Շիտակ շարժումը հասկացվում է, որում նրա մասերից մեկը որոշակի արագությամբ առանձնացված է մարմնից։ Ստացված ուժը գործում է ինքնուրույն: Այլ կերպ ասած, նրան բացակայում է արտաքին մարմինների հետ նույնիսկ ամենաչնչին շփումը։
Ռեակտիվ շարժիչ բնության մեջ
Հարավում ամառային արձակուրդի ժամանակ մեզանից գրեթե յուրաքանչյուրը ծովում լողալով հանդիպեցինք մեդուզաներին։ Սակայն քչերն էին մտածում այն մասին, որ այս կենդանիները շարժվում են այնպես, ինչպես ռեակտիվ շարժիչը: Նման միավորի բնության մեջ գործող սկզբունքը կարելի է դիտարկել ծովային պլանկտոնի և ճպուռի թրթուրների որոշ տեսակներ տեղափոխելիս: Ավելին, այս անողնաշարավորների արդյունավետությունը հաճախ ավելի բարձր է, քան տեխնիկական միջոցները։
Ուրիշ ո՞վ կարող է ցույց տալ, թե ինչպես է աշխատում ռեակտիվ շարժիչը: Կաղամար, ութոտնուկ և դդակ: Նմանատիպ շարժում են անում շատ այլ ծովային փափկամարմիններ։ Վերցրեք, օրինակ, դենդակ: Նա ջուր է վերցնում իր մաղձի խոռոչը և ուժգին դուրս է նետում ձագարի միջով, որը նա ուղղում է ետ կամ կողք: Որտեղփափկամարմինը կարողանում է շարժվել ճիշտ ուղղությամբ։
Խոզի ճարպը տեղափոխելիս կարելի է պահպանել նաև ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը։ Այս ծովային կենդանին ջուր է վերցնում լայն խոռոչի մեջ: Դրանից հետո նրա մարմնի մկանները կծկվում են՝ հեղուկը դուրս մղելով մեջքի անցքից։ Ստացված շիթի ռեակցիան թույլ է տալիս ճարպին առաջ շարժվել։
Ծովային հրթիռներ
Բայց կաղամարները հասել են ամենամեծ կատարելության ռեակտիվ նավիգացիայի մեջ: Նույնիսկ հրթիռի ձևն ինքնին կարծես կրկնօրինակված է այս հատուկ ծովային կյանքից: Փոքր արագությամբ շարժվելիս կաղամարը պարբերաբար թեքում է իր ադամանդե լողակը։ Բայց արագ նետելու համար նա պետք է օգտագործի իր սեփական «ռեակտիվ շարժիչը»։ Արժե ավելի մանրամասն քննարկել նրա բոլոր մկանների և մարմնի աշխատանքի սկզբունքը։
Կաղմարները յուրահատուկ թիկնոց ունեն: Սա այն մկանային հյուսվածքն է, որը շրջապատում է նրա մարմինը բոլոր կողմերից։ Շարժման ընթացքում կենդանին մեծ ծավալով ջուր է ներծծում այս թիկնոցի մեջ՝ հատուկ նեղ վարդակի միջով կտրուկ արտանետելով շիթ։ Նման գործողությունները թույլ են տալիս կաղամարներին շարժվել դեպի ետ՝ ժամում մինչև յոթանասուն կիլոմետր արագությամբ: Շարժման ընթացքում կենդանին իր բոլոր տասը շոշափուկները հավաքում է կապոցի մեջ, որը մարմնին տալիս է հարթ ձև: Վարդակը ունի հատուկ փական: Կենդանին այն պտտում է մկանների կծկման օգնությամբ։ Սա թույլ է տալիս ծովային կյանքին փոխել ուղղությունը: Կաղամարի շարժումների ժամանակ ղեկի դերը կատարում են նաև նրա շոշափուկները։ Նա դրանք ուղղում է դեպի ձախ կամ աջ, ներքևկամ վեր՝ հեշտությամբ խուսափելով բախումներից տարբեր խոչընդոտներով:
Կա կաղամարների տեսակ (stenoteuthys), որը խեցեմորթների մեջ կրում է լավագույն օդաչուի կոչումը։ Նկարագրեք ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը, և դուք կհասկանաք, թե ինչու է ձկների հետևից ընկած այս կենդանին երբեմն դուրս ցատկում ջրից, նույնիսկ հայտնվելով օվկիանոսով նավարկող նավերի տախտակամածների վրա: Ինչպե՞ս է դա տեղի ունենում: Օդաչու կաղամարը, լինելով ջրային տարերքի մեջ, նրա համար զարգացնում է առավելագույն ռեակտիվ մղում։ Սա թույլ է տալիս նրան թռչել ալիքների վրայով մինչև հիսուն մետր հեռավորության վրա։
Եթե նկատի ունենանք ռեակտիվ շարժիչը, ո՞ր կենդանու աշխատանքի սկզբունքը կարելի է ավելի շատ նշել։ Սրանք, առաջին հայացքից, պարկավոր ութոտնուկներ են։ Նրանց լողորդներն այնքան արագ չեն, որքան կաղամարները, բայց վտանգի դեպքում նույնիսկ լավագույն արագավազորդները կարող են նախանձել նրանց արագությանը։ Կենսաբանները, ովքեր ուսումնասիրել են ութոտնուկների միգրացիան, պարզել են, որ դրանք շարժվում են այնպես, ինչպես աշխատում է ռեակտիվ շարժիչը։
Կենդանին ձագարից դուրս նետված ջրի յուրաքանչյուր շիթով երկու կամ նույնիսկ երկուսուկես մետրանոց ցնցում է անում: Միևնույն ժամանակ, ութոտնուկը լողում է յուրօրինակ կերպով՝ հետընթաց։
Ռեակտիվ շարժիչի այլ օրինակներ
Բույսերի աշխարհում կան հրթիռներ. Ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը կարելի է դիտարկել, երբ նույնիսկ շատ թեթև հպումով «խելագար վարունգը» բարձր արագությամբ ցատկում է ցողունից՝ միաժամանակ սերմերով մերժելով կպչուն հեղուկը։ Միևնույն ժամանակ, պտուղն ինքն է թռչում զգալի տարածություն (մինչև 12 մ) հակառակ ուղղությամբ։
Կարելի է նաև դիտարկել ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը,նավակի վրա գտնվելու ժամանակ: Եթե դրանից ծանր քարեր են նետվում ջրի մեջ որոշակի ուղղությամբ, ապա շարժումը կսկսվի հակառակ ուղղությամբ։ Հրթիռային ռեակտիվ շարժիչի շահագործման սկզբունքը նույնն է. Միայն այնտեղ քարերի փոխարեն գազեր են օգտագործվում։ Նրանք ստեղծում են ռեակտիվ ուժ, որն ապահովում է շարժում ինչպես օդում, այնպես էլ հազվադեպ տարածության մեջ:
Ֆանտաստիկ ճանապարհորդություններ
Մարդկությունը վաղուց երազել է տիեզերք թռչելու մասին։ Այդ են վկայում գիտաֆանտաստիկ գրողների ստեղծագործությունները, որոնք այս նպատակին հասնելու համար առաջարկել են տարբեր միջոցներ։ Օրինակ, ֆրանսիացի գրող Հերկուլ Սավինինի պատմվածքի հերոս Սիրանո դե Բերժերակը երկաթե սայլի վրա հասավ լուսին, որի վրա անընդհատ ուժեղ մագնիս էր նետվում։ Նույն մոլորակ է հասել նաև հայտնի Մյունհաուզենը։ Հսկա լոբի ցողունն օգնեց նրան ճանապարհորդել:
Ռեակտիվ շարժիչը Չինաստանում օգտագործվել է մ.թ.ա. առաջին հազարամյակում: Միևնույն ժամանակ բամբուկե խողովակները, որոնք լցված էին վառոդով, ծառայում էին որպես զվարճանքի տեսակի հրթիռներ։ Ի դեպ, Նյուտոնի ստեղծած մեր մոլորակի առաջին մեքենայի նախագիծը նույնպես ռեակտիվ շարժիչով էր։
ՌԴ-ի ստեղծման պատմություն
Միայն 19-րդ դ. Տիեզերքի մասին մարդկության երազանքը սկսեց ձեռք բերել կոնկրետ հատկանիշներ։ Ի վերջո, հենց այս դարում էր, որ ռուս հեղափոխական Ն. Ի. Կիբալչիչը ստեղծեց ռեակտիվ շարժիչով ինքնաթիռի աշխարհում առաջին նախագիծը: Բոլոր փաստաթղթերը կազմվել է Նարոդնայա Վոլյայի կողմից բանտում, որտեղ նա հայտնվել է Ալեքսանդրի դեմ մահափորձից հետո։ Բայց, ցավոք, 1881-03-04 թԿիբալչիչը մահապատժի ենթարկվեց, և նրա գաղափարը գործնականում չկիրառվեց։
20-րդ դարի սկզբին. Տիեզերք թռիչքների համար հրթիռներ օգտագործելու գաղափարը առաջ է քաշել ռուս գիտնական Կ. Ե. Ցիոլկովսկին: Առաջին անգամ նրա աշխատանքը, որը պարունակում էր փոփոխական զանգվածի մարմնի շարժման նկարագրությունը մաթեմատիկական հավասարման տեսքով, հրապարակվեց 1903 թվականին: Հետագայում գիտնականը մշակեց հեղուկ վառելիքով շարժվող ռեակտիվ շարժիչի բուն սխեման:
Նաև Ցիոլկովսկին հայտնագործեց բազմաստիճան հրթիռ և առաջ քաշեց Երկրի մերձակայքում իրական տիեզերական քաղաքներ ստեղծելու գաղափարը: Ցիոլկովսկին համոզիչ կերպով ապացուցեց, որ տիեզերական թռիչքի միակ միջոցը հրթիռն է։ Այսինքն՝ ռեակտիվ շարժիչով հագեցած ապարատ, որը լիցքավորվում է վառելիքով և օքսիդիչով։ Միայն այդպիսի հրթիռն է ունակ հաղթահարել գրավիտացիան և թռչել Երկրի մթնոլորտից այն կողմ։
Տիեզերական հետազոտություն
Ցիոլկովսկու հոդվածը, որը հրապարակվել է «Scientific Review» պարբերականում, հաստատել է գիտնականի համբավը որպես երազող։ Ոչ ոք լուրջ չընդունեց նրա փաստարկները։
Ցիոլկովսկու գաղափարն իրականացվել է խորհրդային գիտնականների կողմից։ Սերգեյ Պավլովիչ Կորոլյովի գլխավորությամբ նրանք արձակեցին Երկրի առաջին արհեստական արբանյակը։ 1957 թվականի հոկտեմբերի 4-ին այս ապարատը ուղեծիր դուրս բերվեց ռեակտիվ շարժիչով հրթիռով։ RD-ի աշխատանքը հիմնված էր քիմիական էներգիայի փոխակերպման վրա, որը վառելիքի միջոցով տեղափոխվում է գազի շիթ՝ վերածվելով կինետիկ էներգիայի։ Այս դեպքում հրթիռը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ։ուղղություն.
Ռեակտիվ շարժիչը, որի սկզբունքը կիրառվում է երկար տարիներ, իր կիրառումը գտնում է ոչ միայն տիեզերագնացության, այլև ավիացիայի ոլորտում։ Բայց ամենից շատ այն օգտագործվում է հրթիռներ արձակելու համար։ Ի վերջո, միայն RD-ն կարող է սարքը տեղափոխել այնպիսի տարածության մեջ, որտեղ միջավայր չկա:
Հեղուկ ռեակտիվ շարժիչ
Նրանք, ովքեր կրակել են հրազենով կամ ուղղակի կողքից հետևել են այս գործընթացին, գիտեն, որ կա մի ուժ, որն անշուշտ ետ կշպրտի տակառը։ Ավելին, ավելի մեծ գումարի դեպքում վերադարձը, անշուշտ, կավելանա։ Ռեակտիվ շարժիչը նույն կերպ է աշխատում։ Նրա գործողության սկզբունքը նման է նրան, թե ինչպես է տակառը հետ մղվում տաք գազերի շիթերի ազդեցության տակ։
