Vielleicht k=F6nnt ihr mir ja mal bei der Flugzeugturbine weiterhelfen, mir fehlt da noch ein keines Verst=E4ndnis-Teilchen..
Also die prinzipielle Funktionsweise der Turbine ist ja: Ansaugen von Luft, Komprimieren, Treibstoff dazu, anz=FCnden, durch die Erw=E4rmung gibt es eine Druckerh=F6hung, die anschlie=DFend die Turbine antreibt, die wiederum den Kompressor antreibt.
Ich w=FCrde jetzt gerne wissen, woher die in der Brennkammer erhitzte Luft denn eigentlich "wei=DF", da=DF der Druck nach hinten wirken soll, um die Turbine anzutreiben. Schlie=DFlich wirkt der Druck auch entgegengesetzt auf den Kompressor ein, der somit wiederum die angesaugte Luft st=E4rker komprimieren mu=DF und damit mehr Leistung von der Turbine abverlangt.
Oder anders ausgedr=FCckt: Die Turbine erzeugt die Leistung doch aus dem selben Luftruck, den der Kompressor erzeugen mu=DF, soda=DF dies doch insgesamt ein Nullsummenspiel wird - oder anscheinend auch nicht. Aber wieso?
der Kompressor muss sogar einen etwas h=F6heren Druck in die Brennkammer =
liefern als der Druck, der von der Brennkammer auf die Turbine wirkt. Dann kann die Luft nur zur Turbine hin entweichen. Da aber die Luft nach =
dem Verbrennen des Treibstoffs hei=DF ist und sich ausgedehnt hat, str=F6= mt=20 erheblich mehr Volumen pro Zeiteinheit aus der Brennkammer hinaus als in =
sie hinein. So kann dann die Turbine genug Leistung gewinnen um den=20 Kompressor anzutreiben.
Da ist schon der Denkfehler. es kann zu keiner Druckerhöhung kommen. Oder doch, je nach Sichtweise. Der Prozess ist ein kontinuierlicher. Und der Kompressor komprimiert die Luft hoch bis zu dem Druck, der in der Brennkammer herrscht. Würde man bei gleicher Turbinendrehzahl die Treibstoffzufuhr abschalten, würde sich sicherlich ein Druckabfall in der Brennkammer zeigen, in sofern führt die Verbrennung schon zu einer Druckerhöhung.
Der selbe Druck ja. Aber nicht der slebe Volumenstrom. Hinten kommt ein bischen mehr Masse heraus, als vorne herein geht, aber das Gasvolumen ist hinten deutlich größer, als am Einlauf. Etwas anschaulicher wenn auch nicht ganz vergleichbar ist das bei einer Wasserdampfturbine. Vorne ein Pumpe, die kaltes Wasser in den Kessel (=Brennraum) pumpt. Diese muß auch den Druck liefern können, sie braucht aber nur relativ wenig Volumen zu fördern. Im Kesser verdampft das Wasser, es kommt also zu einer drastischen Volumenvergrößerung. Hinten kommt dann der Strahl aus Wasserdampf heraus, mit dem man wieder eine Turbine antreibt, die genügend Leistung liefert, um die Pumpe anzutreiben. Bei einer Strahltrubine ist das ähnlich, nur daß man natürlich Luft komprimieren muß.
Nochmal andersherum. Würde man in der Brennkammer nichts verbrennen, dann könnte die Turbine aus dem Luftstrom im Idealfall so viel Leistung herausholen, wie in den Kompressor hineingesteckt wird. Diese Leistung gewinnt die Turbine daraus, daß das komprimierte Gas entspannt wird. Diese Entspannung kann maximal bis herunter auf Umgebungsdruck erfolgen. Beim Umgebungsdruck hat die Luft eine gewisse Dichte. Jetzt kommt die Brennkammer hinzu. Wieder kann die Turbine den Gasstrom nur bis auf Umgebungsdruck entspannen. Aber im vergleich zum ersten Fall haben die Abgase der Verbrennung beim Umgebungsdruck eine deutlich geringere Dichte
- weil sie heißer sind. Aus der Entspannung kann man also mehr Energie herausholen, weil man auf eine geringere Gas_dichte_ herunter entspannen kann.
