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

Da war Unterdruck im Tank als die eingefüllte Flüssigkeit abgeflossen ist ohne Druckausgleich. Für Unterdruck sind die Tanks nicht ausgelegt, müssen sie auch nicht sein.

...man will doch nur helfen...auch wenn es laienhaft und nur gefühlsmäßig ist...

Wenn etwas zu bersten droht, hilft manchmal außen ein Spannring zur Verstärkung um die Berstkräfte/Zugkräfte aufzunehmen.
Im Innern eines Behälters würden vielleicht achsial verlaufende vorgespannte Zugstäbe/Seile helfen, die diese Kräfte aufnehmen.

Beim Luftschiff sah das so aus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Graf_Zeppelin_LZ127_Querschnitt_LA2-Blitz-0246_crop.jpg

Kein Druck im Tank und alles bricht zusammen, das kann es nicht sein.

Genau so wurde das bei der alten Atlas aber gemacht. Klar muss man dann darauf achten, dass die Tanks immer genügend unter Druck stehen, aber das hat man selbst in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts hinbekommen. Warum also nicht auch heute?

Hab ich was nicht mitbekommen? Warum sprecht ihr jetzt davon dass das Starship wie die Atlas ständig unter Druck gehalten werden muss?

Gab es dazu irgend eine Ankündigung die ich nicht mitbekommen habe?


Mane

Zitat von: Captain-S am 30. Januar 2020, 13:03:35

Kein Druck im Tank und alles bricht zusammen, das kann es nicht sein.

Genau so wurde das bei der alten Atlas aber gemacht. Klar muss man dann darauf achten, dass die Tanks immer genügend unter Druck stehen, aber das hat man selbst in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts hinbekommen. Warum also nicht auch heute?

Da ist ein entscheidender Unterschied. Die Atlas brauchte Druck, um stabil zu sein. Druckverlust und es bricht zusammen. Das ist bei Starship nicht so. Die Aussage war unzweifelhaft, Starship ist stabil ohne Druck. Das heißt aber nicht, stabil bei Innendruck niedriger als Druck außen.

Zitat von: Quetzalcoatl am 30. Januar 2020, 18:16:43

Zitat von: Captain-S am 30. Januar 2020, 13:03:35

Kein Druck im Tank und alles bricht zusammen, das kann es nicht sein.

Genau so wurde das bei der alten Atlas aber gemacht. Klar muss man dann darauf achten, dass die Tanks immer genügend unter Druck stehen, aber das hat man selbst in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts hinbekommen. Warum also nicht auch heute?

Da ist ein entscheidender Unterschied. Die Atlas brauchte Druck, um stabil zu sein. Druckverlust und es bricht zusammen. Das ist bei Starship nicht so. Die Aussage war unzweifelhaft, Starship ist stabil ohne Druck. Das heißt aber nicht, stabil bei Innendruck niedriger als Druck außen.

Starship braucht diesen Druck auch beim Flug, sonst bricht auch da alles zusammen. Meine Antwort sollte nur andeuten, dass so eine Vorgehensweise sehr wohl möglich ist, wie man an der alten Atlas sehen kann.

Starship braucht diesen Druck auch beim Flug, sonst bricht auch da alles zusammen. Meine Antwort sollte nur andeuten, dass so eine Vorgehensweise sehr wohl möglich ist, wie man an der alten Atlas sehen kann.

In dem Punkt hätte ich auch (wie Mane) die Frage nach der Quelle. Ich kann mich ebenfalls nur an genau entgegengesetzte Aussagen erinnern. Ich verstehe auch nicht, was man sich eigentlich aussuchen soll -- "Starship braucht" oder "möglich ist, wie man.."?

Außerdem, bei der alten Atlas war der Innendruck nur während der Startvorbereitung und anschließend vielleicht 2 Minuten. Und auch da ist es nicht immer gelungen. Starship müßte ja aber über Jahre diese Bedingung erfüllen. Das würde ich bei den Konsequenzen für zu riskant halten.

