Navigation

Raumcon-Seiten

Benutzer im Chat: 7

14. November 2019, 04:19:15
Raumcon
Willkommen Gast. Bitte einloggen oder registrieren. Haben Sie Ihre Aktivierungs E-Mail übersehen?

Einloggen mit Benutzername, Passwort und Sitzungslänge
Neuigkeiten: Unsere neue Tasse zu SpaceX - Beyond Frontiers im Raumcon-Shop
   Erweiterte Suche

Umfrage

Wann startet die Falcon Heavy zum ersten Mal?

2016
5 (3.1%)
2017
86 (53.4%)
2018
44 (27.3%)
2019 oder später
11 (6.8%)
nie
15 (9.3%)

Stimmen insgesamt: 153

Autor Thema: Falcon Heavy  (Gelesen 474003 mal)

Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2108
Re: Falcon Heavy
« Antwort #625 am: 16. Mai 2016, 14:21:01 »
Auch wenn die Cores fast gleich aufgebaut sind, eine innen liegende Verstärkung nachträglich einzubauen wird schwer.
Ich habe mir die zugänglichen Infos nicht so genau angesehen, wäre es aber nicht möglich, die Krafteinleitung für die horizontalen bzw. radialen Kräfte (gegenseitige Abstützung der Booster) im Bereich der Interstage zu machen? Oder durch einen zusätzlichen Ring zwischen der ersten Stufe und der Interstage? Damit könnten die Stufen weitgehend gleich bleiben und nur für die unvermeidliche Biegebeanspruchung im Boosterbetrieb ausgelegt sein.

So genau stecke ich in dem Thema leider auch nicht drin. Das Problem ist, daß es viel zu wenig Infos gibt. Auf allen mir bekannten Fotos und Renderings sieht man oben nur eine kleine Querstrebe, welche die drei Stufen zusammen hält. Das kann unmöglich alles sein. Ein Merlin kann rund 80 Tonnen Schub bringen. Somit muss die Befestigung von einem Booster bei 1,5-Facher Stabilität auf 1100 Tonnen ausgelegt sein. Das schafft nicht eine einzige Querstrebe.
Man kann die Kräfte auch nicht unten übergeben, dann würde der Mittlere Core überlastet werden. Die Kräfte müssen also am oberen Ende übertragen werden.

Meine Vermutung: Das Thema ist streng geheim, weil es die Konkurrenz wissen will. Man blendet diese Details in allen Renderings einfach aus oder zeigt etwas ganz falsches. Aber eine im 90° Winkel angebrachte Strebe wird niemals alles sein können.

Offline MarsMCT

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1270
Re: Falcon Heavy
« Antwort #626 am: 16. Mai 2016, 14:55:15 »
Die Kräfte werden unten übertragen. Da ist die Schubstruktur, die das gut ab kann. Die Stege oben halten die Stufen nur parallel. So stark sind die Kräfte nicht. Das schwerste ist die Oberstufe. Ob nun 20t Nutzlast oder 53t Nutzlast der Heavy drauf sitzen, macht so viel nicht aus.

Offline Kelvin

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 928
Re: Falcon Heavy
« Antwort #627 am: 16. Mai 2016, 17:04:45 »
Ich gehe auch davon aus, daß die Hauptlast (Vertikalkräfte) unten übertragen wird. Weil aber die Aufhängung dort nicht ganz starr sein kann, werden im Flug die beiden Booster oben zur zentralen Stufe hin gedrückt.

Diese Kräfte müssen oben aufgefangen werden, und weil sie symetrisch sind, müssen sie nicht unbedingt die zentrale Stufe belasten. Ein zusätzlicher Ring zwischen der Interstage und der mittleren Stufe oder eine spezielle Ausführung einer verstärkten Interstage wäre meiner Meinung nach ideal.

Die seitlichen Booster könnten ebenfalls oben einen ähnlichen Kopplungsring erhalten. Das würde jedenfalls dem Konzept der identischen Bauteile gut entsprechen. Das obere Ende der Stufen ist ja sowieso zum Anschluß der Interstage ausgebildet, und ob da nun statt dessen noch etwas anderes sitzt, was den gleichen Anschluß besitzt wie die Interstage, interessiert die Stufe nicht.

