/rumfart

Sådan virker motoren på verdens største amatørraket

Hybridraket lastet med 1.000 kg brændstof skal bane vejen for en tur i rummet. Ing.dk sender direkte video fra motortest søndag.

Af Kasper Brøndgaard Andersen, lørdag 27. feb 2010 kl. 13:00

Hvis svenskerne trænger til en lærestreg, skal foreningen Copenhagen Suborbitals bare overtales til at rette verdenshistoriens største amatørraket mod Malmø, og der burde være skabt balance i regnskabet.

Søndag den 28. februar går det løs i hovedstaden, når den københavnske rumfartsforening fyrer op under ét ton brændstof i raketmotoren HEAT 1X, der i 30 sekunder udvikler en varmeeffekt på 450 megawatt, eller hvad der svarer til 225.000 tændte brødristere. Se link til motortesten nederst.

Testen skal vise, om hybridraketten fungerer efter planen, for hensigten er, at foreningen vil sende en mand ud i rummet. Foreningen har tidligere testet raketter, men denne er i en helt anden skala:

»Vi plejer at flytte flydende ilt med håndkraft. Nu kommer det på en gaffeltruck. Alting er meget større,« siger Peter Madsen fra foreningen.

HEAT 1X forlader dog først Jorden engang til sommer, når foreningen foretager den første rigtige opsendelse. Søndagens test er statisk, så raketten er boltet fast til et massivt betonunderlag med 34 stk. 16 mm bolte, og 32 ton beton sørger for at skærme de flere hundrede tilmeldte tilskuere fra raketten.

Frygter fuser - ikke eksplosion

Raketten er en hybridraket, der flyver på paraffin og flydende ilt (LOX). Omkring 400 kilo paraffin er støbt ind i rakettens bagerste del, brændkammeret, nær udstødningsdysen, mens mellem 500 og 600 kg flydende ilt fyldes på rakettens LOX-tank 30 minutter før affyring.

Når LOX-tanken i raketten har oparbejdet et tryk på 20 bar, hvilket sikres ved at tilføre helium kort før start, åbnes en ventil, og den flydende ilt strømmer ind i brændkammeret. Flydende ilt er et kraftigt oxidationsmiddel, så når paraffinen antændes, brænder det lynhurtigt - og derved skabes rakettens drivkraft.

Fordi drivmiddel og oxidationsmiddel i en hybridraket er adskilt, er risikoen for eksplosion lille, og derfor anses de typisk for at være ret sikre.

'Faren' ved testen er i stedet, at der sker en gennembrænding af brændkammeret, der er lavet af konstruktionsstål. Et lag epoxy skulle gerne forhindre det, men kun udstødningsdysen er lavet af grafit og beregnet til at klare de 3.200 grader. Skulle en gennembrænding ske, slukkes raketten ved at stoppe tilførslen af flydende ilt. Derfor frygter Peter Madsen da heller ikke klassiske skrækscenarier i forbindelse med raketbyggeri.

»Jeg glæder mig, til motoren er slukket, og vi kan se resultaterne, og ønsker bare, den slukker, uden der er smeltet hul i, eller der er gået noget andet galt,« siger Peter Madsen.

Se direkte video fra raketmotortesten søndag kl. 12.



27. feb 2010 kl 13:37

Michael Eriksen

Suk

...udvikler en varmeeffekt på 450 megawatt, eller hvad der svarer til 225.000 tændte brødristere.

Hvor mange fodboldbaner biobrændsel med GM raps svarer det til?

Suk.


27. feb 2010 kl 13:46

erik christensen

brødrister

det er en kendt sag at 225.000 brødristere=5000 fodboldbaner med GM raps :)


27. feb 2010 kl 14:08

Anders Fjeldberg

Hydrogen og / eller helium?!

Hej.

Hvis man klikker på tegningen, er det så korrekt forstået, at det er HYDROGEN, der bruges til at tryksætte LOX-tanken, mens helium alene anvendes til at køle dysen?

Mvh.


27. feb 2010 kl 14:19

avatar

Mikael Valsted Sørensen

Op kommer de i hvert fald, men...

... hvor har de tænkt sig at lande henne?

Ud fra min egen basale astronomiske viden fra fysik i gymnasiet (og hæmmet af mine post-sygdomssymptomer) kan jeg regne mig frem til, at de vil bevæge sig mod vest, men jeg kan ikke give et særlig præcist bud på evt. landingssteder.

Mvh,
Mikael V. Sørensen


27. feb 2010 kl 14:31

Michael Eriksen

Re: Op kommer de i hvert fald, men...

