Raketové motory a jejich typy

16. března 2009 v 20:58 | Tomáš Kovařík |  Obecně o kosmonautice
Úkolem tohoto článku je podat základní informace o samotném fungování a typech zařízení, která v současnosti celkem pravidelně dostávají tuny materiálu mimo naší planetu a urychlují jej buď na únikové rychlosti, nebo jen na oběžnou dráhu.



CHEMICKÉ RAKETOVÉ MOTORY:




Tah tohoto typu motorů vzniká reakcí většinou dvou chemických látek, které spolu po zapálení prudce expandují a po velmi rychlém dostání se z trysky motoru vytvářejí tah na principu třetího Newtonova pohybového zákona (akce a reakce).

1. Motory na kapalné pohonné látky (KPL):

Princip: Pohonná látka a okysličovadlo se turbočerpadly dopravují do spalovací komory raketového motoru, tam se smíchají, shoří a vniklé plyny jsou dopravovány do expanzní trysky, kde mnohonásobně zvětší svůj objem (tzv. expandují) a poté opustí trysku. Vše se děje při obrovské rychlosti (vezmeme-li v úvahu jeden hlavní motor amerického raketoplánu, tak ten za jednu sekundu spálí 468 kg pohonných látek - na raketoplánu běží současně tři a přes to tvoří jen dvacet procent nutného tahu pro vzlet! Energie vyvolaná těmito motory je tedy přímo nepředstavitelná…).

Výhody: Tyto motory mají vysoký tah, jeho velikost se může řídit regulací rychlosti turbočerpadel, mají vysoký specifický impulz (2500- 4000 N.s/kg) a mohou být několikrát za sebou zapnuty a vypnuty.

Nevýhody: Jsou velmi složité - obsahují velmi mnoho techniky a elektroniky.

Použití: Mohou se použít víceméně všude tam, kde je místo na uložení nádrže s pohonnými látkami a kde je potřeba velký tah a možnost opakovaného startu.

2. Motory na tuhé pohonné látky (TPL):



Princip: Pohonná látka je uložena ve spalovací komoře, kde po zažehnutí motoru postupně odhořívá, vzniklé spaliny jsou přirozeným tlakem odváděny do expanzní trysky a poté ven z motoru, kde vytváří tah.

Výhody: Mají obrovský tah, jsou jednoduché a velmi spolehlivé.

Nevýhody: Nedá se řídit velikost tahu, nedají se restartovat, mají velkou vlastní hmotnost, nižší specifický impulz (1500- 2500 N.s/kg).

Použití: Používají se jako pomocné urychlovací motory u pilotovaných i nepilotovaných kosmických dopravních prostředků.

3. Hybridní raketové motory:



Princip: Tyto motory v sobě mají zakomponované oba předchozí typy. Uvnitř spalovací komory je uložena tuhá pohonná látka a z nádrží se tam dopravuje kapalná. Tím se při činnosti dosáhne mnohem větší efektivity, než u předchozích typů motorů.

Výhody: Velmi vysoký tah a specifický impulz (až 4500N.s/kg), možnost řízení velikosti tahu a možnost restartu, i když tah motoru bude při dalších startech mnohem menší (tuhá pohonná látka bude vyhořelá).

Nevýhody: Velká vlastní hmotnost.

Použití: Používají se jen zřídka, v současnosti dokonce vůbec. Jejich budoucí využití bude zřejmě v turistických kosmických lodích, které budou cestovat na suborbitální dráhu (opíšou parabolu s nejvyšším bodem asi 100 km od Země a poté se vrátí k Zemi).

FYZIKÁLNÍ RAKETOVÉ MOTORY




K vyvinutí tahu u těchto motorů se používají jiné metody než zplynování paliva pomocí hoření, ale princip urychlení v expanzní trysce zůstává až na několik málo výjimek stejný.

1. Motory na stlačený plyn (nebo také plynové trysky):



Princip: Fungují na principu expanze stlačeného plynu do volného prostoru. V tlakové nádobě je pod velmi vysokým tlakem uložen plyn, který se přes ventil kontrolovaně upouští do trysky a tím vzniká tah. Pro regulaci tahu slouží zvláštní nádoba, do které se může plyn dočasně upustit.

Výhody: Tyto typy motorů jsou velmi jednoduché, spolehlivé, dají se restartovat a dá se řídit velikost tahu

Nevýhody: Malý specifický impulz (600-2000N.s/kg) a relativně malý tah.

Použití: Používají se jako orientační a stabilizační motory u některých typů kosmických lodí.

2. Motory elektrotermální:




Princip: pracovní látka je turbočerpadlem dopravována do ohřívací komory, kde je elektricky ohřáta na velmi vysokou teplotu - poté putuje až do expanzní trysky a zbytek prosecu je stejný jako u předchozích typů.

Výhody: Relativní jednoduchost, možnost restartu, možnost řízení tahu, vysoký specifický impulz (10000-35000N.s/kg).

Nevýhody: Krom pohonné látky musí mít motor i dostatek elektřiny a ta se nedá přepravovat jinak, než v rozměrných a těžkých akumulátorech.

Použití: Zatím nebyly nikdy použity.

3. Iontové motory:



Princip: Pracovní látka je ionizována a elektrostatickým polem urychlena určitým směrem ven.

Výhody: Obrovský specifický impulz (30000-300000N.s/kg).

Nevýhody: Mají velmi nízký tah, fungují jen ve vakuu.

Použití: Hlavně jako motory kosmických sond. Mohou totiž nepřetržitě běžet např. dva měsíce a za tu dobu je celá sonda pomalu urychlována k cíli. To je výhodné hlavně kvůli šetrnosti k vědeckému vybavení sondy.

4. Nukleární motory (atomové,jaderné):



Princip: Pracovní látka se ohřívá v atomovém reaktoru a poté je dopravována do expanzní trysky a z motoru ven.

Výhody: Vysoký specifický impulz (8000N.s/kg).

Nevýhody: Jejich výroba je velmi komplikovaná a drahá, navíc při selhání hrozí radioaktivní zamoření.

Použití: Zatím nebyly použity.

Pozn.: Princip nukleárního pohonu se kdysi plánovalo využít pro tzv. Projekt Orion. Tento typ pohonu ale s radiačním zamořením dokonce počítal! Samotná kosmická loď by byla urychlována výbuchy atomových pum v její spodní části obsahující tzv. tlačný plát s tlumiči. Síla každého výbuchu by údajně vyvolala přetížení maximálně 3G a kosmická loď by se tak i s posádkou mohla velmi jednoduše a rychle dostávat mnohem dále, než je s dnešním pohonem možné. Ale za jakou cenu… Nechat na Zemi a v její atmosféře vybuchnout 30 atomových náloží pro start jedné kosmické lodi by byl sebezničující krok pro planetu.

Následující video je už jen vize vylepšení tohoto projektu - v atmosféře by nevyužíval atomový pohon, ale klasické bloky na tuhé pohonné látky:



5. Fotonové motory:


Princip: Pracují na principu usměrnění velkého množství fotonů určitým směrem, které dokáže ve vakuu vyvolat tah.
Výhody: Obrovský specifický impulz (300000N.s/kg).
Nevýhody: Doposud není vytvořen efektivní způsob vytváření světla, navíc mají tyto motory velmi malý tah.
Použití: Zatím nepoužity.
______________
Zdroj: stránka www.kosmo.cz a Mgr. Antonín Vítek. Csc.


 

3 lidé ohodnotili tento článek.

Komentáře

1 Kaja Kaja | 4. dubna 2009 v 13:29 | Reagovat

Chtelo by to popsat i jine typy raketovych motoru na KPL, prece neexistuje jenom typ s turbocerpadly ne?

2 Tomáš Kovařík Tomáš Kovařík | E-mail | Web | 4. dubna 2009 v 18:38 | Reagovat

Určitě se používají i motory bez turbočerbadel, ale popsaný princip jejich činnosti zůstává většinou stejný - tedy až na tzv. pulzní výbušné motory, o kterých bych tam mohl něco připsat. Časem to rozšířím :)

3 Arawess Arawess | 15. března 2011 v 20:55 | Reagovat

bla bla bla sem uplne blbá

4 pesprd pesprd | 26. října 2013 v 20:21 | Reagovat

To opravdu jsi.

5 Jaroš Jaroš | E-mail | 6. února 2014 v 12:01 | Reagovat

dlouhé jak svině

6 dost dost | E-mail | 6. února 2014 v 12:07 | Reagovat

Velmi zajímavé a poučné

7 uaa uaa | 6. února 2014 v 12:08 | Reagovat

uaaaaaaaaa... nesnáším fyziku!!!!!!!!!

8 dost dost | E-mail | 6. února 2014 v 12:09 | Reagovat

Proč je na školách zavedená Fyzika!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

9 dost dost | 6. února 2014 v 12:10 | Reagovat

A ted Zeměpis asakra!!!!!!!!

10 Nudavefyzice Nudavefyzice | 6. února 2014 v 12:11 | Reagovat

Nudím se velice moc a nemůžu s tímm nic udělat

11 SamáPravda SamáPravda | 6. února 2014 v 12:11 | Reagovat

Souhlasím s těmito názory :DDDD

12 pet pet | 6. února 2014 v 12:12 | Reagovat

ach jo..... jakych pet motoru... jsou tam jenom tri......

13 dost dost | 6. února 2014 v 12:14 | Reagovat

hahahahahahahahahaha

14 dost dost | 6. února 2014 v 12:15 | Reagovat

hahahahahahaha

15 žůžová žůžová | 6. února 2014 v 12:16 | Reagovat

(y) :D

16 krůta krůta | 6. února 2014 v 12:16 | Reagovat

je to nahovno

17 Čubka Čubka | 12. října 2015 v 17:34 | Reagovat

Ty čubko jedna!

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama