Zobrazenie zdroja stránky Raketový motor na tuhé pohonné látky

[[Súbor:Space Shuttle Columbia launching.jpg|vpravo|náhľad|Raketoplán Space Shuttle používa dva pomocné motory na tuhé palivo]]
'''Raketový motor na tuhé pohonné látky''' (tiež '''raketa na tuhé palivá''') je druh [[Raketový motor|raketového motora]], ktorého [[palivo]] aj [[okysličovadlo]] sa nachádza v tuhom stave (nejde iba o [[pevné skupenstvo]]). Ide o najdlhšie známy druh raketového pohonu. Prvé zmienky pochádzajú z [[13. storočie|13. storočia]] z [[Čína|Číny]] a [[Arábia|Arábie]], kde bývali rakety poháňané [[Pušný prach|strelným prachom]] používané na tvorbu [[ohňostroj]]ov a ako [[zbraň]]. Tuhé palivá boli jediným druhom raketového pohonu až do začiatku [[20. storočie|20. storočia]], kedy boli podniknuté prvé pokusy s [[Raketový motor na kvapalné pohonné látky|tekutým palivom]]. V dnešnej dobe je hlavnou oblasťou využitia rakiet na tuhé palivá [[vojenstvo]], [[ohňostroj]]e a [[kozmický priemysel]]. Pre vesmírne aplikácie sa využívajú hlavne ako urýchľovacie a pomocné motory, ale niekoľko typov rakiet využíva tuhé palivá aj ako hlavné palivo.

== Základná koncepcia ==
[[Súbor:SolidRocketMotor SK.svg|thumb|vpravo|Rez raketou na tuhé pohonné látky]]
Základnými súčasťami motora sú plášť, [[dýza]], palivová náplň a zapaľovače. Plášť slúži ako [[spaľovacia komora]], je vyplnený palivom. Jednoduché rakety majú celý priemer vyplnený palivom a „odhorievajú“ odspodu, moderné a výkonné rakety majú rôznu geometriu výplne s rôzne tvarovaným kanálikom, aby dosiahli požadovanú plochu horenia. Palivo tak horí po celej dĺžke. Palivová náplň je kompozíciou okysličovadla, paliva a rôznych ďalších prímesí, ktorá sa za bežných teplôt chová ako [[tuhé teleso]]. Po zapálení začne horiace palivo produkovať veľké množstvo [[plyn]]ov. Plyny vystupujú zo spaľovacej komory dýzou, ktorej tvar je prispôsobený pre udržanie [[tlak]]u v komore.

Jednoduchý motor nemožno vypnúť a reštartovať, ani sa nedá operatívne regulovať jeho [[ťah]]. Hneď ako je zapálený, má všetko potrebné na činnosť a horí, kým nedôjde palivo. Pokročilejšie konštrukcie dokážu regulovať ťah počas činnosti pomocou otvorov, ktoré vypúšťajú plyny mimo dýzy, alebo pomocou špeciálneho prispôsobenia geometrie paliva na dosiahnutie rôzneho ťahu v daných fázach letu. Niektoré moderné motory môžu byť zastavené a reštartované. Využíva sa buď systém pre uhasenie reakcie v spaľovacej komore, alebo sú motory zostavené z niekoľkých postupne zapaľovaných segmentov (napr. [[Space Shuttle Solid Rocket Booster]]).

Moderné motory môžu disponovať dodatočnými zariadeniami, ako napríklad systémom smerovania dýzy, navádzacím systémom, [[autodeštrukcia|sebadeštrukčným]] systémom, [[padák]]om, menšími pomocnými motormi atď.

== Konštrukcia ==
Návrh motora začína u potrebného [[Špecifický impulz|impulzu]], z neho vychádza množstva potrebného paliva a okysličovadla. Ďalšie hlavné parametre sú odvodené od požadovaných prevádzkových podmienok a prevádzkovej charakteristiky pre danú funkciu, ktorú bude motor plniť. Pre dosiahnutie optimálneho chodu je potrebná spolupráca niekoľkých vedných odborov, [[chémia|chémie]], [[metalurgia|metalurgie]], [[fyzika|fyziky]] a ďalších. Hlavné parametre, ktoré určujú výslednú charakteristiku motora, sú: typ paliva, geometria palivovej kompozície, tvar dýzy a odolnosť plášťa. Nasledujúce prevádzkové parametre sú riešené samostatne alebo kompromisom.

* Stabilné a predvídateľné spaľovanie je určované povrchom palivovej náplne a tlakom v komore.
* Tlak v spaľovacej komore je určený geometriou dýzy a rýchlosťou spaľovania paliva.
* Maximálny dovolený tlak v spaľovacej komore je určený použitým materiálom plášťa.
* Dĺžka horenia je závislá na hrúbke vrstvy a množstva paliva

=== Geometria rozloženia paliva ===
Palivo horí na povrchu a postupne prehorieva hlbšie. Geometria rozloženia paliva v spaľovacej komore tak hrá dôležitú úlohu v celkovom výkone motora. Tvar výplne sa postupne mení a tým sa mení aj povrch výplne, vystavený prúdiacim spalinám. [[Hmotnostný prietok]] Q<sub>m</sub> (kg/s) spalín je funkciou hustoty paliva ρ, okamžitého [[povrch]]u horiacich plynov A<sub>s</sub> a [[lineárna rýchlosť horenia|lineárnej rýchlosti horenia]] daného paliva b<sub>r</sub> (m/s).

<math>\Q_m = \rho \cdot A_s \cdot b_r</math>

Bežne sa používa niekoľko geometrických konfigurácií paliva:

<gallery>
Image:circ ex.jpg|Kruhový otvor – simulácia
Image:cslot ex.jpg|Otvor tvare C – simulácia
Image:moon ex.jpg|Mesiačikový otvor – simulácia
Image:fino ex.jpg|Päťramenný Finocyl – simulácia
</gallery>

* ''Kruhový otvor'' – poskytuje progresívne-regresívnu krivku ťahu
* ''Otvor v tvare C'' – Mimo os motora je umiestnený veľký otvor. Poskytuje znižujúci sa ťah po dlhšiu dobu. Dochádza nerovnomernému ohrevu a nerovnomernosti vektora výstupných plynov.
* ''Mesiačikový otvor'' – Kruhový otvor mimo os. Krivka ťahu je progresívne-regresívna, dlhší ťah, teplotné a ťahové nerovnomernosti.
* '''Finocyl''' – Otvor v tvare päť alebo šesťcípej hviezdy. Stály ťah, horí kratšiu dobu.

=== Plášť ===
Plášť môže byť vyrobený z mnohých rôznych materiálov. Malé rakety poháňané strelným prachom majú plášť z [[kartón]]u, silnejšie motory používajú hliníkové zliatiny, silné motory ako Castor majú plášť z ocele a moderné motory používajú kompozitné materiály z [[Uhlíkové vlákno|uhlíkových vlákien]] a epoxidovej živice, napríklad motory [[Graphite-Epoxy Motor|GEM]]. Plášť musí byť dostatočne odolný, aby vydržal pomerne veľké [[tlak]]y (1{{--}}10 MPa) a vysoké teploty. Preto z konštrukčného hľadiska ide o [[Tlaková nádoba|tlakovú nádobu]]. Ako ochrana pred teplotou a korozívnymi účinky spalín sa často používa ablatívny nástrek na vnútorných stranách plášťa. Dôležitou časťou plášťa je [[tesnenie]], zlyhanie tesniaceho o-krúžku bolo príčinou [[STS-51-L|havárie raketoplánu Challenger]].

=== Dýza ===
Dýza raketového motora na tuhé pohonné látky sa veľmi nelíši od dýzy [[Raketový motor na kvapalné pohonné látky|motora na kvapalné palivá]]. Tvarom ide o [[Lavalova dýza|lavalovu dýzu]]. Oproti motoru na kvapalné palivá ju nemožno chladiť regeneratívne a materiál dýzy tak musí vydržať vysoké teploty. Materiál býva na báze [[grafit]]u alebo sa používa [[uhlík-uhlíkový laminát]]. Niektoré motory majú systém vektorovania ťahu pomocou výkyvnej dýzy ([[Space Shuttle Solid Rocket Booster|Space Shuttle SRB]]) alebo sa používa systém LITV. LITV (liquid injection Thrust vectoring) je systém vstrekovania kvapalnej látky do prúdu spalín za ústím dýzy, kde dôjde k rozkladu a odpareniu kvapaliny, čo zvýši [[ťah]] a poskytne kontrolný moment.

== Výkon a použitie ==
[[Súbor:GEM-60 solid booster of Delta IV rocket.jpg|vpravo|náhľad|Motor GEM-60 rakety Delta IV]]
Moderný motor s vysoko energetickým palivom dosahuje [[špecifický impulz]] (I<sub>sp</sub>) až 2 600 N.s/kg (265 sekúnd), v porovnaní s motormi na [[kyslík]] a [[RP-1]] s I<sub>sp</sub> 3500 N.s/kg a kvapalným vodíkom s I<sub>sp</sub> 4 500 N.s/kg, nie sú tieto motory tak palivovo účinné, ale ich cena je oveľa nižšia ako cena motorov na kvapalné palivá. V kozme sa používajú hlavne ako pomocné štartovacie motory (napríklad [[Space Shuttle Solid Rocket Booster]]) kedy dokážu vyvinúť ťah v rádoch MN (mega newton). Často sa používajú pre finálne navedenie družice na obežnú dráhu.

Vďaka možnosti dlhodobého skladovania a možnosti okamžitého odpálenia, majú široké uplatnenie vo vojenských aplikáciách. Po konci studenej vojny boli bývalé medzikontinentálne rakety prestavané na kozmické nosiče. Rakety [[LGM-30 Minuteman|Minuteman]] a [[LGM-118|Peacekeeper]] slúžia ako základ ľahkých nosných [[Minotaur (raketa)|rakiet Minotaur]].

== Zdroje ==
{{Portál Kozmonautika}}
{{Preklad|cs|Raketový motor na tuhé pohonné látky|5516246}}

== Externé odkazy ==
* [http://www.braeunig.us/space/propuls.htm Robert A. Braeunig rocket propulsion page] {{eng icon}}
* [http://www.astronautix.com/articles/comlants.htm Astronautix Composite Solid Propellants] {{eng icon}}
* [http://www.esa.int/SPECIALS/Launchers_Access_to_Space/ASEDYQI4HNC_0.html Ariane 5 SRB] {{eng icon}}
* [http://www.tripoli.org/ Amateur High Power Rocketry Association] {{eng icon}}
* [http://www.nakka-rocketry.net/ Nakka-Rocketry (Design Calculations and Propellant Formulations)] {{eng icon}}
* [http://balloons.space.edu/ndra/nickle.html 5 cent sugar rocket] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20141017181140/http://balloons.space.edu/ndra/nickle.html |date=2014-10-17 }} {{eng icon}}
* [http://www.allstar.fiu.edu/aero/rocket2.htm Practical Rocketry] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060618142816/http://allstar.fiu.edu/aero/rocket2.htm |date=2006-06-18 }} {{eng icon}}
* [http://quest.nasa.gov/space/teachers/rockets/rocketry.html NASA Practical Rocketry] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061004175705/http://quest.nasa.gov/space/teachers/rockets/rocketry.html |date=2006-10-04 }} {{eng icon}}
* [http://www.rockets4schools.org/education/HPR_Motor_Basics.pdf High Power Rocket Motor Basics] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071007120542/http://www.rockets4schools.org/education/HPR_Motor_Basics.pdf |date=2007-10-07 }} {{eng icon}}

[[Kategória:Raketové motory]]