Physikalisches Verständniss: Energieübertrag zwischen Stufen durch eine Seil?

Hallo,
mal wieder so eine Idee von Mir wobei ich nicht ganz sicher bin ob ich die Physikalischen Zusammenhänge richtig verstanden haben:
Wir stellen uns mal einen Zweistufigen Träger mit Parallelstufung vor. Mit diesem starten wir in eine Höhe in der die Atmosphäre bereits so dünn ist, das beim vorübergehenden abschalten der Triebwerke die Stufen mehr oder weniger schwerelos sind. Jetzt trennen wir die Stufen (bis auf das Seil) und positionieren die 2. Stufe hinter der Ersten. Die 1.Stufe zündet nun ihre Triebwerke, rollt dabei das Seil aus,  und beschleunigt das "Gespann" bis ihr Treibstoff verbraucht ist. So jetzt kommt der "Trick", das Seil wird aufgerollt hierbei "muss" es einen Energieübertag zwischen den Stufen geben, die Frage ist jetzt in welche Richtung? Wovon hängt das ab? Ich würde vermuten von den Massen und damit der Trägheit der Stufen.
Wenn die 1.Stufe also schwerer als die 2. Stufe ist, könnte man diese Beschleunigen oder liege ich hier komplett falsch?
Für alle die jetzt denken das man hier Energie geschenkt bekommt, nein es geht um die Energie, welche bei konventionellen Trägerraketen die abgetrennten Stufen auf zum Teil erhebliche Höhen ihrer Suborbitalen Bahnen hebt und letzten Endes beim Aufschlag in Wärme umgewandelt wird...

MFG S

Hallo

Du hast zwei freischwebende Massen, die durch ein langes Seil miteinander verbunden sind. Die Vorgeschichte kannst du dir sparen.
Jetzt rollst du das Seil ein, wobei an beiden Enden des Seils eine gleichgroße Kraft erzeugt wird. Dadurch werden sich die beiden Massen aufeinander zu bewegen, der verschiedenen Masse entsprechend mit verschiedener Geschwindigkeit, und am Massenschwerpunkt des Systems kollidieren.

Wenn einer der beiden Körper viel leichter wäre als der andere, dann könnte man das als Schleuder verwenden, vorausgesetzt, man schafft es noch, den Zusammenstoß zu verhindern.

Aber ob das für einen Raketenstart geeignet ist???

viele Grüße
Steffen

Den Zusammenstoß könnte man durch technischen Aufwand verhindern. Ich wage aber nicht daran zu denken, welches Zusatzgewicht solch eine Winde plus dieser Vorrichtung hat. Denn bei hoher Geschwindigkeit einfach mal schnell eine Kurve fliegen, wird schwierig.
Auch ein bloßer seitlicher Paralleler Versatz ist eine Kurve.

Wenn es sich für die weiterreisende Rakete "lohnen" soll, was den Geschwindigkeitszuwachs betrifft, muß die aufrollende Stufe erheblich gößer sein als die gezogene. Muß aber auch erstmal mit "nach oben" geschickt werden. Dieses Riesending aber dann nur für einen Moment als bloße Winde zu nutzen, ist wohl nicht ökonomisch.

Da bleibe ich doch lieber beim Nachtanken. Da könnte man evtl. berechnen, ob das während des Fluges beider Raketen lohnt. Denn auch hier gibt es zusätzlichen Aufwand. Das Beispiel von Flugzeugen ist (vermute ich) hier nicht einfach übertragbar.

Hallo

Du hast zwei freischwebende Massen, die durch ein langes Seil miteinander verbunden sind. Die Vorgeschichte kannst du dir sparen.
Jetzt rollst du das Seil ein, wobei an beiden Enden des Seils eine gleichgroße Kraft erzeugt wird. Dadurch werden sich die beiden Massen aufeinander zu bewegen, der verschiedenen Masse entsprechend mit verschiedener Geschwindigkeit, und am Massenschwerpunkt des Systems kollidieren.

Wenn einer der beiden Körper viel leichter wäre als der andere, dann könnte man das als Schleuder verwenden, vorausgesetzt, man schafft es noch, den Zusammenstoß zu verhindern.

Aber ob das für einen Raketenstart geeignet ist???

viele Grüße
Steffen

OK, im Prinzip ist es Tauziehen in der Schwerelosigkeit!
Vorausgesetzt beide Massen sind gleich entspricht der Geschwindigkeit-verlust der einen dem -anstieg der anderen.
Das Kollisionsproblem sehe ich überhaupt nicht, denn durch abbremsen und beschleunigen der Stufen ändern sich ja deren Flugbahnen, dies führt zu einem "Schrägzug" am Seil welches dann sowieso gelöst werden muss lange bevor sich die Stufen zu nahe kommen. Außerdem zündet die 2.Stufe dann ja erneut und hebt damit ihre Bahn bis in den Orbit an.

Wenn es sich für die weiterreisende Rakete "lohnen" soll, was den Geschwindigkeitszuwachs betrifft, muß die aufrollende Stufe erheblich gößer sein als die gezogene. Muß aber auch erstmal mit "nach oben" geschickt werden. Dieses Riesending aber dann nur für einen Moment als bloße Winde zu nutzen, ist wohl nicht ökonomisch.

Da bleibe ich doch lieber beim Nachtanken. Da könnte man evtl. berechnen, ob das während des Fluges beider Raketen lohnt. Denn auch hier gibt es zusätzlichen Aufwand. Das Beispiel von Flugzeugen ist (vermute ich) hier nicht einfach übertragbar.

Die Aufwands/Nutzen Rechnung kann man ja erst machen wenn die Umstände klar sind, deswegen frage ich ja  Wie meinst du das mit dem tanken? Du willst zusätzlichen Treibstoff mit einer 2. Rakete hinterher schicken? Welchen Vorteil sollte das haben gegenüber dem gekoppelten Start?

Das größte Problem sehe ich eher in der hohen Beschleunigung bzw. den schwierig zu handhabenden Seillängen und gewichten bei 1000m Weg 2000m/s Anfangsgeschwindigkeit und 3g Beschleunigung kommen gerade mal 15m/s² Beschleunigung heraus, bei 10000m immerhin 145m/s² wobei die sich dann nach dem Gewichtsverhältnis auf die Körper verteilen, oder?

Offensichtlich also auch kein effizienter weg die Energie aus der 1.Stufe zurück zu gewinnen...

MFG S

Bei einem Raketenstart können das die 1. und die 2. Stufe nicht machen. Denn die haben noch keinen stabilen Orbit erreicht, die Gravitationsverluste müssten alles unmöglich machen.

Aber die 2. Stufe und der Satellit könnten so ein "Manöver" durchführen. Nehmen wir an, es ist ein GTO-Start. Am Perigäum trennen sich beide, die 2. Stufe überholt den Satelliten. Ganz langsam. Am Apogäum wird das Seil eingezogen und der Satellit vom GTO in den GEO geschleudert, während die 2. Stufe damit einen sein Perigäum senkt und einen Deorbit machen wird. Eine Win-Win-Situation.

Bei einem Raketenstart können das die 1. und die 2. Stufe nicht machen. Denn die haben noch keinen stabilen Orbit erreicht, die Gravitationsverluste müssten alles unmöglich machen.

Aber die 2. Stufe und der Satellit könnten so ein "Manöver" durchführen. Nehmen wir an, es ist ein GTO-Start. Am Perigäum trennen sich beide, die 2. Stufe überholt den Satelliten. Ganz langsam. Am Apogäum wird das Seil eingezogen und der Satellit vom GTO in den GEO geschleudert, während die 2. Stufe damit einen sein Perigäum senkt und einen Deorbit machen wird. Eine Win-Win-Situation.

Man braucht dafür eben keinen Orbit, es reicht völlig auf einer suborbitalen Bahn ober halb der Atmosphäre zu sein!
Wenn ich deinen Vorschlag richtig verstehe wird es ein sehr langes Seil brauchen da das Geschwindigkeitsniveau im Orbit ja noch deutlich höher ist. Die Krux ist einfach das der Beschleunigungsweg recht kurz ist, ein Seil von 1000-max. 10000m ermöglicht nur ein geringes deltaV bei moderaten Beschleunigungen.
MFG S

Wie ich das verstanden habe, soll der Rest der Bewegungsenergie eines "Körpers", der sowieso zur Erde zurück soll/muss als eine Art Rückstoßplatte für einen anderen Körper benutzt werden. Dabei sind beide Körper gleich schnell.

Da muss ich an das Böötchen denken, aus dem ich auf den Bootssteg springen will. Ist es ein Schiff  mit viel Masse klappt es. Springe ich aus einen Schlauchboot dass 20 kg wiegt, werde ich mich kaum "beschleunigen, und lande nicht auf dem Steg. 

Das Teil das weiterfliegen soll ist (denke ich) schwerer als das Teil, das zur Erde zurück soll. Könnte es sogar sein, dass das schwerere Teil langsamer würde (Gefühl)??

Es fehlt sozusagen die Verankerung an einem superschweren Gegenstand.
Ein auf der Erde verankerte Magnet-Schienenstrang könnte einen "Schlitten", auf dem ein Raumschiff eingeklinkt ist, schon mal enorm einen Berg hinauf beschleunigen, bevor die Raketen gezündet werden. Das würde einiges an Startgewicht einsparen.  ... Auch hier würde ich im geringsten Maße die Geschwindigkeit der Erde  verändern

Der Vergleich mit dem Boot ist gar nicht schlecht! Ich denke allerdings nicht das sich die Verhältnisse umkehren, durch ein extremes Gewichtsverhältnis landet das deltaV halt fast komplett beim leichten Körper.
Da meine Stufen Flügel usw. haben ist das Trockengewicht "kein" Problem. Das Problem ist eher, wenn ich die Beschleunigung nach Weg ausrechne und z.b. 3g Beschleunigung annehme kommen halt nur die geringen deltaV heraus die ich oben schon geschrieben habe, und die teilen sich dann ja noch auf die Stufen auf. Wobei die verzögerung von Stufe ! hie auch von Vorteil wäre da sie den Wiedereintritt leichter macht.
MFG S

Es fehlt sozusagen die Verankerung an einem superschweren Gegenstand.

Bei dem "Breakthrough Starshot" (siehe Parallelthread hier irgendwo im Forum) gibt es so einen superschweren Gegenstand: Die Erde selbst . Statt per Seil wird die extrem leichte, unbemannte Sonde dort von einem extrem leistungsfähigen Laser, der auf der Erde bleibt, angetrieben. Das Sondchen wird extrem beschleunigt, die Erde ein bisschen verzögert, und in annehmbarer Zeit erreicht die Sonde ihr Ziel.

Zitat von: Ringkolbenmaschine am 21. Januar 2019, 08:38:46

Es fehlt sozusagen die Verankerung an einem superschweren Gegenstand.

Bei dem "Breakthrough Starshot" (siehe Parallelthread hier irgendwo im Forum) gibt es so einen superschweren Gegenstand: Die Erde selbst . Statt per Seil wird die extrem leichte, unbemannte Sonde dort von einem extrem leistungsfähigen Laser, der auf der Erde bleibt, angetrieben. Das Sondchen wird extrem beschleunigt, die Erde ein bisschen verzögert, und in annehmbarer Zeit erreicht die Sonde ihr Ziel.

So richtig verstanden habe ich das aber dann doch nicht, das ist doch kein Fly-by, der Laser verbraucht ja Energie, wo geht die hin?...

MFG S