Bagaimana algoritma prinsip kerja roket?

algoritma

Yang kita ketahui roket merupakan sebuah pesawat luar angkasa yang bertujuan untuk melakukan pendaratan di luar angkasa juga untuk melakukan penelitian Sains dari permukaan bulan. Namun ternyata kegunaan roket bukan sekedar sebagai pesawat luar angkasa namun juga sebagai alat dalam militer. Lalu jika begitu? Bagaimanakah algoritma prinsip kerja roket sebenarnya?


Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket. Hasil dari keluaran dalam ruang bakar dan nozle pengembang, mampu membuat gas mengalir dengan kecepatan hipersonik sehingga menimbulkan dorongan reaktif yang besar untuk roket (sebanding dengan reaksi balasan sesuai dengan Hukum Pergerakan Newton ke 3).

Dalam kegunaannya roket bisa digunakan dalam dua hal, yakni untuk kegiatan luar angkasa dan kegiatan militer seperti berikut :

  • Dalam kegiatan luar angkasa roket
    sering kali digunakan untuk penjelajahan angkasa luar yang tidak terdapat udara dan roket tersebut harus membawa sendiri bahan bakar juga oksigen untuk menghasilkan daya dorong yang diperlukan.
  • Dalam istilah militer
    Roket merujuk kepada bahan peledak berpendorong tanpa alat pengendali. Roket ini bisa diluncurkan oleh pesawat penyerang darat (roket udara ke permukaan), ditembakkan dari permukaan(darat/laut)ke sasaran diudara(darat ke udara), atau bisa ditembakkan dari permukaan(darat/laut) ke sasaran permukaan yang lain. terdapat juga roket darat-udara tanpa kendali yang dibuat untuk menyerang pesawat yang terbang dalam formasi.Peluru kendali serupa dengan roket dengan perbedaan sistem kendali untuk memperbesar kemungkinan mengenai sasaran.

Sering kali definisi roket digunakan untuk merujuk kepada mesin roket. Berikut merupakan bagian dan fungsi mesin roket :

  • Hidung (Nose)
    Bagian paling depan yang biasanya diisi hulu ledak muatan ilmiah atau peralatan indera/kendali Tabung silindris (cylinder) Badan utama roket yang biasanya diisi bahan bakar dan peralatan bakarnya.
  • Ekor (tail)
    Bagian paling belakang berisi saluran sumber pembakaran (nozzle) mekanisme pengendalian.
  • Sirip (fin/stabilizer)
    Alat kendali aerodinamik, yang berfungsi sebagai pemberi kemudi maupun kestabilan.
    Kemudian Komponen utama roket sendiri terdiri dari 4 bagian yaitu :
  • Rangka atau badan roket (rocket frame)
    terbuat dari bahan yang ringan dan kuat seperti titanium dan aluminium karena rangka berfungsi sebagai pelindung . Badan roket ini juga dilapisi dengan lapisan kusus untuk melindungi nya dari panas yang berlebihan saat menembus atmosfir bumi dan juga untuk melindungi dari dingin yang berlebihan. Sirip di pasang pada bagian bawah roket untuk menjaga stabilitas selama peluncuran.
  • Sistem beban
    merupakan tempat untuk membawa wahana. Jadi sistem ini tergantung pada misi yang di emban roket. Jika untuk mengorbitkan satelit, maka rancangannya pun harus disesuaikan. Gambar di atas merupakan sistem beban V2 Jerman yang berisi bahan peledak.
  • Sistem pemandu (guidance system)
    merupakan alat yang akan menuntun roket ke orbit yang di tuju. Sistem pemandu roket ini dilengkapi dengan sensor, komputer, radar, dan alat komunikasi.
  • Sistem propulsi (propultion system)
    adalah mesin yang digunakan sebagai tenaga pendorong rodet. Sistem propulsi roket secara garis besar menggunakan roket berbahan bakar padat dan roket berbahan bakar cair. sistem propulsi roket V2 terdiri dari tangki oksidasi, pompa, bilik pembakaran dan nozel.

