoren gibt es zwei Prozesse der Energieumwandlung. Zuerst wird die chemische Energie des Kraftstoffs in thermische Energie der Verbrennungsprodukte umgewandelt, und dann wird die thermische Energie verwendet, um mechanische Arbeit zu verrichten. Solche Motoren umfassen Hubkolbenmotoren von Automobilen, Diesellokomotiven, Dampf- und Gasturbinen von Kraftwerken usw. Nachdem sich in der Wärmekraftmaschine heiße Gase gebildet haben, die große thermische Energie enthalten, muss diese Energie in mechanische Energie umgewandelt werden. Schließlich ist der Zweck der Motoren, mechanische Arbeit zu leisten, etwas zu „bewegen“, es in Gang zu setzen, egal ob es sich um einen Dynamo handelt, der auf Wunsch die Zeichnungen eines Kraftwerks ergänzt, ein Diesel Lokomotive, ein Auto oder ein Flugzeug. Damit die thermische Energie von Gasen in mechanische Energie umgewandelt werden kann, muss ihr Volumen zunehmen. Bei einer solchen Expansion leisten die Gase die Arbeit, für die ihre innere und thermische Energie aufgewendet wird.
Die Strahldüse kann je nach Motortyp verschiedene Formen und darüber hinaus eine unterschiedliche Gestaltung aufweisen. Die Hauptsache ist die Geschwindigkeit, mit der die Gase aus dem Motor strömen. Übersteigt diese Ausströmgeschwindigkeit nicht die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in den ausströmenden Gasen, so ist die Düse ein einfacher zylindrischer oder sich verengender Rohrabschnitt. Wenn die Ausströmgeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit überschreiten muss, erhält die Düse die Form eines sich erweiternden Rohrs oder sich zuerst verengend und dann erweiternd (Love's Nozzle). Nur in einer solchen Röhre ist es, wie Theorie und Erfahrung zeigen, möglich, das Gas auf Überschallgeschwindigkeit zu verteilen, die "Schallmauer" zu überschreiten.

"Klassifizierung von Strahltriebwerken und Merkmale ihrer Verwendung"
Dieser mächtige Stamm, das Prinzip der direkten Reaktion, belebte jedoch eine riesige Krone des "Stammbaums" der Familie der Strahltriebwerke. Machen Sie sich mit den Hauptzweigen seiner Krone vertraut, die den "Stamm" der direkten Reaktion krönt. Wie aus der Abbildung (siehe unten) ersichtlich ist, wird dieser Stamm bald in zwei Teile geteilt, als ob er durch einen Blitzschlag gespalten worden wäre. Beide neuen Koffer sind gleichermaßen mit mächtigen Kronen geschmückt. Diese Unterteilung erfolgte dadurch, dass alle "chemischen" Strahltriebwerke in zwei Klassen eingeteilt werden, je nachdem, ob sie Umgebungsluft für ihre Arbeit verwenden oder nicht.
Bei einem anderen kompressorlosen Triebwerk, einem Staustrahltriebwerk, gibt es nicht einmal dieses Ventilgitter und der Druck in der Brennkammer steigt infolge des Geschwindigkeitsdrucks, d.h. Verzögerung des entgegenkommenden Luftstroms, der im Flug in das Triebwerk eintritt. Es ist klar, dass ein solches Triebwerk nur dann arbeiten kann, wenn das Flugzeug bereits mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit fliegt, es wird auf dem Parkplatz keinen Schub entwickeln. Aber mit sehr hoher Geschwindigkeit, 4-5 mal mehr Geschwindigkeit Unter diesen Bedingungen entwickelt der Staustrahltriebwerk einen sehr hohen Schub und verbraucht weniger Treibstoff als jedes andere "chemische" Strahltriebwerk. Deshalb Staustrahlmotoren.
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Zu den großen technischen und wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts gehört zweifellos einer der ersten Plätze Raketen- und Düsenantriebstheorie. Die Jahre des Zweiten Weltkriegs (1941-1945) führten zu einer ungewöhnlich schnellen Verbesserung der Konstruktion von Strahlfahrzeugen. Schießpulverraketen tauchten wieder auf den Schlachtfeldern auf, aber bereits auf kalorienreicherem rauchfreiem TNT-Schießpulver („Katyusha“). Es wurden strahlgetriebene Flugzeuge, unbemannte Flugzeuge mit Impulsstrahltriebwerken ("V-1") und ballistische Raketen mit einer Reichweite von bis zu 300 km ("V-2") entwickelt.

