Wie (zum Teufel) werden die zukünftigen druckgespeisten Triebwerke von SpaceX's Starship bei "jeder Gee's, jeder Einstellung" funktionieren?

Im SpaceX-Video „Starship Update“ bei etwa 57 Minuten fragt Tim Dodd, der alltägliche Astronaut, wie sich das Raumschiff von der Wiedereintrittsausrichtung bis zur (vertikalen) Landung dreht, und Musk erklärt, dass die Drehung in zukünftigen Entwürfen im letzten Moment durch Heißgas-Triebwerke erfolgen wird (Metalox).

Dodd folgt dann mit der Frage: „Werden die dann unter Druck gefüttert?“ und Musks Antwort beinhaltet:

Hochdruck-CH4-Flasche, Hochdruck-O2-Flasche, und das Tolle ist, dass es ihnen egal ist, welche Einstellung Sie haben. Sie können jede Einstellung, jedes Gee, jede Einstellung haben und es wird immer noch feuern.

Das Bild, das in Wikipedias druckgespeistem Motor gezeigt wird , sieht so aus, als ob Sie, wenn Sie es auf den Kopf stellen, einfach Druckmittel direkt in den Motor blasen. Wie funktionieren druckgespeiste Motoren oder Triebwerke bei "jeder Gee-Einstellung" und benötigen keinen Freiraum?

Weitere Informationen dazu finden Sie in den Antworten auf Was ist und was nicht Freiraum in der Raketenwissenschaft?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Screenshot aus Scott Manleys Video Why SpaceX Will Move To New Thrusters To Simplify Starship vom Juli 2021 , geschärft und kommentiert, um auf ein Triebwerk hinzuweisen

Screenshot aus Scott Manleys Video „Why SpaceX Will Move To New Thrusters To Simplify Starship“ vom Juli 2021 https://www.youtube.com/watch?v=vKiHCaA7hCY, geschärft und kommentiert, um auf ein Triebwerk hinzuweisen

Ich bin mir nicht sicher, ob dies vollständig ein Duplikat ist, aber wenn ich eine Antwort schreiben würde, wäre es dieselbe Antwort: space.stackexchange.com/questions/38268/…
@OrganicMarble Gibt es Diaphragmen, die mit flüssigem Sauerstoff und Methan funktionieren? Funktionieren Kapillarstrukturen bei jeder Gee-Einstellung für den Wiedereintritt und die treibende Landung eines Raumfahrzeugs?
Die Kapillarstrukturen arbeiteten an allen Achsen / allen Gees, die das Shuttle erfuhr.
@OrganicMarble Dann denke ich, dass es mit diesen zusätzlichen Informationen eine gute Antwort auf diese Frage sein kann! Möchten Sie diese Antwort mit den Informationen des Landegees verstärken oder hier eine separate Antwort geben?
Aber überprüfen Sie noch einmal, sind Sie sicher, dass die Oberflächenspannung ausreichte, um beim Wiedereintritt bei einigen g für jede Haltung zu arbeiten, oder waren sie so ausgerichtet, dass die Richtung der Verzögerung in die richtige Richtung ging?
Im Weltraum gab es keine Einschränkungen, wie man mit den Jets manövrieren konnte. Ascent war natürlich die Hauptbeschleunigung -X und Entry -Z, aber im Weltraum könnte es alles sein - natürlich bei viel niedrigeren Werten. Wie auch immer, hoffentlich kommt jemand, der mit Space X schlau ist, und beantwortet dies.
Obwohl Wikipedia die Überschrift Methalox Thruster verwendet, heißt es dort: „In seiner Ankündigung des Interplanetaren Transportsystems (ITS) auf dem 67. International Astronautical Congress am 27. ITS-Booster, interplanetares Raumschiff und ITS-Tanker – werden mit der gasförmigen Methan- und Sauerstoffversorgung in jedem dieser Fahrzeuge betrieben . Für diesen Zweck werden neue Triebwerke entwickelt.“ -- Wenn gasförmige Treibmittel verwendet werden (akzeptable Massenineffizienz), dann würden Drucktanks mit Blasen funktionieren.
@aml Wenn die gespeicherten Treibmittel gasförmig sind, benötigen Sie möglicherweise nicht einmal eine Blase. Vielleicht setzen sie sich selbst unter Druck.
@uhoh Al/Li Balgen funktionieren mit LOX und LH2.
@OrganicMarble Ich denke, das beantwortet diese Frage nur, wenn Folgendes beantwortet wird. Gibt es Diaphragmen, die mit flüssigem Sauerstoff und Methan funktionieren? ODER Funktionieren Kapillarstrukturen bei jeder Gee-Einstellung für den Wiedereintritt und die Antriebslandung eines Raumfahrzeugs? Diese Frage fragt speziell nach "irgendwelchen Gees, jeder Einstellung", und bis die Antworten dort speziell darauf eingehen, ist es kein Duplikat. Duping erfordert eine Frage, die an anderer Stelle beantwortet werden muss . Diese Antworten sind gut für "Mikro- / Schwerelosigkeit", aber ich glaube nicht, dass sie "irgendwelche Gee's, jede Einstellung" beantworten.
@OrganicMarble Ich habe im Titel "Zukunftstriebwerke von SpaceX's Starship" hervorgehoben, um den Hauptteil der Frage besser widerzuspiegeln.
Ich habe die enge Abstimmung zurückgezogen, aber ich bleibe zweifelhaft. Diese Frage erhält Antworten, die zumindest bisher auf die andere Frage zutreffen würden.
@OrganicMarble das ist nicht die Schuld der Frage. Sie können die zweifelhaften Antworten ablehnen oder Kommentare hinterlassen, dass sie meine Frage nicht beantworten, aber das Schließen meiner Frage ist nicht die korrigierende Lösung. "Ich stimme dafür, diese Frage zu schließen, weil die bisherigen Antworten wie meine Antwort an anderer Stelle aussehen" ist kein gültiger enger Grund.
VTC, da es nicht zur Zufriedenheit von OP mit aktuellen öffentlichen Informationen verantwortlich ist
@Hobbes Das ist absolut kein enger Grund, auch nicht "Ich weiß es nicht, also könnte es niemand wissen". Manchmal sind Fragen schwierig und Raten reicht nicht aus, aber wir können nicht einfach anfangen, unsportliche enge Gründe zu erfinden. Ich kann Ihre Antwort jetzt nicht kommentieren , aber ich wollte Sie daran erinnern, dass die Triebwerke auch verwendet werden, um Milli-Gees für Treibstofftransfers zu erzeugen, gemäß dem verlinkten Video und auch wie für den früheren BFR in dieser Frage beschrieben . Gasflaschen sind also keine triviale Lösung.
Allgemein gilt, dass Ausdrücke wie „Hochdruck-CH4-Flasche, Hochdruck-O2-Flasche“ als „Hochdruck-Gas-CH4-Flasche, Hochdruck-Gas-O2-Flasche“ interpretiert werden sollten, da es keinen Vorteil bringt, flüssiges CH4 oder O2 unter Hochdruck zu lagern Druck.

Antworten (2)

Die Treibstoffe sind gasförmige Methan- und Sauerstofftreibstoffe, sie liefern ihren eigenen Druck, genau wie der Stickstoff, der in den Kaltgas-Triebwerken verwendet wird. Keine Membranen, Bälge oder Blasen beteiligt. Ein Triebwerk der gleichen Größe liefert bei gleicher Treibmitteldurchflussrate etwa den fünffachen Schub wie die Stickstoff-Triebwerke, mit denen sie beginnen, sodass es wirklich nicht erforderlich ist, kryogene Flüssigkeiten einzubeziehen.

Ohne Flüssigkeiten (zumindest keine, die während des Manövrierens beteiligt sein müssen ... einige kleine Boiler oder Flüssigkeitsinjektoren und Heizungen in den Tanks selbst wären eine effektive Möglichkeit, die Tanks vor Manövern zu füllen), wird Schwappen eliminiert. Aufgrund der geringeren Gasdichte gibt es auch keine Probleme mit dem Säulendruck in langen Rohrleitungen (ganz zu schweigen von den anderen Problemen beim Füllen solcher Leitungen mit kryogenen Treibmitteln), sodass das System praktisch unbeeinflusst von Fahrzeugbewegungen ist.

Ich denke, Sie schlagen vor, dass es Tanks gibt, die jedes Treibmittel als Gas enthalten und dass sie von Zeit zu Zeit mit mehr Gas aus den Flüssigtreibstoff-Haupttanks der Raketen aufgeladen / aufgefüllt werden können? Das macht zumindest für mich Sinn. Gibt es eine Möglichkeit, dies zu untermauern, indem Sie eine Quelle oder einen Hinweis zitieren oder aus einigen öffentlichen Äußerungen folgern, oder haben Sie einfach alle anderen Möglichkeiten ausgeschlossen, und so muss "wenn Sie das Unmögliche beseitigt haben, was auch immer übrig bleibt, so unwahrscheinlich es auch sein mag die Wahrheit"?

Die meisten kleinen druckgespeisten Motoren haben eine Art positive Ausstoßvorrichtung, die meistens die Form einer sehr flexiblen Membran oder eines Faltenbalgs oder einer Plastikblase hat, die das gesamte noch im Tank befindliche Treibmittel einfängt und sie vollständig von der Druckbeaufschlagung trennt Gas.

Sie haben in Ihrem Kommentar Al / Li-Faltenbälge erwähnt . Würde das für LOX und LCH4 funktionieren? Ich bin mir nicht sicher, aber ich glaube , dass Musk erwähnt hat, dass Gasflaschen mit Sauerstoff und Methan verwendet wurden, um die flüssigen Treibmittel LOX und Methan unter Druck zu setzen .
Eine flexible Membran aus Kunststoff wäre bei der Temperatur von LOX nicht flexibel. Viele Materialien würden bei diesen Temperaturen spröde.
@Uwe Die Dichtungsringe sowohl an den LOX- als auch an den LH2-Kugelhähnen, die bei der SSME verwendet werden, sind aus Kunststoff. Weiß nur nicht was für Plastik.
Die Flexibilität mag für Dichtungsringe ausreichend gewesen sein, aber nicht für Membranen. Die Suche nach flexiblen Materialien für LH2-Ventile war beim Bau der Saturn-Rakete für die Apollo-Mission ein sehr schwieriges Problem. LOX-Ventile nutzten mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung mit LOX-Raketen.
Wie (zum Teufel) werden die zukünftigen druckgespeisten Triebwerke von SpaceX's Starship bei "jeder Gee's, jeder Einstellung" funktionieren?
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