Railgun statt Fahrstuhl...

JGC

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Hi Leute...


Was würdet ihr denn davon halten, wenn es zur Abwechslung auch mal mit dem Railgun-Prinzip versucht werden würde?

Ich hab mal ne Webseite als Prüfungsarbeit machen müssen und da hatte ich mir ein virtuelles Ingenieurbüro ausgedacht..

Darin schrieb ich auch über die Idee, mittels Railgun-Geschosse einzelne Bauelemente ins All in die Umlaufbahn zu schießen, wo sie dann zu einer großen Raumstation zusammengebaut werden könnten..


Ich weiß, die Idee ist bisher wegen den benötigten Energiemengen bisher nicht interessant gewesen, aber mit neuen Technologien, die grade so entwickelt werden, müsste das doch hinhauen können, oder?

Ich meine, wenn im Stundentakt solche Module mittels Railgun ins All geschossen werden könnten, so würde das doch dem Ausbau von Raumstationen wesentlich Vorschub leisten, oder?


JGC


(Falls die Links in den Bildern nicht funktionieren, dann geht es meist mit der rechten Maustaste im Kontexmenü "öffnen")
 
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MGZ

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Ich weiß, die Idee ist bisher wegen den benötigten Energiemengen bisher nicht interessant gewesen, aber mit neuen Technologien, die grade so entwickelt werden, müsste das doch hinhauen können, oder?

Es ist fast ausgeschlossen, ein Objekt auf diese Weise in den Weltraum zu befördern. Jedenfalls in der voraussehbaren Zukunft.
Wenn ich dir das erläutern darf:

Um ein Objekt auf einer Umlaufbahn um die Erde zu halten, muss es die erste kosmische Geschwindigkeit erreichen. Etwa 8 km/s. Die Reibungskraft eines durch die Luft mit der Geschwindigkeit v bewegten Körpers ist proportional zu v². Ein Objekt, welches hochgeschossen werden soll, hält nur begrenzt Reibungshitze aus.
 

Der Optimist

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Hallo,

hatte mal in einen Bericht gelesen das Meteoriten die eigentlich viel zu klein sind mit hoher Geschw. ohne zu verglühen den Boden erreichen und mehrere Meter große Krater erzeugen.
Das liegt zum größten Teil an ihrer günstigen Form, so jagen sie ohne großen Wiederstand durch die Athmosphäre.

Wenn also die Projektile auch diese Spezielle Form haben dürften sie doch etwas leichter duch die Athmosphäre kommen, auserdem ist die Kapsel/Geschoss nur eine kurze Zeit der dichten Athmosph. ausgesetzt, da gibt es sichter gute isolierende und hitzebeständige Materialien??

Wäre schon interessant son Teil aber ich bin auch nur ein Leihe

gruß Markus
 

Redmond

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Ich meine es wäre auch schon so eine Railgun gebaut worden(Nicht für Satellitenmodule), allerdings sind die Projektile trotz ihrer hohen Geschwindigkeit, durch die Reibung keine 10 Meter weit gekommen.
 

_Mars_

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Mit einer Aerodynamisch günstigen Form der Verkleidung und Hitzeschutzkacheln wäre es nicht undenkbar.


Die Railgun müsste dann noch sehr lang sein, damit die Beschleunigung nicht zu abrupt auftritt.

Dann noch auf nen Berg raufbauen, der ca. 5 km hoch ist...
Dann hat man schon Luftwiederstand etwas veringert.

Wenn Elektronik die hohen Beschleunigungen nicht aushalten könnte, könnte man trotzdem Treibstoff für Depots raufschiessen...

Beschleunigen müsste man das ganze mal auf ca. 7,9 km/sek + Reibungswiderstand... Nehmen wir mal 10 km/sek...
 

mac

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Hallo Mars,

Mit einer Aerodynamisch günstigen Form der Verkleidung und Hitzeschutzkacheln wäre es nicht undenkbar.
fragt sich unter welchen Rahmenbedingungen und für wen.



Die Railgun müsste dann noch sehr lang sein, damit die Beschleunigung nicht zu abrupt auftritt.
Ja



Dann noch auf nen Berg raufbauen, der ca. 5 km hoch ist...
könnte helfen.



Dann hat man schon Luftwiederstand etwas veringert.
um wieviel?



Wenn Elektronik die hohen Beschleunigungen nicht aushalten könnte, könnte man trotzdem Treibstoff für Depots raufschiessen...
als Dampf?



Beschleunigen müsste man das ganze mal auf ca. 7,9 km/sek + Reibungswiderstand... Nehmen wir mal 10 km/sek...
hast Du dafür außer Deinen ausgesaugten Fingern auch eine tragfähige Grundlage?



Als Erstes: Mach Dich mit den auftretenden Problemen vertraut. Einen ganz kleinen Teileinstieg findest Du unter:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hitzeschild
http://de.wikipedia.org/wiki/Wiedereintritt
http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_re-entry
http://de.wikipedia.org/wiki/Galileo_(Raumsonde)#Beginn_der_Erforschung
http://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_(spacecraft)#Galileo.E2.80.B2s_atmospheric_entry_probe

Schau Dir auch mal an, in welcher Höhe, bei welcher Geschwindigkeit Brennschluß der ersten Stufe der Saturn V war. Rechne Dir (mit dem Beschleunigungsdiagramm aus der enlischen Saturn V Seite aus, wie schnell die Rakete in 'Deinen' 5 km Höhe war. http://en.wikipedia.org/wiki/Saturn_V#S-IC_thrust_comparisons

Und mach das bitte in Zukunft vor dem Posten solcher Zahlen.


Herzliche Grüße

MAC
 

JGC

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Hi..

Es freut mich, das die Idee nicht ganz so abwegig erscheint, obwohl der Aufprallschock der Beschleunigung in die Luft an der Mündungsöffnung schon immens ist...

Aber durch geschickte Verpackung(flüssigkeitsgefüllte Päckchen oder Tanks, in denen empfindliche Ware in Flüssigkeit gelagert werden kann) könnten empfindliche Teile durchaus ohne Schaden diese Prozedur überstehen..

Und somit könnte man auch gleichzeitig die Nahrungsversorgung mitsenden..

Irgendwo hab ich mal von einem flüssigkeitsgefüllten "Raumanzug" gelesen, der Piloten in Kampfflugzeugen die zigfachen Beschleunigungskräfte auszuhalten erlauben würden, als die bisherigen Methoden, weiß aber nicht mehr WO das war..


Gruß..................JGC
 

compromix

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Hallo JGC,

Es freut mich, das die Idee nicht ganz so abwegig erscheint, ....
Zumindest scheint diese Idee weiter gediehen zu sein, als der Fahrstuhl ins All. Das militärische Interesse steht dabei leider im Vordergrund....

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,532660,00.html

Irgendwo habe ich gelesen, dass die Sandia Nationals Labs mit ihrer Z Machine auch Münzen auf die 13- bis 20-fachen Geschwindigkeit einer Gewehrkugel gebracht haben, die sich dabei nicht oder kaum deformierten.

http://www.netzeitung.de/nachrichten_archiv/133166_568_Waffe_gegen_Weltraumschrott.html
Ich bin skeptisch, was die Behauptung anbelangt, dies sei eine Waffe "gegen" Weltraumschrott.

compromix
 

compromix

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Irgendwo habe ich gelesen, dass die Sandia Nationals Labs mit ihrer Z Machine auch Münzen auf die 13- bis 20-fachen Geschwindigkeit einer Gewehrkugel gebracht haben, die sich dabei nicht oder kaum deformierten.

Das hatte ich wohl falsch in Erinnerung.
Es war dieser "Schnee-von-gestern", den ich im Kopf hatte.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,119994,00.html
Wichtig: Das Ganze klappt so nur im Vakuum.
http://www.sandia.gov/media/NewsRel/NR2001/flyer.htm

compromix
 

FUNtastic

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In einem Artikel aus dem Jahre 2004, erschienen in der Zeitschrift "Raumfahrt Concret" und verfasst von den Autoren Jörg Behrens und Dr. Ognjan Bozic vom DLR bzw. der EADS, wird das Thema ausführlich behandelt.
Es haben sich also durchaus auch Leute mit dem Thema befasst, die zu wissen scheinen, wovon sie reden.
Im Artikel ist u.a. davon die Rede, dass damals geplant war bis zum Jahre 2012 bereits Kleinstsatellitten mit einem Gewicht von mehreren Kilogramm via Railgun ins All zu befördern. Das Projekt sollte von der ESA finanziert werden. Die ersten Schüsse in suborbitale Höhen für die meteorologische Höhenforschung sollten bereits in 2007/2008 statt finden, offensichtlich ist daraus ja jedoch wohl nichts geworden.

