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20. Februar 2018, 10:41:04
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Autor Thema: DeltaV Suborbitale Bahnen  (Gelesen 544 mal)

Offline Stefan307

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DeltaV Suborbitale Bahnen
« am: 11. Februar 2018, 20:06:56 »
Hallo
für ein Gedankenexperiment müsste ich die Geschwindigkeiten für eine Suborbitalen Flug (ohne die Wirkung der Atmosphäre) zwischen verschieden weit auseinander liegenden Punkten wissen. Es geht mir gewisser maßen um den Übergang in eine Orbitale Kreisbahn oder anders formuliert was ist der längste Suborbitale Flug bevor das Objekt eine Kreisbahn erreicht?

MFG S

Online Schillrich

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #1 am: 11. Februar 2018, 22:08:30 »
Die Frage/das Problem ist zu unscharf formuliert. Was genau suchst du? Sonst könnte man hier viel schreiben, und schreibt vielleicht doch an deiner Fragestellung vorbei ...

Zitat
müsste ich die Geschwindigkeiten ... wissen
Suchst du Geschwindigkeiten? Dann ist die Antwort trivial: alles, was auf einem Radius r kleiner als die dortige Kreisbahngeschwindigkeit ist, ist suborbital.

Zitat
... zwischen verschieden weit auseinander liegenden Punkten ...
Suchst du Punkte auf der Trajektorie? Dann wird es kinematisch-geometrisch etwas aufwändiger. Wahrscheinlich hilft dir aber schon vis-viva, um für eine gegebene Bahn, auch suborbital, die Geschwindigkeiten auf den Bahnpunkten zu berechnen.

Zitat
... was ist der längste Suborbitale Flug ...
Suchst du eine Strecke? Oder die Flugzeit? Die weiteste mögliche Bahn ist die, die einmal um die Erde rumgeht und genau hinter dem Startpunk wieder aufschlägt. Abwurfgeschwindigkeit ist gerade unter Kreisbahngeschwindigkeit auf Starthöhe = Oberfllächenniveau.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

Und die Antwort auf die unbekannte Frage hieß auch gar nicht 42, sondern SpaceX. (Pirx/Thomas)

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Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #2 am: 11. Februar 2018, 22:28:48 »
Um ehrlich zu sein so genau weiß ich das gar nicht ??? In gewisser weise ist es ein Hohman Transfer in die Umlaufbahn...
Die Idee kam mir im Zuge des Japanischen Kleinträger, wo man die Höhenforschungsrakete zum Orbitalträger aufgerüstet hat. Die "Erste Stufe" beschleunigt auf eine Sub Bahn mit dem Apogäum auf der gewünschten Kreisbahn dort zündet die 2. Stufe und zirkularisiert die Bahn.
Dann Spukt noch eine andere Idee seit einiger Zeit in meinem Kopf herum: Angenommen man möchte die erste Stufe wiederverwenden, wenn man jetzt 2 Start/Landeplätze auf dem Äquator an gegenüberliegenden Punkten der Erde hat kann man von dort in jede Inklination Starten man kommt immer am 2. Platz heraus...
Wie gesagt nur ein Gedankenexperiment...

MFG S

Offline Kryo

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #3 am: 12. Februar 2018, 08:27:42 »
Um ehrlich zu sein so genau weiß ich das gar nicht ??? In gewisser weise ist es ein Hohman Transfer in die Umlaufbahn...
Die Idee kam mir im Zuge des Japanischen Kleinträger, wo man die Höhenforschungsrakete zum Orbitalträger aufgerüstet hat. Die "Erste Stufe" beschleunigt auf eine Sub Bahn mit dem Apogäum auf der gewünschten Kreisbahn dort zündet die 2. Stufe und zirkularisiert die Bahn.
Dann Spukt noch eine andere Idee seit einiger Zeit in meinem Kopf herum: Angenommen man möchte die erste Stufe wiederverwenden, wenn man jetzt 2 Start/Landeplätze auf dem Äquator an gegenüberliegenden Punkten der Erde hat kann man von dort in jede Inklination Starten man kommt immer am 2. Platz heraus...
Wie gesagt nur ein Gedankenexperiment...

