Warum haben viele russische Raketentriebwerke mehrere Düsen?
Bei amerikanischen Triebwerken habe ich bisher immer nur welche mit einer Düse (nozzle) gesehen, aber viele russische Raketen (Sojuz, Energija;erste Stufe Atlas V) haben mehrere, meist vier, Düsen. Warum machen die das so?
6 Antworten
Das sind nicht mehrere Düsen sondern mehrere Brennkammern mit jeweils einer eigenen Düse die zu einem gemeinsamen Aggregat zusammengeschlossen sind.
Diese haben sich bei den Russen als stabiler herausgestellt, ursprünglich waren jedoch auch für die Sojus Einkammertriebwerke wie zB das RD-105 und RD-106 herausgestellt.
Weil die Russen kein stabiles Einkammer Triebwerk zu dieser hinbekommen haben und sich das RD107 als stabiler herausgestellt hat.
Man hat mehrere Triebwerke entwickelt und das stabilste genommen und in die Rakete eingebaut. Meines wissens nach gibt es aber keine Regel wonach Multikammertriebwerke generell stabiler sein sollten als Einkammertriebwerke.
Es gab auch bei den Russen danach immer noch Einkammertriebwerke:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kusnezow_NK-33
Ich würde auch generell behaupten, dass Einkammertriebwerke besonders hinsichtlich der Kühlung einfacher sein sollten, als Multikammertriebwerke. Der einzige Grund warum die Sojus diese Triebwerke verwendet ist, weil sie sich im Jahrelangen Einsatz bewährt haben und als sehr zuverlässig gelten. Ein wechsel des Triebwerks wäre ein hohes Risiko.
Btw die RD und NK Serie sind von unterschiedlichen Entwicklern und basieren jeweils am Vorgänger, dadurch, dass das RD-170 und RD-180 auf dem RD107 basieren hat man vermutlich die Multibrennkammerstruktur beibehalten.
Btw es gibt auch eine Sojusvariante mit NK33 Triebwerk. Standard ist aber auch hier immer noch das RD-107 und die weiterentwicklungen von diesem.
Bei kleinen Einheiten sind die Vibrationen und Stöße geringen und überlagern sich.
Das weiß man ja bei Verbrennungsmotoren mit mehreren Zylindern.
Die Yamaha XT 500 (in den 70iger Jahren gebaut) hatte nur 1 Zylinder mit 1 Kolben und die Vibrationen waren so groß,dass das Vorderrad bei´m warten vor einer Ampel stark zitterte.
Auch bei´m Treckerbau ist man von 1-Zylindermaschien abgegangen,wie beim Lanz Bulldog,weil da auch starke Vibrationen auftreten.
Manchmal sieht man noch solche Oldtimer und da zittert die ganze Karre wie verrückt.
Wenn eine ausfällt hat man immer noch 3 oder so!
Beispiel:bei einer Kerze kann man beobachten,das die verbrennung nicht absolut konstant ist,daher kommt das Flackern.
Bei Raketentriebwerken ist das auch so (es kommt zu Stößen im Triebwerk) und um so größer diese sind,um so schlimmer wird das,was bis zur Zerstörung führen kann.
Um dies zu verhindern,haben die Russen so viele Triebwerke und auch ist die Gefahr kleiner,wenn man ein Triebwerk nach 1 Minute Brenndauer ausfällt,dann kann man die verbleibenden Triebwerke halt länger brennen lassen.
Auch hatte das Space Shuttel auch 3 Triebwerke,glaub ich und es wäre vom Materialeinsatz besser gewesen,wenn man 1 großes Triebwerk genommen hätte.
Frage ist nur,ob dies überhaupt geht und bei einem Ausfall hat man dann keine Reserven mehr.
Ich bin mir bei diesem Triebwerkstyp allerdings nicht sicher ob die unbedingt ausfallsicherer sind.
Es handelt sich ja nur um mehrere Brennkammern welche alle an einer einzigen Turbopumpe hängen. Also wenn man die Pumpe abschaltet/ausfällt gehen alle 4 gleichzeitig aus.
Daher verwendet die Sojus ja nicht nur ein so ein Triebwerk sondern 5 insgesamt, die hat also 20 Düsen, in der ersten und zweiten Stufe.
Die 4 Düsen gehören also alle zum selben Triebwerk und sind keine einzelnen Triebwerke.
Die Saturn V hatte ja 5 Düsen und in jeder Düse war ein "Injektor",der den Kraftstoff einspritzte.
Auch die Amerikaner hatten das Problem,dass der Bennstoff nicht gleichmäßig verbrannte und an der Rakete traten gefährliche Stöße und Schwingungen auf,die vom Triebwerk verursacht wurden.
Das ist bei jeder Antriebsmaschine so und wenn das priodisch auftretende Kraftschwankungen auftreten,dann ist das sehr gefährlich,weil jedes System eine Eigenfrequenz hat.
Beispiel:Wenn eine Kompanie Soldaten im Gleichschritt über eine Brücke maschiert und dann die Eigenfrequenz der Brücke zufällig getroffen wird,von diesen rythmischen Stampfen,dann fängt die ganze Brücke an zu schwingen und es können Schäden entstehen,bis hin zum Zusammenbruch.
Die Vibrationen und Stöße kommen von der ungleichmäßigen Verbrennung und nicht von den Teile für die Kraftstoffzufuhr.
Über die Stabilität habe ich in dem Kommentar auch keine Aussage gemacht, sondern nur dass 4 Kammertriebwerke nicht unbedingt eine Redundanz bieten.
- die Atlas ist eine us-amerikanische Rakete.
- Es hängt vom Betrachter, sprich, vom gezeigten Kamerawinkel ab, ist also eine Frage der Perspektive.
- Atlas: 2 XLR-89-5, 2 LR-89-5, 2 XLR-89-5, 2 LR-89-5,, 2 LR-89-7 2 RS-56-OBA, RD-180 - aöso meistens zwei Triebwerke.
- Sojuz: Erste Stufe 4×RD-107, 4×RD-117, 4×RD-107A,1×NK-33 1×RD-0110R
- Hängt es vom Entwurf des Trägersystems ab. Weniger Düsen müssen halt länger arbeiten, um die gleiche Leistung zu erreichen.
- Außerdem kann man ein einfaches Triebwerk besser "kopieren". Warum also ein kompliziertes Triebwerk nehmen, wenn ich gleichen (oder mehr) Schub durch eine einfache Version erreichen kann, die ich in großer Stückzahl baue?
- Es gibt ja auch Booster, die helfen, aus dem Schwerefeldtrichter der Erde hinauszukommen.
Du mußt die Last- / und Tragfähigkeit der diversen Raketen je nach Zweck betrachten, und damit auch das jeweilige Raketensystem an sich.
Im Raketenbau bieten die Russen relativ günstige, aber gleichzeitig trotz etwas altbacken wirkender Technologie sehr zuverlässige Systeme in einem relativ breitbandigen Traglastbereich.
Da sei es dann egal, ob ein großes, oder mehrere kleinere Haupttriebwerke nebst etwaigen Feststoffboostern für Schwerlastsysteme.
Zuverlässigkeit je nach chemischer ( Kombi-) Antriebsart hier, künftige Mehrfachverwendung und Kosten der Aufbereitung wiederverwertbarer Bestandteile der Raketensysteme dort.
LOL, die Wessis... ihr könnt's nicht lassen, oder? Russland ist mit gutem Abstand führend in Raketenbau.
Warum laufen die Stabiler?