К.Э. Циолковский

КОСМИЧЕСКИЕ РАКЕТНЫЕ ПОЕЗДА

(с биографией К.Э. Циолковского – В.В. Безсонова)

КАЛУГА. Коллектив секции научных работников. 1929
Калуга, ул. Брута. 81, Циолковскому. U.d.S.S.R. Kaluga, Brout, 81. К.E. Ciolkowsky (latin). 9

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

31. Так составим таблицу, по которой легко будет узнавать полную скорость каждого частного поезда и наибольшую полную скорость последнего поезда, состоящего из одной ракеты.

32. Если, напр., у нас поезд из 4 ракет, то последняя окончательная относительная скорость будет 2,325, т. е. она будет во столько раз больше скорости отброса.

Скорости частных поездов (при четырех ракетах) в нормальном порядке (X) можно узнать из второй строки. Они будут по времени, начиная с самого сложного:

0,207;       0,207 + 0,262 = 0,469;       0,469 + 0,470 = 0,939;

0,939 + 1,386 = 2,325. Для поезда из десяти ракет полная скорость последней ракеты = 3,005. Скорости частных поездов этого поезда, по порядку (X), узнаем также из второй строки, складывая ее числа, начиная справа.

33. Истинные скорости можем определить, зная скорость отброса (Ско₁), т. е. вылетающих из взрывной трубы продуктов горения. Получим такую таблицу.

Даже при употреблении нефти и использовании энергии горения в 50% (Ско = 3), при 7–8 поездах, получается космическая скорость. При большем использовании она получается уже при трех и даже двух поездах. Для удаления от Земли и достижения планет до астероидов может быть достаточно десятиракетного поезда.

34. Если в форм. 30 масса ракеты (Мр₁) велика в сравнении с массой отброса (Мо₁), или частный поезд содержит много ракет, т. е. (у) велико, то второй член в форм. 30 представит малую правильную дробь (Z).

Тогда можем положить приблизительно:

Чем меньше дробь (Z), тем меньше можем брать членов.

35. Положим, напр., как раньше: Мр₁ : Mо₁ = ⅓ и у = 6. Тогда Z = ¹/₇.

Первое приближение но 34 даст ¹/₇ = 0,143. Это немного больше, чем по таблице 31 (0,131). Второе приближение будет 0,133, что еще ближе к истине. Если возьмем девятиракетный поезд, то Z = ¹/₁₁ и первое приближение даст Z = 0,91, что уже почти согласуется с таблицей.

36. Итак, начиная с 11-го поезда можем смело положить:

37. Сумму прибавочных скоростей поездов далее 11-го с конца можем узнать, приблизительно, интегрированием выражения 36-го. Именно получим:

Если пост = 10, то сумма прибавочных скоростей равна нулю.

Следов. пост.

Значит для суммы прибавочных скоростей получим:

38. Полагая тут у = 11 (одиннадцатый поезд, т. е. прибавку одной ракеты к десяти), найдем относит, прибавочную скорость в 0,077. (См. табл. 31).

Если мы прибавим 10 поездов, то у = 20 и суммированная прибавочная скорость десяти поездов будет 0,55. При скорости отброса в 4 кило прибавка абсолютная составит 2,2 кило.

Прибавим 90 ракет. у = 100 и прибавочная скорость будет 1,78. Абсолютная прибавка (Ско = 4 к.) равна 7,12 кило. По табл. 33 десять поездов при тех же условиях дают 12 кило. Значит сто поездов дадут секундную скорость в 19,12 кило. Это более чем нужно для удаления к иным солнцам.

При 50% использовании горючего (табл. 33) найдем, что скорость от 100 поездов будет 9 + 5,34 = 14,34 кило в секунду.

39. При более чем ста ракет в поезде можем суммированную прибавочную скорость выразить формулой (из 37):

40. Напр., для тысячи поездов наибольшая относит, скорость будет 3,454. Вели Ско₁ = 4, то абсол. прибавка от 990 ракет = 13,82, а всего от тысячи ракет получим 25,82 кило в секунду.

41. Представим себе сначала горизонтальное движение всех поездов. У последней ракеты будет наибольшее секундное ускорение (прибавка скорости в 1 секунду). На практике удобно, чтобы сила взрывания была постоянной. Если это будет так, то ускорение одинокой ракеты сначала будет слабее, потому что масса будет велика, ибо горючее еще не израсходовано. Потом, по мере его сгорания, ускорение будет больше. Так, при нашем тройном запасе в начале ускорение будет в 4 раза больше, чем в конце, когда весь взрывной материал вышел.

