Reaktyvinis judėjimas

Anotacija. Straipsnyje analizuojant pasaulio mokslo žymiausius pasiekimus

ir pasitelkus kosminės technikos vystymosi pavyzdį pateikiama mechanikos ir

energetikos sąsajos svarba tolesnei mokslo pažangai. Siūloma įteisinti

mokslo šaką pavadinimu ,,Energomechanika”.

Įvadas

Daugiapakopės raketos, lietuvio Kazimiero Semenavičiaus idėjos dėka

atsirado XVII a. viduryje. Tačiau, dėl silpno technikos lygio ir didelio

kaloringumo kuro stokos, šią idėją galutinai įgyvendinti pavyko XIX a.

pabaigoje ir XX amžiuje. Daugiapakopės raketos vystymosi istorija parodo

ilgą dviejų mokslo rūšių lygiagretaus vystymosi kelią. Be istorinės

analizės, darbe taip pat pateikiama mechanikos ir energetikos lygiagretaus

vystymosi svarba pasaulinio mokslo pažangai ir mokslų sandūros ppanaudojimo

perspektyva.

1. Kazimiero Semenavičiaus mokslo pasiekimai

Kietojo kuro raketinių variklių pasirodymo pradžia galima laikyti senovės

Kiniją, kuomet X-XI a. buvo išrastas juodasis-dūminis parakas. Europoje šis

kuras pasirodė XIII a. Tuomet parakas buvo naudojamas

pasilinksminimams – fejerverkams, o vėliau ir kaip ginklas. Europoje

pirmosios raketos atsirado XV a.

Lietuvis Semenavičius (Semenovičius), o greičiausiai “Semėnas” Kazimieras,

inžinierius artilerininkas, Vilniaus universiteto auklėtinis-magistras,

Lietuvos dvarininkas (1600-1651, gimimo metai nėra tikslūs) tarnaudamas

Žečpospolitos kariuomenėje gerai susipažino su artilerija ir karaliaus

Vladislovo Vazos buvo pasiųstas gilinti žinias į Olandiją. Grįžęs, 1647 m.

buvo paskirtas Žečpospolitos artilerijos vyriausiojo vado pavaduotoju, o

1649 m. vėl išvyko į Olandiją, kkur 1650 m. Amsterdame baigė rašyti veikalo

“Didysis artilerijos menas” pirmąją dalį (antroji dalis buvo paruošta, bet

neišleista) [1]. Veikalą sudarė 5 skyriai pavadinti knygomis. Jame buvo

pateikiama daugiau kaip 200 autoriaus pieštų paveikslų bei schemų,

konstrukcijos, medžiagų gamybos technologija. Trečioji veikalo dalis –

knyga “Apie raketas” –– skirta raketų konstrukcijoms, jų kurui, gamybai ir

paleidimo įrenginiams. Joje pirmą kartą pasaulyje iškeliama daugiapakopės

raketos ir raketinės artilerijos idėja, pateikiami 3-jų pakopų raketos

brėžiniai, apžvelgiama raketos gamybos technologija. Aprašoma septynių,

paraku užtaisomų raketų baterija.

Nors Toderičij (Technik Geschichte, Bd. 34 (1967) Nr 2.)) įrodinėja, kad

Rumunijos mieste Sibiu yra K. Chaso rankraštis (K. Chas (1524-1569) gyveno

Rumunijos mieste Sibiu), kuriame prieš 120 metų iki K. Semenavičiaus kelta

daugiapakopės raketos idėja. Tačiau pats K. Semenavičius apžvelgęs visus

jam prieinamus šaltinius nieko nepažymi.

