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

Das du dir immer gleich so sicher bist. 
Ich sehe keinen Grund warum eine Struktur wie im Foto nicht die Lösung sein kann.
...
Im unteren Bereich des Starships hat man ja auch nur 4mm mit Struktur, ganz ohne Innendruck und trotzdem hält es das komplette Gewicht eines voll betankten Vehikels.

wir reden hier über 2 verschiedene Belastungen. Einmal die Gefahr des Einknickens, wenn es nicht unter Druck steht und von Oben durch Nutzlast/Gewicht bon Treibstoff in oberen Tank belastet wird. Dagegen kann so eine Struktur helfen.

Dann gibt es die Belastung durch den Innendruck. Diese "versucht" den Tank entlang der Längsachse aufzureißen (wie ein platzede Wurst, bzw. auch im SLS-Tanktest-Video der NASA so gesehen). Gegen diese Belastung hilft nur Wandstärke, da sie an jeder Stelle entlang des Tankradius gleichmäßig wirkt.

Außerdem hat das StarShip ja bislang noch nichts "aushalten" müssen.
Ich könnte mir vorstellen, wenn unten drunter der Booster schüttelt und dann noch max Q dazukommt, werden sie vlt sogar das StarShip nochmal verstärken müssen.
Und beim Booster kann man sicher nicht zuviel Wandstärke einsparen durch Versteifungsrippen o.a. Tricks.
Das wird alles noch sehr "interessant"

Nehmen wir mal an der Tank wäre mit Wasser gefüllt, so bedeutet dies das je 10m Tankhöhe der Druck um 1bar Steigen muss. Falls das Ding mit 1,3G starten sollte und als Passergierrakete 50% Sicherheitszuschlag nötig ist, so ergibt das je 10m Tankhöhe  ca. 2Bar mehr an Tankdruck. Oben drauf kommt die Last von der Oberstufe die wie man weis ca. 1000t Treibstoff haben wird.
Rechnen wir mit 70m Tankhöhe, macht das alleine 14bar die nötig sind. Das Starship wird nochmals gut 20m Tankhöhe haben, also mindestens 4bar mehr.
Real wird da eher mehr als 20bar, nötig sein, oder 20/8,5*4mm Blechdicke, das macht mindestens 9,5mm Blechdicke.
Vermutlich eher 12mm.
Das ist einfache technische Mechanik, kompliziert wird es erst mit den ganzen Optimierungen.

Kurz mal gegoogelt. Die führen für verschiedene Raketen folgende Tank-Wandstärken auf.

Falcon 9:  4,7mm
Arione 5:  4mm (gilt nicht für die Booster)
Saturn 5:  erste Stufe 4.32mm bis 6.45 mm
Shuttle Außentank: 2,5mm
Alte Atlas:  2.5mm bis 10 mm
Centaur Oberstufe:  0.36mm bis 0.41 mm

Würde die Angaben jetzt mal mit Vorsicht genießen, aber könnte das bei den Raketen hin kommen? Man muss natürlich mit einbeziehen, dass es unterschiedliche Werkstoffe sind.
Detaillierter wäre natürlich besser um ein annäherndes Gefühl für Super Heavy zu bekommen.
https://space.stackexchange.com/questions/13286/whats-the-thickness-and-weight-of-rocket-tanks#:~:text=Saturn%20V's%201st%20stage%20tanks,(4.32%20to%206.45%20mm).&text=Adding%20to%20Russell's%20answer%2C%20Falcon,thick%20walls%20(4.7mm).

Ich bin mir ziemlich sicher es benötigt weniger als 10mm bei der SH. 4mm Wandstärke (Stahl) können rechnerisch übrigens deutlich mehr als 8.5bar ab. Das Problem bei den Starship Poppers war etwas anderes als die reine Blechstärke. Das Schöne an SpaceX ist wir werden es bald wissen

Ich schätze mal, daß sie das selber auch noch nicht so genau wissen.
Natürlich haben sie alles bereits dutzende male kalkuliert und durchgerechnet, aber die praktische Erprobung 1:1 steht noch aus.
Die werden wie bisher testen, testen und wieder testen, Auswerten, Erfahrungen sammeln, eventuell Baumethode und/oder Stahlsorte wechseln, weiter testen und schliesslich ganze Testobjekte und Prototypen bauen. Gottseidank haben sie mit Starship schon sehr viel Vorarbeit geleistet, so verkürzt sich der ganze Prozeß.
Sie wissen, was sie erreichen wollen/müssen und welche Möglichkeiten ihnen zur Verfügung stehen. Was sich am Ende als praktikabel erweist, werden sie machen.
Vereinfacht wird das ganze auch noch dadurch, daß sie, zumindest nach Aussagen von EM, nicht vorhaben SS/SH horizontal zu legen.

4mm Wandstärke (Stahl) können rechnerisch übrigens deutlich mehr als 8.5bar ab.

Bei welchem Tank-Durchmesser? Die Zug-Belastung der Wand (und damit die benötigte Wandstärke) ist direkt proportional zu Druck und zu Tank-Durchmesser. Ist das für die 9m berechnet?

Nehmen wir mal an der Tank wäre mit Wasser gefüllt, so bedeutet dies das je 10m Tankhöhe der Druck um 1bar Steigen muss.

Das ist jetzt vielleicht nur eine Kleinigkeit, aber dennoch: Der Druck "muß" nicht steigen, der Innendruck steigt einfach mit der Höhe der Flüssigkeitssäule, das steht fest. Genauigkeit muß sein. ;-)

Was man aber muß, - man muß berücksichtigen, daß man ja einen bestimmten Druck als Eingangsdruck der Turbopumpen sowieso braucht. (Um Kavitation zu vermeiden, natürlich.) Möglicherweise kann man bei höheren Tanks die zusätzliche Gasdruckbelastung bei vollen Tanks reduzieren, und der Innendruck (Also Zugbelastung im Mantel) ändert sich dann gegenüber der kurzen Tankversion im Endeffekt kaum. Und anhand der Überlegungen weiter unten muß der Innendruck (durch Gasüberlagerung) auch zur Erhöhung der Knicksteifigkeit nicht so hoch sein wie befürchtet.)

Falls das Ding mit 1,3G starten sollte und als Passergierrakete 50% Sicherheitszuschlag nötig ist, so ergibt das je 10m Tankhöhe  ca. 2Bar mehr an Tankdruck. Oben drauf kommt die Last von der Oberstufe die wie man weis ca. 1000t Treibstoff haben wird.
Rechnen wir mit 70m Tankhöhe, macht das alleine 14bar die nötig sind. Das Starship wird nochmals gut 20m Tankhöhe haben, also mindestens 4bar mehr.
Real wird da eher mehr als 20bar, nötig sein, oder 20/8,5*4mm Blechdicke, das macht mindestens 9,5mm Blechdicke.
Vermutlich eher 12mm.

Das verstehe ich überhaupt nicht. Der Innendruck belastet doch die zylindrische Tankwand insbesondere in der Querrichtung (also "horizontal") auf Zug. (Würstcheneffekt.) Und wenn meine oberen Annahmen oben stimmen, ändert sich hier nicht viel.

Der Rest, den Du hier aufführst und in Innendruck umrechnest ist ja aber zum Großteil eine ganz andere Belastungsart. Die kann man nicht einfach in Innendruckbelastung umrechnen, behaupte ich mal.

Im Gegenteil - der Behälter Innendruck (Gasphase) vesucht ja z.B. den Behälter "in die Länge zu ziehen", und das Starship oben drauf wirkt genau entgegengesetzt - die Kräfte heben sich also teilweise sogar auf. Die Masse des Starships versucht natürlich den Zylinder "zu stauchen", erhöht damit aber nicht die beschriebene Zugbelastung in Querrichtung. Sicher, die Kombination der beiden Belastungsarten muß berücksichtigt werden, aber eine einfache Addition der Kräfte ist das auf keinen Fall.

