Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Pohoné systémy pro vesmírné lety Ľuboš Bednárik, Tomáš Bílý, Vítek Dolejší, Michal Svoboda.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Pohoné systémy pro vesmírné lety Ľuboš Bednárik, Tomáš Bílý, Vítek Dolejší, Michal Svoboda."— Transkript prezentace:

1 Pohoné systémy pro vesmírné lety Ľuboš Bednárik, Tomáš Bílý, Vítek Dolejší, Michal Svoboda

2 Co uvidíte historiehistorie –historie raket, schéma a druhy raket, druhy paliv,... současnostsoučasnost –Ariane 5, STS, Deep Space 1,... blízka budoucnostblízka budoucnost –EZ, solar sail, jaderné pohony (štěpný, fúzní),... vzdálená budoucnostvzdálená budoucnost –antihmotový, gravitační, WARP a další sci-fi pohony

3 Historie raket kol. r n. l. Wu Cling Yeo: vynález rakety, pohon: černý prach (směs ledku draselného (KNO3), dřevného uhlí a síry)kol. r n. l. Wu Cling Yeo: vynález rakety, pohon: černý prach (směs ledku draselného (KNO3), dřevného uhlí a síry) 1232 Číňané u města Pien Kingu rozprášili mongolskou jízdu raketami1232 Číňané u města Pien Kingu rozprášili mongolskou jízdu raketami Indové, Peršané a Arabové ( vojenské i oslavné účely)Indové, Peršané a Arabové ( vojenské i oslavné účely) 1397 Padovští (obléhání města Mestre)1397 Padovští (obléhání města Mestre) 18. století námořní piráti ( zapalování napadených lodí)18. století námořní piráti ( zapalování napadených lodí)

4 Historie raket 1766 první raketový útvar na světě; 1200 mužů, založen v Indii Hajderem Alim1766 první raketový útvar na světě; 1200 mužů, založen v Indii Hajderem Alim 1806 součást výzbroje britské armády1806 součást výzbroje britské armády 2.sv. v.: sovětská kaťuše, německé V-1, V-22.sv. v.: sovětská kaťuše, německé V-1, V Bachvadži (SSSR) první let na stíhačce poháněné raketovým motorem1942 Bachvadži (SSSR) první let na stíhačce poháněné raketovým motorem

5 Schéma pohybu rakety

6 Druhy raket chemickéchemické –výkonné, lehké a jednoduché (až čtyřstupňové) jadernéjaderné –při reakcích uvolňuje 10 až 100milionkrát více energie než při chemickém spalování elektrickéelektrické –pracovní látka se zrychluje elektrickou energií ze zdroje, který si raketa nese s sebou

7 Chemické rakety - paliva pevnápevná –axiální hoření (ve směru osy rakety) –radiální hoření (kolmo k ose) –bezdýmný prach na bázi dusičnanu celulózy, nitroglycerín, diglykol aj. kapalnákapalná –jednokapalinové: hydrazín N 2 H 4, ethylnitrát C 2 H 5 NO 3, etylénoxid (C 2 H 4 O) –dvoukapalinové

8 Schéma jednokapalinové rakety

9 Teoretické největší výtokové rychlosti u některých paliv PalivoOkysličovadlo Výtoková rychlost [m/s] černý prach 2360 benzín tekutý kyslík 4377 benzín tekutý ozon 4888 benzín peroxid vodíku 3640 benzín kyselina dusičná 3450 etylalkoholkyslík4164 benzolkyslík4450 pentankyslík4455 vodíkkyslík5180

10 Současnost Ariane 5Ariane 5 –konstrukce, parametry, vlastnosti,... STS (Challenger, Columbia, Atlantis, Discovery,...)STS (Challenger, Columbia, Atlantis, Discovery,...) –důležitá data, vlastnosti jednotlivých částí, srovnání s Ariane 5,... Deep Space 1Deep Space 1 –důležitá data, iontový pohon, stavba trysky,...

