лекция №9_Космический транспорт

1.

Лекция №9
Тема:
Космический транспорт и
их особенности и
основные показатели.

2.

План лекции
1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
КОСМИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
2. РАКЕТНЫЕ (РАКЕТНЫЕ) ДВИГАТЕЛИ;
3. УДАРНЫЕ СИЛЫ ПРИ ПОЛЕТЕ РАКЕТ;
4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАКЕТЫ;
5. КЛАССИФИКАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ;
6.КОСМОДРОМЫ (КОСМОДРОМЫ).

3.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
Слово "Космос «в переводе с греческого означает» Вселенная".
Вселенная-это целый материальный мир вокруг нас, разнообразный по форме,
безграничный в пространстве и времени. А также внутренний мир человека, мир
бесконечен. Наша планета Земля также мало изучена. Человек, Земля, Вселенная
всегда находятся во взаимоотношениях. В настоящее время космонавтика носит не
только фундаментальный характер, но и приобретает реальное прикладное значение
для экономики многих стран. Ускоряет развитие электроники космонавтики,
вычислительной техники, энергетики, машиностроения и материаловедения,
обеспечивает надежную работу служб связи и телевидения в чрезвычайных
ситуациях, прогнозов погоды, навигации. Для выполнения космических перевозок и
научных работ используется космическая транспортная техника и научноисследовательская аппаратура.
Космонавтика была основана Константином Эдуардовичем Циолковский
(1857-1935). В 1903 году был опубликован его труд» Исследование мировыми
советскими реактивными приборами", в котором автор раскрыл основы теории
ракетного двигателя, работающего на жидком топливе.

4.

Космические аппараты (ка) — это технические устройства,
предназначенные для выполнения различных задач в космическом
пространстве, а также научно-исследовательские работы на поверхностях
космических тел.
Службы вывода космических аппаратов на орбиту и доставки к месту
назначения выполняются ракетами-носителями или специальными
самолетами.
Одной из основных задач космических аппаратов является
транспортировка людей и технологического оборудования с земли в
космическое пространство. Такие космические аппараты называются
космическими кораблями или космическими летательными аппаратами.
Ракета (ракета) – это летательный аппарат, то есть он движется в
пространстве за счет действия реактивных сил. Кроме того, ракеты
движутся, не получая никаких предметов из окружающей среды, а просто
выбрасывая свою собственную частицу. Ракетам не нужна воздушная или
газовая среда для полета. То есть ракеты могут перемещаться как в
воздушной атмосфере, так и в вакууме. Короче говоря, ракета-это летные
устройства с широким спектром возможностей, начиная от праздничных
фейерверков и заканчивая космическими ракетными носителями.

5.

Ракетные (ракетные) двигатели
Большинство современных ракет оснащаются химическими
ракетными двигателями.
Химические ракетные двигатели используют
твердое, жидкое или гибридное ракетное топливо. Химические реакции
между топливом и окислителем начинаются в камере сгорания, в
результате чего горячие газы преобразуются в истощающие струйные
потоки, ускоряющиеся в струйном сопло, и выбрасываются из ракеты.
Ускорение этих газов в двигателе создает тягу и напрямую влияет на
движение ракеты. Принцип реактивных движений опирается на третий
закон Ньютона. Но в большинстве случаев к движению ракет не
применяются химические реакции. Вместо этого он использует паровые
ракеты, в которых воды, нагретые соплом, превращаются в
высокоскоростные паровые потоки, превращая ракету в дымоход. Паровые
ракеты имеют относительно низкую эффективность, но отличаются
простотой, безопасностью, дешевизной и доступностью своей технологии
работы и оправдывают себя.

6.

7.

8.

9.

УДАРНЫЕ СИЛЫ ПРИ ПОЛЕТЕ РАКЕТ
Силы, действующие на ракеты или другие космические
корабли, изучаются наукой астродинамики.
Наука Астродинамика-это раздел воздушной механики.
Астродинамика-это наука, изучающая движение искусственных
космических тел (искусственных спутников, межпланетных
станций и других космических кораблей).
Основные силы, действующие при полете ракет:
- тяговое усилие двигателя;
- лобовое сопротивление при движении в атмосфере;
- подъемное усилие;
- тяговое усилие.

