Startanlagen für das Starship

Es gibt mehrere Freiheitsgrade die SpaceX nutzen kann um die Belastungen zu Reduzieren.
Hier sollte man erstmal die verschiedene Belastungsarten trennen:
1) Hitze
2) Gasstrahl mit ca. sechsfacher Schallgeschwindigkeit
3) Druckschwankungen durch Dichteschwingungen aufgrund der Dispersion
    der Gasstrahlen die auch Hochenergie Schall mit sehr hohen Amplituden. (Mindestens dreistelliger Megawattbetrag)

Das ganze kann man noch weiter verfeinern um z.B. Wechselwirkungen zu erforschen.

Ich behaupte mal, dass der schlimmste Fehler darin zu finden war, das es den Leuten nicht klar war das ein Statik Fire nicht viel Aussagekraft dazu hatte Vorauszusagen wie sich Resonanzen dazu beitragen können wenn zum Beispiel 7000t Schub anstatt 6000t Schub haben.
Nach meiner Meinung nach wäre es am besten wenn die Gasstrahlen von jeweils 1/6 der Triebwerken über eine Lücke zwischen zwei Stützbeinen nach außen übertragen würde. Da es aber quasi drei Triebwerksringe mit drei, 10 und 20 Triebwerken gibt, gibt's kein ganzzahliges Teilerverhältnis.
A)   3/6 --> 0,5
B) 10/6 --> 1+2/3
C) 20/6 --> 3+1/3
Will man nun eine Symmetrische Verteilung  der Triebwerksgasstrahlen nach außen leiten, so geht das nirgends Perfekt den bis auf die inneren drei Triebwerke.
Da die beiden inneren Ringe aber beweglich sind, könnte man die Triebwerke so ausrichten, das folgende Triebwerke ihren Gasstrahl jeweils zwischen zwei Beinen die den OLM Tragen, abgeleitet werden.

Hier mal eine Möglichkeit die Triebwerke durch Prallenblatten und für die beiden inneren Ringe die Steuerbarkeit der 13 Triebwerke so umzuleiten das Richtung Turm nur der Gasstahl von vier Raptoren umgeleitet wird und bei den andern fünf Lücken sechs, oder in einer Lücke, 5  der Triebwerksgase umzuleiten.

r1..r3 stellt der Triebwerksring dar.
Würde man das von oben betrachten würde der Turm und die erste Lücke zwischen den Beinen in Richtung 12 Uhr liegen.

LÜCKE 1
11 bis 1:   (1 Lücke Zeigt Richtung Turm oder 12Uhr)
   r1:-
   r2:1
   r3:1-3
(Summe 4)

LÜCKE 2
1 bis 3:   (2 Lücke rechts vom Turm oder 2uhr)
   r1:1   
   r2:2+3
   r3:4-6
(Summe 6)

LÜCKE 3 oder 4h
3 bis 5:   (3 Lücke rechts vom Turm oder 4uhr)
Hier gilt es dann Mittels
   r1:-   
   r2:4+5
   r3:7-10
(Summe 6)

LÜCKE 4
5 bis 7:   (4 Lücke rechts vom Turm oder 6uhr)
   r1:2
   r2:6
   r3:11-13
(Summe 5)

LÜCKE 5
7 bis 9:   (5 Lücke rechts vom Turm oder 8uhr)
   r1:-   
   r2:7+8
   r3:14-17
(Summe 6)

LÜCKE 6
9 bis 11:   (6 Lücke rechts vom Turm oder 10uhr)
   r1:3
   r2:9+10
   r3:18-20
(Summe 6)

Die Prallplatten sollten so weit wie möglich von den Triebwerken entfernt liegen und die Aufprallrichtung so sein das der Strahl möglichst wenig umgelenkt werden.

Mir fällt dazu sicher noch erheblich mehr ein, aber ich Muss leider Morgen früh wieder Raus.

