Basiswissen

Mit der Mondrakete Saturn V flogen im Jahr 1969 zum ersten Mal Menschen bis auf den Mond. Beim Start wurde die ganze Rakete von insgesamt 5 Triebwerken angetrieben. Die folgenden Daten gelten für ein einzelnes dieser Triebwerke:

Bildbeschreibung und Urheberrecht — 3,7 Meter Durchmesser 5,8 Meter Höhe, Brenndauern von 150 bis 165 Sekunden bei einer Austrittsgeschwindigkeit der Gase von 2,5 km pro Sekunde und rund 155 Tonnen pro Minute an Treibstoffdurchsatz für jede der 5 Einzetriebwerke: ein Ingenieur vor den gigantischen Düsen einer Saturn-V Mondrakete. Der Druck in den Brennkammern lag bei rund 70 bar. © NASA ☛

F-1 Triebwerk in Zahlen

6,67 Mega-Newton (ab Apollo 9: 6,77 MN, ab Apollo 15: 6,91 MN) Schub ↗

Brennzeit: 150 s

Treibstoffverbrauch: 154,62 t/min Tonnen pro Minute ↗

2,55 kNs/kg spezifischer Impuls ↗

Trockengewicht: 8353 kg

Leistung der Turbopumpe: 40,4 Megawatt ↗

Brennkammerdruck: etwa 7 Megapascal ↗

Betriebsgewicht: 9115 kg

Höhe: 5,60 m

Durchmesser: 3,7 m

Abschätzung der Schubkraft

Aus Aufnahmen und von Skizzen kann man den Durchmesser der Brennkammer grob auf etwa einen Meter schätzen. Der Druck im Inneren betrug 7 MPa. Der Schub wird dadurch erzeugt, dass der Druck in Flugrichtung auf das innere der Brennkammer wirkt, entgegen der Flugrichtung aber nicht, denn dort ist die Brennkammer offen und die Verbrennungsgase treten aus. Nimmt man an, dass die Brennkammeröffnung etwa dem Brennkammerdurchmesser entspricht, dann kommt man über den Durchmesser und die Kreisflächenformel auf eine Querschnittsfläche von rund 0,75 Quadratmeteter. Auf jeden Quadratmeter wirken 7 MPa Druck, also 7 Millionen Newton. Das multipliziert mit der Quadratmeterzahl von 0,75 gibt eine Schubkraft von etwa 5 Millionen Newton oder Meganewton. Das liegt in der Größenordnung der von der NASA angegebenen Schubkräfte von etwa 6,8 Meganewton. Siehe auch Rückstoßprinzip ↗