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3phraim

Anzündhilfe

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Beitrag 7641691 , Hybrid Triebwerk mit Sauerstoff [Alter Beitrag13. Dezember 2017 um 20:55]

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Servus zusammen!

Ein Hybridtriebwerk, dass mit Kunstoffen wie PVC/PMMA usw. als Brennstoff und mit N2O als Oxidator funktioniert ist ja wohl bekannt.

Meine Fragen:
1.) Funktioniert ein Hybridtriebwerk mit Sauerstoff anstatt Lachgas in der Praxis?
2.) Wie lautet die chemische Gleichung für den Verbrennungsvorgang sowohl bei Sauerstoff als auch bei Lachgas?
3.) Wie kann man sich den Schub eines solchen Triebwerks ausrechnen und entscheiden was effektiver ist?

Gerne auch Quellen, habe aber speziell dafür nichts gefunden eek!

Grüße Samuel
FabianH

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FabianH

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Beitrag 7641692 [Alter Beitrag13. Dezember 2017 um 21:31]

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Mit Sauerstoff funktioniert das sehr gut, der ist aber nicht so einfach im Handling. Unter anderem muss man sehr gut isolieren, sonst verbennt der Sauerstoff auf das Metallcasing des Motors. Die Leistung ist wesentlich besser im Vergleich zu Lachgas.
3phraim

Anzündhilfe

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Beitrag 7641696 [Alter Beitrag13. Dezember 2017 um 21:39]

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Was eignet sich denn da als Isolation am Besten?
Trevize

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Beitrag 7641698 [Alter Beitrag13. Dezember 2017 um 22:40]

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Hallo Samuel,

generell gibt es bei Raketenmotoren ein pauschales "am besten" nicht, ebenso wie es keine pauschal korrekten Reaktionsgleichungen gibt.

In einem Raketentriebwerk hast du selbst bei einem Zweistoffsystem wie Wasserstoff/Sauerstoff locker eine Handvoll Reaktionsprodukte (z.B. H, O, OH, H2O, H2). Die Reaktionsgleichungen, die du in der Schule lernst, gelten für Standardbedingungen, bzw. nahe daran. In einem Triebwerk mit 3000 K Brennkammertemperatur und 10 MPa Brennkammerdruck sieht das ganz anders aus und am Düsenausgang nochmal anders.

Das Tool auf dieser Seite (Propep 3): http://www.rimworld.com/loggerusb/propep3/intro.html kann dir helfen, eine Art Reaktionsgleichung aufzustellen. Ebenso kannst du damit Performance-Daten unter verschiedenen Bedingungen ermitteln.

Es gilt letztlich immer, eine Balance zwischen der Machbarkeit und der Performance zu finden. Theoretisch ideal wäre vielleicht ein Hochdruck-Hybrid mit flüssigem Fluor als Oxidator, einem festen Boran als Brennstoff und zusätzlicher Einspritzung von Flüssigwasserstoff als Stützmasse. Sinnvoll umsetzbar ist so etwas aber - selbst für Profis -nicht. Für einen Amateur ist selbst ein Sauerstoff-Hybrid eine sehr anspruchsvolle Geschichte.

Eine "beste" Isolation gibt es auch nicht. Als Amateur kannst du z.B. mit Pertinax schon etwas anfangen.

Grüße

Hagen

Geändert von Trevize am 13. Dezember 2017 um 22:41

3phraim

Anzündhilfe

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Beitrag 7641701 [Alter Beitrag14. Dezember 2017 um 06:39]

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Servus Hagen, vielen Dank für deine sehr hilfreiche Antwort!

Ich weis nicht ob ihr dieses Video schon kennt: https://youtu.be/VI8gdmjEwKc

Ich find das es ein sehr schöner Versuch ist und hab genau dieses Teil auch mal gebaut, meiner Meinung nach ein wenig besser also mit abgefichteten Gewinden am Messingeinsatz und Stahlröhrchen.
Auf eine Düse hab ich vorerst verzichtet, weil ich eig. einfach mal die Verbrennung sehen wollte.

Als ich mich jetzt einmal erkundigt hab ist es ja gewissermaßen unmöglich Lachgas privat zu kaufen.
Allerdings würde ich Sauerstoff halt sehr billig über das Mac Planck Institut bekommen.

Kann ich das eurer Meinung nach mit Sauerstoff ausprobieren oder brennt dabei wirklich auch das Messibg bzw. der Baustahl?

Falls ja wie kann ich es ab einfachsten Isolieren?
FabianH

Grand Master of Rocketry


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FabianH

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Beitrag 7641702 [Alter Beitrag14. Dezember 2017 um 06:54]

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Eine optimale Isolation muss temperaturbeständig sein, eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, elastisch genug sein um bei den hohen temperaturen nicht zu platzen(Wärmeausdehnung) und formbar oder mechanisch bearbeitbar muss das Material natürlich auch sein. Da bleiben also nicht viele Materialien übrig.