Ինչ վերաբերում է հրթիռին, ապա խառնուրդի բռնկման գործընթացն աստիճանական է և շարունակական։ Սա ամենապարզ, պինդ վառելիքի շարժիչն է: Նա հայտնի է բոլոր հրթիռների մոդելավորողներին։
Հեղուկ շարժիչով ռեակտիվ շարժիչում (LPRE) վառելիքից և օքսիդիչից բաղկացած խառնուրդն օգտագործվում է աշխատանքային հեղուկ կամ հրող շիթ ստեղծելու համար: Վերջինը, որպես կանոն, ազոտական թթու կամ հեղուկ թթվածին է։ LRE-ի վառելիքը կերոսին է։
Ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը, որը եղել է առաջին նմուշներում, պահպանվել է մինչ օրս։ Միայն հիմա այն օգտագործում է հեղուկ ջրածին։ Երբ այս նյութը օքսիդանում է, հատուկ իմպուլսը մեծանում է 30%-ով՝ համեմատած առաջին հեղուկ հրթիռային հրթիռային շարժիչների հետ։ Արժե ասել, որ ջրածնի օգտագործման գաղափարը եղել էառաջարկել է անձամբ Ցիոլկովսկին։ Սակայն այդ չափազանց պայթուցիկ նյութի հետ աշխատելու դժվարությունները այն ժամանակ պարզապես անհաղթահարելի էին։
Ո՞րն է ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը: Վառելիքը և օքսիդիչը աշխատանքային խցիկ են մտնում առանձին տանկերից: Հաջորդը, բաղադրիչները վերածվում են խառնուրդի: Այն այրվում է՝ արձակելով հսկայական ջերմություն տասնյակ մթնոլորտների ճնշման տակ։
Բաղադրիչները մտնում են ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքային խցիկ տարբեր ձևերով: Օքսիդացնող նյութը ուղղակիորեն ներմուծվում է այստեղ: Բայց վառելիքը ավելի երկար ճանապարհ է անցնում խցիկի պատերի և վարդակի միջև: Այստեղ այն տաքացվում է և, արդեն ունենալով բարձր ջերմաստիճան, բազմաթիվ վարդակների միջոցով նետվում է այրման գոտի։ Այնուհետև, վարդակից ձևավորված շիթը դուրս է գալիս և օդանավին հրում պահ է տալիս: Ահա թե ինչպես կարելի է ասել, թե ինչ սկզբունքով է գործում ռեակտիվ շարժիչը (համառոտ): Այս նկարագրությունը չի նշում բազմաթիվ բաղադրիչներ, առանց որոնց LRE-ի շահագործումն անհնարին կլիներ: Դրանց թվում են ներարկման համար անհրաժեշտ ճնշում ստեղծելու համար անհրաժեշտ կոմպրեսորները, փականները, մատակարարման տուրբինները և այլն:
Ժամանակակից օգտագործում
Չնայած այն հանգամանքին, որ ռեակտիվ շարժիչի շահագործումը պահանջում է մեծ քանակությամբ վառելիք, այսօր հրթիռային շարժիչները շարունակում են ծառայել մարդկանց։ Դրանք օգտագործվում են որպես հիմնական շարժիչ շարժիչներ մեկնարկային մեքենաներում, ինչպես նաև տարբեր տիեզերանավերի և ուղեծրային կայանների շունտավորման շարժիչներ։ Ավիացիայում օգտագործվում են տաքսիների այլ տեսակներ, որոնք ունեն մի փոքր տարբեր կատարողական բնութագրեր ևդիզայն.
