Neues Fertigungsverfahren für Treibstofftanks

Die NASA, Lockheed Martin und MT Aerospace aus Deutschland haben eine neue Fertigungstechnik für Flüssigtreibstofftanks entwickelt, die das Gewicht um 25% reduziert. Dabei wird der Tank durch eine Kombination von Rührreibschweißen und Drücken hergestellt. Durch diese Technik ist es möglich die Wandstärke bei hochfesten Aluminium-Lithium Legierungen zu reduzieren, sodass der Tank leichter wird.

Jetzt wurde ein erster Tank mit dem neuen Verfahren bei MT Aerospace in Augsburg hergestellt. Der Tank hat einen Durchmesser von 5,5 Meter. In den nächsten Monaten sollen zwei weitere Tanks hergestellt werden.

Quelle:
http://www.nasa.gov/centers/langley/news/releases/2009/09-096.html

Wow, ist ja lustig. Ein ehemaliger Studienkollege von mir hat genau darueber bei MT Aerospace seine Diplomarbeit geschrieben. Sieht aus als haette er gute Arbeit geleistet. 

25% ? Das ist schon heftig...

Wird sowas bei erfolgreichen Tests in die Ares-Modelle eingebaut?
Oder werden künftig alle Tanks so gefertigt - also generell ein Bonus für die Rumfahrt??

Oder werden künftig alle Tanks so gefertigt - also generell ein Bonus für die Rumfahrt??

Das glaube ich nicht. Immerhin kosten solche Entwicklungen ein Haufen Geld und diese lässt man sich gewöhnlich durch Patente schützen. Aber 25% leichter, das ist schon eine Hausnummer. 

Das kommt natürlich der Nutzlast zu Gute und damit kann man auch viel schwerere Nutzlasten starten. Also, wenn man das bei Ares macht, kann man im Endeffekt mehr Material zum Mond schicken! Das wräe natürlich toll für uns alle.

Ich glaube nicht, dass wir sowas schon in der ARES zu sehen bekommen. Das ist eine Technologiedemonstration und man hat gerade eben den ersten Testartikel fertiggestellt. Die ARES-1 ist was den Tankaufbau angeht im Design schon zu weit fortgeschritten. Wenn man jetzt anfaengt auf die neue Technik umzusteigen aendern sich dadurch zu viele Faktoren. Ein Beispiel waere der Schwerpunkt, man muesste zuviel an der Rakete aendern um dem rechnung zu tragen. Strukturell wuerde sich was aendern. Man muesste Fertigungsvertraege mit industriellen Partnern kuendigen und neue ins Leben rufen. Das ist nicht einfach: alter Tank raus und neuer rein. Das kann man bei LEGO und Playmobil machen, aber nicht in der Raumfahrtindustrie.

Davon abgesehen (falls ARES-1 gebaut wird) glaub ich eher das ARES-1 fliegt bevor diese Technik in der Industrie angewandt werden kann.

Als Analogie: Man hat auch gezeigt, dass das VASIMR Triebwerk funktioniert, dennoch wird es noch Jahre dauern bis wir dieses Triebwerk wirklich im operationellen Einsatz sehen.

Das kommt natürlich der Nutzlast zu Gute und damit kann man auch viel schwerere Nutzlasten starten. Also, wenn man das bei Ares macht, kann man im Endeffekt mehr Material zum Mond schicken! Das wräe natürlich toll für uns alle.

Ja, und 25 % ist nicht einmal so wenig!
ca. 90 % einer Rakete sind Treibstoff, der Rest Metall. Nur ein Bruchteil Nutzlast.

Nun, wenn das Gewicht der zweiten Stufe minimiert wird, kann die erste bei gleicher Füllung sie höher tragen und somit hätte man mehr Nutzlast.

___
Zumindest bei Ares V könnte man dann sehr viel Masse einsparen: Bei einer großen Rakete muss die zweite Stufe auch entsprechend größer sein - und damit die Tanks... Und bei großen Tanks ist 25% auch mehr.

Ach ja, diese Tanks könnten dann ja auch in Orion und Altair zum Einsatz kommen, und somit weiter Nutzlast erhöhen/Gewicht senken... Und den Teufelskreis des Masse-mitschleppen deutlich zu beschneiden
Ich weiß nicht, wegen der Schwerpunktrechnung: Ist nicht wichtiger, dass er nicht seitlich versetzt ist als in der Höhe?? In die Materie habe ich mich noch nicht genug eingelesen...

Eine schöne Entwicklung.

Ich denke es besteht auch die Möglichkeit, dass die Technik sogar bei der Ariane 5 zu erst zum Einsatz kommt. MT Aerospace (im übrigen eine Tochterfirma von OHB Systems) baut schliesslich die Booster der Ariane 5. Diese könnten mit der Technik von der Konstruktion her wesentlich leichter werden.

Auf absehbare Zeit düfte das Konzept erst bei Neuentwicklungen von Trägerraketen zum Einsatz kommen. Bei Ares V könnte es schwierig werden, da man die erste Stufe unbedingt auf dem External Tank des STS-Systems basieren lassen will. Bleibt also nur die Earth Departure Stage.

Bei Feststoffboostern dürfte sich mit dieser Technik nichts bis wenig einsparen lassen.

Immerhin ist der "Tank" gleichzeitig auch die Brennkammer des Boosters. Bei so hohen drücken kann man mit Fertiggungstechniken wahrscheinlich wenig einsparen, sondern mit neuen Materialien, die bei weniger Gewicht genauso stabil oder sogar stabiler sind. (z.b GEM)

Wenn man den Stahl der EAPs einfach dünner wälzen würde, würde es den Booster wahrscheinlich einfach zerfetzen beim Start. Bei Feststoffboostern ist Kohlefaser anscheinend derzeit am sinnvollsten. (-zumindest wenns um unbemannte Träger geht)

edit: Die zweite Stufe von Ares I soll ja auch auf dem ET basieren - spricht das jetzt gegen einen Einsatz dieser neuen Technik in Ares I?

Hi

Wenn man jetzt anfaengt auf die neue Technik umzusteigen aendern sich dadurch zu viele Faktoren. Ein Beispiel waere der Schwerpunkt, man muesste zuviel an der Rakete aendern um dem rechnung zu tragen.

The diameter of this development dome matches the tank dimensions of the upper stage of the ARES I launch vehicle under development by NASA, as well as the central stage of the European Ariane V launcher.

Aber es kommt doch öfter vor, das man Optimierungen am Design vornimmt. Der Tank des Shuttles ist auf einen Lightweight Tank  und auf einen Super Lightweight Tank umgestellt worden. Und auch bei der Ariane5 plant man das Boostergehäuse durch das Leichtere der Vega zu ersetzen. Es braucht alles seine Zeit, aber man plant ja genau in Richtung Ares und Ariane. Der Zeitrahmen ist natürlich noch offen.
Gruß, James

Klar optimieren am Design kann man immer. Und ich kann mir auch vorstellen, dass man die Technik evtl. zu erst bei der geplanten Ariane ME zum Einsatz bringen wird.

Booster wird man damit nicht leichter bekommen. Mit der neuen Technik kann man nur die "Deckel" von Treibstofftanks leichter machen. Bei Boostern ist das Boostergehäuse selbst ja der Treibstofftank. Auch dürfte die Technik nur für Raketentanks an sich nützlich sein. Für Orion oder Altair macht das keinen Sinn, da diese in der Regel mit Kugeltanks ausgestattet sind, da kommt also so ein Deckel in der Tankkonstruktion gar nicht erst zum Einsatz.

ca. 90 % einer Rakete sind Treibstoff, der Rest Metall. Nur ein Bruchteil Nutzlast.

Auch wenn 25% vom Tank viel ist, ist es doch nur die Tankhuelle und nicht der Inhalt...
Also, wenn nur 10% der Rakete aus Blech und Nutzlast bestehen, dann macht die Tankhuelle davon auch nur einen kleinen Teil aus (sagen wir im besten Fall 10% davon) - so dass am Ende bei konstater Gesamtmasse 0,25% mehr fuer die Nutzlast zur Verfuegung steht...  

Das ist zwar nicht viel, aber jedes Kilo zaehlt...

0,25% von der Gesamtmasse sind aber nicht nur ein paar Kilo.

Um die Größenordnungen abschätzen zu können: 0,25% von 100.000kg = 25000kg also 25t...  hätte man dass dann an Nutzlast mehr??

Das ueben wir aber nochmal mit der Prozentrechnung.   0,25% von 100.000kg = 250kg

Damit kann man aber immer noch z.B. bei einem Teleskop ein zusätzliches instrument mitnehmen. Das ist schon ein Unterschied.

Ups, ich habe 1% berechnet und davon 25% statt 25 von 1 Promill

25% von 1% wären ja 0,25%. Red' Dich nicht raus, Du hast in der 7. Klasse nicht richtig aufgepasst. 

Wow, das ist ja ne Neuigkeit! Die Entwicklung würde den" one stage to orbit"-Systemen vielleicht doch wieder einen neunen Wind geben. Wenn ich mich richtig entsinne scheiterte knapp Venture Star gerade an dem Gewicht der Tanks.

Venture Star sollte Tanks aus Kohlefaser bekommen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse lassen sich darauf nicht anwenden. Und für SSTO allgemein ist eine solche Erfindung leider noch nicht der Durchbruch. Wir hatten hier mal 250kg mehr Nutzlast gesagt... pi mal Daumen...

Gruß, Klaus

das ging schnell, danke für die Korrektur