Raumcon
Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: knt am 24. September 2008, 13:04:21
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Ein Spinnoff von Rückkehr zum Mond nach dreieinhalb Jahrzehnten! (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4671.msg85113#msg85113) speziell zum Aerospike:
Die Idee ist gerade, dass ein Teil der Düse durch die vorbeiströmende Umgebungsluft selbst erzeugt wird und sich so die Form automatisch dynamisch an die Druckverhältnisse anpasst. Wie soll das im Vakuum gehen, wo kein Medium vorbeiströmt?
Hmm, das war bisher auch mein Erklärungsmodell für Aerospike - Vakuum = kein Aussendruck => keine definierte Düsenform = ineffizenz. Aber das bekommt Löcher...
A key advantage of an aerospike is that a very high area ratio nozzle, which provides high vacuum performance, can also be efficiently operated at sea level. Quelle: http://www.engineeringatboeing.com/articles/nozzledesign.htm
The XRS-2200 produces 204,420 lbf thrust with an Isp of 339 seconds at sea level, and 266,230 lbf thrust with an Isp of 436.5 seconds in a vacuum. Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Aerospike_engine
Thus, in theory at least, the aerospike nozzle meets or exceeds the performance of the bell nozzle at all operating pressures. Quelle: http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/compensation.shtml
(https://images.raumfahrer.net/up023339.jpg)
Also - wie funktioniert das Aerospike für Nicht-Physiker den nun?
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Aerospike Quellen
- http://www.engineeringatboeing.com/articles/nozzledesign.htm
- http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/main.shtml <== sehr gut!
- http://en.wikipedia.org/wiki/Aerospike_engine
- http://en.wikipedia.org/wiki/X-33
Aerospike Videos
- http://es.youtube.com/watch?v=ndgvIbtZ5hU
- http://es.youtube.com/watch?v=uBfApYz2RoM
Aerospike Diskusionen im Forum
- single stage to orbit und die Düsen Form: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4510.0
- Rückkehr zum Mond nach dreieinhalb Jahrzehnten!: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4671.msg85111#msg85111
- Einstufige Transportsysteme: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=3898.0
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Hallo knt,
danke für die Angabe von Quellen zu Aerospike. Da kann man die Aussagen dann nachlesen. Ich muss aber erst mal Zeit finden ... ::)
Die beiden Aerospikethreads müssen noch zusammengeführt werden. Leider sperrt sich das Forum gerade gegen meine Versuche. Da muss ich wohl später noch mal ran.
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AFAIK haben AeroSpike-Triebwerke gegenüber FlüßigkeitsRaketen-Triebwerken einen höheren Wirkungsgrad selbst wenn diese in der Höhe arbeiten für die sie optimiert wurden.
Die Anpassungsfähigkeit des AeroSpike-Triebwerks an unterschiedliche Luftdrücke sind kein Argument gegen den Einsatz im Vakuum.
Ein hohe Preis des AeroSpike-Triebwerks dagegen ist ein Argument, das genauer betrachtet werden muß. Da Treibstoff den Hauptteil an der Gesamt-Masse ausmacht, ist Treibstoff-Effizienz derzeit der effektivste Parameter um die Gesamt-Effizienz zu steigern. Wegen Unkenntnis genauerer Daten kann man der Preisleistung eines Systems mit AeroSpike-Triebwerks die Chance einräumen besser als die Preisleistung eines Systems mit Flüßigkeitsraketentriebwerk zu sein.
Wenn das AeroSpike-Triebwerk tatsächlich ein hoher Kostenpunkt darstellt muß man auch dessen Wirtschaftlichkeit auch die Option der Wiederverwendung untersuchen.
Welchen Wirkungsgrad besitzen FlüßigkeitsRaketenTriebwerke?
Welchen Massen- und Preis-Aufschlag würde die AeroSpike-Triebwerke gegenüber einen konventionellen RaketenTriebwerk bedeuten?
[size=10]Titel geändert wegen Verschiebung von KSC[/size]
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Wieso sollten Aerospiketriebwerke im Vakuum besser arbeiten als ein vollständig angepasstes normales Triebwerk? Mehr als vollkommen entspannen geht bei den Antriebsgasen nicht und das schafft ein konventionelle angepasste Düse im Vakuum auch.
In Aerospike steht Aero nicht umsonst. Es ist dafür da, eine Düse an verschiedene Außendrücke in der Atmosphäre beim Aufstieg optimal anzupassen.
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Richtig, mit Aerospike wär es möglich, SingleStage in den Orbit zu kommen.
Da stellt sich eben genau die Frage, warum man den ganzen Zusammenbau anhand der ISS ausprobiert hat um das gewonnene Wissen dann nicht zu nutzen.
Wieso baut man das Mond bzw Marsraumschiff nicht auf der ISS zusammen? Dann könnte man den Gleiter für Flüge ISS und zurück einsetzen. Die eigentliche Mond/Mars Crew landet direkt mit ner Kapsel. Und die einzelnen Stages für Mond/Mars werden mit schicken Aerospike-Triebwerken in unbemannten Gleitern in den Orbit zu ISS geschossen. Alles wiederverwendbar, bis auf das Zeugs was auf dem Mars/Mond zurückbleibt und ein paar Treibstofftanks ;D
Jaja, was alles möglich wäre, wenn man nur wollte... Aber man will einfach nicht! :'(
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Wieso sollten Aerospiketriebwerke im Vakuum besser arbeiten als ein vollständig angepasstes normales Triebwerk? Mehr als vollkommen entspannen geht bei den Antriebsgasen nicht und das schafft ein konventionelle angepasste Düse im Vakuum auch.
In Aerospike steht Aero nicht umsonst. Es ist dafür da, eine Düse an verschiedene Außendrücke in der Atmosphäre beim Aufstieg optimal anzupassen.
Dieses Entspannen hört sich für mich nach einer ungerichteten, d.a. in allen Richtungen gleichmäßige Beschleunigung an. Eine Raketendüse wirkt nach meinen Überlegungen wie umgekehrt wie ein Parabol-Spiegel:
Die "Druckwelle" des expandierenden Abgasstrahles wird von der Schubdüse so reflektiert, daß er entgegengesetzt der Beschleunigungsrichtung strahlt bzw. diese erst dadurch erzeugt.
Wenn das mit der höheren Effizienz stimmt, würde ich versuchen das durch die Reflektion der Schockwellen eine bessere Richtwirkung des Abgasstrahles erreicht wird, was energetisch bedeuten würde, daß die thermische Energie (ungerichtete Bewegungsenergie) besser in eine gerichtete Bewegung umgewandelt wird.
Bildlich gesprochen: Der Düsenstrahl wird durch Reflektionen mehr gerichtet, also mehr in Richtung der Längsachse beschleunigt. Nach der Strömungslehre sollte dies den Druck mindern. Dadurch entspannt der Abgasstrahl weniger im Querschnitt.
Weil bei gleicher Treibstoff-Kombination und gleicher Treibstoff-Durchsatzrate der vollständig entspannte Abgasstrahl eines AeroSpike-Triebwerks einen kleineren Querschnitt besitzt als der eines Raketentriebwerks, könnte man die Fähigkeit eines Antriebs thermische Energie in kinetische Energie umzuformen als "Fokussion" bezeichnen.
Wenn ich mit dieser Betrachtung recht habe kann ein AeroSpike-Triebwerk eine höhere Effizienz haben und der Grund liegt in der stärkeren Fokussion, welche durch besondere Reflektion der Druckwellen erreicht wird.
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Wieso sollten Aerospiketriebwerke im Vakuum besser arbeiten als ein vollständig angepasstes normales Triebwerk? Mehr als vollkommen entspannen geht bei den Antriebsgasen nicht und das schafft ein konventionelle angepasste Düse im Vakuum auch.
In Aerospike steht Aero nicht umsonst. Es ist dafür da, eine Düse an verschiedene Außendrücke in der Atmosphäre beim Aufstieg optimal anzupassen.
Dieses Entspannen hört sich für mich nach einer ungerichteten, d.a. in allen Richtungen gleichmäßige Beschleunigung an. Eine Raketendüse wirkt nach meinen Überlegungen wie umgekehrt wie ein Parabol-Spiegel:
Die "Druckwelle" des expandierenden Abgasstrahles wird von der Schubdüse so reflektiert, daß er entgegengesetzt der Beschleunigungsrichtung strahlt bzw. diese erst dadurch erzeugt.
In einer Düse entspannt sich ein Gas bis auf Umgebungsdruck und das geht nach dem Bernoulli-Gesetz (eine Art Energieerhaltung für Strömungen) nur durch Beschleunigung des Gases. Es nimmt also "Fahrt/Impuls" auf und drückt dadurch die Rakete in die andere Richtung. Das hat nichts mit "Druck-/Schockwellen" zu tun.
Daraus sieht man auch: das Gas kann höchstens bis zum Umgebungsdruck entspannen (hier Vakuum), mehr geht nicht. Wenn es das ein Mal geschafft hat, hat es seine gesamte 'potentielle' Energie in kinetische Energie umgewandelt. Und wie ich oben schon sagte: im Vakuum schafft man das mit konventionellen angepassten Düsen.
Wenn das mit der höheren Effizienz stimmt, würde ich versuchen das durch die Reflektion der Schockwellen eine bessere Richtwirkung des Abgasstrahles erreicht wird, was energetisch bedeuten würde, daß die thermische Energie (ungerichtete Bewegungsenergie) besser in eine gerichtete Bewegung umgewandelt wird.
Deswegen sind Düsen so geformt wie sie sind, damit das entspannende Gas nach "hinten" beschleunigt und sich nicht seitlich "davon" macht. Eine Düse macht genau das, was du verbessern möchtest.