42. При взрывании нормальном к направлению тяжести пользоваться большим ускорением (на твердом пути, в воздухе или в пустоте) невыгодно. Во-первых, понадобятся особые предохранительные средства для спасения пассажира от усиленной тяжести, во-вторых, самая ракета должна делаться прочнее, а стало быть, и массивнее, в третьих, взрывные трубы и другие машины должны быть тоже крепче и массивнее.

43. Примем наибольшее ускорение поезда в 10 метров. Такое-же ускорение в 1 секунду Земля сообщает свободно падающим предметам. Ясно, что подобное ускорение будет в последнем поезде из одинокой ракеты – притом в конце равномерного взрывания. Мы допустим, что сила этого взрывания уменьшается пропорционально уменьшению полной массы ракеты, так что ускорение все время будет постоянным и равным 10 метр, в сек.

44. Масса поездов из двух и более ракет мало изменяется и потому там силу взрывания можем принять постоянной. Там ускорение можем считать неизменным. Притом оно будет тем меньше, чем число ракет в поезде больше. Так, что некоторая неравномерность ничему повредить не может.

45. Ускорение второго поезда (с конца) будет вдвое меньше так как масса его вдвое больше. Десятого – в десять раз меньше так как он содержит 10 ракет одинаковой массы и т. д.

Выходит, что напряжение горизонтального поезда или его относительный вес не зависит от числа ракет. Действительно, если даже будет 1000 ракет, то натяжение его будет с одной стороны, благодаря массе, в 1000 раз больше, с другой, благодаря малому ускорению, в 1000 раз меньше. Очевидно, поезд из сколько угодного числа ракет будет иметь такое же натяжение, как и состоящий из одной ракеты.

46. Если натяжение поезда длинного больше, то только благодаря трению и сопротивлению воздуха. Этим мы пока пренебрежем.

47. Наклон пути к горизонту также увеличивает натяжение поезда пропорционально его длине. Но если мы примем кривой путь, постепенно восходящий, причем наклон его будет (тангенс или синус наклона) очень мал и пропорционален ускорению поезда, то и этим обстоятельством можем пренебречь.

48. Имея все это в виду, вычислим времена, скорости, рейсы и под'емы поездов. (См. таб. 49).

Очень удобно допустить, что взрывной отдел в каждой ракете устроен и действует одинаково. Тогда время взрывания, при полном израсходовании одного и того же запаса горючего, также будет одинаково во всех ракетах.

Если получим первую космическую секундную скорость в 8000 метров, то там, вне атмосферы, давлением света или другим способом, уже легко будет удаляться от Земли и путешествовать в пределах солнечной системы и даже далее (см. исследование 26 года, стр. 80).

49. Поезд в 5 ракет.

		Нумера поездов в хронологическом порядке.
1				1	2	3	4	5
		Число ракет в каждом поезде.
2				5	4	3	2	1
		Среднее секундное ускорение в метрах.
3				2	2,5	3,33...	5	10
		(Время взрывания постоянно). Относительная прибавочная скорость каждого поезда.
4				0,2	0,25	0,333...	0,5	1,0
		Окончательная относит. скорость каждого поезда.
5				0,2	0,45	0,788	1,283	2,283
		Абсол. скорость каждого поезда, если прибавочную скорость последней ракеты принять в 5520 м. (см. исследование 26 года).
6				1104	2484	4322	7082	12602
7		Время взрывания в секундах = 1104:2 = 552 = 5520:10 = 552.
		Оно одно и то же для всех ракет.
		Средняя скорость каждого поезда в метрах.
8				552	1242	2161	3541	6301
		Весь пройденный каждым поездом путь в килом, (при взрывании).
9				288,14	685,58	1192,87	1954,63	3478,15
		Тангенс наклона.
10				0,02	0,025	0,033...	0,05	0,1
		Отвесный полный под'ем кажд. поезда в килом.
11				5,76	17,1	39,6	97,7	347,8
		То же, если наклон вдвое меньше.
12				2,88	8,5	19,8	48,8	173,9
		Окончательные скорости при 50% использовании взрывных веществ, когда скорость одинокой ракеты = 3900 в сек.
13				780	1755	3054	4992	8892
		Длина поездов в метрах.
14				150	120	90	60	30

50. Из 6 строки видим, что пятикратный поезд дает скорость, достаточную для удаления от Земли и даже от ее орбиты. Почти первую космическую (8000 м.) скорость приобретает предпоследний поезд, состоящий из двух ракет. Так что ему немного не хватает, чтобы носиться вне атмосферы, кругом Земли, вместе с последней ракетой, взрывчатый материал которой еще не израсходован. Понятно, что он может быть заменен каким либо другим грузом. Отсюда видна возможность делать спутниками Земли целые нагруженные поезда, если полное число составных частей поезда, т. е. ракет, достаточно велико.

51. Из 7 строки видно, что время взрывания в каждом поезде равно 552 сек. или = 9,2 минуты. Пять поездов возьмут 46 минут времени. Значит менее, чем в час все будет закончено, и последняя ракета сделается блуждающим телом.

Запас взрывных веществ у нас втрое более веса ракеты с остальным содержимым и потому равен 27 тонн. Следовательно, в секунду должно взрываться 48,9 килогр. Равномерность действия требует большого числа взрывных труб. Если в каждой ракете их будет 40, а мотор дает в секунду 30 оборотов, или 30 накачиваний (порций) в секунду, то каждая порция составит 0,041 килогр. или 41 грамм. С чем сравнится эта канонада!.. 1200 холостых выстрелов в секунду, в 41 грамм сильного взрывчатого вещества каждый. И она продолжается последовательно и непрерывно во всех ракетах в течение 46 минут.

52. Мы дали для размеров ракеты, для ее поперечника 3 метра. На первое время можно ограничиться одним метром. Тогда вся эта ужасающая картина ослабится в 27 раз (три в кубе). Мы говорили, что в этом случае последняя космическая ракета может особым образом развернуться и быть просторным помещением для человека. Но об этом в другом месте.

53. Из 9 строки видно, что пути, пройденные поездами, не превышают размеров земного шара. Но отвесный под'ем каждого поезда (стрк. 11) гораздо меньше. Так только первый поезд, прокатясь по Земле 288 килом., поднимается на высоту 5–6 кило. Второй поезд уже скоро должен оставить твердую дорогу и лететь в воздухе. Последняя ракета, не кончив еще взрывания, улетает уже за пределы атмосферы. Это – когда наибольший тангенс угла под'ема (у последнего поезда) равен 0,1, а соответствующий угол с горизонтом – 6 градусов. Для первого поезда он немного более 1°, для второго – 2° и т. д.

54. При наклоне вдвое меньшем (стрк. 12) уже два поезда могут время своего взрывания проводить на твердом пути. Высота земных гор еще позволяет это. Тогда твердый путь составит около 600–700 кило.

55. В стрк. 13 мы предположили 50% использования энергии взрывных веществ. И тогда последний поезд получает скорость на много превосходящую первую космическую (8 кило). Ракетные рейсы, понятно, при этом будут короче.

56. Наибольший начальный поезд имеет в длину 150 метров. Если же ограничиться на первое время втрое меньшими размерами, то всего получим для пятиракетного поезда 50 метров.

57. Мы уже говорили, что прочность поезда (на разрыв) не зависит от числа ракет на горизонтальном пути. Однако, достаточна ли прочность одинокой ракеты?

Площадь сечения оболочки ракеты везде одинакова и равна (при толщине в 2 мм.) 18000 кв. м.м. Сопротивление разрыву, при шестикратном запасе прочности, будет не менее 180 тонн. Ракета со всем содержимым (и горючим) имеет массу в 36 тонн. Ускорение в 10 метров, в связи с обыкновенной тяжестью, создаст относительную тяжесть в 1,4 раза больше земной. Но горизонтальная составляющая будет только равна земной. Таким образом ракета подвергается натяжению равному 36 тоннам. Эта разрушающая сила в 5 раз меньше силы сопротивления материала. Если же примем ракеты в три раза меньшего диаметра к длины, то разрушающая сила будет в 15 раз меньше прочного сопротивления.

58. Наклонное движение увеличивает это разрушающее влияние. Но оно для всех поездов одинаково. Так, для одинокой ракеты, наклон наибольший и увеличивает напряжение только на 0,1. Наклон, напр., пятикратной ракеты в 5 раз меньше, так что несмотря на большую массу, напряжение будет увеличено в сумме) тоже на 0,1.

59. Отсюда видно, что ракеты могли бы делаться менее массивными, если бы не газовое сверхдавление, неизбежное в пустоте. Его вес же можно уменьшить в 4 раза, так как, вместо 4 атмосфер сверх давления, можно ограничиться одной. Однако, оболочка окажется для малых ракет непрактично тонка.