Umfrage

und wieder die entsprechende Umfrage zur Landung

1. Erststufe der Falcon verfehlt die Plattform
1 (0.9%)
2. Erststufe trifft die Plattform, aber kann nicht stabil landen
30 (26.3%)
3. Erststufe landet stabil und kann zurücktransportiert werden.
74 (64.9%)
4. Die Landung muss warum auch immer abgesagt werden
9 (7.9%)

Stimmen insgesamt: 111

Umfrage geschlossen: 28. Juni 2015, 09:47:12

Verlinkte Ereignisse

  • 16:21 MESZ : Falcon 9 / Dragon CRS-7: 28. Juni 2015
  • 21:00 MESZ Update zu CRS-7: 20. Juli 2015

Falcon 9 / Dragon CRS-7

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Offline Gerry

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #825 am: 29. Juli 2015, 23:50:09 »
Unabhängig davon jetzt, ob der Helium-Tank jetzt mit derart hoher Geschwindigkeit nach dem Versagen der Strebe nach oben geschossen und beim Aufprall am oberen Tankdom zerplatzt sein mag, was ich für unwahrscheinlich halte, denn dann wird auch dieser Tankdom nachgeben und einreissen, ist ja auch nur aus Größenordnung 3-5mm "Alublech", halte ich es für naheliegender dass der Helumtank schon beim Versagen der Strebe undicht geworden ist und somit seinen Heliumdruck in den LOX-Tank abgegeben hat.

Entweder durch Beschädigungen durch eine scharfe Bruchkante der Strebe, denn der Helium-Tank ist ja nur aus dünnstem Blech zur Dichtigkeit geformt und die Resistenz gegen den Innendruck kommt ja durch die Carbonfaser-Umwicklung, wenn die von aussen verletzt wird wars das mit dem Tank, oder durch das Abreissen der Heliumleitung. Eine beträchtliche Kraft, die ausreicht, die anderen Streben abzuteissen und so natürlich auch die Heliumleitung abzutrennen besteht ja ohne Zweifel durch den Auftrieb. Ich bezweifle halt auch nur dass der losgelöste und noch dichte Tank so schnell durch den LOX nach oben schiessen könnte, dass er mit über 200km/h oben am Tankdom anschlägt.

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Es wurde einige Seiten zuvor ein Youtubevideo von Scott Manley (KSP) verlinkt, da erklärt er wie sich das zugetragen hat. Da kommt man dann auch bei Youtube weiter zu einem interessanten Video, wo jemand erklärt wie es möglich ist dass sich bei Beschleunigung der LOX unten doch irgendwie verdichten kann und zu mehr Auftriebskraft des Heliumtanks führt. Da hängt der Videomacher zuerst ein Pendel in einem Van an den Dachhimmel, beschleunigt, bremst un ddas pendel tut was es soll. Dann ersetzt er das Pendel am Dachhimmel durch einen Heliumballon am Boden befestigt und bei Beschleunigung bewegt sich der Ballon unerwartet nach vorne, beim Bremsen nach hinten. Warum das? Weil die Luft dichter ist als der Heliumballon.  Ich kann das Video hier jetzt leider net verlinken, vielleicht tut das wer anderer.
Raumcon-Realist

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Offline roger50

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #826 am: 29. Juli 2015, 23:57:35 »
N'abend,

es ist im Grunde genommen völlig egal, ob der He-Tank überhaupt seinen Platz verlassen hat. Sobald er sich infolge des Lösens/Brechen einer Strebe bewegte und dabei eine der nichttragenden Rohrleitungen zum Befüllen/Entleeren des Tanks aufriß, strömte das unter hohem Druck stehende He aus und erhöhte schlagartig den Innendruck des LOX-Tanks, was zum augenblicklichen Platzen desselben führte. Wobei auch die Kabelverbindungen zur Avionik-Einheit unterbrochen wurden. Dieser gesamte Vorgang vom Aufreißen  der Rohrleitung bis zum Ausfall der Avionik dauert weniger als 1 sec.

Die Strebe selbst könnte durchaus schon Minuten zuvor versagt haben. Die dynamischen Belastungen (Vibrationen) der He-Tankeinheit führten dann "langfristig" zum Abriß einer Rohrleitung.

