Wie verhalten sich kugelförmige SRBs im Vergleich zu langen dünnen? Wie sehen ihre Schubkurven aus?

Die meisten SRBs sind lang und dünn, wahrscheinlich weil die meisten tief in der Erdatmosphäre eingesetzt werden, wo der Luftwiderstand groß ist.

Aber hier sind einige sehr kurze SRBs, von denen eines scheinbar kugelförmig ist, mit Ausnahme der Düse an einem Ende, aus dem NASA-Enge-Design von Spaceflight Now für Raketen, um Proben vom Mars zu starten

Ich frage mich, ob die bevorzugte Form von SRBs immer näher an Kugeln als an Bleistiften wäre, wenn es nicht die Erdatmosphäre gäbe, oder ob diese kurz und gedrungen sind, weil sie zuerst verpackt und zum Mars geschickt werden müssen.

Betrachtet man die exponierte Fläche, würde dies zunehmen R 2 für eine Kugel im Vergleich zu R Haben sie für einen Zylinder stärker spitze Schubkurven?

Darstellung eines Konzepts für ein zweistufiges Mars-Aufstiegsfahrzeug mit Feststoffbrennstoff, NASA/MSFC

Dieses Diagramm veranschaulicht ein Konzept für ein zweistufiges Mars-Aufstiegsfahrzeug mit Feststoffbrennstoff. Bildnachweis: NASA/MSFC

Illustration des Konzepts, wie das NASA Mars Ascent Vehicle, das Röhren mit Gesteins- und Bodenproben trägt, von der Marsoberfläche gestartet werden könnte, NASA/JPL-Catlech

Diese Abbildung zeigt ein Konzept, wie das NASA Mars Ascent Vehicle, das Röhren mit Gesteins- und Bodenproben trägt, in einem Schritt der Mars-Probenrückgabemission von der Marsoberfläche gestartet werden könnte. Bildnachweis: NASA/JPL-Catlech

Die Schub-Zeit-Kurve eines kugelförmigen SRM ist immer noch über die Formung des inneren Korns steuerbar; Bohrt man zunächst ein schmales zylindrisches Loch vertikal, so nimmt die Länge der Brennfläche mit der Zeit ab, während der Durchmesser zunimmt.

Antworten (2)

Der Feststoffraketenmotor STAR 37 (SRM) wurde als Oberstufe für verschiedene Fahrzeuge verwendet. Es war ungefähr kugelförmig:

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Seine Schub-Zeit-Kurve sieht so aus

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Es hatte ein 7-zackiges Sternkorn. Das Grain-Design ist wirklich das, was die Schub-Zeit-Kurve bestimmt. Beachten Sie das Sternkorn oben rechts im Diagramm hier von Hill und Peterson "Mechanics and Thermodynamics of Propulsion", dritter Druck, November 1970, Seite 385.

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Das STAR 48 SRM wurde unter anderem im PAM-System der Shuttle-Oberstufe eingesetzt. Es ist nicht ganz kugelförmig, hat aber eine ähnliche Kurve. Es wurde auch ein Sternkorn verwendet.

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Quelle AYAME/PAM-D APOGEE KICK MOTOR DÜSENFEHLERANALYSE

Ich bekomme einen ziemlichen "Kick" aus diesen Motordesigns!
@uhoh, es gibt einen anderen Motor, der in demselben Artikel beschrieben wird, SVM-2, der eine eher glockenkurvenförmige Schub-Zeit-Kurve hat, aber ich konnte keine Beschreibung seiner Kornform finden, also habe ich ihn weggelassen. Die Qualität des Dokumentenscans wird in diesem Teil ziemlich schlecht, also habe ich es vielleicht übersehen.
Interessant ist die im Höhenquerschnitt des Star-48 sichtbare Riffelung; Es gibt auch eine ähnliche Riffelung in der hier gezeigten Zeichnung des iranischen SRM .
@RussellBorogove Die Thiokol-Datenblätter in dem verlinkten Dokument nennen den STAR 37 nur "Stern", aber den STAR 48 "Radialschlitzstern". Vielleicht ist die Riffelung das, was mit dem Begriff "radial geschlitzt" bezeichnet wird.

Ich frage mich, ob die bevorzugte Form von SRBs immer näher an Kugeln als an Bleistiften wäre, wenn es nicht die Erdatmosphäre gäbe, oder ob diese kurz und gedrungen sind, weil sie zuerst verpackt und zum Mars geschickt werden müssen.

Wenn alle anderen Dinge gleich sind, was natürlich nie der Fall ist, würden kugelförmige Hüllen das beste Verhältnis von Volumen zu Gewicht ergeben. Sphärische und Stummel-Zylinder-Gehäuse sind in Oberstufen-SRMs üblich – genauso wie Stummel- und kugelförmige Flüssigtreibstofftanks üblicherweise in Oberstufen zu sehen sind. In Bezug auf den Luftwiderstand wird der Durchmesser einer oberen Stufe größtenteils bereits von der unteren Stufe „bezahlt“, so dass relativ kurze und gedrungene obere Stufen die Regel sind, was sekundäre technische Vorteile hat – möglicherweise weniger knusprig, kürzere Kanal- und Kabelwege Teilen der Rumpfwerkzeuge mit der ersten Stufe und so weiter.

Bei sehr großen SRMs bin ich mir nicht sicher, ob kugelförmige Gehäuse ohne atmosphärische Bedenken praktikabel wären. Unabhängig von der Kornformung könnte die Verbrennungsrate schrecklich hoch werden.

Wie verhalten sich kugelförmige SRBs im Vergleich zu langen dünnen? Wie sehen ihre Schubkurven aus?
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