close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Реферат проект конкурс

код для вставкиСкачать

Астрономия и физика
"Ракета"
Выполнил: Зайцев Александр Сергеевич,
3 "А" класс
Руководители: Зайцев Сергей Владимирович
Зайцева Елена Николаевна
Дмитров, 2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение3
Основная часть
История возникновения ракет4
Применение ракет8
Принцип работы11
Сборка модели воздушно-гидравлической ракеты12
Испытания модели воздушно-гидравлической ракеты13
Заключение14
Список литературы15
Приложение16
ВВЕДЕНИЕ
В наше время развитие космонавтики играет огромную роль в жизни людей. Мобильная связь, различные исследования, глобальные сети и средства массовой информации - все это нам дают искусственные спутники Земли, запуск которых был бы невозможен без применения ракетных двигателей. Ракета это единственный придуманный способ движения в безвоздушном пространстве космоса. Благодаря ракетным технологиям, Юрий Гагарин смог совершить свой знаменитый полет, а Нил Армстронг первым ступил на Луну. Актуальность данной темы неоспорима в связи с её огромным общественным и научным значением в сфере астрономии и практического освоения космоса. Цель моей работы - познакомится с понятиями ракета и ракетостроение.
При выполнении работы мне предстоит решить следующие задачи:
1) Познакомится с историей возникновения ракет.
2) Понять принцип работы ракеты.
3) Собрать модель воздушно-гидравлической ракеты.
4) Провести испытания модели.
В процессе работы будут использованы труды К. Э. Циолковского - основоположника российской космонавтики, В.П.Глушко ("Космонавтика. Энциклопедия"). Также будут использованы статьи из Интернета.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
История возникновения ракет
Ракета - летательный аппарат, двигающийся в пространстве за счёт действия реактивной тяги, возникающей только вследствие отброса части собственной массы (рабочего тела) аппарата и без использования вещества из окружающей среды. Поскольку полёт ракеты не требует обязательного наличия окружающей воздушной или газовой среды, то он возможен не только в атмосфере, но и в вакууме. Словом ракета обозначают широкий спектр летающих устройств от праздничной петарды до космической ракеты-носителя.
В военной терминологии слово ракета обозначает класс, как правило, беспилотных летательных аппаратов, применяемых для поражения удалённых целей и использующих для полёта принцип реактивного движения. В связи с разнообразным применением ракет в вооружённых силах, различными родами войск, образовался широкий класс различных типов ракетного оружия.
Истоки возникновения ракет большинство историков относят ко временам китайской династии Хань (206 год до н. э.-220 н. э.), к открытию пороха и началу его использования для фейерверков и развлечений. Сила, возникающая при взрыве порохового заряда, была достаточной, чтобы двигать различные предметы. Позже этот принцип нашёл применение при создании первых пушек и мушкетов. Снаряды порохового оружия могли летать на далёкие расстояния, однако не были ракетами, поскольку не имели собственных запасов топлива. Тем не менее, именно изобретение пороха стало основной предпосылкой возникновения настоящих ракет. Описание летающих "огненных стрел", применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были ракетами. К ним прикреплялась трубка из уплотненной бумаги, открытая только с заднего конца и заполненная горючим составом. Этот заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука. Такие стрелы применялись в ряде случаев при осаде укреплений, против судов, кавалерии.[1]
В 13 веке вместе с монгольскими завоевателями ракеты попали в Европу, и в 1248 г. английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон опубликовал труд по их применению.[4]
Известно, что ракеты применялись запорожскими казаками, начиная с 16-17 вв. В 17 веке литовский военный инженер Казимир Семенович описал многоступенчатую ракету.[2]
Ракетная артиллерия широко применялась вплоть до конца 19 века. Ракеты были более лёгкими и подвижными, чем артиллерийские орудия. Точность и кучность ведения огня ракетами была небольшой, но сопоставимой с артиллерийскими орудиями того времени. Однако во второй половине 19 века появились нарезные артиллерийские орудия, обеспечивающие большую точность и кучность огня и ракетная артиллерия была всюду снята с вооружения. Сохранились лишь фейерверочные и сигнальные ракеты.[1]
В конце 19 века стали предприниматься попытки математически объяснить реактивное движение и создать более эффективное ракетное вооружение. В России одним из первых этим вопросом занялся Николай Тихомиров в 1894 году.
