Rakettmotor: Hvilken type forbrenningsmotor er det?
En rakettmotor er en type reaktiv motor som ikke påvirkes av det ytre miljøet, takket være det faktum at den har drivstoff og et oksidasjonsmiddel i reservoaret.
Denne artikkelen vil kort undersøke hvordan en rakettmotor fungerer, dens historie og mulige typer.
Innhold
Konsept av en rakettmotor
Konseptet med en rakettmotor er ganske enkelt. Når arbeidsstoffet (drivstoff og oksidasjonsmiddel) forbrennes, dannes det røykgasser som forlater forbrenningskammeret gjennom motorens utløpsdyse med svært høy hastighet.
Når eksosgassene forlater motoren, skaper de en kraft basert på loven om handling og reaksjon, og derfor, basert på loven om bevaring av momentum i Newtons tredje lov - beveger kroppen seg i motsatt retning av utstrømningsretningen av eksosgasser.
Reaksjonsmotor: Visste du hvilken type motor det er?
Enkelt sagt, maskinen som denne motoren er festet til, drives i motsatt retning av at eksosgassene forlater motorens utløpsdyse. Effekten av eksosgassene som forlater motorens utløpsdyse kalles rakettmotorens skyvekraft. Det er direkte proporsjonalt med produktet av massen av eksosgassene og deres utgangshastighet.
Hvordan fungerer en rakettmotor?
Eksplosjonen av arbeidsstoffet skjer under stort trykk. Drivstoffet og oksidasjonsmidlet komprimeres i forbrenningskammeret. En innsnevret utslippsdyse leder fra forbrenningskammeret, takket være hvilken hastigheten på utslippet av røykgasser øker. Dysen kan imidlertid ikke være for smal slik at materialet den er laget av ikke blir termisk overbelastet (smelter).
Den grunnleggende forskjellen mellom en rakettmotor og andre forbrenningsmotorer er at en rakettmotor ikke trekker oksidasjonsmiddel fra atmosfæren under arbeidet, men har i tillegg til drivstoff en tilførsel av oksidasjonsmiddel som den bærer med seg. Fordi denne motoren bærer sin energikilde, kan den også fungere i verdensrommet (vakuum).
Bensin- og dieselmotor: Hvordan er de forskjellige?
En annen forskjell er at maskinen, drevet av en rakettmotor, ikke drives av mekanisk arbeid, som med gnist- eller dieselmotorer som driver biler, men av reaksjonseffekten av eksosgasser.
I tillegg, bortsett fra enkelte hjelpesystemer som pumpe, dyserotasjon, etc., inneholder rakettmotoren ikke bevegelige deler som er nødvendige for vanlige forbrenningsmotorer (stempler, veivaksel, kamaksel og andre komponenter). Dermed har rakettmotoren en særstilling blant andre forbrenningsmotorer.
Rakettmotordrift i et nøtteskall
- Den trekker ikke arbeidsstoffet fra atmosfæren
- Den nyttige ytelsen til motoren er ikke mekanisk arbeid, men reaksjonseffekten av eksosgassene
- Bortsett fra noen hjelpesystemer, inneholder den ikke bevegelige deler
Basert på tilstanden til drivstoffet kan rakettmotorer deles inn i to kategorier: motorer med flytende og fast drivstoff.
Flytende drivstoff rakettmotor:
En rakettmotor med flytende drivstoff drives av en blanding av drivstoff og oksidasjonsmiddel i forbrenningskammeret. Arbeidsstoffet blandes dermed i brennkammeret, hvor det antennes under høyt trykk.
Kombinasjoner av drivstoff og oksidasjonsmidler for rakettmotorer med flytende drivstoff:
Oksydasjonsmidlet trenger ikke alltid være oksygen; det kan også være andre molekyler med overskudd av oksygen, som flytende hydrogen eller hydrokarbonblandinger. De vanligste kombinasjonene av arbeidsstoffet er:
- Flytende hydrogen og flytende oksygen
- Flytende oksygen og parafin
I tillegg til disse kombinasjonene brukes andre drivstoff og oksidasjonsmidler, og hver kombinasjon har fordeler og ulemper.
Rakettmotor med solid drivstoff
En rakettmotor drevet av fast brensel drives av en drivstoffblanding i form av korn, som inneholder et oksidasjonsmiddel i tillegg til drivstoff. Arbeidsstoffet til denne motoren er lagret i forbrenningskammeret. Fordelen med fastbrenselmotorer er utmerket lagringsevne og klarhet for bruk. På den annen side er en stor ulempe at denne typen motorer ikke kan slås av.
Den første antennelsen av arbeidsstoffet starter hele reaksjonen, som slutter først når arbeidsstoffet ikke er fullstendig uttømt. Det er derfor denne motoren oftest brukes som en hjelpestartmotor for skyttelbusser eller fly.
Hybrid rakettmotor:
Det er en rakettmotor der en av komponentene, enten drivstoff eller oksidasjonsmiddel, er i flytende tilstand, og den andre komponenten er i fast tilstand.
En rakettmotor brukes hovedsakelig til å drive frem:
- militærraketter
- romraketter
- romferger
- satellitter og romsonder
- fly
- som hjelpe-, startmotor for fly
Selv om rakettmotoren ikke brukes til å kjøre biler, var det noen gale mennesker som utstyrte kjøretøyene sine med denne typen motor, som du kan lese om i vår artikkel: Reaksjonsmotoren: Visste du hvilken motor det er?