Bahan bakar roket sendiri tidak boleh sembarangan. Terdapat 13 macam bahan bakar yang dapat digunakan untuk roket yaitu :

  • Aerozine 50 (50/50 campuran berat hidrazin dan Dimethylhydrazine simetris (UDMH))
  • Diborana (senyawa kimia yang terdiri dari boron dan hidrogen dengan rumus kimia B2H6 )
  • Hidrazin (senyawa anorganik dengan rumus kimia N2H4 (juga ditulis sebagai H2NNH2))
  • Hidrogen cair (LH2 atau LH2 yang merupakan keadaan cair dari hydrogen elemen)
  • Hidroksilamina (senyawa anorganik dengan rumus NH2OH)
  • Hipergolik (Sebuah propelan roket kombinasi yang digunakan dalam mesin roket)
  • Hidroksil-diakhiri polibutadien (HTPB) ( oligomer dari butadiena yang pada setiap akhir dengan gugus fungsional hidroksil yang bereaksi dengan polyisocyanates untuk membentuk polimer poliuretan)
  • Monomethylhydrazine (MMH) ( hidrazin kimia volatile dengan rumus kimia CH3 (NH) NH2)
  • Nitrometana (sebuah senyawa organik dengan rumus kimia CH3NO2 yang merupakan senyawa nitro organik yang paling sederhana)
  • Propelan roket
  • RP-1 (Rocket Propellant-1 atau Refined Petroleum-1)
  • UH 25 (campuran dari 75% dan 25% UDMH hidrazin hidrat)
  • Dimethylhydrazine simetris (UDMH) (1,1-Dimethylhydrazine) a(senyawa kimia dengan rumus H2NN (CH3) 2)

Dari beberapa komponen diatas, selanjutnya kita akan membahas mengenai prinsip kerja roket sebagai berikut :

Prinsip kerja roket mirip dengan prinsip terdorongnya balon mainan. Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair. Kedua bahan bakar ini dicampur dalam ruang pembakaran sehinga terjadi pembakaran yang menghasilkan gas panas yang akan menyembur keluar melalui mulut pipa yang terletak pada ekor roket.

Terjadi perubahan momentum gas dari nol (0) menjadi mv selama selang waktu tertentu (∆t). Ini menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas (sesuai dengan persamaan F=∆p/∆t,gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu ) dengan arah kebawah.

Sesuai hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan yaitu ke atas. Jadi, gas akan mengerjakan gaya ke atas pada roket sehingga roket akan terdorong ke atas.

Jika gaya berat kita abaikan sehingga tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem roket, maka prinsip terdorongnya roket memenuhi hukum Kekekalan Momentum. Oleh karena mula-mula sistem (roket dan bahan bakar) diam, maka momentumnya sama dengan nol. sesudah gas menyembur keluar dari roket, momentum sistem tetap, atau dengan kata lain momentum sebelum dan sesudah keluar adalah sama.

Prinsip kerja roket- memanfaatkan Hukum- Kekekalan Momentum
m1 v1+m2 v2 = 0
m1 v1 = -m2 v2

Berasarkan kekekalan momentum, kelajuan akhir yang dapat dicapai sebuah roket bergantung pada banyaknya bahan bakar yang dapat dibawa oleh roket dan kelajuan pancaran gas. Oleh karena kedua besaran ini terbatas maka digunakanlah roket-roket bertahap (multistage rokets). yakni beberapa roket yang digabung bersama.
Ketika bahan bakar tahap pertama telah terbakar habis, roket ini dilepaskan. begitu seterusnya, sehingga pesawat-pesawat antariksa yang pergi ke luar angkasa dapat terbang tinggi meninggalkan bumi. banyaknya stage atau tahapan tergantung kebutuhan kelajuan pada misi roket itu sendiri.

Refrensi :



aaaaaaa

Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket. Aksi dari keluaran dalam ruang bakar dan nozle pengembang, mampu membuat gas mengalir dengan kecepatan hipersonik sehingga menimbulkan dorongan reaktif yang besar untuk roket (sebanding dengan reaksi balasan sesuai dengan Hukum Pergerakan Newton ke 3.

