Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)

1.8mm

Die auf Wikipedia genannte Formel lautet         
Wandstärke = (Druck * Durchmesser) / (2 * Tangentialspannung) + Zuschläge.

@Ringkolbenmaschine: Dazu hätte ich zwei Fragen:
1: Du Rechnest mit einer Tangentialspannung von 1000 N / mm2. Woher hast Du diese Zahl? Edelstahl wird in Datenblättern mit einer Zugfestigkeit von 500 - 700 N / mm2 angegeben. Für einen "Berstversuch" ist das sicher korrekt, aber für den Normalbetrieb, wäre hier nicht die Dehngrenze besser? Die liegt für Edelstahl eher bei 250 N / mm2. Dazu kommen am Ende noch die Zuschläge für Toleranzen und Fertigungsfehler.
2: Du rechnest mit 4 bar. Ist das ein Mittelwert von anderen Raketen? Oder hat SpaceX diese Zahl mal genannt? Könnte man vom Prinzip her nicht deutlich weniger Druck nehmen? Der Treibstoff fließt ja bereits durch die Beschleunigung der Rakete nach unten. (Was natürlich auch wiederum Druck aufbaut, je weiter man unten ist im Tank).

@Spacesepp: Mit der oben genannten Formel (von Wikipedia) kommt man auf 1,8 mm. Bei 4 bar, 9 Meter und 1000 N/mm² als Werte, welche man einfügt in die Formel.

Zur Berechnung nimmt man normalerweise die Streckgrenze (Re/Rp0,2)
Und da liegt sie bei normalen hochlegierten Stählen bei 200-800N/mm².

@hugo
Ja, danke, aber ich habe mich wieder missverständlich ausgedrückt. Ich bezweifle nur die Gültigkeit der Formel für diese Art Fertigung und der Belastung und wie du, auch die eingesetzten Werte. 1,7 mm ist definitiv zu dünn, wenn dem so ist, falle ich vom Glauben ab.


Ich denke mal die Wandstärke muss zwischen 5mm und 10 mm liegen und rein vom Gefühl glaube ich, dass das zu wenig ist für so Sachen wie Wiedereintritt usw. Wer Lust und Zeit hat kann ja mal das Gewicht mit 10 mm grob ausrechnen. Ich habe da leider keine Lust und Zeit dafür. Das die Wandstärken im Cargo/Crew Bereich und an der Triebwerkssektion andere sind, einfach Mal ignorieren.

Dennoch, es wundert mich wirklich, das die aktuelle Wandstärke unbekannt ist. Elon twittert doch so viel, es sind so viele Fotografen vor Ort.. das da noch niemand nachgehakt hat, nicht mal auf YouTube

10mm wird das Blech nirgends benötigen, die 4 bar könnte direkt am Tankboden schon stimmen, vielleicht sogar 5 bar falls man nach dem Start sogar mit etwas mehr als 3G erreicht.
Bei einem Mischungverhältniss von ca. 3,6 zu 1 von LOX zu LCH4 steigt der Druck je 10m Tanklänge und je G-Beschleunigung um etwas mehr als 1 Bar an.
Für den Booster wird die Wanddicke beim Raketenboden vermutlich über 5mm liegen müssen, schließlich muss der auch die Läst vom Starship mittragen und das geht nur über mehr Innendruck.
Zum Glück ist die dickere Wandstärke beom Booster aber kein großes Problem für eine Erststufe.

Ich habe mal ein paar Daten auf NSF L2 gesehen. Die scheinen aber entfernt worden zu sein, ich finde sie nicht mehr. Das passiert manchmal auf Wunsch von SpaceX.

Für zukünftige Starships, wohl schon ab Mk3, verwenden sie eine eigene Legierung, einen kalt gewalzten Spezialstahl, ultrakalt gewalzt. Die Festigkeitswerte bei sehr niedrigen Temperaturen wie LOX und Methan-Tank sind viel höher als bei herkömmlichen Stählen. Was sie mit den Schweißnähten machen, werden wir sehen, oder nicht.

Zitat von: Ringkolbenmaschine am 25. November 2019, 15:45:11

1.8mm

Die auf Wikipedia genannte Formel lautet         
Wandstärke = (Druck * Durchmesser) / (2 * Tangentialspannung) + Zuschläge.

@Ringkolbenmaschine: Dazu hätte ich zwei Fragen:
1: Du Rechnest mit einer Tangentialspannung von 1000 N / mm2. Woher hast Du diese Zahl? Edelstahl wird in Datenblättern mit einer Zugfestigkeit von 500 - 700 N / mm2 angegeben. Für einen "Berstversuch" ist das sicher korrekt, aber für den Normalbetrieb, wäre hier nicht die Dehngrenze besser? Die liegt für Edelstahl eher bei 250 N / mm2. Dazu kommen am Ende noch die Zuschläge für Toleranzen und Fertigungsfehler.
2: Du rechnest mit 4 bar. Ist das ein Mittelwert von anderen Raketen? Oder hat SpaceX diese Zahl mal genannt? Könnte man vom Prinzip her nicht deutlich weniger Druck nehmen? Der Treibstoff fließt ja bereits durch die Beschleunigung der Rakete nach unten. (Was natürlich auch wiederum Druck aufbaut, je weiter man unten ist im Tank).

@Spacesepp: Mit der oben genannten Formel (von Wikipedia) kommt man auf 1,8 mm. Bei 4 bar, 9 Meter und 1000 N/mm² als Werte, welche man einfügt in die Formel.

@Hugo, ich habe die Werte für eine Formel eigentlich nur vom Vor-rechner übernommen ohne zu überprüfen, ob sie an sich genommen werden können. Es ging mir um´s rein rechnerische.
Hab allerdings die erstmals angenommenen 4 Bar nicht umgerechnet. in der Formel ist der Wert dann nämlich wegen den Einheitenumrechnungen  0,4 und das Ergebnis 1,8 mm.

Für mich ist das ein rein theoretischer Wert.
Im Bauwesen z. B. gibt es für die Statik eines Gebäudes verschiedene Lastfälle und dadurch mehrere Werte, die in die Berechnung einfließen müssen. Bei einer Stütze z.B. wird nicht nur die Tragfähigkeit bemessen sondern auch die Schlankheit (Knicksicherheit) u.s.w.

Bei einem Druckbehälter von 9 m Durchmesser würde eine Wandung von 1,8 mm doch wegen dem Verhältnis Größe zur Wandung in sich zusammenfallen, wie ein Walfisch auf dem Trockenen.

Alleine die Vibrationen beim Start, die Spannungen beim Wiedereintritt,und einige Lastfälle mehr müssen doch in eine Berechnung der Eigen-Stabilität mit eingerechnet werden.  Ein waagerechter Transport ist doch mit so einer "Alufolienstärke" nicht möglich.

apropos waagerechter Transport. Sind die bei 0:12 - 0:34 zu sehenden Teile keine Auflager für einen waagerecht durchzuführenden Transport einer 9 m breiten Röhre??


https://www.youtube.com/watch?v=80tZcbVTKjo

A propos Transport: ich hab Gerüchte gehört dass Cocos zum Teil geräumt und viel Material nach Roberts Street verbracht werden soll. Da soll ja in Florida das neue Produktionszentrum entstehen - welches schon gut voran kommt.

