Raketenflug

  • 233 Antworten
  • 86947 Aufrufe
*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #125 am: 13. August 2010, 19:20:27 »
Na ich denke Tobias hat sich "nur auf die Dynamik" bezogen, nicht auf die Wirkung und den Schaden. Wie man sieht, kippt die Rakete nicht um, sondern sie (sprichwörtlich) fällt zur Seite, während der Schub sich noch in die Höhe befördert.
« Letzte Änderung: 13. August 2010, 22:54:54 von Schillrich »
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

Kreuzberga

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #126 am: 13. August 2010, 20:53:58 »
Dachte ich mir auch. Aber da das Video deutlich mehr als nur die erste Startphase zeigt, fand ich es angebracht den Kontext deutlich zu machen.

Voyager

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #127 am: 24. August 2010, 21:17:26 »
Also meines wissens nennt mann das ganze einfach Massenträgheit,
Hab jetzt leider keine Formel dafür parat, die gibts aber sicher bei wikipedia, und auch keinen Bugatti oder ein Motorrad.
Legt einfach ein Holzbrett auf den Tisch belegt es mit allerlei Dingen. Danach beginnt ihr das Holzbrett über den Tisch zu schieben und bremmst es wenn es genug schnell ist abrubt ab.
Das was mit dem Zeugs auf dem Holzbrett geschieht wenn ihr abbremmst wird auch mit allem passieren was im Shuttle drin ist.
Die kräffte die beim Shutle wirken sind halt ein kleines bischen grösser als die beim einem Bugatti, wesswegen dann halt auch die Schrauben mit denen das Inneleben an der Hülle festgeschraubt ist einfach abreissen könnten.

*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #128 am: 24. August 2010, 21:23:31 »
Hallo Voyager und willkommen bei uns.

Worauf, bzw. auf welche Frage, bezieht sich dein Beitrag über die Trägheit?
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

Voyager

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #129 am: 24. August 2010, 21:35:56 »
Hallo
Hab nicht gemerkt das ich nicht am ende des tread bin.
Wass passieren würde wenn die Feststoffbuster von der Shuttle während des Brennens getrennt würden.Bei einem Abbruch des Starts. auf Seite 4 von diesen Tread.
Wollte eigentlich auf einen Beitrag antworten.

runner02

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #130 am: 11. Oktober 2010, 11:59:36 »
Hey, mir ist bei einer Rechnung was aufgefallen:

Also um eine Rakete der Masse 400kg um 100 km vom Boden anzuheben, braucht man rein rechnerisch
400kg*9,82m/sek^2 * 100000m.

Das sind 392800000J, also 392 MJ.

So weit, so gut, Kerosin hat eine Energiedichte von 42,7MJ/kg.

Das hieße, um 400kg! um 100km!! anzuheben, wären nur 9kg Kerosin und 27 kg Sauerstoff notwendig.

Das erscheint mir schon sehr wenig! Kann das stimmen??
Kann man das bei 3g (relativ zügig also) so abschätzen größenordnungsmäßig?? Oder sind die Gravitationsverluste dann so hoch, dass ich komplexer rechnen muss??

Dazu kommt dann noch der Wirkungsgrad, wie hoch kann der sein? Und 10%  Gravitationsverlust...

Weiß zufällig jemand, wie hoch die Energiedichte von Feststoffmotoren (z.B. Shuttleboostern ist)??

websquid

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #131 am: 11. Oktober 2010, 12:09:25 »
Das hatten wir im Prinzip doch schonmal von dir ;)
Angenommen ich möchte 50 t Nutzlast um 50 km hochheben...
(Die sinkende Gravitation mit dem Abstand vernachlässigend)

50.000kg*50.000m*9,81 Kommt ne sehr hohe Zahl in Joule raus...

Angenommen ich möchte wissen, wieviel Kerosin ich dann dazu brauche... Wie kann ich das rechnen?
(Wenn ich eine x kJ/kg - Angabe für Kerosin habe, kan ich dann damit rechnen, oder wieviel Prozent davon werden wirklich in Hubarbeit umgesetzt und nicht in Wärme?)
Jetzt schau dir mal die Anworten darauf an, dann weißt du, was Sache ist :)
Außer natürlich, du schießt mit einer Kanone, da reicht deine Rechnung, aber das würde ich niemandem empfehlen als Raumflugmethode.... :)

mfg websquid

runner02

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #132 am: 11. Oktober 2010, 12:12:20 »
Ja, da verstehe ich nicht alles...

 ... = ... - \int_{r_1}^{r_2}\frac{GM}{r^2}dt (Post #110)
EDIT: Man sieht die Grafik nicht, soll aber die Integration von r2 nach r1 der Erdbeschloeunigung dt sein.

Das habe ich mir ausgerechnet, es kommt 24,5 raus... MJ??