So könnnte es gewesen sein, aber im Moment ist das alles Kaffesatzleserei....  8)

Gruß
roger50

P.S.: Gerry dachte gerade in die selbe Richtung... ;)

Offline Ruhri

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #827 am: 30. Juli 2015, 00:18:18 »
Wir hatten doch vor einigen Tagen darüber sinniert, ob das Gesamtsystem nicht vielleicht eine gebrochene Strebe auffangen könnte. Womöglich führt bei der Art der Konstruktion eine defekte Strebe tatsächlich nicht zum Unfall, aber wer sagt uns, dass nicht noch eine zweite nachgegeben hat?

Offline Gerry

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #828 am: 30. Juli 2015, 00:38:51 »
:)

Wobei, nachdem was seitens Musk/SpaceX zur Ursachenforschung kommuniziert wurde, konnte man das Versagen der einen Strebe mithilfe der Beschleunigungssensoren, welche an unterschiedlichen Positionen in der Zweitstufe platziert waren und dementsprechend aus den unterschiedlichen Laufzeiten der Schall/Schockwelle des Bruches örtlich und ZEITLICH genau eingrenzen. Und demnach war zwischen dem Bruch der Strebe und dem strukturellen Versagen des LOX-Tanks kaum Zeit vergangen. Also hats beim Bruch der Strebe mit der einhergehenden Bewegung des LOX-Tanks offenbar schon den Druckanstieg mit anschliessnder Zerstörung im LOX-Tank gegeben, sei es jetzt durch eine Beschädigung des He-Tanks an sich oder seiner Verrohrung. Ob dann erst noch die andren Streben versagt haben oder es gleich beim Bruch der einen Strebe passiert ist, wurde meines Wissens nach nicht kommuniziert.

Jedenfalls besteht imho keine Notwenidkeit dass sich der He-Tank komplett abgelöst hat um zum Druckanstieg geführt zu haben, es hätte wie gesagt schon die eine reichen können. Es hätte aber so und so spätestens dann zum Druckanstieg geführt, ein Aufprall des He-Tanks an der Oberseite des LOX-Tanks ist da gar nicht mehr notwendig. Der Ausfall der Telemetrie im Moment des Platzens des LOX-Tanks hat roger50 ja schon angeführt.

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Bleibt nur dass in Zukunft bei bemannten Flügen die Erkennung einer deratigen Havarie auch zum Abschalten der Erststufe führt. Dazu hatte "Führerschein" ja schon was gesagt, ich hoffe er kommt wieder :)
Raumcon-Realist

Offline Ruhri

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #829 am: 30. Juli 2015, 08:27:43 »
Das ist durchaus möglich, aber woran ich gedacht hatte, war folgendes: Eine Strebe versagt, aber der Tank bleibt an seiner Position, weil die anderen ihn (noch) halten. So etwas hätte dann auch schon bei früheren Flügen geschehen können, und es ist gar nicht gesagt, dass die Telemetrie so dargestellt hätte.

So, und nun, wo die Last auf den übrigen Streben ruht, bricht eine zweite, und jetzt reißt sich der Tank los. Vermutlich - um nicht zu sagen: fast sicher - knacken jetzt sowieso alle Streben unter der überhöhten Last.

Aber wie gesagt, das ist nur so eine Überlegung dazu, dass eine gebrochene Strebe noch nicht zur Katastrophe führen dürfte.

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Offline blackman

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #830 am: 30. Juli 2015, 08:33:37 »
Mir fällt auch noch was ein. Was ist wenn eine Strebe versagt hat und dadurch automatisch ein Leck im Helium Tank entstanden ist. Dies hätte zur Folge das sofort der Druck im Lox-Tank ansteigt und es würde die Irre beschleunigung den Helium-Tanks erklären. Weil wenn der immense Druck im Helium-Tank durch ein kleines Loch entweicht beschleunigt der Tank extrem schnell und schießt an die Oberseite den LOX-Tank. :)

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Online Klakow

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #831 am: 30. Juli 2015, 10:56:58 »
Oder die andern haben zwar gehalten aber die Heliumleitung wurde verdreht und hat ein Leck bekommen oder ist abgerissen.
Falls die Streben eine torrosion abkönnen ist das auch möglich. Eine gute Strebe sollte ja die fünffachen Last zu dem Zeitpunkt aushalten.
Da der Heliumdruck über 300bar bedruck und der Tank voll war geht der Rest ziemlich schnell

Offline Kelvin

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #832 am: 31. Juli 2015, 12:59:41 »
.. es würde die Irre beschleunigung den Helium-Tanks erklären...

