Nachdem Sie die Frage gelesen haben, haben irgendwelche Raketen Differentialdrosselung anstelle von Gimbal verwendet? Ich frage mich, was die zusätzliche Masse eines Gimbal-Systems ist.
Wie würde sich die Masse einer Trägerrakete ändern, wenn das Kardansystem entfernt und durch eine einfache, statische Düse ersetzt würde, die nicht in der Lage ist, die Fluglage zu steuern?
Ich verlange keinen Vergleich mit hypothetischen Ersatzsystemen. Wie viel wiegt der Gimbal-Mechanismus? Die Antwort kann auf die Gesamtmasse des leeren Fahrzeugs, den spezifischen Impuls oder was auch immer geeignet ist, normalisiert werden.
Ich habe nicht sehr viele detaillierte Massenausfälle von Motoren gesehen, die die Masse des Kardansystems hervorheben.
Beim Apollo Service Propulsion-System trugen allein die kardanischen Aktuatoren gemäß der ursprünglichen Spezifikation etwa 20 kg zum 300 kg schweren Motor bei ; Dies ist eine Untergrenze, da die Kardanmontage und das Lager selbst nicht enthalten sind, aber darauf hindeutet, dass Kardanringe etwas in der Größenordnung von 10% bis 15% zur Masse des Motors hinzufügen.
Der Vorschlag von Sea Dragon zeigt, dass die Kardanringe und Aktuatoren 33 % der Motormasse ausmachen, aber dies gilt für einen druckgespeisten Motor, sodass die Gesamtmotormasse keine Turbopumpe enthält – normalerweise einen erheblichen Teil des Motors. Dieser Motor ist ein Ausreißer – der größte Einkammer-Raketenmotor, der jemals ernsthaft vorgeschlagen wurde – daher bin ich mir nicht sicher, wie relevant er für die Frage ist.
Triebwerke wiederum tragen typischerweise 1–2 % zur gesamten mit Treibstoff versorgten Masse einer Raketenstufe bei, sodass Kardanringe etwa 0,1–0,5 % der gesamten Startmasse ausmachen können.
Eine Studie von 1972 zur Modellierung von Space-Shuttle-Vorschlägen ging davon aus, dass Kardanringe 0,0007 lbs Gewicht pro lbf Triebwerksschub beitragen würden; für ein Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von 1,4:1 beim Abheben würde dies etwa 0,1 % der Startmasse ausmachen.
Ich glaube, die NK-33-Derivate AJ26-58 und AJ26-62 sind bis auf die kardanischen Aufhängungen bei letzterem nahezu identisch, aber ich habe keine nebeneinander liegenden Massenzahlen aus einer Quelle gefunden. Aerojet bewirbt die kardanische Version mit 1471 kg gegenüber der Basis-NK-33 mit etwa 1240 kg, was eine Erhöhung der Motormasse um 231 kg (19 %) für die Kardanringe bedeuten könnte. Zwei solcher Motoren verstärkten den ausgemusterten Trägerraketen Antares 100 mit einer Startmasse von 282000 kg. Wenn also die Motorspezifikationen korrekt sind, tragen Kardanringe 0,16 % der Startmasse dieser Rakete bei.