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

Was spräche eigentlich gegen Stringer und Spanten? Machen sie ja ohnehin schon. Die Stringer bei der Triebwerks/Landebein Sektion und eine Art Spanten bei den Verbindungsstellen der Ringe.
Schätze, daß es eher Richtung geschweißtem Flugzeugrumpf aus Edelstahl geht...

Bei einem hauptsächlich durch Innendruck belasteten Tank macht das Konzept keinen Sinn. Es kann sogar kontraproduktiv sein, weil die normalerweise gleichmäßige Verformung behindert wird. Der Tank wird an den Spanten eingeschnürt, weil diese steifer sind. Und in den unverstärkten Bereichen bleibt die Spannung aus dem Innerdruck trotzdem nahezu gleich hoch (Kesselformel), wie ohne Stringer/Spanten.
Bei un- oder gering bedrückten Strukturen, die vielleicht auch noch auf Biegung belastet werden, bringt es was (siehe Flugzeugrumpf).

Die Belastungen sind völlig unterschiedlich in verschiedenen Richtungen. Den Innendruck muß die Ringstärke auffangen. Aber der Innendruck wird in Superheavy nicht viel höher sein als in Starship. Die Gewichtsbelastung wirkt vertikal und kann durch Verstärkungsschienen besser aufgefangen werden als durch mehr Wandstärke.

Auch der F9 Tank hat solche Verstärkungen.

Ich verstehe gar nicht warum dieses Thema immer wieder auftaucht. Wir haben doch schon viele Bilder vom Inneren gesehen, bei denen ersichtlich war, dass mit Spannten und Stringern gearbeitet wird. Am Anfang, als die Schweißarbeiten noch nicht so ausgereift waren hat man die Schweißpunkte wo die Versteifungen an der Innenseite angeschweißt wurden auch an der äußeren Hülle gesehen.
Die Rechnung mit der Kesselformel kennt keine Versteifungen. Sie geht von einem homogenen Blech mit konstanter Dicke aus. Die Versteifungen bewirken, dass man die Spannungszustände gezielt steuern kann. Somit braucht ein mit Stringern und Spannten verstärkter Tank weniger Wandstärke als mit der Kesselformel überschlagsmäßig berechnet wird.

Zitat von: Spacesepp am 26. Juni 2020, 08:59:03

Was spräche eigentlich gegen Stringer und Spanten? Machen sie ja ohnehin schon. Die Stringer bei der Triebwerks/Landebein Sektion und eine Art Spanten bei den Verbindungsstellen der Ringe.
Schätze, daß es eher Richtung geschweißtem Flugzeugrumpf aus Edelstahl geht...

Bei einem hauptsächlich durch Innendruck belasteten Tank macht das Konzept keinen Sinn. Es kann sogar kontraproduktiv sein, weil die normalerweise gleichmäßige Verformung behindert wird. Der Tank wird an den Spanten eingeschnürt, weil diese steifer sind. Und in den unverstärkten Bereichen bleibt die Spannung aus dem Innerdruck trotzdem nahezu gleich hoch (Kesselformel), wie ohne Stringer/Spanten.
Bei un- oder gering bedrückten Strukturen, die vielleicht auch noch auf Biegung belastet werden, bringt es was (siehe Flugzeugrumpf).

Das ist so nicht korrekt. Stelle dir einen schlauchförmigen Luftballon vor, wie man ihn zum basteln von Tieren benutzt. Blase ihn halb auf und packe dann alle 5 cm ein Gummiring drauf. Dur wirst den Ballon dann viel stärker aufblasen können (mehr Druck) als ohne die Unterstützung der Gummibänder.

ZEUS schaut zu ...

... bei SN7



Gruß, bleibt gesund und locker, HausD

Das ist so nicht korrekt. Stelle dir einen schlauchförmigen Luftballon vor, wie man ihn zum basteln von Tieren benutzt. Blase ihn halb auf und packe dann alle 5 cm ein Gummiring drauf. Dur wirst den Ballon dann viel stärker aufblasen können (mehr Druck) als ohne die Unterstützung der Gummibänder.

Du willst jetzt bitte nicht einen Luftballon mit einem Stahltank vergleichen... Da bewegen wir uns in ganz anderen, nichtlinearen Bereichen der Dehnung.
Und bei reinem Innendruck wäre das Material der Versteifungsringe besser in der ungestörten Membran aufgehoben, da ist es effektiver.
Ansonsten bräuchte man auch gar keinen richtigen Spante einziehen, sondern dickt einfach die Schweißnähte zwischen den Ringen auf. Macht man aber nicht, weil es kontraproduktiv ist.

Richtig, das Spannungs-Dehnungsverhalten ist in einem Luftballon nichtlinear. Trotzdem ist eine große Dehnung sehr gut um sich die Spannungszustände im Material besser zu verdeutlichen. Denn die Dehnung ist eine unmittelbare Folge der Spannung. Unser Professor für Leichtbau an der Uni meinte immer zu uns: "Wenn ihr Probleme habt euch die Spannungsflüsse im Material vorzustellen, dann stellt euch einfach vor, das Material ist Gummi"
Also auch wenn die Dehnung beim Ballon und Stahl nicht die gleiche ist, so sind dennoch die Spannungszustände sehr ähnlich, weshalb das Bespiel zur Veranschaulichung hilfreich ist.

Und die Annahme, dass es Effektiver ist die Wandstärke zu erhöhen, statt Versteifungen einzubauen gilt nur unter der Annahme, dass wir einen einachsigen Spannungszustand haben. Der liegt aber nicht vor, da wir sowohl Druckkräfte, die in Umfangsrichtung wirken, als auch Druckkräfte (durch das Eigengewicht der Rakete) in Längsrichtung haben. Und zusätzlichen kommen auch noch Querkräfte durch Wind hinzu. Sind alle diese Kräfte präsent und unterschiedlich groß, so macht es Sinn das Material in Richtung der größten Spannungen zu Versteifen.
Ein Dachbalken wird auch höher gemacht, wenn er mehr halten soll und nicht breiter.

Ich verstehe gar nicht warum dieses Thema immer wieder auftaucht. Wir haben doch schon viele Bilder vom Inneren gesehen, bei denen ersichtlich war, dass mit Spannten und Stringern gearbeitet wird.

Das ist nicht richtig. Die Tanks von Starship haben innen keine Verstärkungen. Nur die Schürze unten um den Triebwerksbereich hat sie, weil sie die Last des voll beladenen Starship aufnehmen muß, ohne selbst unter Druck zu stehen. Es überrascht mich immer wieder, daß die 4mm Stahl genug senkrecht belastbar sind, um das Leergewicht einschließlich Nutzlast zu tragen.

4mm Wandstärke klingen immer so wenig, aber wenn man mal ausrechnet, was da für eine Fläche bei 9M Durchmesser zusammenkommt, kommt man auf ein Quadrat mit der Kantenlänge 33cm. Und so einem massiven Balken mit 33cm Edelstahl traut man schon wieder ein paar Tonnen mehr zu

(sqrt(PI*900cm*0.4cm)=33,6cm)

So könnte das Pad demnächst aussehen.


https://twitter.com/RaceOrbit/status/1276470167145504774/photo/1

Das ist das Pad so wie es zur Zeit in Florida, LC-39A aussieht. Vielleicht halb fertig. Mal sehen, wie es fertig aussehen wird. Gerüchteweise wird die abgebrochene Arbeit in Florida bald wieder aufgenommen.

Zitat von: helbo am 26. Juni 2020, 11:59:15

Ich verstehe gar nicht warum dieses Thema immer wieder auftaucht. Wir haben doch schon viele Bilder vom Inneren gesehen, bei denen ersichtlich war, dass mit Spannten und Stringern gearbeitet wird.

Das ist nicht richtig. Die Tanks von Starship haben innen keine Verstärkungen. Nur die Schürze unten um den Triebwerksbereich hat sie, weil sie die Last des voll beladenen Starship aufnehmen muß, ohne selbst unter Druck zu stehen. Es überrascht mich immer wieder, daß die 4mm Stahl genug senkrecht belastbar sind, um das Leergewicht einschließlich Nutzlast zu tragen.

Danke :-)
Gut zu wissen

Richtig, das Spannungs-Dehnungsverhalten ist in einem Luftballon nichtlinear. Trotzdem ist eine große Dehnung sehr gut um sich die Spannungszustände im Material besser zu verdeutlichen. Denn die Dehnung ist eine unmittelbare Folge der Spannung. Unser Professor für Leichtbau an der Uni meinte immer zu uns: "Wenn ihr Probleme habt euch die Spannungsflüsse im Material vorzustellen, dann stellt euch einfach vor, das Material ist Gummi"
Also auch wenn die Dehnung beim Ballon und Stahl nicht die gleiche ist, so sind dennoch die Spannungszustände sehr ähnlich, weshalb das Bespiel zur Veranschaulichung hilfreich ist.