Kaip K. Semenavičius įsijungė į artileriją ir raketų gamybą, liudija šie

istoriniai faktai. Vaikystėje jis turėjo potraukį tarnauti karinėje

tarnyboje, o ypač artilerijai. Tačiau tuo metu artileristai nebuvo laikomi

riteriais, net ne kariškiais, o savitais amatininkais. Lietuvos kariuomenė

XVII a. buvo formuojama dviem būdais: samdos ir mobilizacijos. Samdyta

kariuomenė buvo pastovi ir jai vvadovavo lauko hetmanas. Mobilizuota

kariuomenė buvo skirta karui ir jai vadovavo Didysis hetmanas. Antroji

kariuomenė susidėjo iš dvariškių, kurie atsivesdavo savo dvaro tarnus.

Samdomos kariuomenės artilerijoje tarnavo užsieniečiai, bežemiai ir

neturtingi dvarininkai. Bet lenkų-lietuvių karalius Vladislavas Vaza

norėdamas pritraukti dvariškius suorganizavo specialų korpusą, kuriam teikė

privilegijas. Jaunus dvariškius mokė matematikos ir inžinerijos. Tokį kelią

nuėjo ir K. Semenavičius. Jis išsiskyrė savo gabumais. Be graikų ir lotynų

k., jis gerai žinojo aritmetiką, geometriją, statiką, hidrauliką,

pneumatiką, civilinę ir karinę architektūrą, fortifikaciją, grafiką, fiziką

ir chemiją.

Kazimiero Semenavičiaus veikla artilerijoje vado pavaduotojo pareigose

nebuvo ssėkminga. 1648 m. gegužės 28 d., be artilerijos vado Kristofo

Arciševskio žinios, jis pulko vadui Samuliui Osinskiui neatlygintinai

išdavė 100 olandų muškietų ir 60 jų kopijų iš karaliaus gvardijos. Ko

pasėkoje artilerijos vadas pareikalavo padengti nuostolius.

Tų pačių metų birželį Kazimieras Semenavičius su 17 artileristų išvyko į

Lvovą – į kovas prieš kazokus. Vėliau, rugpjūčio mėnesį ten atvyko

generolas Arciševskis ir artileristų atlyginimams skyrė didelę sumą pinigų.

Po to buvo iškelta baudžiamoji byla dėl dalies pinigų pasisavinimo. Bet

tikroji situacija neaiški. Tačiau karalius Vladislavas mirė, o naujasis

karalius Jonas – Kazimieras jį nušalino iš pareigų ir išsiuntė į Olandiją.

Vilniaus universiteto bibliotekos aktų knygoje įregistruoti visi Vilniaus

jėzuitų akademiją baigę auklėtiniai. 1651 m. magistrų sąraše minimas K.

Semenavičius, istorijos egzaminą dėl ligos laikęs eksternu pas istoriką

Albertą Kojalavičių. 1651 m. pabaigoje jis mirė. Palaidojimo vieta

nežinoma.

Vos pasirodęs, K. Semenavičiaus veikalas jau 1651 m. buvo išverstas į

prancūzų k., o 1676 m. ir į vokiečių k. Į vokiečių k. ją išvertė vokiečių

kapitonas Daniel Elrich. 1929 m. Londone ši knyga buvo išversta į anglų

k. –vertėjas George Shelvocke.

Numatytoje rašyti antrojoje veikalo dalyje K. Semenavičius skyrė dėmesį

lydymo ir stiprumo problemoms, taip pat bendriesiems pirotechnikos

klausimams spręsti.

Raketinė baterija Kazimiero Semenavičiaus darbe buvo komplektuojama iš 7

parako raketų. Visos trys pakopos galėjo veikti savarankiškai. Raketos

skrydžio stabilumą turėjo užtikrinti geležinis rutulys, pritvirtintas

metaline spirale užpakalinėje raketos dalyje.

[pic]

1 pav.

Paprasčiausios raketos parodytos 1 pav. Užpakalinėje tokios raketos dalyje

yra kuras, o ppriekinėje – fejerverko mišinys. Ant raketos korpuso keletas

mažų raketų, išdėstytų spirale, verčiančių raketai suktis. Iš pradžių

raketos stabilizatoriumi buvo medinis mietas, vėliau pagamintas

stabilizatorius, susidedantis iš keturių medinių tašelių.

Pirmoji veikalo dalis stebina moksliniu, o ne amatininkišku požiūriu į

raketų gamybą. Joje analizuojamas raketos judėjimas ore, stabilumas,

valdymas, ir, svarbiausia, daugiapakopių raketų gamyba. Taigi, daugiau nei

prieš 300 metų Kazimieras Semenavičius kūrė raketas, savo veikimo principu

tokias kaip ir dabar.

K. Semenavičius kūrė įvairių dydžių raketas ir tam buvo naudojami įvairios

sudėties kuro mišiniai. Kuras buvo labai svarbus elementas raketos darbui.

Kuras nulėmė raketų raidą. Nors istorikai ir stebisi, kad 150 metų nebuvo

jokios pažangos, bet tai buvo neišvengiama tiesa. K. Semenavičius buvo

pamirštas. Anglų generolas Congreth XIX a. pradžioje patobulinęs K.

Semenavičiaus daugiapakopės raketos idėją buvo pripažintas daugiapakopių

raketų idėjos autoriumi, nors K. Semenavičiaus knyga į anglų kalbą buvo

išversta dar 1729 metais.

2. Daugiapakopių raketų kuras ir medžiagos

Esminiai pokyčiai įvyksta XIX a. pabaigoje, kai atsiranda kaloringesnis

kuras (palyginus su dūminiu paraku) –bedūminis piroksilininis parakas

(Vielis 1884 m.), o 1888 m. Nobelis išranda balistitą.

Skystą vandenilį raketų kurui pirmąsyk 1903 m. pasiūlė K. E. Ciolkovskis.

Vandenilis yra lengviausias ir žemiausiose temperatūrose (išskyrus helį)

verdantis skystis. Jo tankis 71 kg/m3 (esant – 253oC) ir

tvirimo» – 252,8oC. Netoksiškas, neturi kvapo, bet labai pavojingas ugniai,

su oru sudaro sprogstamą mišinį plačiame koncentracijos diapazone (nuo 4

iki 75% tūryje). Koroziškai pasyvus, bet žemose temperatūrose iššaukia

daugelio medžiagų trapumą. Geriausiai su sskystu vandeniliu kontaktuoja

mažaangliai plienai su dideliu nikelio kiekiu, vario ir aliuminio lydiniai.

Dėl atominių branduolių sukimosi ašių skirtumo, egzistuoja dvi vandenilio

molekulių modifikacijos: ortovandenilis (o – H2) ir parovandenilis

(p – H2). Paprastas vandenilis yra šių modifikacijų mišinys, kurio

koncentracija priklauso nuo temperatūros. Esant 25oC tempertūrai,

koncentracijos pusiausvyra sudaro 75% o – H2 ir 25% p – H2, o esant žemoms

temperatūroms vyrauja parovandenilis (esant – 252,8oC – 0,21% o – H2 ir

99,79% p – H2). Savaiminė normalaus suskystėjimo konversija iki

pusiausvyros koncentracijos (0,21% o – H2) vyksta lėtai ir lydima šilumos

išsiskyrimo. Dėl to saugant skystą vandenilį katalizatorių pagalba perveda

į paraizomerą.

Skystas vandenilis gaunamas suskystinant vandens elektrolizės metu gaunamą

deguonį, ir giliai atšaldant dujų mišinius, turinčius laisvą vandenilį. Dėl

žemos virimo temperatūros vandenilio suskystinimas yra sudėtingas procesas.

Skystas vandenilis raketinėje technikoje naudojamas kartu su skystu

deguonimi. Taigi žema virimo temperatūra trukdo jo panaudojimą ir

saugojimą.

1939 m. S. Koroliovas sukūrė valdomą sparnuotą raketą ir sklandytuvą su

raketiniu skystojo kuro varikliu, kuriuo 1940 metais pirmą kartą pakilo

lakūnas V. Fiodorovas. Nuo 1946 m. vadovaujant S. Koroliovui buvo pradėti

kurti erdvėlaiviai “Vostok”, “Voschod” ir kiti.