Der Artikel steht im PDF-Format zum kostenlosen Download zur Verfügung.

Per Schienenkanone ins All - Teil 1

Per Schienenkanone ins All - Teil 2

Viele Grüße
FUNtastic
 
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JGC

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Danke FUNtastik...


Das zeigt mir doch, das die ganze Sache mit mehr Ernst betrieben wird, als gedacht...


Und ich meine, mit entsprechenden Methoden wie flüssigkeitsgefüllter Nutzlast oder zusätzlichen Drall des Projektiles würden sich noch einige Verbesserungen erreichen lassen, sowie der Beschleunigungsschock dezimieren, wenn nur die Beschleunigungsstrecke lang genug wird. Und ich meine, wer ein LHC für 3 Milliarden bauen kann, der kann auch eine "Riesen-Railgun" bauen, deren Beschleunigungslänge ebenso Dutzende von Km lang sein kann.

Ordentlich konstruiert kann so ein Teil durchaus lange Jahre seinen Dienst tun und Mengen an Massen ins All befördern... Aber das überlasse ich gerne den Ingenieuren.


PS:

Auf Grund der Erfindung des Hyperspeed-Torpedos, welches die deutsche Marine entwickelt hat und unter Wasser Geschwindigkeiten von 800 kmh(theoretisch bis doppelte Schallgeschwindigkeit) erreicht, hab ich mir schon gedacht, das deren Prinzip vielleicht auch auf Railgun-Projektile angewendet werden könnte, damit in der Luft ebenso so was wie eine "Kavitations-Blase" erzeugt werden kann, damit das Projektil mit der Atmosphäre erst gar nicht in Berührung kommt...


JGC
 

Lina-Inverse

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Im Artikel ist u.a. davon die Rede, dass damals geplant war bis zum Jahre 2012 bereits Kleinstsatellitten mit einem Gewicht von mehreren Kilogramm via Railgun ins All zu befördern. Das Projekt sollte von der ESA finanziert werden.
Danke das einmal ein konkretes Beispiel verlinkt wurde. Aus dem 2. Artikel lassen sich einige projektierte Daten entnehmen, die man einmal überschlagsmässig vergleichen kann:

Startmasse: 800kg, Nutzlast: 30kg - Startbeschleunigung 2000g - Startkosten: unbekannt

Was mir hier zuerst einmal auffällt ist das Verhältnis Startmasse/Nutzlast, es ist relativ bescheiden: 3,75%. Vergleiche ich das mit einer konventionellen Rakete, z.b. Ariane 5ECA (780t/21t LEO = 2,7%) ist der Wert wirklich keine beeindruckende Verbesserung.
Nun wissen wir zwar nicht was der Start mit der Railgun kosten würde, aber die Ariane gibt uns einen Anhaltspunkt was 1kg Nutzlast kostet: $180 Millionen/Start, 21t Nutzlast = $8572/kg. Nur wenn die Startkosten mit der Railgun kleiner als $257160 für die 30kg liegen, ist sie günstiger als eine konventionelle Rakete (die im Gegensatz zu dieser Railgun auch einen Orbit und nicht nur eine suborbitale Bahn erreicht).

Was mir weiter auffällt ist die absolut kleine Nutzlast des Systems, sie liegt teilweise noch unter der vergleichbarer Höhenforschungsraketen, die mit diesem System ersetzt werden sollen. Zu den Startkosten der Höhenforschungsraketen habe ich keine brauchbaren Zahlen gefunden, nur die generelle Aussage die Kosten lägen bei einigen $100k pro Start.

Ich sehe da Gründe warum eine Railgun (zumindest vorerst) keine Alternative ist:
1.) Das System ist doch nicht so viel billiger als eine Rakete, wenn es überhaupt billiger ist.
2.) Geringe Flexibilität! Eine Railgun ist immer für einen relativ engen Startmassebereich konstruiert und das Volumen für die Nutzlast lässt sich auch nicht vergrössern (Bei Raketen kann man eine grössere Nutzlastverkleidung verwenden und/oder Booster). Die hohe Startbeschleunigung schränkt die Verwendung ebenfalls ein.
3.) Bedarf! Es besteht gar kein Bedarf für ein System, alle existierenden Nutzlastbereiche sind bereits durch existierende Systeme ausreichend abgedeckt. Es mag ja sein das die Railgun bei ausreichender Startfrequenz günstiger ist - es besteht aber keine Nachfrage!
4.) Skalierbarkeit: Die im Artikel 2 skizzierte Railgun erscheint mir technisch umsetzbar (sofern die Angaben dort solide sind), es wird aber auch deutlich das es offene Probleme mit den Werkstoffen gibt. Diese Probleme könnten durchaus unüberwindbar werden wenn es darum geht nicht nur 30kg sondern, sagen wir mal 3000kg zu transportieren.