10.

11.

Тяговое усилие (англ. thrust) - сила, вырабатываемая двигателями и
проталкивающая самолет через воздушную среду. Против силы
притяжения
сопротивляется
лобное
сопротивление.
При
прямолинейном горизонтальном полете они примерно равны. Если
пилот увеличивает тяговое усилие, включая обороты двигателей, и
поддерживает постоянную высоту, тяговое усилие превышает
воздушное
сопротивление.
При
этом
самолет
ускоряется.
Сопротивление увеличивается очень быстро и снова уравновешивает
силу тяги.. Самолет стабилен, но стабилизируется на более высоких
скоростях. Тяговое усилие является важным фактором для определения
скорости взлета самолета (насколько быстро он может взлететь).
Скорость вертикального возвышения зависит не от силы подъема, а от
того, какой запас силы тяги у самолета.
Тяговое усилие-сила, разгоняемая на земле или в воздухе
двигателем (воздушным винтом или реактивным двигателем),
установленным на летательном аппарате, в зависимости от режима
полета и оборотов вала (ротора) возбуждения. В аэродинамическом
расчете приняты следующие определения силы тяги: необходимая,
последовательная и избыточная.

12.

Лобное сопротивление-это сила, которая препятствует движению тел в
жидкостях и газах. Лобное сопротивление складывается из двух типов сил: от
касательных (тангенциальных) сил трения, направленных вдоль поверхности
тела, и от сил давления, направленных вдоль нормали к поверхности. Сила
сопротивления является диссипативной силой и всегда направлена против
вектора скорости тела в среде. Является составной частью ряда полной
аэродинамической силы с подъемной силой.
Подъемная сила является составной частью полной аэродинамической
силы, перпендикулярной вектору скорости движения тела в потоке жидкости
или газа, возникающей в результате несимметричности протекания тела
через поток.
Полная аэродинамическая сила-это интеграл давления вокруг контура
формы крыла.
Гравитация-это сила, действующая на любое физическое тело,
расположенное рядом с поверхностью Земли или другим астрономическим
телом.
По определению, гравитация на поверхности планеты накапливается изза гравитационного притяжения планеты и центробежной силы инерции,
вызванной суточным вращением планеты.

13.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАКЕТЫ
Для преодоления земного притяжения ракете необходим большой
запас топлива, при этом чем больше топлива мы получаем, тем больше
вес ракеты. Поэтому для снижения веса ракеты ее строят по
многоступенчатому принципу. Каждую ступень можно рассматривать
как отдельную ракету со своим ракетным двигателем и запасом
топлива для полета.
Строительство ступенчатой космической ракеты.
Первая ступень космической ракеты самая большая, для полета в
космос ракета может иметь количество двигателей 1-й ступени до 6 и
более, чем тяжелее груз, который необходимо выпустить в космос, тем
больше двигателей первой ступени ракеты.
В классическом варианте их три, симметрично расположенные по
краям равностороннего треугольника, как если бы по периметру они
опоясывали ракету. Эта ступень самая большая и мощная, именно эта
ступень поднимает ракету с Земли. В случае исчерпания топлива на
первой ступени ракеты вся ступень выбрасывается.

14.

После этого движение ракеты контролируется двигателем
второй ступени. Их иногда называют ускорителями, потому что
с помощью реальных двигателей второй ступени ракета
достигает первой космической скорости, которой достаточно
для выхода на орбиту.
Это может повторяться несколько раз, при этом каждая
ступень ракеты будет весить меньше, чем предыдущая,
поскольку гравитационное притяжение Земли уменьшается с
увеличением высоты. Сколько раз этот процесс повторяется, в
космической ракете столько ступеней. Последняя ступень
ракеты предназначена для маневрирования (маршевые
двигатели для точной настройки полета доступны на каждой
ступени ракеты) и доставки полезных грузов и космонавтов к
месту назначения.

15.

16.

