1. Общие сведения
Величина s0. Ускорение спиртовой ракеты в конце ее полета немного меньше ускорения, соответствующего скорости v. Поэтому высота, на которой спиртовая ракета получает конечную скорость, больше высоты, получающейся из формулы (47) (примерно на 3 - 6 км выше). Преимущества спиртовой ракеты заключаются в том, что p0 - постоянно; нагрузка на поперечное сечение в водородной ракете может быть взята меньше. Величина s1 для спиртовой ракеты зависит от действительного значения с. При с, равной 1400 м/сек, находим, что β1 = 8,82 кг/м². Этому соответствует высота s1 порядка 56,2 км над уровнем моря. p0 равно 3 aт.
Сопло.
F = Fd (так как как pd > β1);
k = 1,388;
Fd/Fm = 10,95;
d = 25 см;
dm = 7,55 см;
d/dm = 3,31.
Скорость истечения. Расчетная величина с составляет 4400 м/сек. На том же основании, что и для спиртовой ракеты, принимаем более низкое значение с = 3400 м/сек.
Поверхность водорода находится под избыточным давлением в 0,12 ат (при таком давлении водородная ракета, если бы не находилась в спиртовой, была бы в начальный момент полета раздавлена силой сопротивления воздуха). Во время работы водородной ракеты давление водорода на дно составляет в первые секунды 0,11 ат, а позже - немного меньше. Резервуар для водорода должен быть, таким образом, рассчитан на избыточное давление 0,24 ат и его стенки могут поэтому быть исключительно тонкими.
Вес помещения для водорода и головки ракеты 33 г.
Камера сгорания и распылитель: длина 1,05 м, внутреннее давление 3 ат, вес 0,466 кг.
Приборы - вес 1,5 кг.
Насос, кольцо с кислородом и крепления весят 0,5 кг.
Сопло и его оболочка весят 0,3 кг.
Стабилизаторы весят 0,3 кг.
Парашют весит 0,5 кг
Ускорение в течение первой секунды b0 = 200 м/сек²;
Так как внутреннее давление и давление в выходном сечении сопла остаются постоянными, то и это число остается постоянным.
Продолжительность горения.
При такой начальной скорости ракета поднимается на высоту примерно 1960 км.
Давление в выходном сечении сопла pd = 0,0196 ат, откуда можно подсчитать сопло, так как p0 = 3 ат. Значение pd может быть лучше всего найдено из формулы
где
2. Описание водородной ракеты
Конструкция головной части а (см. фиг. 52) аналогична конструкции головной части спиртовой ракеты. При снижении ракеты она раскрывается и из отсека f выбрасывается парашют. Створки головки остаются после этого соединенными с ракетой. Головка покрыта изнутри пористым холстом, смачиваемым водой. Вода находится в объеме с и впрыскивается через трубу насосом е в головку, где стекает по стенкам.
Обозначения частей ракеты на фигуре аналогичны обозначениям, принятым для спиртовой ракеты. Кислород находится здесь в резервуаре - кольце круглой формы, аналогичном показанному на фиг. 56, в котором он испаряется и после этого проходит через трубу Е под давлением 3,1 ат. Водород подается под давлением 5 ат камерами p1 и p2 и обтекает трубу Е снаружи. В качестве воздушного резервуара здесь служит пространство внутри кислородного кольца.
В этой ракете можно забирать пробы воздуха в резервуар для водорода, аналогично тому, как это делается в спиртовой ракете. Речь об этом может итти лишь в том случае, если на заданной высоте имеется воздух или какой-либо газ (короний)*.
В камерах насоса p1 и p2 находятся трубы i, которые подводят горячие газы к фильтру S.
Фильтр установлен со следующей целью: горячие газы содержат воду, которая, входя в соприкосновение с водородом, немедленно затвердевает (превращается в лед), а так как лед тяжелее жидкого водорода, то кристаллы его падают вниз и, если бы они не задерживались в фильтре, то забивали бы поры распылителя. С учетом этого обстоятельства выход из насосных камер p1 и p2 сделан не у самого дна, а немного выше, поэтому камеры никогда полностью не опорожняются и на дне их удерживаются кристаллы воды, которые, несмотря на все меры предосторожности, все же могут сохраниться (фиг. 62).
Камера сгорания и сопло окружены водородом. Стабилизаторы W построены по типу газовых стабилизаторов. Они могут перемещаться вверх и вниз по стенкам, удерживаясь шарнирами а, а' (фиг. 63).
При конструировании необходимо обратить внимание на то, чтобы отделение от спиртовой ракеты происходило в то время, когда спиртовая ракета еще работает, иначе возможно возникновение опорного ускорения, направленного вверх, при котором жидкости могут подняться выше выходных отверстий и не поступить в тяговый агрегат.
На фиг. 52 насосы mn водородной ракеты не показаны, чтобы не загромождать рисунка.
На водородной ракете установлены следующие приборы:
1) электрическая аккумуляторная батарея;
2) гироскоп управления, как и в спиртовой ракете, но соответственно меньший и более легкий;
3) указатель ускорения, тоже меньший и более легкий;
4) аппараты, указывающие уровни жидкостей; в этой ракете они имеют целью только регистрировать уровни, так как регулирование скорости полета водородной ракеты обеспечивается манометрами;
5) манометры;
6) пружины b, которые так же, как и в спиртовой ракете, воспринимают и регистрируют давления, которые испытывает головная часть ракеты;
7) приборы, перечисленные за этим номером для спиртовой ракеты, здесь отсутствуют, так как скорость v не выдерживается;
8) термографы - аналогично, как и в спиртовой;
9) устройство для сброса головки, как и в спиртовой ракете, но здесь оно приводится в действие не от поплавка, а при спуске ракеты от часового механизма.