Autor: Bernd Leitenberger

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Schnapsideen


Schnapsideen

Gerade lese ich mir die DLR Nachrichten durch. Das Heft geht diesmal um Energie. Der Großteil übrigens um konventionelle Technik. Also die Optimierung schon existierender Technik oder einen Mix wie die Herstellung von Synthesegas aus Erdgas, ohne dass man einen Teil erhitzen muss um auf die Temperaturen von 750-850°C zur Spaltung in Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu kommen. Das steigert zwar den nutzbaren Energiegehalt um 30 %, aber es ändert nichts an der Tatsache, dass Erdgas eine begrenzte Ressource ist.

Es gibt aber tatsächlich die Forschung Kohlendioxid endzulagern. Also das Kohlendioxid entweder unter Druck oder in flüssiger Form einzulagern. (In flüssiger Form geht es aber auch nur unter Druck, nur dr Transport ist etwas einfacher). Damit das überhaupt praktikabel ist muss es praktisch in reiner Form vorliegen. Dazu sollten Kraftwerke so umgerüstet werden, dass sie reinen Sauerstoff verbrennen, den man natürlich vorher vom Stickstoff befreien muss. Danach muss das Kohlendioxid noch verflüssigt oder mit Gaspiplines in alte Bergwerkstollen gebracht werden. Selbst im optimistischen Fall kostet das 20 % der Energie zusätzlich, im schlechtesten Fall 100 % mehr. Was hat man dann? Das Kohlendioxyd rein. Aber kann man ein Gas so einfach dauerhaft wegsperrren? Das Deponieren auf dem Meeresboden wäre ja der biologische Gau, denn der ist nicht tot. Am labgesehen, davon dass man nicht weiß ob es nicht wieder mal hoch kommt und das Deponieren in bergwerkstollen? Wenn diese mal undicht sind, so unter dem dicht bevölkerten Ruhrgebiet? Kohlendioxid ist schwerer als Luft, das kann mal leicht einige Tausend Tote geben. Schon heute stürzen ja dort Häuser ein, weil der Boden durchlöchert wie ein Käse ist.

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Wie regele ich den Schub für Raketentriebwerke?

Heute mal ein Blog zum Thema Grundlagen. Es geht darum wie ich den Schub einer Rakete regeln kann. Eigentlich kein neues Thema, aber das gilt für einen guten Teil des Blogs, eigentlich steht alles schon in der Website drin (wenn man diese mal durchlesen würde, könnte man sich den Blog sparen). Zuerst einmal: Warum muss ich den Schub regeln? Eine Rakete startet mit einer Anfangsbeschleunigung von, sagen wir mal, 1.5 G. Dann nimmt der Treibstoff ab und die Rakete wird leichter. Die Beschleunigung nimmt bei gleichem Schub zu. Bei einem typischen Verhältnis von Start zu Leermasse von 3 bis 4 (je nach Nutzlast und Oberstufe) wäre die Beschleunigung am Ende bei 4.5 bis 6.0 G.

Diese Beschleunigung muss die Rakete aushalten, aber auch der Satellit. Daher ist man in der Regel bestrebt, die Spitzenbeschleunigung auf 5.0 bis 5.5 G zu beschränken. Die Beschleunigung ist dabei nicht mal das Hauptproblem. Es sind die Vibrationen die durch das Triebwerk auf die Stufe und Nutzlast übertragen werden. Dies ist ein Durschütteln, bei dem der Satellit dauernd beschleunigt und abgebremst wird. Demgegenüber die die dauernde Beschleunigung weniger stressig. Allerdings nehmen die Vibrationen auch zu, wenn die Tanks sich leerem.

Nun zum Thema: Wie senkt man den Schub? Bei Feststofftriebwerken bestimmt vor allem die Geometrie der Füllung den Schub. Es gibt zwei Formen, die häufig verwendet werden: Kreisinnenbrenner (der Treibsatz hat die Form eines Zylindersegments) : Hier nimmt die Fläche über die Zeit zu, und so auch der Schub. Das Gegenteil ist der Sterninnenbrenner, bei dem wird ein Stern in die Hülse gelegt, bevor der Treibstoff eingefüllt wird. Die Oberfläche hat dann Zacken, die eine große Oberfläche haben und die beim Abbrand schneller abbrennen und so die Fläche verkleinern. Dieser Typ hat also einen Schub der absinkt, bis eine Kreisfläche erreicht ist (Minimum) und dann vergrößert er sich wieder wenn die Fläche zunimmt.

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