Rakete mit Flüssigtreibstoff oben?

Eine Frage, die mich gerade beschäftigte: Gibt es eigentlich Raketenentwürfe, die nicht wie üblich von unten nach oben als "Raketentriebwerk-Treibstoff-Nutzlast" aufgebaut sind, sondern als "Raketentriebwerk-Nutzlast-Treibstoff"?

Man hätte da zwar das Problem der etwas längeren Treibstoffleitungen an der Nutzlast vorbei, aber die Stabilität müsste doch eigentlich besser (und mit zunehmendem Verbrauch auch zunehmend) sein, oder?

Für eine interplanetare oberste Raketenstufe könnte das zudem von Vorteil sein, weil die Rakete (wenn sie groß genug ist) entlang der Querachse rotieren könnte, um künstliche Schwerkraft in die gleiche Richtung zu erzeugen, die auch bei der Beschleunigung anfällt.

Hallo Thot,

also das Space-Shuttle und Energija-Buran kommen der Idee "nahe", denn dort hing die Nutzlast ja seitlich dran.

Aber, bei der Stabilität hilft das nicht. Wir haben das hier schon häufig diskutiert. Eine Rakete rotiert immer um ihren Schwerpunkt, nicht um den Fußpunkt. Ihr Gewicht erzeugt damit kein Kippmoment. Wichtig ist stattdessen die Lage von aerodynamischem Druckpunkt relativ zum Schwerpunkt. Je weiter vorne der Schwerpunkt und je weiter hinten der Druckpunkt ist, desto stabiler fliegt die Rakete in der Atmosphäre.

Deswegen ist die Nadel bei den "Darts" ja auch an der schweren Spitze und nicht am beflügelten Heck befestigt.

Robert

Ah. Verstehe.

Weiß jemand, welchen Unterschied das macht? Also, ist es "nur" schwieriger, eine Rakete so aufzubauen wie beschrieben, oder ist es schlicht unmöglich, das Ding dann noch im Atmosphärenflug zu steuern?

Bauen könnte man das bestimmt. Die Nutzlast macht doch nur ein paar kleine Pozent der Gesamtmasse aus. Wo der Treibstoff steckt, bestimmt wo der Schwerpunkt ist.
Aber, man baut Raketen "stufig". Da ergibt es Sinn, dass der erste Block unten ist und der letzte Block (Nutzlast) oben.

Für mich stellt sich die Frage wegen der Schwerkrafterzeugung durch Rotation. Ist die Nutzlast mit der Besatzungskabine "unten", dann kann eine lange Rakete ggf. im freien Fall um ihre Querachse (!) rotieren und so Schwerkraft simulieren - und das in die gleiche Richtung, wie auch der Beschleunigungsdruck wirkt. Wenn das also geht, aber schwieriger ist, ist das eigentlich genau das, was ich brauche. Besten Dank!

Moin Thot,

du stellst dir also eine Rakete vor, die purzelbaumschlagend fliegt, um für die Besatzung eine Schwerkraft zu erzeugen. Dafür sollte allerdings die Kabine möglichst weit vom Massezentrum entfernt sein, um langsamer zu rotieren. Das spricht also dafür, den Triebwerksblock und die Treibstoffreserve möglichst nahe beieinander zu halten. Würdest du die Aufenthaltsräume zwischen Treibstofftanks und Triebwerk positionieren, würde sich dort etwa der Mittelpunkt der Rotation befinden und die Erzeugung einer Gewichtskraft wäre gering.

Ob die Mannschaft nach dem Start die Beschleunigungsliegen dann an die Decke montiert oder nur auf leichten Matratzen ruht (geringe Gewichtskraft) ist ein kleineres Problem, die Drehung der Sanitärräume wäre da schon komplizierter.

Robert

Naja, das Raketentriebwerk selbst ist ja weder groß noch schwer. Und wie gesagt, nicht groß umbauen, umklappen oder Räume doppelt möblieren müssen wäre schon attraktiv, denke ich.

Künstliche Schwerkraft brauchst du nur bei langen Aufenthalten im Weltraum, z.B. wärend der Reise zum Mars. Und da fliegt nicht die ganze vom Boden gestartete Rakete hin. Es ist also sinnlos deswegen eine Rakete so kompliziert aufzubauen um künstliche Schwerkraft zu erzeugen weil ein Großteil der Rakete ohnehin gar nicht so weit kommt wo Schwerelosigkeit herrschen würde

Nur noch am Rande: während eine Rakete aktiv beschleunigt ... spürt sie immer eine Schwerkraft, ganz ohne Rotation.

Die Idee so einer "Rakete auf dem Kopf" hatte ich hier auch schon mal angesprochen, die Idee dabei war das man ein Treibwerk am Heck für mehrere "Stufen" verwenden kann, die Tanks der "ersten Stufe" wären dann quasi ins Fairing integriert und würden mit diesem abgeworfen, Nachteil die Nutzlastverkleidung muss so stabil sein das sie das Gewicht der vollen Tanks über sich tragen kann...

MFG S

Klingt ein bisschen nach dem Aspargus Prinzip, dass öfters bei KSP verwendet wird.

Künstliche Schwerkraft brauchst du nur bei langen Aufenthalten im Weltraum, z.B. wärend der Reise zum Mars. Und da fliegt nicht die ganze vom Boden gestartete Rakete hin. Es ist also sinnlos deswegen eine Rakete so kompliziert aufzubauen um künstliche Schwerkraft zu erzeugen weil ein Großteil der Rakete ohnehin gar nicht so weit kommt wo Schwerelosigkeit herrschen würde

Ich spreche ja im OP auch von der obersten Stufe.

Nur noch am Rande: während eine Rakete aktiv beschleunigt ... spürt sie immer eine Schwerkraft, ganz ohne Rotation.

Wenn alles, was man braucht, die halbe Stunde Schwerkraft ist, die eine Rakete so produzieren kann, dann braucht man normalerweise  keine.

Die Idee so einer "Rakete auf dem Kopf" hatte ich hier auch schon mal angesprochen, die Idee dabei war das man ein Treibwerk am Heck für mehrere "Stufen" verwenden kann, die Tanks der "ersten Stufe" wären dann quasi ins Fairing integriert und würden mit diesem abgeworfen, Nachteil die Nutzlastverkleidung muss so stabil sein das sie das Gewicht der vollen Tanks über sich tragen kann...

MFG S

Die entsprechende Strukturverstärkung wird aber doch sicher nicht mehr wiegen als zwei zusätzliche Raketentriebwerke?

Zitat von: Stefan307 am 30. August 2017, 20:24:58

Die Idee so einer "Rakete auf dem Kopf" hatte ich hier auch schon mal angesprochen, die Idee dabei war das man ein Treibwerk am Heck für mehrere "Stufen" verwenden kann, die Tanks der "ersten Stufe" wären dann quasi ins Fairing integriert und würden mit diesem abgeworfen, Nachteil die Nutzlastverkleidung muss so stabil sein das sie das Gewicht der vollen Tanks über sich tragen kann...

MFG S

Die entsprechende Strukturverstärkung wird aber doch sicher nicht mehr wiegen als zwei zusätzliche Raketentriebwerke?

das kann man so nicht sagen, Triebwerke sind gar nicht so schwer! ein zusätzliches Problem wäre die Triebwerksauslegung, die ist natürlich um so schwieriger je größer der Betriebsbereich ist...

Klingt ein bisschen nach dem Aspargus Prinzip, dass öfters bei KSP verwendet wird.

gibt es da irgendwo Details zu? mit KSP hab ich mich bis jetzt nicht weiter beschäftigt...

MFG S

Die Booster (flüssig so wie die Hauptstufe) werden um die Hauptstufe herum angeordnet. Dann werden Treibstoffleitungen von den Boostern zur Hauptstufe gelegt. Die Idee ist jetzt, dass die Hauptstufe bis zum Staging den Treibstoff der Booster mitverwendet.
Sollte glaube ich bei der Falcon Heavy auch so laufen, wurde dann aber wegen der zu hohen Komplexität aufegeben.

"Asparagus"? Die optische Ähnlichkeit zu einem Bund Spargel ist nett. Aber technisch nennt man das sonst "cross-feed".

"Asparagus"? Die optische Ähnlichkeit zu einem Bund Spargel ist nett. Aber technisch nennt man das sonst "cross-feed".

Und unter diesem Begriff wäre mir auch sofort klar gewesen was gemeint ist.
Hat man eigentlich schon mal reine Abwurftanks realisiert?
Abwurftriebwerke gab es ja bei der alten Atlas...

MFG S

Hat man eigentlich schon mal reine Abwurftanks realisiert?

Na klar, sogar schon 135 mal - beim Space Shuttle.

"Asparagus"? Die optische Ähnlichkeit zu einem Bund Spargel ist nett. Aber technisch nennt man das sonst "cross-feed".

Das Asparagus Konzept von KSP ist aber ein Schritt weiter als Cross-Feed. Es ist "Cross-Cross-Feed". Man hat nicht nur 2 Booster, sonder 4 bis 2*X (so viele man halt hinbekommt) und die Booster sind auch im Crossfeed zueinander.
Man wirft also immer 2 gegenüberliegende Booster ab wenn sie leer sind und arbeitet sich dann im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Rakete herum.
Das macht im Spiel tatsächlich extrem viel aus, da natürlich Komplexität "fast nichts" kostet.

Dadurch,  dass man immer 2 Booster "abschält", kommt die Spargel-Referenz zustande, da man quasi die Rakete wie einen Spargel schält.

Durchaus ein Konzept, was man auch in Realität für einen SUPER Heavy Launcher ohne Solid Booster irgendwann mal bedenken könnte.

Was wäre KSP ohne ein wiki dazu: https://wiki.kerbalspaceprogram.com/wiki/Asparagus_staging/de







und Ja es hat schon was mit dem Thema hier zu tun, natürlich wäre es nochmal anders wenn man statt Booster nur Tanks abwirft, aber dann braucht man ein ziemlich riesiges Triebwerk in der Mitte.

EDIT: Scheinbar wurde der Asparagus Begriff nicht von KSP erfunden sondern gab es schon vorher

Zitat von: Stefan307 am 31. August 2017, 20:40:17

Hat man eigentlich schon mal reine Abwurftanks realisiert?

Na klar, sogar schon 135 mal - beim Space Shuttle.

Stimmt natürlich, wobei das ja insgesamt ein Spezialfall war!

@ Kyro
jetzt verstehe ich was du meinst, das ganze ist durchaus interessant: Man kann einheitliche Triebwerke verwenden, die Größe (Länge) der Booster an den Kraftstoffbedarf der Gesammtrakete anpassen. Insgesammt, sollte man so zu recht guten Schub- Leergewichtsverhältnis zu den Stufenverhältnissen kommen...
man schleppt zumindest die Oberstufentriebwerke nicht als Ballast nach oben...

MFG S

Gab wohl auch schon andere mit der Idee... funktioniert aber nicht so toll.

Immerhin ist er auf Land wieder gelandet....

Gruß
roger50