Der Düsenstrahl wird durch Reflektionen mehr gerichtet, also mehr in Richtung der Längsachse beschleunigt. Nach der Strömungslehre sollte dies den Druck mindern. Dadurch entspannt der Abgasstrahl weniger im Querschnitt.
Die Aussage widerspricht sich. Was ist "weniger entspannt im Querschnitt"? Ziel ist eine vollkommene Entspannung auf Umgebungsdruck.
Weil bei gleicher Treibstoff-Kombination und gleicher Treibstoff-Durchsatzrate der vollständig entspannte Abgasstrahl eines AeroSpike-Triebwerks einen kleineren Querschnitt besitzt als der eines Raketentriebwerks, könnte man die Fähigkeit eines Antriebs thermische Energie in kinetische Energie umzuformen als "Fokussion" bezeichnen.
Wenn der Strahl entspannt ist, ist ALLE seine Energie in kinetische Energie umgewandelt. Er hat den maximalen Impuls erhalten. Da kannst du nichts verbessern.
Außerdem, wo hast du her, dass der Querschnitt des entspannten Gases bei Aerospike geringer wäre? Das macht physikalisch keinen Sinn. Bei gleichem Durchsatz und Druck am Brennkammerausgang kann ein entspanntes Gas am Düsenende immer nur den selben Raum (und damit Querschnitt) einnehmen. Das hat nichts mit dem Triebwerk zu tun. Wenn ich das Gas aus einer Brennkammer vollkommen entspannen möchte, muss ich ihm am Ende der Düse immer den selben Querschnitt bieten, egal bei welchem Triebwerk.
Noch etwas zu Aerospike:
Die Idee ist gerade, dass ein Teil der Düse durch die vorbeiströmende Umgebungsluft selbst erzeugt wird und sich so die Form automatisch dynamisch an die Druckverhältnisse anpasst. Wie soll das im Vakuum gehen, wo kein Medium vorbeiströmt?
Höhere Effizienz kann sich neben der dynamischen Anpassung dadurch ergeben, dass eine Aerospikedüse evtl. leichter ist, durch weniger Material, und dass die Strömung verlustfreier an der "virtuellen Außenwand" entlang strömt als an der festen Innenwand.
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AFAIK haben AeroSpike-Triebwerke gegenüber FlüßigkeitsRaketen-Triebwerken einen höheren Wirkungsgrad selbst wenn diese in der Höhe arbeiten für die sie optimiert wurden.
Da irrst du dich Spacy. Im Vakuum funktioniert das AeroSpike schon mal garnicht - weil ihm das Aero zum Formen der Düse fehlt ;)
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Übrigens ist das von der NASA nicht fertig entwickelte AeroSpike Triebwerk auch noch sicherer, da es mehrere kleine Düsen hat. Da ist der Ausfall einer oder auch 2 Düsen nicht problematisch und kann abgefangen werden
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Hi Leute
Übrigens ist das von der NASA nicht fertig entwickelte AeroSpike Triebwerk auch noch sicherer, ...
Diese Aussage würde ich so nicht unterschreiben.
In der Theorie hast du recht! Fakt ist aber, dass ein AeroSpike Triebwerk noch nie in einem reellen Flug eingesetzt wurde während sich konventionelle Triebwerke bereits in tausenden Flügen bewährt haben.
Mane
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Einerseits finde ich das Thema "Aerospike" schon sehr interessant, andererseits weiß ich nicht ob das in diesem Thread richtig platziert ist.
Vielleicht sollten die Technik-Freaks einen neuen Thread für das Thema eröffnen...was sagen die MOD's?
Zum Areospike gibt es hier im forum schon einige diskusionen, einfach mal suchen :)
Cooles Video ist z.B. http://es.youtube.com/watch?v=ndgvIbtZ5hU
Technik der Düsenform ist hier erleutert: http://www.engineeringatboeing.com/articles/nozzledesign.htm
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Da irrst du dich Spacy. Im Vakuum funktioniert das AeroSpike schon mal garnicht - weil ihm das Aero zum Formen der Düse fehlt ;)
Ich hab mir eine Simulation eines AeroSpike-Triebwerks angeschaut.
Die Simulation zeigte das beschriebene Verhalten innerhalb des Triebwerks. Eine "Luftdüse" war in der Simulation nicht enthalten und wenn man sich das Strömungs/Reflektions-Verhalten angeschaut hat, darf man zum Schluß kommen, daß eine "Luftdüse" nicht benötigt wird.
Schillrich:
Das hat nichts mit "Druck-/Schockwellen" zu tun.
Die Begriffe Schock- und Druck-WELLE sind tatsächlich nicht zutreffend gewählt, weil beide im wesentlichen Dichte-Schwankungen beschreiben.
Deswegen sind Düsen so geformt wie sie sind, damit das entspannende Gas nach "hinten" beschleunigt und sich nicht seitlich "davon" macht. Eine Düse macht genau das, was du verbessern möchtest.
Ich habe dieses selber erklärt . Sie macht es nur weder perfekt und noch unverbesserbar.
Die Aussage widerspricht sich. Was ist "weniger entspannt im Querschnitt"? Ziel ist eine vollkommene Entspannung auf Umgebungsdruck.
Sie widerspricht sich nicht. Sie ist nicht ideal ausgedrückt. "weniger entspannt im Querschnitt" meint "weniger transversal zur Beschleunigungsrichtung entspannt".
Ziel ist nicht eine vollkommeme Entspannung auf Umgebungsdruck sondern eine vollkommene translative Entspannung in Bewegungsrichtung auf Umgebungsdruck was eine transversale Entspannung ausschliesst.
Deswegen sind Düsen so geformt wie sie sind, damit das entspannende Gas nach "hinten" beschleunigt und sich nicht seitlich "davon" macht. Eine Düse macht genau das, was du verbessern möchtest.
Das ist vollkommen richtig und habe ich auch nicht bezweifelt. Sie macht es aber nicht perfekt!
Wenn man sich den "Strahlengang" einer Schubdüse anguckt und überlegt, daß der Abgasstrahl keine punktförmigen Ausgangspunkt besitzt sondern ungeordnet, also wie zufällig in alle möglichen Richtungen sich aus einer kugelförmigen Region ausbreitet, ist klar, daß die Schubdüse nicht scharf fokussieren kann. Das ist so, als würde man versuchen eine diffuse Lichtquelle scharf abzubilden.
Wenn sich der Düsenstrahl noch transversal entspannt, kann er nicht vollständig translativ entspannt sein. Einfach ausgedrückt: Wird der Strahl noch breiter hätter er sich noch mehr in Längsrichtung entspannen können.
Noch einfacher: Das "Kaugummi" soll nicht in die Breite sondern in die Länge gedehnt werden.
Die Aussage widerspricht sich. Was ist "weniger entspannt im Querschnitt"? Ziel ist eine vollkommene Entspannung auf Umgebungsdruck.
Die Aussage widerspricht sich nicht. Sie ist nicht ideal ausgedrückt. "weniger entspannt im Querschnitt" meint "weniger transversal (zur Antriebsrichtung) entspannt". Ziel ist nicht eine vollkommene Entspannung auf Umgebungsdruck. Dem wäre die Schubdüse wortwörtlich nur im Weg. Ziel ist eine vollkommene translative Entspannung auf Umgebungsdruck was eine transversale Entspannung ausschliesst.
Wenn der Strahl entspannt ist, ist ALLE seine Energie in kinetische Energie umgewandelt. Er hat den maximalen Impuls erhalten. Da kannst du nichts verbessern.
Der Strahl hat den maximalen Impuls erhalten, wenn seine gesammte thermische Energie (ungerichtetet kinetische Energie!) in gerichtete kinetische Energie umgeformt wurde. Da kann man was verbessern.
Außerdem, wo hast du her, dass der Querschnitt des entspannten Gases bei Aerospike geringer wäre?
Das ist meine Erkenntnis aus der Beobachtung der Simulation. AeroSpike-Triebwerke können besser thermische Energie richten bzw. schärfer fokussieren.
Ich kann versuchen, die Links zu den Videos wiederzufinden. Aber die o.g. Erkenntnisse muß man selber machen. Ich habe diese Informationen aus keiner anderen Quelle.
Das macht physikalisch keinen Sinn.
Das Problem liegt vermutlich in deiner Vorstellung von einen idealen Gas, welches nur ein Modell ist. In meiner Vorstellung ist ein Gas eine Menge gleichartiger Moleküle, dessen stochastischen thermischen Energie zurückzuführen ist auf diskrete Zustände der Moleküle: Alles mehr oder weniger Individuen, die sich rangeln, schubsen, tanzen oder auch gleichmäßig maschieren.
Bei gleichem Durchsatz und Druck am Brennkammerausgang kann ein entspanntes Gas am Düsenende immer nur den selben Raum (und damit Querschnitt) einnehmen.
Warum? Wenn die translative Bewegungskomponente auf Kosten der transversalen Bewegungskomponente gesteigert wird, wird die "Gassäule" mehr in die Länge gezogen und quillt aufgrund der geringeren transversalen Komponente weniger in die Breite. Temperatur ist ein statistischer Begriff für kinetische Aktivität.
Das hat nichts mit dem Triebwerk zu tun. Wenn ich das Gas aus einer Brennkammer vollkommen entspannen möchte, muss ich ihm am Ende der Düse immer den selben Querschnitt bieten, egal bei welchem Triebwerk.
Thermische Energie ist kinetische Energie und keine potentielle Energie: Energie die in Rotation und Translation eines Moleküls relativ zu seinen "Nachbarn" aber auch Schwingungen (welche ja eine periodische Translation beinhaltet) und Rotation seiner Bestandteile zueinander.