Die seitlichen Stufen müssen im Flug nur die Biegemomente übertragen können, welche ihnen von der unteren Aufhängung "zugewiesen" werden, die sozusagen übrig bleiben. Das hängt davon ab, ob man unten einen Teil des Drehmomentes übertragen wird, also die Verbindung möglichst steif auslegt, oder ob man im Extremfall mit einer Art Gelenk nur die vertikalen Kräfte überträgt.

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #628 am: 16. Mai 2016, 17:51:20 »
Da in den Tanks sicher mehr als ein Bar Druck herrscht, bedeutet das 100kN/m2, vermutlich ist der Druck aber höher.Die Querkräfte lassen sich durch maximalen Schub, der Stufenhöhe und dem Abstand Boosterachse zum Übergabepunkt zur Innerstage.
Das sind also ca. F=1,9m/41,2*8227kN=380kN (ca. 38t in jedem Booster).
Diese Last ist an den oberen Verbindungsstangen eine Druckbelastung zur Raketenachse und unten eine Zugbelastung.
Der max. vertikale Schub der an die Innerstage übertragen wird beträgt 8227kN-Mbooster(t)*G(t).
Dieser Schub wird vermutlich kurz vor Brennschluss ein Maximum erreichen, ich schätze das wird ca. Fmax=8227kN-70.000kg*30m/s²=6130kN.
In der Praxis dürft der Wert aber kleiner sein, da die FH den Schub sicher vorher auch in den Boostern wird runter regeln müssen um Überlastungen zu verhindern.

Offline Steffen

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 920
Re: Falcon Heavy
« Antwort #629 am: 16. Mai 2016, 17:54:24 »
Hallo

Wenn ich mich dem kleinen Streit mal anschließen darf, ich würde den Schub der Booster auch im Bereich der Interstage einleiten, durch eine dreieckige Aufhängung, die die Nasen der Booster mit der Interstage verbindet. So braucht man die Cores kaum baulich zu verändern, die Nasen sind sowieso neue Bauteile, Interstage und Oberstufe müssen in jedem Fall verstärkt  werden, wenn drei Cores anschieben.
Würde man die Schubkraft unten einleiten, dann müsste man die Schubgerüste der drei Cores fest miteinander verbinden. Da der Schub der Booster dann nicht mehr nach oben sondern zur Seite "fließen" würde, müssten die Schubgerüste völlig neu gebaut werden. Außerdem würde das dazu führen, das der zentrale Core den Schub aller drei Cores weiterleiten und ertragen müsste. Da reicht dann eine Verstärkung/Änderung nicht, das wäre eine komplette Neukonstruktion.

viele Grüße
Steffen


Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #630 am: 16. Mai 2016, 18:11:17 »
Den vertikale Schub unten einzuleiten ist kaum ein Problem, die Triebwerksaufhängung muss sowieso sehr Stabil ausfallen, schließlich muss diese ja auch den Schub der Triebwerke an die Tanks und Seitenwände einleiten.
Das Problem ist der maximale Querschub, weil der nur an der Außenwand herum geleitet werden kann, allerdings sind maximal 380kN im Verhältnis zu mehr als 8200kN Schub der Treibwerke keine 5%.

Offline MarsMCT

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1270
Re: Falcon Heavy
« Antwort #631 am: 16. Mai 2016, 18:16:58 »
Wenn der Schub oben übertragen wird, hieße das, die Darstellung in den Animationen ist bewußt falsch. Denn wie gezeigt können die Verbindungen die Kräfte nicht übertragen. Die Konstruktion wie gezeigt kann nur die Querkräfte übertragen.

Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2108
Re: Falcon Heavy
« Antwort #632 am: 16. Mai 2016, 18:30:15 »
Wenn der Schub oben übertragen wird, hieße das, die Darstellung in den Animationen ist bewußt falsch. Denn wie gezeigt können die Verbindungen die Kräfte nicht übertragen. Die Konstruktion wie gezeigt kann nur die Querkräfte übertragen.

Richtig. Gemäß Video und der Aussagen vieler werden die vertikalen Kräfte unten direkt beim Triebwerk übertragen.
Kann ich mir nicht vorstellen, das das so die beste aller Lösungen ist, aber SpaceX wird das alles ausgerechnet haben.

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #633 am: 16. Mai 2016, 18:49:20 »
Diagonalkräfte wie sie sichtbar in Baukränen auftreten fängt man durch diagonale Streben auf, das wird um so besser je größer der Abstand von Platten sind.
Die Druckfestigkeit steigen bis zur Streggrenze mit h2 an die Durchbiegung aber mit Länge3
Da mehr Dicke mehr Material bedeutet und das für die Triebwerksplatte eh benötigt wird, wäre ein Einladung an anderer Stell mit sehr viel mehr zusätzlicher Masse verbunden.
Ich könnte mir aber durchaus vorstellen das die Triebwerksplatte der Innerstage wirklich dicker wäre.

Offline Prodatron

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1341
Re: Falcon Heavy
« Antwort #634 am: 16. Mai 2016, 20:57:25 »
Ich bin in dem Thema Laie, aber meine Überlegungen waren folgende:

- wenn die Kräfte am unteren Ende übertragen werden, so muß der zentrale Core nicht nur das zusätzliche Gewicht der Oberstufe (bedingt durch die schwerere Nutzlast) mittragen, sondern bekommt auch noch den gesteigerten Schub der beiden zusätzlichen Booster über die volle Länge ab

- wenn die Kräfte am oberen Ende übertragen werden, so wird der zentrale Core im Vergleich zu einer normalen F9 sogar entlastet, da die Oberstufe vor allen Dingen durch die Seiten-Booster "geschoben" wird, und der Core zum großen Teil nur sich selbst schieben muß

Daher würde ich es jetzt auch für sinnvoller halten, die Kräfte am oberen Ende zu übertragen als am unteren - genau so sieht es nunmal auch bei der FH-Darstellung auf der SpaceX Seite aus, da sind unten nur so zwei kleine Noppen zwischen den Stufen während oben die mächtigere Verbindung zu sehen ist.

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #635 am: 16. Mai 2016, 21:25:25 »
Im Prinzip hast du schon recht, nur macht das nicht wirklich viel aus. Man darf eines nicht vergessen, Beim Start trägt die Zentralstufe ihre volles Eigengewicht+Oberstufe+Nutzlast.
Diese ganze Masse wird noch dazu während dem die Booster arbeiten wohl bis 3G beschleunigt. Ein Großteil dieser Masse wird sicher über die Tankböden nach unten durch gereicht.

Offline proton01

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1601
Re: Falcon Heavy
« Antwort #636 am: 16. Mai 2016, 21:41:18 »
Ich bin in dem Thema Laie, aber meine Überlegungen waren folgende:

- wenn die Kräfte am unteren Ende übertragen werden, so muß der zentrale Core nicht nur das zusätzliche Gewicht der Oberstufe (bedingt durch die schwerere Nutzlast) mittragen, sondern bekommt auch noch den gesteigerten Schub der beiden zusätzlichen Booster über die volle Länge ab

- wenn die Kräfte am oberen Ende übertragen werden, so wird der zentrale Core im Vergleich zu einer normalen F9 sogar entlastet, da die Oberstufe vor allen Dingen durch die Seiten-Booster "geschoben" wird, und der Core zum großen Teil nur sich selbst schieben muß

Daher würde ich es jetzt auch für sinnvoller halten, die Kräfte am oberen Ende zu übertragen als am unteren - genau so sieht es nunmal auch bei der FH-Darstellung auf der SpaceX Seite aus, da sind unten nur so zwei kleine Noppen zwischen den Stufen während oben die mächtigere Verbindung zu sehen ist.

Gut erkannt. Das ist auch eines der Probleme für die Ariane 6. Daher haben die Booster eine lange Spitze. Die Kräfte müssen in einen speziellen verstärkten Ring eingeleitet werden. In diesem Ring kommen alle Kräfte zusammen. Oben drauf sitzt die Oberstufe und Nutzlast, unten "hängt" die Zentralstufe mit Treibstoff und eigenem Triebwerk, welches selber schiebt.

Im Prinzip hast du schon recht, nur macht das nicht wirklich viel aus. Man darf eines nicht vergessen, Beim Start trägt die Zentralstufe ihre volles Eigengewicht+Oberstufe+Nutzlast.
Diese ganze Masse wird noch dazu während dem die Booster arbeiten wohl bis 3G beschleunigt. Ein Großteil dieser Masse wird sicher über die Tankböden nach unten durch gereicht.
Die Kraftübertragung erfolgt über die zylindrische Stufenstruktur, nicht über Tankböden. Die Triebwerke sitzten unter einem Schubkonus, welcher dei Schubkraft auf die zylindrische Stufenstruktur überträgt, nicht auf die Tankböden.

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #637 am: 16. Mai 2016, 21:44:37 »
Hast du bei der F9 dazu Bilder?

Offline PaddyPatrone

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2113
Re: Falcon Heavy
« Antwort #638 am: 16. Mai 2016, 21:52:50 »
Zumindest die aktuelle Abbildung auf der Seite von SpaceX zeigt die unteren Verbindungen deutlich weiter oben.


Offline Prodatron

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1341
Re: Falcon Heavy
« Antwort #639 am: 16. Mai 2016, 22:31:00 »
Zumindest die aktuelle Abbildung auf der Seite von SpaceX zeigt die unteren Verbindungen deutlich weiter oben.
Also diese Dinger sehen halt nicht wirklich danach aus, was als würde sie irgendetwas tragen.
Für mich sieht das aktuell umgekehrt wie beim Space Shuttle aus, dort war das Haupttrageelement unten und oben nur eine kleine Verbindung. Dort hat's so herum wohl mehr Sinn gemacht, da das Shuttle selbst quasi die Nutzlast war, aber bei der FH fände ich wie argumentiert den Haupt-Haltepunkt oben sinnvoller, und Proton01s Erklärung spricht auch dafür.

Offline PaddyPatrone

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2113
Re: Falcon Heavy
« Antwort #640 am: 16. Mai 2016, 22:42:12 »
Wie sieht die Verbindung bei der Delta IV Heavy aus, gibts da irgendwelche Ähnlichkeiten ?

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #641 am: 16. Mai 2016, 22:44:12 »
Ich vermute das Bild ist ein Model, hat aber keinen wirklichen Bezug

Offline PaddyPatrone

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2113
Re: Falcon Heavy
« Antwort #642 am: 16. Mai 2016, 22:58:18 »
Ja gut möglich das es "künstlerische Freitheit" ist. In der Animation von Falcon Heavy sind weiter unten an der Basis Stege zwischen Booster und mittlerem Core zu erkennen.


https://www.youtube.com/watch?v=4Ca6x4QbpoM

Offline Flandry

  • Senior Member
  • ****
  • Beiträge: 430
Re: Falcon Heavy
« Antwort #643 am: 16. Mai 2016, 23:01:50 »
Hier sieht man die untere Verbindung bei der Delta IV Heavy

Offline Duncan Idaho

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2363
Re: Falcon Heavy
« Antwort #644 am: 17. Mai 2016, 00:17:03 »
Gab es nichtmal die Info, daß der Mittlere Core Strukturell verstärkt sein muss? Und am Ende die beiden äußeren Cores fast identisch zur F9 sind, der mittlere aber nicht?

Das würde dann bedeuten, man eine F9 ganz schnell zum "Booster" umbauen könnte, aber nicht so einfach zum mittleren Core. Auch wenn die Cores fast gleich aufgebaut sind, eine innen liegende Verstärkung nachträglich einzubauen wird schwer.

Als hätte er deine Frage gelesen.  :)

"Falcon Heavy Booster ist überwiegend die gleiche Zelle wie die F9, aber die Center Core muss stark "aufpoliert" werden um die Lasten zu übertragen"
Zitat
Elon Musk Verifizierter Account
‏@elonmusk Falcon Heavy side boosters can use most of the same airframe as Falcon 9, but center core needs to be buffed up a lot for transfer loads.
https://twitter.com/elonmusk/status/732329443776024576


Gruß
Marcus



#I NEVER WANT TO HOLD/SCRUB AGAIN.

Offline roger50

  • Raumcon Berater
  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 8166
Re: Falcon Heavy
« Antwort #645 am: 17. Mai 2016, 02:00:43 »
N'abend,

es ist nicht nur die eigentliche Struktur des Center-Cores, die verstärkt werden muß, sondern für schwere Nutzlasten im Bereich von 10-50 Tonnen braucht man auch verstärkte Verbindungen zwischen den Stufen 1-2 und 2-Nutzlast. Die Biegemomente während des Fluges, und damit der Schnittstellen, wenn oben ein "Panzer" drauf sitzt, sind erheblich.

Dürfte der Hauptgrund sein, warum die gegenwärtigen Preisangaben nur für Sats bis 8 Tonnen gelten. Darüber wird's deutlich teurer...

Gruß
roger50

Offline Pirx

  • Raumcon Moderator
  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 16374
Re: Falcon Heavy
« Antwort #646 am: 17. Mai 2016, 08:58:49 »
Das Thema hier ist die Falcon Heavy, nicht die Frage wie Musk Twitter nutzt. Posts ohne Themenbezug gelöscht.

Gruß   Pirx
Die gefährlichste Weltanschauung ist die Weltanschauung derer, die die Welt nie angeschaut haben. (Alexander von Humboldt)

Offline Klakow

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 5532
Re: Falcon Heavy
« Antwort #647 am: 17. Mai 2016, 13:26:59 »
Sobald SpaceX z.B. große Raumstationsteile ins All bringen will, muss sowas natürlich kommen.

Offline R2-D2

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 678
Re: Falcon Heavy
« Antwort #648 am: 17. Mai 2016, 19:39:01 »
Zumindest die aktuelle Abbildung auf der Seite von SpaceX zeigt die unteren Verbindungen deutlich weiter oben.
Also diese Dinger sehen halt nicht wirklich danach aus, was als würde sie irgendetwas tragen.
Für mich sieht das aktuell umgekehrt wie beim Space Shuttle aus, dort war das Haupttrageelement unten und oben nur eine kleine Verbindung. Dort hat's so herum wohl mehr Sinn gemacht, da das Shuttle selbst quasi die Nutzlast war, aber bei der FH fände ich wie argumentiert den Haupt-Haltepunkt oben sinnvoller, und Proton01s Erklärung spricht auch dafür.
Diese Beschreibung ist mindestens irreführend:
Beim Space Shuttle haben die Booster die axialen Kräfte oben in die Intertankstruktur des External Tank eingeleitet, unten wurden nur laterale Kräfte übertragen.
Der Orbiter, das "Space Shuttle" selbst, war dafür unten am External Tank axial fixiert, oben gab es nur ein Streben-Zweibein.

Offline Schneefüchsin

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1304
Re: Falcon Heavy
« Antwort #649 am: 17. Mai 2016, 23:15:32 »
Die Streben Oben sehen mir im Animationsfilm sehr Realistisch aus.
Die über sie übertragenen Querkräfte erreichen die Zentralstufe praktisch nicht, sondern werden beidseitig vorbeigeleitet und heben sich gegenseitig auf. Übrieg bleiben nur noch relativ kleine Schwankungen/Ungenauigkeiten, die die Zentralstufe abfangen muss.
Vertikalkräfte die an dieser Verbindung mit übertragen werden, würden sauber in Flugrichtung in die Rakete eingeleitet. Wenn man nach dem Video geht, dürften diese Kräfte aber gering sein, da die Haltearme nach dem abtrennen nach oben klappen und somit einen Sperriegel haben müssen, der die entsprechenden Kräfte hält.

Wenn man von massieven Aluminiumstreben mit 80mm Durchmesser und einem Sicherheitsfaktor v=2(sind wir mal vorsichtig) ausgeht wobei Dehngrenze=480N/mm2 (Al Zn5,5MgCu gezogen und Lösungsgeglüht, eingesetzt auch im Flugzeugbau, wer nachschlagen will) ist.

FQuer=2 * Pi * (80mm]2 / 4 * 480N/mm2 / 2 = 2413kN  -->über 200t Querkräfte von 2 mickerlichen Streben gehalten.

Sogar besser ausgefallen, als ich dachte.

PS.: Es gibt noch schwächende Faktoren durch Biegung bei 4m langen (Coremitte zu Coremitte mit etwas Zusatzabstand) Streben. Für eine grobe Abschätzung dürfte das aber reichen.

Grüße aus dem Schnee

Tags: