Raketenkonstruktion

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  • Wie man eine erfolgreiche Rakete konstruiert.

    Raketenkonstruktion

    Die Grundlagen

    Was ist überhaupt eine Rakete? Die wohl zu treffendste Antwort wäre, ein Gemisch aus Technik, Metall und Superkleber, das ein oder mehrere Kerbonauten ins All befördert. Jedoch
    enden die ersten Flüge eher in einem riesigen Feuerball voll Kummer und Verzweiflung anstatt einer epischen Mission, die für immer in den Geschichtsbüchern Kerbins steht. Damit die Lernphase möglichst kurz bleibt, wurde dieser Artikel geschrieben.

    Raketenaufbau

    Raketen werden immer aus einer Vielzahl von Komponenten aufgebaut. Das trifft nicht nur für reale Raketen zu, sondern auch für KSP-Raketen. Daneben wird die Rakete in mehrere Funktionsstufen unterteilt die nacheinander "durchgeschaltet" und abgetrennt werden.

    [wikiimg=http://kerbalspaceprogram.de/index.php?page=Attachment&attachmentID=156&thumbnail=1&embedded=1,left]Mun & Minmus-Rakete[/wikiimg]
    Als Beispiel einer erfolgreichen Rakete wird hier eine Mun-Rakete genommen, die als Nutzlast einen Orbiter und einen Lander befördern kann. Diese Rakete fliegt bis zum Mun oder Minmus, landet auf dem Himmelskörper und bringt die Kerbonauten zurück zu Kerbin. Anhand dieser Vorlage wird der generelle Aufbau und die entsprechenden Komponenten beschrieben.

    Später werden mit diesem Modell auch der Flug, das Landen und das Docking beschrieben.
    [absatz][/absatz]

    Vertikaler Raketenaufbau

    Raketen werden nach Funktion und Aufgabe gebaut und in der Raumfahrt aufgrund der hohen Kosten wirtschaftlich konstruiert. Das spielt zwar im Moment in KSP noch keine Rolle, schult aber schon einmal für später das effiziente konstruieren, wenn die Funktion eingebaute wird. Die Urform einer Rakete könnte man am besten mit der Bauform eines Obelisken vergleichen. Diese Form vereint zwei wesentliche Komponenten. 1. Aerodynamisch günstige Form durch die Spitze die die Atmosphäre "durchschneiden" muss und 2. Stabilität am Ende um das Gesamtgewicht zu tragen und die Schubleistung abgeben zu können.

    Es gelten folgende Grundsätze:
    • Je Leistungsfähiger eine Rakete, je höher ist sie.
    • Je leichter sie dabei konstruiert ist, desto mehr Nutzlast kann sie befördern.


    Horizontaler Raketenaufbau

    [wikiimg=http://kerbalspaceprogram.de/index.php?page=Attachment&attachmentID=167&thumbnail=1&embedded=1,left]Mögliche Anordnung der Booster in KSP[/wikiimg][wikiimg=http://kerbalspaceprogram.de/index.php?page=Attachment&attachmentID=168&thumbnail=1&embedded=1,right]Hydraulische Verschaltung der Booster[/wikiimg]
    Der horizontale Aufbau einer Rakete ist insofern wichtig, da sich hier viel Leistungspotenzial versteckt. Im wesentlichen betrifft das aber die unteren Aufbauten, also die Trägerrakete. Die Leistung der Trägerrakete lässt sich über das Bündeln mit Boostern erheblich steigern.

    Daneben spielt die hydraulische Verschaltung noch eine wesentliche Rolle für die Effektivität der Rakete. Einige Testversuche haben dabei ergeben, dass eine Kaskadierung der Booster am effektivsten ist und sich eine solche hydraulische Verschaltung (siehe Bild rechts) am positivsten auf die Höhenleistung und die Beschleunigung auswirkt. Daher ist es ratsam alle geraden Booster-Bündel (Kreuz, Stern- und Ringanordnung) als Kaskade hydraulisch anzubinden. Die Booster sind dazu im VAB mit Decouplern an die Trägerrakete zu befestigen und immer 2 gegenüberliegende Booster werden in eine Stufe zusammen gepackt, damit die ausgebrannten Stufen paarweise abgesprengt werden können.
    [absatz][/absatz]
    {Bild: Kaskadierung im VAB und Stufenaufteilung}

