'Schub'umkehr bei Wiedereintritt in Atmosphere

Mal abgesehen von der Frage wozu das gut sein soll (normales
Aerobraking reicht doch vollkommen)

Ich ging halt davon aus, dass die Geschwindigkeit somit viel
schneller gedrosselt werden kann.

Mit Aerobraking allein könnte man schon schnell bremsen als für Raumschiff und Insassen gut wäre. Besonders wegen der thermischen Belastung ist man eher daran intersssiert langsam zu bremsen.

  • aus welchem Material
    sollen diese Schächte denn bestehen?

Wie wäre ist mit keramischen Verbundwerkstoffen sehr geringer
Dichte…wie auch die Kacheln beim Shuttle?

Die Kacheln am Space Shutteln überleben auch nur, weil die thermische Belastung durch das Design des Hitzeschildes und ein möglichst lagsames Aerobraking bewußt minimiert wird und weil sie die Wärme abstrahlen können. Beides ist in Deinen Röhren nicht möglich. Die würden sich ganz schnell auf die Temperatur des hindurchströmenden Plasmas erhitzen und dabei selbst zu Plasma werden. In absehbarer Zeit wird es keinen Werkstoff geben, der das aushält.

Du entnimmst die Luft bei Umgebungsdruck, und bläst sie wieder
raus bei Umgebungsdruck. Wenn beim Austritt eine höhere
Geschwindigkeit auftreten soll als beim Eintritt, brauchst du
eine Energiezufuhr

Genau darum geht es doch bei CAPs Idee. Das Raumschiff soll möglichst schnell möglichst viel seiner kinetischen Energie an die Luft abgeben.

Du entnimmst die Luft bei Umgebungsdruck, und bläst sie wieder
raus bei Umgebungsdruck. Wenn beim Austritt eine höhere
Geschwindigkeit auftreten soll als beim Eintritt, brauchst du
eine Energiezufuhr (in Form von Treibstoff, den wir aus
Kostengründen beim Eintritt nicht haben).

Liefert m*g nicht genug potentielle Energie?
Die Luft wird doch mit m*g durch die Verengung gepresst und dabei entsteht kein größerer Druck???Sorry, aber ich versteh es einfach nicht…

Ich ging halt davon aus, dass die Geschwindigkeit somit viel
schneller gedrosselt werden kann.

Mit Aerobraking allein könnte man schon schnell bremsen als
für Raumschiff und Insassen gut wäre. Besonders wegen der
thermischen Belastung ist man eher daran intersssiert langsam
zu bremsen.

Also die thermische Belastung die du meinst tritt bei einem zu steilen Eintrittswinkel >6° auf, aber nicht zwingend bei schnellerem Abbremsen.

  • aus welchem Material
    sollen diese Schächte denn bestehen?

Wie wäre ist mit keramischen Verbundwerkstoffen sehr geringer
Dichte…wie auch die Kacheln beim Shuttle?

Die Kacheln am Space Shutteln überleben auch nur, weil die
thermische Belastung durch das Design des Hitzeschildes und
ein möglichst lagsames Aerobraking bewußt minimiert wird und
weil sie die Wärme abstrahlen können. Beides ist in Deinen
Röhren nicht möglich. Die würden sich ganz schnell auf die
Temperatur des hindurchströmenden Plasmas erhitzen und dabei
selbst zu Plasma werden. In absehbarer Zeit wird es keinen
Werkstoff geben, der das aushält.

Ok, kann ja sein, aber wäre das Prinzip denn möglich?Also, dass der umgeleitete und verdichtete Luftstrom gleich einem Rückstoß durch Triebwerke wirkt?

Ah, hast ja schon geantwortet :smile:
Heisst das jetzt, es würde (vom Werkstoff mal abgesehen) funktionieren?

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Die Energie liegt hier in hoher kinetischer Form vor.
Betrachtet man das Shuttle als stillstehend (relativ System) kommt also die Luft mit einer hohen Geschwindigkeit an. Die Luft führst du also die flotte Luft in ein Rohr ein. Die Luft wird abgebremst, dadurch erhöhst du den Druck (du verdichtest also). Am Ende kannst du ideal betrachtet die Luft wieder expandieren lassen. Geschwindigkeit geht hoch, Druck runter.
Und zwar perfekt auf die Ausgangszustände. Leider hat man aber auch noch Verluste bei.
Durch Verdichten an sich ist noch nichts gewonnen! Man Verdichtet nur weil man mehr Sauerstoff zur Verbrennung gebrauchen kann und dadurch einen erhöhten Energiegewinn verzeichnet.