Das wäre vernachlässigbar  :o

*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #133 am: 11. Oktober 2010, 12:34:39 »
Hallo runner02,

Zitat
der sind die Gravitationsverluste dann so hoch, dass ich komplexer rechnen muss??

Dazu kommt dann noch der Wirkungsgrad, wie hoch kann der sein? Und 10%  Gravitationsverlust...

was du da berechnest, ist die rein Hubarbeit, und das ist "genau" der Gravitationsverlust. Beim Start ins All geht es einzig um Geschwindigkeit.

Fossile Brennstoffe haben einen hohen Energiegehalt, deswegen sind sie so wertvoll, deswegen nutzen wir sie als primäre Energiequellen.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

runner02

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #134 am: 11. Oktober 2010, 12:43:46 »
Stimmt die Formel? Also jetzt ohne einen Orbit zu erreichen oder in die Vertikale zu gehen.

Nur 100km rauf.

Also,

Zitat
Das habe ich mir ausgerechnet, es kommt 24,5 raus... MJ??
wohl eher Joule, nicht MJ.

Und sind es nicht eher J/sek?? Weil beim Integrieren ist ja immer durch die nach x integrierte EInheit...  (m dt -> m/s)

*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #135 am: 11. Oktober 2010, 17:17:43 »
Was hast du gerechnet? Bei dieser Formel des Gravitationsverlusts kommt die "verlorene" Geschwindigkeit raus, keine Energie. Man integriert die wirkende Schwerebeschleunigung (ortsabhängig r) über die Zeit (t). Ohne weitere Annahmen zur Abhängigkei r(t) kannst du das Integral nicht integrieren und lösen.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #136 am: 11. Oktober 2010, 17:38:59 »
Um mal ein Beispiel zu rechnen:

Nehmen wir an ein Gefährt steigt mit konstanter Geschwindigkeit [tex]v_{_{c}}[/tex]:
[tex]r=v_{_{c}}\cdot t[/tex]

und daraus:
[tex]dr=v_{_{c}}\cdot dt[/tex]

Das Integral wird dann:
[tex]\Delta v=-\int_{r_{1}}^{r_{2}}\frac{GM}{r^{^2}v}\cdot dr[/tex]

Integriert und die Grenzen eingesetzt ist das dann:
[tex]\Delta v= \frac{GM}{v}\(\frac{1}{r_{_2}}-\frac{1}{r_{_1}}\)[/tex]

Für jede Steiggeschwindigkeit und Radien (außerhalb der Erdoberfläche) kannst du jetzt den Verlust berechnen.
Was man sieht: je schneller, desto geringer ist der Verlust. Daher helfen schnell beschleunigende Raketen den Verlust zu minimieren. Da diese dann evtl. zu schnell ihren Treibstoff verbrauchen, schließt man teilweise eine Freiflugphasen zwischen den Stufenzündungen ein. Die japanischen Lambda-Raketen haben extrem beschleunigt und hatten lange Freiflugphasen.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

runner02

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #137 am: 11. Oktober 2010, 18:44:57 »
Damit berechne ich also die Geschwindigkeit, die mir fehlt.

Die 24,5 kommen raus, wenn man bei G*M/vr^2 das v weglässt.

Im Prinzip wollte ich ja damit die Kraft berechnen, die dann noch fehlt und die man somit mehr als Treibstoff mitführen müsste...

Re: Raketenflug
« Antwort #138 am: 11. Oktober 2010, 18:58:39 »
Damit berechne ich also die Geschwindigkeit, die mir fehlt.

Die 24,5 kommen raus, wenn man bei G*M/vr^2 das v weglässt.

Im Prinzip wollte ich ja damit die Kraft Energie berechnen, die dann noch fehlt und die man somit mehr als Treibstoff mitführen müsste...
Du musst auch noch berücksichtigen, dass der Treibstoff auch mitbeschleunigt werden muss, zumindest teils.
Wärs da nicht günstiger, gleich die Raketengrundgleichung heranzuziehen?
42/13,37 ≈ Pi

*

Offline Schillrich

  • Moderator
  • *****
  • 19592
Re: Raketenflug
« Antwort #139 am: 11. Oktober 2010, 19:12:47 »
Hallo runner,

ich kann deinen Gedanken nicht folgen, auch, da du fest stehende Begriffe unscharf verwendest (z.B. Kraft, die dann noch fehlt ...).

Was genau möchtest du berechnen? Wie sieht deine Problemstellung aus?

Was ist gegeben? Welche Annahmen gehen in das Modell/Problem ein? Was soll als Ergebnis berechnet werden?

