Raketenflug

Bus.

Ich find das Busbeispiel nicht passend. Denn das Shuttle hört ja ohne SRB's nicht sofort auf zu beschleunigen! Die SSME brennen ja noch.
Also fällt höchstens die Beschleunigung von vielleicht 2g erstmal auf vielleicht knapp über 1 g (langfristig erst auf unter 1) was einen ja immernoch in den Sitz drückt.

Fällt also die Beschleunigung ruckartig von 2g auf 1,2g dann gibt es doch keinen Ruck nach vorne oder?

Gruß, Klaus

Fällt also die Beschleunigung ruckartig von 2g auf 1,2g dann gibt es doch keinen Ruck nach vorne oder?

Im Bus stehend schon , aber eher aus "regelungstechnischen Gründen", da unsere Muskeln sich auf das "Kontern" der vorherigen Kräfte eingestellt haben. Wenn die sich plötzlich ändern (also hier nur verringern), muss der "Regelkreis" unseres Organismus sich erst anpassen. Unsere Beine drücken kurzzeitig, quasi verzögert, zu stark, was uns im Endeffekt nach vorne drückt/beschleunigt.

Aber auch im Busbeispiel geht es eher um die Wirkung der Kräfte an sich, nicht um den kurzen Zeitraum, in dem sie sich aufbauen..

Wollen wir jetzt auch noch Busfahrten diskutieren? Meiner hier fährt mir zu selten ...  

Naja, unser ursprüngliches Ziel war ja sich die Kräfte vorzustellen wenn plötzlich der Schub nachlässt. (nicht aufhört)

Offenbar kann man sich das also nicht so vorstellen als würde man im Bus stehen. Eher als würde man im Auto vollgas geben und plötzlich viel Gas wegnimmt (aber noch etwas Gas beibehält)... Das wirft einen ja nicht in die Gurte oder? (Bei dem Schnell will ich es einfach nicht ausprobieren  )

Gruß, Klaus

Denn das Shuttle hört ja ohne SRB's nicht sofort auf zu beschleunigen! Die SSME brennen ja noch.

Das kommt halt drauf an, wie hoch der Widerstand (Gravitationskraft, Luftwiderstand, etc.) ist. Wenn dieser höher ist, als der Schub, ergibt sich eine negative Beschleunigung und damit auch negative g-Kräfte.

Bei einem normalen Shuttle-Start und Booster-Abtrennung nach ca. 2 Minuten erhöht sich nach der SSRB Seperation die Beschleunigung sogar leicht.

STS-119: http://www.cbsnews.com/network/news/space/119/119ascentdata.html
STS-127: http://www.cbsnews.com/network/news/space/127/127ascentdata.html

Gruß  

Das kommt halt drauf an, wie hoch der Widerstand (Gravitationskraft, Luftwiderstand, etc.) ist. Wenn dieser höher ist, als der Schub, ergibt sich eine negative Beschleunigung und damit auch negative g-Kräfte.

Diese setzen ja aber nicht sofort ein, sondern über einen gewissen Zeitraum. Die Trägheit der Masse sorgt dafür das die alte Beschleunigung nicht ruckartig abnimmt sondern etwas "gemächlicher".

Gruß, Klaus

Hallo Klaus,

da stellst du gerade die Kausalität irgendwie auf den Kopf, bzw. stellst Trägheit in einen falschen Zusammenhang. Trägheit sorgt nicht dafür, dass Beschleunigungen sich irgendwie entwickeln (langsam oder schnell). Beschleunigungen kommen direkt aus den angreifenden Kräften. Wenn die sich ändern, ändert sich auch die Beschleunigung, auch sofort/schlagartig, wenn die Kraft sich unstetig ändert.

Hi Daniel,

stimmt, keine Ahnung wie ich auf diese "blöde" Idee gekommen bin.  

Gruß, Klaus

Wir hatten ja zu Zeiten der ARES I-X die Diskussion über die Stabilität einer Rakete im Flug und mussten die "etwas unsägliche" (bzw. zu einfach gehaltene) Besenstielanalogie aus der Welt schaffen, aus der man zu schnell ableitet, dass ein hoher Schwerpunkt destabilisiert.
Jetzt lese ich gerade in der aktuellen Auflage des "Handbuchs der Raumfahrttechnik", und siehe da, auch dort schreiben die Autoren:

Um den Schwerpunkt nach oben zu verlagern, ist es bei kryogenen Treibstoffen hilfreich, den Wasserstofftank näher zum Triebwerk hin zu verlagern, um über die größere Tankhöhe des Wasserstoffs und das größere Gewicht des Sauerstoffs eine effektivere Schubvektorkontrolle zu ermöglichen.

_{(Hervorherbung durch mich)}

Ein hoher Schwerpunkt ist gut ... (wobei es noch andere Kriterien gibt, die gegen einen hohen Schwerpunkt sprechen.)

Je weiter die Triebwerke vom Schwerpunkt entfernt sind, desto größer ist der Hebelarm und desto größer wird das durch die Triebwerke auf die Rakete übertragene Drehmoment.

Satelliten sind Leichtbauweltmeister. So einen Fluchstart würden sie nicht überleben. Eine Raumkapsel ist im Vergleich ziemlich massiv gebaut. ...
So oft gehen Raketen ja nicht verloren ... es erscheint daher sinnvoller in sichere und effektive+effiziente Raketen investieren, anstelle am "falschen Ende" die Lösung zu suchen.

Danke, da hast Du en passant eine Frage beantwortet, die mich schon eine Weile umtreibt.
Ob der Satellitenhersteller/-betreiber, dessen gutes Stück gerade brennend vom Himmel fällt die Sache auch so sieht, ist eine andere Baustelle 

Grüße
Widex

Auf was willst du hinaus? Dass die Kunden ihre Satelliten lieber stabiler bauen (unter Verzicht auf Nutzlast), um sie im Falle eines Fehlstarts mit einem Rettungssystem absprengen zu können? Mir scheint, als handelte es sich dabei um eine absolute (Kunden-) Minderheitsmeinung...

Auf was willst du hinaus? Dass die Kunden ihre Satelliten lieber stabiler bauen (unter Verzicht auf Nutzlast), um sie im Falle eines Fehlstarts mit einem Rettungssystem absprengen zu könne.? ...

Nein, da hab ich mich mißverständlich ausgedrückt: Leichtbau ist ein Muß. Ich meinte vielmehr den Fall, dass ein Kunde seinen schönen (Leichtbau-) Satelliten bei einem mißlungenem Start abstürzen sieht - DANN könnte ich mir den Wunsch nach einem Retungssystem bei ihm vorstellen. 
Außerdem sind die ja alle versichert.

Tja, "No Risk, no Fun!" 

Mal ehrlich, das wird alles genauestens durchkalkuliert, folglich werden den Firmenbossen eines zerfetzten Satelliten solche Gedanken nicht kommen.

...aber die beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure die Jahre da dran gearbeitet haben sicher

...aber die beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure die Jahre da dran gearbeitet haben sicher

Dann haben die aber was zu tun - besser als wenn alles funktioniert, dann werden da wohl ein paar Leute entlassen werden, weil man keine Startverluste ausgleichen muss (zugegeben, dass macht nicht viel aus).
Die Versicherungen könnten sich aber u.U. sehr dafür begeistern.
mfg websquid

Die Experten wissen, dass moderne Raketen so gut wie nie versagen, und mit unwahrscheinlichen Fehlern außerhalb ihrer Einflußmöglichkeit beschäftigen sie sich folglich nicht.

Zitat ursprünglich aus dem Thread zum zukünftigen europäischen Träger.

Falls sich einige über die Leistung von Variante 6 wundern im Vergleich zur Ariane 5: Die hohe Leistung kommt trotz kleinerer Hauptstufe daher, dass ich davon ausgehe, dass die H150 eventuell erst im Flug gezündet wird - "heiße" Stufentrennung wie bei den Russen - und höhere Beschleunigung die Gravitationsverluste verringert

Hallo websquid,

wieso bringt eine spätere Zündung der Hauptstufe eine höhere Leistung? Du sprichst doch selbst die Minimierung des Gravitationsverlusts an. Dazu zählt hohe Beschleunigung am Anfang (wenn man noch "sehr" senkrecht unterwegs ist) und möglichst viel Masse sehr früh loszuwerden. Daher wäre hierfür eine frühe Zündung auch in der Hauptstufe sinnvoll.
Wenn man die Hauptstufe erst später zündet, hat das oft etwas mit der Veränderung des Flugprofils zu tun, um hohen dynamischen Druck und aerodynamische Verluste zu verringern, um Beschleunigungen einzuhalten oder um ein zu frühes Ausbrennen aller Stufen vor dem "level off" zu verhindern.

wieso bringt eine spätere Zündung der Hauptstufe eine höhere Leistung? Du sprichst doch selbst die Minimierung des Gravitationsverlusts an. Dazu zählt hohe Beschleunigung am Anfang (wenn man noch "sehr" senkrecht unterwegs ist) und möglichst viel Masse sehr früh loszuwerden. Daher wäre hierfür eine frühe Zündung auch in der Hauptstufe sinnvoll.
Wenn man die Hauptstufe erst später zündet, hat das oft etwas mit der Veränderung des Flugprofils zu tun, um hohen dynamischen Druck und aerodynamische Verluste zu verringern, um Beschleunigungen einzuhalten oder um ein zu frühes Ausbrennen aller Stufen vor dem "level off" zu verhindern.

