پاورپوینت انواع پیشرانه های موشک (pptx) 30 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 30 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بسم الله الرحمن الرحیم
انواع پیشرانه های موشک
موشک چیست؟
موشک در واقع یک وسیله جابجایی بدون سرنشینی است که یک بار یا کالا را از یکجا به یک جایگاه دیگر جابجا میکند. این افزار نیروی مورد نیاز برای حرکت را از پیشران راکتی درونش میگیرد. بخشي از موشک همان راکت دارای سامانه پایشگر است. اجزاي اصلي يک موشك پیشران ،که در برگیرنده سوخت و اکسيدکننده، قاب(بدنه) يا پوششي براي نگهداري بخش هاي گوناگون، سامانه هدايتگر وبار (مانند سرجنگي و یا ماهواره) هستند. موشك هنگامي که برای پرتاب ماهواره يا بارهاي ديگر به کیهان استفاده
شود
، «موشك ماهواره بر»
يا
«موشك حامل»ناميده
ميشود
.
مو
شك
در حقيقت ماشيني است که به وسيله ي خروج سريع گاز، نيروي جلوبرندگي ايجاد ميکند. هرگونه راكت با كاربري نظامي كه داراي سامانه هدايت و كنترل باشد موشک نامیده میشود. اكثر پرتابگرهاي فضايي بر اساس فناوری موشكهاي نظامي توسعه پيداكردند
موشکها
دارای 4 بخش
هستند
:
1.
بار مفید یا سرجنگی، بخشی از موشک که مواد منفجره در آن جای
میگیرد سرجنگی و
یا کلاهک نام دارد
.
2
.
سامانه پیشرانش، که انرژی لازم برای شتاب دادن بار مفید به شتاب مورد نیاز را فراهم میکند
.
نیروي بدست امده از جريان مواد رانده شده از پیشران در راستای پشتی را نيروي پيشرانش مينامند. اين نيرو، همان نيرويي است كه به جسم پرنده داده ميشود و آن را به حركت درميآورد. نيروي پيشرانش، برآيند نيروهاي گازديناميكي و هيدروديناميكيِ اعماليِ به سطوح درونی پیشران به هنگامِ رانده شدن مواد از آن، است
3.
سامانه
کنترل و هدایت، که موشک را در مسیر از پیش برنامه ریزی شده به سوی هدف خواسته شده پایش و واپایش
میکند
البته
همه موشکها پایش شونده
نیستند
به
سامانه ای که موشک را بدون آن که به خلبان نیاز داشته باشد به سوی هدف روانه کند، سامانه هدایت
میگویند
4.
سازه
پوششی، که همه چیز را باهم نگه میدارد؛ روی این سازه پوششی یا بدنه موشک، بیشتر،بخشهایی همچون بال یا بالک و دماغه نوک تیز سوار میشوند.سرجنگی ،سامانه هدایت ودماغه نیز از دیگر بخشهای بدنه هستند
.
جلوترین بخش هر موشک هدایت شونده و یا هر راکت، دماغه ای است که
بیشتر به شکل مخروط بوده و هنگام حرکت در اتمسفر از موشک و راکت در برابر گرمایی که دستاورد اصطکاک است پاسداری
میکند
انواع پیشران های
اصلی
پیشران مایع بیشتر در موشک های بالستیک و فضاپیماها
1.
2.
پیشران جامد
3.
پیشران
های هسته ای
4.
پیشران
های هوا دم (
هوازی
)
5.
پیشران
های پاد ماده
راکت ها برای پیش رانش نیاز به انواع مختلفی از پیشرانه ها دارد که در زیر به توضیحات مختصری میپردازیم
راکتهای
سوخت
جامد
:
در یک راکت سوخت جامد، عاملهای محرکه بصورت مخلوط شده با یکدیگر در یک سیلندر مقاوم بسته قرار گرفتند که یک سوراخ در آن وجود دارد. در شرایط دمایی عادی یا پایین تر، عاملهای محرکه نسوخته و با یکدیگر واکنش نمیدهند. اما به محض اینکه جرقه یا حرارتی مناسب به آنها برسد، آنها با یکدیگر ترکیب شده و میسوزند و در این راکتها اگر احتراق شروع شود تمام عاملهای محرکه سوخته و مصرف خواهند
شد
.
این راکتها در پرتابه های هوا به هوا و هوا به زمین، راکتهای مدل و به عنوان کمک کننده در پرتابه های ماهواره مورد استفاده قرار
میگیرد
.
یک جبهه ی شعله، ایجاد شده ی احتراق مخلوط است. احتراق مقدار زیادی گازهای خروجی را در فشار و دمایی بالا تولید میکند. مقدار گازهای خروجی تولید شده به مساحت جبهه ی شعله بستگی دارد و طراحان موتور از مجموعه ی اشکال مختلف سوراخ ها برای کنترل تغییر در تراست در یک موتور خاص استفاده میکنند. گازهای داغ خروجی از میان یک نازل میگذرند که به جریان شتاب میدهد. در این هنگام طبق قانون
.
سوم
حرکت نیوتن، تراست تولید
میشود
مقدار تراست تولیدی یک راکت به طرح نازل بستگی دارد. کوچکترین مساحت سطح مقطح نازل گلوگاه نازل نامیده میشود. جریان داغ خروجی در گلوگاه خفه و انسداد میشود، که در نتیجه عدد ماخ در گلوگاه برابر 1 میشود و نسبت جرم جریان یعنی
m
دات با مساحت گلوگاه معلوم میشود. نسبت مساحت از گلوگاه تا خروجی یعنی
Ae
،
س
رعت
خروجی
Ve
و فشار خروجی
pe
را تعیین میکند. در بعضی از طرح ها فشار خروجی فقط با فشار گازهای آزاد برابر است. بنابراین ما باید از نوع بلندتری از معادله ی تراست تعمیم یافته، جهت توصیف تراست سیستم استفاده کنیم. اگر فشار گازهای آزاد را با
p0
نشان دهیم آنگاه معادله ی تراست
F
خواهد
بود
:
ساخت موشکهایی که از سوخت جامد استفاده میکنند چندان دشوار نیست. آنها مقدار زیادی نیروی پیشران را در یک مدت زمان کم تولید میکنند. تنها ایراد این نوع موشکها این است که بعد از روشن شدن به راحتی خاموش نمیشوند. به عبارت دیگر، نمیتوان آنها را
به
آسانی
تحت کنترل در آورد
راکتهای
سوخت
مایع
در یک راکت سوخت مایع، سوخت یا همان اکسید شونده و اکسنده که ذخیره شده هستند به داخل محفظه ی احتراق پمپ میشوند و در آنجا ترکیب شده و می سوزند. نحوه ی محاسبه ی تراست راکتها که در زیر آمده است هر دو نوع راکت را در بر میگیرد. در یک راکت سوخت مایع، عاملهای محرکه، سوخت و اکسنده ، بصورت مایع و جداگانه از هم نگهداری میشوند و بعد به داخل محفظه ی احتراق پمپ میشوند
در یک راکت سوخت مایع شما میتوانید تراست را با قطع جریان عاملهای محرکه قطع یا کم و زیاد کنید ولی در یک راکت سوخت جامد، برای این کار شما مجبورید که یا موتور را از بین ببرید یا آنرا خراب کنید. راکتهای سوخت مایع به دلیل پمپ ها و مخزنهای عاملهای محرکه، پیچیده تر و سنگین تر و گرانتر هستند و عاملهای محرکه فقط قبل از اجرا یا استفاده روی راکت کار گذاشته میشوند، در حالیکه کاربرد و استفاده ی یک راکت سوخت جامد خیلی راحت تر است و عاملهای محرکه ی آن میتوانند سالها قبل از استفاده و اجرا هم در راکت
قرار
بگیرند
قابل
توجه است، جزئیات چگونگی مخلوط شدن و سوختن سوخت و اکسنده، بدون خاموشی شعله، بسیار پیچیده است و محاسبه و تحلیل آن کار یک دانشمند است
موتورهای موشکی هیبریدی
در موشكهاي با پيشرانه‌ي ترکيبي سعي ميشود که امتيازات پيشرانه‌هاي مايع و جامد با هم جمع شود. به همين خاطر سوخت را جامد و اکسيدکننده را مايع در نظر مي‌گيرند. يک موتور موشک با پيشرانه‌ي ترکيبي شامل يک محفظه‌ي لوله‌اي شکل به عنوان محفظه‌ي احتراق ميشود. اين محفظه مشابه با موتورهاي با پيشرانه جامد است و از يک ماده شيميايي جامد پر شده است. بالاي اين محفظه احتراق، مخزنی وجود دارد که حاوي يک مايع شيميايي است. اين مايع نقش اکسيدکننده را بازي ميکند. اين دو ماده شيميايي از نوع خود مشتعل هستند، يعني پس از برخورد به يكديگر بدون نياز به جرقه اوليه، آتش مي‌گيرند. بنابراين با تزريق اکسيدکننده به درون محفظه احتراق، سوزش اتفاق مي‌افتد و نيروي پیشرانش توليد ميشود. با کنترل ميزان اکسيدکننده -که به راحتي با استفاده از يک شير صورت مي‌گيرد-، مي‌توان سوزش در محفظه احتراق را کنترل کرد. با قطع اين جريان مي‌توان احتراق موتور را متوقف کرد و با باز کردن دوباره شير مي‌توان دوباره موتور را به راه انداخت.
مزاياي پيشرانه هيبريدي:
· قابليت توقف و راه‌اندازي دوباره و داشتن نيروي جلوبرندگي متغير (کنترل پذيري بالا)؛ مانند موتورهاي با پيشرانه‌ي مايع؛ كه اين قابليت در موتورهاي سوخت جامد يا وجود ندارد و يا بسيار به سختي انجام مي‌پذيرد.
· توليد انرژي بيش‌تر نسبت به موتورهاي با پيشرانه جامد
· قابليت ذخيره و انبارشوندگي به مدت طولاني؛ مانند موتورهاي با پيشرانه جامد
· دارا بودن نيمي از پيچيدگي‌هاي توربوماشيني (پمپ و لوله‌کشي) موتورهاي با پيشرانه‌ي مايع، به خاطر حذف يكي از مولفه‌هاي سوخت مايع و وجود تنها يك مولفه مايع
· حساسيت کم‌تر در مقابل خوردگي نسبت به پيشرانه‌هاي جامد، به خاطر حذف اکسيدکننده جامد
· ايمني بالاتر نسبت به پيشران‌هاي جامد؛ زيرا سوخت و اکسيدکننده از قبل با هم ترکيب نشدهاند و احتمال آتش‌گرفتن تصادفي آنها از بين مي‌رود.
معايب:
در مورد معايب پيشرانه‌هاي ترکيبي هم مي‌توان گفت که آنها نسبت به پيشرانه‌هاي مايع انرژي کم‌تري توليد مي‌کنند (زيرا سوخت با سرعت کم‌تري در آنها مي‌سوزد) و از موتورهاي با پيشرانه جامد پيچيده‌تر هستند.
موتورهاي با پيشرانه ترکيبي هنوز در مرحله تحقيقاتي هستند و در زمينه‌ي نظامي، چندان عملياتي نشدهاند. کاربردهاي تحقيقاتي آنها، البته جالب است. به عنوان نمونه محققان از آنها براي شتاب بخشيدن به موتورسيکلت‌ها و اتومبيل‌هاي تحقيقاتي که سعي در شکستن رکورد سرعت زميني داشتند، استفاده کرده‌اند. همچنين امنيت بالاي آنها باعث شده است تا طراحان، اين نوع پيشرانه را در برنامه‌هاي انسان پرنده يا پرواز انساني استفاده کنند. يکي از اين آزمايش‌ها مربوط به شرکت امريکايي اسکيلد کامپوزيتز ميشود که در سال 2004 با استفاده از وسيله‌اي به نام کشتي فضايي يک انجام شد. در اين آزمايش يک خلبان آزمايش‌کننده به نام ميشل ملويل با استفاده از کشتي فضايي يك -که از يک هواپيما پرتاب شد و مجهز به موشکي ترکيبي بود- به ارتفاع 100 کيلومتري بالاي سطح زمين، يعني به فضا برده شد.
بايد توجه داشت که اين نوع موشکها هنوز آن قدر قدرتمند نشدهاند که از روي سطح زمين، بتوانند انساني را به فضا بفرستند؛ ولي براي ارسال تجهيزات نجومي و ماهواره‌هاي تمريني به فضا استفاده مي‌شوند.