Frage:
Warum ist die Form von Falcon 9 so groß und dünn?
radex
2015-05-31 15:21:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Im Vergleich zu den meisten mir bekannten Raketen wirkt der Falcon 9 von Space X ungewöhnlich groß und dünn. Die Version 1.1 ist fast 70 m hoch und dennoch nur 3,6 m dick.

Zum Vergleich: Atlas V ist 58 m groß und 3,8 m dick, Proton-M ist 58 m groß und 7,4 m dick usw.

Also, was ist der Grund für die Form von Falcon 9? Ohne besondere Kenntnisse über Raketentechnik kann ich mir vorstellen, dass eine kürzere, dickere Rakete stabiler und langlebiger sein könnte. Was sind die Vor- und Nachteile dieses Ansatzes?

nur peripher verwandt, aber immer noch lustig wie http://www.astrodigital.org/space/stshorse.html
Drei antworten:
#1
+30
geoffc
2015-05-31 15:42:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

SpaceX stellt seinen Booster in Hawthorne, CA, her. Sie transportieren es dann auf den Autobahnen nach McGregor, TX, um es mit allen 9 Motoren zu testen.

Dann ist es wieder auf einem LKW für die Fahrt nach Florida zur LC-40 an der Air Force Station zum Start.

Der Durchmesser des Boosters ist mit 3,6 Metern der größte, den sie erreichen können und der dennoch auf der Straße transportiert werden kann.

Delta IV wird im Vergleich dazu in Decatur, AL, gebaut und per Lastkahn zum Start nach Kap oder Vandenberg verschifft, da es zu breit ist.

Der ursprüngliche Falcon 9, die Version 1.0, hatte die für seine Breite geeignete Größe, um genügend Kraftstoff und Oxidationsmittel für eine Mission im Orbit zu haben, basierend darauf, wie lange die Merlin-1C-Motoren für diese Mission feuern mussten

Die Version 1.1 hat den Motor auf den Merlin-1D umgestellt, einen Motor mit höherem Schub, was bedeutet, dass er auch mehr Kraftstoff und Oxidationsmittel verbraucht, sodass die Tanks größer werden mussten, um das zusätzliche Treibmittel aufzunehmen. Sie konnten nicht breiter werden und auf der Straße transportierbar bleiben, so dass sie länger fuhren.

Die Beine werden separat transportiert und am Startort befestigt, da sie für den Transport einfach zu hoch sind.

Amüsanterweise ist die Höhe und nicht die Breite der begrenzende Faktor. Aber für eine runde Phase ist diese Unterscheidung ohne Unterschied.

Nicht der Abwärtswähler, aber diese Antwort scheint viele Informationen ohne nachgewiesene Relevanz zu haben. Der letzte Satz bedarf der Erklärung. IMO wäre das Wort * amüsant * im Chat angebracht, aber nicht in einer sachlichen Antwort.
Es könnte einige Referenzen vertragen, aber es ist alles relevant. Die Höhe eines Straßentransports wird durch Brücken usw. begrenzt. 3,6 m sind ungefähr der größte Zylinder, den Sie auf einen Tieflader setzen und auf einigermaßen routinemäßige Weise durch das Land fahren können. Sie könnten viel breiter werden (zwei Fahrspuren einnehmen), wenn Sie bereit sind, Straßenabschnitte für den Durchgang des Transports zu schließen, aber wie Geoff sagte, wenn Sie möchten, dass die Bühne zylindrisch ist, ist die zusätzliche verfügbare Breite nutzlos und Sie sind durch Höhenbeschränkungen begrenzt.
@andy256 Es ist amüsant für mich, da Sie Fett als das Problem im normalen Leben betrachten, das nicht groß ist. (Groß ist normalerweise gut, Fett ist normalerweise schlecht).
Die Realität ist, dass es viel Kopfschmerzen bereitet und manchmal nicht einmal möglich ist, etwas über 14 'Höhe (Gesamthöhe des Fahrzeugs, nicht nur Ihre Fracht) auf die Straße zu bringen (wenn Sie es nicht vermeiden können, irgendwo unter eine Brücke zu gehen). Da es Transporter gibt und dann die Bodenfreiheit unterhalb der Rakete 12 'ungefähr die Grenze ist.
@Hobbes Inwiefern ist es wichtig, dass geoffc amüsiert ist?
@andy256 Komm schon, es ist nicht 'gegen die Regeln', hier Emotionen zu zeigen. Er weist auf etwas Ironisches hin, es ist vollkommen in Ordnung.
Vielen Dank an geoffc & @VedantChandra für Ihre Antworten! Es ist ziemlich faszinierend für mich, dass das Design einer Rakete in erster Linie auf logistischen und nicht auf "echten" technischen Gründen beruht.
Eisenbahnlehren sind ein begrenzender Faktor für die Durchmesser der sowjetischen / russischen Booster. Die BVGD-Blöcke für R-7-Raketen wurden unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen entwickelt - natürlich neben anderen Faktoren.
Interessant ist, dass 8K82 Proton in seiner ersten Stufe, die ~ 20 Meter lang ist, nur 7,44 m breit ist; Der Rest des Körpers hat einen Durchmesser von 4,15 m und erreicht auf der vierten Stufe von Block D / DM 3,6 m.
@JuniorMiranda Ist das 7,44 m breit mit den seitlichen Kraftstofftanks? Sie sehen aus wie Strapon-Booster auf Proton, sind aber wirklich die Kraftstofftanks und Motoren. Betrachten Sie stattdessen den Hauptkern, würde ich denken.
Ja, die 7,44-Meter-Marke bezieht sich auf die Seitentanks der ersten Stufe - auf Proton. Der Grund für die Verwendung der 6 Panzer war die sowjetische Spurweite in den 60er Jahren. Proton wurde als ICBM für eine riesige H-Bombe konzipiert.
Logistik * ist * ein echter technischer Grund - jeder Produktingenieur muss die Montage und Lieferung seines Produkts berücksichtigen. Es wäre sinnlos, eine große Rakete zu bauen, die auf der ersten Brücke nach der Fabrik hängen bleibt. Es gibt andere Möglichkeiten (die Fabrik bewegen, ein riesiges VAB wie das Shuttle bauen), aber sie kosten auch Geld, und bei SpaceX dreht sich alles um Kostenoptimierung.
Ich wollte fragen, warum SpaceX den Falcon 9 nicht auf der Schiene transportiert hat, um die höheren Abstände zu nutzen ... und dann fand ich heraus, dass die maximal zulässige Höhe für die Schiene zwar größer ist, die maximale Breite jedoch begrenzt ist auf nur 3,25 Meter] (https://en.wikipedia.org/wiki/Loading_gauge#North_America), was erfordern würde, den Falcon 9 sogar schwerer zu machen.
#2
+7
Vedant Chandra
2015-05-31 15:45:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ihre Annahme ist richtig, eine kürzere und dickere Rakete ist offensichtlich stabiler am Boden. Der Zweck einer Rakete besteht jedoch nicht darin, für immer stark auf dem Launchpad zu stehen. ;)

Wenn es darum geht, tatsächlich in die Stratosphäre und darüber hinaus zu starten, muss eine Rakete aerodynamisch sein. Der Luftwiderstand hängt von der Querschnittsfläche eines Körpers ab, in diesem Fall von der Dicke der Rakete. Da der Falcon eine dünnere Rakete ist, schneidet er mit weniger Luftwiderstand durch die Atmosphäre und verschwendet weniger Treibstoff, der gegen die Atmosphäre drückt.

In Bezug auf die von Ihnen durchgeführten Vergleiche; Sowohl Atlas V als auch Proton M wurden auf der Schiene transportiert, was eine dickere Breite ermöglichte. SpaceX verlegt seinen Booster von Kalifornien nach Texas und dann auf der Straße nach Florida. Das dünne Design ist klein genug, um auf einen LKW geladen und herumgefahren zu werden.

Das Besondere an einer Rakete ist, dass sie die nennenswerte Atmosphäre ziemlich schnell verlässt, sodass die Aerodynamik weniger ein Problem darstellt.
@geoffc Der Hauptpunkt ist die Transport-IMO, die Sie in Ihrer Frage genauer beschrieben haben.
Das Argument der Aerodynamik ist eine übermäßige Vereinfachung. Nicht nur die Querschnittsfläche eines Körpers, sondern auch seine ** Gesamtoberfläche ** tragen wesentlich zum Luftwiderstand bei. Letzteres spricht für niedrigere und dickere Formen. Andererseits kann ** Ziehen auch erwünscht sein **, um [das Aero-Bremsen zu maximieren] (https://www.reddit.com/r/space/comments/76e79c/i_am_elon_musk_ask_me_anything_about_bfr/doda8ep/).
Beachten Sie, dass der Schienenverkehr hier nicht helfen würde, da US-Frachtladegeräte [nicht mehr als 3,25 Meter Breite und manchmal sogar weniger zulassen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Loading_gauge#North_America).
#3
-3
Lachlan
2017-05-27 07:20:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Die Sache mit einer Rakete ist, dass der größte Teil des verbrauchten Treibstoffs aus der Atmosphäre austritt und ein großer Teil der Energie für aerodynamische Kräfte verschwendet wird. Raketen beschränken sich darauf, wie schnell sie dadurch in die Atmosphäre gelangen können und ob sie könnte die Atmosphäre schneller verlassen, die Auswirkungen der Schwerkraft würden verringert, es ist alles ein Ausgleichsspiel und die Aerodynamik ist einer der beiden Hauptwiderstände während des Fluges.

Die Frage beginnt "Im Vergleich zu den meisten Raketen, die ich kenne"; Andere Raketen werden im Allgemeinen von kompetenten Teams entwickelt, die sich der Kosten für zusätzlichen Luftwiderstand voll bewusst sind, ähnlich wie das Designteam von Falcon 9. Es gibt also keinen offensichtlichen Grund, warum F9 das Balancierspiel so stark in eine Richtung verschiebt. Es ist nicht so, dass SpaceX als erstes Unternehmen erkennt, wie viel billiger es wäre, wenn diese nervige Atmosphäre die Dinge nicht so sehr verlangsamen würde.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...