Wenn ich das richtig verfolge, dann wurde "irre Beschleunigung" auf falscher Grundlage errechnet, enspricht auf keinen Fall der Realität, und braucht daher auch nicht erklärt werden.  :)

Ich sehe das auch so, wie hier schon mehrfach erwähnt wurde: schon der Bruch einer Strebe (oder nachfolgend mehrere Streben) und die selbstverständlich nicht vorgesehene mechanische Belastung der Druckleitung zum Behälter (der unter 300 bar steht) führt sofort oder sukzessive zur Undichtigkeit oder Bruch der Leitung. Der Rest ist klar.

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #833 am: 31. Juli 2015, 16:45:52 »
So hatte ich den Hergang eigentlich auch immer verstanden: Ein plötzlicher, unkontrollierter Druckanstieg im Tank und nicht ein wie auch immer geartetes "Aufprallen" als Ursache. Üblicherweise wird das Helium ja nach und nach in den LOX-Tank abgegeben, während dieser sich zunehmend entleert. Wenn jetzt sämtliches Helium mehr oder weniger schlagartig in den noch recht vollen LOX-Tank entweicht und dort expandiert, kann ich mir gut vorstellen, daß man sehr schnell außerhalb jeglicher Toleranzen liegt.

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #834 am: 02. August 2015, 21:19:48 »
Ich weiß nicht, ob das folgende Video hier schon gepostet wurde. Ist aber Interessant, mal visuell zu sehen, was in der 2 Stufe passiert ist, bzw. was man denkt, was passiert sein könnte. ;)


https://www.youtube.com/watch?v=1i8hfpLNAIo
Grüße,
Chris

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Offline tomtom

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #835 am: 02. August 2015, 21:24:21 »
Ja, hatten wir schon in #700
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

Rawi59

  • Gast
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #836 am: 02. August 2015, 22:30:01 »
... Wenn jetzt sämtliches Helium mehr oder weniger schlagartig in den noch recht vollen LOX-Tank entweicht und dort expandiert, kann ich mir gut vorstellen, daß man sehr schnell außerhalb jeglicher Toleranzen liegt.

Das Problem ist, dass bei vollem Tank das Helium eben nicht großartig expandieren kann. Sonst würde sich der Druck entsprechend dem Gesetz von Boyle-Mariotte abbauen. Bei nur geringer Expansion des He steigt der Innendruck des Tanks kräftig an, so dass schnell die Belastungsgrenze der Tankwandung, insbesondere der Schweißnähte überschritten wird.

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Offline Blondi

  • Raumcontref­f 2023
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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #837 am: 03. August 2015, 10:14:52 »
... Wenn jetzt sämtliches Helium mehr oder weniger schlagartig in den noch recht vollen LOX-Tank entweicht und dort expandiert, kann ich mir gut vorstellen, daß man sehr schnell außerhalb jeglicher Toleranzen liegt.

Das Problem ist, dass bei vollem Tank das Helium eben nicht großartig expandieren kann. Sonst würde sich der Druck entsprechend dem Gesetz von Boyle-Mariotte abbauen. Bei nur geringer Expansion des He steigt der Innendruck des Tanks kräftig an, so dass schnell die Belastungsgrenze der Tankwandung, insbesondere der Schweißnähte überschritten wird.

Ich frage mich nur was das Boyle-Mariott'sche Gasgesetz damit zu tun hat, dieses beschreibt die thermische Abhängigkeit des Druckes eines (idealen) Gases, siehe Thermische Zustandsgleichnung idealer Gase auf Wikipedia.
Von einer starken Erhitzung des Heliumtankes habe ich bisher noch nichts gelesen. Was ich in der kurzen Zeit vom Start bis zur Explosion auch für sehr unwahrscheinlich halte.

lg
Werner

tobi

  • Gast
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #838 am: 03. August 2015, 10:25:42 »
Das geht doch so schnell, dass das ganze adiabat ist (ohne Wärmeaustausch).

p*V^Kappa = konstant.

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Offline Blondi

  • Raumcontref­f 2023
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  • 686
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #839 am: 03. August 2015, 10:37:06 »
Sind die Tanks denn nicht Isoliert?

Werner

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #840 am: 03. August 2015, 12:53:31 »
Ich komme jetzt nochmal auf die damaligen Berechnungen zurück, die "zu hohe Geschwindigkeiten" ergeben haben. "Das stimmt einfach nicht" reicht ja nicht wirklich als Kritik, sondern die Ursache brauchen wir ...

Chewies Ansatz:
Achtung Physik:

Flüssigsauerstoff hat eine Dichte von 1,141 g/cm³ (1,141 kg/l) (bei Siedetemperatur und Normaldruck 101,325 kPa)
https://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigsauerstoff

wolframalpha: Helium bei 379 bar (5,500 pounds per square inch) hat einer Dichte von 52,07 kg/m3 = 0,05207 kg\l

Auftriebskraft/Beschleunigungs Formel ist: a = ((RhoLOX/RhoHe) -1) * g

Die Rakete war zu diesem Zeitpunkt mit 3,2 G unterwegs: a = ((1,141 kg/l / 0,05207 kg/l) -1) * 3,2 G = 66,9 G

1 G = 9,807 m/s²

66,9 G = 656,1 m/s²

Beginnt die Bewegung aus dem Stillstand und vom Anfangspunkt aus ist die Formel:  s = 0,5 · a · t²

Ich rechne mal mit 0,1 Sekunden: Stecke = 0,5 * 656,1 m/s² * (0,1s)² = 3,281 m

Der Helium-Tank hätte also nach 0,1 Sekunden schon 3,281 m zurückgelegt!

Angenommen der He-Tank war 3,281 m von der Ox-Tankdecke entfernt:

Geschwindigkeit = Zeit * Beschleunigung
0,1 s * 656,1 m/s² = 65.6 m/s = 236 km/h

Er wäre dann also mit 236 km/h mit dem Ox-Tankdecke kollidiert.

Die Fragen sind für mich:
Wie weit war der Weg des Helium-Tanks bis zur OX-Tankdecke?
Wie groß war die Gesamtmasse bzw. Verdrängung des Helium-Tanks?

Hallo Physiker im Forum. Bitte mal Checken ob das alles Sinn macht.  :)

Der Ansatz so weit stimmt, es fehlt aber der Strömungwiderstand. Deswegen kommt eine deutlich zu hohe Geschwindigkeit raus.


Jaytars Ansatz
Ein bisschen langsamer, ja. Achtung Physik:
F = c_w * A * 0.5 + rho * v^2
c_w kennen wir nicht so genau, aber es sieht wie ein abgerundeter Zylinder aus, eine Halbkugelschale hat c_w = 0.34 und ein Zylinder 0.35.
A kennen wir ebenfalls nicht so wirklich, da sich der Tank nach dem Loslösen drehen könnte, aber es werden kaum mehr als 0,25m^2 sein.
rho kennen wir: 1,141 g/cm^3
Die Geschwindigkeit hat Chewie ausgerechnet, nehmen wir einfach mal 6 m/s an.
Ergibt eine Kraft von 2 N, also ungefähr gar nichts.
Die reale Aufprallgeschwindigkeit ist aber aus zwei gründen niedriger: 1. erhöht der Tank die Dichte des Heliums erheblich (von außen betrachtet), somit ist die Kraft geringer und 2. treten sicher auch im Flüssigsauerstoff gewisse unschöne Strömungseffekte auf, die erheblich abbremsen müssten.
Dennoch dürfte der Heliumtank mit einer nicht gerade kleinen Kraft gegen den Tankdeckel stoßen, die jedem COPV den Rest geben müsste.

Der Ansatz berücksichtigt den Strömungswiderstand ... aber nicht vollständig/richtig. Wobei das "+" in der Gleichung ein "*" sein muss. Die cw-Werte können, je nach Rauigkeit der Kugeloberfläche und Reynoldszahl, auch weiter variieren.





Das Ganze ist ja eine Differentialgleichung:

a(t) = 1/m[Auftrieb - Gewichtskraft - Strömungswiderstand(t)] = 1/m[A - G - S(t)]

D.h. der Strömungswiderstand ist nicht konstant, sondern hängt von der aktuellen Geschwindigkeit ab. Mit jedem weiteren "m/s" in v steigt S an und reduziert die beschleunigende Wirkung des konstanten Auftriebs (A-G).

Wenn man die Werte mal in eine Simulation packt, sieht man, dass der auftreibende He-Tank sehr schnell (fast sofort) seine Endgeschwindigkeit im LOX erreicht. Bei einer ersten Rechnung kamen bei mir v=4,9 m/s raus, an denen sich dann auch nichts mehr ändert.

