О внутренней энергии ракеты

Составляем выражение полной переменной энергии ракеты Е в виде суммы внутренней и внешней энергии [c.207]

Масса то в выражении (1а) участвует в оценке внутренней энергии, за счёт которой реализуется реактивный принцип (информация о ракете в её начальном состоянии). Ракета как носитель своей внутренней энергии находится в определённом месте в определённое время. Нарушения симметрии нет, но и параметр то не описывает внешние инерционные свойства, а скорее является параметром во внутренней энергетической информационной характеристике. [c.243]

Пример показателен тем, что во всех соотношениях (1) фигурирует одна и та же величина массы, однако в выражениях энергии она играет совершенно разные роли в формулах (1а) и (16) это количество вещества, не представляющее инерционные свойства. Закон сохранения энергии (как суммы внутренней и кинетической энергии) для начального и конечного состояний системы (см. 1(а) и (1в)) выполняется (с учётом последнего замечания о возможности уноса внутренней энергии). Появился термин изменяющая масса (И. В. Мещерский), т. е. масса, не составляющая единой механической системы при вычислении кинетической энергии частиц перед их отделением. Отделившиеся частицы распределяются по линии, что нарушает сферическую симметрию распределения массы вокруг ракеты происходит изменение этого нарушения. [c.244]

Интересно проследить, что же происходит с законом сохранения энергии. Конечно, он выполняется, но аккуратное рассмотрение этого вопроса выводит нас за рамки моделей теоретической механики. В обычных для наших дней ракетах выбрасываемая масса является топливом, и приращение кинетической энергии движения ракеты и выброшенных частиц происходит за счет химической энергии, заключенной в топливе. При сгорании топливо превращается в газ высокой температуры и давления (химическая энергия переходит во внутреннюю (не механическую) энергию этого газа). С помощью специального устройства (сопла) внутренняя энергия газа (т.е. энергия хаотического движения молекул) преобразуется в энергию направленного движения ракеты и выброшенных частиц (т.е. в их кинетическую энер- [c.168]

При неупругом присоединении массы (например, при конденсации) величина (Э < О — часть приращения внутренней энергии переходит в теплоту. При сверхупругом присоединении массы (в случае ракеты т < 0) Q > 0. Если Q т, то величина относительной скорости постоянна. Это условие является обоснованием гипотезы Циолковского о постоянстве относительной скорости истечения газов реактивной струи. Однако для многих ракетных двигателей постоянной величиной является мощность Q. Следует также отметить, что при движении ракеты с постоянной тягой тс = — мощность Q = Гс /2. [c.164]

Вместе с тем появились и существенные дополнения, среди которых следует отметить написанную К. А. Лурье новую (тридцать первую) главу, содержащую изложение основ специальной теории относительности. В заново написанных параграфах получили освещение вопросы полета ракеты простейшей схемы, теории колебаний систем с произвольным конечным числом степеней свободы, применения общих теорем динамики систем материальных точек к сплошным средам (теоремы Эйлера, Бернулли, Борда), а также к выводу общих дифференциальных уравнений динамики сплошных сред и выражения мощности внутренних сил в сплошной среде. Последнее в случае сред с внутренним трением позволяет глубже судить о важном для механики понятии потерь (диссипации) механической энергии при движении среды. [c.7]

С проблемой подвода и отвода тепла инженеры встречаются на каждом шагу. Работает атомная электростанция — значит, в ядерном реакторе выделяется огромное количество тепловой энергии, которое надо как можно быстрей вывести наружу для превращения в электричество. Крутится электромотор, пыхтит двигатель внутреннего сгорания, горит радиолампа, ракета врезается в атмосферу — здесь мы уже имеем дело с вредным нагревом, когда от тепла надо побыстрее избавиться. Неудивительно, что теплотехники на протяжении многих десятилетий ломают головы, пытаясь ускорить движение медлительных тепловых потоков. Но несокрушимым препятствием на этом пути всегда была исключительно низкая теплопроводность природных материалов. Возьмем, например, медь. Чтобы пропускать по медному стержню диаметром 2—3 сантиметра и длиной менее полуметра всего 10 киловатт тепловой энергии, нужен огромный термический напор . Один конец стержня пришлось бы раскалить втрое горячее поверхности Солнца, фактически превратить в пар, тогда как другой должен был бы сохранять комнатную температуру. А ведь медь считается одним из лучших проводников тепла. Что касается тепловой трубки , то при тех же размерах она пропустит такую энергию почти без сопротивления, и разность температур между ее концами практически не удастся даже измерить. Аналогичную теплопроводность могла бы иметь только медная глыба диаметром в три метра и весом 40 тонн. [c.19]

Все нагрузки на упругие системы условно можно разделить на консервативные и неконсервативные. К консервативным нагрузкам относятся так называемые мертвые силы, когда их линия действия перемещается вместе с конструкцией только параллельно первоначальному направлению. Примеры расчета на устойчивость систем при мертвых силах по алгоритму МГЭ представлены выше и проблемы их учета во многом решены. Этого нельзя сказать о неконсервативных силах. Системы с неконсервативными силами широко используются в жизни современного общества. К таким системам можно отнести системы с внутренними источниками энергии, т.е. ракеты, самолеты, космические орбитальные станции, буровые вышки и платформы, автомобили, корабли, подводные лодки, турбины, двигатели внутреннего сгорания, металлорежущие станки, различные краны, приборы и т.д. [c.195]

Примечание 1. В научной литературе последнее слагаемое в (4) не всегда имеет удовлетворительную трактовку. В работе [104 полагается, что формулой (4) можно пользоваться для вычисления полной переменной энергии Е, равной работе реактивной силы тяги на перемещениях ракеты . В результате следует парадоксальное суждение о возможности в пределе при т О получить безмассовый объект, обладающий энергией. Интеграл противоположного знака фигурирует в теоремах об изменении кинетической энергии точки переменной массы. Для получения этого слагаемого к реактивной силе в [76] делается добавка — вектор mv/2. Затем добавка и реактивная сила объединяются в добавочную силу . Смысловое назначение этой добавки — диссипация энергии, равной кинетической энергии изменяющей массы перед отделением составляющих её частиц. Однако реальной силы, соответствующей этому вектору, нет ( добавка не является ни внешней, ни внутренней силой, не имеет противодействующей силы) он фор- [c.204]

В пограничном слое часть энергии частиц воздуха необратимо теряется, переходя в тепло. Но в этом случае причина потерь энергии иная внутреннее трение в воздухе. Если механические потери в пограничном слое являются причиной сопротивления трения, то механические потери, происходящие при сверхзвуковой скорости движения, являются источником нового вида сопротивления, которое называется волновым. Конечно, сравнение здесь чисто внешнее, так как механизм передачи энергии различный. Волновое сопротивление возникает на скачке уплотнения и связано с ним. При этом говорят, что наступил волновой кризис. При волновом кризисе сопротивление резко возрастает, подъемная сила уменьшается, могут возникнуть вибрации, опасные для прочности отдельных частей или ракеты в целом. [c.84]

Переход по промежуточной орбите. Вместо указанного метода перехода из точки 3 в точку Я можно осуществить непосредственный перелет по промежуточной орбите. В этом случае в точке 3 к телу прикладывается ортогональный импульс, который поворачивает плоскость орбиты на угол Ail. Тогда в точке Я угол между плоскостью движения и плоскостью орбиты O//будет равен Агг- Если стоит задача перехвата спутника снарядом-перехватчиком (т.е. задача пункта 3 приведенной выше классификации), то никаких маневров по ликвидации этого угла не нужно. Если же задача заключается в точном сближении и сцеплении со спутником (например, транспортная ракета, сближающаяся с космической станцией), то необходимо совершить маневр по ликвидации угла посредством приложения в точке Я или вблизи от нее ортогонального импульса тяги. Суммарный угол Aii - - Агг оказывается больше г, так что общее изменение наклона в этом случае будет большим, чем в первом случае. Однако что касается затрат энергии, то они могут оказаться здесь заметно меньшими. Пусть, например, орбита 01 внутренняя и орбитальная скорость в точке 3 наибольшая, в точке Д несколько меньше, а в точке Я еще меньше. Тогда маневр с приложением ортогонального импульса в точке 3 требует большего расхода топлива, чем маневр в точке Д, однако в точке Д требуется изменить угол на большую величину (г>> АгЧ). В то же время компенсация угла Аг г требует меньшего расхода топлива. Вывод о том, будет ли суммарный расход на маневр Аг -j- Аг г, больше или меньше, чем на маневр Аг = г в точке Д,зависит от ряда факторов, а именно а) от величины центрального угла 3 H й) от расстояния между орбитами в) от величины отношения Aii/г сравнительно с отношением Аг г/г г) от величины скорости отправления из точки 3. Величина этой скорости в свою очередь зависит от того, будет ли промежуточная орбита быстрой , т. е. охватывает ли она угол /1 ЗСН, или очень быстрой , т. е. охватывает ли она угол ЗС4. [c.182]

Начальное значение приращения внутренней энергии (17), очевидно, равно нулю АЕ то,то) = 0). Полёт ракеты до полного расходования массы (при т 0) в правой части (17) требует приращения внутренней энергии АЕ Цто,0) = —гпоУ /2 (знак минус показывает, что внутренняя энергия убывает). [c.207]

