Rakettimoottori: Minkä tyyppinen polttomoottori se on?
Rakettimoottori on eräänlainen reaktiivinen moottori, johon ulkoinen ympäristö ei vaikuta, koska se kuljettaa polttoainetta ja hapetinta säiliössään.
Tässä artikkelissa tarkastellaan lyhyesti rakettimoottorin toimintaa, sen historiaa ja mahdollisia tyyppejä.
Sisältö
Rakettimoottorin käsite
Rakettimoottorin käsite on melko yksinkertainen. Kun työainetta (polttoaine ja hapetin) poltetaan, syntyy savukaasuja, jotka poistuvat palokammiosta moottorin poistosuuttimen kautta erittäin suurella nopeudella.
Kun pakokaasut poistuvat moottorista, ne luovat voiman, joka perustuu toiminnan ja reaktion lakiin ja siksi Newtonin 3. lain liikemäärän säilymislakiin - keho liikkuu ulosvirtaussuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. pakokaasuista.
Reaktiomoottori: Tiesitkö, minkä tyyppinen moottori se on?
Yksinkertaisesti sanottuna konetta, johon tämä moottori on kiinnitetty, ajetaan vastakkaiseen suuntaan kuin pakokaasut poistuvat moottorin poistosuuttimesta. Moottorin poistosuuttimesta poistuvien pakokaasujen vaikutusta kutsutaan rakettimoottorin työntövoimaksi. Se on suoraan verrannollinen pakokaasujen massan ja niiden poistumisnopeuden tuloon.
Miten rakettimoottori toimii?
Työaineen räjähdys tapahtuu suuren paineen alaisena. Polttoaine ja hapetin puristetaan palotilassa. Polttokammiosta johtaa kaventunut poistosuutin, jonka ansiosta savukaasujen poistumisnopeus kasvaa. Suutin ei kuitenkaan saa olla liian kapea, jotta materiaali, josta se on valmistettu, ei ylikuormitu termisesti (sula).
Rakettimoottorin perusero muihin polttomoottoreihin on se, että rakettimoottori ei työssään ime ilmakehästä hapettavaa ainetta, vaan sillä on polttoaineen lisäksi mukanaan mukanaan oleva hapetinvarasto. Koska tämä moottori kuljettaa energialähteensä, se voi toimia myös ulkoavaruudessa (tyhjiö).
Bensiini- ja dieselmoottori: miten ne eroavat?
Toinen ero on se, että rakettimoottorilla toimiva kone ei saa voimaa mekaanisella työllä, kuten autojen kipinä- tai dieselmoottoreilla, vaan pakokaasujen reaktiovaikutuksella.
Lisäksi, lukuun ottamatta joitakin apujärjestelmiä, kuten pumppua, suuttimen pyöritystä jne., rakettimoottori ei sisällä tavallisille polttomoottoreille välttämättömiä liikkuvia osia (männät, kampiakseli, nokka-akseli ja muut komponentit). Siten rakettimoottorilla on erityinen asema muiden polttomoottoreiden joukossa.
Rakettimoottorin toiminta pähkinänkuoressa
- Se ei ime työainetta ilmakehästä
- Moottorin hyötyteho ei ole mekaaninen työ, vaan pakokaasujen reaktiovaikutus
- Joitakin apujärjestelmiä lukuun ottamatta se ei sisällä liikkuvia osia
Polttoaineen tilan perusteella rakettimoottorit voidaan jakaa kahteen luokkaan: nestemäisellä ja kiinteällä polttoaineella toimivat moottorit.
Nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori:
Nestemäistä polttoainetta käyttävän rakettimoottorin voimanlähteenä on polttokammiossa oleva polttoaineen ja hapettimen seos. Työaine sekoitetaan siten palotilassa, jossa se syttyy korkeassa paineessa.
Polttoaineiden ja hapettimien yhdistelmät nestemäistä polttoainetta käyttäville rakettimoottoreille:
Hapettimen ei aina tarvitse olla happea; se voi olla myös muita molekyylejä, joissa on ylimäärä happea, kuten nestemäinen vety tai hiilivetyseokset. Yleisimmät työaineen yhdistelmät ovat:
- Nestemäinen vety ja nestemäinen happi
- Nestemäinen happi ja kerosiini
Näiden yhdistelmien lisäksi käytetään muita polttoaineita ja hapettimia, ja jokaisella yhdistelmällä on etuja ja haittoja.
Kiinteän polttoaineen rakettimoottori
Kiinteällä polttoaineella toimivan rakettimoottorin voimanlähteenä on rakeiden muodossa oleva polttoaineseos, joka sisältää polttoaineen lisäksi hapetinta. Tämän moottorin työaine varastoidaan polttokammioon. Kiinteän polttoaineen moottoreiden etuna on erinomainen varastottavuus ja käyttövalmius. Toisaalta suuri haitta on, että tämän tyyppistä moottoria ei voi sammuttaa.
Työaineen ensimmäinen sytytys käynnistää koko reaktion, joka päättyy vasta, kun työaine ei ole täysin loppunut. Siksi tätä moottoria käytetään useimmiten lentoonlähtöapumoottorina sukkuloissa tai lentokoneissa.
Hybridi rakettimoottori:
Se on rakettimoottori, jossa yksi komponenteista, joko polttoaine tai hapetin, on nestemäisessä tilassa ja toinen komponentti kiinteässä tilassa.
Rakettimoottoria käytetään pääasiassa kuljettamaan:
- sotilasraketit
- avaruusraketit
- avaruussukkulat
- satelliitit ja avaruusluotaimet
- lentokoneet
- lentokoneiden apu-, käynnistysmoottorina
Vaikka rakettimoottoria ei käytetä autojen ajamiseen, oli muutama hullu, joka varustaa ajoneuvonsa tämäntyyppisellä moottorilla, josta voit lukea artikkelistamme: Reaktiomoottori: Tiesitkö, mikä moottori se on?