Sering kali definisi roket digunakan untuk merujuk kepada mesin roket. Pada awal perkembangannya, roket digerakan dari hasil pembakaran bahan bakar minyak, gas dan oksigen cair. Setelah bahan bakar roket dinyalakan, pancaran gas yang keluar dari roket akan menimbulkan ledakan beruntun kebawah sehingga mendorong roket ke atas dan roket dapat melaju ke udara. Roket terbang dengan kecepatan supersonik, yaitu sekitar 300 m/s.

Di luar angkasa, mesin roket tidak dapat mendorong balik/daya tolak dorong. Jadi bagaimana roket bergerak diluar angkasa? Roket bekerja dengan aturan ilmiah yang disebut hukum Newton 3 yaitu

“Setiap aksi akan menimbulkan reaksi, jika suatu benda memberikan gaya pada benda yang lain maka benda yang terkena gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, tetapi arahnya berlawanan“

Bahan bakar roket ada dua jenis yaitu bahan bakar cair dan bahan bakar padat. Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama saja, di mana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Tetapi roket yang berbahan bakar padat mempunyai kelebihan yaitu mampu menyimpan bahan bakar dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena bahan bakarnya telah dipadatkan.
Sebagian besar bahan bakar yang dibawa roket digunakan dalam beberapa menit pertama dari misiuntuk mencapai kecepatan melarikan diri dari gravitasi Bumi minimal 25.000 mph (7 mil per detikatau 40.000 km / jam).

Lalu bagaimanakah kerja roket?:thinking:

  1. Ketika roket mulai dijalankan, udara yang telah dikompresi masuk ke dalam Combustion chumber.
  2. Bahan bakar (propelan, hygrogen, oksigen cair) masuk kedalam Combustion chumber melalui Fuel nozzle.
  3. Dipercikkan bunga api kedalam combustions chamber dengan Lynitors (spark plug).
  4. Proses pembakaran berlangsung di Combustion chumber.
  5. Gas disemburkan keluar dengan kecepatan sama dengan vkeluar relatif terhadap roket.
  6. Arah semburan gas berlawanan dengan arah gerak roket sehingga roket akan bergerak ke atas.
  7. Setelah bergerak dalam waktu tertentu, roket sampai di luar angkasa dan jumlah bahan bakar dalam roket akan berkurang.
  8. Roket akan melepaskan diri dari pesawat luar angkasa sehingga berat peasawat tersisa 10% dan pesawat mendapatkan gaya dorong dari hasil semburan sehingga roket akan memperoleh percepatan ke arah depan.
  9. Setelah pesawat hampir mendekati planet tujuan maka proses pembakaran bahan bakar untuk yang kedua kalinya akan berlangsung.
  10. Gas akan disemburkan.
  11. Kecepatan pesawat bertambah.
  12. Pesawat mendarat dengan stabil.

Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama, dimana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong keatas. Kelebihan dari roket berbahan bakar padat mampu menyimpan bahan bakar dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena telah dipadatkan, sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimampatkan.
Roket hanyalah bagian bawah dari sebuah pesawat luar angkasa dimana ia berperan menyimpan bahan bakar dan melakukan pembakaran bahan bakar sehingga pesawat dapat mencapai luar angkasa.

SUMBER :

Pada awal perkembangannya, roket digerakan dari hasil pembakaran bahan bakar minyak, gas dan oksigen cair. Setelah bahan bakar roket dinyalakan, pancaran gas yang keluar dari roket akan menimbulkan ledakan beruntun kebawah sehingga mendorong roket ke atas dan roket dapat melaju ke udara. Roket dapat terbang dengan kecepatan supersonik, dapat melaju hingga 3000 m/s.

Prinsip kerja roket merupakan penerapan dari Hukum Newton III tentang gerak, yaitu hukum aksi reaksi. dimana energi panas diubah menjadi energi gerak.

Bahan bakar roket ada dua jenis yaitu bahan bakar cair dan bahan bakar padat. Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama saja, di mana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Tetapi roket yang berbahan bakar padat mempunyai kelebihan yaitu mampu menyimpan bahan bakar dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena bahan bakarnya telah dipadatkan. Sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimampatkan.