Reakcijas dzinējs: vai zinājāt, kāda veida dzinējs tas ir?
Reakcijas dzinējs ir iekšdedzes dzinēja veids, kas izmanto vielas reaktīvo efektu, kas iziet no dzinēja, lai to pārvietotu pretējā virzienā (darbības un reakcijas likums).
Šajā rakstā īsumā tiks apskatīts, kā darbojas reakcijas dzinējs, tā vēsture un iespējamie veidi.
Saturs
Reakcijas dzinēja vēsture īsumā
Pirmos pamatus reakcijas dzinēju realizācijai 1903. gadā ienesa Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis. Pēc tam 1915. gadā viņš izveidoja raķešu shēmu, kuras princips tiek izmantots vēl šodien. Taču reakcijas dzinēji ievērību ieguva tikai starppasaules karu gados, tiem vislielāko uzmanību veltot vāciešiem, amerikāņiem un krieviem.
Vācijā pēc pirmajiem izmēģinājumiem ar pulvera raķešu dzinējiem dizaineri nolēma sākt testus ar šķidro raķešu dzinējiem. Pirmais veiksmīgais tests tika veikts 1925. gadā ar reakcijas raķešu dzinēju, kas tika uzstādīts uz Opel automašīnas, kas sasniedza ātrumu 238 km/h, kas tolaik nebija dzirdēts. Visi šie izmēģinājumi un eksperimenti noveda pie Vācijas raķešu programmas izveides.
Tomēr vislielāko uzplaukumu reakcijas dzinēji sasniedza Otrā pasaules kara laikā. Lielākie sasniegumi reakcijas dzinēju attīstībā tika sasniegti kara laikā. Papildus tam tika konstruēti arī moderni raķešu dzinēji, kas darbināja V1 un V2 ballistisko raķetes. Šie dzinēji tika ražoti Vācijā.
Pamatojoties uz vācu pētījumiem no Otrā pasaules kara, turpmākajos pēckara gados tika īstenoti citi reakcijas dzinēju projekti. Pēc Otrā pasaules kara sākās sacīkstes par kosmosa sasniegšanu un bruņošanās sacensības. Daudzi vācu zinātnieki tika uzaicināti uz ASV strādāt pie Apollo kosmosa programmas apmaiņā pret kara noziegumu apžēlošanu.
Mūsdienās reakcijas dzinējs ir pamats lielākajai daļai lidmašīnu un kosmosa tehnoloģiju piedziņas. Starp mūsdienu modernākajiem reakcijas dzinējiem mēs varam iekļaut vilces dzinējus ar virsskaņas iekšējo plūsmu, jonu raķešu dzinējus un lāzera reakcijas dzinējus.
Reakcijas dzinēji un to veidi:
- Raķešu dzinējs
- Reakcijas dzinējs
- Vilces dzinējs
- Impulsu dzinējs
- Hidroreaktīvā dzinējs
- Jonu dzinējs
Mēs varam iekļaut reakcijas vai raķešu dzinējus starp visbiežāk izmantotajiem reakcijas dzinējiem.
Raķešu dzinējs:
Raķešu dzinējs ir reaktīvs dzinējs, kura darbību neietekmē ārējā vide, pateicoties tam, ka tā rezervuārā ir degviela un oksidētājs. Raķešu dzinējs darbojas pēc darbības un reakcijas principa. Darba vielas sadegšana rada dūmgāzes, kas lielā ātrumā atstāj dzinēja izplūdes sprauslu.
Raķešu dzinējs: kāda veida iekšdedzes dzinējs tas ir?
Tādējādi izplūdes gāzu reakcijas efekts iedarbojas uz dzinēju ar spēku pretējā virzienā un tādējādi arī uz dzinējam pievienoto mašīnu. Vienkārši sakot, mašīna, kurai ir pievienots šis dzinējs, tiek virzīta pretējā virzienā, ka izplūdes gāzes atstāj dzinēja izplūdes sprauslu.
Tā kā šis dzinējs nes savu enerģijas avotu, tas var darboties arī kosmosā (vakuumā). Mūsdienās visplašāk izmantotie raķešu dzinēji tiek darbināti ar cieto vai šķidro degvielu.
Reaktīvo dzinēju:
Reaktīvais dzinējs ir reakcijas dzinēja veids, ko galvenokārt izmanto aviācijā. Šāda veida dzinēji darbojas pēc darbības un reakcijas principa, tāpat kā raķešu dzinējs, kas nozīmē, ka no dzinēja izplūstošās izplūdes gāzes iedarbojas uz dzinēju pretējā virzienā, tādējādi dzenot to uz priekšu.
Reaktīvā dzinēja priekšējā daļā ir ieplūdes ierīce, pa kuru dzinējā tiek transportēts gaiss, ko iesūc un saspiež kompresors. Pēc saspiešanas gaiss tiek uzkarsēts un virzās uz sadegšanas kameru, kur tiek iesmidzināta degviela.
Pēc maisījuma aizdedzināšanas izdalās siltumenerģija un karstās gāzes, kas iziet no sadegšanas kameras un griež turbīnu dzinēja aizmugurē. Tas rada augstu spiedienu aiz turbīnas, pārvēršot siltumenerģiju kinētiskā enerģijā, kas rada dzinēja vilci.
Vilces dzinējs:
Vilces dzinējs ir strukturāli vienkāršākais reakcijas dzinēja veids. Šis dzinēja tips sastāv no sašaurinātas un atvērtas caurules abos galos. Gaiss lidojuma laikā iekļūst dzinējā ar vilces spēku. Ieejot dzinējā, gaiss palēninās, palielinot tā spiedienu.
Pēc tam degviela tiek ievadīta saspiestajā gaisā. Maisījuma sadegšana rada augstu temperatūru un spiedienu, un izplūdes gāzes sāk izplūst no dzinēja caur sašaurinātu izplūdes atveri, kas dzen motoru uz priekšu.
Impulsu dzinējs:
Impulsu dzinējs ir reaktīvs dzinējs, kas darbam izmanto izejas sprauslā esošās gāzes rezonanses frekvences. Priekšpusē ir difuzors, dzinēja gaisa ieplūdes daļa. Aiz difuzora atrodas sajaukšanas kamera, kas gaisa plūsmai pievieno degvielu.
Šis maisījums nonāk sadegšanas kamerā, kuru no sajaukšanas kameras atdala ar vārstiem. Pēc maisījuma aizdedzināšanas sadegšanas kamerā gāzes ieplūst motora sprauslā, kas nodrošina tā piedziņu uz priekšu. Pulsācijas dzinējs pirmo reizi sērijveidā tika izmantots vācu V-1 raķetēs Otrā pasaules kara laikā.
Jonu dzinējs:
Tāpat kā raķešu dzinējs, jonu dzinējs nes savu enerģijas avotu uz klāja. Tomēr atšķirībā no raķešu dzinēja jonu dzinējs darbojas pēc elektriskā principa.
Lai arī reakcijas dzinējs netiek izmantots, lai vadītu automašīnas, ir, pareizāk sakot, daži traki, kas aprīkoja savus auto ar šo dzinēju. Daži no viņiem pat ieguva ironisko Darvina balvu.
Reakcijas dzinējs un Darvina balva:
Darvina balva ir balva par visziņkārīgāko nāvi, ko izraisījis cilvēka stulbums. Tātad tas ir sava veida ironisks apbalvojums cilvēkiem, kuri ir devuši ieguldījumu cilvēka genofonda uzlabošanā, brīvprātīgi un ar savu stulbumu no tā atkāpjoties.
Vienu Darvina balvu saņēma puisis vārdā Vills E. Koijots, kurš kādā jaukā dienā nolēma savā Chevy Impala uzstādīt raķešu dzinēju (raķeti JATO). Šīs raķetes kalpo pārslogotām kravas lidmašīnām, lai tās paceltos no ļoti nelielas zonas. Salīdzinājumam, sešas šādas raķetes ļaus 70 tonnu smagai lidmašīnai pacelties tik garā teritorijā kā futbola laukums. Bet ko viena šāda raķete var izdarīt ar automašīnu, kas sver aptuveni 2 tonnas, un kāpēc gan to nepamēģināt?
Kad raķete tika uzstādīta uz Impalas jumta, puisis nolēma atrast pietiekami garu šosejas posmu Arizonas tuksnesī. Pēc neilga laika meklējumiem viņš uzgāja trīs jūdžu garu posmu bez neviena pagrieziena. Tas atradās šīs sadaļas beigās. Tā jūrascūciņa iekāpa mašīnā un bez domāšanas aizdedzināja raķeti.
Ugunsgrēka vietu policija atrada ļoti viegli, jo uz ceļa nebija asfalta. Galu galā dzinēja siltums to bija izkausējis. Pēc piecām sekundēm, kad raķete attīstīja savu maksimālo vilces spēku, puisis jau metās ar savu Impala ar ātrumu 560 km/h un nepārtraukti paātrinājās.
Raķetes pilna vilce aizdzina automašīnu tālāk, un, kad kļuva skaidrs, ka izvēlētais šosejas posms ir pārāk īss, automašīnas vadītājs nolēma sākt bremzēt. Tomēr tas neizdevās, jo sadega gan riepas, gan bremzes, un Impala pacēlās gaisā, raķetei to dzenot arvien tālāk.
Automašīnas vadītājs kļuva par pilotu, kurš ietriecās klintī 38 metru augstumā. Tas atradās trīs jūdžu taisnes galā. Ierodoties, policisti klintī atrada metru dziļu krāteri, kurā bija ietriekusies nelaimīgais, un avārijas vietā atrastajā stūrē bija iestrādāti tikai daži kauli, zobi un naglas.