    Konstuktionshilfen

    Die Rakete wird nach der Fertigstellung im wesentlichen aus Tanks und einer Nutzlast bestehen. Diese Aufbauten sollten folgenden Regeln folgen:
    • Grundsätzlich gilt, je weiter das Ziel entfernt ist, desto mehr Treibstoff wird benötigt um dorthin zu gelangen und umso größer wird auch die Rakete.
    • Die unterste Stufe sollte die stärksten und die meisten Triebwerke erhalten. Die Anziehungskraft ist auf der Startplattform am größten, außerdem muss die Massenträgheit erst überwunden werden.
    • Um Gewicht zu sparen und eine höhere effektive Schubleistung zu bekommen, unterteilt man die Rakete in mehrere Zündstufen (Stages). Die Treibwerksleistung und die Treibstoffmenge nimmt dabei mit jeder Stufe nach oben hin ab.
    • Das Verhältnis von Schub und Gewicht ist wichtig. Ein Triebwerk kann z.B. keine 10 Tanks stemmen, denn es müsste sein eigenes Gewicht, das der Tanks und das restliche Gewicht der Rakete beschleunigen können. Also trägt eine große Stufe immer eine Kleinere. In der Praxis haben sich 3 bis 4 Tanks pro Triebwerk als am effektivsten herausgestellt.
    • Die Atmosphäre von Kerbin spielt eine wichtige Rolle für die Konstruktion der Rakete. Oft ist es notwendig Teile mit Verbindungsstangen (Struts) zu verstärken damit diese nicht beim Start durch den Luftwiderstand oder durch aufschaukelndes Schlingern abgerissen werden. Die Struts lösen sich automatisch wenn ein Decoupler betätigt und eine Stufe abgeworfen wird.


    Triebwerke

    Die Triebwerke sind das Herz einer Rakete, ohne sie bewegt sich nichts. Es gibt verschiedene Triebwerkstypen in KSP die alle ihre Berechtigung und Einsatzgebiete haben.

    Haupttriebwerke

    Die Haupttriebwerke bilden die Basis einer Rakete und stellen die meiste Schubleistung zur Verfügung. Die Triebwerke haben unterschiedliche Stärken und Schwächen sowie bevorzugte Einsatzbereiche. Als Triebwerke für den Raketenstart auf der Rampe werden folgende Triebwerke empfohlen:


    Einige Triebwerkstypen eignen sich besonders für den Betrieb im Vakuum und aufgrund ihres niedrigen Kraftstoffverbrauchs für Langstreckenflüge. Dazu gehören:


    Ein Beschreibung der einzelnen Treibwerke und die entsprechenden Attribute befinden sich im Artikel Triebwerke


    Hilfstriebwerke (Booster)

    Jedes der oben auf geführten Triebwerke ist für ein Hilfstriebwerk geeignet. Da Booster als Starthilfe fungieren und später nach dem Ausbrennen abgesprengt werden, sind sie immer mit einem Decoupler an der Trägerrakete befestigt. Alle unter Haupttriebwerke aufgeführten Triebwerke sind auch als Booster sinnvoll. Dazu kommen noch folgende Triebwerke, die in der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 16 km betrieben werden können, bevor sie wegen Luftmangels ausgehen:


    Darüber hinaus gibt es spezielle Feststoffbooster die nur den Einsatzzweck als Booster haben:


    Der letzte Booster "Sepraton I" stellt eine Sonderlösung dar, die dazu gedacht ist abgesprengte Stufen von der Rakete weg zu drücken, also weniger dazu, zur Antriebsleistung beizutragen. Sie werden dazu radial an den Booster befestigt und mit dem Decoupler des Boosters ausgelöst, damit die Trägerrakete durch abgesprengte Teile nicht beschädigt wird.