11

12

13

14 *(kgf/(kg/sec)) = sec) **HTPB - Hydroxyl Terminated Polybutadiene

15

16

17

18 pohon Aestus Germany

19 Raketoplán

20

21

22

23 Srovnání

24

25

26 vzdálenost planet od Země v km 108mil 78,4mil 628,4mil

27

28

29

30 Blízká budoucnost EZ-rocketEZ-rocket –pokročilý klasický chemický raketový motor solar sailsolar sail –založený na síle a energii fotonů štěpný nukleární pohonštěpný nukleární pohon –založený na štěpení atomových jader fúzní nukleární pohonfúzní nukleární pohon –založený na syntéze atomových jader

31 Trocha teorie ;) specifický impuls I SPspecifický impuls I SP –definovaný jako poměr tahu motoru k množství pracovní látky, která vytéká tryskou motoru za jednu vteřinu –lze však interpretovat, že je to doba, po kterou nám 1 kg pohonných látek dává tah 1 N.s.kg -1 poměr tahu rakety a její hmotnostipoměr tahu rakety a její hmotnosti –udává zrychlení rakety, které jsou motory schopny vyprodukovat v jednotkách normálního tíhového zrychlení (tedy g)

32 Lety vesmírem impulsníimpulsní Hohmannova trajektorie kontinuálníkontinuální zrychlení a zpomalení

33 EZ-rocket zástupce klasických chemických raketových motorůzástupce klasických chemických raketových motorů nízká hmotnost a vysoký tah  velká akcelerace  vhodné v letectvínízká hmotnost a vysoký tah  velká akcelerace  vhodné v letectví

34 Štěpný nukleární pohon tepelné nukleární motorytepelné nukleární motory –s pevným jádrem... I SP =9000 N.s.kg -1 –s kapalnou aktivní zónou (suspenzí)... I SP =11000 N.s.kg -1 –s plynnou aktivní zónou... I SP =30000 N.s.kg -1 impulsní nukleární pohonimpulsní nukleární pohon –využití exploze za lodí... I SP =25500 N.s.kg -1

35 Fúzní pohon – jaderná syntéza První jednoduchá jaderná syntéza v roku 1934 (E.Rutheford a J.Douglas), z jader deuteria a trícia vzniká jádro hélia, neutrony a uvolněná energiePrvní jednoduchá jaderná syntéza v roku 1934 (E.Rutheford a J.Douglas), z jader deuteria a trícia vzniká jádro hélia, neutrony a uvolněná energie

36 Fúzní pohon – jaderná syntéza jádra se k sobě musí přiblížit natolik, aby jaderné síly překonali odpudivé síly kladných nábojůjádra se k sobě musí přiblížit natolik, aby jaderné síly překonali odpudivé síly kladných nábojůReakce Min. potřebné ohřátí Energetický výtěžek D+D 3 He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV) 35 keV kWh*g -1 D+D T (1.01 MeV) + p (3.02 MeV) 35 keV kWh*g -1 D+ 3 He 4 He (3.5 MeV) + p (14.67 MeV) 30 keV kWh*g -1 D+T 4 He (3.5 MeV) + n (14.1 MeV) 4 keV kWh*g -1 Štepení U kWh*g -1 Hoření vodíku H 2 + O -> H kWh*g -1 energetické bilance některých reakcíenergetické bilance některých reakcí to se dá dosáhnout například ohříváním

37 Solar Sail využíva kinetickou energii fotonůvyužíva kinetickou energii fotonů nepotřebuje žádný aktivní pohonný systémnepotřebuje žádný aktivní pohonný systém závislý na přítomnosti a vzdálenosti zdroje fotonů (nejčastěji hvězdy)závislý na přítomnosti a vzdálenosti zdroje fotonů (nejčastěji hvězdy)

38 Vzdálená budoucnost antihmotovýantihmotový pohon –založený –založený na reakci hmoty a antihmoty gravitačnígravitační pohon –založený –založený na gravitačních deformacích prostoru warpwarp –založený –založený na časoprostorových deformacích červíčerví díry, hyperprostor,...