Den einzigen Effekt den du mit deinem Vorschlag erreichst ist, das konstruktionsbedingt der angeströmte Querschnitt des Shuttles erhöht und damit den Widerstand.

Gruß

Also die thermische Belastung die du meinst tritt bei einem zu
steilen Eintrittswinkel >6° auf, aber nicht zwingend bei
schnellerem Abbremsen.

Könnte es sein, dass zwischen dem Eintrittswinkel und der Abbremsung ein Zusammenhang besteht?

Ok, kann ja sein, aber wäre das Prinzip denn möglich?Also,
dass der umgeleitete und verdichtete Luftstrom gleich einem
Rückstoß durch Triebwerke wirkt?

Ich wüßte nichts, was prinzipiell dagegen spricht. Allerdings kenne ich mich mit Hyperschalklströmungen nicht besonders gut (sprich: gar nicht) aus.

Also die thermische Belastung die du meinst tritt bei einem zu
steilen Eintrittswinkel >6° auf, aber nicht zwingend bei
schnellerem Abbremsen.

Könnte es sein, dass zwischen dem Eintrittswinkel und der
Abbremsung ein Zusammenhang besteht?

Ja, natürlich, jedoch ist der Unterschied beim Abbremsens bei zu steilem Winkel und dem Abbremsen durch Umkehrschub, dass bei letzterem nicht die gleiche thermische Belastung auftritt und trotzdem schneller abgebremst wird.

Den einzigen Effekt den du mit deinem Vorschlag erreichst ist,
das konstruktionsbedingt der angeströmte Querschnitt des
Shuttles erhöht und damit den Widerstand.

Dann muss ich das wohl so hinnehmen .
Danke für eure Geduld =)

Oje, oje
Hallo,

hier ist ja eine dolle Diskussion losgegangen, seit gestern abend :smile:

Ich gebe ja zu, dass Physik nicht meine Stärke ist, aber
diesen Gedanken, mit einem Perpetuum mobile zu vergleichen ist
etwas weit hergeholt.

Naja, du denkst, wenn man miteinander kommmunizierende Röhren
in eine Luftströmung hält, daß man damit irgendwie einen
Gegenschub erzeugen könnte. Das wird nicht klappen.

Wie in einem anderen Posting weiter unten schon besprochen wurde,
wirkt der Staudruck an beide Rohrenden gleichermaßen.
Man hat also wieder nur eine Strömungsbremse. Sowas kann man
aber einfacher haben und unter den speziellen Bedingungen auch
zuverlässiger (Problem Materialbeständigkeit).

Denn dieses verichtet meines Wissens nach
Arbeit ohne dass es von außen Energie erhält.

Beim Abbremsen eine Raumfahrzeugs muß eine gewaltige kinetische
Energiemenge abgebaut werden. Das geht am einfachsten und am
zuverlässigsten, indem man die Luftreibung ausnutzt.
Dabei erhitzt sich die Oberfläche sehr stark, was dazu führt,
daß man die Energie sehr effektiv durch Wärmestrahlung los wird.
Die Strahlungsintensität nimmt nämlich mit der 4. Potenz zur
Oberflächentemp. zu.
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz

Die konstruktiven Probleme bei sehr hohen Temp. an der Oberfläche
hat Dr.Stupid schon beschrieben.

So, und warum das jetzt auch noch mit einem Ventilator auf
einem Schiff verglichen wird verstehen wohl auch nur die
Physikkecks…

Wenn du ein U-Rohr gegen die Strömung hälts, dann wird
da kein Schub erzeugt, sondern nur Strömungwiderstand.
So ähnlich ist es mit dem Ventilator auf einem Schiff.
Oben pustet der gegen die Segel und unten erzeugt er über den
Schiffsrumpf einen Gegenimpuls. Gut, in Comics funktioniert das.

aber der Umkehrschub bei einem Flugzeug
funktioniert ungefähr genauso wie der Ventilator…oder
nicht?

Der Umkehrschub funktioniert mit einer Turbine, die aktiv
Kraftstoff verbrennt. Der Sinn der Sache liegt in der kürzeren
Bremsstrecke und geringeren Belastung des Fahrwerks.
Flugzeuge sind eben weniger auf bremsen optimiert, als vielmehr
auf möglichst effizientes Fliegen in der Atmosphäre.

Ohne den Kraftstoff ist die Turbine auch nur ein
Strömungswiderstand, der beim Fliegen lästig ist, aber gut beim
Bremsen.

Bei Raumfahrzeugen ist man hoch zufrieden, daß man mit dem
zur Verfügung stehenden Kraftstoff gerade so hoch gekommen ist.
Da noch zum Runterkommen Kraftstoff zu verschwenden, um die
überschüssige Energie wieder abzubauen ist unsinnig bzw. auch
kaum möglich (weil der Sprit eh alle ist).
Schneller bremsen muß man auch nicht, da oben ist genug Platz.

Ich dachte eigentlich auch daran, dass die Austrittsströme im
Windschatten, des Vehikels liegen, sodass nicht auf beiden
Enden der Gleiche Druck liegt…dachte aber, dass ich das
nicht erwähnen müsste.

Ist trotzdem bischen verquer gedacht.
Alles was man beim Runterfallen machen kann, um langsamer zu
werden ist Strömungswiderstand erzeugen, welcher aber bei den
sehr hohen Geschwindigkeiten sehr viel Wärme verursacht.
Andere Varianten mit komplizierten Konstruktionen können
nix anderes machen.
Gruß Uwi

hier ist ja eine dolle Diskussion losgegangen, seit gestern
abend :smile:

find ich auch =)

Naja, du denkst, wenn man miteinander kommmunizierende Röhren
in eine Luftströmung hält, daß man damit irgendwie einen
Gegenschub erzeugen könnte. Das wird nicht klappen.

Wie in einem anderen Posting weiter unten schon besprochen
wurde,
wirkt der Staudruck an beide Rohrenden gleichermaßen.
Man hat also wieder nur eine Strömungsbremse.

Das verstehe ich ja auch, darum sollte die Austrittsöffnung ja im „Windschatten“ liegen.

Der Umkehrschub funktioniert mit einer Turbine, die aktiv
Kraftstoff verbrennt. Der Sinn der Sache liegt in der kürzeren
Bremsstrecke und geringeren Belastung des Fahrwerks.
Flugzeuge sind eben weniger auf bremsen optimiert, als
vielmehr
auf möglichst effizientes Fliegen in der Atmosphäre.
Ohne den Kraftstoff ist die Turbine auch nur ein
Strömungswiderstand, der beim Fliegen lästig ist, aber gut
beim
Bremsen.

Also eine Turbine erzeugt doch auch „nur“ einen Strahl, der durch die Explosion einen Hohen Druck erzielt und lässt ihn halt beim Umkehrschub entgegen der Flugrichtung wirken.

Ich dachte eigentlich auch daran, dass die Austrittsströme im
Windschatten, des Vehikels liegen, sodass nicht auf beiden
Enden der Gleiche Druck liegt…dachte aber, dass ich das
nicht erwähnen müsste.

Ist trotzdem bischen verquer gedacht.
Alles was man beim Runterfallen machen kann, um langsamer zu
werden ist Strömungswiderstand erzeugen, welcher aber bei den
sehr hohen Geschwindigkeiten sehr viel Wärme verursacht.
Andere Varianten mit komplizierten Konstruktionen können

Ich dachte halt nur daran, dass wenn die Geschwindigkeit mit meinem tollen Gegenschub schneller verringert wird, die Reibungshitze/Stauhitze auch schneller abnimmt und somit alles etwas sicherer wird aber naja, mein gedanke wurde schon sogut wie ins kleinste auseinander genommen :wink:
aber danke für deine ausführliche Antwort :smile:

jedoch ist der Unterschied beim Abbremsens bei
zu steilem Winkel und dem Abbremsen durch Umkehrschub, dass
bei letzterem nicht die gleiche thermische Belastung auftritt
und trotzdem schneller abgebremst wird.

Sicher?

Sagen wirs mal so…NÖ :smile:
Und da du so nett gefragt hast, wolltest du mir sicherlich ins geheim sagen, dass ich nochmal darüber nachdenken sollte =)
Naja, ich gebs einfach auf und büffel weiter Physik :wink:

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Hey,

vielleicht hilft dir noch die Betrachtung über den Rechenweg.

Der Schub eines Triebwerks errechnet sich über ein Kräftegleichgewicht.

Für die Kräfte gilt: F=Massendurchsatz * Geschwindigkeit
Massendurchsatz ist die Masse die in einer Sekunde durch einen Querschnitt strömt (Einheit: kg/s).
Der Massendurchsatz ist natürlich von der Luftdichte abhängig (also im wesentlichen vom Druck), dem Querschnitt und der Geschwindigkeit.
Hinten kommt natürlich die gesamte Luft die raus, die vorne rein gekommen ist + die Masse die als Treibstoff eingesprizt wurde. Hier haben wir also schon den ersten Schubgewinn (wenn auch nicht sonderlich viel).
Brauchen wir also noch einen Geschwindigkeitszuwachs. Der wird über die Energie im Treibstoff erbracht.
Also die Luft kommt vorner rein, wird verdichtet, Treibstoff eingesprizt und verbrannt (das Verdichten macht man, weil man dann mehr Sauerstoff „pro“ Treibstoff hat und daher den Treibstoff besser verbrennen kann. Nach der Brennkammer kommt die Turbine. Die Turbine nimmt etwas Energie aus der Luft und überträgt sie auf die Welle (um den Verdichter anzutreiben). Am Ende haben wir aber trotzdem noch einen erheblichen Geschwindigkeitszuwachs und dadurch einen Schubgewinn.
Ohne Treibsoff würde die Masse gleich bleiben und wegen der Massenerhaltung bei gleichem Eingangs- wie Ausgangsquerschnitt die gleiche Eingangs- wie Ausgangsgeschwindigkeit einstellen (ist Ausgangsquerschnitt kleiner und somit die Geschwindigkeit höher, gegen der Massendurchsatz runter)also ist die Kraft am Eingang gleich der am Ausgang und gleichen sich aus.

Übrigens stell ich mir vor, das bei einem Umkehrschub der Flugbetrieb leicht instabil werden kann …

Gruß
TeaAge

Hi CAP,

So, jetzt haben wir am hinteren Teil der Rakete überstehende
„Schächte“ in die Luft einströmt und hinter den Schächten
(also im Windschatten) entgegengesetzt bzw. leicht schräg
wieder austritt.

Der Windschatten ist hinter der Rakete.
Du bläst also gegen die Rückwand der Rakete und diese wird somit zum Segelschiff, wodurch du eine Schubumkehr der Schubumkehr erreichst.
Dummerweise beschleunigst du damit die Rakete nach vorne.

Die ganze zusätzliche „Bremsleistung“ erziehlst du nur aus den Verlusten deines Systems und diese beschränken sich auf den zusätzlichen Luftwiderstand deine Konstruktion.

MfG Peter(TOO)

Der Windschatten ist hinter der Rakete.
Du bläst also gegen die Rückwand der Rakete und diese wird

Wieso ist denn kein Windschatten hinter den überstehenden Schächten?

Hallo Fragewurm,

Der Windschatten ist hinter der Rakete.
Du bläst also gegen die Rückwand der Rakete und diese wird

Wieso ist denn kein Windschatten hinter den überstehenden
Schächten?

Dann bläst du doch gegen die Schächte :wink:

Das grundsätzliche Problem ist aber, dass du deine Konstruktion erst einmal hoch bekommen musst und das zusätzliche Gewicht würde die Nutzlast verkleinern, bzw. mehr Sprit beim Start benötigen. Dann kannst du aber mit dem zusätzlich benötigten Sprit auch gleich Bremsraketen antreiben.

Da in der Raumfahrt jedes kg zählt, machen aktive Bremssysteme einfach keinen Sinn.

MfG Peter(TOO)

Hallo,

Man hat also wieder nur eine Strömungsbremse.

Das verstehe ich ja auch, darum sollte die Austrittsöffnung ja
im „Windschatten“ liegen.

also wieder das gleiche wie der Ventilator auf’m Segelschiff :-?)

Wenn die Gase dann im Windschatten beschleunigt austreten sollen,
wogegen fliegen die dann im weiteren Verlauf ?
Doch nicht etwa gegen das Raumschiff ?

Also eine Turbine erzeugt doch auch „nur“ einen Strahl, der
durch die Explosion einen Hohen Druck erzielt und lässt ihn
halt beim Umkehrschub entgegen der Flugrichtung wirken.

In einer Turbine explodiert nix.
da wird der Sprit ganz gesittet abgebrannt.

Ich dachte halt nur daran, dass wenn die Geschwindigkeit mit
meinem tollen Gegenschub schneller verringert wird, die
Reibungshitze/Stauhitze auch schneller abnimmt und somit alles
etwas sicherer wird

Und in welchen schwarzen Loch soll die Energie da verschwinden,
ohne bei schnellerer Bremsung noch mehr Hitze zu erzeugen ?
Das wäre dann sowas wie ein umgekehrtes Perpetuum Mobile.

Gruß Uwi

Der Windschatten ist hinter der Rakete.
Du bläst also gegen die Rückwand der Rakete

Warum kann er denn nicht seitlich an der Rakete vorbei blasen?

Hi Peter,

Da in der Raumfahrt jedes kg zählt, machen aktive Bremssysteme
einfach keinen Sinn.

Kleine erbsenzählerische Ergänzung:
Wenn ich keine Atmosphäre zur Verfügung habe, sind aktive Bremssysteme der bisher einzig bekannte Weg zum Bremsen.

Ansonsten hast du natürlich Recht.

Gruß Ulrich

Das ist keine Lüge sondern eine sachzwangreduzierte Ehrlichkeit. (Dieter Hildebrandt)