Nimm dir mal einen Moment Zeit und strukturier dir das Problem selbst.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

*

Offline muzker

  • ****
  • 440
Re: Raketenflug
« Antwort #140 am: 15. Januar 2013, 14:07:23 »
Der Weltraum - unendliche Weiten
Grüße vom Muzker

Offline Kryo

  • *****
  • 990
Re: Raketenflug
« Antwort #141 am: 15. Januar 2013, 14:40:28 »
https://i.minus.com/ibcpBbRUhuufzQ.jpg

hier gibts das poster auch in guter quali, so dass man alles lesen kann. Die Falcon ist aber noch nicht drauf, ist schon etwas älter das Plakat.

*

Offline Pham

  • *****
  • 1152
Re: Raketenflug
« Antwort #142 am: 16. Januar 2013, 10:03:46 »
https://i.minus.com/ibcpBbRUhuufzQ.jpg

hier gibts das poster auch in guter quali, so dass man alles lesen kann. Die Falcon ist aber noch nicht drauf, ist schon etwas älter das Plakat.
Bemerkenswert, dass die A-3 als solche gekennzeichnet ist, die A-4 aber als V2!
Müssten wir allein dem gesunden Menschenverstand vertrauen, so wäre die Welt noch immer eine Scheibe.

Offline Kelvin

  • *****
  • 1707
Re: Raketenflug
« Antwort #143 am: 08. Oktober 2013, 21:35:49 »
Hallo Chewie,

ob Grashopper verstärkt ist ist mir nicht bekannt. Aber schon die normale Stufe ist ja sogar horizontal selbsttragend. Im Cassiope Thread sind Fotos vom Aufstellen der Falcon verlinkt, die zeigen, daß zwar ein Kran ungefähr am oberen Ende der 1. Stufe die ganze Sache abgestützt hat, aber sonst die Stufe bis zu den Triebwerken "frei in der Luft hängt". Daher dürfte ein bischen Schräglage keine Rolle spielen.

Wobei es beim Grasshopper auch keine überwiegende Biegegeanspruchung sein dürfte, weil die Stufe ja nicht oben abgestutzt ist. Es ist immer mit  einer Seitwärtsbewegung verbunden, bei der die Stufe auf der ganzen Länge "Gegenwind" bekommt. Wenn man einen Meterstab auf dem Finger balanziert, wird der auch nicht gebogen, auch wenn er beginnt zu kippen. Denke ich zumindest mal.

Und wie ich schon an einer anderen Stelle geschrieben habe - gewisse Biegefestigkeit ergibt sich ja automatisch, wenn man anderen (hohen) Belastungen gerecht werden muß.

Offline Kelvin

  • *****
  • 1707
Re: Raketenflug
« Antwort #144 am: 08. Oktober 2013, 22:37:20 »
weils eben NICHT wie das typische Balancieren des Besenstiels ist, sondern ja der Schubvektor den Kippbewegungen der Stufe folgt.

Hallo ZiLi,  das müssen wir klären. Ich lasse mich gerne überzeugen, wenn ich falsch liege. Im Moment bin ich aber nicht überzeugt oder ich verstehe Dich falsch.

Also - ich behaupte, daß das Balancieren und das seitliche Bewegen der Stufe tatsächlich dem Balancieren eines Besenstiels nahekommt. Ich beschreibe mal meine Gedanken, bitte korrigiere mich.

1) Im Stillstand (immer Schwebezustand natürlich) muß das Triebwerk die zufälligen Kippbewegungen auffangen, indem das Unterteil der Stufe in Richtung der Kippbewegung bewegt wird und diese "überholt" Dazu wird das Triebwerk natürlich entgegengesetzt der Kippbewegung ausgelenkt.

2) Voraussetzung für eine horizontale Bewegung ist eine Schräglage der Stufe mit gleichzeitiger "unvolständiger Korrektur" der Kippbewegung - die Schräglage muß erhalten bleben. (Hier "folgt der Schubvektor der Kippbewegung" möglicherweise, aber das muß der Finger unter dem Besenstiel ebenfalls tun, wenn ich mich mit dem Besenstiel von A nach B bewegen will.)

3) Eingeleitet wird die Seitwärtsbewegung durch das Auslenken des unteren Endes der Stufe in die entgegengesetzte Richtung.

4) Beendet wird die Seitwärtsbewegung durch das "Überkompensieren" der Seitwärtsbewegung, d.h. das Unterteil überholt das Oberteil und geht in den Betrieb gem. 1) über.

tobi

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #145 am: 08. Oktober 2013, 22:46:53 »
Ich denke es ist nicht der Besenstil. Hatten wir bei Ares-I schon.

Kurze Überlegung: Wenn man das Nachkorrigieren einstellt, fällt der Besenstil zur Seite. Der Finger auf dem man ihn balanciert, stellt eine vorgegebene Einspannung dar. Er ist quasi weggesteuert.

Wenn die Schubvektorkontrolle klemmt, dann fliegt Grasshopper eine Kurve. Der Grasshopper ist kraft- und nicht weggesteuert.