Gruß Fabian
Trevize

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Beitrag 7641703 [Alter Beitrag14. Dezember 2017 um 18:44]

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Das "Hybridtriebwerk" im Video läuft mit gasförmigem Sauerstoff (GOX). Das Handling von GOX ist wesentlich einfacher, als das von LOX (siehe z.B. hier: http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/propulsion/3-why-are-cryogens-hard-to-handle.html ).

Der Brennkammerdruck dürfte im unteren einstelligen bar-Bereich gelegen haben. Das ist bestenfalls ein Demo-Modell. Wenn es dir nur um die Optik geht, eine tolle Sache - du hattest dich aber nach Performance ("...effektiver...") erkundigt.

Da man bei Hybriden eine Menge Fehler machen kann, würde ich dir empfehlen, zunächst mit einem kommerziell erhältlichen System anzufangen. Das schont Konto, Nerven und die körperliche Unversehrtheit (auch Hybridtriebwerke können platzen). Einen günstigen Hybriden, den du mit einfachen Sahnekapseln (d.h. keine Beschaffungsprobleme) betreiben kannst, gibt es z.B. hier: http://www.eclipserocketry.com/catalog/.

Grüße

Hagen
3phraim

Anzündhilfe

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Beitrag 7641704 [Alter Beitrag14. Dezember 2017 um 20:21]

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Ach tatsächlich dann hab ich das irgendwie falsch verstanden, dachte ich habe irgendwo N2O gelesen, Danke!

Ich will das nur der Optik wegen machen.

Wegen der Effektivität habe ich nur gefragt, weil es mich interessiert hat, da ich auch schon öfter gelesen habe, dass N2O so gut sein soll wegen dem hohen Druck bei Raumtemp.

Und... auch nur Interesse halber: Als du oben von den Isolatoren geschrieben hast, bist du da von LOX oder GOX ausgegangen? Braucht man für GOX auch Isolatoren, oder ist das wirklich so leicht zu handeln, dass z.B. bei einer Stahlbrennkammer nichts abbrennt, auch ohne Isolation?

Den Gefahren bei einem Selbstbau eines Hybriden bin ich mir durchaus bewusst, aber Danke für den Hinweis.

Ja so einen Microhybriden wollte ich mir auf der Internetseite mal kaufen, aber ich konnte aus irgendeinem komischen Grund nicht mit Paypal bezahlen..

Grüße

Samuel
Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 7641709 [Alter Beitrag14. Dezember 2017 um 23:42]

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N2O hat einen deutlich schlechteren spezifischen Impuls als Sauerstoff (bei gleichem Brennstoff und vergleichbaren Bedingungen). Die Selbstverflüssigung bei relativ hohen Drücken bei Raumtemperatur macht es aber gut geeignet für einfache Hybridtriebwerke, die dann keine aufwändigen Pumpen oder andere Bedruckungssysteme brauchen. Bei gasförmigem Sauerstoff bist Du pro Masse zwar auch recht effizient, hast aber einen sehr geringen Massedurchsatz und kannst daher keine großen Schübe erzeugen.

Oliver
Diplom-Pyromane

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Beitrag 7641720 , Microhybrid [Alter Beitrag15. Dezember 2017 um 21:01]

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Hallo,

meiner Meinung (und Erfahrung) nach ist der Microhybrid gut geeignet, um das grundsätzliche Funktionsverständnis zu entwickeln, das einem auch bei den größeren Motoren hilft. Dazu gehört sicher auch das Experimentieren mit verschiedenen, selbst hergestellten Grains, burst discs und Anzündmitteln. Allerdings ist es schwierig, dem Motor zuverlässig Leistung zu entlocken, ich hatte zumindest viele Fehlversuche. Und auch bei voller Leistung entspricht der Motor nicht viel mehr als einem E-Motor (allerdings bei erheblich höherem Gewicht, was den Einsatz in einer Rakete schwieriger macht-> Leichtbau-Skills sind da gefragt und keine Steinmetz-Modelle, denn ein Bergungssystem braucht ja auch noch Platz). Nichtsdestotrotz habe ich mir den Motor zu den großen Hybriden gelegt, um ihn mal umzubauen auf externe Gasversorgung wie für die anderen Motoren, die ich fliege. Solltest Du irgendwann mal größere Hybridmotoren fliegen wollen, kann ich die Contrail-Hybrids empfehlen, die sind einfach zu preppen und sehr gutmütig auch zu Anfängern bei eindrucksvoller Performance (und geilem Sound). Hybride haben bei aller Schönheit den Nachteil, wesentlich mehr an Equipment mitschleppen und anschaffen zu müssen. Das ist aber alles Geschmackssache. Trotzdem würde ich erst einiges an Erfahrung mit Festtreibstoffraketen sammeln und auch einige Zeit im P2 Bereich zu verbringen, das erleichtert den Einstieg sehr, denn man kann dadurch einige Unbekannte aus der Gleichung eliminieren.

Falls Du in NRW unterwegs bist, kannst Du gerne mal einen Flugtag in Zülpich besuchen, wir versuchen dort immer auch Hybride zu fliegen.

Gruß

Thomas









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