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Raketen

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by

Patrick Steck

on 4 July 2014

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Transcript of Raketen

2011
Im alten China wird das Schwarzpulver erfunden und in Röhren gezündet. Die Entdeckung, dass diese blitzschnell fort fliegen, nutzte man zunächst für Feuerwerkskörper, später fürs Militär.
206 v.Chr. - 220 n.Chr.
1865
Jules Verne`s fiktive Bücher über den Flug zum Mond erregen viel Aufsehen und wecken den Ehrgeiz für die Forschung an der Raumfahrt.
Anfang 1900
Konstantin Ziolkowski stellt Theorien und Gleichungen zum Raketenantrieb auf und stellt fest, dass flüssige Treibstoffe wie Wasserstoff und Sauerstoff besser geeignet sind als Schwarzpulver
Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber welches Kind bleibt schon ewig in seiner Wiege?"
"
1933-1942
1961
1969
1981
1986
2003
Robert Goddard baut 1926 eine funktionierende Flüssigkeitsrakete
Für den 2. Weltkrieg entwickelt Wernher van Braun die "Aggregat" Raketen A1 bis A4, die gegen die Alliierten eingesetzt wurden und auch den Weg für das friedliche Raumfahrtzeitalter ebneten
Der Russe Juri Gagarin war der erste Mensch im All
Die Trägerrakete des Raumschiffes Wostok 1
Es folgt der Konter der USA mit dem zweiten Menschen im All. Alan Shepard hob am 5. Mai im Rahmen des Mercury Programms ab.
[Wir werden] noch vor dem Ende des Jahrzehnts einen Menschen zum Mond und wieder sicher zurück zur Erde bringen."
"
John F. Kennedy
Am 20. Juli 1969 landete die Apollo 11 auf dem Mond und Neil Armstrong betrat dessen Oberfläche als erster Mensch
Das ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, ein riesiger Schritt für die Menschheit"
"
Neil Armstrong
Start des ersten Space Shuttles "Columbia"
Der Start der "Challenger" am 28. Januar 1986 wird zum tragischen Unglück in 15 Km Höhe.
Wiedereintritt der "Columbia" nach dem 28. Flug am 01.02.03 nimmt ein tragisches Ende. Durch ein Loch im Hitzeschild kommt es zur Explosion.
.
.
.
?
Weltraumtourismus wird der nächste große Schritt der Raumfahrtgeschichte. Linienflüge ins All sollen von Unternehmen für Privatpersonen angeboten werden.
SpaceShipOne, das erste Privatraumschiff
Weltraumflugzeug, das bald in Cuxhaven starten könnte
Flüssigtreibstoff
Wasserstoff u. Sauerstoff liegen flüssig in seperaten Tanks vor
Strömen über Ventile in Brennkammer
Bei Zündung entstehen Ausströmgeschw. von bis zu 4600m/s
H
2
+ O
ox.
H
2
O + Energie
ex.
Festtreibstoff
Ermöglicht günstigeren Raketenbau
Erzeugt weniger Schub als Flüssigtreibstoff
Hybride aus beiden Bauformen wurden beispielsweise beim Space Shuttle verwendet. Feststoffraketen dienen als Booster beim Start.
Rückstoß-Prinzip
3. Newtonsche Axiom:
"Auf jede Aktion findet eine gleich große, in die Gegenrichtung wirkende Reaktion statt"
actio = reactio
F = -F
A B
B A
m
A B
B A
F
-F

Für einen möglichst großen Rückstoß muss die ausgestoßene Masse pro Zeit möglichst groß sein.
V
2
1
V
F=m*a
m =2kg
1
m =50kg
2
a =10ms
1
-2
F=2kg*10ms =20N
-2
1
a =
F
m
=
20N
50kg
=0,4ms
-2
2
Rückstoß: Gegenreaktion, die auftritt, wenn eine Masse beschleunigt wird
Wenn F=0, dann bleibt die Geschwindigkeit konstant
Bei der Rakete ist dies der Fall, wenn der Treibstoff verbraucht ist
F
F
F
F
T
G
Res
R
F = F
F = F - F
Hebt ab wenn: F > F
T
R
R
G
Res
R
G
Wegen a= nimmt die Beschleunigung stetig zu, da die Masse mit der Zeit abnimmt
F
m
Die Masse ist somit von der seit dem Start vergangenen Zeit abhängig
Kurz: m(t)
m(t) = m - D * t
ges
m = Gesamtmasse der Rakete
ges
D = Massendurchsatz in
Kg
s
m(t)=2962000Kg - 13000 * t
Kg
s
a(m) =
F
m
Schub
a(t) =
F
m(t)
Schub
a(t) =
F
Schub
m - D * t
ges
a(t) =
F
Schub
m - D * t
ges
- g
t
m
t
a
a(t) =
34000000N
2962000Kg - 13000Kg * t
- 9,81
ms
-2
s
v(t) = a * t
v(t) = a(t) * t
F
Schub
v(t) =
m - D * t
ges
- g
*

t
t
v
v(t) =
34000000N
2962000Kg - 13000Kg * t
s
- 9,81ms
-2
* t
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