Wenn die kinetische Energie des Strahl soweit gerichtet und ausgeglichen ist, daß alle Moleküle gleichschnell in die gleiche Richtung strömen, dann kann man diesen Abgasstrahl als einen schnellen eiskalten Teilchenstrahl auffassen. Dagegen kann man nur mit Entropie argumentieren. Aber bitte: eine Theorie die es nicht schafft ihre Größen S_ges=S1+S2 auszurechnen ist für mich meilenweit davon entfernt vertrauenswürdige Aussagen zu machen, weil ihre Grundlagen nicht richtig verstanden wurden. Das verhält sich wie Alchemie zu Chemie.
Ich bleibe bei meiner Aussage und behaupte das AeroSpike-Triebwerk funktioniert bestens im Vakuum! :)
mfg
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So, ich habe die beiden Threads zusammengelegt. Der eine war gesperrt. Leider ist jetzt die Reihenfolge der Beiträge zwischen beiden Ursprungsthreads durcheinander.
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Ich bleibe bei meiner Aussage und behaupte das AeoSpike-Triebwerk funktioniert bestens im Vakuum!
Die Aussage war nicht ob es im Vakuum fuktioniert. Es ging darum ob ein solches Triebwerk besser für den Vakuumbetrieb geeignet ist als die konventionelle Düse, oder nicht.
SpaceWarper, ich wundere mich darüber, wie du der Retorik und Phillosophie mehr als den Tatsachen traust. Willst du die Wirklichkeit einfach nicht sehen? Oder ist es dir so immens wichtig das Recht zu behalten, dass dir nichts sagen lassen willst? Oder willst du hier einfach das Streiten lernen und nicht die möglichkeiten der modernen Raumfahrttechik? :-?
Guck dir doch die Graffik im alle ersten Post an. Vergleiche die Werte des Aerospikes und der Düse für die Vakuumverhältnisse. Es gibt banahe kein Unterschied in der Performance.
Dafür hat die konventionälle Düse zwei grosse Vorteile vor der Luftdorndüse. Die Technologie ist Abertausendmal auf Zuferlässigkeit erprobt worden, was für den bemanten Transort essenziel ist. Und die Steuerung der konventionälen Düse ist um einiges einfacher (sprich beherschbarer) als des Aerosikes mit seiner Vielzahl an Brennkammern und Kühlung des Schubkörpers.
Allein der Abgelich der Drücke in den Brennkammern erfordern in dem Vergleich eine immense Zahl an Reglerelemnten. Ich kann es mir sogar ein weiteres kompliziertes Problem vorstellen: die Beherschung der Resonanzen in den Treibstoffleigungen kann um einiges auffwendiger ausfallen. Und das Hochfahren sollches Triebwerkes kann durchaus problematischer sein.
Für den LEO-transport ist der Aerospikeeinsatz eine Überlegung wert. Für die Strecke LEO-LMO-Landung ist er nicht besser, sondern komlitzierter (sprich für die Fehlfunktionen anfälliger) und bittet kaum Vorteile. Wenn ich in dem Mondlander sitze, und die Oberfläche nähert sich mir mit semtlichen km/sec entgegen, möchte an möglichst wenig potentiellen Fehlerquellen denken müssen, wenn ich auf die Bremse trette.
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Die Aussage war nicht ob es im Vakuum fuktioniert. Es ging darum ob ein solches Triebwerk besser für den Vakuumbetrieb geeignet ist als die konventionelle Düse, oder nicht.
Nene Yev - es ging schon - zumindestens mir - und wohl auch Daniel - wenn ich ihn richtig verstanden habe, darum ob der Aerospike im Vakuum eine bessere Leistung erziehlt als eine konventionelle Düse - und nicht darum welche Antriebsform nach Abwägung aller Vor- und Nachteile praktischer ist. Ich selber war sogar der Auffassung das Aerospike im Vakuum garnicht funktioniert.
Eine bessere Leistung erzielt die konventionelle Düse nach meinen neuen Informationen ebend auch nicht! Da ich heute (manchmal ist das ja auch anders) nicht hier bin um das Streiten zu üben (was meiner Meinung nach auch ein sehr guter Grund ist in einem Internetforum zu diskutieren), kann ich das auch zugeben. Der Leistungsvorteil des Aerospike ist allerdings so klein ist, dass eine konventionelle Düste in der Praxis wohl dennoch die Nase vorn hat (einfacher, billiger) - ganz wie du argumentierst.
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Der Grund für den Leistungsvorteil des Aerospikes im Vakuum ist mir aber noch nicht klar. Die Ausführungen von SW ergeben für mich leider keinen Sinn.
Gehen wir das Diagramm Schritt für Schritt durch:
vollkommen angepasste Düse
Diese idealisierte Düse verstehe ich hier so, dass sich das Gas auf jeder Höhe vollkommen und verlustfrei entspannen kann. Der gesamte Energiegehalt der Strömung kann in kinetische Energie umgewandelt werden.
Aerospike
Aerospike liegt zwischen beiden Düsen. Es arbeitet effizienter als die normale Düse. Der größte Unterschied kommt bei hohem Umgebungsdruck zustande und nimmt immer weiter ab je weiter man dem Vakuum kommt. Dieser Vorteil ist demnach zum Großteil der dynamischen Anpassung an den Umgebungsdruck zu verdanken und ist in Vakuumnähe nur noch marginal, da die konventionelle Düse hierfür auch ausgelegt und angepasst ist.
Das Gas kann sich so auf jeder Höhe "fast vollkommen" entspannen.
normale Düse
Die konventionelle Düse ist immer unterlegen, da sie sich nicht an die Umgebungsdrücke anpassen kann. Das Gas kann sich nur im Auslegungspunkt "fas vollkommen" entspannen und ist mit dem Aerospike fast gleichauf. In den tieferen Bereichen tritt das Gas noch mit höherem Druck als Umgebungsdruck aus der Düse aus. Damit entstehen Verluste, da von hier an die weitere Entspannung nicht mehr zum Schub beiträgt.
Frage 1
Warum ist also das Aerospike im oberen Bereich der normalen Düse immer noch überlegen? Beide Düsen lassen hier ihr Gas vollkommen entspannen, beide arbeiten im Auslegungspunkt. Ich kann mir nur vorstellen, dass sich in der normalen Düse noch mehr Verluste ereignen, z.B. in der (turbulenten) Grenzschicht an der Wandung. Das Aerospike hat einfach weniger Wände und damit weniger Reibungsverluste.
Frage 2
Was hindert beim Aerospike das komprimierte Gas im Vakuum eigentlich daran sich einfach zur Seite davon zu machen? Ohne vorbei strömende Luft fehlt doch die "Außenwand". Ich kann das noch nicht nachvolluziehen.
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@knt
hm...OK... habe ich es wirklich anderes verstanden gehabt. Wenn es dem so ist, ist die Kritik an der Stelle wirklich fehl am Platz gewesen.
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Frage 1
Das Aerospike hat einfach weniger Wände und damit weniger Reibungsverluste.
Frage 2
Was hindert beim Aerospike das komprimierte Gas im Vakuum eigentlich daran sich einfach zur Seite davon zu machen? Ohne vorbei strömende Luft fehlt doch die "Außenwand". Ich kann das noch nicht nachvolluziehen.
Nunja, die von der NASA für die X33 vorgestellte Variante besteht ja trotzdem aus diversen kleinen Schubdüsen, die wiederum selbst eine Nozzle haben. Von daher kann der Schub all der kleinen Triebwerke ja nicht hin, wo er möchte, sondern ist zumindest an die kleinen Nozzle's gebunden.
Daher würde ich auch nicht unterschreiben, dass es weniger Wände hat. Alle die kleinen Triebwerke in der Summe haben bestimmt auch eine anständige Oberfläche...
Nur in der Gesamkonstellation, also dem Schubstrahl die alle kleinen Triebwerke insgesamt erzeugen, wird der Vorteil von AeroSpike zu Gute kommen. Im Weltraum dürften das nichts weiter als zich kleine Triebwerke sein, alle angepasst für Weltraumdruckverhältnisse oder?
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Hallo Klaus,
beim Aerospike besteht die Düse (oder der bei weitem größte Teil) aus dem Spike und der daran vorbei strömenden Luft. Die kleinen "Nozzles" sind eher die Verbindung zwischen Brennkammer und "Spike", welche man benötigt, um das Gas aus der Brennkammer um den Spike außen herum zu verteilen.
EDIT:
bzw:
Die vielen kleinen "Nozzles" sind viele kleine Brennkammern. Die Düse ist der Spike.
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Ja klar, aber im Weltraum fehlt doch völlig der Außendruck um eine große Nozzle zu formen, so wie die Bilder auch vermuten lassen. Ich würde daher vermuten, dass die Leistung im Weltraum einfach nur von den einzelnen Triebwerken abhängt. In der Atmosphäre mag das anders aussehen, da hier der Außendruck eine veränderung des gesamten Abgasstrahles hervorruft. Aber im Weltraum???
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In der englischen Wiki steht jetzt interessanterweise Folgendes:
In theory the aerospike is slightly less efficient than a bell designed for any given fixed altitude, yet it outperforms that same bell at almost all other altitudes.
zu Dt.: In der Theorie ist das Aerospike jedem konventionellen Triebwerk auf einer festen Höhe unterlegen. Bei variabler Höhe hingegen ist die dynamische Düse des Aerospikes der konventionellen überlegen.
Das widerspricht dann dem o.a. Diagramm, oder zumindest der Interpretation das Aeropsike auf einer Höhe (also im Vakuum) einzusetzen.
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Hallo nochmal, Klaus,
wenn du einem Triebwerk die Düse nimmst, erzeugt es praktisch keinen Schub mehr, also deutlich weniger als möglich. Die Düse ist hier der Spike und die Luft.