Es handelt sich bei der SH hauptsächlich um eine erhöhte Druck- und Knickbelastung des Mantels in Längsrichtung. Und gegen das Knicken wirkt am besten eine Verrippung, weil damit das Flächenträgheitsmoment des Materials (bezogen auf eine konstante Masse) viel stärker erhöht wird, als nur durch eine größere Materialstärke. Das haben ja schon die Konstrukteure der Alten Tante Ju so gemacht.

Das ist einfache technische Mechanik ...

Einfach schon, aber etwas anders einfach ;-)

Das ist wie im Meer, alle 10m Tiefe steigt der Wasserdruck um 1bar.
Bei einer Rakete ist das erstmal gleich, nur das sich der Druck durch die Beschleunigung der Rakete noch erhöht. Solange ein Tank voll ist, besteht auch keinerlei Gefahr das die Rakete einknickt, dazu ist ein unter druck stehender Zylinder viel zu stabiel,
Erst wenn das Ding zum Teil leer ist und innen ein keinerer Druck als aussen herscht wird es gefährlich,

Zitat von: Steppenwolf am 28. August 2020, 19:39:28

4mm Wandstärke (Stahl) können rechnerisch übrigens deutlich mehr als 8.5bar ab.

Bei welchem Tank-Durchmesser? Die Zug-Belastung der Wand (und damit die benötigte Wandstärke) ist direkt proportional zu Druck und zu Tank-Durchmesser. Ist das für die 9m berechnet?

Ich hatte das auf dem NSF Forum gelesen ohne selbst zu überprüfen.

Allerdings wurde ich jetzt auch etwas skeptisch und habe das nochmal mit der Kesselformel gerechnet. Die ergibt bei D=9m / 4 mm Wandstärke und 8.5bar Innendruck eine Vergleichsspannung von ca 900N/mm2.

Damit ist höchstens bei 301 noch etwas Luft. Bei 304L liegt die Belastung eigentlich schon über der Zugfestigkeit. In bester Politikmanier bestreite ich alle früheren Aussagen und behaupte von nun an das Gegenteil

Um einfach zu einer Abschätzung zu kommen kann man überschlagsmässig einfach mal annehmen das die BFR 6000t Masse über dem unteren Tankboden oben drüber liegen.
Die Masse der Triebwerksaufhängung, der Triebwerke und der Boosterbeine lässt man einfach mal weg.
Jetzt nehmen wir mal an das die BFR mit 1,3G, also abzüglich Schwerkraft mit 3m/s^2 abhebt.
Die Last auf dem Tankboden beträgt nun 6000.000kg×13m/s^2=78MN. Dieser Druck lastet nun auf 63,6qm Tankfläsche, oder 636.000cm^2.
Das bedeutet das jedm Quartcentimeter eine Last von 122.6N liegen.
Nun fehlt noch dier 50% Zuschlag für bemannte Flüge, womit man auf 183,9N/cm^2 oder 18,9 Bar kommt.
Vergleicht man nun die benötigte Druckfestigkeit des Starships und seiner Blechdicke, also 8,5bar und 4mm, so kommt man auf eine mindestblechdicke über dem Triebwerksblock beim Tankboden von 8,7mm.
Da diese Zahl im wesendlichen aber vom Schub abhängt, dieser in höheren Luftschichten aber steigt muss man eher mit 9,5mm Mindestdicke rechnen.
Leider fällt mir gerade ein wichtiger Fehler auf, ich habe übersehen das mit Abnehmendem Tankinhalt sich zwar der statische Druck reduziert, aber mit abnehmender Masse steigt die Beschleunigung, was letztendlich bedeutet das der Druck auf dem Tankboden immer mehr vom Gasdruck im Tank kommen muss, weshalb es KEIN ABNAHME der Blechdicke geben kann.

