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Raketentriebwerk


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Ein Raketentriebwerk ist die Antriebseinheit einer Rakete. Es nach dem Prinzip des Rückstoßantriebs speziell nach dem des Raketenantriebs . Wesentliche Bestandteile des Raketentriebwerks sind Brennkammer und Düse . Hinzu kommen Treibstoffpumpen und Kühlsysteme.

Im Unterschied zu den luftatmenden Strahltriebwerke ist es nicht auf den Luftsauerstoff als Oxidator angewiesen ist. Es kann auch im Vakuum arbeiten. Daher muß aber der für Verbrennung des Brennstoffs notwendige Sauerstoff mitgeführt werden.

Wichtig für die Effizienz eines Raketenantriebs es dass es gelingt dem vom Raketentriebwerk Gas eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu verleihen. In Frage kommen dafür Reaktionen das Aufheizen des Gases in einem Kernreaktor oder die Beschleunigung des Gases ( ionisierten Gases oder Plasmas ) mittels verschiedener Verfahren (zum Beispiel dem Ionenantrieb der zu den elektrischen Raketentriebwerken gehört).

Praktisch eingesetzt oder erprobt wurden bisher Raketentriebwerke:

  • chemische Raketentriebwerke
  • Kernenergie-Raketentriebwerke
  • elektrische Raketentriebwerke

Inhaltsverzeichnis

Das chemische Raketentriebwerk

Die folgenden drei Formen von Raketentriebwerken bis heute die gebräuchlichsten die angewandt werden.

Das Feststoffraketentriebwerk

Der Treibstofftank ist gleichzeitig auch die mit einem zentralen zylindrischen Brennkanal.

Durch die Konsistenz des Treibstoffes lassen verschiedene Eigenschaften ableiten. Man benötigt keinerlei Tanks oder Steuerventile denn die Reaktionsmasse befindet sich in der Brennkammer. Durch die feste Konsistenz Treibstoffes ist dieser in der Lagerung besser und ungefährlicher zu transportieren. Weiterer Vorteil von ist die hohe Schubkraft die erreicht werden Zu den Nachteilen gehören jedoch die schlechte der Schubkraft und der Arbeitsdauer. Die Zündung nach der Aktivierung nicht mehr abgebrochen werden neu gestartet werden.

Das Flüssigkeitsraketentriebwerk

Der Aufbau von Flüssigkeitsraketenrtriebwerken ermöglicht die Vektorsteuerung Schubregulierung lange Arbeitszeit eine relativ günstige Wiederverwendung. Bei Flüssigkeitsraketentriebwerken sind Triebwerk extern gelagerte Oxidatoren und Treibstoffe notwendig. werden in spezielle isolierten Tanks aufbewahrt um ein Verdampfen der flüssigen Gase zu verhindern. die Verbrennung zweier getrennter Stoffe ist eine in ihrem Aufbau komplizierter als Feststoffraketen. Durch hochenergetischen Treibstoffe entstehen Temperaturen von bis zu K in der Brennkammer entstehen was die hoch hitzebeständier Materialen und eine leistungsfähige Kühlung Zur Kühlung kann auf Oxidator und Treibstoff werden. Durch den hohen Druck unter dem die Gase in flüssiger Form befinden kann damit aufgrund der niedrigen Temperatur verschiedene Bauteile Wärmetauscher kühlen.

Das Hybridtriebraketenwerk

In Hybridtriebraketenwerken werden feste und flüssige Treibstoffkomponenten verwenden. Treibstoffe reagieren selbstständig miteinander. Dem Festtreibstoff wird Flüssigtreibstoff geregelt zugeführt was eine verbesserte Kontrolle die Arbeitsgeschwindigkeit/Dauer zulässt.

Treibstoffe

Bei den bis hier genannten Triebwerken sich bis heute eine große Palette an durchgesetzt. Bei den Treibstoffsystemen unterscheidet man zwischen diergol oder triergol. Die Präfixe geben die der beteiligten Reaktionsstoffe am Verbrennungsprozess an.

Monergole können entweder homogene Fest- (z.B. Nitroglyzerin ) und Flüssigstoffe (z.B. H 2 O 2 ) oder auch heterogene Feststoffe (Composits) bestehen neben dem Brennstoff und dem Oxidator noch Zusätze enthalten. Sie gehören zu der Kategorie niederenergetischen Treibstoffe die Austrittsgeschwindigkeit von weniger als m/s aufweisen. Bei Hochentwickelte Composits können auch von bis zu über 3300 m/s erreicht

Bei Diergolsystemen sind bis auf Hybridantrieben Flüssigkeitstriebwerken beide Bestandteile flüssig (z.B. Wasserstoff /Sauerstoff). Im Falle des Hybridantriebs ist meist Brennstoff in fester Form vorliegend und der als Gas oder auch Flüssigkeit. Zu den zählen als stärkste Vertreter ein Wasser-/Sauerstoff Gemische denen Austritte von bis zu 3800m/s erreicht können.

Triergolsysteme enthalten Diergolsysteme (zwei Komponenten) zu noch zusätzlich Wasserstoff beigeführt werden kann.

Haltbarkeit und Lagerung

Die verschiedenen Treibstoffklassifikationen haben weiterhin noch Eigenschaften hinsichtlich ihrer Haltbarkeit und Lagerung. Festtriebstoffe sich am einfachsten lagern jedoch wird ihrer auch von bestimmten Bedingungen eingeschränkt. Es dürfen weder Risse bilden noch Schrumpfungen auftreten. Flüssigtreibstoffe hingegen weder gefrieren noch verdampfen was ein von -20°C - +80°C bedeutet. Flüssige Triebstoffe sich aufgrund ihres Aggregatzustandes nur für einen Zeitraum lagern da auch bei aufwendigen Tankisolierungen Verdampfen nicht vermieden werden kann.




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