Druckstabilisierung kann äußerst zuverlässig sein, siehe Centaur-Oberstufen, z.B. auf Atlas V.

Bei der Centaur/der alten Atlas-Unterstufe war es so, dass auch im leeren/unbetankten Zustand der Druck aufrecht erhalten werden musste, damit die Rakete nicht kollabiert. Eine als Ausstellungsstück aufbewahrte Atlas (ich glaube Atlas Agena) ist mal abgeknickt, als die Druckstabilisierung ausfiel.

Gebräuchlich ist eine teilweise Druckstabilisierung: Die Rakete ist steif genug, um unbetankt und am Boden oder im antriebslosen Flug sich selbst tragen zu können. Betankt und im angetriebenen Flug dagegen wird Überdruck im Tank genutzt, um zusätzliche Stabilität zu gewinnen.

Zitat von: Quetzalcoatl am 30. Januar 2020, 18:58:40

Starship braucht diesen Druck auch beim Flug, sonst bricht auch da alles zusammen. Meine Antwort sollte nur andeuten, dass so eine Vorgehensweise sehr wohl möglich ist, wie man an der alten Atlas sehen kann.

In dem Punkt hätte ich auch (wie Mane) die Frage nach der Quelle. Ich kann mich ebenfalls nur an genau entgegengesetzte Aussagen erinnern. Ich verstehe auch nicht, was man sich eigentlich aussuchen soll -- "Starship braucht" oder "möglich ist, wie man.."?

Außerdem, bei der alten Atlas war der Innendruck nur während der Startvorbereitung und anschließend vielleicht 2 Minuten. Und auch da ist es nicht immer gelungen. Starship müßte ja aber über Jahre diese Bedingung erfüllen. Das würde ich bei den Konsequenzen für zu riskant halten.

Der Druck gibt der Rakete Stabilität im Flug mit den Triebwerken. Während der Monate Flug zum Mars wird er nicht gebraucht, erst wieder für die Landung. Im Gegenteil, der Plan war, die Tanks ins Vakuum zu entlüften, um den internen Header Tanks eine Vakuum-Isolierung zu geben.

Als Quelle Elon Musk, der ja gesagt hat, die Tanks brauchen 6 bar Druckfestigkeit. Auch wenn ein Teil dieses Wertes vielleicht als Ersatz für andere Belastungen steht, im angetriebenen Flug wird Druck gebraucht. Auch für den Betrieb der Raptor-Triebwerke. Er hilft unter anderem Kavitation in den Turbopumpen zu verhindern.

Der Druck gibt der Rakete Stabilität im Flug mit den Triebwerken. Während der Monate Flug zum Mars wird er nicht gebraucht, erst wieder für die Landung. Im Gegenteil, der Plan war, die Tanks ins Vakuum zu entlüften, um den internen Header Tanks eine Vakuum-Isolierung zu geben.

Als Quelle Elon Musk, der ja gesagt hat, die Tanks brauchen 6 bar Druckfestigkeit. Auch wenn ein Teil dieses Wertes vielleicht als Ersatz für andere Belastungen steht, im angetriebenen Flug wird Druck gebraucht. Auch für den Betrieb der Raptor-Triebwerke. Er hilft unter anderem Kavitation in den Turbopumpen zu verhindern.

Ok, danke! Ich habe den Text von Quetzalcoatl so gelesen, daß der Druck in den Tanks wirklich _immer_ im Flug gebraucht wird. Gleichzeitig habe ich im Kopf noch die Aussage von E.M., daß _aus Stabilitätsgründen kein Innendruck_ notwendig sein wird. Ich denke sogar als Reaktion auf eine Frage, in der die alte Atlas erwähnt wurde. Ob es inzwischen korrigiert wurde - ich habe ich jedenfalls nicht mitbekommen. 