Die Temperatur ist bei dem Beton nicht ausschlaggebend.
Ihr müsst weg von der Vorstellung, das sich der Strahl in den Beton gefressen hat.
Die maximale Beaufschlagung mit Flammen dauerte max 20 Sekunden. Die Temperatur lag bei c 1700 Grad.
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton beträgt  ca 1,8 W/(mK).

Das bedeutet, dass die Temperatur in der kurzen zeit nur Millimetertief in den Beton eindringen kann. Der Beton wurde mechanisch zerbrochen, er ist nicht gescholzen. Die Stahlplatten helfen gegen die mech. Belastung eigentlich gar nichts.

 

Super Beitrag, Klakow, aber an einem Punkt musste ich schlucken. Ich denke, die Belastungen bei Static fire und Launch wird ApaceX sehr genau kennen. Da steckt jahrelange Forschung drin, unzählige Simulationen und Messungen. Ich vermute vielmehr, man hat sich kein Bild davon gemacht, wie stark der Beton durch den static fire Test vorbeschaedigt war. Da haette man genauer hinschauen müssen. Dafür zahlt man jetzt den Preis. Man kann ja spekulieren, ob Königsmann, quasi Qualitätsmanager, da vorab sein Veto eingelegt haette. Jetzt ist man schlauer und wer weiß, vielleicht hat man auch daraus was gelernt.

Die Temperatur ist bei dem Beton nicht ausschlaggebend.
Ihr müsst weg von der Vorstellung, das sich der Strahl in den Beton gefressen hat.
Die maximale Beaufschlagung mit Flammen dauerte max 20 Sekunden. Die Temperatur lag bei c 1700 Grad.
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton beträgt  ca 1,8 W/(mK).

Das bedeutet, dass die Temperatur in der kurzen zeit nur Millimetertief in den Beton eindringen kann. Der Beton wurde mechanisch zerbrochen, er ist nicht gescholzen. Die Stahlplatten helfen gegen die mech. Belastung eigentlich gar nichts.

Bei 1700 Grad sicher nicht, aber wenn die von innen und außen gekühlt werden und zumindest nicht waermer als 500 Grad werden, dann sollte das schon was bringen.

Es ist irrelevant.
Es ist nicht die Temperatur die Probleme macht.
Die Einwirkdauer ist einfach zu kurz.

Es ist sicherlich möglich das Wassergekühlte Stahlplatten der Temperatur Standhalten, aber selbst ungekühlte Platten würden in der kurzen Zeit nicht schmelzen wenn sie ein paar cm dick sind.

Gegen die Druckfronten und Vibrationen hilft das nicht.

Es ist irrelevant.
Es ist nicht die Temperatur die Probleme macht.
Die Einwirkdauer ist einfach zu kurz.

Es ist sicherlich möglich das Wassergekühlte Stahlplatten der Temperatur Standhalten, aber selbst ungekühlte Platten würden in der kurzen Zeit nicht schmelzen wenn sie ein paar cm dick sind.

Gegen die Druckfronten und Vibrationen hilft das nicht.

Mir gehts auch gar nicht ums schmelzen, sondern um die Formfestigkeit. Werkstoffkunde liegt zu lange zurück, aber Stahl oder Eisen sollten zumindest nicht so leicht brechen wie Beton, respektive reißen. Da würde ich halt den Vorteil vermuten. Stahlbeton war halt billig. Jetzt zahlt man doppelt.

Grob ueberschlagen duerfte eine Platte 20m*20m*1m  etwa 30 Mio. Dollar kosten. Problem, man wuerde einen signifikanten Teil der weltweiten Wolframproduktion verbrauchen. Das wuerde nie funktionieren.

Aus dem gleichen Grund dürften Tantalplatten (Schmelzpunkt 3300°C) auch eher unrealistisch sein... wir werden einfach die Stahlplattenkonstruktion inkl. Kühlung abwarten müssen.

