Űrverseny a XXI. században.

space-race21

space-race21

Miért kétrétegű a Mars-rakéta? Nézzük meg az óriássablont.

2018. április 15. - űrverseny21

Nem hagyott nyugodni a kép, amiről négy poszttal ezelőtt ezt írtam. Maga a kép:

tool_for_the_bfr_interplanetary_spaceship_jelolve.jpg

 

Akkor nem találtam más magyarázatot arra belső hengerre, mint hogy az lesz az űrhajó belső fala. Már akkor is túl nagynak találtam a burkolat vastagságát. Aztán beugrott valami. Az ember ösztönösen túlbecsüli a kör területét a rá illeszkedő körgyűrűhöz képest:

korok3.png

A piros körnek ugyan akkora a területe, mint a kék gyűrűnek.

 

Levettem a képen látható sablon méreteit. Feltételezve, hogy a külső hengernek, mint a leendő hajónak az átmérője 9 m, a belső henger átmérője 6.9 m. Azaz a belső henger alapja 37.4 m2, a külsőé 63,6 m2. A körgyűrű területe 26.2 m2. A henger hossza, és itt van némi bizonytalanság kb. 15 m.

A külső henger térfogata: 954 m3

A belső henger térfogata: 561 m3

A kettő közötti térrész térfogata: 393 m3

 

A hajó 860 t üzemanyagot visz magával. CH4-et és O2-t, amiből így nyer energiát:

CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O

A CH4 és az O2 molekula tömege egyforma, 16. O2-ből kétszer annyi darab kell, tehát az össztömege is kétszer annyi. Az üzemanyagot folyékony állapotban fagypont közelébe hűtve töltik a tartályokba.

 

üzemanyag tömege  sűrűsége térfogata
oxigén 573 t 1,2 t/m3 477.5 m3
metán 287 t 0.45 t/m3 637.7 m3
összesen 860 t 1115.2 m3

 

 A belső henger és a közbezárt térrész térfogatának aránya megegyezik kétféle üzemanyag térfogatarányával. Lehet, hogy ez két koaxiálisan elhelyezett tartály? A belső hengerben lesz a metán, a két henger között az oxigén. Valószínű, hogy  - különösen alul, ahova gyorsuláskor a folyadék nehezedik - nem sík lemezzel, hanem nyomástartó félgömbbel, és féltórusszal zárják le őket. 

oldalnezet.png

A kék oxigén és barna metán tartály hosszmetszete. Piros vonal az elválasztó lemez.

A jobb oldalon jelzett résznek van már meg a sablonja.

 

A félgömb lezárás térfogata: 86m3

A féltórusz, és az azt szintező rész térfogata: 88.6 m3

Az oxigéntartály térfogata = kettő közötti térrész + féltórusz, és az azt szintező rész térfogata = 482 m3

Az metántartály térfogata = belső henger + félgömb lezárás térfogata = 647 m3

 

Ez az elrendezés több előnnyel is rendelkezik.

Többször kérdezték Elon Musk-tól, hogy mi lesz az esetleges pályamódosításokhoz, és a leszálláshoz  szükséges üzemanyaggal. Hónapokig kell folyékony állapotban a tartályokban tárolni, miközben a hajó ki lesz téve a napsütésnek. Annyit válaszolt, hogy jó lesz a szigetelés, és csak egy kicsi fog elpárologni, esetleg aktív hűtőrendszert alkalmaznak, vagy valami... Ilyen, koaxiális elrendezés esetén a maradék üzemanyag a legkompaktabb módon tárolható, azaz a tartály falával a legkisebb felületen érintkezik, a hidegen tartás így a legegyszerűbb. Ráadásul csak azt a felületet kell nagyon jól szigetelni. Persze kell egy elválasztó lemez, olyan magasan, amíg a maradék üzemanyag ér, föld körüli pályáról való kigyorsítás után, a bolygóközi térben való hosszú utazáskor. Ez tartja kompakt módon a tartály aljában a folyadékokat. Amíg sok az üzemanyag, egy nyílást megnyitnak rajta, amikor a szintjéig fogy elzárják. A lemez lehet nagyon könnyű, mert a két oldalán mindig egyforma a nyomás.

