कैसे एक ठोस प्रणोदक रॉकेट काम करता है

ठोस प्रणोदक रॉकेट में पुराने सभी फायरवर्क रॉकेट शामिल हैं, हालांकि, अब ठोस प्रणोदकों के साथ अधिक उन्नत ईंधन, डिज़ाइन और फ़ंक्शन हैं।

ठोस प्रणोदक रॉकेट का आविष्कार किया गया था तरल ईंधन वाले रॉकेट से पहले। ठोस प्रणोदक प्रकार वैज्ञानिकों Zasiadko, कॉन्स्टेंटिनोव और, द्वारा योगदान के साथ शुरू हुआ Congreve. अब एक उन्नत स्थिति में, ठोस प्रोपेलेंट रॉकेट आज व्यापक उपयोग में हैं, जिसमें स्पेस शटल दोहरे बूस्टर इंजन और डेल्टा श्रृंखला बूस्टर चरण शामिल हैं।

सतह क्षेत्र आंतरिक दहन की लपटों के संपर्क में आने वाले प्रणोदक की मात्रा है, जो कि थ्रस्ट के साथ सीधे संबंध में मौजूद है। सतह क्षेत्र में वृद्धि जोर बढ़ाएगी, लेकिन जला हुआ समय कम कर देगी क्योंकि प्रोपेलेंट का त्वरित दर से उपभोग किया जा रहा है। इष्टतम जोर आमतौर पर एक स्थिर होता है, जिसे पूरे जला क्षेत्र में एक निरंतर सतह क्षेत्र को बनाए रखने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

निरंतर सतह क्षेत्र अनाज डिजाइन के उदाहरणों में शामिल हैं: अंत जलना, आंतरिक-कोर, और बाहरी-कोर जलना, और आंतरिक तारा कोर जलना।

विभिन्न आकृतियों का उपयोग अनाज-थ्रस्ट संबंधों के अनुकूलन के लिए किया जाता है क्योंकि कुछ रॉकेटों की आवश्यकता हो सकती है टेकऑफ़ के लिए शुरू में उच्च थ्रस्ट कंपोनेंट जबकि निचला थ्रस्ट इसके लॉन्च-रिग्रेसिव थ्रस्ट को पर्याप्त करेगा आवश्यकताओं। जटिल अनाज कोर पैटर्न, रॉकेट के ईंधन के उजागर सतह क्षेत्र को नियंत्रित करने में, अक्सर एक गैर-ज्वलनशील प्लास्टिक (जैसे सेलूलोज़ एसीटेट) के साथ लेपित होते हैं। यह कोट ईंधन के उस हिस्से को प्रज्वलित करने से आंतरिक दहन लपटों को रोकता है, केवल बाद में प्रज्वलित होने पर जब ईंधन सीधे ईंधन तक पहुंचता है।

रॉकेट के प्रोपेलेंट अनाज को डिजाइन करने में विशिष्ट आवेग को ध्यान में रखा जाना चाहिए क्योंकि यह अंतर विफलता (विस्फोट) हो सकता है, और एक सफलतापूर्वक अनुकूलित थ्रस्ट उत्पादक रॉकेट है।

• एक बार जब एक ठोस रॉकेट प्रज्वलित किया जाता है, तो यह शटऑफ या थ्रस्ट एडजस्टमेंट के विकल्प के बिना, उसके ईंधन की संपूर्णता का उपभोग करेगा। सैटर्न वी मून रॉकेट ने लगभग 8 मिलियन पाउंड के थ्रस्ट का उपयोग किया, जो ठोस प्रणोदक के उपयोग से संभव नहीं होगा, जिसके लिए एक उच्च विशिष्ट आवेग तरल प्रणोदक की आवश्यकता होती है।
• मोनोप्रोपेलेंट रॉकेटों के प्रीमियर ईंधन में शामिल खतरा यानि कभी-कभी नाइट्रोग्लिसरीन एक घटक होता है।

