raketmotor 1.0
Bron:
Torsten Bolten
(
CC BY-SA 3.0
)
Semagram (extra betekenisinformatie)
Een raketmotor…
is een motor
- [Groep] behoort tot de reactiemotoren
- [Functie] dient om een raket voort te stuwen
- [Eigenschap of hoedanigheid algemeen] kan ook functioneren in een omgeving zoals de ruimte waar geen zuurstof meer aanwezig is
- [Werking of functionering] beweegt een raket voort volgens het natuurkundige principe 'actie = reactie', waarbij door de actie van het versnellen en van het met grote snelheid uitstoten van een straal materie, als reactie de motor in tegengestelde richting gaat voortbewegen
- [Wijze] wordt aangedreven door de verbranding van brandstof waarbij zuurstof of een ander oxidatiemiddel wordt betrokken uit een reservoir
- [Onderscheid of tegenstelling] onderscheidt zich van een straalmotor die voor de verbranding van brandstof zuurstof gebruikt uit de atmosferische lucht
Algemene voorbeelden
Nu moeten we toch eens bekijken hoe de motor eigenlijk een raket kan voortbewegen. Of je nu vloeibare brandstoffen gebruikt of vaste, in beide gevallen krijg je heel veel heet gas. Dat gas drukt in de motor. Er is maar een plek waar het uit kan, en dat is de opening van de raketmotor. Omdat het gas daar kan ontsnappen duwt de motor als het ware zichzelf vooruit. Je kunt dit gemakkelijk zelf controleren door een ballon op te blazen en hem dan los te laten. De ballon vliegt door de kamer omdat het gas (de lucht in dit geval) hem voortduwt. Een raket moet ook snel gaan. Daarom zit er een vernauwing in de raketmotor (bekijk de figuur maar eens goed). Het gas moet door een nauwere opening en gaat daardoor sneller stromen.
De raketmotor verschilt grondig van de vliegtuigmotor […]. Ten eerste heeft een raket geen lucht om zich tegen af te duwen. Voorts moet zij haar eigen zuurstof meebrengen voor de verbranding [...]. Elke beweging is het resultaat van de wet van actie en reactie. Deze zegt dat elke kracht gepaard gaat met een even grote kracht, maar dan in de tegengestelde richting. Een vliegtuig bijvoorbeeld, duwt met haar snelle schroeven de lucht achteruit (actie). Gevolg: zélf vliegt het vooruit (reactie) […]. Een raket heeft géén schroeven. De reden is dat er hoog in de atmosfeer geen lucht - of eender ander gas - genoeg te vinden is om zich tegen af te duwen. Maar toch vliegt de raket verder […]. Eigenlijk is het dan ook beter om te zeggen dat de raket, omdat ze buiten niets heeft om zich tegen af te duwen, zélf dingen meebrengt die ze zo krachtig achteruit werpt, dat ze zelf vooruit gaat.
Omdat de gassen die ontstaan tijdens de verbranding meer ruimte innemen duwen ze de omgeving weg. Van dat weg duwen maken we gebruik in een verbandingsmotor. Bij een auto wordt de zuiger van de cylinder omhoog geduwd, bij een straalmotor en een raketmotor wordt de uitlaatpijp en dus het hele vliegtuig of de raket weggeduwd. Een straalmotor en een raketmotor werken ongeveer hetzelfde, maar er is een belangrijk verschil. Verbranden is een chemische reactie tussen de brandstof en zuurstof. De lucht om ons heen bestaat voor een kwart uit zuurstof (driekwart is stikstof). Daarom heb je voor verbranden altijd lucht nodig. Een straalmotor heeft dan ook een grote luchtinlaat aan de voorkant. Een raketmotor heeft geen luchtinlaat aan de voorkant, immers in de ruimte is helemaal geen lucht! In plaats daarvan moet een raketmotor naast een brandstoftank ook een zuurstoftank hebben [...]. Overigens hoeft de zuurstof niet per sé als gas aanwezig te zijn. Afhankelijk van de manier van verbranden kun je de zuurstof ook op een 'chemische manier' meenemen.
Een raketmotor, zoals die van de X-15 of van de Ariane of de ruimtependel, gebruikt voor de verbranding zuurstof of een gelijkaardige stof die hij meevoert in een tank, in plaats van zuurstof uit de omgevingslucht.
De raket stijgt op de raketmotor op tot ze Mach 3 bereikt, schakelt dan over op de scramjet, die luchtzuurstof gebruikt, tot Mach 8, om dan weer op de raketmotor over te schakelen en zo de atmosfeer te verlaten.