Wie stark können sich große dünne Raketen biegen? (ungefähr, sicher)

Unten ist ein GIF, das ich vorbereitet und in einer früheren Frage verwendet habe, und die Antwort scheint ziemlich vernünftig zu sein. Mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von etwa 70 m zu 3,7 m (fast 20:1) ein gewichtsbewusstes Design, das sich hauptsächlich darauf konzentriert, axialen Belastungen (z. B. Schub + Widerstand) standzuhalten und eine gewisse Biegung zu ermöglichen.

Aber wenn es sich in einer Brise so stark biegt, was ist dann im Flug?

Diese Antwort bezieht sich auf die detaillierte, sachkundige Flightclub- Simulation eines kürzlichen Starts von Falcon 9. An einem Punkt, an dem die Geschwindigkeit der Rakete (vermutlich bezüglich des Rotationsrahmens der Erde) etwa 1000 m/s beträgt und der Druck in 22 km Höhe etwa 0,06 oder 0,07 bar betragen muss, wird der Anstellwinkel auf 4,6 Grad geschätzt. Das würde eine Quetschkraft darstellen, aber würde es dazu neigen, die Rakete zu biegen, da die Verkleidung so viel breiter als der Körper ist?

Wie stark können sich große dünne Raketen biegen? (ungefähr, sicher)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Fragen Sie speziell danach, wie viel sich die Raketen sicher biegen können, ohne zu brechen (wenn beispielsweise ein riesiger fliegender Gorilla sie mitten im Flug greifen und biegen würde), oder wie weit sie sich unter typischen Flugbelastungen voraussichtlich biegen würden ( dh unter der Annahme, dass es keine riesigen fliegenden Gorillas gibt)?
@IlmariKaronen Ich möchte ein wenig flexibel bleiben (Wortspiel beabsichtigt), um nicht zu verhindern, dass eine informative Antwort gepostet wird. Diese spezielle Frage erfordert ziemlich spezielles Wissen, und wenn ich überspezifiziere, kann sich jemand einfach dafür entscheiden, nicht zu posten. Ich habe das starke Gefühl, dass die erwartete Grenze und die sichere Grenze nicht so weit voneinander entfernt sind , da Raketen so hochgradig optimierte Konstruktionen sind , die darauf abzielen, das Strukturgewicht zu minimieren .
Hmmm - ist es definitiv eine Biegung oder entspricht diese Bewegung den Toleranzen des Klemmmechanismus?
Ich kann nicht beantworten, wie viel Biegung möglich ist. Es hängt aber von der Beanspruchung ab, wie viele Biegezyklen ohne Ausfall möglich sind. Siehe en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_(material)#The_S-N_curve Sprödes Aluminium versagt unter einer Spannung von 320 MPa in nur einem Zyklus, aber unter einer Spannung von 150 MPa sind 10000 Zyklen möglich. Wenn eine erste Stufe wiederverwendet wird, hängt es von der Konstruktion ab, ob diese Stufe 10-mal oder 100-mal wegen Versagen durch Biegezyklen wiederverwendet werden darf. Leider würde die strukturelle Masse zunehmen, wenn der Tisch für mehr Biegezyklen konstruiert wird.
Siehe auch: Shuttle-Stack-Twang: youtube.com/watch?v=ExfjSuJxOP8
Verwandter: biegsamer Saturn V: m.youtube.com/watch?v=PnsFFhKqXXo
Ich habe gehört, dass ein vp von spacex F9 im Flug (aufgrund des hohen Seitenverhältnisses) als "wackelige, wackelige Nudel" (sic) beschrieben hat, und dass dies eines der größten Dynamikprobleme ist, mit denen spacex konfrontiert ist.
@uhoh leider war es Mundpropaganda über eine persönliche Bemerkung, es ist zufällig bei mir hängen geblieben, weil ich es lustig fand, aber leider habe ich nichts Besseres als das.
@randomUsername Ja, ich weiß, wie das geht, OK, danke! Diese Beschreibung werde ich nie vergessen – eine fliegende Nudel! Hoffentlich wenigstens al dente
Siehe auch: Zerkleinern einer Getränkedose mit einer hydraulischen Presse: youtube.com/watch?v=YP_UBNwEoGs

Antworten (1)