SORRY Leute, das hätte mir vorher schon auffallen müssen.
Das kommt davon wenn man ein Problem nur von einer Sicht aus betrachtet.

NACHTRAG: EM hat gesagt das der Booster 7500t Schub haben soll, das bedeutet der Booster braucht ohne Höhenkorrektur min. 10,8mm Blech, mit eher 12mm Blech.

Ein paar Details an der Rechnung versteh ich nicht:

1) wie kommst du auf die Tankfläche? Bei ungefähr 9m Durchmesser müssten es doch annähernd 81 m² sein?
Edit: Hier hatte ich einen Ausssetzer, mit Pi/4*D² natürlich ist die Fläche richtig 
2) Es gibt ja 2 Tankböden, auf denen das Treibstoffgewicht lastet (1x Methan, 1x LOX) - aus meiner Sicht ist es nicht richtig, einfach Als Masse der Flüssigkeitsäule Startgmasse-Leermasse zu nehmen, man braucht schon eine Abschätzung für beide Flüssigkeitssäulen für sich (bzw. nur für die, welche am Ende mehr Masse hat).

Entsprechend des Wikipedia-Artikels https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship hat der gesamte stack (Starship+Sperheavy) ein Startgewicht von 5000t.

Entsprechend dieses Tweets vom Mai

https://twitter.com/elonmusk/status/1258580078218412033

Ist die gesamte Treibstoffmasse von Starship + Superheavy 4800 t, davon 78% LOX, das wären 3800t. Ich weiß nicht, welchen Anteil Starship daran hat, aber wenn wir Annehmen, es wären 3000t LOX für Superheavy, dann käme man zusammen mit der höheren Fläche auf weniger als ungefähr die Hälfte des Drucks, sodass man evtl. tatsächlich mit 8,5 bar einschließlich Sicherheitsfaktor, wie auch bei Starship rechnen kann.

Die 900 N/mm² Zugspannung, die sich aus diesem Druck bei 9 Durchmesser ergeben, könnten schon gehen. Die Angaben zur Zugfestigkeit in den Datenblättern beziehen sich auf die unbehandelte Form des Stahls, wann diese beginnt sich plastisch zu verformen.

Ensprechend dieses Videos, das ich mal gefunden habe, kann der Stahl durch Blech Rollen und ziehen einer Härtung unterzogen werden, die den Stahl Fester, aber dafür spröder macht. (Man nimmt quasi die plastische Verformung vorweg)



Bei 5:20 ist ein Diagramm zu sehen, nachdem sich so bei der Temperatur von LOX für 304L eine Zugfestigkeit bis zu 1400 N/mm² erreichen lässt.
Ich spekuliere jetzt einfach mal, dass die Herstellung der 9m Stahlringe genau so einen Härtungsprozess enthält, vermutlich wird man nicht an die Grenze gehen und noch einen Rest plastische Verformbarkeit als Sicherheit behalten.

Ich bleibe dabei dass die Wandstärke unter 10 mm liegen muss. Dazu reicht eine einfache Gewichtsabschätzung: bei einer Wandstärke von 12 mm würden alleine die Ringsegmente der Super Heavy fast 200 Tonnen wiegen. Das ergibt sich aus der Dichte von Stahl (7900 kg/m3) und der Volumenberechnung der Hülle bei einer Höhe von 70m. Die tatsächliche Höhe der Ringsemente mag etwas weniger sein, ändert aber nicht viel an der Größenordnung.

200 Tonnen nur für die Aussenhülle können nicht sein! Dazu kommen noch Triebwerke, Schubstruktur, Verstärkungen, Tankdome, Landebeine usw. Das Leergewicht wäre viel zu hoch.