Zweite Überlegung: Wenn ich den Besenstil oben aufhänge, hängt er immer gerade runter! Wenn ich das Triebwerk oben an der Rakete habe, stabilisiert sie sich automatisch? Nein!
http://en.wikipedia.org/wiki/Pendulum_rocket_fallacy

*

Offline ZiLi

  • *****
  • 505
    • Papiermodell Cosmos 3M
Re: Raketenflug
« Antwort #146 am: 08. Oktober 2013, 23:06:38 »
Kelvin: Der Flug einer Rakete und das Balancieren eines Besenstiels unterscheiden sich grundsätzlich. Beim Besenstiel wirkt ein immer senkrecht gerichteter 'Schub' (Schwerpunkt) am Dreh- und Krafteinleitungspunkt (also der Hand) auf den Stiel - bei der Rakete wirkt die Schwerkraft auf den Schwerpunkt - der Schub geht aber quasi immer durch den Schwerpunkt - von Korrekturen des Schubvektors zur Beeinflussung der Fluglage abgesehen. Somit wird beim Besenstiel, sobald auch durch eine nur leichte Störung eine Abweichung der Lage auftritt, diese immer stärker werden, weil sie dazu tendiert, sich zu vergrößern, je weiter das Lot des Schwerpunkts sich vom Krafteinleitungspunkt entfernt, und somit höherer Korrekturaufwand notwendig ist. Bei der Rakete ist dies nicht der Fall; da reicht eine 'einfache' Gegenkorrektur des Schubvektors, und alles ist wieder 'im Lot', auf die Lage im Raum bezogen. Eine Rakete auf Strahl landen ist also prinzipiell einfacher als das Balancieren eines Besenstiels - so schwierig es auch immer noch sein mag.

Übrigens: Die Problematik erkannte man schon zu Apollo-Zeiten, als man das LLRV/LLTV baute - da hatte man ein Hub-Triebwerk, welches die 1/6 Erdgravitation simulieren sollte, und zwei verschiedene Betriebsmodi hatte - fixiert für den Start und einfachen Flug, aber in seiner kardanischen Aufhängung nach unten ausgerichtet, wenn es bei der Landesimulation 'nur' den Schwerkraftausgleich machen sollte. Und diese Fixierung hat man wohl erst nach den ersten fehlgeschlagenen Startversuchen nachgerüstet, soweit die Legende berichtet...

-ZiLi-

Offline Kelvin

  • *****
  • 1707
Re: Raketenflug
« Antwort #147 am: 08. Oktober 2013, 23:07:15 »
Wenn man das Nachkorrigieren einstellt, fällt der Besenstil zur Seite. Der Finger auf dem man ihn balanciert, stellt eine vorgegebene Einspannung dar. Er ist quasi weggesteuert. Wenn die Schubvektorkontrolle klemmt, dann fliegt Grasshopper eine Kurve.

Ich vergleiche den schwebenden Grashopper mit einem Besenstiel, keine startende Rakete. Wenn da das Triebwerk bei gleicher Leistung nicht nachkorrrigiert, fällt der Grashopper auch um. Es gibt irgendwo dieses Video, wie Armstrong im Schwebflug mit dem Lunar-Testmodul mit dem Korrigieren nicht nachkommt - das ist genau der gleiche Fall. Nur daß sich ein so langer "Besenstiel" besser balancieren läßt. ;-)

tobi

  • Gast
Re: Raketenflug
« Antwort #148 am: 08. Oktober 2013, 23:13:20 »
Nein der Grasshopper fällt nicht "um", er gleitet zur Seite weg und crasht vielleicht ein paar hundert Meter weiter. Der Besenstil dreht sich um den Auflagepunkt, der Grasshopper um seinen Schwerpunkt.

*

Offline ZiLi

  • *****
  • 505
    • Papiermodell Cosmos 3M
Re: Raketenflug
« Antwort #149 am: 08. Oktober 2013, 23:16:31 »
Sorry - Start und Landung auf Strahl sind prinzipiell gleich, da beim Verkippen der Strahl ja gleichsinnig mitkippt. Deshalb ist es da immer die 'einfache' kurzzeitige Korrektur des Schubvektors, die hier ausreicht, um die Rakete wieder aufzurichten bzw. die gewünschte Fluglage wieder einzunehmen. Die Form, ob Kugel, Würfel, oder langer Zylinder, ist prinzipiell nebensächlich - es ist nur die Empfindlichkeit gegen Seitenwind gerade in der letzten Phase der Landung (oder am Anfang eines Raketenstarts), da Bodenwindgeschwindigkeit und die in einigen Metern Höhe unterschiedlich sind, dieser Geschwindigkeitsgradient aber in Bodenferne (normalerweise) wesentlich geringer ist.

-ZiLi-