Be raketinio kuro kuriant raketas yra labai svarbios konstrukcinės

medžiagos. Jos turi turėti ne tik geriausius stiprumo rodiklius, bet ir

minimalų svorį. Tad čia naudojama santykinio stiprumo – stiprumo ribos ir

tankio santykio – charakteristika. Vertinant standumą priimamas santykinis

standumas (tamprumo modulio ir tankio santykis).

Vienu iš tokių perspektyvių metalų yra berilis –aukštos elektros ir šilumos

laidumo savybės, atsparus karščiui, korozijai, nekinta

matmenys keičiantis

aplinkos parametrams ir lengvas. Tai aerokosminė medžiaga, gerai tinkanti

branduolinėje technikoje. Tačiau jis ir turi trūkumų: brangus, toksiškas ir

trapus. Jei, pagal santykinį stiprumą, aliuminio lydiniai yra silpnesni už

plieną ir titano lydinius, tai jų savybės yra geresnės pagal santykinį

standumą.

Aviakosminės technikos progresas siejamas su pluoštinėmis kompozitinėmis

medžiagomis, kurių savybės viršija metalinių medžiagų galimybes.

Boropluoštai 5 kartus viršija stiklo pluoštų santykinį standumą, 6

kartus – didelio stiprumo plienų, titano ar aliuminio lydinių.

3. Kosminiai laivai

Raketų mokslo vystymasis [2] leido sukurti 2 pakopų (2 pav.)

raketą – nešėją palydovą ,,Sputnik” bei 3 pav. parodytą trijų ppakopų

,,Vostok” raketos pagalba kosminį laivą (J.Gagarino skrydis).

[pic]

2 pav.

[pic]

3 pav.

4 pav. parodytas išėjimas į atvirą kosmosą (,,Voschod”, A. Leonovas), o

5 pav. ,,Sojuz-A” 2-3 žmonių kosminis laivas.

[pic]

4 pav.

[pic]

5 pav

Pasaulį stebino ir JAV kosminis laivas ,,Apolon” 6 pav., išvedęs įgulą į

mėnulį bei JAV pilotuojamas daugiakartinio kosminis laivas ,,Space Shuttle”

7 pav.

[pic]

6 pav.

[pic]

7 pav.

4. Energomechanika

Remiantis žymiausiais mokslo pasiekimais galima teigti, jog mechanika ir

energetika vystėsi lygiagrečiai ir kartu. Todėl šių mokslų junginys yra

teisėtas bei pagrįstas. Tik pavadinimas „Energomechanika“ vis dar

neįteisintas. Autorius, pateikęs raketų kūrimo pavyzdį mano, jog tai tik

vienas iš daugelio atvejų, kur reikalingas glaudus iir efektyvus abiejų

minėtų disciplinų bendradarbiavimas.

Jau seniai žinoma, jog be tinkamo kuro negalime sukurti tobulų automobilių,

negalime išvystyti didelių greičių. Be plačiai naudojamų naftos degalų,

atominio kuro dar nepakankamai išvystytas vandenilino kuro panaudojimas. Jo

perspektyvos dėl švarių technologijų ir didelio kaloringumo yra labai

didelės. Tik jjį naudojant netolimoje ateityje bus galima išspręsti daugelį

technikos problemų.

Išvados

1. Remiantis daugiapakopių raketų atsiradimo ir vystymosi idėja pastebima

lygiagreti mechanikos ir energetikos plėtotė.

2. Tolesnei mokslo pažangai autorius siūlo vystyti mokslo šaką pavadinimu

,,Energomechanika”.

———————–

Anotacija. Straipsnyje analizuojant pasaulio mokslo žymiausius pasiekimus

ir pasitelkus kosminės technikos vystymosi pavyzdį pateikiama mechanikos ir

energetikos sąsajos svarba tolesnei mokslo pažangai. Siūloma įteisinti

mokslo šaką pavadinimu ,,Energomechanika”.