Nichts kann vollkommen unflexibel sein, ohne die Niederhalter übermäßig zu belasten. Ähnlich wie bei der Verwendung eines längeren Brecheisens, um eine Hebelwirkung zu erzielen, bei der jede Windlast direkt auf die Niederhalteklemmen usw. übertragen wird. Die im Bild angezeigte Bewegung ist wahrscheinlich eine leichte Brise, da der Klemmmechanismus loslässt und die Trägerrakete selbst nicht beeinträchtigt . Die Falcon 9-Verkleidung hat einen Durchmesser von 5,2 m. Die Bewegung, die ich auf etwa 0,1 m bei 10 kt Wind mit einer 30-kt-Windgrenze schätze, würde sie auf etwa 25 % der akzeptablen Belastung bringen, was eine geschätzte Biegung von etwa 0,4 m für den Stapel ergibt . Die maximale Biegung würde aufgrund der Konstruktionsmaterialien und des Designs variieren.

Eine Antwort auf diese Frage sollte speziell das Thema "Wie viel ..." während des Fluges ansprechen, nicht auf der Startrampe. "Aber wenn es sich in einer Brise so stark biegt, was ist dann im Flug?" Können Sie die strukturelle Belastung während des Fluges ansprechen?
Es gibt keine Möglichkeit, dynamische Belastungen während des Fluges genau zu berücksichtigen, es sei denn, Sie haben die Konstruktionsentwürfe und können die Computermodelle für die Materialien und Konstruktionen erhalten. Ich arbeite sicherlich nicht in der Luft- und Raumfahrtindustrie und habe keine Möglichkeit, diese zu bekommen. Die beste Antwort ist, wenn der Wind stark genug weht, um den LV zurück in die Scheune zu bringen, und das liegt wahrscheinlich innerhalb von 50-70 % der maximal zulässigen Biegung. Wenn einer der Konstrukteure hier nicht weiterkommt, kann es realistischerweise keine Antwort geben.
@DarylMorning Wenn Sie das Gefühl haben, die gestellte Frage nicht beantworten zu können, warum posten Sie dann trotzdem eine? Sie können das OP in Kommentaren um Klarstellung bitten, aber Antworten sollten eigentlich die Frage beantworten, und nachdem ich Ihre gelesen habe, weiß ich immer noch nicht mehr als zuvor.
Ich habe versucht, dem OP eine abgeleitete Antwort zu geben, die auf der allgemeinen Frage basiert: "Wie stark können sich große dünne Raketen biegen?" in Richtung der Falcon 9-Rakete und als ich mir jetzt meine Antwort ansah, wurde mir klar, dass ich einen Satz aus meiner Bearbeitung gelöscht hatte, der meine Antwort ein wenig relevanter gemacht hätte. Ich werde meine Antwort überarbeiten. So wie es aussieht, sagt meine Antwort wirklich so gut wie nichts von dem aus, was ich ausdrücken wollte.
Antwort aktualisiert, Mea Culpa.
Sie haben Zahlen angegeben, die für das gelten, was bereits auf dem Bild zu sehen ist, auf dem die Rakete noch am Boden liegt . Ich wiederhole meinen ersten Kommentar; " Eine Antwort auf diese Frage sollte sich speziell mit "Wie viel ..." während des Fluges befassen, nicht auf der Startrampe. "Aber wenn es sich im Wind so stark biegt, was ist dann im Flug?" Können Sie die strukturelle Belastung während des Fluges ansprechen ? "
Alle Biegungen zählen zum Versagen, Windlasten würden eine Annäherung an die MAXIMAL mögliche Biegung erhalten. Nur weil der LV nicht vorwärts geht, spielt es für die eigentliche Biegung keine Rolle. Das Verhältnis von akzeptablem % möglicher Biegung vor dem Versagen beträgt in der Regel maximal 150 % der angegebenen Grenzwerte. Wie ich schon sagte, ohne die technischen Modelle können wir am BESTEN eine Schlussfolgerung oder Schätzung ziehen. Es ist die BESTMÖGLICHE Antwort ohne harte Zahlen, die SpaceX wahrscheinlich mit NDAs gesichert hat. Meine Antwort gibt auch die von mir verwendete Methodik an und kann auch für andere "große dünne Raketen" verwendet werden.
@DarylMorning Ich bin noch einmal auf diese Frage zurückgekommen und denke, dies ist die bestmögliche Antwort, ohne tatsächlich detaillierte technische Daten zu echten Raketendesigns zu veröffentlichen, worauf Sie am Anfang hingewiesen haben. Danke für die Antwort!
Wie stark können sich große dünne Raketen biegen? (ungefähr, sicher)
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