एक फायदा यह है कि ठोस प्रणोदक रॉकेटों के भंडारण में आसानी होती है। इनमें से कुछ रॉकेट छोटी मिसाइलें हैं जैसे ईमानदार जॉन और नाइके हरक्यूलिस; अन्य बड़े बैलिस्टिक मिसाइल हैं जैसे पोलारिस, सार्जेंट, और मोहरा। तरल प्रणोदक बेहतर प्रदर्शन की पेशकश कर सकते हैं, लेकिन पूर्ण शून्य (0 डिग्री) के पास प्रणोदक भंडारण और तरल पदार्थ के संचालन में कठिनाइयों केल्विन) ने अपने उपयोग को सीमित करने के लिए अपनी मांग को पूरा करने में असमर्थ का उपयोग सीमित कर दिया है।

लिक्विड ईंधन वाले रॉकेटों को सबसे पहले 1896 में प्रकाशित "इंप्लायमेंट ऑफ मीन्स बाय रिएक्टिव डिवाइसेस" के अपने परीक्षण में त्सिओल्कोस्की द्वारा प्रमेयित किया गया था। उनके विचार का एहसास 27 साल बाद हुआ जब रॉबर्ट गोडार्ड ने पहला तरल-ईंधन वाला रॉकेट लॉन्च किया।

तरल ईंधन वाले रॉकेटों ने शक्तिशाली युगीन एसएल -17 और सैटर्न रॉकेटों के साथ अंतरिक्ष युग में रूसियों और अमेरिकियों को गहराई से प्रेरित किया। इन रॉकेटों की उच्च थ्रस्ट क्षमता ने अंतरिक्ष में हमारी पहली यात्रा को सक्षम किया। 21 जुलाई, 1969 को आर्मस्ट्रांग ने चंद्रमा पर कदम रखते ही "मानव जाति के लिए विशाल कदम" को शनि V रॉकेट के 8 मिलियन पाउंड के जोर से संभव बनाया था।

दो धातु टैंक क्रमशः ईंधन और ऑक्सीकारक को धारण करते हैं। इन दो तरल पदार्थों के गुणों के कारण, वे आमतौर पर लॉन्च करने से पहले अपने टैंक में लोड होते हैं। अलग-अलग टैंक आवश्यक हैं, कई तरल ईंधन संपर्क में जलने के लिए। एक सेट लॉन्चिंग सीक्वेंस पर दो वाल्व खुले होते हैं, जिससे लिक्विड को पाइप-वर्क के नीचे प्रवाहित किया जा सकता है। यदि ये वाल्व बस तरल प्रोपेलेंट को दहन कक्ष में प्रवाह करने की अनुमति देते हुए खोले जाते हैं, तो ए कमजोर और अस्थिर थ्रस्ट दर घटित होती है, इसलिए या तो एक दबावयुक्त गैस फ़ीड या एक टर्बोपम्प फीड होता है उपयोग किया गया।

दो का सरल, दबावयुक्त गैस फ़ीड, प्रणोदन प्रणाली में उच्च दबाव गैस का एक टैंक जोड़ता है। वाल्व / रेगुलेटर द्वारा गैस, एक अप्राप्य, निष्क्रिय, और हल्की गैस (जैसे हीलियम) को नियंत्रित और तीव्र दबाव में नियंत्रित किया जाता है।

ईंधन हस्तांतरण समस्या का दूसरा, और अक्सर पसंदीदा, एक टर्बोप्रम्प है। टर्बोपंप एक नियमित पंप के रूप में कार्य करता है और प्रोपेलेंट्स को चूसकर और दहन कक्ष में तेजी से गैस-दबाव प्रणाली को बायपास करता है।

ऑक्सीडाइज़र और ईंधन को मिलाया जाता है और दहन कक्ष के अंदर प्रज्वलित किया जाता है और जोर बनाया जाता है।