Daß die Tanks unabhängig von der Stabilitätsproblematik den zum Betrieb der Turbopumpen / Triebwerke nötigen Innendruck aushalten müssen, ist natürlich klar. Das würde aber nicht z.B. die Zeit unmittelbar vor dem Start der Raptoren betreffen. Weil die Bedrückung ja durch die Triebwerke selbst erfolgen soll, wenn das also noch der Stand der Dinge ist, müßte dafür dann doch noch ein _zweites Drucksystem_ zur Verfügung stehen. Also z.B. die bekannten Heliumtanks, wenn auch in kleinerer Ausführung, weil der Volumenverlust nicht ausgeglichen werden müßte. Aber "in echt" nicht als Bestandteil des Pads, der steht ja später bei externen Landungen nicht zur verfügung.   

Außerdem, bei der alten Atlas war der Innendruck nur während der Startvorbereitung und anschließend vielleicht 2 Minuten. Und auch da ist es nicht immer gelungen. Starship müßte ja aber über Jahre diese Bedingung erfüllen. Das würde ich bei den Konsequenzen für zu riskant halten.

Starship, wie übrigens auch die Falcon 9 oder auch die moderne Atlas, braucht den Druck während des beschleunigten Fluges, um die Schubkräfte der Triebwerke besser nach oben zur Nutzlast bzw. Oberstufe leiten zu können. Lediglich beim Stehen auf der Startrampe ist das - im Gegensatz zur alten Atlas - nicht mehr nötig, wodurch natürlich das gesamte Handling auf der Startrampe erleichtert wird. Wobei alle 3 Raketen vermutlich noch etwas leichter wären, wenn man auch da die Druckbeaufschlagung voraussetzen könnte. Allerdings steht das wohl in keinem Verhältnis zum Aufwand, den man dann zusätzlich treiben müsste, weshalb man das heute nicht mehr so extrem wie bei der alten Atlas treibt.

Starship, wie übrigens auch die Falcon 9 oder auch die moderne Atlas, braucht den Druck während des beschleunigten Fluges, um die Schubkräfte der Triebwerke besser nach oben zur Nutzlast bzw. Oberstufe leiten zu können.

Davon habe ich bisher noch nichts gehört. Gibt es eine Quelle die diese Aussage untermauert?

Zitat von: Quetzalcoatl am 31. Januar 2020, 08:04:32

Starship, wie übrigens auch die Falcon 9 oder auch die moderne Atlas, braucht den Druck während des beschleunigten Fluges, um die Schubkräfte der Triebwerke besser nach oben zur Nutzlast bzw. Oberstufe leiten zu können.

Davon habe ich bisher noch nichts gehört. Gibt es eine Quelle die diese Aussage untermauert?

Eine entsprechende Quelle würde mich auch sehr interessieren. Oder ist das nur eine Vermutung von Dir?

Zitat von: Quetzalcoatl am 31. Januar 2020, 08:04:32

Starship, wie übrigens auch die Falcon 9 oder auch die moderne Atlas, braucht den Druck während des beschleunigten Fluges, um die Schubkräfte der Triebwerke besser nach oben zur Nutzlast bzw. Oberstufe leiten zu können.

Davon habe ich bisher noch nichts gehört. Gibt es eine Quelle die diese Aussage untermauert?

Warum sonst die Hochdruck-Heliumbehälter in den Stufen, wenn das alles nicht nötig wäre? Und dass es die Festigkeit verbessert, kann man bereits an Getränkedosen sehen, die, wenn sie meterhoch auf Paletten gestapelt werden, auch nur über den Innendruck stabilisiert werden.

Warum sonst die Hochdruck-Heliumbehälter in den Stufen, wenn das alles nicht nötig wäre?

Weil man Druck in den Tanks braucht um die Raptoren zu starten. Und sowohl der Booster als auch das Starship müssen in der Lage sein die Raptoren mehrfach im Flug zu starten. Da die Tanks groß sind und speziell beim Landingburn die Tanks auch fast leer sind, benötigt man viel Gas um den nötigen Druck aufbauen zu können. Wenn die Raptoren laufen ist das kein Problem mehr, denn sie sorgen dann selbst für die Druckbeaufschlagung der Tanks.