Ok, ich habe gerade noch einmal recherchiert, tatsächlich findet sich eine Angabe zur Treibstoffmasse der Superheavy auf der offiziellen SpaceX-Website

https://www.spacex.com/vehicles/starship/

Wenn man bei "Overview" sich dort durchklickt (geht bei mir komischerweise nicht mit Firefox, nur Chrome), dann erhält man die Angabe, dass die SH eine Treibstoffmasse von 3400 t hat. 78% LOX davon sind sogar nur 2650t - und das ist aus meiner Sicht der Wert, den man zur Berechnung der Flüssigkeitssäule, die den Schweredruck verursacht heranziehen muss (und nicht etwa 6000t).

Man darf davon ausgehen dass der Booster so lange es geht mit dem maximalen Schub arbeitet, hier spielt das Tankvollumen eigendlich keine Rolle, den die Beschleunigung ist genau so groß wie es der Schub/Masse (differenuille Masse) in jedem Moment zulässt.
Zwar ist es so, dass der Schub mit steigender Höhe etwas zunimmt (ca. 10%), was aber nichts an dem Grundsätzlichen Verhalten ändert.
Ich schätze zwar das man den Schub vor MAXQ, begrenzt und vor Brennschluss auch noch mal, aber bis dahin muss der Gasdruck in den Tanks die ganze Zeit ansteigen und zwar in dem Maße das dier Druck durch die Beschleunigung der oben aufliegenden Masse kompensiert wird.

Da der dazu nötige Druck durch Erhitzung von wärmeren Sauerstoff, bzw. Methan kommen musswird es hierzu sicher eine redundante Regeleinrichtung geben.

Hierzu hätte ich EM gerne mal gefragt wie sie das machen.
Anders als die nötige Tankfestigkeit zu sichern, ist das ein hoch dynamischer Prozess der sehr sicher den benötigten Druck herstellen muss, bei zuviel Druck zerlegt es die Tanks, bei zu wenig implodiert das Ding.

Natürlich kann man jeden guten Stahl auf 2000 N/mm2 und mehr bringen, aber nur mit 2 Tricks:
1.) Je dünner der Werkstoff, um so geringer ist die Warscheinlichkeit, das eine Fehlstelle die maximal mögliche Festigkeit minimiert - deswegen haben dünne Fasern auch eine so hohe Festigkeit. Bezahlen muss man das damit, das WENN eine Fehlstelle auftritt, die Festigkeit an dieser Stelle natürlich extrem niedrig ist. Daher bettet man Fasern bei CFK und GFK in eine Matrix ein, so dass dann die umliegenden Fasern die Kräfte aufnehmen können. Der Effekt kommt unterhalb von 1mm Materialdicke zum Tragen.
2) Durch Walzen von Blechen und durch Ziehen von Drähten werden die Kristalle in Faserform gebracht. Dadurch hat man ebenfalls eine Art Fasern im Matrix.

Nur brechen wird die Hülle mit Sicherheit an der Schweißnaht! Dort gilt aber all das nicht mehr!
Beim Schweißen wird definitionsgemäß das Material aufgeschmolzen. Dabei schmelzen die Eisenkristalle auf und werden mit unterschiedlichen Temperaturkurven abgekühlt. Stoffe können sich entmischen und das Kristallwachstum wird neu gestartet und kann unterschiedlich von statten gehen. Habe mal gehört, man sollte in der Statik Schweißnähte mit ca 1/3 der normalen Materialfestigkeit rechnen.
Wenn die ZUVERLÄSSIG auf 600 N/mm2 in der Schweißnaht kommen habe ich großen Respekt!

In den plastischen Bereich sollte man eh nie kommen - da passieren ganz ungute Dinge.

Mal was anderes, was sich auf den kontret bevorstehenden Test bezieht (das vorher passt eigentlich eher in die allgemeine Starship/SH diskussion, auch wenn ich da nicht ganz unschuldig dran bin)

Laut der Straßensperren-Ankündigung ist der SN6 Hop jetzt doch erst morgen am 30.08. (mit backup 31.08., 01.09.)

Primary Date    August 30, 2020    8:00 a.m. – 8:00 p.m.    Closure Scheduled
Backup Date    August 31, 2020    8:00 a.m. – 8:00 p.m.    Closure Scheduled
Backup Date    September 1, 2020    8:00 a.m. – 8:00 p.m.    Closure Scheduled

https://www.cameroncounty.us/wp-content/uploads/2020/08/PUBLIC-NOTICE-OF-CAMERON-COUNTY-ORDER-TO-TEMP.-ROAD-CLOSURE.-08.30.20.pdf

Nehmen wir mal an der Tank wäre mit Wasser gefüllt, so bedeutet dies das je 10m Tankhöhe der Druck um 1bar Steigen muss.
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Rechnen wir mit 70m Tankhöhe, macht das alleine 14bar die nötig sind. Das Starship wird nochmals gut 20m Tankhöhe haben, also mindestens 4bar mehr.
Real wird da eher mehr als 20bar...

Das ist wie im Meer, alle 10m Tiefe steigt der Wasserdruck um 1bar.

Um einfach zu einer Abschätzung zu kommen kann man überschlagsmässig einfach mal annehmen das die BFR 6000t Masse über dem unteren Tankboden oben drüber liegen.

Über dem unteren Tankboden liegt die Masse der LOX Füllung zuzüglich der Kraft, mit welcher das  überlagerte Gas auf den Zwischenboden drückt. Der Rest geht über den Mantel und wird so direkt mechanisch dem unteren Boden übermittelt. Ich gehe nicht davon aus, daß sie aus diesen Gründen den Gas-Innendruck so weit erhöhen, daß für den Mantel "nichts mehr übrigbleibt". Das ist auch nicht nötig, den Mantel mit Rippen knickfest zu machen ist deutlich einfacher, als mit einem so hohen Druck zu kämpfen. Mit einer klar definierten Kraft zu kämpfen ist einfacher, als mit einem Kraft die in alle Richtungen wirkt und zusätzliche Gefahren und Probleme birgt.)

Du kannst auch die einzelnen statischen Höhen in den Behältern nicht einfach zusammmenzählen. Die Behälter sind druckmäßig voneinander unabhängig, so wie bei einem Stapel Bierdosen. Die unterste gibt irgendwann nach, aber nicht weil der Druck in der untersten zu hoch wird. Sie gibt nach, weil deren Wandung das Gewicht der oberen nicht mehr tragen kann. Auch bei Unterstützung durch den (immer gleichen) Innendruck in den Dosen,

Alle Behälterinhalte werden immer auch eine unvermeidbare Gasphase haben und sind daher grundsätzlich komprimmierbar. Sie drücken jeweils nur mit dem Druck des Gases den darüberliegenden Boden nach oben und entlasten und stabilisieren so den Mantelbereich zwischen dem eigenen Deckel und Boden. Unterhalb / oberhalb der Böden ist aber Schluß, den dort stützt sich das komplette Gewicht wieder am Mantel ab. Eine gewisse Ausnahme bildet nur ein Zwischenboden, wo man theoretisch mit "nach unten steigenden Gasdrücken" nachhelfen könnte. Zwischen der SH und dem Starship gibt es diese Möglichkeit aber nicht.

Der Mantel der SH kann zwischen seinem oberem Rand und dem Zwischenboden ungefähr so aussehen, wie die Schürze vom Startship. (Die Kräfte sind dort bis auf das Eigengewicht der zusätzlichen Segmente gleich.) Darunter dann wird weiter verstärkt, weil der Zwischenboden der SH meiner Einschätzung nach eine deutliche Kraftkomponente in den Mantel ableiten wird. (Eben um den Druck unten nicht so stark hochfahren zu müssen.)

.. bei zuviel Druck zerlegt es die Tanks, bei zu wenig implodiert das Ding.

Zu wenig Überdruck ist immer noch Überdruck, Implosion passt hier wirklich nicht. Auch wenn Du die Mechanik gerne meidest und alles den Drücken zuschieben möchtest.