MFG S

Die erste Stufe fliegt aber nicht um die halbe Erde, sondern viel kürzer meist.

Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #4 am: 12. Februar 2018, 17:57:58 »
Um ehrlich zu sein so genau weiß ich das gar nicht ??? In gewisser weise ist es ein Hohman Transfer in die Umlaufbahn...
Die Idee kam mir im Zuge des Japanischen Kleinträger, wo man die Höhenforschungsrakete zum Orbitalträger aufgerüstet hat. Die "Erste Stufe" beschleunigt auf eine Sub Bahn mit dem Apogäum auf der gewünschten Kreisbahn dort zündet die 2. Stufe und zirkularisiert die Bahn.
Dann Spukt noch eine andere Idee seit einiger Zeit in meinem Kopf herum: Angenommen man möchte die erste Stufe wiederverwenden, wenn man jetzt 2 Start/Landeplätze auf dem Äquator an gegenüberliegenden Punkten der Erde hat kann man von dort in jede Inklination Starten man kommt immer am 2. Platz heraus...
Wie gesagt nur ein Gedankenexperiment...

MFG S

Die erste Stufe fliegt aber nicht um die halbe Erde, sondern viel kürzer meist.

Das weiß ich natürlich, ich konstruiere keinen Trägers, es geht mir um ein besseres Verständnis von Orbitalmechanik. Praktisch wären es auch eher die 2 u 3. Stufe oder so...
ich befasse mich jetzt noch mal mit vis-viva außerdem habe ich das hier gefunden aber auch nicht wirklich verstanden: https://antwortenhier.me/q/W-rde-ein-punkt-zu-punkt-suborbitaler-weltraumflug-ein-negatives-perig-um-haben-33447435920

MFG S

Online Schillrich

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #5 am: 14. Februar 2018, 18:44:37 »
Ich würde das ja gerne weiter mit dir diskutieren ... aber ich verstehe deine Fragezeichen noch immer nicht ;).
\\   //    Grüße
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Und die Antwort auf die unbekannte Frage hieß auch gar nicht 42, sondern SpaceX. (Pirx/Thomas)

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Offline Duncan Idaho

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #6 am: 14. Februar 2018, 19:13:44 »
@Stefan, leider ist die Demoversion von Kerbal momentan nicht verfügbar. Aber bitte glaub mir, wenn du Orbitalmechanik wirklich verstehen willst.
-> Kerbal
#I NEVER WANT TO HOLD/SCRUB AGAIN.

Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #7 am: 14. Februar 2018, 20:18:36 »
Ich würde das ja gerne weiter mit dir diskutieren ... aber ich verstehe deine Fragezeichen noch immer nicht ;).
Erst einmal danke Daniel, kennt ihr das ? man hat eine Idee im Kopf aber wie erklärt man das einem anderen zumal wenn man die Sache auch wicht wirklich vollständig verstanden hat...

Für den Anfang würde mir eine Zahl helfen, welches deltaV braucht eine Rakete um bei einem Start auf dem Äquator genau auf der anderen Seite also 180 Breitengrade weiter (die Erddrehung mal außen vor gelassen) "niederzugehen"?

Nach meinem Verständnis ist es so, je schneller die Rakete um so weiter fliegt sie, irgendwann überschreitet sie die erste Kosmische Geschwindigkeit und bleibt im Orbit "hängen", demnach müsste es eine "längsten suborbitalen" Flug geben, ist der wirklich "fast einmal herum?"

MFG S

PS:Was mich an Kerbal gestört hat ist dieses Phantasie Sonnensystem, ich weiß das man das mit Ad-Ons ändern kann, aber ich habe mir deswegen Orbiter Installiert, da ist allerdings die "Einstiegshürde" schon recht ordentlich...

Online Schillrich

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #8 am: 14. Februar 2018, 20:29:38 »
Für die 180° Bahn musst du noch eine Randbedingung angeben: kürzesten Flugzeit? am wenigstens delta-V bzw. Energiebedarf? Danach ergeben sich unterschiedliche Abschusswinkel und Flughöhen.