Und dass es die Festigkeit verbessert, kann man bereits an Getränkedosen sehen, die, wenn sie meterhoch auf Paletten gestapelt werden, auch nur über den Innendruck stabilisiert werden.

Das Druck die Festigkeit verbessert steht ausser Frage. Ist ja klar. Nur mit den bisher vorgebrachten Argumenten darauf zu schließen, dass der Druck zwingend nötig für die Stabilität beim Start ist, ist mir zu dünn. Versteh mich nicht falsch, du könntest schon recht haben, aber bevor ich das als gesetzt ansehe, will ich ne offizielle Quelle dazu sehen.


Mane

Zitat von: Quetzalcoatl am 31. Januar 2020, 09:42:17

Und dass es die Festigkeit verbessert, kann man bereits an Getränkedosen sehen, die, wenn sie meterhoch auf Paletten gestapelt werden, auch nur über den Innendruck stabilisiert werden.

Das Druck die Festigkeit verbessert steht ausser Frage. Ist ja klar. Nur mit den bisher vorgebrachten Argumenten darauf zu schließen, dass der Druck zwingend nötig für die Stabilität beim Start ist, ist mir zu dünn. Versteh mich nicht falsch, du könntest schon recht haben, aber bevor ich das als gesetzt ansehe, will ich ne offizielle Quelle dazu sehen.


Mane

Die Position kann ich ganz ehrlich nicht verstehen. Braucht das eine Begründung? Die Belastungen beim Start sind deutlich höher als im Stand. Druck erhöht die Belastbarkeit. Es gibt überhaupt keinen Grund, die Rakete selbst viel stabiler und schwerer zu machen, damit kein Druck gebraucht wird für Stabilität.

Bei Falcon z.B. benutzt man dafür Helium. Bei Starship benutzt man dafür Methan bzw. warmen Sauerstoff aus zwei Gründen. Erstens will man kein Material verwenden, das es auf dem Mars oder Mond nicht gibt. Zweitens ist Helium teuer. Elon Musk hat mal gesagt, das Helium für Falcon kostet mehr als der Treibstoff. Bei Starship wäre die Relation noch schlechter, weil Methan billig ist. Ganz abgesehen davon, daß sehr viel Helium gebraucht würde.

Druckstabilisierung kann äußerst zuverlässig sein, siehe Centaur-Oberstufen, z.B. auf Atlas V.

Bei der Centaur/der alten Atlas-Unterstufe war es so, dass auch im leeren/unbetankten Zustand der Druck aufrecht erhalten werden musste, damit die Rakete nicht kollabiert. Eine als Ausstellungsstück aufbewahrte Atlas (ich glaube Atlas Agena) ist mal abgeknickt, als die Druckstabilisierung ausfiel.

Das sah dann so aus:


https://www.youtube.com/watch?v=imkdz63agHY

Hier noch ein Centaur, dem es innen zu "leer" geworden war:

Details

Gruß   Pirx

Die Belastungen beim Start sind deutlich höher als im Stand.

Das muß m.M.n. nicht generell gelten. Es wäre einmal interessant ein Diagramm zu sehen, welches die Gesammt- und Teilbelastungen beim Start an den kritischen Stellen (der Stufe) zeigt. In dem sichtbar wäre, wie sich die schrumpfende Masse zusammen mit der steigenden Beschleunigung und der aktuellen aerodynamischen Belastung auch in der Summe auswirkt  (Wird uns vermutlich niemand zeigen, ist natürlich auch steuerbar.)

Druck erhöht die Belastbarkeit. Es gibt überhaupt keinen Grund, die Rakete selbst viel stabiler und schwerer zu machen, damit kein Druck gebraucht wird für Stabilität.

Das gilt nur dann, wenn die Stabilisierung durch den Innendruck auch auf dem "kritischen Pfad" der konkreten Konstruktion liegt. Muß nicht zwingend so sein. Daher ist ein Zusammenhang mit der Dimensionierung (und dem Gewicht) nicht sicher gegeben.

Es ist aus meiner Sicht verständlich aber doch ziemlich ungenau, global von "Belastung der Rakete" zu sprechen. Es geht bei jeder Konstruktion immer um konkrete kritische Stellen, die in veschiedenen Betriebszuständen mal weniger und mal stärker beansprucht werden. Die Konstrukteure denken beim Start mit Sicherheit nicht an "die Rakete", sondern an ganz bestimmte Konstruktionsdetails.

Zum Innendruck und Belastungen auf das Material der Raketen habe ich im WWW (Bernd.Leitenberger) folgendes gefunden:

Zitat:
Treibstofftanks stehen heute alle unter einem Innendruck der einige Bar beträgt. Dies hat einige Gründe. Zum einen stabilisiert der Innendruck den Tank. Er wird steifer und die Wandstärke kann kleiner sein. Dies kann soweit gehen, dass der Tank ohne Innendruck nicht mehr stabil ist und beim Transport stabilisiert werden muss (z.B. bei der Atlas bis zur Atlas III und der Ariane 5 G).

aus:
https://www.bernd-leitenberger.de/wie-funktionieren-raketen.shtml

Es gibt überhaupt keinen Grund, die Rakete selbst viel stabiler und schwerer zu machen, damit kein Druck gebraucht wird für Stabilität.

Genau, das ist der Punkt.

Scheinbar bauen die ein VAB 2.0. Da wird man recht hoch Ringe stapeln können. Vielleicht auch Super Heavy.


https://twitter.com/NASASpaceflight/status/1223646412497465345

Chef war gestern beim "Stacking" selber mit dabei. 


https://www.youtube.com/watch?v=4YFefso8xfI&feature=youtu.be

Zitat von: MarsMCT am 31. Januar 2020, 11:50:26

Es gibt überhaupt keinen Grund, die Rakete selbst viel stabiler und schwerer zu machen, damit kein Druck gebraucht wird für Stabilität.

Genau, das ist der Punkt.

Es gibt aber Gründe, eine wiederverwendbare robuste Rakete die unter allerlei verschiedenen Bedingungen und langfristig funktionieren muß, etwas robuster auszulegen, als eine "Coladose" die gerade mal 2 Minuten durchhalten muß. Und die dabei ein Maximum hochbringen muß, weil es ihre letzte Chance war. Die Funktion bestimmt die Konstruktion und die ist heute doch etwas anders, als es bisher so üblich war.

Und wenn sich bei der Rechnerei zeigt, daß ein Innendruck aus reinen Stabilitätsgründen nicht erforderlich ist, ist es ein Sicherheitsvorteil und ein Gewinn im Sinne von KISS. Mehr wollte ich damit nicht sagen.

Naja - etwas vielleicht doch noch: es gibt ja diese Aussage von E.M. die offenbar nicht nur ich dem entsprechend interpretiert habe. Wobei natürlich klar ist, daß es sich zu dem frühen Zeitpunkt nur um eine Zielsetzung handeln konnte. die nicht unter allen Umständen erreicht werden muß.

ich habe hier
eine Seite gefunden die hilft bei der Tankberechnung.

In dem Video gibts doch die eindeutige Aussage, daß StarShip im Gegensatz (!) zu F9 Booster nicht nur für 10fache Nutzung sondern für i.G. dauernde.
Da kann ich mir nicht vorstellen, daß man dabei von irgendwelchen Einschränkungen abhängig sein will außer von extremen Druckdifferenzen außen zu innen und natürlich muß eine Reserve bei Normal- zu Überdruck sein. Aber dazwischen ist das weite Feld von
- kleinen Beschädigungen
- leichten Undichtigkeiten
- Fehlbedienungen u.a.
die man eine angemessene Zeit im Alltagseinsatz einfach überstehen muß.
Sonst braucht man garnicht erst loszufliegen.

Seite SpX - Neuigkeiten

https://www.youtube.com/watch?v=H-bzK9V0fd4