CARA KERJA MESIN KREOGENIK
Mesin kriogenik Adalah teknologi mesin roket paling prestisius / karena design dan kerumitan operasionalnya ! maka hanya ada beberapa negara yang benar-benar mampu mengembangkan mesin yang menarik ini // mari kita mulai perjalanan desain mesin cryogenic dari dasar-dasarnya // roket sederhana mendorong dirinya sendiri menuju ke langit menggunakan hukum ketiga Newton // dengan kata lain / ketika mesin roket mengeluarkan massa dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi / roket memperoleh momentum yang sama ke arah yang berlawanan / mesin roket harus membakar bahan bakar yang sangat mudah terbakar / untuk mengeluarkan bahan bakar dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi // mesin roket berbahan bakar cair adalah mesin paling serbaguna sebagai penggerak luar angkasa // mengontrol injeksi bahan bakar secara efisien bisa mungkin dilakukan dengan roket ini dan pada akhirnya mendorong menggunakan berbagai jenis kado // jelas sebuah roket harus membawa oksigen juga bersamanya / bahan bakar dan pengoksidasi disebut propelan // tantangan design pertama adalah memilih bahan bakar yang tepat / saat memilih bahan bakar untuk mesin roket // impal spesifik adalah istilah yang paling penting // impal spesifik adalah jumlah dorongan yang didapat roket dengan membakar propelan per unit // sehingga roket jelas membutuhkan bahan bakar impal spesifik yang tinggi // roket mendapatkan daya dorong karena kecepatan momentumnya berubah //
KECEPATAN MESIN KREOGENIK
semakin cepat kecepatan pembuangannya / semakin besar ia kehilangan momentum // kecepatan gas buang sebanding dengan suhu gas buang // Itulah sebabnya nilai kalor bahan bakar sangat penting / dengan demikian , bahan bakar nilai kalor tinggi dengan bobot molekul paling kecil / cenderung memiliki impal spesifik yang tinggi // berdasarkan kriteria ini pilihan yang paling kentara adalah hidrogen // karena memiliki berat molekul yang sangat ringan / dan nilai kalor yang tinggi // menghasilkan impal spesifik yang tinggi / selain faktor-faktor ini / hidrogen tidak menimbulkan korosi pada bagian-bagian mesin / dan tidak beracun bagi atmosfer jika dibakar dengan oksigen // namun tantangan utama hidrogen adalah pada suhu kamar hidrogen berbentuk gas / Oleh karena itu membawa gas hidrogen dalam tangki besar akan membuat roket luar angkasa menjadi besar satu-satunya // satu satunya solusi adalah mencarikan hidrogen // Itulah sebabnya criogenik muncul // hidrogen cair terlihat sangat keren bukan ?? pencairan hidrogen menghasilkan ukuran tangki yang kompak / untuk mendapatkan hidrogen cair yang tampak keren ini ia harus melalui proses yang panjang // Anda bisa melihat bagaimana kompresor kondensor / dan perangkat penghambat bekerjasama untuk menurunkan suhu menjadi negatif 253 derajat Celcius // gas hidrogen hanya bisa berubah menjadi bentuk cair pada suhu yang sangat rendah ini //propelan cair ini kemudian diangkut dalam tangki besar dan disimpan di dekat Stasiun peluncuran // tempat ia dipindahkan ke tangki bahan bakar roket tepat sebelum peluncuran // gas oksigen juga mengalami proses yang sama // ini dia , kita baru saja memproduksi propelan creogenik // kedua tangki ini ditutupi oleh tangki luar yang lebih besar / yang terbuat dari paduan aluminium lithium yang sangat tahan lama // Apakah anda melihat material kekuningan yang menyelimuti tangki bagian luar ? // bahan ini sebenarnya adalah lapisan polyurethane isolasi termal setebal 25 mm / yang diaplikasikan dengan teknik busa semprot // tujuannya untuk melindungi tangki bagian luar yang harus menghadapi panas ekstrem / saat melewati atmosfer bumi // sekarang kita sudah menyimpan propelan cryogenic Lh2 dan lox dengan aman // selanjutnya Mari masuk ke desain mekanisme mesin kriogenik // apa jadinya jika kita langsung menyuplai bahan bakar dari tangki bahan bakar ke ruang bakar / / hidrogen cair dan oksigen cair secara otomatis akan mengalir ke mesin / yang dapat menyebabkan pembakaran / / namun dorongan yang dihasilkan tidak akan cukup untuk sukses melakukan lepas landas //// untuk menggerakkan gas buang dari nozel dengan kecepatan tinggi / diperlukan pompa untuk mengalirkan bahan bakar dan oksidator ke ruang bakar //// bagimana dengan pompa listrik ? pompa listrik akan membutuhkan banyak penyimpanan energi untuk bisa melakukannya // yang tentu akan menambah bobot roket // solusi cerdas untuk memompa hidrogen cair adalah menjalankan pompa menggunakan turbin / yang beroperasi pada hidrogen yang di ekspansi /// Selain itu , demi pembakaran yang efisien hidrogen cair harus diubah menjadi bentuk gas // Bagaimana kita bisa melakukannya ? untuk memperoleh hidrogen yang di expansi !! kita hanya perlu mengedarkan nitrogen cair di sekitar nozel panas dan ruang bakar // gas panas ini kemudian dikirim ke ruang bakar / konfigurasi ini disebut mesin siklus expander / dan pengaturan pompa turbin disebut turbo pump // teknik yang sama digunakan untuk mengirim oksigen cair ke ruang bakar / namun hidrogen cair tidak bisa dipompa dengan kecepatan tinggi menggunakan metode ini // sekarang , pertanyaan logisnya adalah Mengapa tidak membakar sebagian dari bahan bakar ini / dan menggunakan pembuangannya untuk menggerakkan turbin /// untuk menjawab pertanyaan itu Mari kita perkenalkan ruang bakar kecil tambahan // sebagian kecil propelan cair dibakar / dan gas buangnya yang berkecepatan tinggi digunakan untuk menjalankan turbin // siklus mesin ini dikenal sebagai siklus generator gas / dan jenis mesin yang hemat biaya ini digunakan untuk mendorong roket Falcon milik spase efs // namun konfigurasi ini tidak terlalu efisien karena sebagian energi pembuangan benar-benar hilang // efisiensi bisa ditingkatkan dengan mengalihkan gas buang ini dari turbin ke ruang bakar // disini sebagian kecil oksigen digunakan untuk membakar hidrogen // pembakaran parsial hidrogen Ini meningkatkan suhu dan tekanannya / dan kemudian campuran yang kaya bahan bakar ini dibakar seluruhnya kedalam ruang bakar // pengaturan ini disebut siklus pembakaran bertahap / dan jenis mesin ini memberikan daya dorong tertinggi / dan impuls spesifik // namun tekanan di dalam ruang bakar sangat tinggi / Oleh karena itu dibutuhkan suku cadang sangat kuat dan mahal // siklus mesin dipilih untuk roket tertentu sesuai kebutuhan masing masing misi // sebuah perangkat yang disebut plat injektor digunakan untuk mencampur hidrogen dan oksigen secara menyeluruh di ruang bakar // disini propelan di atomisasi / setelah di atomisasi propelan dibakar secara efisien menggunakan ignitor piroteknik // temperatur di dalam ruang bakar mesin kriogenik bisa mencapai 3000 derajat Celcius / / yang dapat menyebabkan kerusakan material // namun hidrogen cair yang bersirkulasi di sekitar ruang bakar membantu menjaga suhu material dalam batas yang diizinkan // pengaplikasian pepatah menembak 2 burung dengan satu batu /// gas bertekanan tinggi yang dikeluarkan dari ruang bakar dipercepat menuju kecepatan yang lebih tinggi melalui nozel divergen konvergen /// kini Mari saksikan mengapa perkembangan suksesnya mesin kreogenik merupakan tantangan besar // untuk mesin kriogenik rasio oksigen ke hidrogen adalah yang paling penting // turbo pump melakukan pekerjaan penting ini ,dan karena itu Ia dikenal sebagai jantung dari mesin kriogenik // trik dengan design turbo pump // adalah pompa yang mengontrol laju aliran propelan dikendalikan oleh turbin / yang pada gilirannya akan dikendalikan oleh pembakaran propelan // masalah dalam masalah bukan /// kontrol kecepatan pompa yang rumit ini membuat pengontrolan rasio baling-baling menjadi sangat sulit / beberapa turbo pump bahkan menggunakan gear box // untuk menjalankan pompa pada kecepatan yang berbeda dari turbin //// tantangan design besar lainnya dalam mesin kreogenik adalah isolasi thermal // Amati gambar termal teknologi roket ini /// Apakah Anda menyadari sesuatu yang aneh // ada gradien suhu yang sangat tinggi di banyak bagian roket // hambatan termal yang kuat harus dirancang untuk mencegah aliran panas /// gradiaen suhu tinggi semacam ini tidak umum pada mesin roket lain / sehingga membuat desain insulasi termal menjadi unik untuk teknologi roket kreogenik /// tantangan utama ketiga adalah difusi hidrogen cair didalam retakan struktur logam // proses ini mempengaruhi kekuatan logam secara drastis / dan paduan logam khusus harus dikembangkan untuk mengatasi masalah ini // mesin kreogenik sebagian besar digunakan pada tahap kedua dan ketiga Rocket // dengan semua kerumitan desain ini menyelesaikan semuanya dengan benar membutuhkan kerja keras // kerumitan desain inilah yang menjadi alasan mengapa sangat sedikit negara yang mampu menguasai design mesin kreogenik // perkembangan mesin kreogenik lebih lanjut termasuk mesin thorteling give untuk digunakan di banyak misi // Terima kasih telah mendengarkan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar