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

Im Thema "Starship Flug 12 (B19/S39) von Starbase" konnte man im Beitrag https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=20639.msg581257#msg581257
viel von der Verrohrung zu den Triebwerken sehen. Ob sich SpaceX so einen tiefen Einblick gewünscht hat ist auch nicht so sicher.

Manche waren ja durchaus angetan von der Verrohrung, mir ist das eigentlich zu viel.
Wenn der Downcomer in einen Bereich münden würde, der eine eigene Kammer über den Triebwerken bilden würde, dann wären beide Flüssigkeitskomponenten "übereinander" verfügbar.
Dann bräuchte man nur noch mehr oder minder gerade Zuführungsrohre, eines länger, eines kürzer, um beide Bereiche anzuzapfen.

Ist mir so eingefallen. O.k. ich bin in mechanischen Belangen nicht versiert, aber so übel erschiene es mir nicht. Zumindest erscheint es etwas aufgeräumter.

Ging mir genauso!
Viel zu kompliziert das Alles und viel zu fehleranfällig!
So viele Knicks und Schweißstellen!
Aber ist halt immer noch ein Prototyp, ist Alles noch in der Entwicklung und kann am Ende dann wieder ganz anders aussehen....

Im Thema "Starship Flug 12 (B19/S39) von Starbase" konnte man im Beitrag https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=20639.msg581257#msg581257
viel von der Verrohrung zu den Triebwerken sehen. Ob sich SpaceX so einen tiefen Einblick gewünscht hat ist auch nicht so sicher.

Manche waren ja durchaus angetan von der Verrohrung, mir ist das eigentlich zu viel.
Wenn der Downcomer in einen Bereich münden würde, der eine eigene Kammer über den Triebwerken bilden würde, dann wären beide Flüssigkeitskomponenten "übereinander" verfügbar.
Dann bräuchte man nur noch mehr oder minder gerade Zuführungsrohre, eines länger, eines kürzer, um beide Bereiche anzuzapfen.

Ist mir so eingefallen. O.k. ich bin in mechanischen Belangen nicht versiert, aber so übel erschiene es mir nicht. Zumindest erscheint es etwas aufgeräumter.

Mit dieser Konstruktion wäre das waermere LCH4 außen und das kältere LOX innen. Das würde gut funktionieren -- mit dem Nachteil, daß die Rohrlänge für LCH4 und somit der Druck variiert. Mit gut eingestellten Pumpen wäre das leicht beherrschbar.

Nachteil: die Molekularmasse von CH4 ist geringer als die von O2. Somit nehme ich auch eine größere Dichte von LOX an. Der LOX-Tank müsste somit kleiner sein. Ob damit die o.g. Kontrktion realisierbar wäre? Ja -- mit Nachteilen

Ich könnte mir vorstellen das durch so einen extra Tank unten die Struktur eher schwächer wird. Wir haben gerade durch diesen Vorfall ja gesehen das der Booster praktisch auf dem Downcomer alleine stehen kann, und gerade beim Landeanflug ist die größte Belastung auf die Struktur eine Stauchung. Da hilft eine extra Kammer am Boden des Boosters eher weniger und ich kann mir vorstellen das durch so eine Aufweitung am unteren ende des Downcomers auch "Luft"-Blasen entstehen könnten und die wären für die Turbopumpen tödlich.

Der Punkt ist dass SpaceX das alles in den Tank legen muss, weil es bei V3 Boostern keinen Heatshield mehr gibt. Der Sauerstoff-Tank ist gewissermaßen der Heatshield und alles was Hitze nicht abkann liegt nun drinnen. Neben den Treibstoffleitungen gehören dazu auch die Durchfluss Ventile zu den Triebwerken. Bei 33 davon habe ich wenig Hoffnung das jemals aufgeräumt zu bekommen.

Draußen sind nur noch gehärtete V3 Raptoren und relative kurze Zuleitungen.

Für mich ist es eine Wette darauf dass es gelingt  die Methan-Leckage in den Sauerstofftank zu minimieren. Es ganz dicht zu bekommen kann ich mir nicht vorstellen aber dicht genug um ein zündfähiges Gemisch zu verhindern.

Im Thema "Starship Flug 12 (B19/S39) von Starbase" konnte man ... viel von der Verrohrung zu den Triebwerken sehen. Ob sich SpaceX so einen tiefen Einblick gewünscht hat ist auch nicht so sicher.
Manche waren ja durchaus angetan von der Verrohrung, mir ist das eigentlich zu viel.

Ja, wieder ein wunderbares Beispiel dafür, wie die begeisterte Berichterstattung mit Dauer-Kameras und Überflügen letztlich eine Industriespionage für China und Co. darstellt. Trotzdem bin ich dankbar für diese Bilder und die Details, die man über andere Firmen und Raketen nie bekommt.

Zur Verrohrung:
Ich habe mich auch schon oft gewundert, mir aber immer gesagt, was wissen wir schon von der Technik dahinter, um zu kritisieren. SpaceX hat so viele gute Ingenieure und angesammelte Erfahrung, das wird schon optimiert sein, sowohl mit Simulationen und Tests wie auch aus den Ergebnissen der früheren Versionen und Prototypen.

So viele Knicks und Schweißstellen!

Was mich am meisten erstaunt, sind aus meiner Laiensicht unnötige Knicks und Winkel in den Rohren. Egal ob im Booster oder auch bei den Raptoren - immer wieder sieht man Rohre, die Knicks haben statt gerade zum Ziel zu verlaufen. Auch wenn keine andere Struktur im Weg ist.
Jeder Knick ist eine weitere Schwachstelle, hat zusätzliche Schweißnähte, stört den Fluss der Treibstoffe und erzeugt hydrodynamische Druck- und Spannungsspitzen.
Zudem bedeutet jeder Leitungs-Umweg auch mehr Material = mehr Gewicht.
Und jedes Teil mehr ist ein Teil, das versagen kann.

Daher mal die Fragen an die Ingenieure und/oder Mechaniker unter euch:
Worin liegt der Vorteil, eine Treibstoffleitung orthogonal austreten zu lassen, dann 2x im 90°-Winkel abzuknicken, um wieder orthogonal einzuteten (s. Raptor 3), statt eine direkte gerade Leitung zu legen, die dann halt in spitzen Winkeln ein- und austritt?

Und, ist es so schwierig, gebogene Leitungen zu bauen? Lieber mehrere gerade Stücke mit Winkelstücken dazwischen und all den Schweißnähten?

Ich denke, die Knicke und Winkel dienen der Elastizität des Treibstoffsystems. Die um Ecken geführten Rohre können Vibrationen und Rückstöße abfedern. Bei direkt geführten Rohren könnten die Schweißnähte an den Abschlussstellen brechen bzw. durchstoßen werden.

Mir fällt noch Kompensation von Dehnung/Kontraktion beim Abkühlen auf kryogene Temperaturen und zurück ein. Daher auch die ganzen Winkel in den Kryo-Leitungen der Tankfarm.

Wäre auch meine Vermutung.
All diese Temperatur- und Druchunterschiede müssen ja irgendwie abgefedert werden.

Okay... macht schon Sinn, danke.
Also Dehnungsbögen und Biegeschenkel gegen Ausdehnungen und Vibrationen.
Faltenbälge kommen wegen der Temperaturen wohl nicht in Frage. Klassische elastische Dichtungen ohnehin nicht.

Aber Lyrabögen, also gebogene Stahlröhren ohne Schweißnähte, wären doch auch möglich - oder ist sowas in Edelstahl nicht sinnvoll machbar?

Jetzt muss ich mal die Ausdehung von Edelstahl bei den verwendeten Temperaturendifferenzen überschlagen. Ich schätze mal mm bis cm für die Triebwerksleitungen und mehrere cm für große Bauteile wie die Downcomer - ?

Jetzt muss ich mal die Ausdehung von Edelstahl bei den verwendeten Temperaturendifferenzen überschlagen. Ich schätze mal mm bis cm für die Triebwerksleitungen und mehrere cm für große Bauteile wie die Downcomer - ?

Ich habe mal was von 10 cm beim Downcomer gelesen. Der hat übrigens Faltenbälge. Hier am oberen Ende:

https://x.com/SpaceX/status/1942975057040404843

Ich habe mal was von 10 cm beim Downcomer gelesen. Der hat übrigens Faltenbälge.

Dann passt das ja von der Größenordnung.
Das sind Faltenbälge? Interessant!

(Nachtrag: dann ist es kein Zufall, dass die ganz oben sitzen, denn da ist dann kein unterkühlter Treibstoff, sondern das Gas für die Druckerzeugung, also viel geringere Temperaturunterschiede. Der Downcomer ist also unten fest verbaut und kann sich nach oben ausdehnen, wo man sowohl Befestigungen wie auch Faltenbalg einfacher flexibel anbringen kann. Macht komplett Sinn, wenn man erstmal drüber nachdenkt!)

/Nachtrag: dann ist es kein Zufall, dass die ganz oben sitzen, denn da ist dann kein unterkühlter Treibstoff, sondern das Gas für die Druckerzeugung, also viel geringere Temperaturunterschiede. Der Downcomer ist also unten fest verbaut und kann sich nach oben ausdehnen, wo man sowohl Befestigungen wie auch Faltenbalg einfacher flexibel anbringen kann. Macht komplett Sinn, wenn man erstmal drüber nachdenkt!)

Das verstehe ich jetzt nicht. Ich dachte der Downcomer würde als Sammelleitung das Methan vom oberen Methantank durch den Sauerstofftank hindurch zu den Triebwerken leiten. Dann müsste das Druckgas oben im Tank und nicht im Downcomer sein.

Gerade während des Landeanfluges ändert der Booster ja recht start seinen Anstellwinkel, also genau dann wenn der Treibstoff am niedrigsten ist. Wenn da durch zu viel Geschwappe genau beim Einfädeln zwischen die Greifarme ein paar der Triebwerke keinen Treibstoff mehr bekommen wäre das fatal. Wahrscheinlich steht hinter diesem Rohrsalat ein ausgeklügeltes Flüssigkeitsmanagment das mit bloßem Auge und ohne Computersimulationen nur schwer nachzuvollziehen ist.

Ich verstehe das so:
Die Ausdehnungs-Kompensatoren - egal ob Dehnungsbögen oder Faltenbälge - müssen dann "arbeiten", wenn es Temperaturänderungen gibt. Also vor allem beim Betanken und wenn der Tank fast leer ist.
Im ersteren Fall füllt sich erst der Downcomer von unten nach oben und zieht sich zusammen. Wenn der Treibstoff "oben" am Balg angekommen ist und den Haupttank darüber füllt, ist der Downcomer schon komplett kalt und es rührt sich ausdehnungsmäßig nichts mehr viel.
Beim Landeanflug ist wahrscheinlich - meine Interpretation - nur noch Treibstoff im Downcomer (die letzten 10% oder so), und im Sauerstofftank oben ist auch nichts mehr; das Metall dehnt sich nach und nach wieder aus, wobei der Faltenbalg oben aber schon relativ warm ist und seine Arbeit nicht mehr unter Extremtemperaturen machen muss.
Sprich: in beiden Fällen herrschen dann, wenn der Faltenbalg benötigt wird, keine Sub-Kryo-Temperaturen mehr. Welche Temperaturen wann wo herrschen ist natürlich für uns spekulativ, auch wenn es so plausibel erscheint. Aber SpaceX hatte garantiert dutzende Fühler in V1 + V2 verbaut, weiß das ganz genau und hat die V3-Booster daraufhin optimiert.

Denke auch dass hinsichtlich Temperaturdifferenzen im Booster der Wiedereintritt am kritischsten ist. Die Situation wäre dass der Downcomer größtenteils mit flüssigem Methan gefüllt ist und der Sauerstofftank fast leer. Die erhitzte Luft beim Eintritt erwärmt die Aussenhaut der Tanks zusätzlich auf nahezu gesamter Länge, die Tanks sind ja nur noch unten etwas gefüllt. Das könnte locker in den Bereich 100-200°C gehen. Bei Temperaturdifferenzen von +300°C zwischen Aussentank und Downcomer sind 10cm Dehnungsdifferenz wohl eher das untere Ende.

Die Situation wäre dass der Downcomer größtenteils mit flüssigem Methan gefüllt ist und der Sauerstofftank fast leer. Die erhitzte Luft beim Eintritt erwärmt die Aussenhaut der Tanks zusätzlich auf nahezu gesamter Länge, die Tanks sind ja nur noch unten etwas gefüllt. Das könnte locker in den Bereich 100-200°C gehen.

Jetzt hast du mich abgehängt.
Was du beschreibst - Differenz zwischen außen und innen, sowohl bei den Haupttanks als auch beim Downcomer - hat doch wenig mit der Längenausdehnung zu tun. Die Differenz ist dann über die 4 mm Wandstärke. Das ist natürlich auch Streß für das Material, aber die Wärmeausdehung ist da das kleinste Problem - ?

Zitat von: Steppenwolf am 01. Dezember 2025, 16:17:43

Die Situation wäre dass der Downcomer größtenteils mit flüssigem Methan gefüllt ist und der Sauerstofftank fast leer. Die erhitzte Luft beim Eintritt erwärmt die Aussenhaut der Tanks zusätzlich auf nahezu gesamter Länge, die Tanks sind ja nur noch unten etwas gefüllt. Das könnte locker in den Bereich 100-200°C gehen.

Jetzt hast du mich abgehängt.
Was du beschreibst - Differenz zwischen außen und innen, sowohl bei den Haupttanks als auch beim Downcomer - hat doch wenig mit der Längenausdehnung zu tun. Die Differenz ist dann über die 4 mm Wandstärke. Das ist natürlich auch Streß für das Material, aber die Wärmeausdehung ist da das kleinste Problem - ?

Ich nehme an dass der Wärmewiederstand über die 4 mm zwischen Aussen und Innenseite der Wand vernachlässigbar ist. Ist eine Vereinfachung, aber damit gäbe es über der Materialstärke kaum Temperaturgradienten, und Aussentemperatur ist gleich Innentemperatur im Tank. Dann stellen sich die Temperaturen in der Wand danach ein wo der Wärmeübergang am größten ist: aussen oder innen.

Unten am Tank, wo noch flüssiger Sauerstoff ist wird sich die Wand kaum erhitzen können. Der Wärmeübergang von Flüssigkeiten ist weit höher als bei Gasen, ausserdem dürfte Verdampfung die Innenwand effektiv kühlen.

Im oberen teil des Tanks, wo innen nur noch Inertgas ist gibt es dagegen nicht viel was eine Aufheizung des Tankmaterials verhindern könnte. Das Gas im Innern hat praktisch keine Wärmekapazität und die Grenzschicht ist mehr oder weniger statisch. Auf der Aussenseite des Boosters herrschen dagegen die Bedingungen des Eintritts: hohe Temperaturen, turbulente Strömungen, kaum vorhandene Grenzschichten
=> äußerer Wärmeübergang überwiegt inneren Wärmeübergang.

Ums kurz zu machen, ich nehme an dass sich im unteren Teil die Wandtemperatur der kryogenen Flüssigkeit annähert, im oberen (gasgefüllten) Teil nähert sich das Material der heissen Aussenströmung an (tendenziell zumindest)

Viele Annahmen und Vereinfachungen, aber ganz verkehrt dürfte es nicht sein.

Gerade während des Landeanfluges ändert der Booster ja recht start seinen Anstellwinkel, also genau dann wenn der Treibstoff am niedrigsten ist. Wenn da durch zu viel Geschwappe genau beim Einfädeln zwischen die Greifarme ein paar der Triebwerke keinen Treibstoff mehr bekommen wäre das fatal.

Hatte SpaceX das Problem nicht schon lange gelöst, mit den Headertanks?

Zitat von: Springpunkt am 01. Dezember 2025, 14:31:23

Gerade während des Landeanfluges ändert der Booster ja recht start seinen Anstellwinkel, also genau dann wenn der Treibstoff am niedrigsten ist. Wenn da durch zu viel Geschwappe genau beim Einfädeln zwischen die Greifarme ein paar der Triebwerke keinen Treibstoff mehr bekommen wäre das fatal.

Hatte SpaceX das Problem nicht schon lange gelöst, mit den Headertanks?

Soweit ich weiß hat der Booster keine Headertanks und zieht nur aus den Haupttanks, anders als das Starship selbst.

Die Booster haben doch bisher ganz "performed". Wenn der Knall nicht auf die o. g. Kritikpunkte zurück zu führen ist, wird es doch so wie plötzlich sichtbar geworden ganz gut und richtig sein?

Zitat von: Hugo am 02. Dezember 2025, 08:17:02

Zitat von: Springpunkt am 01. Dezember 2025, 14:31:23

Gerade während des Landeanfluges ändert der Booster ja recht start seinen Anstellwinkel, also genau dann wenn der Treibstoff am niedrigsten ist. Wenn da durch zu viel Geschwappe genau beim Einfädeln zwischen die Greifarme ein paar der Triebwerke keinen Treibstoff mehr bekommen wäre das fatal.

Hatte SpaceX das Problem nicht schon lange gelöst, mit den Headertanks?

Soweit ich weiß hat der Booster keine Headertanks und zieht nur aus den Haupttanks, anders als das Starship selbst.

Es gibt im Booster Headertanks. Heißen zwar nicht so, aber läuft aufs Gleiche hinaus. Zumindest bei V3 Booster. Für Methan wäre das der Downcomer. Der ist so massiv, dass er gleichzeitig die Landetriebwerke versorgen kann. Für Sauerstoff gibts tatsächlich einen eigenen Landetank. Das ist ein kleiner Tank der unten im großen O2 Tank sitzt und die Landetriebwerke versorgt. Bilder sind etwas rar, aber es gibt sie. hier zb, vor dem Einbau:


https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=58830.msg2718297#msg2718297

Dieser O2 Headertank ist z.B. auch sehr schön auf den letzten Überflugbildern zu sehen, nachdem der obere Teil bzw. der Methantank von B18 abgehoben wurde.

Speziell in der letzten "Wochendiskussion"

Oder im aktuellen Beitrag von WAI

in Minute 3:34.



Minute 3:34.