Įvadas

Daugiapakopės raketos, lietuvio Kazimiero Semenavičiaus idėjos dėka

atsirado XVII a. viduryje. Tačiau, dėl silpno technikos lygio ir didelio

kaloringumo kuro stokos, šią idėją galutinai įgyvendinti pavyko XIX a.

pabaigoje ir XX amžiuje. Daugiapakopės raketos vystymosi istorija parodo

ilgą dviejų mokslo rūšių lygiagretaus vystymosi kelią. Be istorinės

analizės, darbe taip pat pateikiama mechanikos ir energetikos lygiagretaus

vystymosi svarba pasaulinio mokslo pažangai ir mokslų sandūros panaudojimo

perspektyva.

1. Kazimiero Semenavičiaus mokslo pasiekimai

Kietojo kuro raketinių variklių pasirodymo pradžia galima laikyti senovės

Kiniją, kuomet X-XI a. buvo išrastas juodasis-dūminis parakas. Europoje šis

kuras pasirodė XIII a. Tuomet parakas buvo naudojamas

pasilinksminimams – fejerverkams, o vėliau ir kaip ginklas. Europoje

pirmosios raketos atsirado XV a.

Lietuvis Semenavičius (Semenovičius), o greičiausiai “Semėnas” Kazimieras,

inžinierius artilerininkas, Vilniaus universiteto auklėtinis-magistras,

Lietuvos dvarininkas (1600-1651, gimimo metai nėra tikslūs) tarnaudamas

Žečpospolitos kariuomenėje gerai susipažino su artilerija ir karaliaus

Vladislovo Vazos buvo pasiųstas gilinti žinias į Olandiją. Grįžęs, 1647 m.

buvo paskirtas Žečpospolitos artilerijos vyriausiojo vado pavaduotoju, o

1649 m. vėl išvyko į Olandiją, kur 1650 m. Amsterdame baigė rašyti veikalo

“Didysis artilerijos menas” pirmąją dalį (antroji dalis buvo paruošta, bet

neišleista) [1]. Veikalą sudarė 5 skyriai pavadinti knygomis. Jame buvo

pateikiama daugiau kaip 200 autoriaus pieštų paveikslų bei schemų,

konstrukcijos, medžiagų gamybos technologija. Trečioji veikalo dalis –

knyga “Apie raketas” – skirta raketų konstrukcijoms, jų kurui, gamybai ir

paleidimo įrenginiams. Joje pirmą kartą pasaulyje iškeliama daugiapakopės

raketos ir raketinės artilerijos idėja, pateikiami 3-jų pakopų raketos

brėžiniai, apžvelgiama raketos gamybos technologija. Aprašoma septynių,

paraku užtaisomų raketų baterija.

Nors Toderičij (Technik Geschichte, Bd. 34 (1967) Nr 2.)) įrodinėja, kad

Rumunijos mieste Sibiu yra K. Chaso rankraštis (K. Chas (1524-1569) gyveno

Rumunijos mieste Sibiu), kuriame prieš 120 metų iki K. Semenavičiaus kelta

daugiapakopės raketos idėja. Tačiau pats K. Semenavičius apžvelgęs visus

jam prieinamus šaltinius nieko nepažymi.

Kaip K. Semenavičius įsijungė į artileriją ir raketų gamybą, liudija šie

istoriniai faktai. Vaikystėje jis turėjo potraukį tarnauti karinėje

tarnyboje, o ypač artilerijai. Tačiau tuo metu artileristai nebuvo laikomi

riteriais, net ne kariškiais, o savitais amatininkais. Lietuvos kariuomenė

XVII a. buvo formuojama dviem būdais: samdos ir mobilizacijos. Samdyta

kariuomenė buvo pastovi ir jai vadovavo lauko hetmanas. Mobilizuota

kariuomenė buvo skirta kkarui ir jai vadovavo Didysis hetmanas. Antroji