Gerade im Vakuum muss die Düse am größten sein, weil das Gas von seinem "Betriebsdruck" am meisten Raum zum Entspannen auf "Vakuum" benötigt. Die von dir vermuteten "kleinen" Düsen können das durchströmende Gas nicht entspannen, außer man lässt erheblich weniger Gas durchströmen, was aber unsinnig wäre.
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Und bestätigt vielleicht meine Aussage, dass ein Aerospike Triebwerk im Weltraum nichts ist als die Summe der einzelnen Triebwerke, weil eben der AeroSpike Effekt im Weltraum einfach nicht vorhanden ist?
EDIT
Okay, vielleicht verstehe ich das ja irgendwie komplett falsch :-/ Ich werd erstmal hier im Thread nur weiterlesen...
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Diese Aussage bezieht sich aber nicht nur auf das Vakuum allein, sondern auf jede fixe Höhe.
EDIT:
Wir bekommen das schon raus ;) ...
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Diese idealisierte Düse verstehe ich hier so, dass sich das Gas auf jeder Höhe vollkommen und verlustfrei entspannen kann. Der gesamte Energiegehalt der Strömung kann in kinetische Energie umgewandelt werden.
Die ideale Düse hat meiner Meinung nach 2 Eigenschaften:
1) die Entspannung des Gases auf Umgebungsdruck (dein argument)
2) die möglichst exakte Ausrichtung dieser Entspannung entlang des Bewegungsvektors/Längstachse (spacys argument)
Ich denke der 2te Punkt ist für das Verständniss des Aerospike entscheidend, allerdings bin ich mit meinen misserablen Physikkenntnissen nicht in der Lage das in einen Zusammenhang zu bringen, oder gar zu verstehen ein Gas von einem Stachel genauso gelenkt wird wie von einer Glocke - wenn ihr versteht was ich meine?!
(http://www.engineeringatboeing.com/articles/images/nozzle3.jpeg)
Eine Ideale konventionelle Düste ist ziemlich lang - im Vakuum vielleicht sogar unendlich? In der Praxis sind die "optimierten Düsen" darum gekürzt.(RAO Optimum)
(http://www.engineeringatboeing.com/articles/images/nozzle4.jpeg)
Die Geometrie des Strahles dieser RAO Optimum Düse im Vakuum ist also in diesem Bild unten/rechts dargestellt: ein Teil des Strahls weicht vom Flugvektor ab = ineffizenz. Anders beim Aerospike - oben/rechts - dort ist die Ausrichtung des Strahles effektiver. Das sich entspannende Gas wird durch den relativen Unterdruck (das blaue zeugs an der basis?) zusammen gehalten und dadurch besser ausgerichtet?
Meiner Meinung nach kommt der Vorteil des Aerospikes aus dieser Ecke - aber das ist reine Logik und Bildinterpretation - ohne physikalisches (halb)-wissen.
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Aber Stopp.... Wenn die DesignAltitude das Vakuum wäre, wäre auch die Nozzle der konventionellen Düse perfekt!
Und das ist bei der Grafik nicht der Fall! Also so pauschal kannste das nicht sagen
PS.: Okay, ich schreib doch wieder was dazu, scheint ja niemand bisher den Heiligen Gral des AeroSpike Triebwerks gefunden zu haben :D
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Mal zusammenfassend:
Es bestreitet niemand hier, dass das AeroSpike-Triebwerk während des Aufstiegs in den LEO das effektiviere Triebwerk theoretisch darstellt. Soweit so gut. Nun geht es also um das Vakuum! Die englische Wiki schreibt hierzu, ein AeroSpike wäre einem konventionellen, angepassten Triebwerk für einen jeweiligen Außendruck grundsätzlich unterlegen.
Fazit für mich: Ein AeroSpikeTriebwerk kann im Vakuum nicht die Effektivität einen konvetionellen Triebwerkes erreichen, da der AeroSpike Effekt zwar kontenuierlich bei Druckänderungen von außen seine Form anpasst, diese aber aufgrund Fluktuationen niemals perfekt ist. Da es im Vakuum keine Druckänderungen gibt, müsste ein konventionell angepasstes Triebwerk nach bisherigten Quellen die bessere Wahl im Vakuum sein!
Dazu kommt noch der Sicherheitsfaktor wo ich einfach mal behaupte, dass zich kleinere Triebwerke insgesamt sicherer sind, als wenn man auch ein großes angewiesen wäre. Ein nicht zu vernachlässigender Aspekt, wenn man mal eben Orion ein halbes Jahr im Mondorbit parken möchte. Da ist Redundanz das gefeierte Stichtwort!!!
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Die englische Wiki schreibt hierzu, ein AeroSpike wäre einem konventionellen, angepassten Triebwerk für einen jeweiligen Außendruck grundsätzlich unterlegen. Fazit für mich: Ein AeroSpikeTriebwerk kann im Vakuum nicht die Effektivität einen konvetionellen Triebwerkes erreichen
Wahrscheinlich stimmen beide Zitate - meine Quelle sagt etwas über die Theorie aus, relativiert die aussage für die praxis aber später wieder und redet von "Verlusten":
According to theory, the aerospike should meet or exceed the performance of the bell at all altitudes, thanks to its inherent altitude compensation characteristics. However, experimental data shows that these predictions are not necessarily true, for many potential sources of losses exist in the design of a practical engine, as illustrated below.
(https://images.raumfahrer.net/up023338.jpg)
Comparison of nozzle thrust coefficient efficiencies vs. nozzle pressure ratios (NPR) for theoretical and actual spike, aerospike, and bell nozzles [from Tomita et al, 1999]
Quelle: http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/losses.shtml
Nur - wiederpricht die grafik nicht der behauptung? oder trennt der schreiber nicht sauber zwischen aerospike/full spike? un überhaubt das diagramm im ersten post zeigt was anders :/
Aber Stopp.... Wenn die DesignAltitude das Vakuum wäre, wäre auch die Nozzle der konventionellen Düse perfekt
Ja, vielleicht.
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Unendlich lang müsste aber auch der Stachel beim Aerospike sein, um perfekt zu sein. Ist er aber nicht... Jetzt die Frage welches Handycap höher wiegt. Kürzerer Stachel oder kleinere Nozzle (beide müssten unendlich sein...)
Trotzdem ist übrigens die Abbildung keineswegs für Vakuum geeignet! Es geht da nur darum, zu zeigen wie sich ein konventionelles Triebwerk über unter dem optimierten Außendruck gegenüber einem Aerospike verhält. Es gibt aber kein "unter" mehr im Vakuum...
EDIT
Meine Antwort bezog sich noch auf Deinen nicht editierten Beitrag ;) Jo genau :D Waaah, editwahn ;D
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Meine Antwort bezog sich noch auf Deinen nicht editierten Beitrag ;)
:P Denke auch das die Abbildung nicht das Vakuum zeigt.
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So sind wir also so schlau wie zuvor :-/
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Quark wir werden mit jedem Puzzelteil schlauer - wir merken es nur erst auf einen schlag wenn alles zusammen passt :D
ps. sry für die edit orgie bin grocky
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Wenn das hier jemand kaufen möchte, sieht interessant aus für uns: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&arnumber=1569916&isnumber=33248
OffTopic:
Kein Ding! :) By the way, wie schnell ist google denn, wenn man "Aerospike Vakuum" eingibt, ist die aktuelle Disskusion auf Platz *trommelwirbel* 1 :o
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Was hindert beim Aerospike das komprimierte Gas im Vakuum eigentlich daran sich einfach zur Seite davon zu machen? Ohne vorbei strömende Luft fehlt doch die "Außenwand".
Hallo Daniel,
ich fand dieses Zitat recht hilfreich:
When operating at low ambient pressure (at high altitude or in a vacuum), the flow is constrained by
expansion/compression waves that direct the exhaust axially to maintain the thrust force on the centerbody. At low pressures, however, the nozzle operates in a "closed wake" state. Since the base is not subject to a high ambient pressure, there is no altitude compensation benefit, and the aerospike behaves like a high area ratio bell nozzle
Der Text steht in der Quelle von knt:
http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/compensation.shtml
Also, Aerospike funktioniert im Vakuum, dank dieser Expansions- und Kontraktionswellen, aber eben nicht besser als eine normale Düse.
Die Gase expandieren auch dank der Interaktion zwischen primärem und sekundärem Strömungslauf nicht wie bei normalen Düsen gegen die Wände, sondern wirken auf den Zentralkörper direkt.
Die sekundäre Strömung wird dabei im Vakuum von der Primärströmung vollständig umschlossen ("closed wake").
Ganz schön erklärt, aber nur auf englisch: http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/aerodynamics.shtml
So, ich hoffe, die Verwirrung ist nun vollends! ;)
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and the aerospike behaves like a high area ratio bell nozzle
Wenn man diesem Satz trauen kann, dann frage ich mich, warum die Forschungen an diesem Triebwerk überhaupt in diesem fortgeschrtittenem Stadium gestoppt wurden! Es scheint also, dass es der Nachfolger aller Triebwerke werden muss.
Aerospike verbraucht in der Theorie bis zu 35 % (niedrige Höhe) weniger Treibstoff.
Ein Aerospike-Triebwerk ist leichter als ein traditionelles und nur etwa halb so hoch.
Die Richtungssteuerung kommt ohne komplizierte, kardanische Aufhängung der Triebwerke, oder Leitbleche im heißen Abgasstrahl, aus
Durch die Verteilung der Verbrennung auf mehrere, kleine Brennkammern wird das Risiko einer Explosion massiv verringert.
[wikipedia.de]
Was ist denn nun bitte der Nachteil, dieses Triebwerk zu verwenden???
Das größte Problem bei der Entwicklung eines Aerospike-Triebwerkes ist die Kühlung des Zentralkonus.
Also Geld für Forschung??? Bitte, wenn man jede Forschung einstellt, weil sie bissel kostet... (Möchte nicht Wissen wieviele Mittel es kostet das Vibrationsproblem / Gewichtsproblem bei der Ares-1 Rakete zu lösen)
Zumal es Lösungsansätze gibt
Ein zweiter Luftstrom im Stachel könnte ebenfalls helfen.
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When operating at low ambient pressure (at high altitude or in a vacuum), the flow is constrained by
expansion/compression waves that direct the exhaust axially to maintain the thrust force on the centerbody. At low pressures, however, the nozzle operates in a "closed wake" state. Since the base is not subject to a high ambient pressure, there is no altitude compensation benefit, and the aerospike behaves like a high area ratio bell nozzle
...
Also, Aerospike funktioniert im Vakuum, dank dieser Expansions- und Kontraktionswellen, aber eben nicht besser als eine normale Düse.
Die Gase expandieren auch dank der Interaktion zwischen primärem und sekundärem Strömungslauf nicht wie bei normalen Düsen gegen die Wände, sondern wirken auf den Zentralkörper direkt.
Guten Morgen,
da bist du mir zuvor gekommen ;). Ich habe mir das gestern auch noch durchgelesen. SpaceWarper hatte schon von Schockwellen gesprochen, aber es war leider nicht klar was gemeint war und wo es herkam.
Das Aerospike scheint sich durch diese Wellen in seinem eigenen Strahl eine Düse zu formen, also auch ohne Umgebungsluft. Leider war ich nie die "Leuchte" in Fluid-/Aerodynamik und das Studium ist auch schon eine Zeit her. Ich kann mir die Strömung im Aerospike trotz der Abbildungen in der Quelle nicht wirklich vorstellen, v.a. wie die Wellen entstehen und wirken.
Noch etwas zu knts letzter Abbildung:
Dort wird als Vergleich auch nur eine theoretische Glockendüse gezeigt, also nicht die Performanz einer realen Düse. Nur deshalb laufen alle Kurven oben zusammen. Eine echte Düse muss unterhalb liegen.
Woher kommt der "Zacken" des theoretischen Aerospikes bei einem Druckverhältnis von 12, wo es plötzlich unter der Kurve der theoretischen Glockendüse liegt.?
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Hallo es gibt unter folgendem Link http://www.hq.nasa.gov/pao/History/x-33/aero_faq.htm eine FAQ zum Thema Aerospike, inklusive der Frage ob das auch im Vakuum funktioniert (Punkt 5).
Leider ist die Antwort nicht sehr befriedigend. Hier wird nur von einer "Prantl-Meyer expansion wave" Theorie gesprochen, hört sich so an, als wüsste niemand so richtig wie das funktioniert, oder es ist zu kompliziert um es auf der Website zu erklären? Es ist wohl das gleiche, was Kreuzberga schon beschrieben hat.
Die empfehlen auch ein Buch "Modern Compressible Flow with Historical Perspective" welches allerdings bei Amazon 150$ kostet :o
Gruß Radi
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Wenn ich mir das unten zitierte Diagramm (::)) anschaue verstehe ich zwei Dinge nicht:
1) Warum alterniert der theoretische Wirkungsgrad des FullSpike in Abhängigkeit zu Umgebungsdruck? ::)
2) Warum ist der praktische Wirkungsgrad des AeroSpike in Abhängigkeit zum Umgebungsdruck nicht stetig? ::) ::) ::)
(https://images.raumfahrer.net/up023338.jpg)Comparison of nozzle thrust coefficient efficiencies vs. nozzle pressure ratios (NPR) for theoretical and actual spike, aerospike, and bell nozzles [from Tomita et al, 1999]
Quelle: http://www.aerospaceweb.org/design/aerospike/losses.shtml
zu 1) In der Quantenmechanik würde es mich ein solcher Effekt weniger wundern, denn da scheint die Natur beinahe wirklich nachzuzählen bevor sie sich für ein Verhalten entscheidet. Wenn es ein reeales Triebwerk wäre würde ich auch noch Resonanzen in Erwägung ziehen. Aber welcher theoretische Grund könnte den Wirkungsgrad eines theoretisch idealen Triebwerks in Abhängigkeit zum Umgebungsdruck alternieren lassen?
zu 2) Hier geht es um ein reelles AeroSpike-Triebwerk. Allerdings ist die Wirkungsgrad-Kurve mir ebenfalls äußerst suspekt. Welcher Effekt mag wohl den Wirkungsgrad plötzlich um 6% zusammenbrechen lassen?
Wenn ich mir das AeroSpike-Konzept angucke, verstehe ich nicht, warum mit gewölbten Flächen der Abgasstrahl fokussiert wird. Ich würde es damit vergleichen, daß man versucht ein Spiegel-Teleskop aus zwei Zerrspiegeln zu bauen, wobei die Schwierigkeit besteht, daß beide Zerrspiegel aufeinander abgestimmt sein müssen, damit man ein scharfes Bild erhält. Das muß man zwar bei normalen Teleskop-Spiegeln auch, aber bei Zerrspiegeln wird das nur unnötig schwer bis unmöglich und das Ergebnis ist weit von einen Optimum entfern.
Generell: Wenn das nächste Diagramm überraschender Weise einen schlüssigen Eindruck machen würde, warum sollte man diesen als korrekt auffassen? Ich will mich nicht gegen weitere Diagramme aussprechen sondern nur sagen, wenn ein "echtes" Diagramm etwas aussagt, muß das noch lange nicht stimmen.
Ich bin mir sicher, daß ein AeroSpike-Triebwerk noch wesentlich effizienter arbeiten könnte, wenn man den "Strahlengang" anders gestalten würde. Der Busemann'sche Doppeldecker wäre IMHO eine reiche Inspirationsquelle.
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2) Warum ist der praktische Wirkungsgrad des AeroSpike in Abhängigkeit zum Umgebungsdruck nicht stetig? ::) ::) ::)
However, the Rocketdyne article states ". . . from Mach 1 to about Mach 3, *wind tunnel tests* (emphasis mine) indicate a drop in nozzle efficiency due to the slipstream turning into the nozzle region .. . .
steht im link über deinem post... Ist zumindest ein indikator... Weil wissen kann man das mit dem Außendruck nicht, nur simulieren. Weil so ein Ding noch nie in unterschiedlichen Umgebungsdrücken gelaufen ist. Zumindest nicht das große!
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zu 2) Hier geht es um ein reelles AeroSpike-Triebwerk. Allerdings ist die Wirkungsgrad-Kurve mir ebenfalls äußerst suspekt. Welcher Effekt mag wohl den Wirkungsgrad plötzlich um 6% zusammenbrechen lassen?
Hallo SW und klausd,
so wie ich das verstehe, stellt der plötzliche Abfall der Kurve denjenigen Punkt dar, an dem der Druck so niedrig wird, dass die Strömungsdynamik schockartig von "open wake" nach "closed wake" wechselt, d.h. die innere Strömung ("subsonic recirculating flow") wird vollständig von der äußeren umschlossen. Diese innere, sekundäre Strömung trägt abhängig vom Umgebungsdruck zum Gesamtschub bei. Wird sie bei fast Vakuum-Druck von der primären Strömung komplett umschlossen, wird diese Schubkomponente konstant. Der Prozess hat wiederum mit diesen doch recht unanschaulichen Kompressionswellen zu tun, die bei niedrigen Drücken weiter "downstream" verlaufen, hinter der "sonic line" (Grenze zwischen
Unter- und Überschallbereich und damit zwischen sekundärer und primärer Strömung).
Dieser Wechselprozess zwischen zwei Zuständen ist jedenfalls mit ordentlichen Effizienzeinbußen verbunden.
Haben wir denn keinen Strömungsdynamiker hier im Forum, der das gut erkären kann und vor allem versteht?! :)
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stimmt, damit könntest Du gut Recht haben. Das rein theoretische FullSpike Triebwerk hätte diesen Leistungsabfall nicht, da hier der unendlich lange Spike immer für einen perfekten Triebwerksstrahl sorgen würde.
Das scheint also quasi der Nachteil zu sein, weil man den Spike eben verkürzen muss und später per Luftdruck (Unterdruck) aufrecht erhält.
Allerdings fällt mir dazu ein, dass dies durchaus gewollt sein kann! Bereits kurz nach dem Start (30sec) erreicht z.B. das Shuttle die Belastungsgrenze und die Haupttriebwerke müssen gedrosselt werden. Wenn man das mit dem Leistungsabfall der AeroSpike Triebwerk synchronisieren würde mit Unterstützung von 2 Boostern, die das Gesamtsystem eben in diese Höhe zum gewollten Zeitpunkt bringen, wäre das doch sogar von Vorteil???
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Hallo Klausd, ich habe das Konzept noch nicht ganz verstanden und muss mich immer noch einlesen.
Doch schon allein die Schulphysik lässt mich behaupten, dass nach 30 sekundes des Fluges ist der Umgebungsdruck immer noch spürbar, und formt die virtuelle Düse.
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Schon bei der DesignAltitude sehe ich eine closed-wave. Falls der Effektivitätssprung also mit diesem Übergang zu tun hat, kann das durchaus schon nach 30sec der Fall sein
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hallo klausd,
kleine Korrektur: closed wake und nicht wave! ;)
Was daran nun ein Vorteil sein soll, verstehe ich nicht ganz. Schlimm ist der Leistungsabfall aber auch nicht. Eher stellen die Gesamtperformance und die hohen Temperaturen Probleme dar.
Beim Aerospike gibt es noch so viele praktische Probleme zu lösen, dass ich nicht glaube, dass wir innerhalb der nächsten 10 bis 20 Jahre eines regulär fliegen sehen werden.
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Hallo Erstmal!
Habe bei Wikipedia unter aerospike was von einemTest mit der
SR71 gelesen und dazu nochwas von einem Raumfahrzeug
aus Westdeutschland Namens Neptun.
Weiss jemand was darüber ? viell. ein Video oder so.
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Ein Video zum Aerospike auf der SR71 gibt es hier . Man sieht allerdings nicht sehr viel und besonders spektakulär ist auch nicht ;)
Gruß
Radi
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Hallo zusammne,
das Thema Aerospike wurde zwar schon mal diskutiert.
Wie ist der aktuelle Stand bei der Lösung des Kühlproblems?
Welche Lösungsansätze gibt es dazu?
Gruß,
Jens
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http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=1620.0 (http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=1620.0)
Mehr hab ich auf die schnelle nicht finden können.
Aber wie ich im anderen Thema schon sagte, werden Aerospikes inzwischen angeblich als "technische Sackgasse" gesehen.
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Ich habe die Aerospike-Threads zusammengelegt.
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Hallo Erstmal!
Habe bei Wikipedia unter aerospike was von einemTest mit der
SR71 gelesen und dazu nochwas von einem Raumfahrzeug
aus Westdeutschland Namens Neptun.
Weiss jemand was darüber ? viell. ein Video oder so.
wahrscheinlich ging es damals um eine von der NASA angedachten Flug einer Raumsonde zum Neptun (mit Aerospike Triebwerken).
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N'abend,
wahrscheinlich ging es damals um eine von der NASA angedachten Flug einer Raumsonde zum Neptun (mit Aerospike Triebwerken).
Nope. Bei "Neptun" handelt es sich um ein Konzept aus den 70er/80er Jahren für eine extrem große, kegelförmige Trägerrakete, die 4.000-5.000 t Startmasse gehabt hätte Sie wurde damals primär für den angedachten Bau von SPSS (Solar Power Satellite System) an der TU Berlin technisch ausgelegt. Sie war ein Konstrukt von Prof. Heinz-Hermann Koelle, einem langjährigen Mitarbeiter von Werher von Braun in Huntsville und 'Vater' der Saturn-1. ;)
Die erste Stufe von Neptun sollte je nach Größenordung zwischen 30 und 50 einzelne Shuttle-Haupttriebwerke haben, ringförmig angeordnet. Die Ausströmdüsen der SSME wären durch eine riesige ringförmige Aerospike-Düse ersetzt worden.
Gruß
roger50
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...Bei "Neptun" handelt es sich um ein Konzept aus den 70er/80er Jahren für eine extrem große, kegelförmige Trägerrakete, die 4.000-5.000 t Startmasse gehabt hätte....
Guten Morgen!
Dort http://monstermaschine.wordpress.com/2012/07/30/transporting-heavy-duty-to-the-moon/#more-2357 (http://monstermaschine.wordpress.com/2012/07/30/transporting-heavy-duty-to-the-moon/#more-2357) gibt es eine Beschreibung (in Englisch) des Brummers.
Gruß Pirx
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Ok.danke! Nie davon gehört oder halt vergessen
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Hallo zusammen,
von welchen maximalen Temperaturen sprechen wir am Konus bzw. der Spitze?
Ich habe was von 4000 Kelvin gelesen.
Wie lang wäre die maximale Brenndauer eines Areane 5 Vulcain2 Triebwerk?
Welche Kühlarbeit steht in MWs pro dm2 im Vulcain2 Treibwerk zur Verfügung?
Wie groß ist Kühloberfläche der aktuellen Glockendüse?
Die Werte brauche ich für mein neues Kühlkonzept zum Aerospike.
Die aktuelle Glockendüse ist altes Zeugs bzw. zu schwer, teuer und ineffizient.
Gruß,
Jens
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Zitat Jens
Die aktuelle Glockendüse ist altes Zeugs bzw. zu schwer, teuer und ineffizient.
Booaah ! Da werden jetzt aber etliche Hersteller heulend in die Gardine beißen ......
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N'abend,
Booaah ! Da werden jetzt aber etliche Hersteller heulend in die Gardine beißen ......
Etliche???? Nee, alle!!!! :'( :'(
Wie gut, daß es Jens gibt.... :D
Gruß
roger50
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[...]
Die Werte brauche ich für mein neues Kühlkonzept zum Aerospike.
Du hast schon mitbekommen, dass Aerospike vermutlich tot ist, oder?
Die aktuelle Glockendüse ist altes Zeugs bzw. zu schwer, teuer und ineffizient.
Da funktionieren die Ingenieurswissenschaften wie die Naturwissenschaften - zeig erst einmal, dass du etwas besseres hast. Ach ja, und für einen Ingenieur gilt umso mehr: Es muss auch funktionieren!
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Bitte jetzt nichts missverstehen ;)
Das Triebwerk ist nicht schlecht, wenn es die aktuellen Bedürfnisse befriedigt.
Aber das Düsenkonzept ist inzwischen ca. 70 Jahre alt bzw. ein "altes Holzrad". ;)
Wenn ihr unbedingt am Rückstossprinzip festhalten wollt, sollte zumindest das Triebwerk optimiert werden.
Es sollte leichter, billiger und effizienter werden.
Durch verstellbare Segmente wäre zudem eine Schubvektorsteuerung möglich.
Ich habe mir drei Lösungsansätze zur Kühlung überlegt, die ich mit euch diskutieren möchte.
Wenn es ein Diskussionsbedürfnis gibt.
Gruß,
Jens
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Wenn ihr unbedingt am Rückstossprinzip festhalten wollt..........
Ich wollt jetzt was fragen..... aber ich fürchte Du verstehst das falsch.....
Ok, andere Frage : Nach welchem Prinzip funktioniert Aerospike ?
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[...]
Wenn ihr unbedingt am Rückstossprinzip festhalten wollt,
[...]
Komm erst einmal mit etwas besserem um die Ecke. Ansonsten gilt weiter: Rückstoßprinzip!
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Oder er hat die Traktorstrahlen zur Verfügung.
Dann schaun wir aber alle dumm aus der Wäsche...... ;)
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Lasst bitte die Spitzen. Ihr sagt gerade auch nichts zu Aerospike ...
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Ihr sagt gerade auch nichts zu Aerospike ...
Das ist richtig.
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Bitte jetzt nichts missverstehen ;)
Das Triebwerk ist nicht schlecht, wenn es die aktuellen Bedürfnisse befriedigt.
Aber das Düsenkonzept ist inzwischen ca. 70 Jahre alt bzw. ein "altes Holzrad". ;)
Wenn ihr unbedingt am Rückstossprinzip festhalten wollt, sollte zumindest das Triebwerk optimiert werden.
Es sollte leichter, billiger und effizienter werden.
Gegen den letzten Satz zumindest ist nichts einzuwenden. Natürlich muss es am Ende funktionieren, und der Treibstoffverbrauch sollte für dieselbe Leistung nicht wesentlich ansteigen. Das zumindest könnte Aerospike wohl schaffen.
Durch verstellbare Segmente wäre zudem eine Schubvektorsteuerung möglich.
Du willst also die Schubvektorsteuerung (http://de.wikipedia.org/wiki/Schubvektorsteuerung#Technik_bei_Raketen) für Raketen neu erfinden?
Ich habe mir drei Lösungsansätze zur Kühlung überlegt, die ich mit euch diskutieren möchte.
Wenn es ein Diskussionsbedürfnis gibt.
Ist denn tatsächlich die Kühlung das Hauptproblem von Aerospike?
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Das Rückstoßprinzip (aka Aktio = Reaktio) gilt bei allen Formen der Bewegung. Es gibt keine Bewegung ohne Impulserhaltung.
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Hallo zusammen,
ich möchte mit euch die Kühlung des Aerospikekonus diskutieren.
Das Bild dazu ist extern auf
http://www.overunity.de/1718/kuehlkonzept-aerospikekonus/new/#new (http://www.overunity.de/1718/kuehlkonzept-aerospikekonus/new/#new)
gespeichert.
Das Aerospike arbeitet nach dem Prinzip der umgekehrten virtuellen Glocke.
Es arbeitet nach dem Rückstoßprinzip.
Welche Verdampfungstemperatur eines Mediums wäre für die Kühlung des Aerospike notwendig?
Gruß,
Jens
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Ich empfehle den Kauf eines Buches über Thermodynamik!
In der Wissenschaft ist es üblich, dass man bei einer neuen Idee sich selbst erstmal Gedanken macht und erste Überschlagsrechnungen selbst anstellt. Diese Ergebnisse werden dann in einer Veröffentlichung oder einem Vortrag präsentiert. Das zeigt, dass die Idee einem auf jeden Fall schonmal wichtig genug ist, das da etwas Zeit investiert wird.
In der englischen Sprache gibt es das schöne Wort "commitment" dafür.
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Und ich folgendes Paper (N2O-Kühlung):
http://enu.kz/repository/2009/AIAA-2009-3720.pdf (http://enu.kz/repository/2009/AIAA-2009-3720.pdf)
Die Kühlung eines Aeospike-Triebwerkes war zwar stets als problematisch anspruchsvoll, aber nie als Showstopper deklariert. Thrust-Vektor-Steuerung wurde (ganz ohne bewegliche Teile) bereits zu Zeiten des XRS-2200 erwägt....ist also wenig Neues!
(https://images.raumfahrer.net/up039859.jpg) (http://www.pic-upload.de/view-23227944/Aerospike.jpg.html)
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Hallo tobi,
ja für Überschlagsrechnungen braucht man aber Werte.
Das Kühlkonzept ist neu und daher Neuland in der thermodynamischen Berechnung.
Kann jemand schätzen, wie heiss der Konus wird?
Gruß,
Jens
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Hallo Zusammen,
ich zeige ja hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=12284.120 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=12284.120), dass ich 3D gedruckte Triebwerke bastle. Um den limitierten Bauraum besser auszunutzen und weil es cool aussieht habe ich mir überlegt, mich mal an nem Aerospike Triebwerk zu versuchen. Was ich mir bisher gedacht habe, hier im Querschnitt:
(https://images.raumfahrer.net/up043628.png)
Der Treibstoff soll im inneren Rohr nach unten geleitet werden und dann während des nach oben Strömens die Spikewand kühlen. Der Sauerstoff soll in dem äußeren Ring in die "Brennkammer" geleitet werden.
Nun zu meiner Frage, ersetzt der Aerospike die Glockendüse ab der Brennkammer oder ab dem Hals bei konventionellen Triebwerken. Brauche ich also nach der Brennkammer eine "Verängung" in der die Gase beschleunigt werden oder nicht. Ich vermute mal ich brauche so eine Verängung, dann habe ich allerdings das Triebwerk bisher falsch gezeichnet.
Danke und Gruß Eibe
PS: Ich weiß, ich habe noch nichtmal das konventionelle Design zum Laufen gebracht, ich werde aber eine Flasche Sauerstoff zu Weihnachten bekommen, dann kann es endlich losgehen mit dem Experimentieren. Und was wäre da cooler, als gleich zwei Designs zu testen ;) :)
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Hallo Willi,
ich hätte Fragen zu deinem Konzept.
Reicht die Kegeloberfläche für die Kühlung aus?
Welcher Massedurchsatz ist für das Triebwerk geplant?
Ist der Wasserstoffvorlauf zur Spitze Kälteisoliert?
In meinen Konzepten verwende ich alle drei Aggregatzustände für die Kühlung.
Gruß,
Jens
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Hallo Jens,
grundsätzlich muss ich sagen, dass das ganze Triebwerk nur "Spielerei" ist. Ich habe das mehr nach dem Prinzip Hoffnung designed.
Ich verwende als Treibstoff Propan und als Oxidator Sauerstoff, zunächst bei so geringen Drücken, dass beides gasförmig ist. Später vielleicht auch mit Flüssigem Propan, aber den Sauerstoff werde ich wohl nicht so schnell flüssig einsetzen können...
Zur Kühlung habe ich gedacht, das Triebwerk anzuschmeißen und dann wenn was anfängt zu glühen aus damit und die kritischen Stellen evtl. nachbessern.
Zu der Frage von gestern habe ich auch noch eine Verbesserung, mit Verängung des Brennkammeraustritts eingebracht, ich denke so sollte es besser funktionieren...?
(https://images.raumfahrer.net/up043626.png)
Und hier noch mal im Detail:
(https://images.raumfahrer.net/up043627.png)
Gruß Eibe
PS: Das Triebwerk hat einen Durchmesser von unter 40mm ;)
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gefunden ein ähnlich gosser test/teil
und 3dprint
eventuell aus den patent was rauslesen?
http://www.google.com/patents/DE102010010265B4?cl=de (http://www.google.com/patents/DE102010010265B4?cl=de)
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Hallo Akku,
sehr interessant und ich dachte ich hätte ein schönes Alleinstellungsmerkmal mit nem 3D gedruckten Aerospiketriebwerk :-\ Aber vielleicht kann ich es ja noch als kleinstes 3D gedrucktes weltweit verkaufen :D
Oder als kleinstes regenerativ gekühltes, kleinstes aus Deutschland oder Hannover... ::)
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nicht aufgeben ;)
ich finde deine drucke sehr interessant
oder erstes privat gedrucktes was mehr als wenige Sekunden brennt
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Hab grad noch das Patent entdeckt, ist sowas tatsächlich mal erprobt worden, mit zwei verschiedenen Treibstoffen?
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Ich fürchte , die Lochdurchmesser von Propan und O2 sind zu groß im Verhältnis zur Brennkammergröße und zur Anordnung. Da wird nicht genug Platz und Zeit für eine gute Durchmischung sein. Ein Teil des ungenutzten Sauerstoffs wird Dir die Brennkammer auffressen.
Eine Variante wäre natürlich viel mehr und kleinere Löcher. Ein Kompromiß dazwischen wäre evtl die gegenläufige Anordnung der Löcher:
(https://images.raumfahrer.net/up043625.jpg)
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Hallo McFire,
in die Richtung habe ich auch schon gedacht, ich befürchte auch, dass die Brennkammer zu kurz ist um eine Vollständige Verbrennung zu gewährleisten, das ist aber ein Kompromiss aus den mir zur Verfügung stehenden Bauparametern. Die kleinste Bohrung hat z.B. einen Durchmesser von 0,4mm, viel kleiner bekomme ich die nicht.
Habe die Treibstoffbohrung noch mal geändert, um sie mehr auf den Sauerstoff zu richten:
(https://images.raumfahrer.net/up043624.png)
Was meint ihr?
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Meine Segenswünsche begleiten Dich ;)
Es kann freilich sein, daß das bei den vorläufig niedrigen Drücken noch geht. Aber Du willst ja die 3 Kilo mal in die Luft kriegen...
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ich möchte mit euch die Kühlung des Aerospikekonus diskutieren.
Das Bild dazu ist extern auf
http://www.overunity.de/1718/kuehlkonzept-aerospikekonus/new/#new (http://www.overunity.de/1718/kuehlkonzept-aerospikekonus/new/#new)
gespeichert.
Welche Verdampfungstemperatur eines Mediums wäre für die Kühlung des Aerospike notwendig?
Gruß,
Jens
Jens, kannst Du mal erklären wie diese Konzepte funktionieren sollen ? Wo fließt was lang in welche Richtung ? Was ist der Feststoff, der anscheinend verflüssigt wird ? Usw. Die Skizzen sind eigentlich nichtssagend.
Wie Kühlungen von Brennkammern berechnet werden ist sattsam bekannt. Das funktioniert genauso für Aerospike. Die Verdampfungstemperatur ist eine Funktion des Zustands und nicht frei wählbar. Bei diesem Thema sind Grundkenntnisse in Thermodynamik unerlässlich.
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Meine Segenswünsche begleiten Dich ;)
Ha, ;D, danke. Meinst du, dass es so schlecht darum bestellt ist
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Hallo McFire,
in die Richtung habe ich auch schon gedacht, ich befürchte auch, dass die Brennkammer zu kurz ist um eine Vollständige Verbrennung zu gewährleisten, das ist aber ein Kompromiss aus den mir zur Verfügung stehenden Bauparametern. Die kleinste Bohrung hat z.B. einen Durchmesser von 0,4mm, viel kleiner bekomme ich die nicht.
Was meint ihr?
Du fragst nach unserer Meinung.
Aus welchem Material besteht die Brennkammer und die Düse ? Welche Temperatur hält das Material dauerhaft aus ? Welcher Kühlmittel-Massenstrom stellt sich ein ? Welche Temperatur stellt sich bei Deiner Kühlung im Betrieb laut Vorhersage ein ?
Wenn Du alle Fragen, zumindest die ersten beiden, beantworten kannst, dann kann man weiter über die Kühlung nachdenken.
Komplett vollständige Verbrennung wäre der Idealfall, den erreichst Du (wie alle anderen) nicht. Welche charakteristische Länge hat Deine Brennkammer ?
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Jens, kannst Du mal erklären wie diese Konzepte funktionieren sollen ? Wo fließt was lang in welche Richtung ? Was ist der Feststoff, der anscheinend verflüssigt wird ? Usw. Die Skizzen sind eigentlich nichtssagend.
Ja,die Skizzen sind einfach gehalten.
Das Problem bei der Aerospikedüse ist die kleine Kühloberfläche zur Temperatur.
Eine Glockendüse hat eine größere Oberfläche für die Kühlung.
Wir brauchen für die Kühlung Ionenverbindungen bzw. Metallsalze mit einer sehr hohen Verdampfungstemperatur.
Dieses Salz wird von vorne nach hinten in einem Rohr durchgeschoben.
Dabei geht es vom festen in den flüssigen und dann in den gasförmigen Zustand über.
Die Salzmenge ist auf die Brenndauer des Triebwerkes abgestimmt.
Die segmentierte Schubvektor-Ringdüse und der Brennzylinder werden mit flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff gekühlt.
Gruß,
Jens
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Jens,
Wenn du das alles so gut analysiert hast, dann erklär mal bitte mit welcher Temperatur der Sauerstoff und Wasserstoff aus der Kühlung von Brennzylinder und Ringdüse kommen, und warum damit nicht auch der spike gekühlt werden kann. Mit Salzen und deren Verdampfung ist es nur unnötig kompliziert.
Wie bestimmst Du die Salzmenge ? Dafür wird eine Wärneübergangsrechnung benötigt. Leg die mal vor, dann kann man weiter drüber reden.
Die Fragen nach dem Material welches gekühlt werden soll ist noch offen.
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Hallo Drohne Willi
Du bist mutig. Finde ich toll. Triebwerksbau ist nicht einfach.
So wie ich Aerospike Triebwerke verstanden habe - Es geht um einen Ersatz für die Glockendüse.
Es geht nicht um einen Ersatz für die Brennkammer. Die wird weiterhin gebraucht.
Wo ist bei Deinem Entwurf die gekühlte Brennkammer?
fragt Matjes
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Jens,
Wenn du das alles so gut analysiert hast, dann erklär mal bitte mit welcher Temperatur der Sauerstoff und Wasserstoff aus der Kühlung von Brennzylinder und Ringdüse kommen, und warum damit nicht auch der spike gekühlt werden kann. Mit Salzen und deren Verdampfung ist es nur unnötig kompliziert.
Wie bestimmst Du die Salzmenge ? Dafür wird eine Wärneübergangsrechnung benötigt. Leg die mal vor, dann kann man weiter drüber reden.
Die Fragen nach dem Material welches gekühlt werden soll ist noch offen.
Die Einspritztemperatur und Druck von Wasserstoff und Sauerstoff in die Zylinderbrennkammer ist genauso groß wie bei einer konvetionellen Brennkammer mit Glockendüse.
Wir haben an der Spitze eine deutlich kleinere Fläche zum kühlen.
Die Salzkühlung halte ich nicht für kompliziert.
Die Salzmenge wird mit der Zeit(Brenndauer) und der aufgenommenen Wärmeenergie bis zur Vedampfung berechnet.
Das Material ist ein Kompositwerkstoff mit Keramik.
Gruß,
Jens
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Soll das Dingens eigentlich (später mit "richtigem" Treibstoff) schon einen positiven Schubfaktor haben? Ich mein, wenn man nicht starten will, braucht man ja eigentlich nicht erst anzufangen...
Wie schwer ist die dann mitzuführende Salzmenge zum Gesamtgewicht? Ist ja schließlich totes Material, töter gehts nicht ;)
Komposit mit Keramik - was für ein Komposit ist genauso hitzefest wie Keramik? Sonst machts ja keinen Sinn.
Warum überhaupt Komposit? Es gibt ja mittlerweile Keramiken, die durchaus beeindruckende Festigkeiten in jeder Richtung haben.
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Durch die geometrische Form kann es zu Wärmespannung im Material kommen.
Der Kegel bzw. Spitze kann platzen oder förmlich explodieren.
In der Kompositbauweise wird Wärme von der Spitze zur größeren Fläche geleitet.
Die Wärmespannung wird reduziert.
Gruß,
Jens
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Die Wärmeleitung von hier üblichen Metallen ist ungleich höher als die von Keramik oder Komposit.
Jens, denk mal drüber nach wo die Wärmestromdichte höher ist, an der Spitze oder weiter oben auf der Kegeloberfläche. Welche Zusammenhänge sind relevant, usw.
Oder lies mal ein Buch über Raketentriebwerke.
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Ich gebs auf..............
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vermiest ihm das basteln nicht
dieses motörchen kann, aber muss nicht funktionieren
eine analyze der Schäden wo was zb schmilzt ist ja auch interesant
und wenn ein Feuerwerk raus kommt ist's auch schön ;D
also mach bitte weiter :-*
*guten rutsch
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Ich will ihm das beileibe nicht vermiesen. Aber hier im Forum wird immer kritisiert, wenn was planlos und/oder unüberlegt gemacht wird und dann fehlschlägt.
Und seine Vorgehensweise erscheint mir planlos. Das ist wie der Unterschied zwischen Vision und Strategie.
Außerdem hat er doch um Kommentar bzw. Diskussion gebeten.
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Die Wärmeleitung von hier üblichen Metallen ist ungleich höher als die von Keramik oder Komposit.
Jens, denk mal drüber nach wo die Wärmestromdichte höher ist, an der Spitze oder weiter oben auf der Kegeloberfläche. Welche Zusammenhänge sind relevant, usw.
Oder lies mal ein Buch über Raketentriebwerke.
Das ist richtig.
Die Wärmeleitung und damit die Wärmausdehnung von Keramik und Metallen sind spzifisch.
Beide Werkstoffe und deren physikalischen Eigenschaften müssen sich zu einer belastbaren Spitze ergänzen.
Die Stabilität der Spitze zur Brenndauer hat die primäre Relevanz.
Welches Buch zu Aerospiketriebwerken kannst du empfehlen?
Gruß,
Jens
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So jetzt holen wir mal ein altes Thema tief aus der Versenkung. Tim Dodd hat sich wohl selbst damit übertroffen und ein mehr als einstündiges Video über Aerospike Triebwerke herausgebracht.
Schaut es euch an, es lohnt sich ;) Und gebt den Typen ein Abo und ein Like. So viel Mühe und Leidenschaft muss irgendwo belohnt werden.
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Tatsächlich ein sehr gut Beitrag: umfangreich recherchiert, gut aufbereitet, eingängig präsentiert. (nur über den Punkt der Strömungsdynamik, warum eine Düse konvergent-divergent ist, um das Gas weiter zu entspannen und dann mit Überschall strömen zu lassen, übergeht er etwas sehr flott ...)
Interessanter Punkt ist doch das Interview mit Peter Beck zu den 9 Triebwerken der Eleectron:
Tim Todd: Könnte man die äußeren Triebwerke nicht nach innen schwenken, um am mittleren Triebwerksstrahl einen "quasi-Aerospike-Effekt" zu generieren?
Peter Beck: Da ist sicherlich was dran ... (grinst)
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Tim Todd: Könnte man die äußeren Triebwerke nicht nach innen schwenken, um am mittleren Triebwerksstrahl einen "quasi-Aerospike-Effekt" zu generieren?
Peter Beck: Da ist sicherlich was dran ... (grinst)
Ohne Zentralkörper, auf dessen Oberfläche Druck aufgebracht wird, erhält man dadurch aber keinen Schub. Im Gegenteil, die einzelnen Triebwerksstrahlen erzeugen vielleicht noch mehr base drag (Saugkraft an der Stufen-Unterseite).
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Ich vermute einen anderen vermuteten/angedeuteten Effekt: durch die Plume-Interation weniger Überexpansion aller Strahlen an den inneren Grenzflächen zwischen den Strahlen. Das würde dann irgendwo "oben" zum Tragen kommen, jenseits der Auslegungshöhe der Düsen.
Duch die Umlenkung der Strahlen verliert man etwas effektiven Schub. Das müsste durch den Effizienzgewinn der Entspannung überkompensiert werden. Ggf. macht das erst Sinn, wenn die Triebwerke gedrosselt werden. Drosselt die Electron ihre Triebwerke am Ende?
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Ich denke so ein Aerospiketriebwerk wäre bei einer X33 optimal gewesen weil man das Triebwerk beliebig breit bauen kann.
Bei einer zylinderförmigen Rakete bringt es nicht viel.
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Schaut es euch an, es lohnt sich ;) Und gebt den Typen ein Abo und ein Like. So viel Mühe und Leidenschaft muss irgendwo belohnt werden.
Nachdem ich sein Birdenstein Interview so durch den Kakao gezogen habe muss ich gestehen das ich mich trozdem auf das angekündigte Video zum Thema Aerospike gefreut habe. Und es ist wirklich Sehenswert!
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Die TU Dresden hat zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) ein additiv gefertigtes Raketentriebwerk mit Aerospike-Düse für Microlauncher entwickelt. Der skalierte Prototyp aus Metall soll 30 Prozent weniger Treibstoff als konventionelle Triebwerke verbrauchen. Er wird am 12. Februar auf der Hannover Messe Preview und vom 20. bis 24. April 2020 auf der Hannover Messe präsentiert (Halle 16/Stand C18).
https://tu-dresden.de/forschung-transfer/news/3D-Raketentriebwerk (https://tu-dresden.de/forschung-transfer/news/3D-Raketentriebwerk)
(https://images.raumfahrer.net/up071146.jpg/@@images/dc611503-efd0-4ae4-a6da-402759f5a305.jpeg)
© ILR, TU Dresden/Fraunhofer IWS, Dresden
Das Triebwerk wurde per Laser Powder Bed Fusion aus zwei Komponenten gedruckt und an den Funktionsflächen nachbearbeitet. Im Anschluss wurden die Bauteile per Laserstrahlschweißen gefügt und mit zerstörungsfreier Computertomografie auf Fehlstellen und andere Fehler überprüft.
Der Prototyp wurde auf dem Teststand des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden getestet, es wurde eine Brenndauer von 30 Sekunden erreicht.
In dem Projekt »CFD?SAT«, das im Januar 2020 startete, legen die Wissenschaftler der TU Dresden und des Fraunhofer IWS den Fokus auf das Einspritzsystem, um die Effizienz der Antriebssysteme weiter zu steigern. Assoziierte Partner im Projekt sind die ArianeGroup und die Siemens AG.
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Schade, daß man nicht erfährt
- hat man nach 30 sek abgeschaltet, um noch was zum Untersuchen zu haben oder
- war das Triebwerk dann schlicht kaputt.
Verständlich daß die sich erstmal bedeckt halten, aber man ist halt neugierig :)
Mmn ist alles in der Aerospike Entwicklung erstmal Krampf, bis man einen wirklich großen Schritt bei Hochtemperatur Material erzielt hat. Aber machen und erforschen,
was möglich ist, muß man freilich trotzdem.
Nun ja, vlt hat man ja später mal Legierungskomponenten aus der 120er Stabilitätsinsel ;)
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Habe auch mal weiter gesucht und zumindest ein paar zusätzliche Infos gefunden: https://www.vdi-nachrichten.com/technik/rueckkehr-des-aerospike/ (https://www.vdi-nachrichten.com/technik/rueckkehr-des-aerospike/)
Die Wissenschaftler haben mit ihrem Design bei Null angefangen. Bislang sind zwei Demonstratoren mit der Treibstoffkombination LOX-Ethanol entstanden. Der erste, ein Geometriedemonstrator, war für 35 kN Schubkraft ausgelegt, ein Fünftel des Ariane-6-Oberstufenantriebs Vinci. Weil es für ein Triebwerk dieser Größenordnung keine bezahlbare Testinfrastruktur in Deutschland gibt, bauten die Dresdner ein zweites Modell mit 500 N und zündeten es am TU-eigenen Teststand. Sie richteten ein Kamerasystem auf den Schubstrahl und Infrarottemperatursensoren auf die Umhausung. Der Spike bestand bei diesen Tests noch aus einer warmfesten Stahlgüte. Für spätere Versuche ist eine Nickelbasislegierung vorgesehen.
Mehr Infos bekommen wir hoffentlich bei der Präsentation auf der Hannover-Messe.