Starship/Super Heavy (ehemals BFR/ITS/MCT)

Die Idee mit den Gridfins ist gut. Ganz einfach wird das aber nicht. Die leere erste Stufe des Boosters mit Resttreibstoff dürfte über 150 Tonnen wiegen, die von der Auffangeinrichtung (vielleicht einfach ein Ring mit ~12 Metern Durchmesser?) und den Gridfins gehalten werden müsste. Die Beine an der Falcon 9 haben Schockabsorber. Die Gridfins haben diese aber (noch) nicht und die Gridfins sind auch drehbar. Naja sie werden schon eine Lösung finden... Die Gridfins sind beim Start dann vermutlich demnächst nach oben geklappt...

Ich stelle mir das ähnlich vor wie Mark es hier darstellt. Natürlich detailierter und mir vier Greifpunkten für die Gridfins. Je 2 pro Arm.


https://twitter.com/brickmack/status/1344422698462498816/photo/2

Die Arme wären beim Anflug des Boosters gespreizt und würden erst im letzten Moment zugreifen.

Zu den Shock-Absorbern. Das müsste in die Greifarme integriert werden. Sicherlich eine recht massive Konstruktion bei 150t.

Warum sollten die Gridfins nach oben geklappt werden? Die ausgeklappte Position wäre meiner Meinung nach die Endposition welche auch als Anschlag dient. (Ich weis die Erklärung ist nicht besonders gut).

Inzwischen hatten die Fans etwas Zeit, mögliche Umsetzungen anzudenken. Diese hier gefällt mir sehr.

Interessantes Konzept. Ich denke aber eher die letzten Bewegungen werden beim Turm/Greifarmen liegen und nicht beim Booster. Also kein "Einparken", sondern ein Greifen.

Die neue Ansage von Musk lässt allerlei Spielraum für Spekulationen. 

Interessantes Konzept. Ich denke aber eher die letzten Bewegungen werden beim Turm/Greifarmen liegen und nicht beim Booster. Also kein "Einparken", sondern ein Greifen.

Die neue Ansage von Musk lässt allerlei Spielraum für Spekulationen. 

Man muß es sich in voller Größe ansehen. Das U fährt Platten aus, auf die die Grid Fins auflegen. Die Platten sind dunkel und schwer zu sehen. Dann fahren nochmal Platten drüber, um den Booster zu fixieren. Beim ausfahren wird die genaue Position des Boosters berücksichtigt. Die Seile können senkrechte Bewegung abfangen. Der Vorgang wäre ziemlich sanft.

Egal welchen Fangmechanismus sie im Kopf haben. Ich kann schon verstehen, dass sie daran arbeiten. Wenn keine Beine mehr nötig wären und der Booster nach der Landung sofort wieder am Startturm "hängen" würde, spart man sich viele Teile und vor allem Arbeitsvorgänge. Sowas wie die CrushCores der F9 Beine sind dann kein Thema mehr, weil es ja keine Beine mehr gibt und die Dämpfer in die Fangvorrichtung integriert werden können. Dort spielt aber weder das Gewicht noch die Größe eine relevante Rolle. Sie können also viel massiver ausgelegt werden.

Man muß es sich in voller Größe ansehen. Das U fährt Platten aus, auf die die Grid Fins auflegen. Die Platten sind dunkel und schwer zu sehen. Dann fahren nochmal Platten drüber, um den Booster zu fixieren. Beim ausfahren wird die genaue Position des Boosters berücksichtigt. Die Seile können senkrechte Bewegung abfangen. Der Vorgang wäre ziemlich sanft.

Ja das habe ich gesehen. Ich fand nur die seitliche Bewegung des Boosters am Ende etwas unnötig. Die Idee von Tobi mit dem 12 Meter Ring war auch gut und eigentlich ganz ähnlich.

Ich dachte bei der Sache mit der Landung auf dem Pad eigentlich immer an einen Mechanismus auf dem der Booster auch ohne Beine landen kann. Ähnlich dem IDA Docking Adapter, halt nur in 9 Meter Durchmesser. Aber gut, vielleicht bringt das Einfangen oben an den Gridfins mehr Stabilität.

Die Dämpfung beim F9 Booster ist in den Beinen verbaut, wenn man das gleiche Prinzip für die Auffangvorrichtung verwendet nur das die Landeflächen eben nicht auf dem Boden sind, sondern die Gridfins verwendet werden so müsste das gehen.
was natürlich klar ist das der Landeanflug sehr exakt sein muss, aber aufgrund des viel größeren Boosters dürfte der Wind eine erheblich kleinere Rolle spielen.

Ich dachte erst mal, Gwynne Shotwell kommt jetzt gleich ins Zimmer klopft ihm auf die Schultern und sagt, ist nicht dein Ernst, oder?

Aber, SH kann sicher schweben, ist ja nicht wie bei einer F9.
Da bin ich echt gespannt wie das weitergeht. 

Aber Schwebeflug kostet auch ordentlich Treibstoff. Viel Zeit zum 'Einparken' hätte man nicht.

Gerade bei den YouTube Beispiel ist mir der Turm zu exponiert und gefährdet. Und die aktive Komponente sollte auch eher ein Greifer am Turm sein und nicht nur der Booster.

Ich bleibe (als eigentlicher SpaceX Optimist) erst einmal skeptisch.
EM hat schon viele Ideen an die Wand geworfen um dann zu sehen, was klappt und was nicht. Und z.b. das Bouncing Castle oder der Ballut wurden z.b. Nicht einmal als Prototypen realisiert.

... Andererseits muss man bei der Variante auch nicht besser treffen als bei der Landung direkt im Starttisch... Bleibt die Frage wie gut die Kräfte abgeleitet werden können wenn der Booster auch Mal etwas schräg oder verdreht herrein kommt.

Mir gefallen die zwei Greifarme von PaddyPatrone am besten. Wie schon beschrieben, natürlich seitlich wegklappbar. Das ermöglicht auch das Korrigeren von Ungenauigkeiten, etwa indem die Arme keine vordefinierte "Endlage" haben, sondern daß sich der Ausklappwinkel an der jeweiligen Landeposition der SH orientiert. Das braucht bei Teilen dieser Größe und der nötigen Geschwindigkeit natürlich viel Leistung, die ist aber (weil man ja immer nur einen Versuch hat) z.B. mit Druckspeichern leicht sicherzustellen.

Weiter kann jeder Arm (oder jeder Auflagepunkt) eine eigene Federeinrichtung haben . z.B. in der Art, daß jeder Arm aus zwei Teilen besteht, wobei das weiter auskragende Fangteil gegenüber dem Schwenkteil federnd aufgehängt ist. Das würde auch leichte Schräglagen der Stufe bei der Landung kompensieren.

Und natürlich gilt was Mane schon geschrieben hat: Bei der Fangeinrichtung braucht man weder mit Gewicht, Robustheit, Antriebsleistung oder sonstwas sparen. Wenn sie robust genug ausgelegt ist, übersteht sie auch mal eine kleine Bruchlandung.

Ich würde auf der Basis der zwei Fangarme noch eine Variante vorschlagen. Wenn man die Lagerung der Fangarme drehbar auslegt , kann man das Einfangen auf die Rückseite des Startturms verlegen.

Der Vorteile: mehr Spielraum in der Höhe, keine Gefährdung des Starttisches und seiner Infrastruktur. Es sind auch "Abstell- / Aufnehmplätze" für Booster denkbar, die 90° zur Start- und Fangposition versetzt sind.  Nachteile: keine soweit ich sehe, denn eine Drehplattform dieser Güte hat ja jeder bessere Kran.

Ich sehe da aber die Notwendigkeit einer bedeutenden ! Verstärkung der GridFin Fußpunkte und deren Umgebung. Die dann vlt noch Anderes in der Schleppe haben. 
Mir scheint es ziemlich naiv, anzunehmen daß der Booster immer "passend" ankommt, sowohl in der Höhe als auch im Winkel. Klar mit noch mehr Tonnen an Mechanismen kann man da einen "lebendigen" Arm bauen.
Wie fest darf man zupacken, um keine versteckten ! Schäden in der Hülle zu verursachen?
Muß der auch mal nachgeben können, falls der Booster schaukelt. Denn - Ist es wirklich so, daß der Booster so unempfindlich gegen Windlasten ist?
Was ist im Katastrophenfall? Mit Beinen räumt man den Schrott weg und der nächste kann landen. Ist der Fangturm kaputt, ist Ruhe im Karton. Und welche Querkräfte treten auf bei hohem Seegang, wieviel mal stärker als nötig muß der Fangturm sein? Und da wären noch diverse Fragen....
Das sind alles so Fragen, die in der Begeisterung vlt untergehen.

Was bleibt:
Sicher ein sehr interessantes Konzept mit vielen Vorteilen. Die technische Umsetzung wird wohl nicht ganz einfach aber wenn sie es schaffen SN sicher und gezielt fliegen zu laßen, ist es bestimmt irgendwie machbar.

Mir scheint es ziemlich naiv, anzunehmen daß der Booster immer "passend" ankommt, sowohl in der Höhe als auch im Winkel. Klar mit noch mehr Tonnen an Mechanismen kann man da einen "lebendigen" Arm bauen.

Das wäre sicher naiv, das Konzept mit den seitlich beweglichen Fangarmen ist nicht auf einen ganz passend ankommenden Booster angewiesen. Wenn der Motorblock vorbeirauscht und der Zylinder sich zwischen den Armen befindet, werden die Arme schnell bis auf einen gewissen Sicherheitsabstand herangefahren. So schnell, daß sie in Sollposition sind, wenn das Oberteil mit seinen überstehenden Auflageteilen ankommt. In gleicher Weise kann die Position der Auflieger bezüglich Radius bzw. Entfernung vom Drehpunkt der Arme angepasst werden.

Wenn SpaceX in der Lage ist mit Hilfe von Sensoren und schneller Hydraulik das SpaceShip auf 1/2 oder 3 exzentrisch angeordneten Triebwerken zu steuern, wird man auch das schaffen. Zusätzliche Tonnen Stahl bringen die Sensoren und die Aktuatoren nicht auf die Wage. Kräfte können durch Federelemente begrenzt werde.

Wie fest darf man zupacken, um keine versteckten ! Schäden in der Hülle zu verursachen?

Meiner Meinung nach wird überhaupt nicht "zugepackt", man möchte die Stufe doch nicht am zylindrischen Teil festhalten. Nur rechtzeitig an passender Stelle die "Puffer positionieren".

Muß der auch mal nachgeben können, falls der Booster schaukelt.

Der wird vielleicht manchmal kurz schaukeln, wenn er schräg ankommt. Das müssen die Auflagepunkte der Arme mitmachen und gleichzeitig dämpfen. Sobald aber die Vertikalbewegung bei Null ist, kann die Stufe auf den Boden abgesenkt werden. Stehend und zusätzlich oben mit den Fangarmen gehalten steht er dann absolut stabil.

Denn - Ist es wirklich so, daß der Booster so unempfindlich gegen Windlasten ist?

Wie schon gesagt, das Fangen ist eine Frage von maximal zwei Sekunden, danach braucht die Stufe nicht mehr an den Fangarmen baumeln.

Das sind alles so Fragen, die in der Begeisterung vlt untergehen.

Einverstanden, Fragen und Probleme tauchen immer irgendwann auf. Sollte man aber ein vielleicht gutes Konzept aufgeben, weil unterwegs vielleicht irgendwelche Probleme auftreten? Die treten ja bei jedem Konzept irgendwann auf.

Sagen wir mal so - die sollen das Dingens ruhig bauen. Optisch leckere Vorgänge sind da zu erwarten. Why not.
Aber die wichtigste Voraussetzung dabei sind die gut sterbaren/schwenkbaren Raptoren. Die haben sie.
Jedoch wenn man "gefühlvoll" in die Fangarme steuern kann (Bewegung 1) und dann sich von beweglichen Fangarmen fixieren lassen muß (Bewegung 2), ginge das auch einfacher nur mit Bewegung 1.
Warum nicht den ganzen Mechanismus des Turmes sparen und statt dessen eine unverrückbare Ecke mit dem Winkel von ca 120 Grad dahinstellen ? Die Raptorensteuerung ist doch feinfühlig genug und wird sicher noch verbessert. Also kann man ganz sachte in den Winkel steuern und mit einer minimalen Kraft von ein paar Kilopond sich automatisch im Winkel positionieren/ausrichten.
Und mit der minimalen Kraft sich im Winkel halten. Dann brauch man nur noch drin heruntergleiten und sitzt schon senkrecht auf dem Boden.

Verrückt ? Aber ist das Forum nicht voll von Bewunderung für Verrücktheiten ?

Welche Vorteile und Nachteile hätte das "fangen an den Gridfins"?

- Vorteil: Keine Beine Notwendig, die Rakete wird leichter
- Vorteil: Stoßdämpfer könnten viel massiver sein als die "kleinen Crashcores" von heute
- Vorteil: Bei einem Turnaround ohne Wartung hat man die Rakete schnell einsatzbereit
- Nachteil: Man muss einmalig eine große und massive Konstruktion bauen
- Neutral: Die Gridfins sind bereits stabil genug. Die Last beim Fangen dürfte unter der Last vom Bremsen liegen, wenn man bedenkt, dass die ersten Gridfins damals geschmolzen sind.

Vorteil: Man braucht kein extra Landefeld (LP)
Vorteil: Man braucht keinen Transport vom LP zum SP
Vorteil: Man braucht keinen Kran. (Für das Draufstellen des Starships allerdings schon!)
Vorteil: Erspart Platz
Vorteil: Kann auch auf Meeresplattformen angewandt werden.
Vorteil: Man braucht nur einmal eine große, massive Konstruktion bauen und nicht viele fehleranfällige Beine.
Vorteil: Man darf wieder mal was total neues bauen.
Vorteil: Ist ein *Hingucker*
Nachteil: Bei mißglückter Landung massiver Schaden
Nachteil: Wenns nicht klappt, rausgeschmissenes Geld, verlorene Zeit und schlechte Presse

@Hugo
Die ersten Gridfins sind wohl nicht wegen der Last geschmolzen. Eine zu große Last hätte sie eher abgerissen!

Ich frage mich, wie viele von den StartPad Prototypen man bauen muss bis die Landung 1a funktioniert.
Man muss das ja auch testen.

Und wehe die Landung geht mal schief. Dann dauert es ewig einen neues Start Pad mit allem drum und drann zu bauen.
Ich halte Landebeine immer noch für sicherer. Wenn was schief geht, dann wird nur die Lande Zone etwas ramponiert.

...
@Hugo
Die ersten Gridfins sind wohl nicht wegen der Last geschmolzen. Eine zu große Last hätte sie eher abgerissen!

Nicht nur "Druck" oder "Masse" ist mögliche Last. Genauso z.B. "Luftreibung" oder "Temperatur"...

Gruß   Pirx

Marcus House hatte Mitte November schon diese Version in seinem Video vorgestellt.

Ich frage mich, wie viele von den StartPad Prototypen man bauen muss bis die Landung 1a funktioniert.

Die Entwicklung der Pad Infrastruktur ist deutlich einfacher, weil man sich nicht ständig im Grenzbereich zwischen "zu schwer" und "gerade noch erträglich" bewegt. Dort kommen Standardverfahren zum tragen und Standardkomponenten. Masse ist absolut kein Thema, eher erwünscht.

Und wehe die Landung geht mal schief. Dann dauert es ewig einen neues Start Pad mit allem drum und drann zu bauen.

Das muß man bei der Auslegung berücksichtigen, damit möglichst wenig bei einem Unfall zerstört wird. Auf keinen Fall darf das zu einem Neubau führen. Und das geht meiner Meinung nach, z.B. in dem man die Rückseite des Pad benutzt, um die Tankeinrichtungen usw. zu schützen. Die Arme zunächst nach hinten aus dem Gefahrenbereich klappt. Das restliche Treibstoffvolumen vor der Landung auf ein absoluten Minimum reduziert. Den Turm und den Boden auf der Landeseite glatt und widerstandsfähig auslegt. Eben "besenfreundlich"

Die Gridfins sind bereits stabil genug. Die Last beim Fangen dürfte unter der Last vom Bremsen liegen,

Da bewegen sich die GridFins in Luft. Aufgeheizt, komprimiert aber dennoch Luft.

Beim Turm wird es immer Winkelabweichungen geben oder Resthöhe, die abgebaut werden muß. Da ist der Turm, der ja quasi so stabil sein muß wie ein Stahlblock. Da gibt nichts nach. Was noch da ist an Restbewegung, poltert erstmal dagegen.
Dann wird auch jeder Booster einen anderen Restwinkel mitbringen. Es ist wohl eine Illusion, daß Sofort alle 4 Gridfins mit einem Viertel des Gewichts und ohne jegliche Zusatzmasse durch Restgeschwindigkeit belastet wird. Sind ein oder zwei GridFins auch noch ausreichend? Und ihre zweifellos stabile Befestigung macht keine Verbiegungen in der Hülle?
Ich habe gelernt, jedem Statiker erstmal zu mißtrauen.

Lehrsatz : Statiker sind keine Dynamiker 

Die Idee das Fahrwerk in die Startanlage zu verlegen ist konsequent. Allerdings habe ich mit der Doppelfunktion der Gridfins Zweifel. Ich denke die Lasten beim Aufsetzen überschreiten die aerodynamischen Lasten zu sehr.

Möglicherweise ist Musk hier wieder der Verlockung einer vermeintlich eleganten Kombination von Funktionen erlegen. Nach dem Motto: wir haben doch schon die Gridfins. Warum können die nicht zugleich Fahrwerk sein? Ähnlich wie bei frühen Starship Versionen, wo die hinteren Steuerflächen gleichzeitig Fahrwerk sein sollten.

Vielleicht wird SpaceX auch hier im weiteren Konstruktionsverlauf merken, dass es zu viele Kompromisse benötigt und die Gridfins besser Gridfins bleiben. Eine getrennte Auffangvorichtung ist eventuell besser und dürfte trotzdem leichter kommen als herkömmliche Beine.

Zitat von: alepu am 01. Januar 2021, 10:55:05

...
@Hugo
Die ersten Gridfins sind wohl nicht wegen der Last geschmolzen. Eine zu große Last hätte sie eher abgerissen!

Nicht nur "Druck" oder "Masse" ist mögliche Last. Genauso z.B. "Luftreibung" oder "Temperatur"...

Gruß   Pirx

Das ist mir natürlich durchaus bewußt, hab auch so halbhalb mit dieser Antwort gerechnet, aber diese "Lasten" spiele in diesem fall aber wohl nun wirklich keine rolle!

Ich glaube übrigens, speziell da EM ja schon vor Jahren von dieser ldee sprach, daß die SpaceX-Ingenieure da schon recht lange dran arbeiten und dies ihre gut durchdachteste und beste Lösung ist. Und da ich von den Fähigkeiten dieser Spezialisten durchaus überzeugt bin, glaube ich auch, daß das so oder etwas anderes durchaus funktionieren wird!

Zu den Lasten, die die Gridfins aushalten müssen:
Die Frage ist nicht, ob die Grindfins der SH mit Beine die Lasten aushalten werden. Die Frage ist, ob weniger Material nötig ist die Gridfins (und deren Haltepunkte) zu verstärken als für die Beine (und deren Haltepunkte) nötig sind. Die Antwort dürfte hier klar sein. Egal wie viel man die Gridfins noch verstärken muss, die Verstärkung wird leichter sein als Beine. Da bin ich sehr sicher.

Was die Fangkonstruktion betrifft:
Was wäre, wenn man auf der Startpad-Abgewannten Seite des Startturms einen zweiten (oder dritten) Turm baut und eine Art Ring oder Trichter mit Seilen zwischen die beiden Türme hängt. Dann muss die SH diesen Ring (mit Führungen) treffen. Die Seile könnten aber mit Dämpfer an den Aufhängungspunkten versehen werden und würden die Last sehr weich aufnehmen können. So kann der Abstand zu den Türmen auch viel größer sein als wenn ein Turm die Last seitlich aufnehmen muss. Der oder die Hilfstürme müssten dann wahrscheinlich gar nicht so massiv sein. Vielleicht reichen Gittermasten, die mit Seilen abgespannt sind.

Mane

Sind ein oder zwei GridFins auch noch ausreichend? Und ihre zweifellos stabile Befestigung macht keine Verbiegungen in der Hülle?

Direkt oberhalb der Grid-Fins sitzt beim Start das vollgetankte Starship auf der SH. Der gesamte Bereich muss die dynamischen Kräfte während des Starts, einschließlich MAX-Q, aufnehmen und sollte daher stabil genug sein.