Bezüglich den lange Sekunden auf dem Pad: Das war doch deutlich länger als beim SF, oder? Und das langsame abheben und die geringe Beschleunigung deutet für mich darauf hin, dass es so nicht gewollt war. Wenn das nominal abläuft sollte die Einwirkzeit der Flammenfront dementsprechend kürzer ausfallen. Allerdings steigt dadurch die Spitze der maximale Belastung... knifflig.

Wie gesagt es wird ein Problem gelöst welches keins ist.
Beton kann den Anforderungen entsprechen, wenn die Parameter Druck und Vibrationen geändert werden.
Wenn das Pad so bleibt nur aus Stahl, ist das Problem der Druck und Vibrationsbeanspruchung der Triebwerke nicht gelöst.
Wenn etwas Meterdicken Beton zerstören kann, war es wohl ein riesen Dusel, das nicht noch mehr Triebwerke geschädigt wurden.
Auch die später ausgefallenen Triebwerke können auf die Schäden beim Start zurückzuführen sein.
Entweder muss das Pad 30m höher gebaut werden, oder es benötigt Kanäle wie alle anderen Anbieter auch haben.

O.k. die Hitze war es nicht.
Also Schallwellen und Vibrationen.
Inwiefern können wir (und SX) nun hoffen, daß diese wassergekühlten Stahlplatten da was helfen?
Das Deluge-System kommt ja dann auch noch dazu. Zumindest von diesem erwarte ich mir eine deutliche Abschwächung der Schallwellen.
Was hilft gegen die Vibrationen?
Sind da noch andere Kräfte beteiligt?

Edit: "30 Meter höher" könnte vermutlich helfen, aber ist wohl unrealistisch, dann bleibt wohl nur der Flammkanal/Abweiser

Aber ich vermute halt nachwievor stark, daß sie es jetzt erst nochmal so, bzw. eben mit Stahlplatte und Deluge versuchen werden.

Mir gehts auch gar nicht ums schmelzen, sondern um die Formfestigkeit. Werkstoffkunde liegt zu lange zurück, aber Stahl oder Eisen sollten zumindest nicht so leicht brechen wie Beton, respektive reißen.

Das sehe ich auch so, der Hauptunterschied zwischen Beton und Stahl liegt in der Zugfestigkeit, was sich m.M.n. entschieden auf den "Zusammenhalt" auswirken sollte. Bei Beton können durch mangelhafte Zugfestigkeit (und Sprödigkeit) mit etwas Pech einzelne Teile herausgelöst werden und damit wird dann die ganze Struktur nach und nach zerstört und abgetragen. Nur eine einigermaßen glatte und zusammenhängende Fläche kann die Gase "geordnet" ableiten. Jede entstandene "Hürde" bietet einen Angriffspunkt.

Mein Beitrag von der Nacht war als erster Punkt wie man verhindern kann das die Druckwelle fast synchron und nahezu senkrecht auf den Boden knallt.
Das brechen diese Front durch Ablenkung aus den sechs Lücken zwischen den Beinen hätte das Problem erstmal verkleinert.
Sorgt man jetzt noch für deutlich mehr Höhe zwischen Triebwerken und der Umlenkplatten für die sechs Segmente, so kann man jeweils die Triebwerke zweier gegenüberliegenden Segmente gemeinsam Zünden. Da diese fast zum selben Zeitpunkt getroffen werden, sind die Umlenkkräfte fast Symmetrisch.
Hierdurch gibt es bei der ersten Ablenkung z.B. um 45°, keine vollständige Reflextion in Richtung Triebwerke, sondern raus zu den Fenstern. Dadurch das ich oben die Triebwerksanzahl im ersten und dritten Fenster reduziert habe, fällt der beschränkte Platz zwischen PLM und Turm nicht so stark ins Gewicht.
Die Ablenkplatten kann man nun so konstruieren, das sie nicht nur die Abgasstrahlen umlenkt, sonder sie auf Vertikal spreizt.
Seitlich geht das kaum,weil ja hier die sechs Beine des OLMs im Weg sind.
In einem nächsten Schritt kann man die sechs Abgasstrahlen der Fenster weiter umlenken und weiter auffächern.