О том, что такое конструкция
многоступенчатой ракеты, мы
обсудим
на
классическом
примере
ракеты
для
космического полета, описанном
в работах основоположника
ракетостроения
К.
Э.
Циолковского. Именно К. Э.
Циолковский первым озвучил
принципиальную идею создания
многоступенчатой ракеты.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Космические аппараты разделены по областям применения на
следующие группы:
- суборбитальные космические аппараты;
- космические аппараты, летающие на околоземную орбиту;
- межпланетные (экспедиционные) космические аппараты;
- планетарные.
По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов:
- искусственные спутники-общее название всех аппаратов, расположенных
на геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли;
- автоматические межпланетные станции (космические зонды) аппараты, осуществляющие полеты между Землей и другими космическими
телами Солнечной системы; при этом они могут как выходить на орбиту
вокруг исследуемого тела, так и изучать их с траектории полета, некоторые
аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы;
-космические корабли, автоматические аппараты, или управляемыеиспользуется для доставки грузов или людей на околоземную орбиту; есть
планы полетов на орбиты других планет

31.

- орбитальные станции - аппараты, предназначенные для длительного
пребывания и работы людей на околоземной орбите
— приземные аппараты-используются для осаждения полезной нагрузки с
искусственной спутниковой орбиты или межпланетной траектории и мягкой
посадки на поверхность Земли или другого небесного тела. Полезной
нагрузкой являются люди, стационарные исследовательские станции, Ходячие
по поверхности планеты и т. д.
- ходящие по поверхности планеты - автоматические лабораторные
комплексы для перемещения по поверхности планеты или другого небесного
тела по наличию функций наблюдения:
— возвращаемые-учитывают возврат людей и материалов на Землю,
осуществляя мягкую или жесткую посадку.
- Невозвратные-при выполнении ресурса обычно покидают орбиту и
сжигаются в атмосфере или переносятся на погребальную орбиту.
По выполняемым функциям выделяют следующие классы:
- метеорологические
-навигационные
-спутники связи, телепередачи, телекоммуникационные спутники
научно-исследовательские

32.

- Геофизические
- Геодезические
- астрономические
- Зондирование Земли на расстоянии
- разведывательные и военные.
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.
А также по весовым характеристикам:
фемто- — до 100 г
пико- — до 1 кг
нано- — 1-10 кг
микро- — 10-100 кг
мини - - 100-500 кг
Малый-500-1000 кг
большой-более 1000 кг

33.

КОСМОДРОМЫ (КОСМОДРОМЫ)
Список стран с космодромами и их количество представлены ниже:
США – 6;
Россия – 4;
Китай – 4;
Япония – 2;
Бразилия – 1;
Израиль – 1;
Индия – 1;
Иран – 1;
КНДР – 1;
Республика Корея – 1;
Франция – 1.

34.

Количество запусков космических ракет-носителей с
космодромов планеты в 2012 году составило:
Байконур (Казахстан, Российская Федерация) - 21;
мыс Канаверал (США) - 10;
Куру (Французская Гвиана) — 10;
Сичан (Китай) — 9;
Тайюань (Китай) — 5;
Цзюцюань (Китай) — 5;
Плесецк (Россия) — 3;
Тихий океан (стартовая платформа«Одиссей») — 3;
Шрихарикота (Индия) — 2;
Танегасима (Япония) — 2;
База Ванденберг (США) — 2;
Сохэ (КНДР) — 2;
Семнан — Иран) - 1;
Атолл Кваджалейн (США)- 1.

35.

Космодром-это инженерно-техническое сооружение, предназначенное
для запуска космических аппаратов в космическое пространство,
обладающее стартовыми и другими необходимыми комплексами.
На космодроме выполняются следующие работы: заправка космических
аппаратов ГСМ, погрузка необходимого оборудования и продуктов питания,
стыковка космонавтов и пассажиров.
Космодром "Байконур". Космодром "Байконур" - первый и
крупнейший в мире космодром с большим международным значением.
Расположен на территории Казахстана, недалеко от села Торетам. Занимает
площадь 6717 км2. С космодрома можно будет запускать различные типы
ракет-носителей. Ряд космодромов “мыс Канаверал” (США) и “Цзюцюань "
(Китай), один из трех космодромов, предназначенных для запуска аппаратов
с астронавтами на борту. Орбита МКС выбрана с учетом широты
Байконура-с него запланированы (и осуществляются) основные пуски.

36.

