Ist es möglich, Treibstoff während des Abhebens zu laden? [Duplikat]

Die Falcon 9-Rakete verbraucht in den ersten 15 Sekunden des Fluges ungefähr 30 Tonnen Treibstoff, während sie immer noch weniger als 350 Meter hoch ist.

Ist es möglich, einen riesigen Turm in der Nähe der Startrampe zu bauen, damit die Rakete in den ersten Sekunden des Fluges betankt werden kann? Wenn ja, was wäre die größte technische Herausforderung dieser Idee?

Unabhängig davon, ob es möglich ist oder nicht, wäre es auch möglich, die Startrampe an einem Ort zu bauen, der bereits in 350 Metern Höhe liegt.
Der Sinn dieser Idee besteht darin, eine vollgetankte Rakete zu haben, während sie bereits etwas kinetische Energie hat, und nicht, sie von der Spitze des 350-Meter-Turms zu starten.
Wenn der Durchfluss "garantiert" ist, könnte es nur eines der Treibmittel sein. Es wäre viel einfacher, das RP-1 (Kerosin) zu pumpen, als 2 Tonnen LOX pro Sekunde am Sieden zu hindern, während es sehr, sehr schnell durch Hunderte von Metern Schlauch strömt.
Möglicherweise ist es einfacher, einen zusätzlichen Tank, der direkt an der Seite der Rakete angebracht ist, mit einer Art Kran oder Aufzug anzuheben und ihn zu trennen, sobald er leer ist.

Antworten (2)

Die wichtigsten technischen Herausforderungen bei dieser Idee:

  1. Sie haben einen riesigen Schlauch (2 Tonnen/s Kapazität), der an einer Seite der Rakete hängt, was die Gewichtsverteilung sehr unsymmetrisch macht. Sie könnten das Gewicht entlasten, indem Sie den Schlauch an einer Winde aufhängen, aber dann müssten Sie das genau mit der Bewegung der Rakete synchronisieren.

  2. Sie müssen diesen Schlauch aus dem Auspuff halten, also müssen Sie ihn während des Abhebens ein- und ausrollen. Das ist nicht einfach, wenn der Schlauch mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten gefüllt ist, von denen eine kryogen ist.

  3. Eine saubere Trennung wird schwierig. Sie haben keine Zeit, den Schlauch richtig zu entleeren, also müssen Sie den (schweren) Schlauch aus der Rakete werfen und sicherstellen, dass er nach der Trennung nicht in die Rakete schlägt.

Wie groß/schwer wäre der Schlauch grob gesagt eigentlich? Verglichen mit einer Masse von 1,2 Millionen Pfund mit einem vektorierbaren Schub von 1,5 Millionen Pfund, ist es quantitativ gesehen sogar ein Effekt von 1%?
@uhoh, das Problem besteht eher darin, den dünnen Raketenkörper zu durchstechen, als seine Ausrichtung zu stören.
1) Eine Möglichkeit, dies einfach zu tun, besteht darin, eine kleinere Rakete zu verwenden, um den Schlauch anzuheben, wenn er das Pad verlässt. Dann könnten Sie den Schlauch von einem kleinen Tank auf der kleineren Rakete speisen. Oh warte ... haben wir gerade Cross-Feed-Staging erfunden?
@uhoh Die Masse des Schlauchs ist deine geringste Sorge. Es ist der Impuls/die Dynamik, um den Sie sich Sorgen machen sollten. Wie Antzi sagt, sollte es leicht direkt durch Ihre Rakete schlagen.
@Aron Danke! Ich mag deine Antwort. Am meisten stört mich die Verwendung von Wörtern wie „ groß “ und „ klein “ ohne begleitende Zahlen oder zumindest ein gemeinsames Verständnis (z. B. „ Gesetz der großen Zahlen “). Die Querkraft für einen 12 Zoll ID Schlauch habe ich in diesem Kommentar ausgerechnet . Das Image der Implementierung eines solchen Schlauchs ist besorgniserregend, die transversale Impulsübertragung nicht so sehr.

Ihre größte Herausforderung ist Newtons 3. Gesetz.

Sie liefern 2 Tonnen/s Treibstoff an die Seite der Rakete.

Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit (die umgekehrt proportional zur Größe des Schlauchs und proportional zum Dichteverhältnis von Abgas und Treibmittel ist). Sie werden die Rakete seitwärts stoßen.

Angenommen, Ihr Schlauch hat den gleichen Durchmesser wie Ihre Raketendüse. Dann ist die Strömungsgeschwindigkeit ein Prozentsatz der Abgasgeschwindigkeit.

Dadurch wird der seitlich ausgeübte Schub derselbe Prozentsatz der Abgasgeschwindigkeit sein ...

Das Ergebnis ist, dass die Rakete seitwärts fliegt. Nicht gut.

Die Annahme eines kleineren Schlauchs führt zu schlechteren Ergebnissen (zu Ihrer Information, die Raketendüse macht oft einen großen Teil des Durchmessers der Rakete aus) ...

Dies ist der gleiche Grund, warum Spargel-Startsysteme im KSP-Stil nicht im IRL verwendet werden.

2T/S sollte leicht durch Gimbaling des Motors kompensiert werden
Es kann gelöst werden, indem nicht nur ein, sondern zwei oder mehr kleinere Schläuche von den gegenüberliegenden Seiten der Rakete verwendet werden.
@Aron hier sind einige Zahlen. Von hier aus können Sie sehen, dass die Dichte von RP-1 (Kerosinbrennstoff) und LOX (Flüssigsauerstoffoxidationsmittel) ungefähr 1,0 und 1,2 g/cm^3 beträgt und mit der Temperatur etwas variiert. Nennen wir es einfach 1,0. Das sind 1000 kg/m^3. Bei 2 Tonnen/Sekunde sind das 2 Kubikmeter/Sekunde und bei einem (großen) Rohr mit 30 cm Innendurchmesser sind das 28 Meter/Sekunde oder eine Kraft von 56 kN. Der Schub beträgt etwa 6800 kN, also müsste der Schub so vektorisiert werden, dass 1 % seitwärts wäre - wenn der Schlauch seitwärts wäre. Glücklicherweise bedeutet dies nicht einen Rückgang des vertikalen Schubs um 1 %!
Ist es möglich, Treibstoff während des Abhebens zu laden? [Duplikat]
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