Elon Musk azt nyilatkozta, hogy a 2017-ben bemutatott tervek szerinti üzemanyag rendszert át fogják dolgozni, mert túl sok csővezeték kell hozzá. A koaxiálisan elhelyezett mindkét tartály alja szomszédos a hajtóműtérrel, kevés cső kell.

Az eddigi tervekben mindkét üzemanyaghoz külön kis méretű kifogyasztási tartály van. Erre azért van szükség, mert a leszállás során egyetlen pillanatra sem hagyhat ki a hajtómű. Amikor már kevés folyadék van a nagyméretű tartályban, a rendszer könnyen szív üzemanyaggőzt, a tolóerő megszűnik. Az így elrendezett tartályok elválasztó lemez alatti része automatikusan kifogyasztási tartályként működik. 

 

 A fent elmondottak spekuláción alapulnak. Továbbra is mindenki saját felelősségére építsen bolygóközi űrhajót!

 

 

A bejegyzés trackback címe:

https://space-race21.blog.hu/api/trackback/id/tr6313835114

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

spinat 2018.04.16. 08:45:43

az ürhajó meg a rakéta nem ugyanaz. Ez a rakéta, amit meg az orrán visz, az az ürhajó.

maksz 2018.04.16. 17:01:47

A kepen az a szerszam lathato aminek a kulso felulete segitsegeel keszul el egy uzemanyagtartaly, vagy a hajo kulso fala...
Nezz utana Musk BFR-t bemutato videojanak, volt benne metszeti kep a raketarol. Semmi hasonlo elrendezesrol nem volt szo mint amin te morfondirozol. Sima tartaly-tartaly-hatan szerkezete lesz ha megepul mint a raketak oriasi tobbsegenek... csak a szerkezeti anyagok meg a meret lesz cseppet kilogo a sorbol.

űrverseny21 2018.04.16. 21:46:43

Tisztelt spinat!

Teljesen egyetértek abban, hogy ilyen kérdésekben gondosan kell eljárni. Ha Arany János, Latinovits Zoltán és Szent-Györgyi Albert fontosnak találták, hogy a világ kulturális értékeit szabatos magyar nyelven tárják elénk, akkor, sokkal szerényebb eszközeinkkel, mi is tegyünk meg mindent az ügyért!

Az adott kérdésben viszont nem egyszerű a helyzet. Maga a Spacex, nem hivatalosan, ami gyakran ugye őszintét is jelent :), az egész, két részből alló, rendszert BFR-nak nevezi. Ebből az R arra utal hogy rakéta. A alsó részre azt mondják, hogy booster. A felsőre meg hogy BFS, azaz hajó. Ebben önnek igaza van.

Elon Musk úgy magyarázta a hajót, hogy képzeljük el a Facon 9-es második fokozatát és a Dragon kapszulát egyben, és többszörös méretben. Az F9 második fokozata pedig egy rakéta. A BFS tehát hajó is, és rakéta is. Ezért, úgy vélem, amennyiben hajtóműveiről, üzemanyag tartályairól, vagy jelentős gyorsulási és manőverező képességéről van szó, helyes rakétaként hivatkozni rá.

űrverseny21 2018.04.16. 21:59:02

Tisztelt maksz !

Arra a metszeti képre mondta Elon Musk, hogy az üzemanyag rendszer még biztosan változni fog. Ehhez tette hozzá később Gwynne Shotwell, hogy valószínűleg az egész hajó mérete is. Kicsit nagyobb lesz, de nem akkora, mint az egy évvel korábbi verzió.

A cikkben is említettem, hogy ez tisztán spekuláció. A saját űrhajód esetében nehogy csak azért válassz koaxiális elrendezést, mert én mondtam!
süti beállítások módosítása