Richtig ist hier: Der Mantel knickt mechanisch ein, weil er ungenügend von dem noch vorhandenen Überdruck stabilisiert wird.

Ich gehe aber (wie oben begründet) bis zum Beweis des Gegenteils nicht davon aus, daß man die Hauptlast durch den Innendruck stabilisieren wird,  Es wird aber vermutlich schwierig, auch wenn das Ding schon fliegt, an die Konstruktionsunterlagen zu kommen

So könnte es aussehen:



-> Überarbeite Version für SN8 

Über dem unteren Tankboden liegt die Masse der LOX Füllung zuzüglich der Kraft, mit welcher das  überlagerte Gas auf den Zwischenboden drückt. Der Rest geht über den Mantel und wird so direkt mechanisch dem unteren Boden übermittelt. Ich gehe nicht davon aus, daß sie aus diesen Gründen den Gas-Innendruck so weit erhöhen, daß für den Mantel "nichts mehr übrigbleibt". Das ist auch nicht nötig, den Mantel mit Rippen knickfest zu machen ist deutlich einfacher, als mit einem so hohen Druck zu kämpfen. Mit einer klar definierten Kraft zu kämpfen ist einfacher, als mit einem Kraft die in alle Richtungen wirkt und zusätzliche Gefahren und Probleme birgt.)

Wie du vermutlich weist muss der Starshiptank bei einem Sicherheitzzuschalg von 50% 8,5bar aushalten.
8,5bar, bedeuten 85N/cm². Abzüglich des Sicherheitszuschlags sind das 56,67N/cm².
Rechnen wir nun mit 9m Durchmesser, so gibt das 63,62m² oder 636.200cm².
Das ergibt:
Fmax=636200cm²*56,67N/cm²=36,05MN.
Dividiert man das nun durch 1G so gibt das einen Druck von 3675t (hier als Gewicht verwendet), was offensichtlich sehr viel mehr als die Masse das Starships ist.

Damit wäre der Beweis erbracht, der Innendruck ist die Quelle der Stabilitär des Starships, der Tank verhält sich wie ein sehr hart aufgepumpter Autoreifen.
Die Aussage das die (senkrechte) Aussenwand die Kraft aufnimmt ist komplett falsch.

Zitat von: Kelvin am 29. August 2020, 15:22:50

Über dem unteren Tankboden liegt die Masse der LOX Füllung zuzüglich der Kraft, mit welcher das  überlagerte Gas auf den Zwischenboden drückt. Der Rest geht über den Mantel und wird so direkt mechanisch dem unteren Boden übermittelt. Ich gehe nicht davon aus, daß sie aus diesen Gründen den Gas-Innendruck so weit erhöhen, daß für den Mantel "nichts mehr übrigbleibt". Das ist auch nicht nötig, den Mantel mit Rippen knickfest zu machen ist deutlich einfacher, als mit einem so hohen Druck zu kämpfen. Mit einer klar definierten Kraft zu kämpfen ist einfacher, als mit einem Kraft die in alle Richtungen wirkt und zusätzliche Gefahren und Probleme birgt.)

Wie du vermutlich weist muss der Starshiptank bei einem Sicherheitzzuschalg von 50% 8,5bar aushalten.
8,5bar, bedeuten 85N/cm². Abzüglich des Sicherheitszuschlags sind das 56,67N/cm².
Rechnen wir nun mit 9m Durchmesser, so gibt das 63,62m² oder 636.200cm².
Das ergibt:
Fmax=636200cm²*56,67N/cm²=36,05MN.
Dividiert man das nun durch 1G so gibt das einen Druck von 3675t (hier als Gewicht verwendet), was offensichtlich sehr viel mehr als die Masse das Starships ist.

Damit wäre der Beweis erbracht, der Innendruck ist die Quelle der Stabilitär des Starships, der Tank verhält sich wie ein sehr hart aufgepumpter Autoreifen.
Die Aussage das die (senkrechte) Aussenwand die Kraft aufnimmt ist komplett falsch.