Wenn man mehr Stufen verwendet, also die Hauptstufe erst spät zündet, erzielt man eine höhere Geschwindigkeit. Du weißt doch selbst, dass man mit einem einstufigem Träger kaum einen Orbit erreichst, aber mit einem mehrstufigen ohne Probleme. Der Effekt wirkt sich hier aus. Je mehr Stufen, umso besser für die Leistung.

mfg websquid

Hm, eine zehnstufige Rakete wäre also besser als eine neunstufige? Oder geht es in erster Linie darum, möglichst schnell Ballast abzuwerfen, die dichteren Atmosphäreschichten möglichst schnell zu durchstoßen und mit möglichst gut an die Flughöhe angepassten Triebwerken zu arbeiten?

Hm, eine zehnstufige Rakete wäre also besser als eine neunstufige?

Im Prinzip ja, aber je mehr Stufen, umso geringer der Vorteil und umso höher die Kosten

Oder geht es in erster Linie darum, möglichst schnell Ballast abzuwerfen

Spielt damit rein, da bei serieller Zündung der Treibstoff der Hauptstufe nicht die Booster mitbeschleunigt.  Da hat man Verluste, die man vermeiden kann

die dichteren Atmosphäreschichten möglichst schnell zu durchstoßen und mit möglichst gut an die Flughöhe angepassten Triebwerken zu arbeiten?

Jein. Man senkt die Beschleunigung, da gleichzeitig weniger Triebwerke arbeiten, also fliegt man langsamer durch die Atmosphäre. Das mit der Triebwerksanpassung an die Flughöhe ist aber durch serielle Zündung möglich, man nutzt allein schon durch Zündung im Vakuum den Treibstoff besser aus.

Wie man die Stufen am besten aussehen lässt siehe auch hier:http://www.bernd-leitenberger.de/stufen.shtml

mfg websquid

Hallo websquid,

so kannst du da nicht argumentieren. Stufung heißt nicht, dass man zwingend nacheinander zündet, es gibt ja auch die Parallelstufung, s. Shuttle, Energija und R-7 für Sputnik.

Die Idee ist nicht nacheinander zu zünden, sonder wirklich so viel Masse wie möglich früh los zu werden. Damit haben die verbliebenen Stufen weniger Masse zu beschleunigen und in die Höhe zu tragen (Gravitationsverlust). Durch frühen Verlust an Masse (durch deren Nutzung zum Vortrieb) arbeiten die Oberstufen effizienter.

Bernd Leitenberger hat in seinem Aufsatz übrigens auch einen echten Fehler zur Serienstufung:

Alle Trägerraketen der ersten Jahre der Raumfahrt arbeiteten nach diesem Prinzip.

R-7 war anders, Atlas war anders ...

Hallo websquid,

so kannst du da nicht argumentieren. Stufung heißt nicht, dass man zwingend nacheinander zündet, es gibt ja auch die Parallelstufung, s. Shuttle, Energija und R-7 für Sputnik.

Darum habe ich auch von serieller Zündung gesprochen, damit wollte ich klarstellen, dass ich Stufen meine, die nacheinander gezündet werden.
mfg websquid

Hallo,

ja, das dachte ich mir dann auch, wie du es meinst. Aber mit geht es um die Annahme/Schlussfolgerung in deiner Argumentation, dass ein späteres Zünden der Hauptstufe gemäß dem Stufenprinzip eine höhere Leistung bringt. Diese Schlussfolgerung funktioniert so (einfach) nicht.
Im Grunde wäre es ideal, wenn ich die gesamte chemische Energie des Treibstoffs sofort in kinetische Energie umwandeln kann. Das wäre dann der "Start per Kanone", hier muss man den Treibstoff nicht erst mit in die Höhe schleppen und beschleunigen, was wieder mehr Treibstoff erfordert. Daraus sieht man auch, dass es energetisch sinnvoll ist, möglichst viel Treibstoff möglichst früh zu verbrennen (zu nutzen), um ihn nicht erst minutenlang mitzuschleppen.
Daher sollte man die Triebwerke der Hauptstufe auch so früh wie möglich zünden, wenn man das Maximum aus dem Energiegehalt des Treibstoffs heraus holen möchte.

Das später zünden der Hauptstufe wie bei der Titan hatte meines Wissens nach den Vorteil das man den Treibstoff mit dem niedrigeren isp vor dem Treibstoff mit dem höheren isp verbrennt und somit eine höhere Endgeschwindigkeit erreicht.
Man kann das einfach ausrechen indem man zwei gleiche Raketenstufen nimmt einmal mit Flüssigtreibstoff (hoher isp) und einmal mit festem Treibstoff (niedriger isp).
Im ersten Start zündet man als erstes die Feststoff Stufe und dann die Flüssigtreibstoff Stufe, beim zweite Start genau umgekehrt. Man stellt fest das die Endgeschwindigkeit beim zweiten mal niedriger ist als beim ersten mal.

Das ist so richtig, aber es geht hier ja um die parallele Zündung "beider" Triebwerke, nicht um die hypothetische komplette Umkehr der Stufung.