 |
|
 |
|
|
|
|
|
К.Э. Циолковский (с биографией К.Э. Циолковского – В.В. Безсонова) КАЛУГА.
Коллектив секции научных работников.
1929
|
71. Наибольшая прибавочная скорость, требуемая от поледней одинокой ракеты, будет только 2,7 кило (6°), что соответствует относительному запасу горючего от 0,8 до 1. Если же запас будет больше, то и окончательная скорость будет больше. Но на первое время это не нужно. 72. Первые 4 поезда могут итти по твердому грунту, причем под'ем – 6 кило, а длина всего пути 419 кило (см. 13 и 10 строки). Это допустимо для Земли. Пятый поезд заканчивает свой путь в атмосфере, а остальные 5 даже начинают его в ней. В виду шарообразности Земли, поднятие для последних поездов гораздо больше, чем видно из строки 12. Длина всего пути, во время взрывания, достигает 3-х тысяч верст. 73. Твердая дорога крива: вогнута (см. стк. 14). Точные вычисления относительно этой кривизны дают формулы черезчур сложные (со вторыми производными) и мы их тут не можем приводить, чтобы не затемнять главного. Но допустим, что кривизна пути постоянна для каждого поезда. Известная элементарная теорема нам даст: р = Р2 : 2В, где по порядку означены, радиус кривизны, пройденный путь и отвесное поднятие (В). Строки 10 и 13 позволяют определить радиус кривизны для каждого участка пути. Так для 1-го, 5-го и последнего, т.-е. 10-го найдем в километрах: р = 1850, 23220 и 36770. Отсюда видно, что радиусы кривизны возрастают. От этого центробежная сила уменьшается. Но она, в тоже время, растет, от увеличения скорости поездов (истинные радиусы больше, а потому истинная центробежная сила меньше). 74. Для трех этих случаев вычислим ее в метрах секундного ускорения. Как известно она равна ц = Ск2 : р, где означены центробежная сила, скорость движения и радиус кривизны пути. Эта формула, строка 7 и параграф 73 дают: ц = 0,04, 1,34 и 1,74. По отношению к силе земной тяжести (10 м. ускорения в секунду) это составляет от 0,004 до 0,17. Но не забудем, что только четвертый поезд может двигаться по твердому пути и развивать центробежную силу. Остальные двигаются в атмосфере, и тогда центробежной силы может совсем не быть: вообще, она будет зависить от нас, т.-е. от управления (от наклона рулей). Для 4-го поезда р = 16360 и ц = 1,05, т.-е. сила, придавливающая поезд к пути, не более одной десятой тяжести поезда 75. Обратимся, вообще, к относительной силе тяжести, образующейся в поезде во время его движения. Центробежная сила прижимает поезд к дороге сначала незаметно, потом сильнее, но максимум не доходит до 0,1 тяжести Земли. Этой силой мы пренебрежем. Вторая, нормальная к ней, сила зависит от ускоренного движения поезда. Наибольшая величина его равна земному ускорению (10 м.). Этой величиной уже пренебречь нельзя. Слагаясь с притяжением Земли, обе силы дают ускорение, приблизительно, равное 14 м., что в 1,4 раза больше земного ускорения. Человек весом в 75 килограмм, будет весить в поезде не более 105 кило. Такое увеличение тяжестп, в течение немногих минут, легко вынестп даже в стоячем положении, не говоря уже про молодых здоровяков и более покойное положение. Тяжесть будет возрастать понемногу, изменяясь от 1 до 1,4 по отношению к обыкновенной. Наклон этой относительной тяжести к отвесу также растет постепенно, от нуля до 45°. Горизонтальная земная поверхность, по мере увеличения ускорения, как бы наклоняется все более и более и в конце ускоренного движения кажется для пассажира, что поезд мчится на гору под углом в 45°, В начале движения эта гора почти горизонтальна потом делается все круче, под конец же твердого пути представится почти отвесной. Зрелище ужасающее и поражающее. Трение и сопротивление воздуха немного ослабляют ускоренное движение и потому ослабляют и самое усиление тяжести. 76. Когда поезд срывается с твердого грунта и мчится в воздухе, то явление усложняется. В атмосфере будет тоже самое, если равнодействующая взрывающих сил будет направлена вдоль продольной малонаклонной оси ракеты. Тогда она, падая, будет испытывать сопротивление воздуха, равное ее весу. Воздух будет давить на нее, как и твердая дорога. Однако ракета, летя в наклонном положении, носом кверху, не упадет на землю, так как будет подниматься быстрее, чем опускаться. 77. Опускание от земной тяжести будет в начале медленное и ускоренное, потом же достигнет такой скорости, при которой давление воздуха сравняется с весом ракеты. Тут отвесная скорость падения сделается постоянной и не очень значительной в сравнении с непрерывно возрастающей скоростью поднятия ракеты. 78. Ракета, параллельно утроенная или учетверенная, на три квадр. метра своей горизонтальной проекции даст тяжесть, при начале взрывания, как мы видели, около 0,9 тонны. (Для ракет с диаметром в 1 м. – в 9 раз меньше). На 1 кв. метр придется 0,3 т. (см. 8). Таково же будет и давление воздуха на квадр. метр горизонтальной проекции снаряда. Это обстоятельство может нам служить для составления уравнения. Оно же нам даст необходимые выводы. 79. Примем направление равнодействующей взрывания горизонтальным. Тогда встречный поток будет направлен на ракету (полагая основание ее плоским) под углом, которого тангенс равен (Скп : Скр), где означены постоянная скорость падения ракеты от ее тяжести и переменная скорость поступательного движения ракеты. 80. Давление воздушного потока на нормальную к нему поверхность одного квадратного метра будет не менее (Плв : 2Уз) • Скр2, где даем плотность воздуха, ускорение земной тяжести и скорость потока. Поток же, действующий на пластинку в наклонном положении, давит сильнее (в удвоенный тангенс угла; см. 80). Следовательно, давление на каждый квадратный метр основания ракеты выразится (см. 79 и 80): (Плв: Уз) • Скр • Скп. 81. Величину этого давления мы должны приравнять весу (В1) ракеты, приходящемуся на 1 кв. метр ее основания (0,3 тонны или 300 килогр.). Следовательно: В1 = (Плв : Уз) • Скр • Скп . Скп / Скр = ( Уз • В1 ) : ( Плв • Скр2 )
Из этого видно, что относительная скорость падения, или угол этого падения (тангенс) быстро уменьшается о увеличением поступательной скорости ракеты. Но он увеличивается с уменьшением плотности воздуха, т.-е. с поднятием ракеты в высоту. 82. Вычислим тангенс этого угла для разных скоростей ракеты и разных плотностей воздуха. Если напр.: Плв = 0,0012 В1 = 0,3 т. Уз = 10 м. Скр = 1000 м., то наклон будет = 0,0025. Даже на высоте 8–10 кило, где воздух вчетверо реже, наклон будет = 0,01. При секундной скорости ракеты вдвое меньшей (500 м.), наклон будет 0,04. И этот наклон в 2,5 раза меньше принятого нами наклона (0,1) продольной оси ракеты к горизонту, (когда она сходит с твердого пути). Значит и при этих условиях ракета не только не будет падать, но и будет быстро подниматься кверху, удаляясь от поверхности Земли еще и в силу ее шарообразности. 83. Но разреженность воздуха, с течением времени возрастает гораздо быстрее квадрата поступательной скорости ракеты.Поэтому наступит момент, когда тяжесть ракеты не будет уравновешиваться сопротивлением атмосферы, относительная вертикальная составлящая тяжести будет уменьшаться – и в пустоте, за пределами атмосферы, исчезнет. Тогда останется только тяжесть от ускоренного поступательного движения ракеты, равного 10 метрам. Оно произведет кажущуюся тяжесть по напряжению равную земной, но по направлению ей почти перпендикулярную. Тогда Земля покажется отвесной стеной, параллельно которой мы движемся (восходим). Но и это продолжится лишь несколько минут: взрывание превратится и всякие следы тяжести как бы исчезнут. 84. Если положим в последнем уравнении тангенс угла наклона в 0,1 и Скр = 1000 м., то вычислим: Плв = 0,00003, т. е. можно мчаться до высоты, где плотность воздуха очень мала (0,00003. Она будет в 40 раз меньше, чем у уровня океана) и все же не падать при скорости в 1000 м. Такая скорость еще не развивает центробежную силу, равную тяжести Земли и потому не делает путь круговым – без приближения и удаления от Земли. Лишь по достижении секундной скорости в 8 кило или около, путь будет круговым и вечным (только вне атмосферы). 85. Охарактеризуем наши поезда разных систем. Могут быть четыре случая. A. Ракеты устроены почти одинаково. Запас взрывчатых веществ у всех один и тот же, но взрывание тем сильнее, чем масса поезда больше. Благодаря этому, ускорение для всех частных поездов одно и то же, но время взрывания обратно массе поезда. (62 я 63). Б. Запас взрывчатых веществ и сила взрывания тем больше, чем больше масса частного поезда. Вследствие этого секундное ускорение и время взрывания для всех поездов одинаковы (см. 66). B. Запас взрывчатых веществ пропорционален массе частного поезда, но сила взрывания постоянна. В этом случае время взрывания в каждом поезде тем больше, чем масса его больше. Ускорение же обратно массе частного поезда. Этот случай нами не разобран. Г. Все ракеты совершенно тождественны по запасу горючего и взрывной машине. Чем больше масса частного поезда, тем меньше ускорение. Время взрывания для всех поездов одинаково (см. 49). 