Wieso angewinkelte Triebwerke beim Shuttle?

[bregenzer]

Hallo. mir ist auf einem video eines shuttle starts aufgefallen, das die rakete aufgrund der nach "oben" (bezogen auf die längsachse des shuttles) angewinkelten triebwerke "abdriftet". warum ist das so? wenn die rakete später in rückenfluglage übergeht ist sie ja inzwischen schon ein ganzes stück in die gegenrichtung abgedriftet. oder muss das konstruktionsbedingt sein damit die heißen abgase den Tank/Shuttle nicht beschädigen?

 

[schrammi]

Der Shuttle driftet nicht ab. Jede Lageänderung ist gewollt. Ich erkläre mir den Winkel der Triebwerke als Ausgleich des Gewichts des Haupttanks. Muß aber nicht stimmen.

 

[bregenzer]

Der Shuttle driftet nicht ab. Jede Lageänderung ist gewollt. Ich erkläre mir den Winkel der Triebwerke als Ausgleich des Gewichts des Haupttanks. Muß aber nicht stimmen.

ist ja auch möglich dass das abdriften gewollt ist, man sieht jedenfalls wie das shuttle sich in richtung tank praktisch horizontal bewegt (natürlich zusätzlich zur vetikalen bewegung ;) ) und der ausgleich des tankes wird doch durch die booster gewährleistet, aber wo wir gerade dabei sind, wie ist das bei der buran? da hat ja das shuttle selbst keine starttriebwerke, warum "kippt" das ganze dann beim start nicht nach hinten?

 

[schrammi]

wie ist das bei der buran? da hat ja das shuttle selbst keine starttriebwerke, warum "kippt" das ganze dann beim start nicht nach hinten?

Da gleichen die Triebwerke der Energija das Kippmoment aus.

 

[bregenzer]

Da gleichen die Triebwerke der Energija das Kippmoment aus.

wie? waren die auch angewinkelt? oder versetzt? soweit ich das als maschinenbau-schüler beurteilen kann müssten die triebwerke dann im schwerpunkt liegen.

 

[schrammi]

wie? waren die auch angewinkelt? oder versetzt? soweit ich das als maschinenbau-schüler beurteilen kann müssten die triebwerke dann im schwerpunkt liegen.

Bewegliche Düsen?

 

[Togge]

Ich kann mir das nur so erklären, dass die Schubkraft auf den Schwerpunkt des ganzen Gefährts gerichtet sein muss, da sonst ein Kippmoment entsteht. Außerdem hat schrammi recht mit seiner Annahme, dass die Triebwerke beweglich sind. Das muss bei jeder Rakete so sein, um Kippmomente ausgleichen zu können. Die Rakete würde sonst nach dem Abheben sofort umkippen. Das kann man bei vielen frühen Raketenstarts in den 50er und 60er Jahren auch sehen, wo die Steuerung der Triebwerke nicht funktionierte.

Bei der russischen Mondrakete N1 hat man diese Steuerung durch Veränderung der Schubkraft der äußeren Triebwerke versucht. Dieser Versuch war allerdings nicht sehr erfolgreich.

 

[Gargelblaster]

Bei der russischen Mondrakete N1 hat man diese Steuerung durch Veränderung der Schubkraft der äußeren Triebwerke versucht. Dieser Versuch war allerdings nicht sehr erfolgreich.

schön formuliert

ist überhaupt eine N1 erfolgreich gestartet?

weil krass wäre das system gewesen

 

[Schorsch]

Man kann das auch aerodynamisch machen. Jedenfalls für bestimmte Abschnitte.

 

[Togge]

Aerodynamische Lenkung funktioniert nur bei kleinen Raketen z.B. Sidewinder oder Hawk. Bei Großraketen ist die Geschwindigkeit beim Abheben so gering, dass die Luftkräfte für eine Steuerung nicht reichen. Schon bei der V2 wurde die Steuerung durch kleine Steuerruder im Triebwerk bewirkt, die den Gasstrahl entsprechend ablenkten.

 

[Gargelblaster]

aerodynamisch hat mehrere nachteile:

- widerstand durch flügel
- nur ab bestimter geschwindigkeit möglich
- luft benötigt (kein vakuum)
ausserdem sind nur recht kleine kräfte möglich

 

[bregenzer]

jetzt leuchtet mir das ein! der schub der feststoffbooster kann ja nicht verändert werden, also muss der vektor des regelbaren schubes durch den schwerpunkt verlaufen, um die rakete effektiv zu steuern...

oder? :?!

einfach ausgedrückt, natürlich :D

 

[BadCompany]

Laut diesem Link (www.shuttlepresskit.com/STS-93/REF84.htm) sind sogar die Düsen der Feststoffbooster schwenkbar (um 8 °).

 

[bregenzer]

Laut diesem Link (www.shuttlepresskit.com/STS-93/REF84.htm) sind sogar die Düsen der Feststoffbooster schwenkbar (um 8 °).

das ist mir neu, ist aber irgendwie logisch, da sich der schwerpunkt mit leerer werdendem tank ja verändert, zudem kann die last im shuttle ja auch unterschiedlich sein.

mit welchen triebwerken wird dann auf die gewünschte bahnneigung gelenkt? mit allen?

 

[Togge]

Die Bahnneigung wird durch den Azimutwinkel, das heißt die Himmelsrichtung in die das Raumschiff beim Start fliegt, vorgegeben. Schon kurz nach dem Abheben wird das Shuttle in die richtige Richtung gedreht. Ich vermute, dass dafür alle Steuerungsmöglichkeiten, auch die der Feststoffbooster eingesetzt werden. Ist das Raumschiff erst in der Umlaufbahn, dann ist seine Bewegungsenergie so groß, dass die Bahnneigung nur noch geringfügig geändert werden kann.

 

[mirthran]

Die Triebwerke sind derart ausgerichtet, dass die Schubachse (ungefähr) durch den Schwerpunkt des Systems aus Orbiter & ET geht. Ganz grob vereinfacht.

Gilt natürlich nur für die Zeit, wo Orbiter & ET alleine fliegen. Aber die SRB sind ja auch passend angebracht, das der (Gesammt-)Schubvektor wieder stimmt.

 

[DDA]

schön formuliert

ist überhaupt eine N1 erfolgreich gestartet?

weil krass wäre das system gewesen

Von der N1 wurde 4 Exemplare gestartet, alle waren Fehlstarts.
Die erste kam einige Kilometer in die Höhe und schlug nach ca 1 Minute auf der Erde auf.
Die zweite explodierte wenige hundert Meter über dem Startplatz und verwüstete ihn total.
Die dritte zerbrach in der Luft, nachdem die Lagergelung nicht mehr in der Lage war, die Rakte zu stabilisieren.
Die vierte explodierte in größerer Höhe, aber vor Brennschluß der ersten Stufe.

Axel

 

[Mannerl]

sehr interessant !

diese Schubregelungen werden aber allerhand zu tun haben wenn eine Stufe ausgebrannt ist und abgeworfen wird. Dabei wird ja der Schwerpunkt etc. extremst durcheinandergewürfelt

 

[MX87]

Von der N1 wurde 4 Exemplare gestartet, alle waren Fehlstarts.
Die erste kam einige Kilometer in die Höhe und schlug nach ca 1 Minute auf der Erde auf.
Die zweite explodierte wenige hundert Meter über dem Startplatz und verwüstete ihn total.
Die dritte zerbrach in der Luft, nachdem die Lagergelung nicht mehr in der Lage war, die Rakte zu stabilisieren.
Die vierte explodierte in größerer Höhe, aber vor Brennschluß der ersten Stufe.

Axel

Von der zweiten gibt es noch ein "schönes" Video, wobei deine Schilderung nicht ganz zutrifft. Wenige Sekunden nach dem Lift-Off schalteten sich bis auf ein oder zwei alle Triebwerke der ersten Stufe ab. Die Rakete fiel zurück auf den Startplatz und explododierte.

Die "Sprengkraft" einer Rakete einer solchen Größenordnung (Saturn V passt noch in die Kategorie) dürfte in etwa auf dem Niveau einer Atombombe liegen.

Zu sehen ist der Fall unter anderem hier:
http://www.youtube.com/watch?v=m79UO4HOQmc

http://www.youtube.com/watch?v=4Xc87zr9PI4


Noch ein kleines Schmankerl aus dem sehr empfehlenswertem BBC Doku-Drama "Space Race" zur N-1:

http://www.youtube.com/watch?v=DsZBpm2WDPo

 

[DDA]

Die Rakete stieg nach verschiedenen Quellen auf ca 200 m. Bereits in der ersten Sekunde nach dem Abheben schaltete das Aggregat zur Synchronisation des Schubes (KORD) einige Triebwerke ab. Nach wenigen Sekunden kam es zur Störung der Stromversorgung dieses Aggregates, infolgedessen es alle 30 Triebwerke bis auf eines abschaltete. Daraufhin stürzte die Rakete zu Boden.
Und, ja, Du hast recht, 2500 Tonnen Treibstoff haben die Sprengkraft einer kleinen Kernwaffe. (Die Effekte sind zwar anders, das Epizentrum wird auch nicht so heiß, aber die Druckwelle in Verbindung mit dem Feuersturm erzeugt erschreckende Zerstörungen)

Axel

PS: Aber wir bewegen uns doch etwas heftig vom Thema weg. Wie wäre es mit einer Rückkehr zu den Wurzeln des Ganzen, der angewinkelten Anordnung von Raketentriebwerken, bzw deren Schubdüsen?

@Mannerl
Bei einer (annähernd) rotationssymmetrischen Rakete wandert der Schwerpunkt nur auf einer Linie, die auf der Symmetrieachse liegt. Außerdem, ist eine Stufe ausgebrannt, dann wird sie im allgemeinen samt ihrer Triebwerke abgeworfen und die TW der nächsten Stufe können wieder ausgerichtet sein. Der Schwerpunkt wandert übrigens beim Abbrand der ersten Stufe wenigstens genauso stark, da dort innerhalb kurzer Zeit große Mengen an Kraftstoff verbrennen (die N1 hat/hätte in 90 Sekunden knapp 1900 Tonnen Treibstoff verbraucht, die !. Stufe der Saturn V kanpp 2200 Tonnen in 150 Sekunden)