Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Saturday, 2020-09-19, 9:54 PM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Оцените наш сайт/ Please rate our website
Total of answers: 1366
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

9:53 AM
160 лет Константину Эдуардовичу Циолковскому / 160 years Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

Константи́н Эдуа́рдович Циолко́вский (5 (17) сентября 1857, Ижевское, Рязанская губерния, Российская империя19 сентября 1935, Калуга, РСФСР, СССР) — русский и советский учёный-самоучка и изобретатель, школьный учитель. Основоположник теоретической космонавтики. Обосновал использование ракет для полётов в космос, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» — прототипов многоступенчатых ракет. Основные научные труды относятся к аэронавтике, ракетодинамике и космонавтике.

Представитель русского космизма, член Русского общества любителей мироведения. Автор научно-фантастических произведений, сторонник и пропагандист идей освоения космического пространства. Циолковский предлагал заселить космическое пространство с использованием орбитальных станций, выдвинул идеи космического лифта, поездов на воздушной подушке. Считал, что развитие жизни на одной из планет Вселенной достигнет такого могущества и совершенства, что это позволит преодолевать силы тяготения и распространять жизнь по Вселенной.

К. Э. Циолковский рассказывал, что теорию ракетостроения он разработал лишь как приложение к своим философским изысканиям. Им написано более 400 работ, большинство которых мало известны широкому кругу читателей.

Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880—1881 годам. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа — «Механика животного организма» получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Русское физико-химическое общество. Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.

Воздухоплавание и аэродинамика

Занявшись механикой управляемого полёта, Циолковский спроектировал управляемый аэростат (слово «дирижабль» тогда ещё не придумали). В сочинении «Теория и опыт аэростата» (1892 г.) Циолковский впервые дал научно-технические обоснование создания управляемого дирижабля с металлической оболочкой (применявшиеся в то время аэростаты с оболочками из прорезиненной ткани имели существенные недостатки: ткань быстро изнашивалась, срок службы аэростатов был небольшим; кроме того, из-за проницаемости ткани водород, которым тогда наполняли аэростаты, улетучивался, а внутрь оболочки проникал воздух и образовывался гремучий газ (водород + воздух) — достаточно было случайной искры, чтобы произошёл взрыв). Дирижабль Циолковского был дирижаблем переменного объёма (это позволяло сохранять постоянную подъёмную силу при различных высоте полёта и температуре среды), имел систему подогрева газа (за счёт теплоты отработанных газов моторов), а оболочка дирижабля была гофрированной (для увеличения прочности). Однако поддержки от официальных организаций прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не получил; автору было отказано в субсидии на постройку модели.

В 1891 году в статье «К вопросу о летании посредством крыльев» Циолковский обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Продолжая работу над данной темой, он пришёл к идее постройки аэроплана с металлическим каркасом. В статье 1894 г. «Аэростат или птицеподобная (авиационная) летательная машина» Циолковский впервые дал описание, расчёты и чертежи цельнометаллического моноплана с толстым изогнутым крылом. Он первым обосновал положение о необходимости улучшения обтекаемости фюзеляжа аэроплана в целях получения бо́льших скоростей. По своему внешнему виду и аэродинамической компоновке аэроплан Циолковского предвосхищал конструкции самолётов, появившихся через 15-18 лет; но работа по созданию аэроплана (так же, как и работа по созданию дирижабля Циолковского) не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки.

Помимо всего прочего, в статье 1894 г. Циолковский привёл схему сконструированных им аэродинамических весов. Действующая модель «вертушки» демонстрировалась Н. Е. Жуковским в Москве, на проходившей в январе этого года Механической выставке.

В своей квартире Циолковский создал первую в России аэродинамическую лабораторию. В 1897 г. он построил первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью и доказал необходимость систематического эксперимента для определения сил воздействия воздушного потока на движущееся в нём тело. Он разработал методику такого эксперимента и в 1900 году на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел; описал обтекание воздушным потоком тел различной геометрической формы. Работы Циолковского в области аэродинамики явились источником идей для Н. Е. Жуковского.

Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Он первый предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси.

Основы теории реактивного движения

Теорией движения реактивных аппаратов Циолковский систематически занимался с 1896 года (мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883 году, но строгая теория реактивного движения изложена им позднее). В 1903 г. в журнале «Научное обозрение» была напечатана статья К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой он, опираясь на простейшие законы теоретической механики (закон сохранения количества движения и закон независимости действия сил), разработал основы теории реактивного движения и провёл теоретическое исследование прямолинейных движений ракеты, обосновав возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений.

 

Механика тел переменного состава

 

Благодаря глубоким исследованиям И. В. Мещерского и К. Э. Циолковского в конце XIX — начале XX вв. были заложены основы нового раздела теоретической механикимеханики тел переменного состава. Если в основных трудах Мещерского, опубликованных в 1897 и 1904 годах, были выведены общие уравнения динамики точки переменного состава, то в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.) Циолковского содержались постановка и решение классических задач механики тел переменного состава — первой и второй задач Циолковского.

Ракетодинамика

В 1903 году К. Э. Циолковский опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полёт, является ракета. В статье был предложен и первый проект ракеты дальнего действия. Корпус её представлял собой продолговатую металлическую камеру, снабжённую жидкостным реактивным двигателем; в качестве горючего и окислителя он предлагал использовать соответственно жидкие водород и кислород. Для управления полётом ракеты предусматривались газовые рули.

Результат первой публикации оказался совсем не тем, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные учёные не оценили исследования, которыми сегодня гордится наука — оно просто на эпоху обогнало своё время. В 1911 году опубликована вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире, и он обрёл много друзей в мире науки.

Циолковский выдвинул идею использования для космических полётов изобретённых ещё в XVI веке составных (многоступенчатых) ракет (или, как он их называл, «ракетных поездов») и предложил два типа таких ракет (с последовательным и параллельным соединением ступеней). Своими расчётами он обосновал наиболее выгодное распределение масс ракет, входящих в «поезд». В ряде его работ (1896 г., 1911 г., 1914 г.) была детально разработана строгая математическая теория движения одноступенчатых и многоступенчатых ракет с жидкостными реактивными двигателями.

В 19261929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты.

Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла; насосная система подачи компонентов топлива и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами.

Циолковским был предложен и старт ракеты с эстакады (наклонная направляющая), что нашло отражение в ранних научно-фантастических фильмах. В настоящее время этот способ старта ракеты применяется в военной артиллерии в системах залпового огня («Катюша», «Град», «Смерч» и т.д).

Ещё одна идея Циолковского — идея дозаправки ракет во время полёта. Рассчитывая взлётный вес ракеты в зависимости от топлива, Циолковский предлагает фантастическое решение переливания топлива «на ходу» от ракет-спонсоров. В схеме Циолковского стартовало, например, 32 ракеты; 16 из которых, выработав половину топлива, должны были отдать его остальным 16, которые, в свою очередь, выработав топливо наполовину, должны также разделиться на 8 ракет, которые летели бы дальше, и 8 ракет, которые отдали бы своё топливо ракетам первой группы — и так далее, пока не осталась бы одна ракета, которая и предназначена для достижения цели. В первоначальной схеме ракеты-спонсоры пилотировались бы людьми; дальнейшие развитие этой идеи могло бы означать, что вместо пилотов-людей была бы задействована автоматика.

Теоретическая космонавтика

В теоретической космонавтике Циолковский исследовал прямолинейные движения ракет в ньютоновском гравитационном поле. Он приложил законы небесной механики к определению возможностей реализации полётов в Солнечной системе и исследовал физику полёта в условиях невесомости. Определил оптимальные траектории полёта при спуске на Землю; в работе «Космический корабль» (1924 г.) Циолковский проанализировал происходящий без затрат топлива планирующий спуск ракеты в атмосфере при возвращении её из заатмосферного полёта по спиральной траектории, огибающей Землю.

Один из пионеров советской космонавтики, профессор М. К. Тихонравов, обсуждая вклад К. Э. Циолковского в теоретическую космонавтику, писал, что его труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами» можно назвать почти всеобъемлющим. В нём для полётов в космическом пространстве была предложена ракета на жидком топливе (при этом указывалась возможность использования электрореактивных двигателей), излагались основы динамики полёта ракетных аппаратов, рассматривались медико-биологические проблемы продолжительных межпланетных полётов, указывалась необходимость создания искусственных спутников Земли и орбитальных станций, анализировалось социальное значение всего комплекса космической деятельности человека.

Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD_%D0%AD%D0%B4%D1%83%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87#.D0.9D.D0.B0.D1.83.D1.87.D0.BD.D1.8B.D0.B5_.D0.B4.D0.BE.D1.81.D1.82.D0.B8.D0.B6.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D1.8F

 

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (17 September [O.S. 5 September] 1857 – 19 September 1935) was a Russian and Soviet rocket scientist and pioneer of the astronautic theory. Along with the French Robert Esnault-Pelterie, the German-Romanian Hermann Oberth and the American Robert H. Goddard, he is considered to be one of the founding fathers of modern rocketry and astronautics. His works later inspired leading Soviet rocket engineers such as Sergei Korolev and Valentin Glushko and contributed to the success of the Soviet space program.

Tsiolkovsky spent most of his life in a log house on the outskirts of Kaluga, about 200 km (120 mi) southwest of Moscow. A recluse by nature, his unusual habits made him seem bizarre to his fellow townsfolk.

Scientific achievements

Tsiolkovsky stated that he developed the theory of rocketry only as a supplement to philosophical research on the subject. He wrote more than 400 works including approximately 90 published pieces on space travel and related subjects. Among his works are designs for rockets with steering thrusters, multistage boosters, space stations, airlocks for exiting a spaceship into the vacuum of space, and closed-cycle biological systems to provide food and oxygen for space colonies.

Tsiolkovsky's first scientific study dates back to 1880–1881. He wrote a paper called "Theory of Gases," in which he outlined the basis of the kinetic theory of gases, but after submitting it to the Russian Physico-Chemical Society (RPCS), he was informed that his discoveries had already been made 25 years earlier. Undaunted, he pressed ahead with his second work, "The Mechanics of the Animal Organism". It received favorable feedback, and Tsiolkovsky was made a member of the Society. Tsiolkovsky's main works after 1884 dealt with four major areas: the scientific rationale for the all-metal balloon (airship), streamlined airplanes and trains, hovercraft, and rockets for interplanetary travel.

In 1892, he was transferred to a new teaching post in Kaluga where he continued to experiment. During this period, Tsiolkovsky began working on a problem that would occupy much of his time during the coming years: an attempt to build an all-metal dirigible that could be expanded or shrunk in size.

Tsiolkovsky developed the first aerodynamics laboratory in Russia in his apartment. In 1897, he built the first Russian wind tunnel with an open test section and developed a method of experimentation using it. In 1900, with a grant from the Academy of Sciences, he made a survey using models of the simplest shapes and determined the drag coefficients of the sphere, flat plates, cylinders, cones, and other bodies. Tsiolkovsky's work in the field of aerodynamics was a source of ideas for Russian scientist Nikolay Zhukovsky, the father of modern aerodynamics and hydrodynamics. Tsiolkovsky described the airflow around bodies of different geometric shapes, but because the RPCS did not provide any financial support for this project, he was forced to pay for it largely out of his own pocket.

Tsiolkovsky studied the mechanics of powered flying machines, which were designated "dirigibles" (the word "airship" had not yet been invented). Tsiolkovsky first proposed the idea of an all-metal dirigible and built a model of it. The first printed work on the airship was "A Controllable Metallic Balloon" (1892), in which he gave the scientific and technical rationale for the design of an airship with a metal sheath. Progressive for his time, Tsiolkovsky was not supported on the airship project, and the author was refused a grant to build the model. An appeal to the General Aviation Staff of the Russian army also had no success. In 1892, he turned to the new and unexplored field of heavier-than-air aircraft. Tsiolkovsky's idea was to build an airplane with a metal frame. In the article "An Airplane or a Birdlike (Aircraft) Flying Machine" (1894) are descriptions and drawings of a monoplane, which in its appearance and aerodynamics anticipated the design of aircraft that would be constructed 15 to 18 years later. In an Aviation Airplane, the wings have a thick profile with a rounded front edge and the fuselage is faired. But work on the airplane, as well as on the airship, did not receive recognition from the official representatives of Russian science, and Tsiolkovsky's further research had neither monetary nor moral support. In 1914, he displayed his models of all-metal dirigibles at the Aeronautics Congress in St. Petersburg but met with a lukewarm response.

Disappointed at this, Tsiolkovsky gave up on space and aeronautical problems with the onset of World War I and instead turned his attention to the problem of alleviating poverty. This occupied his time during the war years until the Russian Revolution in 1917.

Starting in 1896, Tsiolkovsky systematically studied the theory of motion of rocket apparatus. Thoughts on the use of the rocket principle in the cosmos were expressed by him as early as 1883, and a rigorous theory of rocket propulsion was developed in 1896. Tsiolkovsky derived the formula, which he called the "formula of aviation", establishing the relationship between:

  • change in the rocket's speed δ V {\displaystyle \delta V}
  • exhaust velocity of the engine v e {\displaystyle v_{e}}
  • initial (M0) and final (M1) mass of the rocket

δ V = v e ln ⁡ ( M 0 M 1 ) {\displaystyle \delta V=v_{e}\ln \left({M_{0} \over M_{1}}\right)} {\displaystyle \delta V=v_{e}\ln \left({M_{0} \over M_{1}}\right)}After writing out this equation, Tsiolkovsky recorded the date: 10 May 1897. In the same year, the formula for the motion of a body of variable mass was published in the thesis of the Russian mathematician I. V. Meshchersky ("Dynamics of a Point of Variable Mass," I. V. Meshchersky, St. Petersburg, 1897).

His most important work, published in 1903, was Exploration of Outer Space by Means of Rocket Devices (Russian: Исследование мировых пространств реактивными приборами). Tsiolkovsky calculated, using the Tsiolkovsky equation, that the horizontal speed required for a minimal orbit around the Earth is 8,000 m/s (5 miles per second) and that this could be achieved by means of a multistage rocket fueled by liquid oxygen and liquid hydrogen. In the article "Exploration of Outer Space by Means of Rocket Devices", it was proved for the first time that a rocket could perform space flight. In this article and its subsequent sequels (1911 and 1914), he developed some ideas of missiles and considered the use of liquid rocket engines.

The outward appearance of Tsiolkovsky's spacecraft design, published in 1903, was a basis for modern spaceship design. The design had a hull divided into 3 main sections. The pilot and copilot were in the first section, the second and third sections held the liquid oxygen and liquid hydrogen needed to fuel the spacecraft.

However, the result of the first publication was not what Tsiolkovsky expected. No foreign scientists appreciated his research, which today is a major scientific discipline. In 1911 he published the second part of the work "Exploration of Outer Space by Means of Rocket Devices". Here Tsiolkovsky evaluated the work needed to overcome the force of gravity, determined the speed needed to propel the device into the solar system ("escape velocity"), and examined calculation of flight time. The publication of this article made a splash in the scientific world, Tsiolkovsky found many friends among his fellow scientists.

In 1926–1929, Tsiolkovsky solved the practical problem regarding the role played by rocket fuel in getting to escape velocity and leaving the Earth. He showed that the final speed of the rocket depends on the rate of gas flowing from it and on how the weight of the fuel relates to the weight of the empty rocket.

Tsiolkovsky conceived a number of ideas that have been later used in rockets. They include: gas rudders (graphite) for controlling a rocket's flight and changing the trajectory of its center of mass, the use of components of the fuel to cool the outer shell of the spacecraft (during re-entry to Earth) and the walls of the combustion chamber and nozzle, a pump system for feeding the fuel components, the optimal descent trajectory of the spacecraft while returning from space, etc. In the field of rocket propellants, Tsiolkovsky studied a large number of different oxidizers and combustible fuels and recommended specific pairings: liquid oxygen and hydrogen, and oxygen with hydrocarbons. Tsiolkovsky did much fruitful work on the creation of the theory of jet aircraft, and invented his chart Gas Turbine Engine. In 1927 he published the theory and design of a train on an air cushion. He first proposed a "bottom of the retractable body" chassis. However, space flight and the airship were the main problems to which he devoted his life. Tsiolkovsky had been developing the idea of the hovercraft since 1921, publishing a fundamental paper on it in 1927, entitled "Air Resistance and the Express Train" (Russian: Сопротивление воздуха и скорый по́езд). In 1929, Tsiolkovsky proposed the construction of multistage rockets in his book Space Rocket Trains.

Tsiolkovsky championed the idea of the diversity of life in the universe and was the first theorist and advocate of human spaceflight.

Tsiolkovsky never built a rocket; he apparently did not expect many of his theories to ever be implemented.

Hearing problems did not prevent the scientist from having a good understanding of music, as outlined in his work "The Origin of Music and Its Essence."

Philosophical work

Tsiolkovsky wrote a book called The Will of the Universe. The Unknown Intelligence in 1928 in which he propounded a philosophy of panpsychism. He believed humans would eventually colonize the Milky Way galaxy. His thought preceded the Space Age by several decades, and some of what he foresaw in his imagination has come into being since his death. Tsiolkovsky also did not believe in traditional religious cosmology, but instead (and to the chagrin of the Soviet authorities) he believed in a cosmic being that governed humans as "marionettes, mechanical puppets, machines, movie characters", thereby adhering to a mechanical view of the universe, which he believed would be controlled in the millennia to come through the power of human science and industry.

https://en.wikipedia.org/wiki/Konstantin_Tsiolkovsky

 

Category: История науки- Нistory of science | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  September 2017  »
SuMoTuWeThFrSa
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links