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Autor Thema: Elektrische Antriebe  (Gelesen 40989 mal)

websquid

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #25 am: 02. August 2010, 15:26:49 »
Die Hülsenkonstruktion eines Raumschiffes ist hoch kompliziert. Die Hülle muß Temperaturschwankungen von einigen 100 Grad aushalten, wirksam vor dem Hochvakuum des Alls schützen und dabei auch Strahlung von dem Innenleben des Raumschiffes zuverlässig fernhalten. Dann sind da noch ultraschnelle Trümmer, die diese Hülle nicht durchstoßen dürfen.
Für Treibstofftanks ist aber auch zu beachten, dass diese Tanks nicht mit dem Treibstoff reagieren dürfen. Das verhindert bei manchen Treibstoffen bestimmte Materialien für die Tanks zu verwenden.

Auch Halogene wie Flur, Chlor und Brom sind Ionisierbar. Nur Edelgase wie Helium , Krypton usw. sind dies nicht
Doch, auch die sind ionisierbar, allerdings braucht man dazu relativ viel Energie. Standardtreibstoff für Ionentriebwerke ist momentan ein Edelgas: Xenon

mfg websquid

Offline GG

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #26 am: 02. August 2010, 16:47:13 »
Ich hätte gedacht, dass bei 1. die Beschleunigung durch ein elektrisches Feld erfolgt (Deep Space One, Hayabusa).

Offline Fornax

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #27 am: 02. August 2010, 18:17:50 »
Ja stimmt auch ich habe beschleunigung vergessen zu schreiben

danke


Mfg Fornax

Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #28 am: 02. August 2010, 18:39:10 »
Zitat
im Prinzip ist bis auf die Halogene jedes Element ionisierbar, bei Metallen ist das aber nicht unbedingt einfach.

Zitat
Auch Halogene wie Flur, Chlor und Brom sind Ionisierbar. Nur Edelgase wie Helium , Krypton usw. sind dies nicht. Einfach mal ins Periodensystem der Elemente schauen. http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem

Alles kann man ionisieren: Ionisieren heißt, es elektrisch aufladen. Jedem Atom kann man mittels Hitze oder UV-Licht seine Elektronen entziehen.
(über Musk) “He wants to make people a multi-planet species, and he’s not going to quit. He’ll change the model, or he’ll spend more of his own money—he’ll do something. He’s not in it to build the rockets; that’s a means to an end. It’s a religion for him.”

Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #29 am: 02. August 2010, 18:46:25 »
Zitat
Alles kann man ionisieren: Ionisieren heißt, es elektrisch aufladen. Jedem Atom kann man mittels Hitze oder UV-Licht seine Elektronen entziehen.

Ja, Du hast recht. Oder halt mittels Kathodenstrahlen (Fernsehröhre, Röntgengeräte etc.)

Offline Collins

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #30 am: 02. August 2010, 22:45:42 »
Und wie ist das Kosten/Nutzungs verhältins?

Mfg Collins
Zeige mir einen Helden und ich zeige dir eine Tragödie dazu
Wir sind alle sehr unwissend, aber bei jedem ist es etwas anderes, was er nicht weiß. Albert Einstein.

Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #31 am: 03. August 2010, 11:16:15 »
Zitat
Und wie ist das Kosten/Nutzungs verhältins?
Also die ersten Elektronen sind relativ leicht zu entziehen, dann kostet es immer mehr Energie...

Wasserstoff besitzt nur zwei und darum ist es vergleichsweise energiesparend vollständig ionisierbar...
Naja, je stärker geladen, desto stärker wird es wohl auch abgestoßen, und ob somit Wasserstoff oder andere Elemente besser geeignet sind, kann ich nicht sagen...