दुर्भाग्य से, अंतिम बिंदु तरल प्रणोदक रॉकेट को जटिल और जटिल बनाता है। एक वास्तविक आधुनिक तरल द्विध्रुवीय इंजन में हजारों पाइपिंग कनेक्शन होते हैं जो विभिन्न शीतलन, ईंधन या चिकनाई तरल पदार्थ ले जाते हैं। इसके अलावा, विभिन्न उप-भागों जैसे टर्बोपंप या नियामक में पाइप, तारों, नियंत्रण वाल्व, तापमान गेज और समर्थन स्ट्रट्स के अलग-अलग चक्कर हैं। कई हिस्सों को देखते हुए, एक अभिन्न फ़ंक्शन के असफल होने की संभावना बड़ी है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, तरल ऑक्सीजन सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला ऑक्सीडाइज़र है, लेकिन इसकी कमियां भी हैं। इस तत्व की तरल अवस्था को प्राप्त करने के लिए -183 डिग्री सेल्सियस का तापमान होना चाहिए प्राप्त - ऐसी स्थितियाँ जिनके तहत ऑक्सीजन आसानी से वाष्पित हो जाती है, ऑक्सीडाइज़र का एक बड़ा योग खो देता है लोड करते समय। नाइट्रिक एसिड, एक और शक्तिशाली ऑक्सीकारक, जिसमें 76% ऑक्सीजन शामिल है, एसटीपी में अपनी तरल अवस्था में है, और इसकी मात्रा अधिक है विशिष्ट गुरुत्वबड़े फायदे हैं। उत्तरार्द्ध बिंदु घनत्व के समान एक माप है और चूंकि यह प्रणोदक के प्रदर्शन को उच्च करता है। लेकिन, नाइट्रिक एसिड को संभालने में खतरनाक है (पानी के साथ मिश्रण एक मजबूत एसिड का उत्पादन करता है) और ईंधन के साथ दहन में हानिकारक उप-उत्पादों का उत्पादन करता है, इस प्रकार इसका उपयोग सीमित है।

दूसरी शताब्दी ईसा पूर्व में विकसित, प्राचीन चीनी द्वारा, आतिशबाजी रॉकेट का सबसे पुराना रूप है और सबसे सरल है। मूल रूप से आतिशबाजी के धार्मिक उद्देश्य थे, लेकिन बाद में "ज्वलंत तीरों" के रूप में मध्य युग के दौरान सैन्य उपयोग के लिए अनुकूलित किया गया था।

दसवीं और तेरहवीं शताब्दियों के दौरान, मंगोलों और अरबों ने इन शुरुआती रॉकेटों के प्रमुख घटक को पश्चिम में लाया: बारूद. यद्यपि तोप और बंदूक बारूद के पूर्वी परिचय से प्रमुख घटनाक्रम बन गए, रॉकेट भी हुए। ये रॉकेट अनिवार्य रूप से बढ़े हुए आतिशबाज़ी थे जो आगे चलकर, लोंगो या तोप की तुलना में, विस्फोटक बारूद के पैकेज से आगे बढ़ते थे।

अठारहवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में युद्ध के दौरान, कर्नल कांग्रेव ने अपने प्रसिद्ध रॉकेट विकसित किए, जो चार मील की दूरी की दूरी तय करते थे। "रॉकेट लाल चकाचौंध" (अमेरिकी गान) रॉकेट वॉरफेयर के उपयोग को, सैन्य रणनीति के अपने प्रारंभिक रूप में, प्रेरणादायक लड़ाई के दौरान रिकॉर्ड करता है फोर्ट मैकहेनरी.

एक फ्यूज (बारूद के साथ लेपित कपास सुतली) एक माचिस या "पंक" (कोयले की तरह लाल चमकने वाली टिप के साथ एक लकड़ी की छड़ी) द्वारा जलाया जाता है। यह फ्यूज तेजी से रॉकेट के कोर में जलता है जहां यह आंतरिक कोर की बारूद की दीवारों को प्रज्वलित करता है। जैसा कि बारूद में रसायनों में से एक पोटेशियम नाइट्रेट से पहले उल्लेख किया गया है, सबसे महत्वपूर्ण घटक है। इस रसायन की आणविक संरचना, KNO3, में ऑक्सीजन के तीन परमाणु (O3), नाइट्रोजन का एक परमाणु (N), और पोटेशियम (K) का एक परमाणु होता है। इस अणु में बंद तीन ऑक्सीजन परमाणु "वायु" प्रदान करते हैं जो फ्यूज और रॉकेट अन्य दो अवयवों, कार्बन और सल्फर को जलाते थे। इस प्रकार पोटेशियम नाइट्रेट अपने ऑक्सीजन को आसानी से मुक्त करके रासायनिक प्रतिक्रिया को ऑक्सीकरण करता है। यह प्रतिक्रिया हालांकि स्वतःस्फूर्त नहीं है, और इसे गर्मी द्वारा शुरू किया जाना चाहिए जैसे कि मैच या "पंक।"