Gruss
Michael
 
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Redmond

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PS:

Auf Grund der Erfindung des Hyperspeed-Torpedos, welches die deutsche Marine entwickelt hat und unter Wasser Geschwindigkeiten von 800 kmh(theoretisch bis doppelte Schallgeschwindigkeit) erreicht, hab ich mir schon gedacht, das deren Prinzip vielleicht auch auf Railgun-Projektile angewendet werden könnte, damit in der Luft ebenso so was wie eine "Kavitations-Blase" erzeugt werden kann, damit das Projektil mit der Atmosphäre erst gar nicht in Berührung kommt...


JGC

Kavitation entsteht dadurch, dass der Druck einer Flüssigkeit so weit gesengt wird, dass die Flüssigkeit Schlagartig von Flüssig zu Gasförmig wird.
Luft hingegen ist schon Gasförmig, weshalb sie da Kavitation nicht vorkommen kann.

Was man hingegen machen könnte, um den Wiederstand noch zu verringern, wäre eine Wasserstoffblase um sich zu bilden, so dass sich dein Projektil nur durch diesen Wasserstoff bewegt, da die Viskosität von Wasserstoff ca halb so groß ist, wie die von Sauerstoff, was eine Halbierung des Reib-Wiederstandes mit sich bringen würde. Allerdings einiges an Volumen+Gewicht zu bedeuten hätte.

gruß
 

Schmidts Katze

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Hallo Redmond,

das kann ich mir jetzt gar nicht vorstellen.
Wie willst du denn diese Blase erzeugen bzw. aufrechterhalten?

Grüße
SK
 

Redmond

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Ich glaube ich habe die "Idee" zu einfach dargestellt. Ich hatte mir lediglich die Theorie überlegt, aber nicht über die Umsetzung nachgedacht.
Um so eine Blase zu erstellen müsste man als erstes mal den Wasserstoff nach vorne heraus, herausdrücken. Der Winddruck, sollte dann die Blase nach hinten drücken.

Ob dies allerdings klappen würde, weiss ich nicht. Ausserdem wäre die Menge an Wasserstoff so groß, dass es sich nicht rentieren würde.

Es ging mir eigentlich nur darum, zu zeigen, wie man den Reibungsdruck verändern könnte.
 

JGC

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Hi...

auf einer Skizze im Netz(weiss leider nicht mehr wo..)hab ich gesehen, das anscheinend eine winzige Fläche an der Torpedospitze angebracht war(vielleicht drehbar gelagert?)

Ich nehme an, diese war dazu, um die Kavitationsblase im Wasser aufrecht zu erhalten..


Vielleicht ließen sich für atmosphärische Anwendungen ähnliche Technologien verwenden...


JGC
 

Lina-Inverse

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Vielleicht ließen sich für atmosphärische Anwendungen ähnliche Technologien verwenden...
Entspringt diese Äusserung nicht einem Wunschdenken? Welche Technologie soll das sein? Welches Problem soll sie in einem Railgun-Design lösen? Schau doch mal die von Funtastic verlinken Artikel an - zur Aerodynamik des Projektils hat man sich da schon ein paar Gedanken gemacht.

Gruss
Michael
 

JGC

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Hi..


Natürlich ist das Wunschdenken!!


Aber was im Wasser funktioniert, kann an der Luft mit angepasstem Know How durchaus auch funktionieren.

Wichtig scheint mir dabei, das die senkrecht auf die Geschoss-Flugbahn einwirkende Luft durch dieses "Teil" zur Seite hin "weggedreht" wird um dem Projektil Durchlass zu gewähren..

Das also die Geschoss-Spitze(und nur diese!!) durch dessen schnelle Rotation die einströmende Luft um das Geschoss rum lenkt..

Das Prinzip an sich ist leicht verständlich und durchaus logisch in deren Funktion..


JGC
 
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