Rakettmootor

Allikas: Vikipeedia
Vedelkütusrakettmootori RS-68 katsetamine

Rakettmootor on reaktiivmootor, mis ei vaja reaktiivjoa tekitamiseks väliskeskkonda[1] ja mis seega peab kogu vajaminevat reaktsioonimassi kaasas kandma. Rakettmootor on peamine kosmonautikas kasutatav mootor[1].

Tänapäeval kasutatakse peamiselt keemilisi rakettmootoreidvedelkütus- ja tahkekütusrakettmootoreid[1], kuid kasutusel on ka tuuma- ja elektrirakettmootorid[1].

Teooria[muuda | redigeeri lähteteksti]

Rakettmootorite töö aluseks on impulsi jäävuse seadus.

Siinses käsitluses on tehtud järgnevad lihtsustavad eeldused:

  1. Rakett on isoleeritud süsteem st sellele ei mõju teisi jõude peale mootori tekitatud tõukejõu
  2. Tõukejõud \textstyle T ja reaktsioonimassi efektiivne väljumiskiirus \textstyle v_e on rakettmootori töötamise ajal konstantsed.
 \Delta p_r = \Delta p_m
  • kus \textstyle p_r on raketi impulss, ning \textstyle p_m reaktsioonimassi impulss.

Tõukejõud avaldub impulsi definitsiooni ja Newtoni 3. seaduse kohaselt

 T = -\frac{d}{dt} p_m = -\frac{d}{dt} m(t) v_e = -\dot{m}v_e

ja raketi impulsi muut ajahetkel \textstyle t

 \Delta p_r(t) = T t = \dot{m} v_e t.

Raketi kiiruse muut avaldub Tsiolkovski raketivõrrandist:

\Delta v = v_\text{e} \ln \frac{m_0}{m_1} [2]

Energeetiline efektiivsus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Rakettmootoris vabastatud energiast läheb vaid osa raketi kineetilise energia tõstmiseks ehk raketi kiirendamiseks. Erinevad kaod on seotud põlemise ebaefektiivsusega, soojuskadudega põlemiskambri seintesse, soojuskadudega reaktiivjoa jääksoojusse ning kineetilise energia kaoga reaktiivjoa enda liikumisse.

Jättes kõrvale soojuskaod on võimalik leida rakettmootori tõuke-efektiivsus, st suhe raketi ning reaktiivjoa kineetiliste energiate vahel:

 \eta = \frac {2 \frac {v_r}{v_e}} {1 + \frac{v_r}{v_e}^2},
  • kus \textstyle \eta on kasutegur ning \textstyle v_r raketi liikumise kiirus[3]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1981. Tehnikaleksikon. Tallinn, Valgus. Lk 416
  2. Benson, Tom, toim., Ideal Rocket Equation, NASA, http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktpow.html. Välja otsitud 24.11.2013 
  3. Sutton, George P.; Biblarz, Oscar (2001), Rocket Propulsion Elements (7. väljaanne), New York: John Wiley and Sons, Inc, ISBN 0-471-32642-9, http://web.mit.edu/e_peters/Public/Rockets/Rocket_Propulsion_Elements.pdf. Välja otsitud 24.11.2013