Prototyp: Youtuber entwickelt eigenes Impulsstrahltriebwerk

Basierend auf einem additiv gefertigten Modell lassen sich Passformen, aber auch Funktionsweisen testen, sodass man anschließend ein Teil aus hochwertigerem Material anfertigen kann. Diese Vorgehensweise findet sich immer wieder im Zusammenhang mit dem 3D-Druck, wie nun auch bei dem Youtuber Integza. Dieser hat für seinen funktionsfähigen Prototypen eines mit Detonationskraft betriebenen Impulsstrahltriebwerks einige Teile mittels 3D-Druck hergestellt, um diese schließlich mit jenen aus Metall zu ersetzen.

Die Technologie seines Prototypen gibt es zwar schon seit einiger Zeit – Antrieb durch Explosionen, die in bestimmten Intervallen gezündet werden – doch Integza versuchte sich an einem Triebwerk, das ohne Ventile auskommen sollte. Hierfür druckte er zunächst eine Brennkammer aus Harz, in die Brennstoff und Luft gespeist werden.

Obwohl es nicht der schnellste Motor ist, den Integza je gebaut hat, hat er viel Potential, wenn die Brennkammer aus Metall bestünde. Später tauschte er diese aber noch aus und erreichte somit bis zu zehn Pulse pro Sekunde. Er ergänzte auch, dass der Motor bei einem kontinuierlichen statt einem impulsartigen Durchfluss eine noch viel stärkere Leistung haben könne.

Funktionsweise und Aufbau

Im Grunde wird bei Impuls-Detonationstriebwerken Sauerstoff und Treibstoff in einen Zylinder gespritzt, der schließlich durch die Öffnung an einem Ende den Druck ablässt, der bei der anschließenden Detonation aufgebaut wird. Die resultierende Schockwelle kann bis zu Mach 10 erreichen und bringt den Schub, für den ein Triebwerk gebraucht wird.

Durch die Intervalle bei der Einspritzung (dem Puls) fällt hier auch die sonst benötigte Turbopumpe weg, was viele Kosten einspart. Diese wäre für den nötigen Druck in der Kammer zuständig, sodass der Treibstoff und der Sauerstoff nicht einfach rausgeblasen werden. Durch den hohen Druck, der bei dem Pulsbetrieb aufkommt, wird dieser aber nicht benötigt.

Die Lautstärke dieser macht den Einsatz in bemannten Flügen grundsätzlich zum Problem, weshalb derartige Triebwerke meist bei der Umwandlung von Wärmeenergie oder bei dem Antrieb von leichten, funkgesteuerten Flugzeugen eingesetzt werden.

Der 3D-gedruckte Prototyp der Kammer

Der Youtuber hatte die Idee, dass ein Pulsjet-Triebwerk noch verbessert werden könnte, wenn man statt einer Zündung eine Detonation erzeugen würde. Um dies zu testen druckte er sich schnellerhand eine Brennkammer mit seinem Prusa SL1S 3D-Drucker und Siraya Tech-Harz, und baute diese anschließend an ein langes Acrylrohr. Der Hochspannungsmotor war für die Zündung zuständig, während dieser von einem Arduino Controller angesteuert wurde. Zur erzeugung des benötigten Schubes nutzte er reinen Sauerstoff, statt Luft, da dieser eine viel stärkere Reaktion auslöste.

Dieser Aufbau erreichte eine Leistung von 80 Metern pro Sekunde. Dies war ihm jedoch nciht genug, also ging Integza noch einen Schritt weiter und ersetzte die 3D-gedruckte Brennkammer mit einer aus Metall. Damit konnte er “saubere und gleichmäßige Detonationen” erzeugen.

Angebracht auf eine Plattform, zeigte sich, dass das Triebwerk stark genug war, um sich vorwärts zu bewegen. Der Youtuber bezeichnet es deshalb als “eine großartige Möglichkeit zur Erforschung der Detonation”. Seine Konstruktion bezeichnet er dennoch als fehlerhaft. Dies resultiert aus dem gepulsten Fluss, wie er sagt. Nun arbeitet er an einem Rotations-Detonationsmotor, bei dem eine oder mehrere Detonationen kontinuierlich durch einen ringförmigen Kanal laufen.

In seinen Augen bieten sich seine Motoren besser für Antrieb von Fahrzeugen an als herkömmliche pulsierende Triebwerke. Er stellte auch in Aussicht, dass demnächst ein neues Video kommen sollte, in dem er einen eigenen Motor baut. Für alle die sich aber selbst daran versuchen wollen, hat er alle 3D-Modell-Dateien kostenlos zum Download zur Verfügung gestellt, und ermutigt jene die sich trauen, sich selbst an einem solchen Triebwerk zu versuchen.

Mehr über Integza finden Sie hier.