feszültség k ö n n y e n kiszámítható, a ( 7 ) összefüggés segítségével. A kísérleti ellenőrzést Davisson é s G e r m e r végezte el 1927-ben. Nikkel kristályra bocsátott elektronsugárral valóban interferenciaképet kaptak. Minthogy a röntgenográfiai vizsgálatok alapján a Ni kristály rácsállandói ismertek voltak, az elektroninterfe- rencia k é p e k b ő l ki lehetett számítani az elektronsugár hullámhosszát é s arra v a l ó b a n a ( 7 ) összefüggésnek megfelelőérték adódott.
Ezzel teljes m é r t é k b e n beigazolódott de Broglie hipotézisének a h e l y e s s é g e és a z ó t a a z e l e k t r o n interferencia j e l e n s é g e k e t kiterjedten alkalmazzák a szerkezetvizsgálatoknál. Minthogy a ( 6 ) összefüggés e g é s z e n általános érvényű, n e m c s a k elektronokkal, h a n e m protonokkal, neutronokkal, a t o m o k k a l , sőt k i s e b b molekulákkal is valósítottak meg interferenciajelenségeket é s az elek- tronográfia mellett főleg a neutronográfia vált a szerkezetkutatások fontos e s z k ö z é v é .
Z s a k ó J á n o s Kolozsvár
A kozmikus s e b e s s é g e k m e g v a l ó s í t á s a
A kozmonautika elméleti alapja az euklideszi geometriára épült klasszikus m e c h a n i k a , míg technikai alapja e l s ő sorban a rakétatechnika.
Az űrhajók pályára állításához szükséges n a g y s e b e s s é g e k létrehozására alkalmas rakétamotorok használatát Ciolkovszkij ( 1 8 5 7 - 1 9 3 5 ) , O b e r t h ( 1 8 9 4 - b e n született N a g y s z e b e n b e n ) , Goddard ( 1 8 8 2 - 1 9 4 5 ) , Esnault-Pelterie ( 1 8 8 1 - 1 9 5 7 ) , ...
szorgalmazták k i e m e l k e d ő tanulmányaikban.
Légüres térben való mozgásnál a repülés irányítása ( a s e b e s s é g n a g y s á g á n a k és irányának megváltoztatása) csak úgy lehetséges, ha m a g á n a k a r e p ü l ő testnek a t ö m e g é b ő l „kihajítunk" részeket. Ilyen m ó d o n a mozgás reaktv elvét kell alkalmazni.
A rakéta tömegegységnyi üzemanyagának - legyen az lőpor vagy fűtőanyag ( a l k o h o l , b e n z i n ) é s oxidálószer (oxigén, salétromsav) k e v e r é k e - kémiai e n e r - giája meghatározott Q mennyiség ( Q értéke füst nélküli lőporra k b . 1 0 0 0 k c a l / k g - 4 1 8 0 kjoule/kg nagyságrendű, benzin é s oxidálószer k e v e r é k e 2 5 0 0 k c a l / k g - 1 0 4 5 0 kjoule/kg). A benzin h ő t e r m e l ő k é p e s s é g e ( r e a k c i ó h ő j e ) k b . 1 0 0 0 0 k c a l / k g - 4 1 8 0 0 kjoule/kg, a z o n b a n 1 kg benzin ( C H2) e l é g e t é s é h e z fel kell használni m é g 3,4 kg oxigént. A légüres térben r e p ü l ő rakétának az oxigént magával kell vinnie, é s az energiát a fűtőanyag é s az oxidálószer t ö m e g é n e k az ö s s z e g é r e kell vonatkoztatni. Elégéskor a Q vegyi energia az é g é s t e r m é k e k energiává alakul át. Azután az é g é s t e r m é k e k meghatározott s e b e s s é g g e l kiáram- lanak a sugárcsövön keresztül: e k k o r energiájuk részben mozgási e n e r g i á v á alakul át.
Amikor a reaktív motor próbapadra erősítve működik, az é g é s t e r m é k e k meghatározott u s e b e s s é g g e l áramlanak ki. Ekkor a tömeg egységre vonatkozta- tott kinetikus energiájuk az üzemanyag fajlagos kémiai energiájának m e g h a t á r o - zott része:
ahol a dimenzió nélküli szám, az égési folyamatok és a g á z o k kiáramlása hatásfokának az együtthatója. A u kiáramlási s e b s s é g kb. 2 k m / s é s k b . 3 k m / s folyékony üzemanyag esetén. Ezeknek a s e b e s s é g e k n e k a - 0,5 érték felel meg.
F i r k a 1 9 9 7 - 9 8 / 2 5 1
1. M e s z c s e r s z k i j é s L e v i - C i v i t à e g y e n l e t T é t e l e z z ü k fel, h o g y a t
időpillanatban az m t ö m e g ű rakéta s e b e s s é g e v ( 1 . ábra) (A v e k t o r m e n n y i s é g e k e t k ö v é r betűvel szedtük.). Egy k é s ő b b i t+Δt i d ő p o n t b a n a r a k é t a t ö m e g e m +Δm é s s e b e s s é g e v + Δ v , m í g a s u g á r c s ö v ö n k i á r a m l o t t é g é s t e r m é k e k t ö m e g e -Δm. Az i m p u l z u s tétele é r t e l m é b e n írhatjuk:
(m + Δm)(v + Δv) + (-Δm)(v + u ) - m v = F Δ t ,
ahol F a z o k n a k a k ü l s ő e r ő k n e k az eredője, amelyek a rakétára hatnak. Ha osztunk Δt-vel é s Δt - > 0, kapjuk:
Ezt az egyenletet I. V. Meszcserszkij é s T. Levi-Civitá javasolta m é g századunk elején egymástól függetlenül.
Ez az egyenlet j ó pontossággal magyarázza a rakéta mozgását.
2 . A C i l o k o v s z k i j - f o r m u l a
Oldjuk meg a ( 2 ) - e s egyenletet abban a sajátos esetben, amikor F = 0. Az egyenlet skaláris alakja:
A dt-vel való egyszerűsítés lehetősége fizikailag azt jelenti, h o g y a (rakétára ható más e r ő k hiányában) a rakéta s e b e s s é g e a kiáramló lőporgázok mennyi- ségétől függ (állandó u e s e t é n ) . Miután a sugárcsőből már kiáramlott e g y adott
m0-m m e n n y i s é g ű lőporgáz, a rakéta meghatározott v s e b e s s é g ű lesz függetlenül attól, h o g y mekkora idő alatt történt a lőporgázok adott m e n n y i s é g é n e k a kiáramlása.
A változók különválasztása után kapjuk:
Integrálunk a t0 = 0 é s t pillanatok között:
ahol m0 a rakéta kezdeti tömege. Ha a rakéta kezdeti s e b e s s é g e v0 = 0, akkor
Ezt az összefüggést először K. E. Ciolkovszkij vezette le, ezért Ciolkovszkij- formulának nevezzük.
3. A k o z m i k u s s e b e s s é g e k l é t r e h o z á s i feltételei
Ha minket a teljes üzemanyag e l é g é s é n e k a pillanatában elért vv s e b e s s é g érdekel, a k k o r az m helyett mv mennyiséget helyettesítünk a (3)-as képletbe. Ez a rakéta t ö m e g e az egész üzemanyag e l é g é s e után.
Így adódik:
E képlet segítségével könnyen megadható a fordított feladat is: m e k k o r a kell legyen a rakéta kezdeti t ö m e g e ahhoz, h o g y adott v é g s ő esetén meghatározott vv s e b e s s é g e t kapjunk:
Határozzuk m e g az m0/mv viszony azon értékeit, amelyeknél elérhetők az első-, második-, és harmadik kozmikus sebességek. Az e r e d m é n y e k e t az 1.
táblázat összesíti.
Eredményeink szerint az m0/ mv viszony erősen függ a gázok kiáramlásának u sebességétől. A rakéta felbocsátása nehézségeit akkor látjuk, ha tekintetbe vesszük, h o g y az mv magában foglalja az üzemanyag tartájainak, stb. tömegét is.
4 . A r a k é t a h a t á s f o k a
Határozzuk meg a rakétának, mint e g é s z n e k a hatásfokát! Ezt ú g y definiáljuk, mint az e g é s z rakéta (az üzemanyag elégetése utáni) 1/2 mv.vv 2 kinetikus energiájának é s az elégett üzemanyag ( mv- m0) Q kémiai energiájának a hánya- dosát.:
T e k i n t e t b e véve az ( 1 ) és ( 4 ) kifejezéseket, kapjuk:
F i r k a 1 9 9 7 - 9 8 / 2 5 3
Határozzuk m e g a z-nek azt az értékét, amelynél az η hatásfok maximális.
Ezért deriváljuk az 5-ös kifejezést a z függvényében:
Oldjuk m e g ezt az egyenletet grafikusan!
g ö r b é k megrajzolása céljából e l ő b b e g y értéktáblázatot ( 2 . táblázat) készítünk.
2. ábra
Kis z e s e t é n a rakéta lassan mozog, majdnem az e g é s z energiáját felemésztik a gázok. Nagyon nagy z értéknél is c s ö k k e n a hatásfok a hasznos t ö m e g c s ö k k e n é s e miatt. Mivel a rakéta v é g s ő s e b e s s é g e szintén csupán z-től függ, mondhatjuk, h o g y a rakéta hatásfokát az előírt s e b e s s é g határozza meg. Kis
s e b e s s é g e k n é l a rakéta hatásfoka kicsiny, ezért nem előnyös a rakéta autókban és más, viszonylag lassú mozgásoknál. Nagy s e b e s s é g e k n é l is c s ö k k e n a rakéták energetikai hatásfoka, a z o n b a n e z a körülmény n e m szól a rakéták alkalmazása ellen, amíg nincs más a testek nagy sebességekre való felgyorsítására.
A kozmikus s e b s s é g e k elérése érdekében az űrhajókat függőleges irányban indítják fel ( a légkörben való minél előbbi túljutás miatt), majd a s e b e s s é g irányát k ö z e l 90°-kal megváltoztatják.
Nagy sebességek üzemanyag spórlással úgy érhetők el, h o g y t ö b b l é p c s ő s rakétákat használnak; a lépcsők tartályai az üzemanyag elégetése után fokoza
tosan leválnak, így az üres tartályok gyorsítására üzemanyag már n e m fordítódik.
Végül megemlítjük két „titánnak" a nevét, akik az űrhajózás gyakorlati megvalósításaiban játszottak kimagasló szerepet: Wernher v o n Braun-t, aki t ö b b e k között megtervezte a gigászi Szaturnusz V. típusú rakétát é s Szergej Pavlovics Koroliovot, az e l s ő Szputnyik a Föld körüli pályára állítására használt rakéta főkonstruktőrét.
F e r e n c z i J á n o s Nagybánya
Szerk. megj.: A modern rakétatechnika megalapozója, az ameriaki J e t Propul- sion rakéta hajtóművek kutatólaboratóriumának létrehozója és vezetője, a budapesti születésű Kármán T ó d o r ( 1 8 8 1 - 1 9 6 3 ) , az ő nevét is é r d e m e s m e g e m lítenünk.
Borland Delphi - az Object P a s c a l nyelv
A Delphi fejlesztői környezet színfalai mögött az Object Pascal nyelv áll. A nyelv számos olyan újdonságot tartalmaz, amelyek biztosítják, h o g y a Pascal nyelv alkalmas legyen Windows-alkalmazások fejlesztésére illetve olyan m e g - oldásokkal szolgálnak, amelyek hatékonyabb programkódhoz vezetnek. A k ö v e t k e z ő k b e n megpróbáljuk összefoglalni mindazon változásokat, újdon- ságokat, amelyeket az Object Pascal nyelv hozott.
Új típusok
A W i n d o w s fejlesztői környezet filozófiája nagyméretben befolyásolta a típusok kialakítását. Az egész típusok új e l e m e k k e l bővültek, lehetővé téve, h o g y a fejlesztői környezet 1 6 - vagy 3 2 bites mivoltát kihasználják. Megjelenik a Cardinal típus, amelynek mérete függ a rendszertől ( 2 6 - vagy 32 bit). A logikai típus pedig a rendszer igényeinek megfelelően többféle m é r e t b e n áll ren
delkezésünkre: Boolean (false..true, 8 bites), ByteBool (false..true, 8 bites), WordBool (false..true, 16 bites), L o n g B o o l ( f a l s e . . t r u e , 3 2 bites).
V á l t o z á s o k a p a r a m é t e r á t a d á s b a n
Az Object Pascal nyelv paraméterátadása is kibővült. Számos olyan új le- hetőséget tartalmaz, amely hatékonyabb kód fordításához vezetnek.
A Pascal nyelvben megszokott kimeneti (var), illetve b e m e n e t i paraméterek mellett lehetőség adódott konstans (const) paraméter átadásra is. A konstans paraméter értéke az eljáráson vagy a függvényen belül n e m változtatható meg.
A konstans paraméterekről a fordító nem készít lokális másolatot a v e r e m b e n , emiatt sokkal hatékonyabb k ó d j ö n létre tömb, rekord, string paraméterek használata esetén. A konstans formális paraméter helyén tetszőleges aktuális
F i r k a 1 9 9 7 - 9 8 / 2 5 5
