Rymdfärja

Har dålig koll på detta, men det ser ju häftigt ut, ja. Undrar om det inte har med tyngdpunkten att göra ? Dvs vid fulltankad ET så finns tyngdpunkten straxt under mitten på ET, och rakt ner genom ET, medans färjans huvudmotorer sitter off-axis ifrån tyngdpunkten räknat. Man vill väl ju med rollning se till att lodlinjen ifrån tyngdpunkten ska gå rakt igenom huvudmotorernas dragkraftscentrum. Det ger maximal dragkraft och ser också till att gimballing, dvs "thrust vectoring" fungerar mest optimalt ?

Om man inte rollar så skulle rymdfärjan fortsätta snett uppåt åt andra hållet för att sen påbörja en spiralskruv nedåt, eftersom man inte gimballa så mycket att man kan kompensera för detta.

Efterhand som ET töms så flyttar sig tyngdpunkten nedåt. Fulltankad så väger hela rymdfärjan en rysliga massa ton ( > 2000 ton ) medans själva färjan bara väger liten del av det, därför är tyngdpunkten placerad inne i ET.

Tyngdpunkten i de fasta raketboosterna är dock i stort sett fixerad eftersom det fasta bränslet bränns av i samma takt utefter hela dess längd. Det är ju liksom ett långt hål, kavitet som bränslet brinner i.

Det finns några skojiga videoklipp på uppskjutningar där gimballing misllyckas, troligen en sk gimbal lock av något slag, och där ser man att raketen påbörjar en spiralformad kurva. Pga att kraftvektorn är offset emot lodlinjen.

Sk gimbal-upphängning används på de flesta raketmotorer, dvs styrbara dysor, och är till för att kunna rikta kraftvektorn åt det håll som är önskvärt, men man har ju inte så många grader att vinkla på pga tekniska begränsningar. Gimbal kallas på svenska för så kallad kardansk upphängning, efter matematikern Cardano som beskrev den.

På raketer med fast bränsle så är kan man ofta inte ha sådan styrbar dysa, istället kan man ha styrbara grafitfenor inne i raketdysan, dessa bränns dock sönder ganska fort. Man försöker istället styra så mycket det går med de yttre fenorna, men efterhand som luften blir allt tunnare på hög höjd så blir det efterhand mindre och mindre effektivt, därför bör man slutföra all styrning innan raketen lämnat atmosfären.

Vad gäller rymdfärjan så kan man styra så länge man har bränsle även utanför atmosfären, men tar bränslet slut så är man helt överlämnad till den orbital, bana som man har inlett. Den kan i värsta fall cirkla omkring runt Jorden i evigheter.

Se tex:
https://en.wikipedia.org/wiki/Thrust_vectoring "Rockets and ballistic missiles"

Särskilt den lilla animeringen av raketen till höger är pedagogisk,

Överhuvudtaget så är stora och höga raketer känsliga för tyngdpunktsförflyttningar och eftersom huvuddelen av massan utgörs av bränsle så flyttar sig tyngdpunkten nedåt - det gör att raketerna kan uppvisa en svagt roterande spiral uppåt. Det är ofta bättre att låta den spiralisera än att försöka hålla den helt spikrak. Så snabbt kan motorerna och styrsystemet ändå inte reagera på riktningsändringar.

Har för mig att de körde gasen i botten fram till strax innan max-q och bara släpper på gasen en liten stund.

Riktigt ja, redan vid 11 km höjd så har rymdfärjan nått Max-Q medans för Apollo är den ännu högre upp, Max-Q eller dynamisk load är dels en produkt utav luftens densitet och hastighet, dvs det som man kort och gott kallar luftmotstånd. Fast man brukar med luftmotstånd mena fler faktorer, som tex anfallsvinkel mm. Det är också en viktig faktor i artilleriet att definiera Max-Q för en viss projektil och utgångshastighet för att kunna uppskatta skottvidden mm.


Nej, roteringen beror inte på det, SRB-na är ju fasta raketer som vars dysor inte kan vridas så mycket, medans färjans huvudmotorer får stå för mesta styrningen, därför är det den lämpligaste positionen för färjan att ha ryggen något vinklad ner mot jordytan. Därför att då får man mera styrutrymme med den positionen, precis som jag skrev i förra inlägget om att tyngdpunkten och lodlinjen ska ligga så att man kan balansera hela stapeln.

Gör följande experiment att ha en rak pinne och balansera den på handflatan -- det är lite samma sak med raketer eftersom lyftkraften verkar allra nederst i stapeln.

I den tidiga raketlitteraturen så finns rentav exempel på raketer som har tre stycken dysor i toppen som "drar" hela stapeln uppåt, och då behöver inte stapeln bli så hög - men en sådan design är ju vansinnigt opraktisk av många andra skäl, tex man kan inte ha ett andra steg mm, åja det finns många fantasirika ide'er kring balansproblemet.

En udda ide' var att få raketen att spinna som ett gyro runt sin egen axel innan antändningen av motorn, det finns andra ide'er som också innefattar tunga gyron för stabilisering, men det blir ju bara en dödvikt längre upp i banan

Tack o lov kan man ju förlita sig på att gimbalerna fungerar numera.

Kanske det stämmer att VAB var ju byggt för Apollo va ? Och att rymdfärjan böjer av åt höger kan ju bero på att de vill få en östlig bana, jag antar att höger är åt öster i de flesta filmerna ? Det är bättre att böja av lite grand åt något håll än att försöka gå spikrakt upp. Om man vill ha en helt spikrak uppskjutning så bör man ha en mycket snabb reaktionstid på dysornas rörelser. Det är ju fantastiskt spännande att SpaceX ju kan landa vertikalt, och just en indikation på att dysorna är snabba nog att reagera på obalans.

Intressant att läsa att för SRBna så de kunnat mixa fastbränslet så att dragkraften minskar rätt mycket pga anpassning av kornigheten hos bränslet så att det inte brinner för häftigt.

Ni som är tekniker här - Hur skulle man kunna förbättra fastbränslet i SRBs ? Vibrationer är ett problem men att sätta dit en extra lång dysa är kanske bara för tungt ? Själv vet jag inte hur styvt bränslet är - det kanske är för mjukt så att det fladdrar invändigt ?

Har någon sett dokumentären på hur de blandar fastbränslet ? I typ en stor degmixer de mixtrar ihop grunkorna


Egentligen är Max-Q en teoretisk uppskattad storhet som om man verkligen vill undersöka dess yttersta gräns så får man vräka på så mycket kraft att farkosten slits sönder - då vet man !!

Det var det jag menade, rymdskyttelns bana är med skytteln upp och ner, med lastutrymmet pekandes neråt mot jordytan. Startramp 39 är inte vänd åt rätt håll för den positionen därför måste skytteln rolla ett halvt varv. Infrastrukturen var densamma för Apolloprojektet som moddades för att passa skytteln.

Har för mig SRB-bränslet är ganska gummiartat och dom delar upp gjutmassan i bägge SRB för att få samma karakteristik. Dom gjuts alltid parvis.