Wenn nach dieser Berechnung 5,6 bar Innendruck locker reicht um die ganze Last zuverlässig zu tragen - warum schreibst Du dann zuerst etwas von "mehr als 20 bar nötig sein" und von "12mm Blechdicke"?  Siehe unten. Bei 5,6 bar reicht doch eigentlich wie bisher ein 4mm Blech, oder? 

Ich werden das mal in einer ruhigen Stunde mit meinen "alten Einheiten" nachrechnen, für die "neuen" habe ich kein "Gefühl".

Rechnen wir mit 70m Tankhöhe, macht das alleine 14bar die nötig sind. Das Starship wird nochmals gut 20m Tankhöhe haben, also mindestens 4bar mehr.
Real wird da eher mehr als 20bar, nötig sein, oder 20/8,5*4mm Blechdicke, das macht mindestens 9,5mm Blechdicke.
Vermutlich eher 12mm.
Das ist einfache technische Mechanik, kompliziert wird es erst mit den ganzen Optimierungen.

Lese doch noch mal genau nach was ich geschrieben habe, die 8,5 bar ist der Druck der für das STARSHIP benötigt werden um die Vorderungen der NASA von 50% Sicherheitszuschlage für Passagierstarts erfüllen zu können.
OHNE diese 50%, braucht das Starship 5,7bar um die Belastung gerade so zu schaffen.

Für den Booster ist das aber was komplett anderes, den da müssen die Tanks sehr viel mehr Lasten verkraften, den das Ding muss nicht nur den Schub der Oberstufe mit sechs Raptortriebwerken wiederstehen können, sondern es muss den Schub von 31 Triebwerken  gewachsen sein und das ist mehr als der Faktor 5!
Das könnte natürlich durchaus bedeuten das man doch 20mm Bleche braucht.

Ich werden das mal in einer ruhigen Stunde mit meinen "alten Einheiten" nachrechnen, für die "neuen" habe ich kein "Gefühl".

an einer Stelle kann ich das durchaus verstehen, den bei der Masse liegt die Einheit "Kilogramm" dahinter, obwohl Kilo ja für 1000 steht, würde kaum jemand 1Mg für 1000kg schreiben.

Das könnte natürlich durchaus bedeuten das man doch 20mm Bleche braucht.

20mm?!! Stahl!? Soll eine SH leer dann 500 Tonnen wiegen?

Wenigstens bräuchte man sich keine Gedanken mehr über ULA Sniper machen. Um das zu durchschießen benötigt es eine kleine Bordkanone von der Bismarck 

Vermutlich sind 20mm zu viel, ich schätze eher 10 bis 12mm, 8mm geht vermutlich nicht.
Allerdings war das auch für die Angabe von EM berechnet, also ein Kloster mit 7500t Schub.
Dummerweise passt dieser Schub nicht zu den Angaben von einer BFR Masse aus früheren Angaben von 5000t Startmasse. 7500t Schub, bedeutet 75MN das dich 5000t oder eben 5000.000kg geteilt würde eine Startbeschleunigung von 1,5G bedeuten, was definitiv nicht sinnvoll ist.
Sie werden also entweder die Zahl der Triebwerke reduzieren, die Rakete Strecken oder den Booster dicker machen. Am technisch sinnvollsten wäre es den Booster bei gleicher Triebwerksanzahl dicker zu machen, den das verbesserte das Verhältniss von  Leer- zur Abflugmasse ohne den Druck erhöhen zu müssen.
Hier gibt natürlich noch weitere Überlegungen, z.B.  könnte man die Rakete nur für unbemannte Starts Strecken, den da rechnet man mit einem Sicherheitszuschlag von nur 25%.
Was wir leider auch noch nicht wissen wie Zugfest ihr Stahl letztendlich sein wird und da reden wir von einem Faktor 2.