Da der dynamische Teil des Vorgangs auf sehr kleinen Zeitskalen stattfindet, muss ich mir noch mal die Schrittweiten des "Solvers" in der Simulation ansehen. Die Größenordnungen erscheinen mir aber plausibel.


\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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Offline m.hecht

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #841 am: 03. August 2015, 13:46:40 »
Das wären dann also ca. 17km pro Stunde.

Ist da auch der Einfluss des ausströmenden Heliums berücksichtigt? Ich denke wir können ja davon ausgehen, dass der Tank selbst nicht dicht war, nachdem er von der Halterung abgerissen wurde. Sprich: Das Helium strömt mit hohem Druck aus dem He-Tank aus und erzeugt Rückstoß.

Also sowas da (ab Sekunde 40):

https://www.youtube.com/watch?v=3cLrb7M7Mtw

Mane

Hermes

  • Gast
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #842 am: 03. August 2015, 14:00:00 »
Hi,
bei der Dichteberechnung des He muß neben dem Druck auch die Temperatur 90K (LOX Siedepunkt) berücksichtigt werden. Das führt statt 52 kg/m3 zu zirka 120 kg/m3. Entsprechend fallen die Ergebnisse niedriger aus.
Überschlagsmäßig kriege ich eine Grenzgeschwindigkeit im einstelligen m/s Bereich raus, das hängt aber noch von der Geometrie und der Masse des Tanks ab.
Ob das Modell mit dem losgelösten Tank Sinn macht, sei dahingestellt.
hg
H

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Online Klakow

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  • 6745
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #843 am: 03. August 2015, 15:58:59 »
... und da flog die schweizer Rakete mit einem weisen Schweif ins blaue All ...
sehr schön  ;D

Offline Steffen

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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #844 am: 04. August 2015, 01:27:20 »
Hallo

Dazu kommt ja noch, dass der Heliumtank keine Strömungshilfen/Steuerflächen hat. Das, in Verbindung mit dem unkontrolliert ausströmenden Gas, führt zu einer mehr oder weniger chaotischen Taumelbewegung, vielleicht einer  spiralförmigen Aufstiegsbahn, was den Aufstieg auch noch mal verlangsamt.

viele Grüße
Steffen

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #845 am: 04. August 2015, 13:56:00 »
In meiner Simulation oben habe ich noch einen Fehler gefunden. Jetzt die gesammelten Werke:

Simulationsmodell in SciLab:


Ergebnis für einen kugelförmigen He-Tank mit r=0,5m und den Dichtewerten in der Grafik:



Die Endgeschwindigkeit sind jetzt ca. 9m/s, die schon nach 0,05s erreicht sind. Je nach Länge des Tanks hat es keine Sekunde gedauert, bist der He-Tank oben angeklopft hat.

Wenn man das Ganze bei 1g (anstatt der 3,2g in der Flugphase) simuliert, kommt v~=5m/s raus.
« Letzte Änderung: 05. August 2015, 06:16:35 von Schillrich »
\\   //    Grüße
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Hermes

  • Gast
Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #846 am: 04. August 2015, 14:24:11 »
Hi,
gasförmiges Helium hat bei ca. 350 bar und 275 K eine Dichte von 52 kg/l. Da sich der He-Tank aber im flüssigen Sauerstoff befindet, wäre doch die Dichte bei 90K anwendbar, d.h. 120 kg/l (sh. www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd40.pdf ).
hg
H

Edit: entsprechend ohne Strömungswiderstand ergibt sich dann eine Beschleunigung von 27g. Mit r=0,5 und CW=0,34 für den Tank findet sich überschlagsmäßig eine Grenzgeschwindigkeit von 6,5 m/s (Masse des He-Tanks vernachlässigt).

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #847 am: 04. August 2015, 14:47:15 »
Der Heliumtank ist somit leer bevor er oben einschlagen kann.
Bis dahin ist der Treibstofftank längst geplatzt.

Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #848 am: 04. August 2015, 14:57:01 »
Hallo Hermes,

ich packe nachher mal die andere Dichte rein ... und melde mich wieder.
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Re: Falcon 9 / Dragon CRS-7
« Antwort #849 am: 04. August 2015, 17:15:36 »
So ... mit rhoHE=120kg/m3:

vmax= 8,7m/s nach t=0,1s in der Simulation ... also kein großer quantitativer Unterschied.
\\   //    Grüße
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