Man "plejer" at skyde øst over (KSC, Kourou) og da CS vil affyre øst for Bornholm, tor jeg bestemt også de vil fyre øst over (så de ikke risikerer at ramme Bornholm i nedslaget)..


27. feb 2010 kl 14:49

Paw Møller

Re: Hydrogen og / eller helium?!

Det må være en fejl på tegningen.

Det fremgår af teksten at det er helium der bruges både til tryksætning og køling af dysen.
Og vil det ikke også være svært at undgå diffusion ved brug af hydrogen/øget skørhed af metallet? Samt hvad med eksplosionsfare hvis hydrogen bruges?

Det ville sørme være dejlig med en fin lille artikel omkring forskellige rakatmotor-typer; fordele/ulemper samt principel virkemåde.

Ang. brug af 'alternative' enheder:
Jens Ramskov har en fin lille klumme omkring det der for nogle er helligbrøde, i denne uges udgave af ingeniøren.

Jeg finder det svært at konvertere 450MW til noget jeg umiddelbart har en fornemmelse for. Så er det da dejligt at skribenten har konverteret til noget jeg bedre kan forstå.

Så tak fordi I både bruger SI-enheder(til kværulanterne) og 'dagligdags'-enheder til os andre!


27. feb 2010 kl 15:07

Michael Eriksen

Re: Re: Hydrogen og / eller helium?!

Paw Møller, 27.02.2010 kl 14:49
Så tak fordi I både bruger SI-enheder(til kværulanterne) og 'dagligdags'-enheder til os andre!

Så kan jeg glæde dig med at oplyse, at den maximale termiske effekt af min bil er 656,79 brødristere. Ja, jeg HAR regnet efter og kontrolleret effekten af min brødrister.

Det er simpelthen bare for latterligt at omregne raketter til brødristere.


27. feb 2010 kl 15:14

Paw Møller

450MW hvad giver det af kraft?

Newtons 3 lov: aktion=reaktion
Så det der er interessant er vel den massestrøm, der sendes ud af dysen, så thrust(F) findes
F[N]=v*m_prik

Varmeeffekten kan vel bruges til sige noget om hvor god raketten er til udnytte energien i brændstoffet. Men hvordan kommer man fra varmeeffekt til massestrøm eller tryk ved dysen, eller hvad der nu skal bruges for at beregne thrust?

Er der en der kan give lidt raketfysik for dummies?

@Michael Eriksen
Jaja godt ord igen. Du har selvfølgelig ret i at anvendelse kun af 'brødristere' ikke giver meget(nogen) mening. Men jeg synes nu stadig det er betænksomt at journalisten at angive begge dele.


27. feb 2010 kl 16:16

Michael Eriksen

Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Wikipedias artikel om raketmotorer giver en udmærket indføring:
http://en.wikipedia.org/wiki/R...gine


27. feb 2010 kl 17:34

Paw Møller

Re: Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Men de 450MW skal altså bare tages som et tegn på, at der udvikles en frygtelig masse varme på kort tid?

De siger vel som sådan ikke noget om den kraft raketten udvikler?


27. feb 2010 kl 18:23

Niels Voigt

Hvad giver det af kraft?

Med fare for at det hele drukner i fodboldbaner og brødristere: 450 MW svarer til 600.000 hestekræfter, og en hestekraft er den kraft, en hest bruger til at trække en liter kogende vand en kilometer.
En af gutterne blev interviewet i radioens P1 i programmet Agenda. Det var ganske godt, og det kan findes igen på dr.dk.


27. feb 2010 kl 19:59

Ole Dahl

Re: Hvad giver det af kraft?

hvad er det så for en hest ?


27. feb 2010 kl 20:20

Anders Fjeldberg

Re: Re: Hvad giver det af kraft?

Hm. Der må nu altså stadigvæk være forskel på varme og effektivitet.

For eksempel var hver af atomkraftværkets Barsebäcks reaktorer p 500 MW, men det var den el-energi, de kunne producere løbende, når de gik på fulde omdrejninger.

Virkningsgraden var vist omkring 1/3, så hver reaktor skulle udvikle cirka tre gange så meget varme, altså cirka 1.500 MW.

Jeg synes, at tallet 450 MW i et minut siger mig en del, er du svedt mand, det er meget energi at skulle holde forsvarligt spærret inde på meget lidt plads, men det kan ikke være al den energi (rettelig: effekt), der afgives ved forbrændingen af parafin og ilt, som jeg regner med tallet 450 MW står for, der bliver til hestekræfter til at løfte noget for? Der må da være noget, der går tabt?


27. feb 2010 kl 21:00

Niels Foldager

Re: Hvad giver det af kraft?


