SRB-X

Hallo Forum,

Ich bin neulich Hier :

 http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=2179.0

Auf die Idee der SRB-X Rakete gestoßen, die 3 SRB's als erste Stufe verwendet hätte und zusammen mit einer Zweitstufe
65 Tonnen in den LEO befördern könnte,

des Weiteren wird Hier erwähnt dass 3 SRB's 100 mio $ kosten,

leider ist mein Englisch nicht besonders gut und ich kann absolut nicht einschätzen, was es mit der SRB-X auf sich hat,
aber es klingt verdammt gut, logisch und günstig.

Also, was hat es damit auf sich:

- wurde der Bau dieses Trägers jemals ernsthaft erwogen?
- gibt es noch pläne Diesen zu verwirklichen?
- macht das ganze Sinn?


mfg
Ensicube

- wurde der Bau dieses Trägers jemals ernsthaft erwogen?

Nein.

- gibt es noch pläne Diesen zu verwirklichen?

Nein.

- macht das ganze Sinn?

Nein.

Einen schönen Abend wünsche ich noch. 

warum würde das keinen sinn machen?

fast die gesamte rakete bestünde aus zuverlässigen und erprobten komponenten (SRB's)

wo liegt das Problem an diesem konzept?

Na ja, drei SRBs als Erststufe ist doch ETWAS unsicher (finde ich) und außerdem wären die Belastungen für die Nutzlast größer als bei Flüssigkeitstriebwerken. Und noch dazu kann es immer wieder zu etwas ähnlichem kommen wie bei der Challenger.

wo liegt das Problem an diesem konzept?

Absurd schlechtes Verhältnis zwischen Gesamtmasse und letztendlicher Nutzlastmasse?

Die SRBs stellen zwar viel Schub bereit, helfen aber kaum dabei ordentlich Geschwindigkeit aufzubauen, dafür brennen sie einfach zu kurz.

Uns wozu sollte man in der ersten Stufe überhaupt so viel Schub brauchen?

Soviel Schub in der Erststufe macht nur Sinn, wenn eine wirklich schwere Oberstufe drauf sitzt. Sonst muss ich Timo recht geben: wozu soviel Schub?

Mit einer Monster-Zweitstufe würde das ganze dann wahrscheinlich teurer als die Ares V (weil diese Stufe komplett neu entwickelt werden müsste).

Oder hätten wir es vielmehr mit einer Ares I Heavy zu tun?!  

Man muss sich mal die Relationen verdeutlichen: 2 SRB reichen um ein Shuttle samt ET in die Luft zu bringen. Was soll auf 3 SRB für eine Stufe sitzen??

Selbst wenn die Zweitstufe 1.000 Tonnen wiegen würde, wäre der Schub noch überdimensioniert. Und was soll man mit einer 1000 t Zweitstufe (inklusive Nutzlast) machen, wenn die SRBs ausgebrannt sind und man gerade mal so aus den dicksten Atmosphärenschichten raus ist, aber noch kaum Geschwindigkeit aufgebaut hat?

Man muss sich mal die Relationen verdeutlichen: 2 SRB reichen um ein Shuttle samt ET in die Luft zu bringen. Was soll auf 3 SRB für eine Stufe sitzen??

Da kann man gleich die ganze neue Mondbasis auf einmal starten 

Kann man die Brenndauer der SRBs nicht durch die Treibstoffform innen verändern? Jetzt ist ja zur Erhöhung des Schubs kein rundes Loch in der Mitte sondern noch "Spalten" zu Seite um die Brennoberfläche zu vergrößern. Das reduziert natürlich auch die Brenndauer stark.

Und warum liefern die SRB "nur" viel Schub aber man kann keine Geschwindigkeit aufbauen?  (F/m=a)
Klar man muss erst aus der Athmosphäre raus sein um richtig schnell zu werden, aber auch mit SRBs lassen sich doch Schubprofile durch die Treibstoffform einstellen.

Man kann nicht viel Geschwindigkeit aufbauen, da SRB schwer sind (sowohl die Hülle als auch der Treibstoff und schnell ausgebrannt sind). Um Geschwindigkeit effizient aufzubauen, benötigt man einen Antrieb mit hohem spezifischem Impuls, der also pro kg Treibstoff möglichst viel Geschwindigkeitsgewinn erzielt. Festtreibstoffe haben einen schlechten spez. Impuls, aber viel Schub. Viel Schub ist notwendig, um senkrecht überhaupt abzuheben zu können und schnell die Atmosphäre zu verlassen. Wichtige Geschwindigkeit wird danach aufgebaut, außerhalb der Atmosphäre (oder wenigstens sehr hoch) und mit möglichst tangentialer Beschleunigung.
Daher baut man Raketen heute so, dass die Erstufe viel Schub liefert, um überhaupt gegen die Schwerkraft und die Atmosphäre abheben zu können. Wenn man das hinter sich hat, braucht man einen effizienten Antrieb mit hohem spez. Impuls. Daher sind Oberstufen meist kryogen.

Daran sieht man auch eine gewisse geschichtliche Entwicklung: Die Sowjets haben beim Start den hohen Schub durch Bündelung vieler Triebwerke erreicht und machen das heute noch so (R-7, N-1, Energija, Proton). Der Rest der Welt hat dafür SRBs entwickelt, die in der ersten Flugminute den hohen Schub liefern.

