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Wann startet die Falcon Heavy zum ersten Mal?

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Autor Thema: Falcon Heavy  (Gelesen 474849 mal)

Offline R2-D2

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #650 am: 18. Mai 2016, 00:37:42 »
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
Naja, m.M.n. ziemlich vereinfacht...
Problem wird nicht die Zugbelastung auf die Streben sein, sondern Druck = Knicken, deutlich vor Festigkeitsversagen; und 4m Länge sind da ziemlich viel.
Im allgemeinen nimmt man kaum Vollprofile, wohl eher Rohre.
An den Streben dürften nicht unerhebliche Thermallasten auftreten. Also ist hier ein Thermalschutz notwendig, u./o. die Festigkeitswerte müssen reduziert werden (nix 480MPa). Vielleicht ist Aluminium hier auch nicht geeignet und man nimmt z.B. Stahlstreben.
Die Kräfte der 2 seitlichen Booster heben sich nur im Idealfall auf. Das ist aber insbesondere bei dynamischen Lasten (Schwingungen) nicht mehr automatisch der Fall.
Letztlich können wir ohne genaue Lasten gar nichts sagen, aber SpaceX wird es schon wissen...
« Letzte Änderung: 18. Mai 2016, 06:58:01 von R2-D2 »

lngo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #651 am: 18. Mai 2016, 20:48:38 »
R2-D2, du berechnest die zulaessige Zugkraft eines Stabes (massives Rohr). Wie du selbst bemerkst, interessiert aber das zulaessige (max.) Biegemoment der Balken, die Durchbiegung.
 
Da die Steifigkeit massiv von der Form bestimmt wird, empfehle ich fluegelprofilaehnliche Hohlelipsenrohre. Deren Widerstandsmoment und Flaechentraegheit habe ich schnell mal damit ermittelt:
http://www.online-berechnung.at/widerstandsmoment-traegheitsmoment.html

Die entstehenden Lasten bei unserem Fall der Durchbiegung (beidseitig gelagert, mittig angreifende Punktkraft) lassen sich hiermit berechnen:
http://www.schweizer-fn.de/festigkeit/biegung_traeger/frei_aufliegend/aufl2_f_rech.php

In meinem Fall habe ich spasseshalber ein 160x80mm 7075 Rohr (ca. 500 MPa) und 10mm Wandstaerke genommen, bei 8m Balkenlaenge versagt es bei 25kN pro Strebe, Strebengewicht je 77.7 kg, Durchbiegung ca. 150mm.

Kohlefaserbalken und kluge Formgebung koennen hier jedoch sehr viel herausholen. Allein der Einsatz von CFK bei gleicher Geometrie erhoeht die Bruchlast auf 30kN pro Strebe bei nur 44.2 kg Gewicht.

Anmerkung: steinigt mich nicht, mein Studium ist lange her. Wer Fehler findet muss sie auch korrigieren :)

Offline Schneefüchsin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #652 am: 18. Mai 2016, 21:18:05 »
@Ingo:
Na, die Rechnung ist eher von mir ;), und es stimmt schon, die Berechnung ist mit den Werten der Zugfestigkeit gemacht. Das schöne ist aber, dass bei Aluminium die Druckfestigkeit fast gleich (in Versuchen sogar leicht höher) ist, als die Zugfestigkeit, darum ist das schonmal kein Fehler und so erlaubt.

CFK Vergessen wir bei dem Balken auch mal lieber. Das Zeug ist genial wenn es Zugkräfte aufnehmen soll, aber bei Druckkräften und Biegung versagt es sehr viel schneller. In den Lastfällen wärst du mit Stahl besser bedient.
Vorteilhaft ist höchstens, das du ohne viel Masse ein fettes Volumen aufbauen kannst und damit wieder ein Plus im Biegemoment erhälltst.

Das die Steifigkeit von der Form abhängt stimmt, mir ging es aber in der Berechnung erstmal darum, das ein recht dünner Stab die auftretenden Querkräfte ohne weiteres abfanken kann. Das es nicht Ideal ist, ist natürlich klar.

Die Berechnung mit der mittig angreifenden Kraft ist für die Vertikalkräfte relevant. Im Raketenflug ist das ganze eine Mischung aus beiden Kraftfällen.
Ich hoffe die 160mm waren die Höhe und die 80mm die Breite deines Rohres, sonnst nutzt du den Biegemoment nicht optimal aus.

@R2-D2
Bitte lies genau. Die Restkräfte, die nach dem Kontern der Querkräfte der Booster übrieg bleiben, dürten im kg- maximal unterstem Tonnenbereich liegen und sind somit relativ gut abzufangen. Übriegens wären diese Schwankung auch bei Direckteinleitung in die Stuffe entstanden.

Grüße aus dem Schnee

Offline Kelvin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #653 am: 18. Mai 2016, 22:15:15 »
Ich bleibe dabei, daß die Übertragung der Vertikalkräfte besser im Bereich der Triebwerksgerüste aufgehoben ist. Die Gerüste berühren sich ja fast und sind darüber hinaus in sich schon sehr steif, bedingt durch deren schon bestehenden Abmessungen und Aufgaben. Durch deren unmittelbare Nähe verringert sich entscheidend das Biegemoment, welches von den Verbindungselementen beherrscht werden muß. Es bleibt dort global gesehen im Extremfall nur eine Scheerbeanspruchung übrig, vermutlich kombiniert mit einem deutlich kleinerem Biegemoment und etwas Zugbeanspruchung. Die zentrale Stufe muß dann natürlich die komplette darüberliegende Last tragen, das stimmt schon und das ist ein Nachteil, es ist jedoch die relativ "angenehme" Druckbelastung. Eine Stufe, die so biegefest ist, verträgt das spielend ;)  Für Extremlasten gibt es vielleicht eine verstärkte Ausführung.

Diese Lösung vereinfach die Konstruktion und das Gewicht der oberen Abstützung. Die im Video dargestellten Gelenke brauchen dann nicht einmal eine Sperre und sind so in der Lage auch die u.U. unterschiedliche Längenausdehnung der Stufen zu kompensieren. Der genaue Winkel der Arme ist unkritich, die Arme werden dann nur "am langen Hebelarm" auf Druck belastet. Wie Schneefüchsin schon schrieb, die radialen Kräfte der äußeren Stufen stützen sich gegenseitig ab und umgehen weitgehend die Mittelstufe - das gilt auch in diesem Fall. Um die Biegebelastung der seitlichen Stufen in Grenzen zu halten, wäre es aber vorteilhaft, wenn die untere Verbindung zumindest einen Teil des anfallenden Biegemomentes übernehmen würde. Die Höhe der Triebwerksgerüste würde das problemlos ermöglichen: am oberen Rand "Gelenke" vorsehen, am unteren federbelastete Zugstangen. Der Rest kommt über die Stufe oben an. Ich denke, so wird es sein, aber wir werden ja sehen ;) 

Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #654 am: 18. Mai 2016, 23:06:30 »
Ich hab das ganze mal aufgemalt. Mit Paint. Sieht dementsprechend sch... aus ;)



SpaceX macht die Linke Version, die vertikalen Kräfte werden unten übertragen.

Die rechte Version ist die hier besprochene alternative, die vertikalen Kräfte werden oben übertragen.

Offline Kelvin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #655 am: 19. Mai 2016, 00:10:53 »
Ich hab das ganze mal aufgemalt. Mit Paint. Sieht dementsprechend sch... aus ;)

Schön aufgemalt, Hugo!  Das sind die zwei Möglichkeiten, wobei ich dachte, daß man hier diskutiert, wie die SpaceX Lösung funktionieren wird, und nicht so sehr, wie es noch anders funktionieren könnte. Ich habe Schneefüchsin so verstanden, daß die im Video sichtbaren oberen Querträger durchaus in der Lage wären auch die Hauptlast zu tragen und daß es daher auch real so sein kann. Wobei ich nicht der Meinung bin, einmal rein gefühsmäßig, und weil mit Zug- bzw. Druckbeanspruchung der Profile gerechnet wurde und nicht mit diesem wahnsinnigen Biegemoment an 4m langen und relativ dazu sehr dünnen Hebeln. (Es kann aber sein, daß ich es nicht richtig begriffen habe.) Ein robustes Gitterwerk wäre da gefühlsmäßig schon notwendig, so ähnlich aussehend wie in Deiner Zeichnung. Das würde aber nicht so gut zu dem Baukastensystem passen.

Egal, es ist eine spannende Geschichte.

