توازنی بین تئوری، تجزیه و تحلیل و طراحی کاربردی - وبلاگ بام دماوند

به گزارش وبلاگ بام دماوند ویرایش نو بر موضوع پیشرانش راکت، فناوری اولیه، عملکرد و منطق طراحی آن متمرکز است. هدف همچون ویرایش های قبلی، یعنی ارایه مقدمه ای بر موضوع، درک اصول اساسی، توصیف مکانیسم ها یا طرح های فیزیکی آن ها و فهم کاربرد پیشرانش راکت برای پرواز حامل ها است.

پنج فصل اول کتاب، اصول و پیش زمینه موضوع را پوشش می دهند. این فصول ارایه نماینده یک طبقه بندی در خصوص سیستم های مختلف پیشرانش با کاربردهای کلیدی شان، تعاریف، اصول ترمودینامیک و تئوری نازل، عملکرد پرواز و ترموشیمی پیشران های شیمیایی است. 9 فصل بعدی به پیشرانش های شیمیایی یعنی موتورهای سوخت مایع و موتورهای سوخت جامد راکت اختصاص یافته است. تقریباً نیمی از کتاب به این دو مورد اختصاص داده شده، زیرا تقریباً همه حامل های پیشران راکتی گذشته، حال و برنامه ریزی شده برای آینده از آن ها استفاده می نمایند.

پیشرانش راکت هیبریدی، یکی دیگر از اشکال استفاده از انرژی احتراق شیمیایی، فصل جداگانه ای دارد. فصل طویل و نوی در خصوص پیشرانش الکتریکی به طور گسترده تنونظر شده و بروزرسانی شده است. فصل های 16-18 و 20 برای همه نوع سیستم پیشرانش به کار برده می شود، برای مثال کنترل بردار تراست، انتخاب یک سیستم پیشرانش راکت برای کاربردهای خاص، آزمایش سیستم های پیشرانش و رفتار پلوم خروجی راکت شیمیایی. فضای کوچکی به مفاهیم نو و پیشرفته مانند پیشرانش هسته ای یا پیشرانش حرارت خورشیدی اختصاص یافته است، زیرا هنوز کامل نشده اند، پرواز ننموده اند و ممکن است کاربرد گسترده ای نداشته باشند.

این کتاب کوشش می نماید تا توازنی بین تئوری، تجزیه وتحلیل و طراحی کاربردی و یا وظایف مهندسی ایجاد کند. بین سیستم پیشرانش و موضوعات غیر از سیستم پیشرانش، که با یکدیگر مرتبط هستند (مانند آزمایش، عملکرد پرواز، یا پلوم ها خروجی)، و بین سیستم های راکت و اجزای اصلی و مواد آن ها. تأکید بر اطلاعات بروز در خصوص سیستم های پیشرانش فعلی و ارتباط بین سیستم پیشرانش، حامل پروازی و نیازهای کلی مأموریت یا اهداف پرواز است.

به گفته نویسندگان کتاب در مقدمه اثر: ویرایش نو دارای صفحات بیشتر و تغییرات گسترده در مقایسه با نسخه ششم است. محدوده مطالعه توسعه داده شد هاست. موضوعات به صورت مفیدتر یا ترتیبی منطقی در بعضی از فصل ها مجدداً تنظیم شده و داده های مختلف به روزرسانی شده است. حدوداً متن و شکل های یک سوم کتاب، نو یا به صورت گسترده بازبینی شده است. نسخه نو به صورت کلی ویرایش، ارتقا و بهبودیافته است. درمجموع حدود 2500 تغییر، افزودن بخش ها یا پاراگراف های نو یا بازنویسی شده، توضیحات، طبقه بندی ها، تصاویر نو، اطلاعات بیشتر، جداول بزرگ، معادلات نو، اصطلاحات خاص تر و یا مراجع نو را می بینیم. ما فصل انتقال حرارت در نسخه ششم را حذف کردیم، زیرا متوجه شدیم که استفاده از آن فراگیر نبوده و تا حدودی مربوط به گذشته است. در عوض، بخش های خاصی را برای انتقال حرارت به فصل های مختلف اضافه نموده ایم. فصل نوی در خصوص محفظه های تراست سوخت مایع اضافه شده است، زیرا این مؤلفه قلب موتورهای موشک سوخت مایع است.

در اینجا بعضی از موضوعات نو یا به طور کامل تنونظرشده، ارائه شده است. بخش های نو یا زیر بخش ها شامل ساختارهای موتور، نازل دومرحله ای، نازل های چندگانه، خواص گاز، مولدهای گاز یا پیش سوزاننده ها، طبقه بندی شیرهای موتور، یک سوخت تک پایه نو پر آتیه، پیشران های گازی راکت، مواد افزودنی پیشران، مواد و ساخت موتورهای سوخت جامد، حامل های پرتابی، مدارهای بیضوی، نمونه محاسبات طراحی، ناپایداری گردابی در موتورهای راکت سوخت جامد، طراحی توربوپمپ ها، طراحی موتورهای سوخت مایع، نیازمندی های غیرحساس تسلیحاتی، موتورهای راکت آیرواسپایک، نازل های موتور موشک سوخت جامد و علامت مشخصه پلوم. علاوه بر این، شکل های نوی وجود دارد، به عنوان مثال، تغییرات بار مفید با ارتفاع مدار و زاویه راستا، بعضی از سیستم های راکتی به تازگی پیشرفته، طراحی نازل های زنگوله ای کوتاه شده و چرخه موتور و جداول نو، مانند مانورهای مختلف پرواز در مقایسه با نوع سیستم پیشرانش راکت، لیست نیازمندی های مأموریت و فرایندهای فیزیکی و شیمیایی در احتراق راکت. پاراگراف های نو در خصوص تاریخچه راکت، چهار عامل افت نازل، استفاده از ونتوری در سیستم های تغذیه، نازل های قابل انعطاف و ضربه قوچ وجود دارد.

در سالیان گذشته، پیشرانش راکتی تبدیل به یک زمینه نسبتاً جاافتاده شده است. توسعه سیستم های پیشرانش رایج تبدیل به برنامه ای عادی شده و هزینه های نمونه های نو کاهش یافته است. به عنوان مثال، تحقیق و توسعه بسیار زیادی بر روی بسیاری از سوخت های شیمیایی مختلف انجام شده است، اما فقط چند مورد برای برنامه های خاص استفاده می شود. اگرچه بعضی از تحقیقات در خصوص سوخت های نو یا عناصر سوخت های نو هنوز در حال اجرا است، در 25 سال اخیر پیشران نوی برای کاربرد راکت معرفی نشده است. بیشتر سیستم های پیشرانش نو، نسخه های اصلاح شده و یا اصلاح شده از واحدهای اثبات شده موجود در قسمت های پیشرانش شیمایی و الکتریکی هستند. تنها چند موتور نو وجود دارد، و بعضی در این کتاب ذکر شده اند. بنابراین ما تأکید زیادی بر توصیف چندین سیستم پیشرانش اثبات شده پیشرفته موشک و پیشران های آن ها داریم، زیرا آن ها میراثی هستند که گونه های نو بر پایه آن ها قرار می گیرند. امکان ندارد که در هیچ یک از کتاب ها تمام گونه های مختلف، انواع و طرح های سیستم های پیشرانش، پیشران های آن ها و یا مواد ساخت آن ها ذکر شده باشد، بنابراین ما بعضی از رایج ترین آن ها را انتخاب کردیم. ما فرایند ارتقا یا اصلاح آن ها را موردبحث قرار می دهیم، زیرا این فرایند از فرایند طراحی برای یک واحد کاملاً نو فرق دارد.

امروزه تعداد کشورهایی که سیستم های پیشرانش موشکی را توسعه می دهند یا آن ها فراوری می نمایند، از سه مورد در سال 1945 به حداقل 35 کشور رسیده است، که نشان دهنده توسعه و افزایش علاقه به این موضوع است. امروزه کالج های بسیاری هستند که پیشرانش موشکی را آموزش می دهند. نسخه های پیشین این کتاب به سه زبان روسی، چینی و اخیراً (1993) ژاپنی ترجمه شده اند. افرادی که خارج از ایالات متحده هستند سهم بسیار شگرفی در زمینه موشک داشته اند و نویسندگان از این که می توانند تنها نام تعدادی را در این کتاب اشاره نمایند متأسف هستند.

ما اختلافات مداومی در خصوص واحدها داریم. امروزه در شرکت های پیشرانش ایالات متحده، بیشتر مهندسی، طراحی و تقریباً تمام فراوری هنوز در واحد مهندسی انگلیسی EE (فوت یا اینچ، پوند، ثانیه) انجام می شود. بسیاری از مقالات فنی ارایه شده به وسیله نویسندگان صنعت از واحدهای EE استفاده می نمایند. مقالاتی از نویسندگان دانشگاه، محققان دولتی و چندین شرکت از واحد SI (استاندارد بین المللی - متریک) استفاده می نمایند. اگر یک مشتری خواهان واحدهای SI باشد، بعضی از شرکت ها نقشه های نو و یا مشخصات خاصی را برای این مشتری ایجاد می نمایند اما نسخه های EE را برای استفاده داخلی حفظ می نمایند. انتقال برنامه ریزی شده برای استفاده از واحدهای SI منحصربه فرد پیچیده است و در صنایع ایالات متحده بسیار آرام انجام می شود. بنابراین، هر دو مجموعه واحدها در این نسخه ویرایش شده با هدف ایجاد راحتی در استفاده از کتاب برای کالج ها و متخصصین در کشورهای خارجی (که واحد SI استاندارد هستند) و بعلاوه مهندسان در ایالات متحده که در سیستم EE هستند، به کار برده شده است. بعضی از جداول هر دو واحد دارند، بعضی بخش ها یک یا هر دو را دارند.

استفاده از رایانه ها باعث تغییر در شیوه کسب وکار ما در بسیاری از زمینه ها می شود. ما برنامه های کامپیوتری را برای بسیاری از تحلیل های مهندسی، طراحی کامپیوتری، ساخت محصولات کامپیوتری، معاملات تجاری و مهندسی، جمع آوری داده های تست، تجزیه وتحلیل داده ها یا ارایه اطلاعات، مدیریت پروژه و بسیاری دیگر توسعه داده ایم. درواقع کامپیوترها به طور گسترده در بعضی از شرکت ها برای طراحی دستگاه های نو پیشرانش استفاده می شود. بنابراین در این کتاب، مکان هایی را پیدا می کنیم که برنامه های کامپیوتری مفید هستند و اغلب آن ها را ذکر می کنیم. با این حال، ما در خصوص برنامه های خاص صحبت نمی کنیم، زیرا آن ها فضای بسیار زیادی را در برمی گیرند، در کوتاه مدت بدون ارتقا منظم، منسوخ می شوند، بعضی از راه های ارایه یاری به یک کاربر ندارند، و بعضی از برنامه های بهتر دارای شرکت اختصاصی بوده و بنابراین در دسترس نیستند.

اولین نسخه این کتاب در سال 1949 منتشر شد. با این نسخه هفتم اصلاح شده نو، این احتمالاً طولانی ترین کتاب فعال هوافضا (51 سال) است که به طور مرتب ارتقا یافته است و هنوز هم در صنعت و دانشگاه ها فعال است. با برترین دانش نویسندگان، این کتاب به عنوان یک مرجع دانشگاهی در 45 دانشگاه در سراسر جهان مورداستفاده قرارگرفته است. این یک رضایت واقعی برای نویسندگان است که تعداد زیادی از دانشجویان و مهندسان به وسیله یکی از نسخه های این کتاب با این موضوع آشنا شده اند.

این کتاب سه بازار عمده دارد: به عنوان یک متن دانشگاهی در دانشگاه ها استفاده شده و می شود. کتاب شامل اطلاعات و پرسش ها بیشتری است که می تواند برای دانشجویان در دوره یک ترم ارایه شود. این امر پس از آن امکان انتخاب بخش های مختلف از کتاب با توجه به علایق دانشجویان را می دهد. یک دوره یک ترمی ممکن است شامل مرور چهار یا پنج فصل اول باشد، و سپس یک مطالعه دقیق از فصل های 6، 10، 11، 14 و 19، یک آنالیز کوتاه از فصل های دیگر و مطالعه دقیق هر فصل اضافی ممکن است مورد درخواست باشد. این کتاب بعلاوه مورداستفاده قرارگرفته است تا مهندسان تازه کار در کسب وکار پیشرانش را ترغیب کند و به عنوان مرجع برای مهندسان باتجربه، که می خواهند در پی بعضی از موضوعات، داده ها و یا معادلات باشند، استفاده شود.

تمامی پیشران های راکت موادی خطرناک هستند. نویسندگان و ناشر توصیه می نمایند که خواننده با آن ها کار نکند یا آن ها را بدون مطالعه جامع خطرات، رفتار و خواص هریک از سوخت های فسیلی و آموزش ایمنی دقیق، ازجمله آشناشدن با تجهیزات حفاظتی به کار گیرند. آموزش های ایمنی به وسیله سازمان های این کسب وکار به صورت منظم به کارکنان ارایه می شود. نه نویسندگان و نه ناشر هیچ گونه مسئولیتی در قبال اقدامات مربوط به موشک را که به وسیله خوانندگان انجام شود را به طور مستقیم و غیرمستقیم اتخاذ نمی نماید. اطلاعات موجود در این کتاب کافی نبوده و برای انجام آزمایشات موشکی یا عملیات مربوطه ناکافی است.

در بخشی از پیشگفتار مترجمان کتاب هم آمده است: علوم هوافضایی در جهان به سرعت در حال پیشرفت بوده و تکنولوژی فضایی یکی از پیشرفته ترین صنایع کاربردی و مهم جهان است. در راستای توسعه علمی مهندسی هوافضا، مترجمان کوشیده اند تا این پژوهش مهم را به نگارش درآورند. کتاب حاضر ترجمه ویرایش هفتم کتاب اصول پیشرانش راکت نوشته جرج ساتون و اسکار بیبلارز می باشد. جرج ساتون از سال 1943 در زمینه طراحی، تحقیق، توسعه، تست، آموزش و مدیریت پیشرانش راکت فعال بوده و کتاب اصول پیشرانش راکت به گفته وی قدیمی ترین و فعال ترین کتاب در این زمینه از سال 1949 است. تا به حال این کتاب به سه زبان مختلف ترجمه شده و در مراکز علمی سراسر جهان تدریس می شود. با توجه به این که ایران در سال های اخیر در زمره ده کشوری قرارگرفته که قادر به دستیابی به تکنولوژی فضایی شده اند، لذا بر خود لازم دانستیم تا کتابی مرجع در این زمینه علمی برای محققان و دانشگاهیان فراهم کنیم تا گامی باشد برای پیشرفت روزافزون کشور عزیزمان ایران.

کتاب اصول پیشرانش کتاب نوشته جرج ساتون و اسکار بیبلارز به ترجمه فتح اله اُمی، حمیدرضا خدایاری و الیاس رستمی با شمارگان هزار نسخه در 450 صفحه به بهای 200000 تومان از سوی موسسه انتشارات بعثت روانه بازار نشر شده است.