Warum ist Falcon 9 so groß und dünn?

Im Vergleich zu den meisten Raketen, die ich kenne, wirkt die Falcon 9 von Space X ungewöhnlich groß und dünn. Die v1.1-Version ist fast 70 m hoch, aber nur 3,6 m dick.

Zum Vergleich: Atlas V ist 58 m hoch und 3,8 m dick, Proton-M ist 58 m hoch und 7,4 m dick usw.

Was ist also der Grund für die Form von Falcon 9? Ohne besondere Kenntnisse über Raketentechnik kann ich mir vorstellen, dass eine kürzere, dickere Rakete stabiler und langlebiger sein könnte. Was sind die Vor- (und Nachteile) dieses Ansatzes?

nur am Rande verwandt, aber immer noch verdammt lustig astrodigital.org/space/stshorse.html

Antworten (3)

SpaceX stellt seinen Booster in Hawthorne, CA her. Sie transportieren es dann auf den Highways nach McGregor, TX, um mit allen 9 Motoren Testzündungen durchzuführen.

Dann geht es zurück auf einen Lastwagen für die Fahrt nach Florida zur LC-40 an der Air Force Station zum Start.

Der Durchmesser des Boosters ist mit 12 Fuß/3,6 Metern der größte, den sie erreichen könnten und der noch auf der Straße transportierbar wäre.

Delta IV im Vergleich dazu wird in Decatur, AL, gebaut und zum Start per Lastkahn zum Kap oder nach Vandenberg verschifft, da es zu breit ist.

Der ursprüngliche Falcon 9, die 1.0-Version, hatte die passende Größe für seine Breite, um genügend Treibstoff und Oxidationsmittel für eine Mission in den Orbit zu haben, basierend darauf, wie lange die Merlin-1C-Triebwerke für diese Mission zum Zünden brauchten.

Die Version 1.1 änderte den Motor zum Merlin-1D, einem Motor mit höherem Schub, was bedeutet, dass er auch mehr Kraftstoff und Oxidationsmittel verbrauchte, sodass die Tanks größer werden mussten, um das zusätzliche Treibmittel aufzunehmen. Sie konnten nicht breiter werden und blieben auf der Straße transportabel, sodass sie länger fuhren.

Die Beine werden separat transportiert und am Startplatz befestigt, da sie für den Transport einfach zu hoch sind.

Amüsanterweise ist die Höhe und nicht die Breite der begrenzende Faktor. Aber für eine runde Bühne ist diese Unterscheidung ohne Unterschied.

Nicht der Abwähler, aber diese Antwort scheint viele Informationen ohne nachgewiesene Relevanz zu enthalten. Der letzte Satz ist erklärungsbedürftig. IMO wäre das Wort amüsant im Chat angebracht, aber nicht in einer sachlichen Antwort.
Es könnte einige Referenzen gebrauchen, aber es ist alles relevant. Die Höhe eines Straßentransports wird durch Brücken usw. begrenzt. 3,6 m ist ungefähr der größte Zylinder, den Sie auf einen Tieflader packen und damit einigermaßen routiniert durchs Land fahren können. Sie könnten viel breiter fahren (zwei Fahrspuren belegen), wenn Sie bereit sind, Straßenabschnitte für die Durchfahrt des Transports zu sperren, aber wie Geoff sagte, wenn Sie möchten, dass die Bühne zylindrisch ist, dann ist die verfügbare zusätzliche Breite nutzlos und Sie sind durch Höhenbeschränkungen eingeschränkt.
@andy256 Es ist amüsant für mich, da Sie denken, dass Fett, das nicht groß ist, das Problem im normalen Leben ist. (Groß ist normalerweise gut, dick ist normalerweise schlecht).
Die Realität ist, dass es eine Menge Kopfschmerzen mit sich bringt, etwas über 14 Fuß (Gesamtfahrzeughöhe, nicht nur Ihre Ladung) die Straße hinunter zu bringen, und manchmal nicht einmal möglich ist (wenn Sie es nicht vermeiden können, irgendwo unter einer Brücke zu fahren). Da es einen Transporter gibt, ist die Bodenfreiheit unterhalb der Rakete 12' ungefähr am Limit.
@Hobbes Inwiefern ist es relevant, dass geoffc amüsiert ist?
@andy256 Komm schon, es ist nicht 'gegen die Regeln', hier Emotionen zu zeigen. Er weist auf etwas Ironisches hin, das ist vollkommen in Ordnung.
Danke geoffc & @VedantChandra für eure Antworten! Es ist für mich ziemlich faszinierend, dass das Design einer Rakete in erster Linie auf logistischen und nicht auf „echten“ technischen Gründen basiert.
Eisenbahnmessgeräte sind ein begrenzender Faktor für die Durchmesser der sowjetischen/russischen Booster. Die BVGD-Blöcke für R-7-Raketen wurden unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen entwickelt - neben anderen Faktoren natürlich.
Interessant ist, dass 8K82 Proton in seiner ersten Phase, die ~20 Meter lang ist, nur 7,44 m breit ist; Der Rest des Körpers hat einen Durchmesser von 4,15 m und geht auf der vierten Stufe von Block D/DM auf 3,6 m über.
@JuniorMiranda Sind das 7,44 m Breite mit den seitlichen Kraftstofftanks? Sie sehen aus wie Strapon-Booster auf Proton, sind aber in Wirklichkeit die Kraftstofftanks und Motoren. Betrachten Sie stattdessen den Hauptkern, würde ich denken.
Ja, die 7,44-m-Marke bezieht sich auf die Seitentanks der 1. Stufe - auf Proton. Der eigentliche Grund für die Verwendung der 6 Panzer war die sowjetische Spurweite in den 60er Jahren. Proton wurde als Interkontinentalrakete für eine riesige H-Bombe konzipiert.
Logistik ist ein echter technischer Grund – jeder Produktingenieur muss die Montage und Lieferung seines Produkts berücksichtigen. Es wäre sinnlos, eine tolle Rakete zu bauen, die auf der ersten Brücke nach der Fabrik hängen bleibt. Es gibt andere Optionen (die Fabrik verlegen, ein riesiges VAB wie das Shuttle bauen), aber sie kosten auch Geld, und bei SpaceX dreht sich alles um Kostenoptimierung.
Ich wollte fragen, warum SpaceX den Falcon 9 nicht auf der Schiene transportiert hat, um die höheren Abstände zu nutzen … und dann fand ich heraus, dass die maximal zulässige Höhe für die Schiene zwar größer ist, die maximale Breite jedoch auf nur 3,25 Meter , was den Falcon 9 noch schwerer machen müsste .

Ihre Annahme ist richtig, eine kürzere und dickere Rakete liegt offensichtlich stabiler am Boden. Der Zweck einer Rakete besteht jedoch nicht darin, für immer auf der Startrampe zu stehen. ;)

Um tatsächlich in die Stratosphäre und darüber hinaus abzuheben, muss eine Rakete aerodynamisch sein . Der Widerstand (Luftwiderstand) hängt von der Querschnittsfläche eines Körpers ab, in diesem Fall von der Dicke der Rakete. Da die Falcon eine dünnere Rakete ist, durchschneidet sie die Atmosphäre mit weniger Widerstand und verschwendet weniger Treibstoff, wenn sie gegen die Atmosphäre drückt.

Unter Bezugnahme auf die von Ihnen durchgeführten Vergleiche; Sowohl Atlas V als auch Proton M wurden per Schiene transportiert, was eine dickere Breite ermöglichte. SpaceX verlegt seinen Booster von Kalifornien nach Texas und dann auf der Straße nach Florida . Das dünne Design ist klein genug, um auf einen LKW geladen und herumgefahren zu werden.

Die Sache mit einer Rakete ist, dass sie die nennenswerte Atmosphäre ziemlich schnell verlässt, sodass die Aerodynamik weniger ein Problem darstellt.
@geoffc Der Hauptpunkt ist die Transport-IMO, die Sie in Ihrer Frage besser beschrieben haben.
Das Argument über die Aerodynamik ist eine zu starke Vereinfachung. Nicht nur die Querschnittsfläche eines Körpers, sondern auch seine Gesamtoberfläche tragen wesentlich zum Luftwiderstand bei. Letzteres spricht für niedrigere und dickere Formen. Andererseits könnte Luftwiderstand auch erwünscht sein , um das aerodynamische Bremsen zu maximieren .
Beachten Sie, dass der Schienenverkehr hier nicht helfen würde, da die US-Frachtlademaße nicht mehr als 3,25 Meter Breite und manchmal sogar weniger zulassen .

Die Sache mit einer Rakete ist, dass der größte Teil des verbrauchten Treibstoffs aus der Atmosphäre entweicht und ein großer Teil der verbrauchten Energie für aerodynamische Kräfte verschwendet wird. Raketen sind darauf beschränkt, wie schnell sie dadurch in die Atmosphäre fliegen können und ob sie die Atmosphäre verlassen könnten Atmosphäre bei einer höheren Geschwindigkeit würden die Auswirkungen der Schwerkraft verringert werden, es ist alles ein Gleichgewichtsspiel, und die Aerodynamik ist einer der beiden Hauptwiderstände während des Fluges.

Die Frage beginnt mit "Im Vergleich zu den meisten Raketen, die ich kenne"; Andere Raketen werden im Allgemeinen von kompetenten Teams entworfen, die sich der Kosten des zusätzlichen Luftwiderstands bewusst sind, ähnlich wie das Designteam von Falcon 9. Es gibt also keinen offensichtlichen Grund, warum F9 das Balancespiel so sehr in eine Richtung verschiebt; Es ist nicht so, dass SpaceX die erste Organisation ist, die erkennt, wie viel billiger es wäre, wenn diese lästige Atmosphäre die Dinge nicht so sehr verlangsamen würde.
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