Теорией реактивного движения занимался Константин Циолковский. Он выдвигал идею об использовании ракет для космических полетов и утверждал, что наиболее эффективным топливом для них было бы сочетание жидких кислорода и водорода. Ракету для межпланетных сообщении он спроектировал в 1903 г.
Немецкий учёный Герман Оберт в 1920-е годы также изложил принципы межпланетного полёта. Кроме того, он проводил стендовые испытания ракетных двигателей.
Американский учёный Роберт Годдард в 1923 году начал разрабатывать жидкостный ракетный двигатель и работающий прототип был создан к концу 1925 г. 16 марта 1926 г. он осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в качестве топлива для которой использовались бензин и жидкий кислород.
Работы Циолковского, Оберта и Годдарда были продолжены группами энтузиастов ракетной техники в США, СССР и Германии. В СССР исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). В 1933 г. на их основе был создан Реактивный институт (РНИИ). В нём в том же году было завершено начатое ещё в 1929 году создание принципиально нового оружия - реактивных снарядов, установка для запуска которых позднее получила прозвище "Катюша".
17 августа 1933 года была запущена ракета "ГИРД 9", которую можно считать первой советской зенитной ракетой. Она достигла высоты 1.5 км. А следующая ракета "ГИРД 10", запущенная 25 ноября 1933 года, достигла уже высоты в 5 км.[6]
В Германии подобные работы вело Немецкое Общество межпланетных сообщений (VfR). 14 марта 1931 член VfR Йоханнес Винклер осуществил первый в Европе удачный запуск жидкостной ракеты.
В VfR работал Вернер фон Браун, который с декабря 1932 г. начал разработку ракетных двигателей на артиллерийском полигоне германской армии в Куммерсдорфе. Созданный им двигатель был использован на опытной ракете А-2, успешно запущенной с острова Боркум 19 декабря 1934 г. После прихода нацистов к власти в Германии были выделены средства на разработку ракетного оружия, и весной 1936 г. была одобрена программа строительства ракетного центра в Пенемюнде, руководителем которого был назначен Вальтер Дорнбергер, а техническим директором - фон Браун. В нём была разработана баллистическая ракета А-4 с дальностью полёта 320 км. Во время Второй мировой войны 3 октября 1942 г. состоялся первый успешный запуск этой ракеты, а в 1944 г. началось её боевое применение под названием V-2.
Военное применение V-2 показало огромные возможности ракетной техники, и наиболее мощные послевоенные державы - США и СССР - также начали разработку баллистических ракет.[4]
В 1957 г. в СССР под руководством Сергея Королёва как средство доставки ядерного оружия была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая в том же году была использована для запуска первого в мире искусственного спутника Земли. Так началось применение ракет для космических полётов.
Применение ракет
Военное дело.
Ракеты используются как способ доставки средств поражения к цели. Небольшие размеры и высокая скорость перемещения ракет обеспечивает им малую уязвимость. Так как для управления боевой ракетой не нужен пилот, она может нести заряды большой разрушительной силы, в том числе ядерные. Современные системы самонаведения и навигации дают ракетам большую точность и манёвренность.
Существует множество видов боевых ракет отличающихся дальностью полёта, а также местом старта и местом поражения цели ("земля" - "воздух"). Для борьбы с боевыми ракетами используются системы противоракетной обороны.
Существуют также сигнальные и осветительные ракеты.
Научные исследования.
Самолёты и воздушные шары, запускаемые для изучения атмосферы Земли имеют высотный потолок 30-40 километров. Ракеты такого потолка не имеют и используются для зондирования верхних слоёв атмосферы, главным образом мезосферы и ионосферы.
Существует деление ракет на лёгкие метеорологические, способные поднять один комплекс приборов на высоту около 100 километров и тяжёлые геофизические, которые могут нести несколько комплексов приборов и чья высота полёта практически не ограничена.