12 февраля 1955 года было принято Постановление Совета Министров
СССР№295-181 «О строительстве научно-исследовательского испытательного
полигона № 5».
Официальным днем рождения космодрома считается 2 июня 1955 года, в
этот день директивой Генерального штаба Вооруженных Сил СССР была
утверждена штатная структура 5-го Научно-исследовательского испытательного
полигона.
На космодроме "Байконыр" расположены семь монтажно-испытательных
корпусов, станция обезвреживания и девять стартовых комплексов С 14
пусковыми установками. Стартовый район космодрома простирается с севера
на юг на 85 км и с запада на восток на 125 км, измерительные пункты
расположены на расстоянии до 500 км по траектории полета ракет по региону
Республики Казахстан. Космодром состоит из 52 стартовых зданий, 34
технических комплексов, 3 информационно-вычислительных центров, 16
стационарных измерительных пунктов, передвижных пунктов, механически демонтажных, кислородно-азотных заводов, 2 аэродромов и посадочных
площадок, 3 автозаправочных станций для космических аппаратов. С
космодрома запускаются ракеты-носители» Протон«,» Зенит«,» Союз«,»
Циклон«,» Рокот «и» Прогресс".

37.

В центре космодрома находится «Сквер-2», получивший название
«Гагаринский старт», длиной 250 м и шириной 100 м. Рядом расположен
комплекс системы "Энергия-Буран", протяженность которого – 15 км по
главной дороге. В левой половине космодрома расположены стартовотехнические комплексы «Циклон» и «Протон» протяженностью 20 км.
Здесь имеются две стартовые площадки с четырьмя пусковыми
установками, два монтажно-испытательных комплекса, заправочно нейтрализационная станция.
В правой части космодрома расположен стартовый комплекс
«площадка-31», на котором было совершено более 300 запусков.
Спутники серии» Космос«,» Метеор «с космодрома» Байконур«,
спутники связи и телевидения» Экреан«,» Радуга«,» Горизонт«,» Молния«,
новигационный спутник» ГлоНасс«, орбитальные станции серии»
Салют«,»
Мир«,»
Марс«,»Венера",
Запущены
автоматические
межпланетные корабли» Зона«,» Вега", модули Международной
космической станции. Всего с космодрома» Байконур " в космическое
пространство запущено более 1200 различных космических аппаратов,
более 120 межконтинентальных баллистических ракет, а также испытано
40 основных видов ракет и более 100 видов космических аппаратов и их
модификаций.

38.

СПИСОК ОСНОВНЫХ КОСМОДРОМОВ МИРА
Существующие в настоящее время космодромы в мире ранжируются по
дате первого запуска (или его попытки), а также по количеству успешных и
неудачных запусков. На данный момент их список выглядит следующим
образом: Байконур. База ВВС США на мысе Канаверал. Ванденберг (США).
Уоллопс. Капустин Яр (РФ). Хаммагир (Франция). Плесецк (Россия).
Утиноура (Япония). Сан-Марко (Италия). Космический центр Кеннеди
(США). Вумера (Австралия). Куру (Франция, Европейское космическое
агентство). Цзюцюань (Китай). Танегасима (Япония). Космический центр
Сатиш Дхаван (Индия). Сичань (Китай). Тайюань (Китай). Пальмахим
(Израиль). Аль-Анбар (Ирак). Свободный (Россия). Алькантара (Бразилия).
Мусудан (Северная Корея). "Морской старт" (Россия, США, Норвегия,
Украина). Кадьяк (США). Испытательный полигон Рейгана (США). Семнан
(Иран). Наро (Южная Корея).

39.

40.

РОССИЙСКИЕ КОСМОДРОМЫ
• «КАПУСТИН ЯР»
• «БАЙҚОҢЫР»
• «ПЛЕСЕЦК»
• «СВОБОДНЫЙ»
• «ВОСТОЧНЫЙ»

41.

Космодром «КАПУСТИН ЯР»
Космодром СССР. В районе села Капустин Яр в Астраханской
области, в устье реки Волги координаты 48,4 0 северной
широты и 56,5 0 восточной долготы. Служит с 1947 года.
Предназначена для запуска военных баллистических ракет,
геофизических и метеорологических ракет, а также небольших
по весу космических объектов. Космические объекты,
выводимые на орбиту искусственного спутника Земли, имеют
наклон орбиты к плоскости экватора в пределах от 480 до 510.
Не используется с 1988 года.