...... Entweder muss das Pad 30m höher gebaut werden, oder es benötigt Kanäle wie alle anderen Anbieter auch haben.

Genau so sehe ich das auch.  Wie gesagt: Startpatz N1 oder Saturn5 oder Proton mal etwas genauer ansehen bitte. N1 Startplatz passt am besten.

Die entscheidende Frage für einen weiteren Start wird sein, nachdem alles aufgeräumt und wiederaufgebaut wurde, was die FAA dazu sagt.
Die Faktoren Lärm und Trümmer dürften durchaus Einfluss auf die Entscheidung haben.
Und Pad 39a wird vermutlich erst weitergebaut, wenn Boca Chica funktioniert.

Im heutigen Senkrechtstartervideo vom japanischen Mondlander erzählte Moritz,
dass die FAA ihre Startlizenz für die zugesagten 5 Starts zurückgezogen hat.
Andere Quellen dafür habe ich noch nicht gefunden.
Da wird SX noch einiges bereinigen müssen, um die Lizenz wieder zu erhalten, denke ich.
Aber auch das werden sie schaffen.

Der Punkt ist das selbst ohne Resonanzen ca. 7500t auf den Boden knallen, da es sich hier aufgrund des senkrechten auftreffends des Abgasstrahl sich kaum eine Strömung aufbauen kann, wirkt sich das auf dem Boden und an den Triebwerken so aus das laufen massivste Schläge auftreffen. Das ist ein wenig so als würde ein Wahnsinniger um sich schlagen. Ich war zwar nicht direkt bei dem Versuch dabei, aber das muss echt der Wahnsinn gewesen sein.
Ich glaube nicht das selbst mit der Stahlplatte hier wirklich eine Verbesserung eintritt.
Was wirklich hilft, ist viel mehr Platz zwischen Triebwerken und Umlenkplatten, Flamgraben und viel Wasser zum Schutz und für die Lärmdämpfung.

Den Gedanken das man bei einem Start vom Mars die selben Probleme hätte teile ist so nicht, den auf dem Mars braucht man ca. 2,5x weniger Schub zum abheben, also statt ca. 1500t nur 625t.
Weiterhin hilft hier auch die dünne Atmosphäre, die Triebwerke haben sofort mehr Schub und die Gasse können sich besser ausbreiten.

Im heutigen Senkrechtstartervideo vom japanischen Mondlander erzählte Moritz,
dass die FAA ihre Startlizenz für die zugesagten 5 Starts zurückgezogen hat.
Andere Quellen dafür habe ich noch nicht gefunden.
Da wird SX noch einiges bereinigen müssen, um die Lizenz wieder zu erhalten, denke ich.
Aber auch das werden sie schaffen.

Das Muss die FAA auch, den offensichtlich sind die rum fliegenden Trümmer eine Gefahr.
Leider nährt das meine Vermutung das es eher ein Jahr wird bis wir den nächsten Versuch sehen werden, dann mit Flamgraben usw.

Das Muss die FAA auch, den offensichtlich sind die rum fliegenden Trümmer eine Gefahr.
Leider nährt das meine Vermutung das es eher ein Jahr wird bis wir den nächsten Versuch sehen werden, dann mit Flamgraben usw.

Wenn sich tatsächlich die FAA einschaltet kann das leider tatsächlich so kommen. Dann hätte Sparfuchs EM wirklich mal voll daneben gegriffen mit seinem Ansatz "Weniger ist mehr" und von der Erfolgsbilanz bliebe dann nur mehr ein gelungenes Abhaben der Rakete.