Примечание 2. Понятие внутренней энергии в классической механике неявно фигурирует в стереомеханической теории удара, в частности в теоремах об энергии Карно-Остроградского. В неупругой фазе удара часть кинетической энергии трансформируется во внутреннюю энергию, а фаза восстановления представляет в некотором смысле обратный процесс. Пример с трансформацией внешней энергии во внутреннюю и обратно (но уже с другой целью) в задаче о движении летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем имеется в работе [13], где показано, что энергия, выделяющаяся при внешнем трении и используемая как внутренняя энергия для создания реактивных сил, может обеспечить при некоторых условиях ускоренное движение ракеты, несмотря на наличие сил сопротивления и отсутствие других ускоряющих сил, кроме реактивной. [c.207]

Двадцатый век, унаследовавший все достижения своего предшественника, называют веком электричества и двигателей внутреннего сгорания. Нет, ни электричество, ни двигатели, работающие на жидком и газообразном топливе, не принадлежат целиком веку двадцатому. Они возникли и развивались еще в прошлом веке, но расцвет их совпал с нашим временем. Электричество стало универсальным, самым удобным и самым применяемым, широко используемым в народном хозяйстве видом энергии. В него превращают и энергию водяных потоков и ветра, и большую часть энергии ископаемого топлива. Оно освещает и отапливает наши жилища, движет поезда и троллейбусы, приводит в двил ение станки заводов и плавит металл. Да просто невозможпо перечислить все работы, которые выполняет сегодня электричество, как невозможно перечислить все применения двигателя внутреннего сгорания — от мотоциклетного до двигателя космической ракеты. [c.8]

Рассмотрите еще раз задачу 13-6, но теперь предположите, что обши вка корпуса ракеты изготовлена из листовой нержавеющей стали толщиной 3,25 мм и с внутренней стороны теплоизолиравана. Вычислите зависимость температуры поверхности корпуса от высоты, считая, что тепловая энергия аккумулируется обшивкой как одним целым. Теплоемкость нержавеющей стали 460 дж1 кг град). [c.350]

Существенное снижение запасов прочности и повышение механических свойств -пределов текучести до 1200-1500 МПа низколегированных высокопрочных сталей, диктуемые жесткими весовыми требованиями, привели к необходимости анализа и повышения прочности и надежности корпусов двигателей и ракет на жидком и твердом топливе. При испытаниях корпусов ракет Поларис диаметром до 4000 мм внутренним давлением при размерах дефектов до 30 мм происходили разрушения при номинальных напряжениях, не превышающих (0,5-0,6)от Аналогичное разрушение, начавшееся в зоне сварного шва, бьшо отмечено в баке ракеты, изготовленном из стали с пределом текучести порядка 1350 МПа. Оценка прочности несущих элементов ракет, в том числе корпусов ракетных систе,м и двигателей Сатурн , Шатл , Энергия-Буран , с учетом возможностей технологической дефектности осуществляется на основе линейной механики разрушения. [c.77]

Напротив, примеры, представленные на рис. 6.63, подчеркивают важность использования плазменных и ионных двигателей для быстрых разведывательных полетов во внешнюю область солнечной системы, так как они позволяют достигнуть начальных ускорений порядка 6-10 " g и более. Использование таких систем для полетов во внутренней области солнечной системы представляется целесообразным лишь для малоскоростных грузовых ракет, служащих для доставки полезных грузов большой величины к планетам назначения (задачи 5-й группы). Быстрые пассажирские перелеты, по-видимому, удобнее осуществлять с помощью двигательных систем с ядерным нагревом. Наряду с системами непосредственного ядернога нагрева существуют промежуточные системы с дуговым нагревом (низко-проводящая плазма), позволяющие достигнуть ускорений до 10 g, достаточных для осуществления быстрых перелетов во внутренней области солнечной системы (по крайней мере, например, к Марсу) удельный импульс таких систем может, в принципе, превзойти удельный импульс систем с непосредственным ядерным нагревом. Реализация этих возможностей существенно зависит от дальнейшего улучшения элементов конструкции таких систем, а также от усовершенствования методов превращения энергии и создания легковесного и высокоэффективного электрооборудования. Обсуждение этих вопросов выходит за рамки настоящего изложения. [c.238]

Потери, определяющие величин внутреннего к. п. д., проявляются в повышении энтальпии газов, покидающих сопло. Однако струя газов имеет также и кинетическую энергию, ибо ее скорость относительно окружающей среды не равна нулю. Эта последняя потеря исчезает, если скорость полета ракеты равна скорости истечения газов относителньо сопла. [c.278]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...