Обычно научные ракеты оснащают приборами для измерения атмосферного давления, магнитного поля, космического излучения и состава воздуха, а также оборудованием для передачи результатов измерения по радио на землю. Существуют модели ракет, где приборы с полученными в ходе подъёма данными опускаются на землю с помощью парашютов.
Космонавтика.
Создателем космонавтики как науки считается Герман Оберт, впервые доказавший физическую возможность человеческого организма выносить возникающие при запуске ракеты перегрузки, а также состояние невесомости.
1903 г. К. Э. Циолковский опубликовал работу "Исследование мировых пространств реактивными приборами" - первую в мире, посвященную теоретическому обоснованию возможности осуществления межпланетных полетов с помощью реактивного летательного аппарата - "ракеты". В 1911-1912 опубликована вторая часть этой работы, в 1914 - дополнение. К. Э. Циолковский и независимо от него Ф. А. Цандер пришли к выводам, что космические полеты возможны и на известных уже тогда источниках энергии и указали практические схемы их реализаций (форму ракеты, принципы охлаждения двигателя, использование жидких газов в качестве топливной пары и др.).
Ракета пока является единственным транспортным средством, способным вывести космический аппарат в космос. Альтернативные способы поднимать космические аппараты на орбиту, такие как "космический лифт", электромагнитные и обычные пушки, пока что находятся на стадии проектирования.
В космосе наиболее ярко проявляется основная особенность ракеты - отсутствие потребности в окружающей среде или внешних силах для своего перемещения. Эта особенность, однако, требует того, чтобы все компоненты, необходимые для создания реактивной силы, находились на борту самой ракеты. Используемые для нужд космонавтики ракеты называются ракетами-носителями, так как они несут на себе полезную нагрузку. Чаще всего в качестве ракет-носителей используются многоступенчатые баллистические ракеты. Старт ракеты-носителя происходит с Земли, или, в случае долгого полёта, с орбиты искусственного спутника Земли.
Хобби, спорт и развлечения.
Существуют люди увлекающиеся ракетомодельным спортом, чьё хобби состоит в постройке и запуске моделей ракет. Также ракеты используют в любительских и профессиональных фейерверках. Принцип работы
Предположим, что внутри замкнутого со всех сторон сосуда (см.рис.1a) произошел взрыв. Образовавшиеся газы будут тогда оказывать одинаковое давление на все стенки сосуда. Сделаем теперь в нижней стенке сосуда отверстие О (см.рис.1b). Тогда газы устремятся в это отверстие; получится разность давлений на нижнюю и верхнюю стенки сосуда, которая будет направлена вверх, и сосуд под влиянием этой разности может подняться в противоположную отверстию сторону. Ракетный двигатель, из которого истекают газы, образующиеся в результате сгорания топлива, создает силу, направленную в сторону, противоположную направлению потока и называемую реактивной силой тяги или просто тягой. Внутри работающего ракетного двигателя происходит интенсивный процесс быстрого контролируемого горения.
Сборка модели воздушно-гидравлической ракеты
Воздушно-гидравлическая модель относится к типу простейших в ракетомоделизме. Ее характеризует простота конструкции и эксплуатации. Эта модель дает возможность проводить множество различных опытов и, что самое главное, познакомиться с действием реактивного двигателя. Воздушно-гидравлическую ракету можно построить самому. Для сборки необходимо:
> Две пластиковые бутылки
> Теннисный шарик
> Скотч, прочная нить, клей
> Металлические уголки
> Болты, гайки и гвозди
> Камера от велосипеда
> Пробка от бутылки не менее 3 см
> Деревянная подставка
Основной узел в ракете будет клапан (см.рис.2), от него будет зависеть эффективность всей ракеты. С помощью него в бутылку нагнетается и удерживается воздух. Приступаем к самой ракете (см.рис.3). Для её изготовления потребуется две бутылки объемом 1.5 литра, шарик от настольного тенниса, цветной скотч. Далее изготавливаем стартовую площадку.