    Ein Beschreibung der einzelnen Booster und die entsprechenden Attribute befinden sich im Artikel Booster



    Steuertriebwerke

    Während die Haupt- und Hilfstriebwerke für den Vortrieb zuständig sind um das Raumfahrzeug in einen Orbit zu befördern, sind die Steuertriebwerke dazu da, das Raumfahrzeug im All zu drehen, um die Haupttriebwerke für größere Manöver in Position zu bringen. Dafür ist neben dem SAS/ASAS vorallem das RCS zuständig.

    Ein Beschreibung des RCS enthält der Artikel RCS


    Nutzlasten und weitere Geräte

    Eine Raketenkonstruktion richtet sich in der Regel nach der Nutzlast die transportiert werden muß, bzw. nach der Aufgabe der Mission. Es gilt die Konstruktion sollte wirtschaftlich sein d.h. nicht überdimensioniert sondern dem Zweck angepasst. Daher ist es sinnvoll im VAB zuerst das Nutzraumfahrzeug zu konstruieren und anschließend die Trägerrakete.
    Folgende Konstruktionen werden im Wiki behandelt: Sondenkonstruktion, Landerkonstruktion, Roverkonstruktion, Raumstationenkonstruktion.
    Die meisten Missionen richten sich auf Erkundung und Forschung, später auch auf Rohstoffgewinnung und Kolonialisierung aus. Für die beiden ersten Punkte sind entsprechende Instrumente mitzuführen die zum Betreiben auch Elektronik wie z.B. Stromerzeuger benötigen.
    Bilder
    • Mun_Lander.png

      816,96 kB, 1.024×640, 397 mal angesehen
    • horizontale_anordnung.png

      47,03 kB, 483×432, 439 mal angesehen
    • treibstoffzufuehrung.png

      52,03 kB, 422×581, 419 mal angesehen

    28.945 mal gelesen

Kommentare 0

  • Paranoid -

    Ja das ist richig, dann lagern wir das aus.

  • Andromega -

    [quote]Das VAB bekommt ein ganzes Kapitel, einfach mal etwas genauer hinschauen ^^[/quote]
    Tz, tz, tz...Ich sagte ein extra [b]Artikel[/b] wäre von Nöten, nicht Kapitel. Das VAB ist ja nicht nur beim Konstruieren von Raketen in Verwendung, sondern bei allen anderen Raumfahrzeugen auch. Deshalb neuer Wiki[b][i][u]artikel[/u][/i][/b]. ;)

  • Paranoid -

    Schaun wir mal, Ziel ist es für bestimmte Bautypen auch eine Empfehlung der zu verwendeten Komponenten abzugeben. Für Sonden z.B. das Ionentriebwerk, das braucht Batterien und eine Lademöglichkeit für diese die entsprechend Dimensiniert ist. Es kann sein das es dann den Artikel sprengt, aber dann wird ausgelagert ;)
    Das VAB bekommt ein ganzes Kapitel, einfach mal etwas genauer hinschauen ^^

  • Andromega -

    Gut, allerdings gehört...
    [quote]1.4.1 Sonden / Satelliten
    1.4.2 Wissenschaftliche Geräte[/quote]
    ...eher zu Sondenkostruktion.

    Ausserdem wäre ein extra Artikel für das VAB auch nicht schlecht.

  • Paranoid -

    Der Artikel wird komplett überarbeitet. Um eine Struktur zu haben, hier einmal die Gliederung des Artikels:

    1. Grundlagen
    2.0 Raketenaufbau
    2.1 vertikaler Aufbau
    2.2 horizontaler Aufbau
    2.3 Konstruktionshilfen
    3.0 [lexicon]Triebwerke[/lexicon]
    3.1 Haupttriebwerke
    3.2 Hilfstriebwerke (Booster)
    3.3 Steuertriebwerke
    4.0 Nutzlasten
    4.1 Sonden / Satelliten
    4.2 Wissenschaftliche Geräte
    4.3 Dockingelemente
    4.4 Orbiter & Lander

  • Quabit -

    Die Artikel sind alle "neu", keiner wurde aus dem alten Übernommen. Ohnehin gibt es keinen Importer, sodass wir alte Artikel per Hand einfügen müssten und diese würden ja dann auch wieder durch den Parser laufen. (Oder wir hätten einen Importer geschrieben, dann würde deine Vermutung zutreffen.)

