Warum nicht während des Starts alternative/Niederdruckatmosphären in Verkleidungen verwenden?

Zum Beispiel: Verwendung einer Heliumatmosphäre mit reduziertem Druck. Die meisten Verkleidungen sind bereits Reinraumumgebungen.

Vorteile, die ich sehe:

  • Eliminieren Sie die Notwendigkeit von Akustikplatten, da Niederdruck- und/oder leichte Gase (Helium) deutlich weniger Schallenergie transportieren.
  • Etwas geringere Masse. Jeder Kubikmeter Luft bedeutet zusätzliche 1,2 kg, die beschleunigt werden müssen.
  • Unterdruck dichtet die Verkleidung auf Meereshöhe von Natur aus zusammen, die Trennmechanismen könnten anders und möglicherweise leichter sein.

Nachteile:

  • Strukturelle Änderungen, um Unterdruck zuzulassen, würden Masse hinzufügen.
  • Helium beeinflusst einige elektronische Geräte. Aber wenn dies bekannt ist, wäre es kein Problem. Helium, das in Geräte eindringt, würde auch wieder heraussickern.
Sie haben es selbst beantwortet: Strukturelle Änderungen, um Unterdruck zuzulassen, würden Masse hinzufügen. Die Druckbelastung bei einer solchen großen Dose ist erheblich. Auch konnten Sie die Nutzdaten nicht löschen.
Akustikkacheln bringen auch Masse... selbst 1 bar Heliumatmosphäre würde wahrscheinlich mehr bringen als jede Menge Akustikkacheln.
@Alonda Heliumkontamination der Nutzlast würde GROSSE Kopfschmerzen bereiten. Haben Sie eine Ahnung, wie leicht dieses Zeug in alle möglichen Dinge eindringt, einschließlich scheinbar sicherer Dinge wie Solarzellen? (Sie werden dabei ruiniert, wenn sie direkt nach dem Start einem Vakuum ausgesetzt werden)
googel "helium ruiniert solarzellen" ... nein, es kommt nichts Relevantes. was ist deine quelle dazu?
Wenn Sie versuchen, dies zu berechnen, geben Rohrdruckrechner eine zusätzliche Wandstärke von 0,02 mm für Kohlefaser an, um einer Atmosphäre zu widerstehen, aber das gilt nur, bis sich die Form leicht verformt und an diesem Punkt abrupt zusammenbricht. Vermuten Sie, dass eine Raketenverkleidung keine Umgebung ist, auf die Sie sich verlassen können, um sich zu keinem Zeitpunkt des Betriebs zu verformen.
In Bezug auf die Notwendigkeit, die eingeschlossene Luftmasse zu beschleunigen, hat die Verkleidung Entlüftungslöcher. Wenn also der Außendruck abnimmt, wird die in der Verkleidung eingeschlossene Luft langsam entlüftet und die zu beschleunigende Masse verringert sich, während das Fahrzeug immer höher steigt.

Antworten (1)

Die Konstruktion von Behältern, die über dem Umgebungsdruck betrieben werden, ist relativ unkompliziert, da der nach außen gerichtete Druck dazu beiträgt, die Struktur in Form zu halten (z. B. widerstehen Softdrink-Dosen einem Zerdrücken besser, wenn sie verschlossen sind).

Unter Verwendung von Reifenspannungsrechnern benötigt ein Druck von einer Atmosphäre theoretisch so etwas wie eine Farbdicke von zusätzlichem Material. Wo dies schwierig wird, ist es, dem Druck nach innen zu widerstehen, da jetzt jede Verformung die Struktur von einem Widerstand gegen reine Kompression zu einem Widerstand gegen Biegung macht. Ein Beispiel ist eine leere Dose für Erfrischungsgetränke, die einen unbeschädigten Erwachsenen beim Stehen unterstützt, aber eine leichte Delle oder Asymmetrie bei den aufgebrachten Kräften dazu führt, dass sie unter einer weit geringeren Belastung zusammenbricht.

Ein Leitfaden von CERN gibt auf Seite 7 (Abschnitt 3.4) eine Faustregel für eine Dicke von 1/100 des Kammerdurchmessers beim Arbeiten mit Stahl. Für eine Falcon 9-Verkleidung mit 5,2 Metern Durchmesser ergibt dies eine Dicke von 5,2 cm. Für den zylindrischen Teil der Verkleidung mit einer Höhe von 6,6 Metern ergibt dies eine Fläche von 107 Metern und ein Volumen von 5,6 Kubikmetern. Stahl ist 7900 kg pro Kubikmeter, also beträgt die Gesamtmasse 44292 kg, was mehr ist als die Masse der Nutzlast für einen Falcon 9, um ihn zu umkreisen, und das bereitgestellte 1/100-Beispiel geht davon aus, dass Ihre Kammer auf einem Fundament sitzt, anstatt durchgeschleudert zu werden der Himmel.

Die Verwendung von Kohlefaser würde dies verbessern, ebenso wie die Verwendung eines Partialdrucks, aber keine einfachen Beispiele zum Ausrechnen finden. Für die vorhandenen Verkleidungen konnte keine Masse der Schalldämmung gefunden werden, aber die Gesamtmasse der Verkleidung beträgt etwa 1900 kg. Selbst wenn eine ordnungsgemäß konstruierte Vakuumverkleidung 1/20 darüber gerechnet wird, ist sie immer noch schwerer als die aktuelle Verkleidung und nicht und widersteht dennoch der aerodynamischen Belastung.

Die Nutzlastverkleidung hat ein Volumen von etwa 100 Kubikmetern, so dass allein die Verwendung von Helium bei Normaldruck die Masse/den Auftrieb um etwa 100 kg reduzieren würde , obwohl dies relativ schnell abfallen würde, wenn die Rakete aufsteigt und die Verkleidung nach unten blutet, aber immer noch 100 kg weniger bei Der Start für Helium im Wert von rund 400 US-Dollar scheint nützlich zu sein, vorausgesetzt, er verursachte keine Probleme für die Nutzlast, wie in den Kommentaren erwähnt.

Zusammenfassend scheint das Fliegen von Nutzlasten bei reduziertem Druck einen erheblichen Massennachteil zu haben - es könnte praktikabel sein, wenn eine Nutzlast während des Starts niedrige Druck- / Vakuumbedingungen erfordert, aber zu einem nicht trivialen Massennachteil führen würde.

Warum nicht während des Starts alternative/Niederdruckatmosphären in Verkleidungen verwenden?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v