Wo wirkt der Schub in einem Raketentriebwerk und wie wird er auf die Raketenstruktur übertragen?

Ein Raketentriebwerk ist im Grunde ein Gerät, das einen hohen Druck in der Kammer erzeugt und der Druckunterschied eine Kraft erzeugt.

Eine Düse hilft bei der effektiven Beschleunigung der Strömung und erhöht den Schub.

Aber wo genau würde die Schubkraft wirken? Befindet es sich an der Düse oder an der Oberseite der Brennkammer oder am ganzen Körper oder an einer anderen Stelle?

Außerdem kann die Antwort je nach Kraftstoffart variieren, da Flüssigmotoren und Feststoffmotoren eine unterschiedliche Konstruktion haben.

Wie wird schließlich die Kraft auf die gesamte Raketenstruktur übertragen? Eine Struktur, die einer solchen konzentrierten Belastung standhalten kann, muss wirklich stark und gut konstruiert sein. Welche Materialien werden dafür in der Regel verwendet und wie ist das allgemein übliche Design?

verwandt (wo wirkt die Schubkraft): space.stackexchange.com/questions/18904/…
Der Schub wird normalerweise durch die Schubstruktur übertragen

Antworten (2)

Der Schub wirkt aufgrund der darin enthaltenen Druckdifferenz auf die Düsen- und Brennkammerwände. Am Beispiel des RS-25 (SSME) mit Abbildungen aus diesem PDF kann ich einige der Komponenten hervorheben.

Seite 11 (pdf Seite 17) zeigt die kardanische Lageranordnung, eine aus einem Titanschmiedestück hergestellte Kugelgelenkanordnung. Dort wird mehr oder weniger die gesamte Schublast auf die Schubstruktur des Fahrzeugs übertragen.

Seite 23 (pdf Seite 29) zeigt den Block IIA-Antriebskopf, der die Brennkammer und die Turbopumpenbaugruppe darstellt. In der oberen Mitte der Brennkammer sehen Sie einen blumenförmigen Flansch, der mit der kardanischen Lagerbaugruppe verschraubt ist und an dem die Last von der Brennkammer/Düsenbaugruppe übertragen wird. Sie können dies auch auf Seite 26 (pdf Seite 32) und ausführlicher auf Seite 42 (pdf Seite 48) sehen – beachten Sie den Begriff „Schubkegel“.

Die Seiten 45 und 46 (pdf Seiten 51 und 52) zeigen Details der Brennkammer. Die Last von der Düse wird hauptsächlich durch den Halsring nach oben geleitet, außer nicht wirklich, da sie auch mit dem tatsächlich in der Brennkammer vorhandenen Abgas reagiert. Der Halsring steht aller Wahrscheinlichkeit nach beim Zünden des Motors unter Spannung.

Das Düsendetail ist auf den Seiten 49 und 51 (pdf-Seiten 55 und 57) zu sehen, Sie können den Flansch sehen, durch den es an der Brennkammer am oberen Rand der Abbildung befestigt ist. Die Hatbands reagieren auf die durch den Druck in der Düse erzeugten Ringspannungen und verhindern, dass sie einfach auseinander bläst, ähnlich wie die Eisenbänder an einem Whiskyfass. Die konische (ähnliche) Form der Düse bedeutet, dass das Nettoergebnis des Drucks nach oben gerichtet ist.

Haben Sie eine Ahnung, welcher Anteil der Kraft, die die Rakete beschleunigt, tatsächlich über die Düse übertragen wird, verglichen mit der der Verbrennungs- und Expansionskammer(n)? Mehr als ein paar Prozent?
Ich weiß es nicht ohne Weiteres, aber Sie könnten eine vernünftige Annäherung erhalten, indem Sie die axiale Komponente der Druckverteilung über die Düsenfläche integrieren

Die Kraft des Raketentriebwerks wird durch den Thrust Frame Adapter auf die Raketenstruktur übertragen. Dies ist ein Rahmen, der für die vom Motor erzeugten Newton-Kraft ausgelegt ist.

Das tragende Skelett des Raumfahrzeugs ist auf dem Schubrahmenadapter aufgebaut, und die Komponenten des Raumfahrzeugs sind an dem Skelett befestigt.Schubrahmenadapter

( Bildquelle )

Wo wirkt der Schub in einem Raketentriebwerk und wie wird er auf die Raketenstruktur übertragen?
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