übrigens: Metalle geben gerne ihre Äqvivalenzelektronen ab, sie leiten darum den Strom. Das Problem bei der Verwendung von Metallen: a) Du musst sie auf 1000°C bringen (Eisen), dann erst verdampfen sie und werden abgestoßen. Die Treibstoffleitungen allerdings würden dabei auch schmelzen (bzw. im Vakuum verdmpfen)
b) du zerreibst sie in Nanopartikel, also etwas größer als atomaren Maßstab... Dann könnte man die einzelnen Atome abstoßen, denn wenn du eine grße Kugel aus vielen Atomen ionisierst, wird wohl nur die Oberfläche ionisiert und wegen der großen Masse aber vergleichsweise geringen Ladung wird der Klumpen nur schwach ausgestoßen. Die Ausströmgeschwindigkeit geht dann aber gegen Null- ebenso wie die Antriebskraft...
(über Musk) “He wants to make people a multi-planet species, and he’s not going to quit. He’ll change the model, or he’ll spend more of his own money—he’ll do something. He’s not in it to build the rockets; that’s a means to an end. It’s a religion for him.”

Online Schillrich

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #32 am: 03. August 2010, 12:25:08 »
übrigens: Metalle geben gerne ihre Äqvivalenzelektronen ab, sie leiten darum den Strom.

Valenzelektronen ... Äquivalenz ist die Gleichwertigkeit, Valenz ist die Wertigkeit ;).
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"Failures are ammo in your arsenal, not baggage that weighs you down." (JPL)

Online Schillrich

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #33 am: 04. August 2010, 11:26:25 »
Hallo,

ich habe "Ionenantrieb mit Feststoffen" herein geholt.
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Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #34 am: 04. August 2010, 19:47:48 »
Zitat
Valenzelektronen ... Äquivalenz ist die Gleichwertigkeit, Valenz ist die Wertigkeit
Aja, echt peinlich für einen Hobbychemiker  :o  :-[
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Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #35 am: 04. August 2010, 20:17:08 »
Zitat
übrigens: Metalle geben gerne ihre Äqvivalenzelektronen ab, sie leiten darum den Strom. Das Problem bei der Verwendung von Metallen: a) Du musst sie auf 1000°C bringen (Eisen), dann erst verdampfen sie und werden abgestoßen. Die Treibstoffleitungen allerdings würden dabei auch schmelzen (bzw. im Vakuum verdmpfen)

Eisen schmilzt bei 1808 K (~1534,85 °C) und ist dann erst mal flüssig.
Bei 3134 K (~2860,85 °C) siedet es dann und geht in den gasförmigen Zustand über.

Bei 1000°C ist es noch fest. Dafür strahlt es aber jede Menge Licht ab.

Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #36 am: 04. August 2010, 21:53:24 »
Zitat
Eisen schmilzt bei 1808 K (~1534,85 °C) und ist dann erst mal flüssig.
Bei 3134 K (~2860,85 °C) siedet es dann und geht in den gasförmigen Zustand über.
Das kannst du nicht so pauschal sagen. Auf deinem Planeten, bei 1 Bar ist das so.

Wieso gibt es auf dem Mond bzw. Mars kein flüssiges Wasser, obwohl die Temperaturen an manchen Punkten am Marsäquator an bis zu 20°C gehen und Salz vorhanden ist, am Mond hat man auch oft über 0°C sogar bis zu 120°C?

Ohne Druck siedet Wasser wie alle Stoffe an dem Punkt, an dem es bei Druck flüssig wäre. Sprich Temperatur<0°C gefroren; T>0°C verdampft
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Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #37 am: 06. August 2010, 23:01:09 »
Zitat
Eisen schmilzt bei 1808 K (~1534,85 °C) und ist dann erst mal flüssig.
Bei 3134 K (~2860,85 °C) siedet es dann und geht in den gasförmigen Zustand über.
Das kannst du nicht so pauschal sagen. Auf deinem Planeten, bei 1 Bar ist das so.

Wieso gibt es auf dem Mond bzw. Mars kein flüssiges Wasser, obwohl die Temperaturen an manchen Punkten am Marsäquator an bis zu 20°C gehen und Salz vorhanden ist, am Mond hat man auch oft über 0°C sogar bis zu 120°C?