86. Система А неудобна тем, что требует у первых ракет сильного или быстрого взрывания, а следовательно, усложнения и утяжеления взрывного механизма. От этого же и напряжение первых длинных поездов будет громадно. Вся система грозит разрывом и потому нельзя употреблять многоракетных поездов. Прибавочная скорость каждого поезда такая же, как и в системе Г. Выгода – в уменьшении длины твердого пути и времени взрывания, но это совсем не важно (62 и 63). 87. Система Б, как и предыдущая (А) требует увеличения массы н об'ема ракеты тем большего, чем больше членов в ведущем ею поезде. Ведь горючее требует помещения, также более сложные и сильные машины. Нельзя тогда и употреблять много ракет в поезде: он разорвется от сильного ускоренного движения. Выгода в быстром увеличении скорости, так как прибавочная скорость одна и та же для всех поездов. Значит окончательная скорость пропорциональна числу ракет в поезде. Если, напр., прибавочная скорость одинокой ракеты составляет 8 кило, то поезд системы Б, состоящий из двух ракет, достигает секундной скорости в 16 кило, что почти достаточно для блуждания среди иных солнц. Если мы можем от одинокой ракеты получить скорость в 2 кило, то четырехракетный поезд даст последней ракете уже первую космическую скорость в 8 километров (см. 66). 88. Система (В) практичнее, потому что для длинных поездов ускорение будет слабое, как в системе (Г) и потому можно употребить для поезда множество ракет. Взрывные механизмы и самые ракеты почти одинаковы. Но так как количество горючего пропорционально массе частного поезда, то передние ракеты должны быть больше, чтобы вместить большую массу горючего. В этом их недостаток. Но мы видели, что простора в наших ракетах довольно и потому поезд из 2-3 ракет возможен и без изменения об'ема приборов. Еще выгода в том, что прибавочные скорости не уменьшаются с увеличением числа ракет, как в системе Б. Действительно, хотя ускорение в длинном массивном поезде и меньше, но время взрывания, в силу большого запаса горючего, во столько же раз больше. Поэтому окончательные прибавочные скорости у всех частных поездов одинаковы, что представляет большое преимущество. Удлинение же времен и твердого пути (сравнительно с системами А и Г) не существенно. 89. Хотя мы этот случай не разбирали, но относительно величины прибавочных скоростей может служить таблица 66. Эта система В заслуживает самого усиленного внимания. Если бы мы, например, могли от одинокой ракеты достигнуть скорости всего лишь в 1 кило (пушечная скорость может быть больше), что по таблице моего исследования 26 г. требует относительного запаса от 0,2 до 0,3, то и тогда довольно 17 поездов, чтобы достигнуть наибольшей космической скорости, достаточной для достижения всех наших планет (но не спуска на них) и блуждания в Млечном пути. Запас горючего в ракетах, начиная с передней, будет не более: 5,1 4,8 4,5 4,2... 1,2 0,9 0,6 0,3 Такие запасы вполне допустимы. Последняя космическая ракета будет почти пуста, т. е. свободна от горючего. Вот какие перспективы обещает применение поездов, вот как они могут облегчить получение космических скоростей! 90. О системе Г (см. 49) мы достаточно говорили раньше. Ее преимущество в полном однообразии элементов поезда (кроме последней космической ракеты). Вообще, совершив свое дело, т. е. отправив последнюю ракету в космическое путешествие, все остальные ракеты, какой бы то ни было системы, пролетев более или менее длинный путь в атмосфере, планируя, спускаются на сушу или воду и опять могут служить для того же. Один и тот же поезд, на одном и том же пути, может отправить миллионы приборов в небесное путешествие. Требуется только непрерывный расход на горючее из дешовых продуктов нефти и эндогенных соединений кислорода. Недостаток системы Г в малой прибавочной скорости. Но если ряд 89 заменим равными членами напр., в 5,1, то система В превратится в Г и тогда окончательная скорость еще на много возрастет. 81. Вопрос о материалах для сжигания, устройства взрывных труб, оболочки и других частей ракеты не может быть сейчас решен. Поэтому я пока предполагаю для элементов взрыва нефтяные продукты и жидкий кислород или его эндогенные соединения, а для устройства ракеты – разные известные сорта стали: хромовую, берилиевую и проч. Конечно много выгоднее употребить для элементов взрыва одноатомный водород и озон. Но устойчивы ли достаточно такие материалы и могут ли иметь удобный жидкий вид! Это должны решить химики, специально занимающиеся подобными веществами. Если возможны хорошие результаты с кислородом, нефтью и сталью, то тем лучше они будут при иных более выгодных материалах. Вопрос о твердой дороге разработан в моем сочинении «сопротивление воздуха» 27 г.
 
|