Vermutlich ist das wenigste delta-V interessant ... leider habe ich auch gerade keinen Wert parat. Mal schauen, ob ich wenigstens die Formel finde ...
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Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #9 am: 14. Februar 2018, 20:41:22 »
Für die 180° Bahn musst du noch eine Randbedingung angeben: kürzesten Flugzeit? am wenigstens delta-V bzw. Energiebedarf? Danach ergeben sich unterschiedliche Abschusswinkel und Flughöhen.

Vermutlich ist das wenigste delta-V interessant ... leider habe ich auch gerade keinen Wert parat. Mal schauen, ob ich wenigstens die Formel finde ...
Geringste Geschwindigkeit, um den Wiedereintritt nicht unnötig heiß werden zu lassen, wenn du dankenswerter weise nach einer Formel suchst, ich brauche auch noch die Höhe des Scheitelpunktes ;)

MFG S

Ps habe ich evtl. die Formel weiter oben schon verlinkt? was genau ist diese Lambert's Problem?

Online Schillrich

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #10 am: 15. Februar 2018, 09:34:15 »
Hallo Stefan,

den Fall "um die halbe Erde rum" würde ich nicht weiter versuchen. Die Antipode (also den gegenüberliegenden Punkt) zu erreichen, ist ein Grenzfall. Die Abschussgeschwindigkeit ist dabei gleich der Kreisbahngeschwindigkeit auf Starthöhe und man schießt horizontal ab ... und bleibt auch auf der Starthöhe = Kreisbahnhöhe.

Es gibt da eine schöne Winkelbeziehung für die optimale Bahn:
4*Startwinkel + Großkreiswinkel(Start, Ziel)  = pi

Wenn man für den Großkreiswinkel pi einsetzt, heben sich die beiden pi auf und der Startwinkel wird Null ... also horizontal entlang der Erdoberfläche. Die Geschwindigkeit dafür ist die Kreisbahngeschwindigkeit.

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Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #11 am: 15. Februar 2018, 17:41:13 »
Danke,
du rettest gerade mein "Weltbild" ich war auch davon ausgegangen das es sich hier um einen "Spezialfall" handelt. Allerdings nicht um welchen...  :o
Damit ist aber auch geklärt das der längste ballistische suborbitale Flug theoretisch nur um den halben Himmelskörper gehen kann, bei einer höheren Geschwindigkeit bleibt das Objekt im Orbit hängen.


Es gibt da eine schöne Winkelbeziehung für die optimale Bahn:
4*Startwinkel + Großkreiswinkel(Start, Ziel)  = pi

Wenn man für den Großkreiswinkel pi einsetzt, heben sich die beiden pi auf und der Startwinkel wird Null ... also horizontal entlang der Erdoberfläche. Die Geschwindigkeit dafür ist die Kreisbahngeschwindigkeit.


Pi als Winkel bedeutet hier wird mit Radiant und nicht in Grad gerechnet nehme ich jetzt mal an?

MFG S

Offline Stefan307

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #12 am: 17. Februar 2018, 20:33:12 »
So, habe mich noch mal in "Ruhe" mit den "üblichen Formeln" zur Wurfparabel beschäftigt. für eine v0 7800m/s also der Orbitalgeschwindigkeit ergibt sich eine "theoretische" Reichweite von ca 6200 km. Ich gehe jetzt mal davon aus das das problem am Orthogonalen Koordinatensystem liegt? Man müsste die Formel also in ein Polares System "übersetzen"...
Wenn da jemand eine Idee hätte?

MFG S

Online Schillrich

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Re: DeltaV Suborbitale Bahnen
« Antwort #13 am: Heute um 09:04:51 »
Hallo Stefan,

schau mal hier:
https://www.eugen-willerding.de/ballistik/

In dem PDF dort wird das Thema sehr umfangreich behandelt ... von der Pflicht des schrägen Wurfs bis zur Kür der Raketenballistik.
\\   //    Grüße
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