Wo wir gerade ein wenig bei Trägertheorie sind:

Es gibt ja reine und primäre Feststoffträger (Scout, Vega, alles mögliche westliche ICBM-derived, GSLV). Also kann man schon Raketen mit der Technik bauen und etwas ins All bringen. Aber es fällt auf: das sind nur kleine Raketen. Große Träger nutzen Feststoff höchstens in Boostern (die Inder mischen das noch fleißig).

Ein Grund dafür ist das Verhältnis Strukurmasse/Gesamtmasse einer Stufe zusammen mit den Aspekt, dass man SRB nicht beliebig vergrößern kann. Eine Flüssigstufe hat die Eigenschaft, dass man sie einfach strecken kann. Damit sinkt das Verhältnis von Strukturmasse zu Gesamtmasse, da nur der Tank größer wird, wobei das Volumen stärker steigt als die Außenfläche, bei gleichen Triebwerken. Bei einem SRB ist das anders. Wenn ein SRB länger wird, steigt auch der Brennkammerdruck, denn ein SRB brennt über die ganze Länge und verbrennt damit gestreckt mehr Treibstoff pro Sekunde. Damit muss die Wand des SRB auch stärker werden. Der Anteil der Strukturmasse an der Gesamtmasse sinkt also nicht so stark wie bei den Flüssigstufen, oder steigt sogar ab einer gewissen Größe an.
Jetzt könnte man sage: dann mach den SRB halt nicht länger, sondern breiter. Damit passt mehr Treibstoff rein, er brennt aber nur über die ursprüngliche Länge, so dass er sogar länger brennt also vorher. Leider geht das nicht, oder nur bedingt. Da der gesamte SRB gleichzeitig seine eigene Brennkammer ist, darf deren Volumen nur bis zu einer gewissen Größe wachsen, da sonst der Brennkammerdruck abfällt (und der SRB erlischt.)
SRB haben also klare Designgrenzen bzgl. Anwendung, aber auch bei der "Aufwuchsfähigkeit". Man kann sie ab einer gewissen Größe nicht mehr selbst wachsen lassen, sondern höchstens noch durch Bündelung mehrere SRB die Leistung steigern. Dabei schleppt man dann aber wieder viel (dann auch doppelte) Strukturmasse mit (viele Zwischenwände).

Bei kleinen Raketen macht sich das nicht so bemerkbar. Daher gibt es dort Feststoffkonzepte, die die schlechte Effizienz hinnehmen, um einfache Technik zu erhalten. Bei großen Trägern hingegen ist das nicht mehr machbar.

PS: Puuuh .... ist das verständlich?  

Yepp!

Du hast aber was wichtiges vergessen:
Mit Formen wie einem Stern usw kann man auch bei unterschiedlich breiten / langen Boostern den Brennverlauf anpassen kann.
Also Skalierbarkeit jenseits der von Dir angesprochenen länge / breite -Änderung ist definitiv gegeben.

Nein Klaus, das habe ich schon bedacht:

Der SRB brennt immer über die gesamte Länge. Auch wenn ich die innere Geometrie etwas anpasse, brennt bei einem längeren SRB immer mehr Treibstoff und macht damit mehr Druck.
Auch einem breiteren SRB hilft eine andere Oberflächenform nicht, denn das innere Volumen wird einfach zu groß, dass er nicht mehr brennen kann.

Mit den inneren Formen kann man den Schubverlauf beeinflussen, aber nicht die genannten Grenzen über alle Grenzen verschieben.

aber nicht die genannten Grenzen über alle Grenzen verschieben.

Nicht über alle Grenzen klar, aber erwähnenswert fand ich das in diesem Zusammenhang schon.

Das ein SRB nicht wachsen kann, habe ich ja auch nicht gesagt (s. ARES). Aber er kann nicht beliebig groß werden, was eine Flüssigstufe theoretisch kann, und dabei würde ihre Struktur sogar immer effizienter. Mir ging es darum zu zeigen, warum große Raketen keine Festoffraketen sind.

Nu sind ja alle Klarheiten beseitigt .

Vielen Dank für die Erklärung, war gut Verständlich.
Also nur Feststoff würde schon gehen, aber ist uneffektiv. Besser mit viel Schub aus der Atmosphäre raus und dann oben die hochgebrachte Masse effektiv mit einem kryogenen Triebwerk in Geschwindigkeit umsetzen.

Könnte man Feststofftriebwerke nicht auch (*mal ganz zu ende überleg*) kugelförmig machen und unten eine Düse dran? Dann könnte man es doch toll wachsen lassen, stabiler wäre es auch und die tote Masse nimmt nicht so zu beim wachsen.

Irgendwann wird da auch das Volumen zu groß. Außerdem müssen Raketen ja schlank bleiben, da sie durch unsere dichte Atmosphäre durch müssen.

Und noch was: Solche Festoffantriebe gab es schon: Viele der Star- und PAM-Triebwerke sind eigendlich Kugeln mit Festtreibstoff mit einer Düse unten dran. Hier bei der Mission STS 5 kann man die PAM-D-Stufe sehr gut sehen:

Auch wenn ich die innere Geometrie etwas anpasse, brennt bei einem längeren SRB immer mehr Treibstoff und macht damit mehr Druck ...

Dabei muss man aber auch daran denken, dass mit schwindendem Treibstoffvolumen das Brennkammervolumen größer wird. Dadurch sinkt letztlich der Druck. Ein Feststoff-Booster wird also mit der Zeit ineffektiver. Das kann man durch eine günstige Geometrie nur herauszögern aber kaum verhindern.

http://www.bernd-leitenberger.de/img/schuberlauf-srb.gif

GG