Und die Annahme, dass es Effektiver ist die Wandstärke zu erhöhen, statt Versteifungen einzubauen gilt nur unter der Annahme, dass wir einen einachsigen Spannungszustand haben. Der liegt aber nicht vor, da wir sowohl Druckkräfte, die in Umfangsrichtung wirken, als auch Druckkräfte (durch das Eigengewicht der Rakete) in Längsrichtung haben. Und zusätzlichen kommen auch noch Querkräfte durch Wind hinzu. Sind alle diese Kräfte präsent und unterschiedlich groß, so macht es Sinn das Material in Richtung der größten Spannungen zu Versteifen.
Ein Dachbalken wird auch höher gemacht, wenn er mehr halten soll und nicht breiter.

Meine Argumentation bezog sich auf den Innendruck, hatte ich doch dazugeschrieben. Und dafür hilft die Versteifung nicht - der Spannung durch den Innendruck kannst Du nicht "entkommen", indem Du Stringer oder Ringe einbaust. Für alle anderen mechanischen Kräfte stimmt Deine Argumentation prinzipiell, bei einem Treibstofftank ist aber meist der Innendruck dominierend. Falls der Druck nicht ausreicht, um immer Zugspannungen zu generieren, können Versteifungselemente wieder interessant werden (wg. Stabilität). Das wird aber i.d.R. versucht zu vermeiden.

Zu den 4mm Wandstärke. ULA hat kürzlich ein neues Video zur Vulcan Hoch geladen. Da sieht man auch ein paar schnippsel zur Centaur Oberstufenproduktion. Das sieht unglaublich fragil aus und doch funktioniert es. Gut, Starship soll stehend auch ohne Druck im Tank halten, aber es verdeutlicht was geht.

Was beim Starship aber noch dazu kommt, ist die aussergewöhnliche Belastung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre und die wirkt wieder ganz anders und noch dazu bei (fast) leeren Tanks.

Das ist für die Tanks als tragende Strucktur unerheblich, den das Ding hat weniger als 12% seiner Masse beim Start. Wenn überhaupt reichen da ganz geringe Drücke aus.

Naja, man erinnere sich daran wie neulich die Ringsektion fürs Fairing bei stärkerem Wind eingeklappt ist. Beim Eintritt in die Atmosphäre wird da eine ordentliche Last auf dem Bauch des Starships liegen. Denke es braucht doch schon einen gewissen Druck und für die zylindrische Fairing Sektion Versteifungen. Einfach nur 4 mm Blech ohne jede zusätzliche Strucktur oder Innendruck knickt es sonst sicherlich ein.

Da gibts noch viel zu testen, und da wird noch einiges vom Himmel fallen!

Naja, man erinnere sich daran wie neulich die Ringsektion fürs Fairing bei stärkerem Wind eingeklappt ist. Beim Eintritt in die Atmosphäre wird da eine ordentliche Last auf dem Bauch des Starships liegen. Denke es braucht doch schon einen gewissen Druck und für die zylindrische Fairing Sektion Versteifungen. Einfach nur 4 mm Blech ohne jede zusätzliche Strucktur oder Innendruck knickt es sonst sicherlich ein.

Die Zylindersektion war aber nicht durch Tankdome an den Enden stabilisiert. Ich denke auch, sie werden das Fairing für den Wiedereintritt mit Druck stabilisieren, zumindest knapp über 1 atm.

...
Die Zylindersektion war aber nicht durch Tankdome an den Enden stabilisiert. Ich denke auch, sie werden das Fairing für den Wiedereintritt mit Druck stabilisieren, zumindest knapp über 1 atm.

Also ich wäre mit dieser Einheit vorsichtig da weis doch jeder gleich das du (auch) aus dem letzten Jahrtausend bist 
Ich rechne damit das die Tanks zumindest ein halbes Bar überdruck haben wird, das dürfte auch relativ einfach werden, man muss nur dafür sorgen das die Tanks nicht zu kalt beim wiedereintritt sind.

Zitat von: MarsMCT am 27. Juni 2020, 16:33:57

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Die Zylindersektion war aber nicht durch Tankdome an den Enden stabilisiert. Ich denke auch, sie werden das Fairing für den Wiedereintritt mit Druck stabilisieren, zumindest knapp über 1 atm.

Also ich wäre mit dieser Einheit vorsichtig da weis doch jeder gleich das du (auch) aus dem letzten Jahrtausend bist 
Ich rechne damit das die Tanks zumindest ein halbes Bar überdruck haben wird, das dürfte auch relativ einfach werden, man muss nur dafür sorgen das die Tanks nicht zu kalt beim wiedereintritt sind.

Zu meiner Zeit in der Konstruktion war übrigens das "bar" schon frisch eingeführt - weil es aber als Absolutwert definiert war/ist, haben wir immer (um fatale Mißverständnisse zu vermeiden) "barü" angegeben. Und jeder hatte immer so einen Umrechnungs - Rechenschieber dabei - mit allen unbekannten neuen SI Einheiten. 

Diese dauernde Umbenennerei ist die Pest, jede neue Generation muß unbedingt überall ihre Duftmarken setzen Und die "alten" so als den ewig gestrigen Müll abstempeln.  (Ab und zu IST es natürlich auch notwendig, ist mir auch klar, Beweise unnötig.)

Die Si-Einheiten sind vermutlich ein Erbe aus der französischen Revolution, es lässt sich vielleicht streiten über die politischen Folgen derselben, aber Wissenschaft, Techik und Wirtschaft profitieren jeden Tag davon.
Soweit ich weiß, nutzt selbst die NASA dies in den technischen Unterlagen und solange uns keine Aliens ihre Standartsekunden use. Aufdrücken, ist dass das beste was wir haben können.

Die Si-Einheiten ... ist dass das beste was wir haben können.

1 atm = 101325 Pa = 1013,25 hPa = 101,325 kPa = 1,01325 bar = 1013,25 mbar.

Ist leider nichts dabei, was auf ein  <= 60mm Manometer passt und leserlich bleibt. Außer bar vielleicht, das mit der 1 bar Differenz zu "atü" (und zusätzlich mit dem eigentlich unlogischen Namensunterschied zu den "normalen Pascalvielfachen") den Otto Normaluser verwirrt. Ungefähr so handlich, wie das englische Pfund vor der Dezimalumstellung.  Ich mag Pascal, aber nur das von Borland bzw. Niklaus Wirth

Naja, irgendwann muß dann eben jeder Reifen einen RFID Chip bekommen, damit der mit dem aktiven Federungssystem kommuniziert und der Fülleimer an der Tankstelle "das reicht!!" schreien kann

Die Tests mit SN5 sollen jetzt am 30.06. beginnen.
Gestern wurde eine neue Ladung Methan angeliefert.

Am neuen Starttisch wird weiter gebohrt.

Der Zusammenbau des blauen Riesenkrans scheint etwas schleppend zu verlaufen, aber vorläufig wird er ja auch noch nicht benötigt.

Das mit dem Barü (ü für Überdruck), ist quatsch, ich habe genug mit Wasser und Luftdrücken zu tun gehabt, und jeder der einen Kompressor mit Anzeige zeigt "Bar" und damit ist immer der Überdruck gemeint.

Hallo Klakow

Von wegen Quatsch. Normale Manometer zeigen den Überdruck gegen den Umgebungsdruck an.
Da hast Du natürlich Recht.

Es gibt aber auch Messgeräte, die den Absolutdruck anzeigen. Um beide Messarten zu unterscheiden,
wird eine Bezeichnung P_abs oder eben P_ü eingeführt.

Nur als ein Beispiel wird der Druck in Unterdruck- und Vakuumkammern häufig als Absolutdruck gemessen.
Weil dem Vakuum es natürlich egal ist, wie hoch der Luftdruck außerhalb der Kammer ist.

Oder nimm einmal eine Treibstoffpumpe einer Rakete. Da kommt es auch nur auf den Absolutdruck an, ob es
zu Kavitation kommt und die Pumpe sich durch Blasenbildung zerstört. Deshalb wird der Druckregler für den Tank auf
Absolutdruck eingestellt obwohl sich beim Aufstieg der Rakete der Außendruck ja ändert.

Matjes