Zitat von: Hugo am 25. November 2019, 23:51:15

Zitat von: Ringkolbenmaschine am 25. November 2019, 15:45:11

1.8mm

@Ringkolbenmaschine: Dazu hätte ich zwei Fragen:
1: Du Rechnest mit einer Tangentialspannung von 1000 N / mm2. Woher hast Du diese Zahl? Edelstahl wird in Datenblättern mit einer Zugfestigkeit von 500 - 700 N / mm2 angegeben. Für einen "Berstversuch" ist das sicher korrekt, aber für den Normalbetrieb, wäre hier nicht die Dehngrenze besser? Die liegt für Edelstahl eher bei 250 N / mm2. Dazu kommen am Ende noch die Zuschläge für Toleranzen und Fertigungsfehler.
2: Du rechnest mit 4 bar. Ist das ein Mittelwert von anderen Raketen? Oder hat SpaceX diese Zahl mal genannt? Könnte man vom Prinzip her nicht deutlich weniger Druck nehmen? Der Treibstoff fließt ja bereits durch die Beschleunigung der Rakete nach unten. (Was natürlich auch wiederum Druck aufbaut, je weiter man unten ist im Tank).
[..]

@Hugo, ich habe die Werte für eine Formel eigentlich nur vom Vor-rechner übernommen ohne zu überprüfen, ob sie an sich genommen werden können. Es ging mir um´s rein rechnerische.
[..]

Für mich ist das ein rein theoretischer Wert.
Im Bauwesen z. B. gibt es für die Statik eines Gebäudes verschiedene Lastfälle und dadurch mehrere Werte, die in die Berechnung einfließen müssen. Bei einer Stütze z.B. wird nicht nur die Tragfähigkeit bemessen sondern auch die Schlankheit (Knicksicherheit) u.s.w.

Bei einem Druckbehälter von 9 m Durchmesser würde eine Wandung von 1,8 mm doch wegen dem Verhältnis Größe zur Wandung in sich zusammenfallen, wie ein Walfisch auf dem Trockenen.

Alleine die Vibrationen beim Start, die Spannungen beim Wiedereintritt,und einige Lastfälle mehr müssen doch in eine Berechnung der Eigen-Stabilität mit eingerechnet werden.  Ein waagerechter Transport ist doch mit so einer "Alufolienstärke" nicht möglich.

Richtig, es war ein theoretischer Wert um das "Gefühl", dass die Wände zu dünn sein könnten, zu überprüfen.
Die 4bar waren der angebliche Druck beim Versagen im Test, 1000MPa eine mögliche Zugfestigkeit Edelstahl.
Es wurden deshalb auch keine Sicherheitsfaktoren addiert - der Behälter ist bei diesem Wert ja kaputt gegangen.

Für eine "richtige" Auslegung müssen natürlich Aspekte wie Stabilität mit betrachtet werden - das steht alles im Ursprungsbeitrag #1042. Wenn der Tank unter Druck steht, wird er automatisch stabilisiert - da kollabiert nichts wie ein "Walfisch"...
Aber 10mm Wandstärke bei Stahl sind doch deutlich zu hoch gegriffen - wir sind hier bei Raumfahrt, und nicht in der Landwirtschaft...

Die 4bar waren der angebliche Druck beim Versagen im Test, 1000MPa eine mögliche Zugfestigkeit Edelstahl.

Nein, der Druck lag angeblich im zweistelligen Bereich, weil etwas beim Betanken schief gelaufen ist.
Darum ist der Dome auch so hoch geflogen.

Wurde bei Twitter oder Nasaspaceflight diskutiert, ich finde die Quelle jetzt nicht auf die Schnelle.
Hat das jemand von euch gelesen?

@RKM: Diese Aufleger sehen tatsächlich so aus, als wollten sie das Ding liegend transportieren. Aber gibt denn die Festigkeit der Hülle so etwas überhaupt her? Und wie wollten sie die Röhre vertikal bringen? Fragen über Fragen...

@RKM: Diese Aufleger sehen tatsächlich so aus, als wollten sie das Ding liegend transportieren. Aber gibt denn die Festigkeit der Hülle so etwas überhaupt her? Und wie wollten sie die Röhre vertikal bringen? Fragen über Fragen...

Wenn sie das nicht aushält wie soll sie dann den Wiedereintritt in die Atmosphäre überstehen?
Kann man das berechnen welche Seitenkräfte hier auf den Zylinder wirken?

@Sensei
Ja, die Straße für den Transport wurde bereits ausgebaut.