Ավիացիայի զարգացում
20-րդ դարի սկզբից մինչև Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի սկիզբը, մարդիկ թռչում էին միայն պտուտակով շարժվող ինքնաթիռներով: Այս սարքերը հագեցած էին ներքին այրման շարժիչներով։ Այնուամենայնիվ, առաջընթացը չմնաց։ Նրա զարգացմամբ անհրաժեշտություն առաջացավ ստեղծել ավելի հզոր և արագաշարժ ինքնաթիռներ։ Այնուամենայնիվ, այստեղ ավիակոնստրուկտորները կանգնած են անլուծելի թվացող խնդրի առաջ. Փաստն այն է, որ նույնիսկ շարժիչի հզորության մի փոքր աճի դեպքում ինքնաթիռի զանգվածը զգալիորեն ավելացել է: Սակայն ստեղծված իրավիճակից ելքը գտել է անգլիացի Ֆրենկ Ուիլը։ Նա ստեղծեց սկզբունքորեն նոր շարժիչ, որը կոչվում էր ռեակտիվ: Այս գյուտը հզոր խթան է տվել ավիացիայի զարգացմանը։
Օդանավի ռեակտիվ շարժիչի շահագործման սկզբունքը նման է հրշեջ գուլպաների գործողություններին: Նրա գուլպանն ունի կոնաձև ծայր: Նեղ բացվածքով դուրս հոսելով՝ ջուրը զգալիորեն մեծացնում է իր արագությունը։ Այս դեպքում ստեղծված հետադարձ ճնշման ուժն այնքան ուժեղ է, որ հրշեջը հազիվ է կարողանում գուլպանը պահել իր ձեռքերում։ Ջրի այս վարքագիծը կարող է բացատրել նաև ինքնաթիռի ռեակտիվ շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը։
Ուղղորդված երթուղիներ
Այս տեսակի ռեակտիվ շարժիչը ամենապարզն է: Դուք կարող եք պատկերացնել այն բաց ծայրերով խողովակի տեսքով, որը տեղադրված է շարժվող հարթության վրա։ Նրա խաչմերուկի դիմաց ընդլայնվում է: Այս դիզայնի շնորհիվ ներգնա օդը նվազեցնում է իր արագությունը, իսկ ճնշումը մեծանում է։ Նման խողովակի ամենալայն կետըայրման պալատն է։ Այստեղ վառելիքը ներարկվում է, ապա այրվում: Նման գործընթացը նպաստում է ձևավորված գազերի տաքացմանը և դրանց ուժեղ ընդլայնմանը։ Սա ստեղծում է ռեակտիվ շարժիչի մղումը: Այն արտադրվում է բոլոր նույն գազերից, երբ դրանք ուժով պայթում են խողովակի նեղ ծայրից։ Հենց այս մղումն է, որ ստիպում է ինքնաթիռը թռչել։
Օգտագործման խնդիրներ
Sramjet շարժիչներն ունեն որոշ թերություններ: Նրանք կարողանում են աշխատել միայն այն օդանավի վրա, որը շարժման մեջ է։ Հանգստի վիճակում գտնվող օդանավը չի կարող ակտիվացվել ուղիղ հոսքի երթուղիներով: Նման ինքնաթիռը օդ բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է ցանկացած այլ մեկնարկային շարժիչ:
Խնդրի լուծում
Տուրբոռեակտիվ տիպի ինքնաթիռի ռեակտիվ շարժիչի շահագործման սկզբունքը, որը զուրկ է ուղիղ հոսքի երթուղու թերություններից, օդանավ նախագծողներին թույլ է տվել ստեղծել ամենաառաջադեմ ինքնաթիռները։ Ինչպե՞ս է գործում այս գյուտը:
Տուրբոռեակտիվ շարժիչի հիմնական տարրը գազային տուրբինն է: Նրա օգնությամբ միանում է օդային կոմպրեսորը, որով անցնելով սեղմված օդը ուղղվում է հատուկ խցիկ։ Վառելիքի (սովորաբար կերոսինի) այրման արդյունքում ստացված արտադրանքը ընկնում է տուրբինի սայրերի վրա, որոնք այն քշում են։ Այնուհետև, օդ-գազի հոսքը անցնում է վարդակ, որտեղ այն արագանում է մինչև բարձր արագություններ և ստեղծում հսկայական ռեակտիվ մղման ուժ:
Հոսանքի բարձրացում
Ռեակտիվ մղման ուժը կարող էկարճ ժամանակահատվածում զգալիորեն աճել: Դրա համար օգտագործվում է հետայրում: Դա լրացուցիչ քանակությամբ վառելիքի ներարկումն է տուրբինից դուրս եկող գազի հոսքի մեջ։ Տուրբինում չօգտագործված թթվածինը նպաստում է կերոսինի այրմանը, ինչը մեծացնում է շարժիչի մղումը: Բարձր արագությունների դեպքում դրա արժեքի աճը հասնում է 70%-ի, իսկ ցածր արագության դեպքում՝ 25-30%-ի։
։