Offline MpunktApunkt

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #656 am: 19. Mai 2016, 07:56:02 »
Hallo,

ich denke ja der Entwurf der Falcon Heavy ist nicht ohne Grund an das Design der Delta IV Heavy angelehnt. Die fliegt ja schwere Nutzlasten mit relativ großen Boostern und hat genau die Verstrebungen die Hugo bei Version 1 gezeichnet hat (vgl. Bild bei Wikipedia).
Wenn Du heute morgen schon sechs unmögliche Dinge getan hast, warum dann nicht als siebentes zum Frühstück ins Milliways, das Restaurant am Ende des Universums?

Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #657 am: 19. Mai 2016, 08:03:02 »
Ich hab meine Meinung ein wenig geändert. Ich glaube zwar immer noch, Version 2 wäre für den Flug besser, aber für die Landung ganz sicher nicht mehr. Daher hat SpaceX wohl Version 1 genommen.

Sehr interessant finde ich auf der SpaceX Seite die Zeichnung welche die Rakete von unten zeigt. Hier könnte angedeutet sein, daß der mittere Core zwei "Ösen" hat und die Booster je nen "Pin". Die Booster rasten von unten in die Öse ein. So können sie den Schub übergeben. Und wenn sie abgetrennt werden sollen, laufen die Triebwerke im mittleren Core weiter und die Booster rutschen nach unten heraus.

Online roger50

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #658 am: 21. Mai 2016, 01:20:33 »
Moin,

neben der eigentlichen Art der Befestigung und der Position der Krafteinleitung gibt es einen dritten, sehr wichtigen Punkt beim Design solcher 3er-Packs: die sichere Trennung der 'Booster' vom mittleren Core.

Wie das bei der Falcon gelöst wird, können wir hier schlecht klären, da dazu detaillierte Simulationen durchgerechnet werden müssen. Es gibt da ja sehr unterschiedliche Lösungen. Vom parallelen Absprengen (oben/unten gleichzeitig), bis hin zu den beweglichen Streben im Fall der japanischen H-2, die eine sichere Entfernung der Booster gewährleisten.

Wie 'wild' sich solche Booster nach dem Abtrennen verhalten, dafür ist die Sojus ein schönes Beispiel. Siehe die on-board Videos des Lomonosow-Starts.

Hier müssen wir wirklich die ersten Photos der F9H abwarten.... ;)

Gruß
roger50

Offline Schneefüchsin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #659 am: 21. Mai 2016, 06:45:38 »
Absprengen ist unwarscheinlich. Dies liefe gegen die Wiederverwendungsidee von SpaceX. Siehe hierfür auch, das die Stufentrennung kein explosieve, sondern eine mechanische Abtrennung enthällt.

Ein wildes Rumwirbeln der Booster ist auch unwarscheinlich, da sie für den Rückflug so viel Kontrolle wie möglich brauchen, eine wild wirbelnde Stufe ist da nicht gut. Abgesehen davon haben sie schon bewiesen, dass sie die Bewegungen einer Erstufe nach der Trennung gut kontrollieren können.

Alles nur Vermuttungen, klar. Aber so sähe es nach den bisherigen Erfahrungen mit SpaceX wohl aus.

Grüße aus dem Schnee

Offline Terminus

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #660 am: 21. Mai 2016, 07:59:05 »
Abgesehen davon haben sie schon bewiesen, dass sie die Bewegungen einer Erstufe nach der Trennung gut kontrollieren können.

Naja, aber der Fall ist ja hier anders gelagert: Bei der einfachen F9 sitzen Oberstufe und Erststufe hintereinander und sowohl das Oberstufentriebwerk als auch der Luftwiderstand (falls überhaupt) drücken die Erststufe schon in der richtigen Richtung weg.

Hier aber sitzen die Booster direkt neben dem Central Core. Welche Rolle spielt da noch die Luftströmung zwischen den drei Einzelcores der Erststufe, drückt sie die Booster eher nach innen  :( oder eher nach außen :) ?

Zum Glück sind die Booster ja keine leergebrannten Stufen alten Stils, sondern im Prinzip zwei selbstständige, voll steuerungsfähige F9-Erststufen. Ich hoffe, es reicht aus, dass die Booster im Moment der Trennung, oder sogar schon kurz davor, ihre Schubvektorsteuerungen nach außen stellen, weg vom Central Core, und man nicht noch aktive Trennungsmaßnahmen braucht, um Kollisionen zu vermeiden...
« Letzte Änderung: 21. Mai 2016, 10:36:21 von Terminus »

Offline Schneefüchsin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #661 am: 21. Mai 2016, 08:13:11 »
Sie sind bei der Trennung wohl hoch genug, das der Luftwiederstand nur noch eine untergeordnette Rolle spielt.
Was von der Atmosphäre noch da ist drückt auf die Booster je nach Ausrichtung. Zeigt sie zur Zentralstufe, wird sie da hin gedrängt, zeigt sie in von der Zentralstufe weg, so drängt es sie auch langsam weg. Natürlich spielt die Umströmung der Zentralstufe noch eine Rolle, vor allem durch das dicke Fairing (im Vergleich zum Rest). Wie sich das auswirkt ist eine andere Frage.

Abgesehen davon wurden bisher solche Ausrichtmanöver von den Kaltgastriebwerken gemacht, in einigen Startvideos sehr schön zu sehen.

Grüße aus dem Schnee

Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #662 am: 21. Mai 2016, 10:22:42 »
Sie sind bei der Trennung wohl hoch genug, das der Luftwiederstand nur noch eine untergeordnette Rolle spielt.

So sah es bei SES9 aus. Stufentrennung war bei ca. 165 Sekunden. Wobei ich nicht weiß, wann die Trennung bei FH sein wird. Und die ist ja auch Orbitabhängig



Online roger50

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #663 am: 24. Mai 2016, 21:54:00 »
N'abend,

via NSF/Chris Bergin: SpaceX ist immer noch hoffnungsvoll, den Erststart der Heavy dieses Jahr hinzubekommen (NET Dezember) 8)

Gruß
roger50

GalacticTraveler

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #664 am: 24. Mai 2016, 22:08:40 »
Das wird auch dieses Jahr nichts mehr. Und ich schätze die Chancen für nächstes Jahr auf maximal 50/50 ... wegduck

Offline tobi

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #665 am: 24. Mai 2016, 22:16:06 »
Es gilt bekanntlich bei Terminen in der Raumfahrt: "Ende des Jahres = NET nächstes Jahr."
Jean-Yves Le Gall: "CNES: The Future of Space!", "Le CNES, The Place to Be!!!"

GalacticTraveler

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #666 am: 24. Mai 2016, 22:17:31 »
Und wenn das mit den Problemen bei der Wiederverwendung tatsächlich stimmt, dann wird sich der Erstflug noch viel weiter herauszögern...

Offline stillesWasser

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #667 am: 24. Mai 2016, 22:21:14 »
Und wenn das mit den Problemen bei der Wiederverwendung tatsächlich stimmt, dann wird sich der Erstflug noch viel weiter herauszögern...
Wahrscheinlich resultiert daraus das neue NET... Allerdings wäre es langsam PR-technisch sinnvoller, das Ding für den Demoflug fliegen zu lassen, auch wenn man sie noch nicht wirtschaftlich betreiben kann, als noch ein Jahr nach hinten zu rücken. Das geht allerdings natürlich nur, falls es nur wegen dem Problemen bei der Wiederverwendung ist.
"Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system. Red Dragon Mars mission is the first test flight."- https://twitter.com/elonmusk/status/725364699303301120

Offline MpunktApunkt

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #668 am: 24. Mai 2016, 22:39:51 »
Und wenn das mit den Problemen bei der Wiederverwendung tatsächlich stimmt, dann wird sich der Erstflug noch viel weiter herauszögern...

Von was für Problemen bei der Wiederverwertung sprichst du den?
Wenn Du heute morgen schon sechs unmögliche Dinge getan hast, warum dann nicht als siebentes zum Frühstück ins Milliways, das Restaurant am Ende des Universums?

GalacticTraveler

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #669 am: 24. Mai 2016, 22:43:55 »
Und wenn das mit den Problemen bei der Wiederverwendung tatsächlich stimmt, dann wird sich der Erstflug noch viel weiter herauszögern...

Von was für Problemen bei der Wiederverwertung sprichst du den?

Möglicherweise - ich formuliere bewusst vorsichtig weil die Interpretationen der Aussagen noch auseinandergehen - ist die Wiederverwendung von Erststufen zunächst vom Tisch, sondern es können erstmal nur einzelne Komponenten wie Triebwerke und Beine wiederverwendet werden.

Offline Steppenwolf

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #670 am: 25. Mai 2016, 05:17:49 »
Und wenn das mit den Problemen bei der Wiederverwendung tatsächlich stimmt, dann wird sich der Erstflug noch viel weiter herauszögern...

Von was für Problemen bei der Wiederverwertung sprichst du den?
Es bezog sich vermutlich darauf:
https://twitter.com/FLSPACErePORT/status/735182705550188545

Offensichtlich eine Fehlinformation. Der Urheber hat seine Aussagen dazu bereits korrigiert:
https://twitter.com/FLSPACErePORT/status/735253613266640897

GalacticTraveler

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #671 am: 25. Mai 2016, 09:48:07 »
Genau das meinte ich. Hat sich aber wie schon gesagt bereits als Falschmeldung herausgestellt - zum Glück.

Offline akku

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #672 am: 15. Juni 2016, 01:19:52 »
SpaceX - Falcon Heavy - 39A Update 06-06-2016
https://www.flickr.com/photos/nasakennedy/27550169986/in/photostream/
da ist schon einiges aufgebaut ;)

https://www.youtube.com/watch?v=3-6-aDbVqvM

Online Steffen

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #673 am: 17. Juni 2016, 00:17:29 »
Hallo

um für die Frage nach der vertikalen Krafteinleitung der Booster einen Vergleich zu haben, habe mal von der Delta-4 Heavy Fotos herausgesucht, und habe Ausschnittsvergrößerungen der Verbindungspunkte gemacht.

Es gibt bei der Delta-4 Heavy drei Verbindungen der Booster mit dem zentralen Core. Im ersten Bild ist die doppelte untere Verbindung zu sehen, der zentrale Core ist der linke. Im zweiten Bild sieht man die äußere Verstrebung über die Nasen der Booster, der Hauptzweck dürfte die Stabilisierung gegenüber Rollbewegungen sein. Die zentrale Verbindung im Bereich der Nasen/Interstage zur vertikalen Kraftübertragung habe ich im dritten Bild. Diese Verbindung ist auf den meisten Fotos nur schlecht zu sehen, da sie bei der montierten Rakete meist verdeckt ist. Ich habe aber ein schönes Bild vom Andockpunkt an der zentralen Stufe gefunden. Leider fand ich kein vergleichbares Bild von der "Gegenseite".

Ich kann mir eigentlich nicht vorstellen, warum man das bei F9H grundsätzlich anders machen sollte, denn das Bauprinzip ist doch völlig gleich, oder gibt es da wesentliche Unteschiede?








viele Grüße
Steffen


Offline Kelvin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #674 am: 17. Juni 2016, 01:19:31 »
Erst einmal danke für den tolle Materialsammlung, Steffen

Es gibt bei der Delta-4 Heavy drei Verbindungen der Booster mit dem zentralen Core. Im ersten Bild ist die doppelte untere Verbindung zu sehen, der zentrale Core ist der linke. Im zweiten Bild sieht man die äußere Verstrebung über die Nasen der Booster, der Hauptzweck dürfte die Stabilisierung gegenüber Rollbewegungen sein.
Das sehe ich etwas anders, die Streben halten die nicht sichtbaren "Nasen" der Booster (ich meine nicht die oberen Kappen) in den "Schuhen", wie sie im dritten Bild dargestellt sind. (Mag sein, daß die Schuhe eine leichte Schwalbenschwanzform haben, ich glaube aber eher nicht. Die Nasen müssen sich m.M.n. aus den Schuhen auch seitlich lösen können, nicht nur durch ein Ausgleiten nach unten. Dann würde das ohne die vier Streben überhaupt nicht halten.) 

Die zentrale Verbindung im Bereich der Nasen/Interstage zur vertikalen Kraftübertragung habe ich im dritten Bild.
Ich sehe das eher so, daß oben ein Längenausgleich vorgesehen ist, weil es eine unterschiedliche Streckung der Hauptstufe und der Booster geben kann. (Die seitlichen Nasen können sich gegenüber den Schuhen verschieben, die Streben ermöglichen das ebenfalls.) Vertikale Kräfte werden nach meinem Verständnis hier nicht übertragen, es ist eine vertikal bewegliche Fixierung. Wären beide Enden fest, gäbe es ein ähnliches Problem, wie bei beidseitig unverschiebbaren Brücken.

Im ersten Foto sehe ich dagegen am Booster von unten eingreifenede "Laschen", die sich an entsprechenden Laschen der Zentralstufe abstützen und kaum eine signifikante vertikale Verschiebeung erlauben. Und daher für die  Kraftübertragung in dieser Richtung zuständig sein müssen. Die Ausführung ist auch deutlich robuster als der obere Abschluß der Schuhe im dritten Bild.

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