Zitat von: Klakow am 25. April 2023, 23:27:54

Das Muss die FAA auch, den offensichtlich sind die rum fliegenden Trümmer eine Gefahr.
Leider nährt das meine Vermutung das es eher ein Jahr wird bis wir den nächsten Versuch sehen werden, dann mit Flamgraben usw.

Wenn sich tatsächlich die FAA einschaltet kann das leider tatsächlich so kommen. Dann hätte Sparfuchs EM wirklich mal voll daneben gegriffen mit seinem Ansatz "Weniger ist mehr" und von der Erfolgsbilanz bliebe dann nur mehr ein gelungenes Abhaben der Rakete.

Es gibt mehrere Quellen, die berichten, die FAA haette die Starterlaubnis suspendiert, weil das Truemmerfeld nach der Sprengung groesser war, als erwartet. Inwiefern das stimmt, ist schwer zu sagen, da es keinerlei Meldung der FAA gibt. Es ist voellig unmoeglich, vorherzusagen, ob das stimmt und wie lange der Re-Evaluierungsprozess dauern kann.

Ich werfe mal einen Link in die Runde, wie die FAA das Thema Raumfahrt behandelt.

FAA mishape investigation

Wenn sich tatsächlich die FAA einschaltet kann das leider tatsächlich so kommen. Dann hätte Sparfuchs EM wirklich mal voll daneben gegriffen mit seinem Ansatz "Weniger ist mehr" und von der Erfolgsbilanz bliebe dann nur mehr ein gelungenes Abhaben der Rakete.

Möglich, aber EM ist ja nicht nur ein Sparfuchs, sondern (offensichtlich) auch ein Überzeugungstalent...

CNBC Artikel

However, the FAA told CNBC via e-mail that the explosion activated something called an “anomaly response plan,” which is part of a 2022 Programmatic Environmental Assessment completed by the company along with state and federal agencies, and that SpaceX has additional “environmental mitigations” they must complete before launching again. The plan “was triggered by debris entering adjacent properties,” the FAA noted.

After completing the list of tasks in the plan and mitigations SpaceX will need to ask the FAA to amend their launch license, to gain clearance for another test flight.

The Center for Biological Diversity attorney, Jared Margolis, believes the FAA requirements will be minimal and easy for the company to fulfill, but not ultimately effective in safeguarding local residents’ wellbeing and endangered species.

Die FAA teilte CNBC jedoch per E-Mail mit, dass die Explosion einen so genannten "Anomalie-Reaktionsplan" auslöste, der Teil einer programmatischen Umweltprüfung aus dem Jahr 2022 ist, die das Unternehmen zusammen mit staatlichen und bundesstaatlichen Behörden durchgeführt hat, und dass SpaceX vor einem erneuten Start zusätzliche "Umweltmaßnahmen" durchführen muss. Der Plan wurde durch das Eindringen von Trümmern in angrenzende Grundstücke ausgelöst", so die FAA.

Nach Abschluss der im Plan aufgeführten Aufgaben und Abhilfemaßnahmen muss SpaceX bei der FAA eine Änderung seiner Startlizenz beantragen, um die Genehmigung für einen weiteren Testflug zu erhalten.

Der Anwalt des Center for Biological Diversity, Jared Margolis, ist der Ansicht, dass die Anforderungen der FAA minimal und für das Unternehmen leicht zu erfüllen sind, aber letztlich nicht dazu beitragen, das Wohlbefinden der Anwohner und gefährdete Arten zu schützen.

Mit Deepl uebersetzt

Nachtigall ick hoer Dir trapsen

Also noch ein paar Monate dauert es damit bestimmt!:

Erst Sichtung, Reparatur und Verbesserung der Startanlage,
dann neuer Antrag auf eine weitere Startgenehmigung,
dann Kontrolle der Verbesserung durch die FAA-Beamten,
dann Bearbeitung des Antrags durch die FAA,
dann (hoffentlich!) Erteilung der Startgenehmigung,
dann endgültige Startvorbereitungen, aber eventuell sogar erst jetzt erste SF (!)

Also die 1-2 Monate vom EM sind total illusorisch. War eh vollkommen unseriös dies zu verkünden, noch bevor überhaupt feststand, was da jetzt alles kaputt ist! (Rückblickend waren all diese bisherigen Terminankündigungen von EM reines Wunschdenken und hatten nie was mit der Realität zu tun.)

Ich denke das ist ein Missverständnis. Er kann Dinge fordern, erhoffen. Aber das nimmt man doch nicht Ernst. Die Frage ist doch, hat man die offensichtlich seriöseren Ankündigungen zum JWST Ernst genommen?

...Er kann Dinge fordern, erhoffen. Aber das nimmt man doch nicht Ernst.

So ist es. Aber das wissen wir doch schon von Anfang an  Also braucht man es nicht ernst nehmen sondern die mögliche Startanlage.

SpaceX musste doch bestimmt bei der FAA auch ein Gutachten nachweisen was passiert wenn die Rakete auf dem Pad explodieren würde. Ich kann mir nicht vorstellen, das hier die FAA was vergessen hat.
Es mag komisch klingen, aber die Probleme mit dem Starliner sehe ich in der Beurteilung als viel gravierender an als den zugegeben hohen Materialschaden einer experimentellen Rakete. Insbesondere auch im Bezug auf den finanziellen Schaden für den "gewöhnlichen" Steuerzahler.

Eine explodierende Rakete dieser Größer macht nun mal einen ordentlichen rums, anders geht das nicht.
Was vielleicht klappt ist der Versuch das vor allem heiße Luft, äh, sowas ähnliches entsteht, das gibt immer noch einen ordentlichen rums, könnte aber bis auf ein paar Fensterscheiben alles sein.
Will man auch das 100% sicher verhindern, sind sie an falscher Stelle, dann brauchen sie ne Insel oder eine Sackgasse eines hohen Talkessels oder so was ähnliches. Mag sein das es sowas irgendwo gibt, aber "am Arsch der Welt", sollte der auch nicht gerade sein.
Wenn sie ganz viel Pech haben, haben sie außer dem Startplatz noch ein ganz anderes Problem, den die Farben des Antriebsgasstrahls könnte darauf hinweisen, dass die Verbrennung aufgrund von Resonanzen in den Tanks, bei großer Triebwerksanzahl, sehr ungleichmäßig  wurde. Sowas kann man vielleicht mit Blechen in den Tanks verhindern, es kann aber auch sein das die Prinzipiell mit soviel Triebwerken unlösbar ist, dann müssten sie den Booster eigentlich weitgehend neu konstruieren so das dann vielleicht anstatt 33 Raptoren vielleicht 13 Raptoren (V2) ihren Dienst verrichten Das würde vermutlich 1 bis 2 Jahre kosten, vielleicht auch mehr!?
So ein Raptor V2 sollte dann etwa 600t Schub haben und die Glocke, Leitungen usw. ca. 60% mehr Durchmesser.
Triebwerksanordnung 8 Außentriebwerke, vier in der Mitte zwischen der Achse und dem Außenring und eines in der Achse.
Jedenfalls ist das ein Rückfall der das Projekt locker mehr als sechs Monate kosten wird.

Wenn das wirklich zwei Jahre oder so kosten wird, wäre es vielleicht besser der FH erstmal ne neue Oberstufe mit einem Raptortriebwerk zu spendieren und die Oberstufe zumindest verlängern.
Vermutlich würde das der FH 30% mehr Nutzlast in den LEO verschaffen und als neue F9 Oberstufe dann eher 40% mehr Nutzlast.
Am schnellsten würde es aber gehen, wenn man der Oberstufe ein Durchmesser von 5m bis 6m spendiert, die Stufe dann aus Edelstahl.

Wenn sie Pech haben, wird der Start mal in den Annalen einer der schlimmsten Tage von SpaceX verzeichnet sein.