42.

КОСМОДРОМ «ПЛЕСЕЦК»
Космодром "Плесецк" (1-й Государственный испытательный
космодром) расположен в 180 км к югу от Архангельска,
недалеко от станции Плесецкая Северной железной дороги.
Расположенный на плато и слегка холмистой равнине, он
занимает площадь 1762 квадратных метра с географическими
координатами 63 градуса северной широты и 41 градусом
восточной долготы, простирающейся на 46 километров с севера
на юг и 82 километра с востока на Запад.
История космодрома начинается с Постановления ЦК КПСС и
Совета Министров СССР от 11 января 1957 года, когда было
принято решение о создании военного объекта с условным
названием
«Ангара»
–
первого
соединения
межконтинентальных баллистических ракет «Р-7». В том же
году началось строительство первых стартовых комплексов.

43.

КОСМОДРОМ «СВОБОДНЫЙ»
4 марта 1997 года в 05:00 в ДГУ началась история нового
российского космодрома с гордым названием «Свободный» с
запуском ракеты-носителя «Старт 1.2» с Ан «Зея» на борту.
Вопрос о необходимости создания нового российского
космодрома и выборе места размещения впервые был поставлен
Военно-космическими силами перед Минобороны России в конце
1992 года.
Основной причиной послужило то, что в результате распада
СССР космодром «Байконур» оказался за пределами территории
России. Реализация отечественных космических программ стала
зависимой от другого государства.
Если прикладное к гражданским космическим системам это, в
принципе, допустимо, то по отношению к военным космическим
системам это невозможно. Стратегическая значимость решаемых
ими задач требует жестких гарантий в их решении.

44.

Специалисты отрасли оценили возможность переноса на
территорию России запусков ка, выполняемых с
космодрома Байконур, в интересах Минобороны РФ.
Перенос пусков ка ракетами-носителями легкого и
среднего класса на космодром «Плесецк» возможен с
позиции принципа, такая работа была запланирована и
реализуется в настоящее время.
Однако особенно остро стоит вопрос пусков ракетносителей тяжелого класса. Стартовые комплексы ЮЛ
"Протон» есть только на "Байконуре". Поиски вероятного
решения этой задачи без использования территории
иностранного
государства
послужили
причиной
необходимости проведения разведывательных работ по
выбору вероятного места размещения стартового
комплекса
ракетоносителей
тяжелого
класса
на
территории России в 1993 году.

45.

ӘЛЕМНІҢ ҒАРЫШ АЙЛАҚТАРЫ

46.

КОСМОДРОМ КИТАЯ

47.

48.

49.

50.

Задание обучающимся на
выполнение самостоятельной
работы:
1. Современное состояние космического
транспорта в Казахстане;
2. Развитие космического транспорта в
Казахстане;
3. Влияние космического транспорта на
экологию;
4. Горюче-смазочные материалы, используемые
в космическом транспорте;
5.Эволюция космического транспорта.

51.

Литература:
1. Н.А.Троицкая, А.Б.Чубуков «Единая транспортная система». М. «Академия»,
2003
2. И.Я. Аксенов. «Единая транспортная система». М. «Высшая школа», 1991
3. Н.В. Правдин, В.Я. Негрей, В.А. Подкопаев. Взаймодейтвие различных видов
транспорта. М. «Транспорт» 1989
4. Б.И. Шафиркин. Единая транспортная система и взаймодействия различных видов
транспорта М. «Высшая школа», 1983
5. М.А. Иманбекова. Көлік жүйесіндегі теориялық негіздер. Алматы. 2007. – 98 бет.
6. Аветисов В.А. Мировой транспорт. СПб.: СпецЛит, 2000;
7. Андерссон Б. Мировые авиаперевозки (пер. с англ.). М.: Международные
отношения, 2001;
8. Беликов В. Хозяева небес // Вокруг Света , 2003 №11;
9. Воздушный терроризм (сборник статей, пер. с англ.). М.: Центр Международных
проектов, 2003;
10. Кутовой Г. Р. История авиации. М.:Мир, 1999.

52.

Назар қойып
тыңдағандарыңызға
рахмет.