Die Raketentechnologie entwickelt sich mittlerweile zu einem sehr wichtigen und stark wachsenden Industriezweig. Die Entwicklung der Flugtheorie von Düsenfahrzeugen ist eine der dringende Probleme moderne wissenschaftliche und technologische Entwicklung.

K. E. Tsiolkovsky hat viel für Wissen getan Grundlagen der Theorie der Raketenbewegung. Er war der erste in der Wissenschaftsgeschichte, der das Problem formulierte und untersuchte, geradlinige Bewegungen von Raketen auf der Grundlage der Gesetze zu untersuchen Theoretische Mechanik. Wie wir darauf hingewiesen haben, wurde das Prinzip der Bewegungsübertragung mit Hilfe von Reaktionskräften ausgestoßener Teilchen bereits 1883 von Tsiolkovsky erkannt, aber seine Schaffung einer mathematisch strengen Theorie des Strahlantriebs bezieht sich darauf spätes XIX Jahrhunderte.

In einem seiner Werke schrieb Tsiolkovsky: „Lange Zeit habe ich die Rakete wie alle anderen betrachtet: unter dem Gesichtspunkt der Unterhaltung und kleiner Anwendungen. Ich kann mich nicht gut erinnern, wie es mir eingefallen ist, die Berechnungen im Zusammenhang mit der Rakete durchzuführen. Mir scheint, dass der berühmte Visionär Jules Verne die ersten Gedankensamen gesät hat; Er erweckte die Arbeit meines Gehirns bekannte Richtung. Wünsche tauchten auf, hinter den Wünschen entstand die Aktivität des Geistes. ... Das alte Blatt mit den endgültigen Formeln zum Strahlgerät ist mit dem Datum 25. August 1898 gekennzeichnet.

„... Ich habe nie behauptet, eine vollständige Lösung des Problems zu haben. Zuerst kommen zwangsläufig: Gedanke, Fantasie, Märchen. Ihnen folgt eine wissenschaftliche Berechnung. Und am Ende krönt die Hinrichtung den Gedanken. Meine Arbeit zur Raumfahrt gehört in die mittlere Schaffensphase. Mehr als jeder andere verstehe ich den Abgrund, der eine Idee von ihrer Umsetzung trennt, denn während meines Lebens habe ich nicht nur gedacht und gerechnet, sondern auch ausgeführt, auch mit meinen Händen gearbeitet. Es ist jedoch unmöglich, keine Idee zu sein: Der Ausführung geht ein Gedanke voraus, einer genauen Berechnung ist eine Fantasie.

1903 veröffentlichte die Zeitschrift "Scientific Review" den ersten Artikel von Konstantin Eduardovich über Raketentechnik mit dem Titel "Die Untersuchung der Welträume durch Strahlgeräte". In dieser Arbeit wurde auf der Grundlage der einfachsten Gesetze der theoretischen Mechanik (Impulserhaltungsgesetz und Gesetz der unabhängigen Kraftwirkung) eine Theorie des Raketenflugs aufgestellt und die Möglichkeit der Verwendung von Düsenfahrzeugen für die interplanetare Kommunikation begründet (Schaffung Allgemeine Theorie Bewegung von Körpern, deren Masse sich im Bewegungsprozess ändert, gehört Professor I. V. Meshchersky (1859-1935)).

Die Idee, eine Rakete zur Lösung wissenschaftlicher Probleme zu verwenden, die Verwendung von Düsentriebwerken, um die Bewegung grandioser interplanetarer Schiffe zu erzeugen, gehört ganz Tsiolkovsky. Er ist der Begründer moderner Flüssigkeitsraketen. Langstrecken, einer der Schöpfer neues Kapitel Theoretische Mechanik.

Grundlage ist die klassische Mechanik, die die Bewegungsgesetze und das Gleichgewicht materieller Körper untersucht 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 Fälle von Bewegung betrachtet und eine große Wissenschaft geschaffen - die Mechanik von Körpern mit konstanter Masse. Die Axiome der Mechanik der Körper konstanter Masse oder die Newtonschen Bewegungsgesetze waren eine Verallgemeinerung aller bisherigen Entwicklungen in der Mechanik. Gegenwärtig sind die Grundgesetze der mechanischen Bewegung in allen Lehrbüchern der Physik dargelegt weiterführende Schule. Wir werden hier geben Zusammenfassung Newtons Bewegungsgesetze, da der nächste Schritt in der Wissenschaft, der es ermöglichte, die Bewegung von Raketen zu studieren, war weitere Entwicklung Methoden der klassischen Mechanik.