Feststoff-, Flüssigkeits- und Hybrid Raketen Katharina Higl FOS Friedberg Feststoff-, Flüssigkeits- und Hybrid Raketen

Feststoffrakete Gesamter Treibstoff (Brennstoff + Oxydator) in fester Form in der Brennkammer Zündung durch eine Zündvorrichtung Heißgas entströmt durch die Düse Vorteil: geringe Komplexität des Aufbaus, da weder Ventile, noch weitere Tanks oder Regler benötigt werden Nachteil: keine Steuerung möglich, Tansport

Anwendungsbeispiel Feuerwerkskörper: Prinzip des Rückstoßes Endtreiber: Der Treibstoff brennt von untern nach oben ab Seelentreiber: Eine Bohrung im Treibsatz sorgt für größere Abbrennoberfläche und somit für einen größeren Anfangsschub Der Effektsatz befindet sich über dem Treibstoff, wird gezündet und mit Druck „hinausgesprengt“

Flüssigkeitsrakete Verwendung zweier flüssiger Komponenten, welche in getrennten Tanks mitgeführt werden Treibstoff wird durch Druckgas oder Pumpen in die Brennkammer gepresst Zündung erfolgt entweder durch eine bestimmte Zündvorrichtung oder sie reagieren bei bloßer Berührung (hypergole Treibstoffe) Heißgas entströmt durch die Düse Katharina Higl FOS Friedberg

Vorteile: Steuerung, die durch verschiedene Ventile erreicht wird, Transport Nachteil: Birgt hohe Gefahr durch viele Ventile; Komplexer Aufbau

Anwendungsbeispiel Flüssigkeitsraketen werden hauptsächlich in der Raumfahrt verwendet; d.h. sie werden für Transporte oder Reisen in Weltraum genutzt

Space Shuttle Gleichzeitiger Transport von Mannschaft und Last Fähigkeit des Andockens  Reparatur und Transport von Satelliten möglich  Versorgung von Raumstationen möglich Zwei seitlich angeordente Feststoffbooster, die ¾ des zum Start benötigten Schubs ausmachen Der Außentank beinhält zwei Tanks mit den zwei flüssigen Treibstoffkomponenten Das Haupttriebwerk des Orbiters wird durch den Außentank mit Treibstoff versorgt Können mehrmals eingesetzt werden

Hybridrakete Die Hybridrakete ist eine Mischung aus Feststoff- und Flüssigkeitsrakete Ein fester Treibstoff in der Brennkammer, Oxydator, der zu Verbrennung benötigt wird, in einem seperaten Tank. Einspritzung durch Ventile Der flüssige Treibstoff wird mithilfe von Druckgas oder Pumpen in die Brennkammer gespritzt Die Komponenten reagieren und strömen in Form von Druckgas durch die Düse aus

Vorteil: Steuerbarkeit, An- und Ausschalten möglich, Transport Nachteil: Abbrandoberfläche

Spaceship one

Anwendungsbeispiel SpaceShip One SpaceShip One war das erste von Privatunternehmen, ohne öffentliche Mittel bezahlte, Flugzeug, das die Schallmauer am 17. Dezember 2003 durchbrach. einjährige Zulassung als: „nichteigenstartfähiges Segelflugzeug mit Hilfsantrieb.“ Wurde erstmals bemannt am 21. Juni 2004 mithilfe eines Trägerflugzeugt in die Höhe (ca. 14-15 kilometer) gebracht. In dieser Höhe wird sie ausgeklinkt, um auf bis zu dreifache Schallgeschwindigkeit beschleunigt.

Wird von einem Hybridantrieb angetrieben Erreicht durch ein bestimmtes Flugmanöver eine Höhe von ca. 100 – 110 Kilometer SpaceShip One der erste bemannte Weltraumflug einer privaten Firma in der Geschichte

Anwendungsbereiche der Hybridrakete Hybridraketen werden vor allem als Stufenrakete, Lande-und Aufstiegsstufen und Flugkörper verwendet Stufenrakete: Rakete mit übereinander montierten Stufen, die nach Einsatz leer, zusammen mit den Triebwerken abgeworfen werden  müssen nicht mehr mitbeschleunigt werden

Beispielaufgabe zur Stufenrakete Eine Zweistufige Rakete, deren Stufen 100 & 20 Einheiten betragen. Treibstoffanteil beträgt 90%. Nutzlast beträgt 2 Einheiten. Ziolkowski Raketengleichung: Dazu im Vergleich eine einstufige Rakete mit derselben Nutz- und Treibstoffmasse.

Lande- und Aufstiegsstufen Aufstiegsstufen löst sich von Landestufen Wurde für die Mondlandung benutzt Flugkörper In Form von Höhenforschungsraketen, die unbemannt in den Weltraum geschickt werden, um physikalische Messungen durchzuführen Da solche Einsätze einen hohen Grad an Betriebssicherheit, einfache Handhabung und kompakte Bauweise fordern, ist die Hybridrakete dafür sehr gut geeignet.

Vergleich der Antriebsarten

Vorteile der Hybridrakete Hohes Leistungsvermögen, da eine große Auswahl an Treibstoffkomponenten eine hohe Anzahl an Kombinationen ermöglicht Kompakte Bauweise durch die Wahl kompakter Treibstoffe Stopp-, Wiederzündung-s und Regelfähigkeit

Nachteile der Hybridrakete Die Abbrandoberfläche ändert sich jeden Moment schwer eine optimale Verbrennung zu erreichten keine Vorhandensein von Restmengen nach Brennschluss Kann im Vergleich zur Flüssigkeitsrakete nicht vollkommen leer transportiert werden

Danke für die Aufmerksamkeit ENDE Danke für die Aufmerksamkeit