موتورهای سوخت جامد

98/4/15 , 4:52 ع نظر

موتورهای سوخت جامد، موتورهایی هستند که بر اساس احتراق سوخت های جامد کار می کنند. اولین موشک های ساخته شده به دست بشر، موشک های سوخت جامد هستند. این موشک ها در قرن سیزدهم توسط چینی ها و اعراب مورد استفاده قرار می گرفتند. این موشک ها نسبت به موشک های سوخت مایع و موشک های هیبریدی قابلیت کنترل کمتری دارند ولی به دلیل سادگی و قابلیت اطمینانی که دارند به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل اینکه این موشک ها می توانند مدت زیادی ذخیره بمانند و در زمان بسیار کوتاهی آماده پرتاب شوند، به صورت گسترده مورد استفاده در برنامه های نظامی قرار گرفته اند. همچنین موتورهای سوخت جامد به دلیل نیروی پیشران بالایی که دارند، در راکت های بوستر استفاده می شوند. این راکت ها تراست اولیه برای برخاست سامانه ماهواره بر را از روی سطح زمین ایجاد می کند. برای مثال بوستر های فضاپیمای شاتل را در تصویر زیر می بینیدکه از دو طرف جدا شده اند:

در اینجا اجزای موتورهای سوخت جامد تشریح می گردد:

اجزاى موتور

موتورهاى سوخت جامد اجزاى مختلفى دارند که در شکل زیر یک نمونه ساده سازى شده از آنها نشان داده شده است:

به صورت کلى موتورهاى سوخت جامد از چهار قسمت اصلى تشکیل مى شوند،:

1) بدنه موتور (Casing)

2) سوخت (Grain)

3) آتشزنه (Igniter)

4) نازل (Nozzle)

در موتورهاى سوخت جامد، بدنه موتور براى نگاه داشتن قسمت هاى مختلف موتور است، سوخت براى تولید نیروى پیشران، آتشزنه براى ایجاد جرقه و راه اندازى عملیات احتراق، و نازل قسمتى قیف مانند در انتهاى موتور است که به گازهاى حاصل از احتراق جهت و سرعت مى دهد و باعث ایجاد نیروى تراست مى شود.

زمانى که چاشنى مشتعل شد، سوخت شروع به احتراق مى کند و بر خلاف موتورهاى سوخت مایع قطع کردن جریان احتراق کار آسانى نیست. بنابراین، آهنگ سوختن سوخت و چگونگى کنترل نیروى تراست ایجاد شده، مبحثى اساسى براى مهندسان است که باید آن را در نظر داشته باشند.

در ادامه به بررسى مهمترین قسمتهاى موتور سوخت جامد مى پردازیم:

1) بدنه موتور

همان طور که گفته شد، بدنه موتور قسمتى است که موتور را داخل خود جا داده و از آن نگهدارى مى کند. در طراحى بدنه موتور باید به گونه اى عمل کرد که بدنه کمترین وزن ممکن را داشته باشد تا راندمان موشک بالا رود، همچنین بدنه باید از جنسى باشد تا استحکام لازم را داشته باشد و بتواند تنش هاى وارده را تحمل کند. در موتورهاى امروزى حدود 90 درصد وزن موتور را سوخت تشکیل مى دهد، ولى کاهش وزن بدنه موتور همچنان مى تواند باعث افزایش راندمان موشک مى شود. استفاده از فایبرگلاس هاى مقاوم در برابر حرارت و پلاستیک هاى مقاوم در برابر حرارت و دیگر تکنیک هاى ویژه در ساخت بدنه موتور، مى تواند باعث کاهش وزن موتور و افزایش راندمان موتور شود، در حالى که بدنه همچنان، مقاومت لازم در مقابل تنش هاى وارده را داشته باشد.

منبع:asec