De 450 MW er den indfødede, kemiske energi. Af dem er det "kun" ca. 140 MW, der bliver til kinetisk energi i gastrålen; svarende til ca. 190.000 HK.


27. feb 2010 kl 21:57

avatar

Thomas Scherrer

HE

og det er Helium vi bruger til tryksætning oven på det flydende ilt

WOW hvor jeg glæder mig, alt er tip top
vi har kæmpet hele dagen, og testet alle systemer flere gange.

pga tøvejret ligger der 5-10cm sjap og vand flere steder på vores område, så husk ud over det meget varme tøj, også sko/støvler der er designet til at håndtere alt det vand :-)

ses vi ?


27. feb 2010 kl 23:35

avatar

Jesper Ellegaard

Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Motoren i Heat 1X skulle yde små 7 tons tryk jf. http://ing.dk/artikel/106051-c...7065

Mvh
Jesper


28. feb 2010 kl 05:10

Kasper Holm

Re: Re: Op kommer de i hvert fald, men...

Har lige være på google earth, og i 100 km højde er bornholm ikke meget andet end et frimærke, skal han lande på mindre skal der hvert fald ikke være for hård østenvind...


28. feb 2010 kl 07:16

Jesper Jev Olsen

Re: Re: Re: Op kommer de i hvert fald, men...

Det er meningen at vi lander vi i vandet, ikke på land.


28. feb 2010 kl 09:02

Anders Fjeldberg

Re: Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Tak for sidste info om helium, 140 MW kinetisk energi og 7 tons tryk i strålen. Interessant. Good luck med i dag, siger jeg bare ;o)


28. feb 2010 kl 10:35

Henning Max Hansen

Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Varmeeffekten kan vel bruges til sige noget om hvor god raketten er til udnytte energien i brændstoffet. Men hvordan kommer man fra varmeeffekt til massestrøm eller tryk ved dysen, eller hvad der nu skal bruges for at beregne thrust?

Er der en der kan give lidt raketfysik for dummies?

@Paw Møller
Ja der skal altid bruges lidt Sherlock Holmes teknik for at finde ud af hvad der gemmer sig bag artiklerne i Ingeniøren.
Du skriver selv at det er Newtons anden low F=v*M_prik
I artiklen nævnes at trykket i tanken er 20 bar og vi kender nogenlunde forbrændingsproduktet CO2 og H2O og forbrændingstemperaturen er oplyst til 3200 grader. Her antages temperaturen at være givet i Celcius så vi har altså ca 3500K. Nu kan vi regne hastigheden ud nogenlunde korrekt ud fra.
P=½*rho*v^2
Vi må sjusse os til massefylden af forbrændingsgassen der jo afhænger af temperaturen af den adiabatisk ekspanderede gas. Almindelig atmosfærisk luft ved en bar og 20°C vejer ca 1,2kg/m^3. Lad os derfor sætte rho til 0,5 kg/m^3 for den stadig varme expanderede gas.

v=(2*P/rho)^½=(2*2*10^6/0,5)^½=2828m/s

Vi får at vide at der bruges i alt et ton brændstof på et minut eller 16,67 kg/s.

Nu kan vi bruge Newtons anden lov.
F=v*m_prik=2828*16,67=47kN eller en løfteevne på ca 4,8 tons.

Det pjat herover er en opfordring til Ingeniørens journalister til at lave en lille rubrik eller skema hvor de relevante tekniske oplysninger angives med SI enheder, så man slipper for alt for mange mellemregninger.

Forøvrigt, hvem pokker har brødristere på 2 kW? Det lyder lidt voldsomt.

Håber at forsøget går godt og ingen kommer til at hælde flydende brint i tryktanken i stedet for helium, for så skal man huske at skrue ned for høreapparatet!


01. mar 2010 kl 15:21

Anders Fjeldberg

Re: Re: 450MW hvad giver det af kraft?

Også interessant - jeg syntes også, at de 7 tons tryk lød af lidt meget - massen af drivmidler mm. taget i betragtning, det ville have givet en lidt for voldsom startacceleration, synes jeg, for en stående person?

Mvh.


03. mar 2010 kl 09:35

Kasper Brøndgaard Andersen

Re: Suk

Hej Michael,

Jeg kan egentlig godt forstå, du synes, brødrister-omregningen er plat. Jeg fik tallet fra Peter Madsen selv, og burde have citeret ham for det, så det var tydeligt for enhver, at det var sagt med et glimt i øjet.


25. maj 2010 kl 22:05

frans bølling

jeg kunne nu godt tænke mig at vide...

hvordan skal man montere de 225.000 brødristere for at brødet bliver smidt i kredsløb ?


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.