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

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1875 am: 06. April 2020, 21:34:00 »
Ich bin mir keiner Aussage bewußt, die damit im Widerspuch wäre. Bitte konkret angeben.

Sorry, blicke bei der Beschreibung nur nicht ganz durch. Alles Gut :)
Bilder sagen mehr als tausend Worte. ;)

Offline Xerron

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1876 am: 06. April 2020, 21:47:12 »
Dabei wurde offenbar nicht berücksichtigt, dass dieser etwa 25 % schwerer ist als Methan.

bei 25% zu viel Gewicht sind das grob überschlagen 64 Tonnen Mehrgewicht. Die Frage die ich mir da Stelle, was macht man bei 100t Nutzlast und leeren Tanks, wenn man wo landet. Dann habe ich ja auch das viele Gewicht oberhalb der Tanks. Reicht es da wirklich aus die Tanks nur mit genügend Druck zu beaufschlagen?

Offline MarsMCT

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1877 am: 06. April 2020, 22:15:40 »
Das Gewicht von Stickstoff ist fast doppelt so hoch wie das von Methan.

Dichte Methan 0,42
Dichte Stickstoff 0,807

Ja, mehr Druck hält das leicht.

Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1878 am: 06. April 2020, 22:15:55 »
Dabei wurde offenbar nicht berücksichtigt, dass dieser etwa 25 % schwerer ist als Methan.

bei 25% zu viel Gewicht sind das grob überschlagen 64 Tonnen Mehrgewicht. Die Frage die ich mir da Stelle, was macht man bei 100t Nutzlast und leeren Tanks, wenn man wo landet. Dann habe ich ja auch das viele Gewicht oberhalb der Tanks. Reicht es da wirklich aus die Tanks nur mit genügend Druck zu beaufschlagen?

Steige bei den Gewichtsangaben nicht ganz durch. Wenn ich den Onlinecalculator nehme, sagt der....
https://www.aqua-calc.com/calculate/volume-to-weight

Flüssiges Methan = 424kg pro m³
Flüssiger Stickstoff = 804 pro m³

Das sind doch mehr als 25%

Offline Collins

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1879 am: 06. April 2020, 23:33:20 »
Ich denke mal du gehst von einen vollen Tank aus.
Ich gehe mal davon aus das der Tank noch nicht voll als die Unteresektion nach gab. Es passierte halt mitten im Tank vor gang bei ca. 25% mehr belastung als die Maximale belastung vorsah.

Mfg Collins
Zeige mir einen Helden und ich zeige dir eine Tragödie dazu
Wir sind alle sehr unwissend, aber bei jedem ist es etwas anderes, was er nicht weiß. Albert Einstein.

Offline proton01

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1880 am: 06. April 2020, 23:47:48 »
Musk hat sich zu dem Zusammenbruch von SN3 geäußert. Der oberer Treibstofftank der etwa 30 m hohen Rakete wurde mehrmals nacheinander mit flüssigem Stickstoff betankt. Dabei wurde offenbar nicht berücksichtigt, dass dieser etwa 25 % schwerer ist als Methan. Um 2:07 Uhr Ortszeit brach der darunterliegende Sauerstofftank zusammen. Der obere Tank hatte zu dieser Zeit ein Gewicht das dem einer voll beladenen Boeing 747 entsprach. Die gute Nachricht dabei ist, dass die Zerstörung der Stufe eher ein Testkonfigurationsfehler als ein Konstruktions- oder Herstellungsfehler war.
https://www.teslarati.com/spacex-elon-musk-starship-failure-explained/
25% höheres statisches Gewicht im oberen Tanks als im Flug, dafür aber keine Nutzlastmassen und keinerlei dynamische Lasten, das muss der Tank locker aushalten und darf nicht beulen oder knicken. Gegen Beulen und Knicken wird üblicherweise rechnerisch ein Sicherheitsfaktor von 2 oder mehr vorgesehen.
Wenn die ganze Struktur aber nur hält sofern der untere Tank unter Druck steht, dann muss man den Test sofort abbrechen wenn beim Bedrückungsstem Probleme auftreten. Es bringt keinerlei Erkenntnis daß in dem Fehlerfall die Struktur nicht hält. Und wenn man vergisst daß das Testfluid schwerer ist als der Treibstoff, dann hat man den Überblick verloren.