Noch anders: In einem Zylinder komprimierst du Luft. Sagen wir bis zu 10bar, es gibt ein Überdruckventil, das bei 10bar abbläst. Dann kommt Treibstoff hinzu und der verbrennt. Der Druck steigt und überschüssiges Gas geht durch das Überdruckventil raus. Danach hast du in dem Kolben wieder nur
10bar. Dieses Gas im Kolben kannst du jetzt wieder entspannen bis du beim Anfangszustand bist, also Umgebungsdruck. Bei dieser Entspannung hast du genau so viel Energie gewonnen, wie du vorher beim Komprimieren brauchtest. Aber zwischendurch hast du komprimiertes Gas durch das Überdruckventil abgelassen. Damit hättest du eine Turbine oder einen Kolben antreiben können - das ist die Leistung, die das Gesamtsystem liefert. Sozusagen der Überschuß aus dem Prozess.
Übrigens kann so ein Triebwerk bei entsprechender Geschwindigkeit auch ohne Turbine funktionieren. Einfach nur ein Rohr mit einem Trichter vorne und einem hinten. Das Rohr ist die Brennkammer Nix Turbine oder Kompressor. Sowas funktioniert und sogar gar nicht schlecht - nur eben leider erst bei mehrfacher Schallgeschwindigkeit (weil vorher funktioniert das mit dem Komprimieren nicht und ohne Kompression keine Leistung - weil keine Leistungsliefernde Entspannung weil ja ohnehin alles auf Umgebungsdruck ist).
Hallo, such mal nach Staustrahltriebwerk. Gabs in den 50er Jahren als Modelltriebwerk mit Flatterventil, mein Bruder hat so ein Teil mal in Betrieb gehabt. Das knattert recht laut, wird glühend und ist nicht ganz ungefährlich. HTH Grusz Niko
Staustrahltriebwerk? Das gab´s bis 1989 auch in der NVA, heute sicher in Osteuropa noch im Bestand
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Auf Mach 3,5 beschleunigten diese Teile mittels Feststoffboostern, danach gings per Staustrahl weiter, Reichweite ca. 60 km, nach 70s (!) bereits Selbstzerlegung.... :-)
Also ich würde sagen, daß so ein Flatterventiltriebwerk (welches man übrigens mit einem Mofa-Vergaser und ein paar Sachen aus der Klempnerei selbst bauen kann) nicht viel mit einem Staustrahltriebwerk gemein hat. Ganz im Gegenteil, solch ein Triebwerk arbeitet ohne kompression und braucht auch keinen Staudruck. Das Prinzip ist, daß durch was auch immer Luft durch das Rohr geblasen wird, im Vergaser mit Benzin angereichert wird dann durch ein in dem Augenblick offenes Ventil strömt und dahinter gezündet wird. Der dadurch entstehende Druck verschließt das Flatterventil und die heißen Abgase müssen den Brennraum nach hinten durch ein längeres Rohr verlassen. Aufgrund von Trägheit des Gases und natürlich einer geschickten Abstimmung der Rohrlänge mit Resonanz und so erzeugt dieses im Brennraum etwas später einen Unterdruck, durch den wieder das Flatterventil geöffnet wird und von vorne neues Gemisch angesaugt wird. Das Ventil kann eben als Flatterventil ausgelegt sein (ganz so, wie in einem Mofamotor das Ventil zwischen Vergaser und Kurbelgehäuse) oder man könnte auch ein rotierendes Schieberventil nehmen, dessen Umdrehung kann man dann gleich mit der Zündanlage koppeln, das dürfte wohl die sauberste Lösung sein weil man so sicher verhindert, daß es einen Rückschlag, also eine Verbrennung nach vorne hin gibt.
Angesaugt wird - von dem 'Stau' im Wort Staustrahltriebwerk findet man da nichts wieder. Gut, ein bischen Geschwindigkeit und damit Staudruck kommt der Funktion schon entgegen, ist aber für das Funktionsprinzip nicht wichtig. So ein Triebwerk schiebt auch im Stand.
Aber witzig sind die Dinger schon, ich kann mir jedenfalls keine Konstruktion vorstellen die besser geeignet wäre, durch Benzinverbrennung solch einen barbarischen Lärm zu erzeugen:-)
Wie schon von anderen Erwähnt: Staustrahltriebwerk. Oder etwas moderner RAMJet, was wohl irgendwie von RapidAirMovement-Jet kommt (IMO). Darüber hinaus gibt's dann noch SCRAMJets, die haben den Unterschied, daß selbst die Verbrennung mit Überschallgeschwindigkeit abläuft. Aber wegen des Problems, daß eine Überschallsträmung quasi jede Flamme auspustet, sind die Dinger noch eher theoretisch b.z.w. sehr experimentell. Guckst du da:
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Gut, die Webadresse klingt etwas komisch, aber egal.
Und um noch weiter in's hypothetische zu gehen, man rechnet derzeit auch an Staustrahltriebwerken für U-Boote herum. Da würde man wie gehabt arbeiten, nur würde man in der Brennkammer das Wasser aufheizen, verdampfen und den Dampf hinten rausblasen. Wiederum passiert alles mit dem Staudruck. Die Heizung mü0te man wohl mit einem offenen Kernreaktor betreiben, was bestimmt hoffentlich ein paar Ökos auf den Plan rufen würde. Ach ja, Schleichfahrt wäre das natürlich nicht, aber was macht das schon, so ein U-Boot würde jedem Torpedo davonfahren. Dann noch ein Bootskörper, der eine Kavitationsblase aufbaut, und man hat das Überschall-U-Boot (ist kein Witz, so könnte man tatsächlich ein U-Boot bauen, daß unter Wasser mit über 1000km/h fährt.
Ach ja, weswegen ich darauf kam, die Webadresse: Klar, daß Forschung in diesem Bereich zuerst immer militärischer Natur ist.
Allerdings könnten luftatmende Staustrahltriebwerke auch in der Raumfahrt interessant werden, da sie prinzipbedingt sehr leicht sind. Man könnte damit ein Luftfahrzeug auf große Geschwindigkeit und Höhe bringen, wobei man anders als bei einer Rakete den Sauerstoff aus der Luft nimmt, also nicht mitschleppen braucht, das spart Gewicht. Ein mitgeführtes Raketentriebwerk braucht man dann erst in einer Höhe starten, in der nicht mehr genug Luft da ist. Könnte etwas bringen, gerade im Bereich wiederverwendbare Raumfahrzeuge, die in einem Stück in den Orbit und wieder zurück fliegen können sollen, aber leider haben alle bisherigen Studien zu dem Thema nichts ernstzunehmendes erbracht (negative Nutzlast). Aber wenn es mal so ein Raumfahrzeug geben sollte, daß in einem Stück startet, in den Orbit kommt und wieder heile auf der Erde landet, dann wird es vermutlich unter anderem ein SCRAMJet haben. Man muß nur noch rauskriegen, wie man die Brennkammer des SCRAMJet auch gleich als Raketentriebwerk/Düse verwenden kann. Eine separate Rakete wäre zu schwer.
Vielleicht könnte man mit Magnesium heizen, oder Alkalimetallen, da gibt es einige, die im Wasser gut brennen. :-) Aber warum muß der Kernreaktor offen sein? Man könnte ihn ja wie gehabt mit geschloßenem Primärkreislauf bauen und das Treibwasser mittels Wärmetauscher erhitzen.
Wegen Redoxreaktion bleibt am Ende unverbrannter reduzierter Wasserstoff über - die Reaktionliefert also weit weniger Energie, als sie könnte (wenn man mit Sauerstoff verbrennen würde). Sprich man nutzt nur einen geringeren Teil der Energie aus, die in diesem sicherlich ganz ordentlich teurem Treibstoff steckt.
Na gut, offen sein muß er nicht zwangsläufig. Aber es wäre die mit Abstand einfachste Variante. Keine Probleme mit dem Druck (nicht nur der normale Dampfdruck, sondern das U-Boot taucht dabei ja auch noch) sondern nur monolithische Brennstäbe und Regelstäbe. Das Wasser kann/muß nicht nur an der Oberfläche der Brennstäbe erhitzt werden, sondern wird auch durch die Strahlung aufgeheizt (weis jetzt allerdings nicht, ob dieser Effekt wirklich etwas bringt) auf jeden Fall hat man den best möglichen Wärmeübergang. Das Ganze ist im Prinzip ja ein Sidewasserreaktor, selbststabilisierend, einfach und in diesem Fall sogar so einfach, daß man es als regelrecht primitiv bezeichnen kann. Ein zusätzlicher Primärkreislauf bringt da ungleich mehr weitere Probleme mit sich. Übrigens muß die Versäuchung des Wassers gar nicht so groß sein. Durch Neutronenstrahlung aktiviertes Wasser hat nur eine kurze Halbwertzeit und daß kein Uran frei wird, muß/kann man durch entsprechende Materialien sicherstellen. Alles in allem vieleicht gar nicht so unsauber, wie es sich zuerst mal anhört ('Offener Reaktor' lässt einem ja schon die Fußnägel aufrollen:-)). Aber glücklicherweise gibt es ja derzeit keine Verwendung für solche U-Boote.
AFAIR funktionieren wassermoderierte Reaktoren bei mehr als 300°C Betriebstemperatur des Primärkreislaufs nicht mehr richtig. Ich bezweifle, daß das reicht, um die von Roland beschriebene Düse in Schwung zu bringen.
war auch nicht wirklich ernst gemeint, das Entlassen von großen Mengen Lauge wäre auch nix.
"Verseuchung nicht so groß" - naja am besten keine, würde ich sagen. Ich glaube schon, daß die Probleme lösbar sein könnten, dachte aber, das ein geschloßener Primärkreislauf die Sicherheit erhöhen würde - einfacher ists natürlich offen, es ist aber in vielen Umweltdingen so, daß die sauberere Lösung aufwendiger ist.
Siedepunkt von Wasser bei 100bar ist runde 300°C. Könntest du das meinen? Sprich um bei 300°C noch ein vernünftiges Verhältnis aus flüssigem und Gasförmigem Wasser zu haben, brauvcht man Druck, die man technisch nicht mehr beherrschen kann. Gut, aber so ein U-Boot soll mit diesem Antrieb ja nicht in jeder beliebigen Tiefe fahren können. Und der Druck lässt sich auch viel einfacher beherrschen, wenn man ihn nicht in kleinen Rohrleitungen (Kühlkreislauf) handhaben muß. Schließlich schaffen solche U-Boote ja durchaus Tauchtiefen mit Drücken von 20..100bar.
Das meinte ich nicht. Leichtwasserreaktoren werden aus irgendwelchen Gründen mit einer Heißdampftemperatur um 300°C betrieben. Gegenüber (z. B.) Kohlekraftwerken, die mit einer Heißdampftemperatur von ca. 500°C betrieben werden, haben sie daher einen entsetzlich schlechten Wirkungsgrad, was ja immer wieder von Umweltschützern kritisiert wird.
Ich habe halt Bedenken, daß du mit 300°C Vorlauftemperatur im Wärmetauscher nicht die Energiedichte zusammenbringst, die für die Funktion eines Staustrahltriebwerks mit Wasser(dampf) als Treibgas notwendig ist.
Sehe ich jetzt keinen Grund, warum das so sein sollte, aber ich glaube es jetzt mal.
Mal den breiten Daumen ansetzen: Das U-Boot soll mit Schallgeschwindigkeit also 340m/s fahren. Das macht einen Staudruck von runden 580bar. Wo da der Siedepunkt von Wasser liegt, weis ich nicht, meine Tablelle endet bei 100bar. Allerdings steigt bei hohen Drücken der Siedepunkt drastisch an. Aber man braucht ja nicht den vollen Staudruck nutzen, man kann ja eine Erweiterung im Rohrquerschnitt einbauen. Dann wird verdampft. Der Dampf wird durch eine Düse nach hinten rausgelassen. Draußen herrschen sagen wir mal 10bar, das Bott ist also in 100m Wassertiefe. Diese Tiefe würde ich als Minimum ansetzen, damit die Bugwelle nicht zu viel Leistung kostet. Somit kann man den Dampf nur auf 10 bar also 180°C entspannen. Schließlich darf der Dampf ja nicht in der Düse kondensieren. Wenn man jetzt mal die 300°C Heißdampftemperatur ansetzt, hat man leider nur noch eine Expansion um 100°. Das ist in der Tat nicht viel. Vermutlich wäre der Wirkungsgrad dieses Antriebs verdammt schlecht. Wäre schön, wenn man den Staudruck voll ausnutzen könnte.
Das ist die Schallgeschwindigkeit von Luft. Unter Wasser liegt sie um ein Vielfaches (3 mal ?) hoeher.
Wenn ich mich recht erinnere, unterscheidet man bei (Wasser-)Drücken von über ca. 210 bar nicht mehr zwischen Flüssigkeit und Gas. Bei 200 bar liegt die Siedetemperatur bei etwa 500°C. (Alle Werte ohne Gewähr: Wer Fehler findet, darf sie behalten)
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