Испытания модели воздушно-гидравлической ракеты
Необходимо определить, при каком давлении ракета будет взлетать на максимальную высоту. В целях безопасности максимальное давление, которое будет нагнетаться в ракету, составит не более 4 атмосфер. Для этого проведем восемь опытов. начнем с давления в 0,5 атм и будем увеличивать его до 4 атм (прирост давления будет составлять 0,5 атм). В результате я получил зависимость высоты полёта ракеты от давления. По полученным данным была построена таблица 1 и график 1.
Вывод: чем выше давление внутри ракеты, тем выше высота полета ракеты.
Следующие испытания помогут понять, сколько необходимо залить в ракету воды, чтобы ракета взлетала на наибольшую высоту. Давление при последующих опытах будет составлять 4 атмосферы. Я провел еще восемь опытов. По полученным данным построил таблицу 2 и график 2.
Вывод: ракета должна быть наполнена водой в строго указанном количестве, это примерно 0,5 л. Заливать слишком мало воды, как и слишком много, не стоит, так как в первом случае для воздуха остается слишком много места, а во втором - слишком мало. Тяга двигателя в этих случаях будет очень слабой, а время работы - непродолжительным.
Теперь выясним, как зависит дальность полёта ракеты от угла наклона. Для этого я провёл четыре опыта. Сначала угол наклона составлял 40°. Увеличивая угол наклона на 10° при каждом последующем опыте, я дошёл до угла в 70°. По полученным данным была построена таблица 3 и график 3. Вывод: установка ракеты под углом 60° приводит к уменьшению высоты подъема, однако достигается максимальная (25 м) дальность полета.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, максимальная высота полёта достигается при давлении в 4 атмосферы и заправки водой 0,5 литра. А максимальная дальность полёта при угле наклона ракеты в 60 градусов.
Проект в цифрах:
> Количество запусков ракеты - 32 раза. > Общее расстояние, пройденное ракетой - 300 м.
> Общее время полета ракеты - 90 с.
> Израсходовано воды - 10 л.
> Затраты на детали ракеты - 230 руб.
> Время затраченное на сборку ракеты - 10 часов.
> Получено радости - очень много.
Выводы:
> Изучил историю возникновения ракет.
> Выяснил, что такое реактивное движение.
> Собрал модель воздушно-гидравлической ракеты.
> Опытным путём установил, от чего зависит высота и дальность полёта ракеты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гильзин К. А. Путешествие к далеким мирам. - М.:Просвещение, 1956
2. Голованов Я. К. Дорога на космодром. - М.:Детская литература, 1982
3. Интернет источник. http://tsiolkovsky.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=64
4. Интернет источник. www.waterrocket.ru
5. Интернет источник. Ракета. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ракета
6. Интернет источник. Ракета. Историческая справка http://www.bigpi.biysk.ru/encicl/articles/11/1001170/1001170F.htm
7. История завоевания космоса. Энциклопедия космических аппаратов.: Эксмо, 2007
8. Космонавтика. Энциклопедия - М.:Советская энциклопедия, 1985.
9. Энциклопедия для детей. Космонавтика Т.25.-М.: Аванта +, 2004
ПРИЛОЖЕНИЕ
рис.1 (a,b)
рис.2
рис.3
Давление, атм0,511,522,533,54Высота, м00012345
табл.1 Зависимость высоты полёта от давления
граф. 1 Зависимость высоты полёта от давления
Вода, л0,10,20,40,50,60,811,2Высота, м2326303030262017
табл.2 Зависимость высоты полёта от количества воды
граф. 2 Зависимость высоты полёта от количества воды
Угол наклона, °40506070Дальность, м6202518
табл.3 Зависимость дальности полёта от угла наклона
граф. 3 Зависимость дальности полёта от угла наклона
http://www.o-detstve.ru Портал "О детстве"
2
III Всероссийский дистанционный конкурс "Детский проект"
http://www.o-detstve.ru Портал "О детстве"
III Всероссийский дистанционный конкурс "Детский проект"
Автор
httpwww52
Документ
Категория
Образование
Просмотров
275
Размер файла
720 Кб
Теги
конкурс, проект, рефераты
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа