Raketentriebwerk / Brennkammer

[Ivanhoe87]

Mir kam gerade etwas in den Kopf was ich mir nicht erklären kann:

Ein flüssigkeits-Raketentriebwerk funktioniert nach folgendem Prinzip:

Man hat 2 Flüssigkeiten, setzt diese unter Druck (meißt mit Radialverdichtern) und spritzt sie dann in die Brennkammer ein. Dort Reagieren sie miteinander und werden durch die Schubdüse ausgestoßen.

Das Problem:

Der Druk, der im Inneren der Brennkammer entsteht, ist doch viel höher als der Druck mit dem die Gase/Flüssigkeiten eingespritzt werden.
Wieso werden die Gase/Flüssigkeiten dann nicht durch ihre Zuleitung zurück gedrückt?
Ich kann mir nicht vorstellen das an den Austrittslöchern Rückstoßventiele angebracht sind, da das Triebwerk ansonsten ja "flackern" würde.

Kann mir das jemand erklären?

mfg Ivanhoe

[Admiral R]

Mir kam gerade etwas in den Kopf was ich mir nicht erklären kann:

Ein flüssigkeits-Raketentriebwerk funktioniert nach folgendem Prinzip:

Man hat 2 Flüssigkeiten, setzt diese unter Druck (meißt mit Radialverdichtern) und spritzt sie dann in die Brennkammer ein. Dort Reagieren sie miteinander und werden durch die Schubdüse ausgestoßen.

Das Problem:

Der Druk, der im Inneren der Brennkammer entsteht, ist doch viel höher als der Druck mit dem die Gase/Flüssigkeiten eingespritzt werden.
Wieso werden die Gase/Flüssigkeiten dann nicht durch ihre Zuleitung zurück gedrückt?
Ich kann mir nicht vorstellen das an den Austrittslöchern Rückstoßventiele angebracht sind, da das Triebwerk ansonsten ja "flackern" würde.

Kann mir das jemand erklären?

mfg Ivanhoe

der "druck" im inneren der brennkammer kann ja problemlos aus der öffnung des triebwerkes austreten und somit das raumschiff antreiben.
außerdem weist du ja nicht mit welchem druck es eingespritzt wird.

[FirstBorg]

Ja, seh ich auch so.
Das ist wie beim Strom. Der Strom fließt mit vorliebe dahin wo der geringste Widerstand ist.
Und die "explosion" die in der Brennkammer entsteht entweicht dahin wo der geringste Gegendruck existiert. Und da die zwei Flüssigkeiten ja unter Druck eingespritzt werden, gibts nur eine Möglichkeit der Entweichrichtung, nämlich nach draußen und nicht zurück in den Tank.

[Ivanhoe87]

Aber wenn der Druck mit dem die Flüssigkeiten eingespritzt werden höher ist als der Druck der beim verbrennen entsteht wäre es doch sinnlos noch etwas verbrennen zu lassen
Klar wird der Großteil durch die Triebwerksdüse entweichen, aber ein Teil der verbrannten Masse müsste doch zurück in die Einspritzdüsen gelangen...

[Bynaus]

Die Antworten sind schon korrekt: Weil das Triebwerk sehr breit ist gegenüber den Einspritzdüsen, und weil dieses, im Gegensatz zu den Einspritzdüsen, dem Gas rein gar keinen Widerstand entgegen setzt, entweicht es, ohne dass die Einspritzdüsen gegen einen besonders hohen Druck arbeiten müssten (Natürlich hättest du im umgekehrten Fall recht, dann würde es keinen Sinn machen, das Gas noch zu verbrennen, wenn man ja ohnehin schon mit demselben Druck das Gas einfach aus einer Düse auspressen kann).

[Boltar]

Bestes Beispiel ist ja auch das Pulsoschubrohrdas ohne irgendwelche Klappen oder Mechanik auskommt

die gase treten ja auch nur an der austrittsöffnung aus und nicht am lufteinlass

mfg

[LuckyGuy]

Zudem würde sich der Austrittsdruck des brennstoffes nicht als Antrieb eigenen. Der Austrittsdruck mag ja so ultrahoch sein, dass er gegen den Gasdruck der Brennkammer ankommt.
Allerdings herrscht diese Druck ja auch nur auf einem winzigen Durchmesser (Durchmesser der Treibstoffzuleitung bzw. der Einspritzdüse).
Deswegen hat "Großvolumige" Triebwerk insgesamt eben doch wesentlich mehr Schubkraft als die "kleinvolumige" Treibstoffzuleitung - auch wenn der Druck der Leitung größer ist.

[Ivanhoe87]

Also, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe:
F=m*a
p=F/A
=> p=m*a/A

Druck in den Einspritzdüsen:
p= m*große Zahl/ kleine Zahl = Sehr Groß

Druck in der Brennkammer:
p= m*sehr große Zahl/ große Zahl = verhälltinsmäßig gleich (x)
............/\............
.........../..\...........
durch die Verbrennung

(x) da: groß / klein ~ sehr groß / groß


Aber da der Druck, den die Athmosphäre dem Innendruck entgegensetzt, geringer ist als der Druck, den die Einspritzdüsen entgegensetzten, entfläucht der Treibstoff in Richtung der Schubdüse und nicht zurück in die Einspritzdüsen.
Ist das ungefähr richtig?

Auf jeden Fall schon mal danke für die Antworten,
mfg Ivanhoe

[Admiral R]

Also, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe:
F=m*a
p=F/A
=> p=m*a/A

Druck in den Einspritzdüsen:
p= m*große Zahl/ kleine Zahl = Sehr Groß

Druck in der Brennkammer:
p= m*sehr große Zahl/ große Zahl = verhälltinsmäßig gleich (x)
............/\............
.........../..\...........
durch die Verbrennung

(x) da: groß / klein ~ sehr groß / groß


Aber da der Druck, den die Athmosphäre dem Innendruck entgegensetzt, geringer ist als der Druck, den die Einspritzdüsen entgegensetzten, entfläucht der Treibstoff in Richtung der Schubdüse und nicht zurück in die Einspritzdüsen.
Ist das ungefähr richtig?

Auf jeden Fall schon mal danke für die Antworten,
mfg Ivanhoe

etwas eigenwillige erklärung aber im prinzip ja

du hast 3 orte mit bestimmtem druck:
1.) der druck mit dem das gemisch eingespritzt wird p = F / A
2.) der druck in der brennkammer der durch die Verbrennung zustandekommt -> laut thermodynamik => p = (n * R * T)/V
3.) der athmosphären druck bzw. im weltraum nahezu kein druck außen

da die öffnung relativ groß ist im gegensatz zu den ventilen und der athmosphärendruck bzw. der druck im weltraum sehr sehr klein im gegensatz zu dem druck an den ventilen , entweicht der druck natürlich nach außenhin und treibt somit die rakete z.b. an!

[i_make_it]

Aber wenn der Druck mit dem die Flüssigkeiten eingespritzt werden höher ist als der Druck der beim verbrennen entsteht wäre es doch sinnlos noch etwas verbrennen zu lassen
Klar wird der Großteil durch die Triebwerksdüse entweichen, aber ein Teil der verbrannten Masse müsste doch zurück in die Einspritzdüsen gelangen...

Dichte von Flüssigkeit versus Dichte von Gas. Plus etwas Gesetze der Thermodynamik & Boyle-Mariott. Danach funktionieren auch unsere Autos.
Beim Verbrennen wird Thermische Arbeit verrichtet, Diese lässt die Verbrennungsrückstände verdampfen, Beim klassischen 2H2-O2 Antrieb sind das Volumen unterschiede von 1:1600.

Für die Manöverdüsen der Mondlander kam die von Braun Truppe übrigens zum selben Schluß. Da diese Düsen nur Rotationen um den Masseschwerpunkt bewirken ist die notwendige Leistung nicht sehr hoch.
Also hat man Flüssig Stickstoff genommen und eine kleine Heizung.
Also nur den Expansionsdruch von der Änderung des Agregatzustandes.
Für nennenswerte Antriebsleistung reicht das aber auf Dauer nicht wirklich aus.
Übrigens kommt beim Einspritzdruck nicht nur das Druckgefälle der Pumpen zum tragen sondern vor allem noch der (aus sicht der Rakete) Hydrostatische Druck in den Tanks und Rohrleitungen. Wenn die Rakete mit 5g beschleunigt ind die Treistoffsäule über der Einspritzdüse 10Meter hoch ist wäre bei einer dichte des Treibstoff von eins, der Hydrostatiche Druck ohne Pumpe schon
5 Bar. Jetzt kommen noch Heizelemente in den Tanks dazu und der Dampfdruck erhöht das ganze noch mal. Da bei Antriebsdüsen die Treibstoffleitungen immer als Kühlwendel um die Düse gelegt werden, nimmt die Temperatur und damit der Druck im Treibstoff kurz vor den Düsen noch mal zu. Da die Pumpen teilweise duch einen abgezweigten Abgasstrom mit angetrieben werden, Erhöht sich die Pumpleistung auch proportional zum Druck im Triebwerk. (wie beim ungesteuerten abgasgetriebenem Turbolader im Auto) Und bleibt sollange kein Bauteil Platzt damit immer größer als der Druck in der Brennkammer.