Ich frage mich warum man nicht endlich mal eine große Montagehalle errichtet?
Habt ihr gesehen was Blue Origin in Florida für eine gigantische Halle baut?
Das ständige Umziehen kostet bestimmt auch nicht wenig Geld.

Elon hatte ja schon auf Twitter gesagt, daß Starship horizontal transportiert wird. Dafür muß es allerdings unter Druck gesetzt werden für die nötige Stabilität. Ich frage mich jetzt, wenn sie nur die Tanksektion transportieren, dann bleibt der Frachtbereich, der nicht druckdicht ist. Können sie den dann überhaupt transportieren? Ich war davon ausgegangen, daß sie Starship im ganzen transportieren.

...
Ich frage mich warum man nicht endlich mal eine große Montagehalle errichtet?
Habt ihr gesehen was Blue Origin in Florida für eine gigantische Halle baut?
...

Stimmt machen sie, derweil fliegt SpaceX mit dem Wasserturm ein wenig in der gegend herum
Die Halle wird schon kommen und kaum etwas was in heutiger Art und Weise gemacht wird, wird später auch so gemacht werden.

---

Das mit dem mehr als 10Bar habe ich so auch gehört, in Anbetracht wie weit das Ding geflogen ist, erscheint mir >=10 Bar sehr wahrscheinlich.

Anscheinend ist der erste Ring für MK3 in Produktion:

Quelle: NSF Forum/Bocachicagal
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48895.msg2019217#msg2019217

Anscheinend ist der erste Ring für MK3 in Produktion:
Quelle: NSF Forum/Bocachicagal
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48895.msg2019217#msg2019217

Hat sich die Höhe geändert, kann man schlecht schätzen?

Wenn der Druck >10 bar gewesen sein soll, muss die Wandstärke noch größer gewesen sein. Ich rechne mal mit 12 bar. (Zahl frei geraten, aber sie ist >10 bar ).
In Werkstoffdatenblättern zu Edelstahl finde ich meistens 500 bis 700 N/mm² für Edelstahl. Ich rechne daher mal mit 700 für 1.4301. (Quelle: z.B. http://www.metalcor.de/datenblatt/5/ ). Frage: Ist bekannt welchen Edelstahltyp SpaceX verwendet hat?

Gegeben:
Druck = 12 bar
Tangentialspannung = Zugfestigkeit = 700 N/mm²
Durchmesser = 9 M

Formel:
Wandstärke = (Druck * Durchmesser) / (2 * Tangentialspannung)

Zahlen einsetzen:
Wandstärke = (12 bar * 9m) / (2 * 700 N/mm²)

Einheiten wechseln:
Wandstärke = (1200000 Pascal * 9000 mm) / (2 * 700 N/mm²)

Einheiten wechseln:
Wandstärke = (1200000 N/m² * 9000 mm) / (2 * 700000000 N/m²)

Einheiten und Nullen kürzen:
Wandstärke = (12 * 9 mm) / (2 * 7 )

Ausrechnen:
Wandstärke = 7,7 mm.

Anscheinend ist der erste Ring für MK3 in Produktion:

Quelle: NSF Forum/Bocachicagal
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48895.msg2019217#msg2019217

Das sieht gut aus und die Maschine im Hintergrund ist vertrauenserweckend. Ich erwarte aber eigentlich, daß man nicht einfach nur die Blechdicke von unten nach oben entsprechend der jeweils auftretenden Belastung verringert. Eine bessere Methode ist meiner Meinung nach, das Material innen durch Rippen oder Ähnliches bedarfsgerecht zu verstärken.

Das läßt sich auch viel besser besser durch Abstände und Art der Rippen "dosieren" und es erhöht sehr deutlich das Flächenträgheitsmoment (und damit die Stabilität) der Ringe und des ganzen Körpers. Die Rippen eignen sich auch besser zum Befestigen von Einbauten und tragen durch größere Oberfläche zur besseren Wärmeabstrahlung bei. Und wenn man die Rippen dann noch z.B. per Schweißautomat punktschweißen würde, würde sich auch ein angenehmes, regelmäßiges äußeres Bild ergeben, welches auch den größten Skeptikern unter uns den Eindruck überragender Präzision vermitteln würde.

