Raketový motor

Vše, co souvisí se stroji, které nás dostanou na oběžnou dráhu

Raketový motor

Příspěvekod stana85 » 31 črc 2011, 11:42

Ahoj, mám takový dotaz ohledně raketových motorů. Čím a jakým způsobem jsou poháněna čerpadla která vstřikují palivo do motoru? Nikde na netu jsem to nenašel.
stana85
Pokročilý uživatel
Pokročilý uživatel
 
Příspěvky: 101
Registrován: 11 čer 2011, 15:14

Re: Raketový motor

Příspěvekod Dugi » 31 črc 2011, 14:55

stana85 píše:Ahoj, mám takový dotaz ohledně raketových motorů. Čím a jakým způsobem jsou poháněna čerpadla která vstřikují palivo do motoru? Nikde na netu jsem to nenašel.

To je hodně dobrá otázka. Ale abych se přiznal, odpověď na ni neznám. Pokusím se zapátrat a pak sem napíšu.
Osobně tipuju, že čerpadla bude pohánět nějaká chemická reakce (palivem může být třeba hydrazin), ale jak říkám, je to jen můj odhad a tak budu radši pátrat po ověřených faktech. ;)
------------------------

Obrázek

"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Uživatelský avatar
Dugi
Administrátor
Administrátor
 
Příspěvky: 21287
Registrován: 23 říj 2009, 15:36
Bydliště: Jihlava

Co pohání čerpadla raketových motorů?

Příspěvekod Dugi » 01 srp 2011, 01:02

Hledal jsem na internetu, googlil a ptal se zkušenějších matadorů a výsledek je tady.

Čerpadla jsou většinou odstředivá a pohání je turbína. Většinou to bývá tak, že turbočerpadlo je společné pro obě složky, tedy pro palivo i jeho okysličovadlo. Tlakový plyn pro pohon turbíny se občas získává získává rozkladem peroxidu vodíku, nebo častěji spalováním paliva. Důležité je, že ve většině případů se používá stejné palivo, jaké spaluje raketový motor (LOX+LH2, LOX+RP-1, nebo deriváty hydrazinu + N2O4). Není tak potřeba mít dvě různé nádrže - čerpadlo si bere palivo z hlavní nádrže.
Vzhledem k objemům, se kterými čerpadla pracují je tento systém nejvýhodnější - potřebné výkony se pohybují v řádu megawattů. Například raketa Saturn V měla na prvním stupni pět motorů F-1. Ty během zhruba 160 sekund spálily 2100 tun LOX+RP-1. To je víc než 425 tun/motor, tedy dvě a půl tuny kapalného kyslíku a petroleje za vteřinu na jeden motor! Bavíme se o tlaku okolo 70 atmosfér. A čerpadla navíc musela pracovat ještě s vyššími tlaky, aby rozprašováním paliva a okysličovadla vytvořila správnou směs.
Způsobů, jak získat plyn pro pohon turbíny je několik.

Otevřený cyklus
Palivo i okysličovadlo se spálí v generátoru tlakového plynu v optimálním poměru a vypustí se do okolí, což je neefektivní, pokud uvážíme, kolik paliva a okysličovadla tímto způsobem uteče mimo trysku a nepodílí se na vytváření tahu. Tento systém se dá použít i na jednosložkové palivo pohánějící turbínu - třeba pro katalytický rozklad peroxidu vodíku, nebo hydrazinu. Následující schéma ukazuje princip otevřeného cyklu:

Obrázek

Uzavřený cyklus
Palivo i okysličovací látka se spálí v generátoru tlakového plynu v NEOPTIMÁLNÍM POMĚRU. Většinou bývá použit přebytek paliva. Plyn se prožene přes turbínu a míří do spalovací komory motoru, zbytkový redukční plyn dohoří s okysličovadlem. Následující schéma ukazuje princip uzavřeného cyklu:

Obrázek

Uzavřený cyklus s úplným odpařením složek
Tento systém je velmi podobný předcházejícímu. Palivo i okysličovadlo mají oddělená turbočerpadla i plynové generátory. Turbočerpadla jsou tedy dvě! Ty produkují redukční tlakový plyn pro palivo a oxidační tlakový plyn pro okysličovadlo. Tyto plyny se mísí s palivem/okysličovadlem a odpařují jej. Páry následně prochází přes turbíny a vedou do spalovací komory - viz uzavřený cyklus. Tento systém se používá hlavně pro kryogenní paliva, tedy pro systém LOX+LH2. Následující schéma ukazuje princip uzavřeného cyklu s úplným odpařením složek.

Obrázek

Cyklus s odpařením jedné složky
Turbínu pohání tlakový plyn vznikající odpařením jedné složky pohonné směsi (většinou paliva) při chlazení trysky motoru. Toto řešení se používá pro motory spalující kapalný vodík (LH2). Za povšimnutí stojí, že palivo je před vstupem do spalovací komory využito na ochlazení trysky i samotné spalovací komory. Tím se využije část tepelné energie a zvýší se účinnost motoru, jelikož palivo následně potřebuje méně energie (tepla) na své odpaření ve spalovací komoře, nebo se do spalovací komory dostává už odpařené, tedy v plynném stavu. Následující schéma ukazuje princip cyklu s odpařením jedné složky.

Obrázek

Ohromný dík patří uživateli Alchymista z fóra kosmo.cz, který mi poskytl vyčerpávající informace ohledně této problematiky. Získané informace jsem následně použil pro tento příspěvek.
------------------------

Obrázek

"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Uživatelský avatar
Dugi
Administrátor
Administrátor
 
Příspěvky: 21287
Registrován: 23 říj 2009, 15:36
Bydliště: Jihlava

Re: Raketový motor

Příspěvekod Lakely » 01 srp 2011, 01:10

Za tento příspěvek poděkuji i já, abych řekl pravdu, tak i já sem o této problematice něco hledal, ale řekl jsme si, že ty přineseš určitě vyčerpávající odpověď a nemýlil jsem se. Určitě znáš můj smysl pro detaily, tohle je perfektní. Děkuji za info. :)
Vesmír je nekonečný a realita překoná veškeré naše představy.
A. C. Clarke
Uživatelský avatar
Lakely
Správce profilu na FB a G+
Správce profilu na FB a G+
 
Příspěvky: 961
Registrován: 11 úno 2010, 22:50
Bydliště: Plzeň

Re: Raketový motor

Příspěvekod malder » 05 úno 2013, 12:29

Taktéž chci poděkovat za informace. Už dříve jsem něco hledal o motorech Saturnu V a o principech raketových motorů obecně. Ty si ty principy krásně vypsal, prostě paráda. :)
Uživatelský avatar
malder
Aktivní nováček
Aktivní nováček
 
Příspěvky: 35
Registrován: 11 pro 2011, 17:19

Re: Raketový motor

Příspěvekod Dugi » 05 úno 2013, 14:31

Díky :)
------------------------

Obrázek

"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Uživatelský avatar
Dugi
Administrátor
Administrátor
 
Příspěvky: 21287
Registrován: 23 říj 2009, 15:36
Bydliště: Jihlava

Re: Raketový motor

Příspěvekod stana85 » 29 bře 2013, 15:53

Zdravím už delší domu mi vrtá hlavou jestě jedna otázka. Několikrát jsem se dočetl v různých člancích že rychlost spalin z raketových motorů je kolem 4 km/s. Jak je tedy možné že tyto mory urychlí raketu na 7 nebo v případě apolla 11 km/s?
stana85
Pokročilý uživatel
Pokročilý uživatel
 
Příspěvky: 101
Registrován: 11 čer 2011, 15:14

Re: Raketový motor

Příspěvekod Raul » 29 bře 2013, 18:20

No možná by to bylo na celý slovníček kosmonautických zkratek a termínů, ale já prozatím napovím asi takto...

1. Výtoková rychlost[m/s] = specifický impuls [N.s/kg]
2. Tah[N] = specifický impuls[N.s/kg] x hmotnostní průtok paliva[kg/s]
3. Zrychlení[m/s^2] = Tah[N] / Hmotnost [kg]
4. Rychlost[m/s] = Zrychlení[m/s^2] x Čas [s]

Pomůže ti také wikipedia.. prostuduj si určitě toto...
http://cs.wikipedia.org/wiki/Specifick%C3%BD_impuls
Uživatelský avatar
Raul
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 750
Registrován: 11 čer 2012, 09:41
Bydliště: Ústí nad Orlicí ... Jméno : Radovan Kubrt ... Email: r.kubrt@seznam.cz

Re: Raketový motor

Příspěvekod Dugi » 29 bře 2013, 18:21

To je jednoduché, rychlost spalin je pořád stejná (tedy +/-, dalo by se říct, že s klesající hustotou atmosféry roste). Ale pes je zakopaný někde jinde. Raketa se pohybuje nezávisle na okolním prostředí. Nevím, jak to popsat srozumitelně, zkusím to oklikou.
Když máš auto, tak se jeho motor musí točit určitou rychlostí, aby roztočil kola do potřebné rychlosti. Raketa je na tom ale jinak - není v kontaktu s žádnou pevnou podložkou. Vpřed ji žene zákon akce a reakce.
Zkusím ještě jeden příklad pro pochopení - Představ si dopravní letadlo, které stojí na ohromném "běžícím pásu". Ten pás se dá do pohybu proti směru letu letadla. Co se stane když letadlo zapne svoje motory? Zůstane na místě, nebo vzlétne? Pokud by byl na místě letadla automobil, zůstal by stát na místě - motor by roztáčel jeho kola, ale jejich pohyb by byl eliminovaný protisměrným pohybem pásu. Naopak letadlo nemá poháněná kola, opírá se o vzduch, takže i kdyby se běžící pás točil seberychleji, letadlo by z něj dokázalo vzlétnout. Jeho kola by se sice točila mnohem rychleji než normálně, ale to by ničemu nevadilo. Tryskové motory by na základě akce a reakce stejně dostaly letadlo do vzduchu. A s raketou je to podobné. Rychlost vyrážených plynů je důležitá, ale přímo z ní nemůžeme odvodit cílovou rychlost, které raketa dosáhne.
------------------------

Obrázek

"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Uživatelský avatar
Dugi
Administrátor
Administrátor
 
Příspěvky: 21287
Registrován: 23 říj 2009, 15:36
Bydliště: Jihlava

Re: Raketový motor

Příspěvekod Samo1995 » 29 bře 2013, 19:28

Trošku to zjednoduším. Je jedno ako ide rýchlo raketa, spaliny unikajúce z trysky majú síce rýchlosť 4 km/s, ale k tejto rýchlosti sa priráta aj rýchlosť rakety. Čiže stále zrýchľuje nezávisle na tom, akú už má rýchlosť vzhľadom na iné teleso (napr. na Zem, alebo na Slnko). Stačí si tošku oživiť fyziku ;)
Obrázek
Uživatelský avatar
Samo1995
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 1421
Registrován: 12 říj 2012, 22:42

Další

Zpět na Rakety a raketové motory

Kdo je online

Uživatelé procházející toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 návštěvník