Offline Hugo

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1881 am: 06. April 2020, 23:59:54 »
bei 25% zu viel Gewicht sind das grob überschlagen 64 Tonnen Mehrgewicht.

Wo kommt die Zahl 25% her? Wie kommst du Damit auf 64 Tonnen?



Meine Rechnung ergibt 233,5 Tonnen wenn der Tank vollständig gefüllt war.


Rechnung im Detail:
Die Einzelschritte sind mit Nummern versehen (Vereinfacht die Kommunikation falls z.B. Fehler vorhanden sind)

(1) Stickstoff
==============
Dichte  0,8085 kg/l
Quelle: http://www.specialtygases.de/infothek/Physikalische_Daten/Stickstoff.pdf


(2) Methan:
===========
Dicht:  0,4226 kg/l
Quelle: http://www.specialtygases.de/infothek/Physikalische_Daten/Methan.pdf


(3) Volumen:
============
Tankgröße: 604,93 m³
Quelle: [url]https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=16786.msg474961#msg474961[/url]
(Ja ich weiß, das ist SN05, ich konnte keine Daten für SN03 finden


(4) Formel:
===========
(Dichte Stickstoff * Volumen) - (Dichte Methan * Volumen)


(5) Zahlen einsetzen:
=====================
  0,8085  kg                     1 Tonnen      1000 l             0,4226  kg                     1 Tonnen      1000 l
 ------------ *  604,93 m³   *   ---------  *  ------     -     ------------ *  604,93 m³   *   ---------  *  ------
      l                           1000 kg       1 m³                  l                           1000 kg       1 m³


(6) Bruch erweitern:
====================
  0,8085 kg * 604,93 m³ * 1 Tonnen * 1000 l           0,4226 kg * 604,93 m³ * 1 Tonnen * 1000 l   
 -------------------------------------------    -    -------------------------------------------
      l          *         1000 kg *   1 m³              l          *         1000 kg *   1 m³   


(7) Kürzen:
===========
 0,8085 * 604,93 * Tonnen    -       0,4226 * 604,93 * Tonnen


(8) Ausklammern:
================
 (0,8085 * 604,93 - 0,4226 * 604,9)  Tonnen


(9) Ausrechnen:
===============
233,455165 Tonnen


(10) Ergebnis:
==============
Die Rakete mit Stickstoff im Methan-Tank ist 233,5 Tonnen schwerer.

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Offline Klakow

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1882 am: 07. April 2020, 04:32:07 »
Der Tank hält das nur aus wenn er mehr als den statischen Druck hat, oder um es anders zu sagen er braucht genügend ÜBERDRUCK.
Das ist auch der Grund warum das Ding auf ca. 8,5 Bar ausgelegt ist, den bei 3G kurz vor MECO des Boosters braucht er mit Sicherheitsfaktor diese Druckfestigkeit um nicht zu bersten.

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Offline RonB

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1883 am: 07. April 2020, 09:10:09 »
Wo kommt die Zahl 25% her? Wie kommst du Damit auf 64 Tonnen?

Aus dem von mir zitierten Artikel:

"Musk’s description almost makes it sound like one or several people failed to account for the fact that liquid nitrogen is nearly 25% heavier than the cryogenic methane it was simulating. "

"Die Beschreibung von Musk lässt es fast so klingen, als hätten eine oder mehrere Personen die Tatsache nicht berücksichtigt, dass flüssiger Stickstoff fast 25% schwerer ist als das von ihm simulierte kryogene Methan."

https://www.teslarati.com/spacex-elon-musk-starship-failure-explained/
Es recht zu machen Jedermann ist eine Kunst die keiner kann.

Offline Matjes

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1884 am: 07. April 2020, 10:36:50 »
Guten Morgen ihr Vielschreiber

Kelvin hatte sich Gedanken zur Kraftübertragung des Triebwerks in die
Rakete gemacht. Normalerweise ist das Triebwerk einer Rakete in ein Schubgerüst
eingebaut. Die Kraft des Triebwerks wird nicht über Pumpen und Treibstoff-
Leitungen in den Tankboden geführt sondern durch das Schubgerüst in die
Wände der Tankzylinder geführt. Gerechnet wird der Lastfall als Stab auf Knickung.
Biegemomente werden konstruktiv so weit wie möglich vermieden.

Spezialfall: Bei Ariane 5 schieben die Booster nicht sondern die Kraft wird am oberen Ende eingeführt. Wenn man es so will wird die Rakete von den Boostern gezogen.

Matjes

Offline Tom

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1885 am: 07. April 2020, 10:41:54 »
Wo kommt die Zahl 25% her? Wie kommst du Damit auf 64 Tonnen?

Aus dem von mir zitierten Artikel:

"Musk’s description almost makes it sound like one or several people failed to account for the fact that liquid nitrogen is nearly 25% heavier than the cryogenic methane it was simulating. "

"Die Beschreibung von Musk lässt es fast so klingen, als hätten eine oder mehrere Personen die Tatsache nicht berücksichtigt, dass flüssiger Stickstoff fast 25% schwerer ist als das von ihm simulierte kryogene Methan."

https://www.teslarati.com/spacex-elon-musk-starship-failure-explained/

Das mit der nicht Beachtung des Gewichts von flüssigen Stickstoff scheint mir ne Spekulation des Autors zu sein. Der LOX-Tank muss ein vielfaches dieses Gewichts im Flug aushalten als die paar Tonnen Mehrgewicht des Sickstoffs. Ich persönlich Tippe auf nen Softwarefehler, da wurde aus versehen einfach zu viel Druck aus dem unteren Tank raus gelassen und dann ist das Ding zusammengefaltet wie ne Coladose, vielleicht hat man den Überblick verloren wie viel man betankt oder wieder raus gelassen hat, wer weis.

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Offline Klakow

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1886 am: 07. April 2020, 10:57:30 »
Moin und ein herzliches Willkommen von mir.
Die 25% mehr an Masse wären natürlich locker drin gewesen, aber die Last wird eben NICHT über die Stahlwand nach unten übertragen, sondern über den Überdruck.
Ein Softwareproblem kann das natürlich trotzdem sein, weil man vielleicht den füllgrad der Tanks genommen hat um den Druck zu regeln, aber eben NICHT die Dichte. Besser wäre es natürlich wenn man den Bodendruck der Tanks nimmt, weil dabei das spezifische Gewicht und sogar die Beschleunigung mit dabei ist.

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Offline RonB

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1887 am: 07. April 2020, 11:05:20 »
Musk hat neue Fotos von der Fertigung der Tanks veröffentlicht. Unter naderem sind hier Sammeltanks erwähnt, die die Treibstoffzufuhr für die Raptor Triebwerke bei bestimmten Flugmanövern und bei der Landung sicherstellen sollen. In der nächsten Woche wird mit dem Zusammenbau von SN4 gerechnet.

https://www.teslarati.com/spacex-next-starship-build-progress-photos/
Es recht zu machen Jedermann ist eine Kunst die keiner kann.

Offline MarsMCT

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1888 am: 07. April 2020, 11:09:40 »
Elon Musk war nicht ganz eindeutig in seinem Tweet, wahrscheinlich absichtlich. Aber er hat in dem Zusammenhang erwähnt, daß LN verwendet wurde statt Methan. Das deutet schon darauf hin, daß der Gewichtsunterschied eine Rolle gespielt hat.

Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1889 am: 07. April 2020, 11:11:33 »
Musk hat neue Fotos von der Fertigung der Tanks veröffentlicht

Hallo Ron, bitte schau mal ein paar Beiträge früher rein. Das ist alles schon geposted und diskutiert worden.

Gruß

Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1890 am: 07. April 2020, 11:16:14 »
Das deutet schon darauf hin, daß der Gewichtsunterschied eine Rolle gespielt hat.

Zumal es so aussah als wäre der CH4 Tank voll gewesen (komplette Vereisung). Nicht 25% mehr, sondern 100%, also eine Verdoppelung des Gewichts.

Offline Kelvin

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1891 am: 07. April 2020, 13:43:07 »
Kelvin hatte sich Gedanken zur Kraftübertragung des Triebwerks in die Rakete gemacht. Normalerweise ist das Triebwerk einer Rakete in ein Schubgerüst eingebaut. Die Kraft des Triebwerks wird nicht über Pumpen und Treibstoff-Leitungen in den Tankboden geführt sondern durch das Schubgerüst in die Wände der Tankzylinder geführt.

Danke für die Aufnahme meiner Gedanken, Matjes!

Wie vermutlich allgemein bekannt ist, ist es gewichtsmäßig und oft auch kostenmäßig vorteilhaft, mehrere Funktionen in ein Bauteil zu vereinen. Konkret - wenn ich schon ein massives Pumpengehäuse haben muß, welches dem Innendruck standhalten und den Läufer stabil führen muß, und also notgedrungen auch schwer ist, kann ich damit vielleicht auch etwas anderes anstellen.

Ich muß dazu vielleicht nur da und dort noch einen Steg einbauen oder die Wandstärke ein wenig erhöhen. Und genau das passiert hier, m.M.n. Anders ist die Tatsache, daß die LOX Turbopumpe und deren Eintrittsflansch genau in der Schubachse liegt kaum zu erklären. Daß der Flansch dann direkt mit dem darüberliegenden LOX Behälterboden (bzw. dem beweglichen "Puck/Diskus") verbunden wird, ist naheliegend. (Über einen ebensolchen Flansch natürlich.) Und wenn das passiert, "kann" das Pumpengehäuse garnicht anders, als die Kräfte zu übertragen.

Das Prinzip selbst ist ja uralt, entsprechend geformte / verstärkte Karosserien übernehmen schon lange die tragende Funktion von Fahrgestellen, ohne daß sich darüber heute noch jemand Gedanken macht. (Anfangs hat man noch begeistert von "selbsttragen Karosserien" geschrieben.)

Und genau so kann man in diesem Fall m.M.n. schlecht zwischen Schubgerüst, Behälter und der tragenden Konstruktion unterscheiden. Der "Behälterboden" ist unten eben so dimensioniert bzw. verstärkt, daß er gleichzeitig als Schubgerüst dient und die Schubkräfte weiterleitet.

Wie schon gesagt, keine Ahnung ob das etwas neues ist. Ist mir nur aufgefallen, weil mich diese Details eben interessieren.

tonthomas

  • Gast
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1892 am: 07. April 2020, 18:45:17 »
..... . Anders ist die Tatsache, daß die LOX Turbopumpe und deren Eintrittsflansch genau in der Schubachse liegt kaum zu erklären. Daß der Flansch dann direkt mit dem darüberliegenden LOX Behälterboden (bzw. dem beweglichen "Puck/Diskus") verbunden wird, ist naheliegend. ....
ist dann also im oberen Bilddrittel die LOX-Pumpe? Also über der Brennkammer und unter den Schwenkgelenken?


Gruß   Pirx

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Offline Klakow

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  • 6741
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1893 am: 07. April 2020, 21:50:41 »
Das scheint mir alles sehr schlüssig, den LOX wird erheblich mehr als Methan gebraucht und die Kraftaufnahme am Tankboden ist sicher der beste Platz dafür.

tonthomas

  • Gast
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1894 am: 07. April 2020, 21:54:46 »
Das scheint mir alles sehr schlüssig, den LOX wird erheblich mehr als Methan gebraucht und die Kraftaufnahme am Tankboden ist sicher der beste Platz dafür.
Irgendwie verstehe ich das gerade nicht wirklich ...

Gruß   Pirx

Offline Kelvin

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  • 1708
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1895 am: 07. April 2020, 21:59:21 »
..... . Anders ist die Tatsache, daß die LOX Turbopumpe und deren Eintrittsflansch genau in der Schubachse liegt kaum zu erklären. Daß der Flansch dann direkt mit dem darüberliegenden LOX Behälterboden (bzw. dem beweglichen "Puck/Diskus") verbunden wird, ist naheliegend. ....
ist dann also im oberen Bilddrittel die LOX-Pumpe? Also über der Brennkammer und unter den Schwenkgelenken?


Gruß   Pirx

Ich denke schon. Ich orientierte mich einerseits an dem nicht ofiziellen Schema, welches u.A. in der Wikipedia ist:

Ein Schema ist natürlich nur begrenzt aussagefähig bezüglich der räumlichen Anordnung und es ist auch nicht ofiziell. Im aktuellen Bild mit den drei Triebwerken ist aber bei dem mittleren Triebwerk deutlich eine seitlich angeordnete Turbopumpe zu sehen. Das dürfte die auch im Schema "seitlich" angeordnete CH4 Pumpe sein.

Die LOX Pumpe kann sich dann nur noch in der Achse befinden, sonst ist nirgends eine zweites passendes Objekt zu sehen. Auch wenn ich jetzt nicht genau sagen kann, in welcher Höhe sie "beginnt" und wo der Bereich endet und die Brennkammer beginnt.

Ich suche in dem Bereich eigentlich zwei solche "gebogene Tüten", die an jeden "normalen" Kreiselpumpe zu finden sind. Die erste sollte das LOX am Umfang des letzten Laufrades sammeln. Die zweite sollte das seitlich eingespeiste CH4 "um die Triebwerksachse bzw. die Brennkammer" verteilen, damit eine gute Durchmischung erreicht wird. Es handelt sich aber vermutlich mehr um eine axiale LOX Pumpe, zumindest das Schema sieht so aus. Also ist keine deutliche "Sammeltüte" zu sehen.

In einem Punkt habe ich mich aber getäuscht, sehe ich: Die drei mittleren Triebwerke werden nicht  gemeinsam mit dem "Puck" geneigt, sondern individuell. Dem entsprechend ist oben auch ein Kardangelenk und kein starrer Anschlußflansch vorhanden. (Der dann auch nicht in der Triebwerksachse liegen kann.) Die Pumpe überträgt also die Kräfte, der dazugehörige Eintrittsflansch aber nicht. Was die Vacuumtriebwerke betrifft bin ich in diesem Punkt aber noch optimistisch ;-)

Offline MarsMCT

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  • 2194
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1896 am: 07. April 2020, 22:48:01 »
Zu den Vakuum-Triebwerken. Der letzte Stand war, die sind nicht schwenkbar. Die Düsen sollen zur Stabilisierung sogar an der Schürze fest verankert sein.

Ich habe aber ein Problem, mir das in der Praxis vorzustellen. Solange beim Aufstieg und bei vollen Tanks die zentralen Triebwerke feuern, ist Steuerung noch einfach. Selbst Ausfall eines Vakuum-Triebwerkes kann dann ausgeglichen werden. Aber was ist im Flug im freien Weltraum, wenn der hohe ISP der Vakuum-Triebwerke am meisten zählt?  Steuerung dann mit den Lagekontroll-Düsen? Was ist dann bei Ausfall eines Vakuum-Triebwerkes?

Offline Kelvin

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  • 1708
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1897 am: 07. April 2020, 23:51:37 »
Aber was ist im Flug im freien Weltraum, wenn der hohe ISP der Vakuum-Triebwerke am meisten zählt?  Steuerung dann mit den Lagekontroll-Düsen? Was ist dann bei Ausfall eines Vakuum-Triebwerkes?
Das ist mir auch schon überlegt. Die Steuerung kann man vielleicht auch per Leistungsregelung machen.

Beim Ausfall eines Triebwerkes müßten wohl die SL- Triebwerke aushelfen. Oder man geht raus und tauscht die Düsen. Vielleicht werden ja die Vakuumdüsen zweiteilig, so daß man nur eine Erweiterung an eine SL Düse verpflanzen muß. Oder man verändert händisch den Anstellwinkel der verbleibenden guten Vakuumdüsen und driftet dann etwas schräg durch den Raum ;)

tonthomas

  • Gast
Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1898 am: 08. April 2020, 00:57:38 »
....
Ein Schema ist natürlich nur begrenzt aussagefähig bezüglich der räumlichen Anordnung und es ist auch nicht ofiziell. Im aktuellen Bild mit den drei Triebwerken ist aber bei dem mittleren Triebwerk deutlich eine seitlich angeordnete Turbopumpe zu sehen. Das dürfte die auch im Schema "seitlich" angeordnete CH4 Pumpe sein.

Die LOX Pumpe kann sich dann nur noch in der Achse befinden, sonst ist nirgends eine zweites passendes Objekt zu sehen. ....
Ah, super, danke. Teile Deine Beobachtungen.

Gruß   Pirx

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Offline Klakow

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Re: Orbital Starship - Prototyp in Boca Chica (TX) und Cocoa (FL)
« Antwort #1899 am: 08. April 2020, 09:33:01 »
Das scheint mir alles sehr schlüssig, den LOX wird erheblich mehr als Methan gebraucht und die Kraftaufnahme am Tankboden ist sicher der beste Platz dafür.
Irgendwie verstehe ich das gerade nicht wirklich ...

Gruß   Pirx
im Bild sind fliesen 493kg LOX/s ins Triebwerk, aber nur 133kg/s CH4. Es fliehst also mehr LOX direkt durch die Aufhängung des Triebwerks als das CH4 das ausserhalb der Schubachse liegen muss. Das Zeug bewegt sich ja, weswegen es Sinn macht LOX durch die Kraftachse durchfliesen zu lassen.