Wenn ich mich richtig erinnere, dann waren im untersten Bereich in der Innenaufnahme mit den drei Raptoren solche Rippen bereits zu sehen.

Jup, schon länger.

Das ist 301er Stahl

https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk-spacex-bfr-stainless-steel/

Heute sind räumlich vorgeformte (3D) Blechsegmente für Behälterdeckel bzw. -böden angekommen:

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48895.msg2019967#msg2019967

Heute sind räumlich vorgeformte (3D) Blechsegmente für Behälterdeckel bzw. -böden angekommen:

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=48895.msg2019967#msg2019967

Angucken, das sind sehr informative Fotos!

Auf den "Blechen" ist zu lesen, dass es Stahl-Type 304L ist
Die Stärke der Bleche ist "Size 0.500" - das dürfte also genau ein halbes Zoll sein, also 12,7mm.

Damit sind die Bleche noch deutlich dicker, als von Hugo so schön ausgerechnet (siehe oben).

...es wird also tatsächlich ein echtes RaumSCHIFF 

12,7 mm. Whow, das ist wirklich viel.

hm, ich vermute mal sie Nutzen erstmal Bleche von der Stange um dann später speziell für die BFR hergestellte Bleche walzen zu lassen.
Die Masse können wir nun erstmals schätzen:
0,0127m * 9 *3,14* 50m * 8t/m³=143,6t.
Das ist ohne Tankdeckel und Böden, ohne Schubgestell, ohne Flossen usw.
Ich denke sie Fangen mit diesem sehr schweren Teil erst mal an und dann wird radikal optimiert.
gerade für den oberen Teil braucht man vielleicht nur 1/3 der Blechstärke.
Meine Vermutung ist das der Tankdruck vielleicht sogar noch um einiges höher als 10bar war.
12,7mm reichen da locker drüber.

Die Stärke der Bleche ist "Size 0.500" - das dürfte also genau ein halbes Zoll sein, also 12,7mm.

Ich habe den Eindruck, daß auf dem fünften Foto

(https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=48895.0;attach=1596941;sess=0)

zwei unterschiedliche Dimensionen zu sehen sind. Auf dem Stapel Links sind dickere Bleche als auf dem mittleren. Was auch nicht verwundert, denn die mechanische Beanspruchung der drei Dome ist ja auch unterschiedlich.

Das sieht mir sogar so aus als sind da noch erheblich dickere dabei.
Was auch interessant ist, das die Bleche schon vorgeformt sind, mir sieht das so aus als wäre man nun klüger beim Thema was die Stahlindustrie so liefern kann.
wow wow wow

Das sieht mir sogar so aus als sind da noch erheblich dickere dabei.
Was auch interessant ist, das die Bleche schon vorgeformt sind, mir sieht das so aus als wäre man nun klüger beim Thema was die Stahlindustrie so liefern kann.
wow wow wow

Das kann ich mir kaum vorstellen, sowas wird doch eigentlich beim ersten Gespräch mit dem Hersteller klar. Ich vermute eher, daß es an der Lieferzeit lag - daß das Stahlwerk sowas auch nicht sofort liefern konnte. Und SpaceX wollte keine Zeit verlieren. Das war wohl auch keine schlechte Entscheidung, trotz dem Missgeschick. Jetzt haben alle schon Erfahrung gesammelt und die Wasserturmbauer sind schon erfahrene Raketenbauer

Die Herstellungsmethode würde mich schon interessieren. Ich stellte mir erst so ein "Rollen in zwei Ebenen" vor - erst hochkant und dann die kurzen Bögen am Zylinderansatz. Die Teile sind aber eigentlich vollflächig "ausgebeult"...