Ohne Druck siedet Wasser wie alle Stoffe an dem Punkt, an dem es bei Druck flüssig wäre. Sprich Temperatur<0°C gefroren; T>0°C verdampft

Stop ! Zwischen Eisen und Wasser gibt es einen winzigen aber entscheidenden Unterschied. Eisen ist ein metallisches Element, daß sich anders verhält als das Reaktionsprodukt Wasser mit seinen Ionenbeziehungen zwischen den Atomen.

Wasser bildet beim Erstarren eine Raumgitterstruktur auf, die nicht viel mit der kubisch Raumzentrierten von Eisen gemein hat.

Ich denke, daß die Energie, die man benötigt um Eisen zu schmelzen und zu verdampfen ein klein wenig höher ist, als die für Wasser.  ;)

Und Vorsicht, ich spreche hier von Eisen. Nicht von Stahl. Stahl ist ein Stoffgesmisch bei dem Kohlenstoff im metallischen Gefüge gebunden ist. Durch Zusatz von anderen Metallen wie ZB. Chrom, Molybdän, Nickel usw. läßt sich Stahl mit verschiedensten Eigenschaften herstellen. Dabei kommt es darauf an, wie Austenite, Perlite, Ferrite oder Martensite im Gefüge vorhanden sind. Durch Variationen der Korngrößen läßt sich die Härte beeinflußen.

Wer es genauer wissen möchte, der kann hier nachlesen :
http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Ach ja, 1Bar Druck dürfte den Eisen herzlich egal sein ! ;D

Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #38 am: 07. August 2010, 12:12:16 »
Zitat
Ach ja, 1Bar Druck dürfte den Eisen herzlich egal sein !
Glaub ich nicht....

Im Vakkum verdampft das Eisen, das Phasendiagramm schaut überall gleich aus, nur Temperaturverschoben.

Das 'Eisen-Gas' (klingt ungeewöhnlich, ist aber nix anderes) fliegt in alle Richtungen davon, daher baut sich kein Druck aus, und es wird nie flüssig.

Hier http://de.wikipedia.org/wiki/Aggregatzustand#Phasendiagramme
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Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #39 am: 08. August 2010, 08:56:18 »
Zitat
Im Vakkum verdampft das Eisen, das Phasendiagramm schaut überall gleich aus, nur Temperaturverschoben.

Deshalb ist die Hülle von Raumschiffen auch aus Aluminium, sonst würde sie ja verdampfen.  ;)

Offline Ruhri

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #40 am: 08. August 2010, 11:59:53 »
Na, wenn das nicht mal etwa für die VTler ist! "Es gibt überhaupt keine (bemannte) Raumfahrt, weil die Außenhüllen de Raumfahrzeuge im Vakuum sofort verdampfen." Und Eisenmeteoriten kann es dann logischerweise auch nicht geben.

Runner02, ich fürchte, du hast da einen kleinen Denkfehler begangen...

Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #41 am: 08. August 2010, 19:53:01 »
Da es hier um elektrische Antriebe geht möchte ich der Vollständigkeit halber mal die Solarflugzeuge erwähnen.

http://www.solarflugzeuge.de/

Da wir hier im Raumcon sind, ist speziell dieses Projekt interessant:

http://www.solarflugzeuge.de/unbemannt_skysailor.html

Auch die Nasa hat schon ein Solarflugzeug entwickelt

http://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/163836main_Helios_05_02.pdf

Solche Flugzeuge könnten zB. bei Langzeiterkundungen oder im Bereich der Kommunikation sehr gut eingesetzt werden. Sie können Tag und Nacht ohne Landung durchfliegen und sind billiger als Satelliten.

Online Schillrich

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #42 am: 08. August 2010, 19:56:03 »
Wir sind schon bei elektrischen Antrieben in der Raumfahrt ... ;)

(Sonst spreche ich bald im Merkur-Thread über Freddie Mercury ... und bei Pluto kommt sein Herrchen Micky zur Sprache.)
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Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #43 am: 09. August 2010, 10:32:05 »
Zitat
Na, wenn das nicht mal etwa für die VTler ist! "Es gibt überhaupt keine (bemannte) Raumfahrt, weil die Außenhüllen de Raumfahrzeuge im Vakuum sofort verdampfen." Und Eisenmeteoriten kann es dann logischerweise auch nicht geben.

Nein, kann nicht sein... Ihr versteht mich falsch.

Ich sage nicht, dass das Phasendiagramm GLEICH ist, sondern GLEICH AUFGEBAUT.

Auf der Erde: bei 1300°C schmilzt Eisen, ab einer bestimmten Temperatur, sagen wir mal 2000°C verdampft es.
Im Weltraum, ohne Druck, haben die Teilchen, so sie zu schnell (=zu heiß) sind keine haftung mehr und die Teilchen einer eventuell für Millisekunden stabilen Flüssigkeit würden in den Weltraum gesaugt.

Das heißt, wenn eine Eisenplatte eines Raumschiffes im Vakuum 1300°C heiß wird, verdampft sie. Dazu muss sie nicht 2000°C haben, wie es auf der Erde der Fall wäre.

das wollte ich damit saagen.
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Offline Meagan

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #44 am: 11. August 2010, 21:46:32 »
Die Fakten sind :
Eisen schmilzt bei 1808 K (~1534,85 °C) und ist dann erst mal flüssig.
Bei 3134 K (~2860,85 °C) siedet es dann und geht in den gasförmigen Zustand über.

Bei 1000°C ist es noch fest. Dafür strahlt es aber jede Menge Licht ab.

Es schmilzt auch nicht bei einer ungefähren Temperatur. Die Stahlmetallurgie ist eine der hochentwickeltsten Wissenschaften die ich kenne. Wer es nicht glaubt, braucht sich bloß mal ein Eutektikum oder das Eisen Kohlenstoff Diagramm anzuschauen.

Ich habe trotz Recherchen keine Verbindungen zwischen Eisen - verdampfen und Vakuum gefunden.

Ich habe auch keine Referenzen zu Deiner Verdampfungstheorie gefunden.

Wenn Du Deine Aussagen belegen kannst, dann lass uns dies bitte wissen. Ein paar Links wären auch hilfreich.

Offline Ruhri

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #45 am: 11. August 2010, 23:04:48 »
Deine Werte gelten, und da hat runner02 durchaus Recht, natürlich für den irdischen Normaldruck von 1013 hPa. Im Weltraum haben wir ca. 0 Pa, und da sieht das schon ein wenig anders aus. Die verschiedenen Aggregatzustände werden in Abhängigkeit von Druck und Temperatur aufgetragen, und bei niedrigen Druck wird ein Stoff nicht flüssig, sondern sublimiert bzw. resublimiert. Das nennt man dann Phasendiagramm.

Offline runner02

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #46 am: 12. August 2010, 15:46:28 »
Ja, sieh dir mal als Beispiel das Wasser an. Mars und Mond haben kein flüssiges Wasser, nur Eis und Wasserdampf (am Mond hält dieser halt nicht sehr lange). Warum? Weil (fast) Vakkuum herrscht.


http://www.youtube.com/watch?v=pOYgdQp4euc&feature=related


Alle Stoffe sind ursprünglich fest/gefroren. Wenn man sie aufheizt, dann schmelzen sie unter Druck, bzw. verdampfen ohne Druck. Je mehr Druck, desto länger ist die flüssige Phase.
Nun hängt es vom Stoff ab, wie viel er erhitzt werden muss, um zu sieden.

Wasserstoff ist nur sehr kurz bzw. unter Druck fest (Jupiter-Kern) knapp über dem Nullpunkt für wenige Grad.

Sauerstoff und Methan sieden 'schon' hingegen bei -160°C

Dann das andere Extrem: Eisen.... Das muss man ziemlich stark erwärmen, aber auch es folgt eben allen Phasen.
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Offline SteRo

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #47 am: 13. August 2010, 00:37:02 »
Dann schreib ich mal was dazu


Es gibt 3 Formen des Ionenantriebs :

1. Elektrostatischer Antrieb
Hierbei werden gase ionisiert und über ein Magnetfeld beschleunigt und mit 40Km/s ausgeströmt.
Wirkungsgrad : 75%

2. Elektrothermischer Antrieb
Bei diesem wird das Gas über ein Lichtbogen auf 20.000 Grad kelvin erhitzt und das Gas über eine Düse mit 20Km/s ausgeströmt (Ohne Verbrennung !).  
Wirkungsgrad : 20%

3. Elektromagnetischer Antrieb
Wie beim 2. wird es hierbei erhitzt aber anstatt durch eine Düse auszuströmen wird es durch ein Magnetfeld beschleunigt und dann mit 70Km/s ausgeströmt.
Wirkungsgrad : 50%


Der erste Satelit mit Ionenantrib war Deep Space 1 und Smart 1 (27% Wirkungsgrad)

Also elektrothermische Antriebe würde ich nicht zu den Ionenantrieben zählen. Die fangen an als Power Augmented Hydrazin Thruster (2km/s), gehen über Arcjets bis hin zu Triebwerken mit Microwellenerhitzung.

Der erste Satellit mit Ionentriebwerk war nicht Deep Space 1, der war lediglich der erste mit Kaufmann-Ionenantrieb.

Guck mal hier nach:
http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Raumflugk%C3%B6rper_mit_elektrischem_Antrieb

Z.B 1992 flog Eureca mit einem RIT Triebwerk, davor meist Triebwerke mit Quecksilber/Caesium-Spitzenionisation oder Teflon. Smart 1 war dann die erste wirkliche Hall Effect Thruster Anwendung.

Magnetoplasmadynamische Antriebe werden normalerweise auch nicht zu den Ionentriebwerken gezählt (Dein dritter punkt), sondern stellen eine eigene Klasse dar.

Es wurden auch scho elektrostatische Ionentriebwerke mit Ausströmeschwindigkeiten von 130 km/sec gebaut. Bisher werden im Einsatz zwar Systeme mit 30 bis 40 km/sec präferiert, aber eher aus Problemen der Energieversorgung heraus. Das alte E=0.5m*v² Problem. Schub oder Effizienz ist hier die Frage.

Vor dem Problem stehen wir gerade bei der Implememntierung eines RIT Triebwerkes in eines unserer Satelliten.

Offline GlassMoon

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #48 am: 13. August 2010, 03:10:07 »
Ohne gleich vom Thema wegzugehen:
Wie niedrig liegt der Wirkungsgrad von konventionellen chemischen Triebwerken, sagen wir mal bei einem LH2/LOX-Triebwerk?
Ich denke dass der Wirkungsgrad ein schlechtes Kriterium für einen Vergleich von Triebwerksarten ist.
Vielmehr sollte man vergleichen, wieviel (kinetische) Energie man pro Masse freisetzen kann. Dabei sollte allerdings die gesamte Masse berücksichtigt werden, also für elektrische Antriebe z.B. Photovoltaikzellen oder Reaktoren, Stützmasse und das eigentliche Triebwerk,
Wovon geht der "Wirkungsgrad" bei elektrischen Triebwerken überhaupt aus? We/Wkin?
42/13,37 ≈ Pi

Online Schillrich

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Re: Elektrische Antriebe
« Antwort #49 am: 13. August 2010, 08:08:38 »
Hallo GlassMoon

die Kennzahl zur Effizienz von Triebwerken an sich ist der spez. Impuls.
\\   //    Grüße
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