Hi,

erkläre mal den kleinen Unterschied genauer.

Gruß

Neil

Grüsse!

Zitat:

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Sollte nächstens gepostet werden, eine umfassende Theorie zum stabilen Flug einer Wara etc.

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Also das würde mich echt auch interessieren. Bin gespannt!

MfG Stefan

@Neil

Ja, beide Raketen sind "echte" Raketen.
Auf was ich hinaus wollte ist, wie der Schub, oder eben der Massenausstoss zu Stande kommt.

So viel ich weiss, hat die Ausströmgeschwindigkeit einer PyroRak mit der Brenngeschwindigkeit der chemischen Elemente zu tun. Oder nicht?
Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ist es nicht so, dass der Druck in der Düse hauptsächlich dafür verantwortlich ist, wie schnell/ wie viel pro Zeiteinheit vom Brennstoff abbrennt? Die Ausstossgeschwindigkeit der Gase hat aber wohl nur Minimal was mit dem Druck in der Düse zu tun? Vielmehr spielt für die Ausstossgeschwindigkeit die chemische Eigenschaft der Brennstoffe eine Rolle. So sollte theoretisch mit Wasserstoff und Sauerstoff die höchste Ausstossgeschwindigkeit erzielt werden?

Eine noch andere Schuberzeugung wäre beim Ionenantrieb. Auch hier entsteht der Schub aus einer Masse, die nach hinten beschleunigt wird. Aber wie nun diese Masse beschleunigt wird, ist anders.
Und darauf wollte ich eigentlich hinaus.

Gruss,
JKH

Geändert von JKH am 01. Dezember 2007 um 15:16

Zitat:

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Original geschrieben von JKH
Die Ausstossgeschwindigkeit der Gase hat aber wohl nur Minimal was mit dem Druck in der Düse zu tun? Vielmehr spielt für die Ausstossgeschwindigkeit die chemische Eigenschaft der Brennstoffe eine Rolle. So sollte theoretisch mit Wasserstoff und Sauerstoff die höchste Ausstossgeschwindigkeit erzielt werden?

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Hi, ein kleiner Fehler:
Raketenmotoren sind ein extrem komplexes System, auf dem letzten RaFliTag gab es dazu einige sehr gute Vorträge. Die kurze Antwort auf den zitierten Text lautet als NEIN!
(Treib-)Stoffe haben in der Regel ein vom Druck abhängiges Brennverhalten. Die Düse bestimmt zum einen den Brennkammerdruck, zum anderen aber auch, wie effektiv die Gase expandiert werden. Je nach verwendeter Düse brennt der Motor nicht vernünftig, optimal, oder aber er platzt, weil eine kritische Druckschwelle überschritten wird. (@Siggi, Peter: Ich erinnere mich noch an eure schönen Diagramme )
Und da der Druck die Ausstoßgeschwindigkeit bestimmt, hat die Düse sehr wohl einen großen Einfluss darauf.
Davon abgesehen gibt es, wenn ich nicht gerade schwer verwirrt bin, deutlich leistungsfähigere Treibstoffe als Wasserstoff und Sauerstoff.

mfG
Markus

Geändert von MarkusJ am 01. Dezember 2007 um 15:36

Hi Markus

Zitat:

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Die Düse bestimmt zum einen den Brennkammerdruck, zum anderen aber auch, wie effektiv die Gase expandiert werden. Je nach verwendeter Düse brennt der Motor nicht vernünftig, optimal, oder aber er platzt, weil eine kritische Druckschwelle überschritten wird.

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Ja, die Düse und die Brennkammer beeinflussen stark das Brennverhalten. Ohne eine optimale Düse, würden sich die Gase stauen, bzw. abgebremst werden. Die Effektivität des Motors hängt sicher von seinem Design ab.
Doch habe ich noch nie gehört, dass eine Erhöhung des Kammerdruckes eine Leistungssteigerung bewirkt. Klar, es muss der richtige Druck vorhanden sein, aber dieser wird doch von der Brenngeschwindigkeit bestimmt. Die Grösse und Form der Düse muss dann auf den Brennstoff optimiert werden. Ist die Düse dann aber optimal, lässt sich keine höhere Leistung mehr erzielen. Ich hoffe Du verstehst was ich meine.

Wir hatten in der Schule mal Raketen, aber nur sehr oberflächlich. Da hiess es, dass die Triebwerkleistungswerte vom Impuls abhängen. Also m*v. Und v würde vom Brennstoff abhängen.
Da hatten wir so eine Liste mit welchen Treibstoffgemischen man welche Ausströmgeschwindigkeit erzielt. Pulverraketen erzielten eine Ausströmgeschwindigkeit von etwa 2500m/s, Benzin-Sauerstoff etwa 3000m/s und ein Wasserstoff-Sauerstoff Triebwerk auf dem Prüfstand ~4000m/s.

Zitat:

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Davon abgesehen gibt es, wenn ich nicht gerade schwer verwirrt bin, deutlich leistungsfähigere Treibstoffe als Wasserstoff und Sauerstoff.

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Da bin ich mir nicht so sicher. Es gibt Treibstoffe, die sich für Raketen besser eignen, da der Düsenaufbau und die Lagerung im Tank nicht so aufwändig sind. Heisst, man spart Gewicht (und Geld). Da die Rakete nun leichter ist, erreicht man auch höhere Endgeschwindigkeit als mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Rakete. Deswegen ist aber die Leistung des Motors nicht grösser.
Aber vielleicht ist man mittlerweile in der Forschung schon weiter... und hat Treibstoffe mit noch höhere Ausströmgeschwindigkeit als Wasserstoff-Sauerstoff entwickelt.

Gruss,
Jonathan

Nun Jonathan, da muss ich dich korrigieren.
Wie schon erwähnt, hielten Siggi und Peter auf dem RaFliTag Vorträge über die Motorenphysik.
In der Regel brennen die Raketentreibstoffe unter höherem Druck schneller ab, das ist auch der Grund, warum es möglich ist, so manchen Treibstoff an der Luft langsam vor sich hinbrennen zu lassen, während er in einem geschlossenen Gefäß eine Bombe abgeben würde.

Du wirfst hier zwei Zahlen in einen Topf: Zum einen die Abbrandgeschwindigkeit und zum anderen die Ausstoßgeschwindigkeit.
Erstere ist eine vom Druck abhängige Funktion, die für jeden Treibstoff (+Brennkammer&Grainform) unterschiedlich ist. Wie schon erwähnt, in der Regel brennen Treibstoffe unter höheren Drucken schneller ab, bis wir irgendwann bei einer Explosion ankommen.
Letztere ergibt sich aus diversen Düsenparametern (Durchmesser, Form etc.) und dem Brennkammerdruck.
Zusammen bilden diese beiden Gleichungen ein System, welches den Motor grob beschreibt und es ermöglicht, herauszufinden, wie sich dieser Verhält, sprich Brennkammerdruck, Ausstoßgeschwindigkeit etc. angibt.

Die Formel, auf die du anspielst, spricht übrigens von der Ausstoßgeschwindigkeit!

Zum zweiten Punkt: Es gibt Treibstoffe, die einen DEUTLICH höheren spezifischen Impuls (das ist die relevante Größe) bringen, als Wasserstoff und Sauerstoff. Als Beispiel sie hier die Kombination F2 + O2 genannt!

mfG
Markus

PS: Du hast es schon wieder getan Ausstoßgeschwindigkeit <> Abbrandgeschwindigkeit

Hi,

die Abbrandgeschwindigkeit beträgt nur wenige mm/s und ist vom Brennkammerdruck abhänig. Es gibt für neue Treibstoffe eine Versuchbrennkammer die nur aus einem Druckbehälter und einem einfachen Loch als Düse besteht. Es wird immer die gleiche Menge Brennstoff eingefüllt. Die Querschnittsfläche der Brennkammer ergibt die Abbrandoberfläche. Das ganze wird gezündet und die Zeit gemessen bis der Treibstoff verrbannt ist. Dann wird der Versuch wiederholt, aber diesmal mit einer anderen Öffnungsgröße. Wieder wird die Zeit gemessen.
Durch das variieren der Öffnungsgröße, wird ein Unterschiedlicher Druck erzeugt. Das Loch oder auch die Düse staut tatsächlich Gase auf. Läst man gleichzeitig den (Stau)Druck messen, ergibt sich eine Abhänigkeit der Abbrandgeschwindigkeit zum Druck.
Mit diesem Versuch kann man den optimalen druck bestimmen.
Der nächste Schritt ist dann die optimale Düse zu finden, die dann die Auströmgeschwindigkeit erzeugt.

Die Angaben die du zitiert hast, sind errechnete Werte. Man nimmt die Energie die man aus einem Molekül der Treibstoffe gewinnt, und beschleunigt damit die Masse der Verbrennungsprodukte. Das ist die theoretische Obergrenze.
Wasserstoff und Sauerstoff sind deswegen ideal, weil das Wasser was entsteht ein sehr leichtes Molekül ist und sehr schnell beschleunigt werden kann, den je schneller die Abgase sind, desto effektiver wird das Ganze. Man fährt sogar mit einem Überschuß an Wasserstoff. Dieser wird als Wasserstoff ausgestoßen und weil es nichts leichteres gibt als Element, ist er am schnellsten.
Das der Brennkammerdruck entscheident ist, zeigt die Geschichte der Motoren. Am Anfang lagen die drücke sehr niedrig. Je effektiver die Triebwerke wurden, desto höher wurden die Brennkammerdrücke. Genau wie bei den WaRas. Je mehr Druck im Tank, desto besser. Auch hier gibt es keinen Unterschied.

Gruß

Neil

Nehmen wir mal nicht das Fluggerät, sondern den Konstrukteur. Der eine baut Wara, der andere ein Rauchermodell. Wer hat die Nase vorn und baut eine richtige Rakete? Ganz klar, der Wara!

Und warum ist das so?

Weil der Wasserraketenbauer in der glücklichen Lage ist, den Antrieb selbst konstruieren zu dürfen. Den meisten Rauchern ist das verwehrt. Darum sind sie auch eher Spengler, die eine Raketenkarosserie bauen und mit Fertigmotoren aus der Fabrik bestücken.

Aber die Faszination Rakete geht wesentlich von dem einzigartigen Antrieb aus, Stichwort: Actio = Reactio, was natürlich für Wara wie Raucherraketen gleichermaßen gilt. Darum sind auch beide lupenreine Raketen.

ALs ich Jugendlicher war, haben wir ganz selbstverständlich mit allen möglichen Chemikalien unsere Motoren selbst zu bauen versucht. Wir nannten das Raketen bauen. Ohne "Modell", weder vor noch hinter dem Wort "Rakete". Allein schon die Beschäftigung mit dem Motor hieß ganz selbstverständlich "Raketen bauen". Und wenn wir mal einen Motor gebaut hatten, dann war die Rakete außen rum eher die lästige Pflicht, und sicher nicht das "Kerngeschäft".

Das dürfen heute nur noch die Waras (und die Hybridkonstrukteuere, bis der Schäuble das auch noch verbietet). Ich vermute mal daß ein Teil der Faszination, die so eine lebendige Wara Szene hervorbringt, in genau diesem Punkt besteht, daß man selber und mit handelsüblichen Mitteln einen echten Raketenflug schaffen kann.

Geändert von Peter am 01. Dezember 2007 um 19:58

Hi

Danke Markus und Neil für die Antworten.

So was mit dem Druck hab ich eigentlich auch vermutet. Schlussendlich wird der Schub ja über den Düseninnendruck auf die Rakete übertragen.

Mein Lehrer erklärte uns dazumal mit Hilfe der Raketengrundgleichung, (da das Verhältnis Leer- zu Startgewicht der Rakete unter einem Ln steht) dass eine Erhöhung der Ausströmgeschwindigkeit mehr bringt, als den spezifischen Impuls mit mehr Massenausstoss zu erhöhen.
Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, dann sollte ein Raketentriebwerk umso effizienter sein, je grösser das Verhältnis Energie pro Masseneinheit ist?
Ich glaube, ich hab's verstanden. Bisher dachte ich immer, die Ausströmgeschwindigkeit hinge von einer chemischen Eigenschaft der Brennstoffe ab. Dabei ist dafür nur die freiwerdende Energie verantwortlich. Von dem her ist das Prinzip WaRa und Pyro kaum verschieden, beide Male schiebt der Druck in der Düse die Materie nach hinten und es entsteht ein Impuls.
Unterschied ist dann wohl nur die Druckerzeugung. Hier liesse sich differenzieren.

@Peter
Ganz meiner Meinung!

Gruss,
Jonathan

PS: Hehe, ja, Abbrandgeschwindigkeit und Ausstoßgeschwindigkeit muss ich wohl öfters verwechselt haben.
Sry!

Grüße!

Also Peter, du hast meiner Meinung nach genau den Nagel auf den Kopf getroffen (und den Grund warum ich WaRa fliegen möchte)
Ich persönlich Frage mich, wann das Wort "Modell" vor dem Raketenbau gekommen ist. Immerhin wurden die ersten Versuchsraketen von Korolev und von Braun auch nicht "Modellraketen" genannt sondern Raketen, obwohl sie nicht viel größer waren als HP-Smoker.

MfG Stefan

PS: Danke Leute, ihr macht diesen Beitrag zu einem echten Lesegenuss!

Geändert von segejkorolev am 02. Dezember 2007 um 15:46