39 Antihmotový pohon - anihilace animace na na  elektron a pozitron  virtuální částice Z nebo foton (nosič interakce)  kvark c a kvark anti-c  vzdalující se kvarky natahují gluonové pole  kvark d a anti-d  mezon D + a D -

40 Antihmotový pohon - anihilace Anihilace v CERNu – projekt ATHENA Animace na Animace na antiprotony a pozitrony jsou zachycené v magnetických pastíchantiprotony a pozitrony jsou zachycené v magnetických pastích jejich spojením vzniká atom antivodíkujejich spojením vzniká atom antivodíku antivodík anihiluje s normální hmotou na aparatuřeantivodík anihiluje s normální hmotou na aparatuře

41 Porovnání využitelné energie Z 1 kg hmoty se může maximálně uvolnit: Reakce Využitelná energie chemické 10 7 J termojaderné štěpné 8x10 13 J termojaderné fúzní 3x10 14 J anihilační 9x10 16 J

42 WARP a gravitační pohon založený na časoprostorových deformacíchzaložený na časoprostorových deformacích před lodí je vesmír komprimovaný a za lodí dekomprimovanýpřed lodí je vesmír komprimovaný a za lodí dekomprimovaný čas na lodi zůstává stejný jako na Zemičas na lodi zůstává stejný jako na Zemi

43 Červí díry základním principem je zakřivení prostoruzákladním principem je zakřivení prostoru červí díra jako tunel spojující dva body normálního vesmíručerví díra jako tunel spojující dva body normálního vesmíru vytvoření červí díry pomocí negativní energievytvoření červí díry pomocí negativní energie záporné gravitační účinky negativní energiezáporné gravitační účinky negativní energie

44 Hyperprostor existence dalšího prostoru, tzv. hyperprostoruexistence dalšího prostoru, tzv. hyperprostoru vesmír jako koule, reálny prostor vně, hyperprostor uvnitřvesmír jako koule, reálny prostor vně, hyperprostor uvnitř

45 Červí díra na Zemi ?!

46 Závěrem Dozvěděli jsme se tedy něco o historii, současnosti a budoucnosti pohonných systémů. Hrozba i přínos nových technologií pohonu jsou velké, ale i tak se máme v budoucnu na co těšit. Použitá literatúra h h h h h tttt tttt pppp :::: //// //// ssss eeee rrrr vvvv eeee rrrr.... iiii pppp pppp.... cccc aaaa ssss.... cccc zzzz //// %% 7777 EEEE vvvv wwww eeee iiii //// ffff uuuu ssss iiii oooo nnnn //// ffff uuuu ssss iiii oooo nnnn ____ cccc.... hhhh tttt mmmm h h h h h tttt tttt pppp :::: //// //// wwww wwww wwww.... ffff uuuu tttt uuuu rrrr eeee ssss pppp aaaa cccc eeee.... dddd eeee //// h h h h h tttt tttt pppp :::: //// //// wwww wwww wwww.... xxxx cccc oooo rrrr.... cccc oooo mmmm //// ssss uuuu bbbb oooo rrrr bbbb iiii tttt aaaa llll.... hhhh tttt mmmm llll h h h h h tttt tttt pppp :::: //// //// mmmm eeee mmmm bbbb eeee rrrr ssss.... llll yyyy cccc oooo ssss.... cccc oooo.... uuuu kkkk //// ssss pppp aaaa cccc eeee pppp rrrr oooo jjjj eeee cccc tttt ssss //// pppp rrrr oooo pppp uuuu llll ssss iiii oooo nnnn.... hhhh tttt mmmm llll h h h h h tttt tttt pppp :::: //// //// ffff aaaa ssss.... oooo rrrr gggg //// nnnn uuuu kkkk eeee //// ssss pppp aaaa cccc eeee


Stáhnout ppt "Pohoné systémy pro vesmírné lety Ľuboš Bednárik, Tomáš Bílý, Vítek Dolejší, Michal Svoboda."

Podobné prezentace


Reklamy Google