  • Paranoid -

    Ich hatten schon den Verdacht, dann las ich das das Wiki im letzten Monat erneuert wurde. Ich vermute der Artikel ist älter?

    Wenn ja, ist das die Lösung für das Rätsel. Der Parser der den Text beim Speichern des BB-Codes in html umwandelt hat sich verändert. Die Seite wurde, da sie nicht verändert wurde immer aus dem Cache geladen und dort liegt sie als html-Seite. Bei der Änderung der Inhalte wird der cache automatisch gelöscht und der neue Parser hatte anscheinend ein Problem mit dem gespeicherten BB-Code. Alles was er nicht interpretieren konnte hat er verworfen. Daher auch die Tabelle die im Editor ohne Tags auftaucht. Richtig soweit?

  • Andromega -

    Das liegt am [url='http://kerbalspaceprogram.de/unser-wiki/189-bildbug/']Bildbug[/url]. Diesmal war es ziemlich hartnäckig, daher musste ich zuerst die [hl] löschen, speichern und die [hl] wieder einfügen. Muss man manchmal machen, frag mich aber bitte nicht wieso. ^^

  • Paranoid -

    Ich habe mal die [lexicon]Tastenbelegung[/lexicon] im Wiki ergänzt. Seitdem zeigt er die Überschrift VAB mit Tags an. Ich kann aber im Quellcode keinen Fehler entdecken. Ich bitte um Korrektur und Rückmeldung wo das Problem lag.

    Bei der Tabelle mit der [lexicon]Steuerung[/lexicon] hatte ich ein ähnliches Erlebnis. Dort wurden beim öffnen des Quelltextes alle Elemente einfach nur untereinander gruppiert, ohne irgendwelche Tags. also habe ich erst die beiden ersten Reihen eingefügt, er zeigte es aber beim speichern nicht mehr korrekt an. Dann habe ich alle Elemente mit einem [*] versehen, dann ging es wieder.

  • Paranoid -

    [quote] Was verstehst du unter horizontalem Aufbau? Meinst du damit den
    Querschnitt einer Rakete von oben betrachtet? Und was ist unter "Der
    praktische Aufbau" gemeint? [/quote]Genau die Ebene. Es spielt eine sehr wichtige Rolle für die Effizenz einer Rekate wie das Boosterbündel verschaltet ist. Ich habe dazu eine Testreihe gemacht die ich noch schriftlich fixiere.

  • Andromega -

    Hmm, ein Artikel names [i]Steuerung[/i] würde wirklich was bringen. Dazu mal: Gute Idee!

    Zur Gliederung:
    [quote]2.1 vertikaler Aufbau einer Rakete --> Da dann der Artikel 4. Konstruktion rein evtl. leicht anpassen
    2.2 horizontaler Aufbau --> Würde ich dann ergänzen mit den Grafiken und dem entsprechenden Text, siehe Forum[/quote]
    Was verstehst du unter horizontalem Aufbau? Meinst du damit den Querschnitt einer Rakete von oben betrachtet? Und was ist unter "Der praktische Aufbau" gemeint?

    Ausserdem würde ich statt den vielen Unterkapiteln mehrere Oberkapitel hernehmen (auch vom Optischen her):

    1. Die Basics
    2. Theoretische Grundlagen
    2.1 vertikaler Aufbau einer Rakete --> Da dann der Artikel 4. Konstruktion rein evtl. leicht anpassen
    2.2 horizontaler Aufbau --> Würde ich dann ergänzen mit den Grafiken und dem entsprechenden Text, siehe Forum
    3. Das Vehicle Assembly Building (VAB)
    4. Der praktische Aufbau
    5. Die [lexicon]Tastenbelegung[/lexicon]
    6. Tipps & Tricks sowie Hinweise zu Bugs

  • McFlƴeѵer -

    Danke erstmal für´s Kompliment bzgl. der Konstruktion - ist auf meinem Mist gewachsen^^
    Jetzt wo du das Thema ansprichst, mir gefielen auch ein paar Dinge nicht daran, habe aber an anderen Artikeln gebastelt und es dann ignoriert-muss ich leider so sagen^^ Er wirkt noch irgendwie etwas oberflächig und zu wenig strukturiert, nicht spezifisch genug. Gegen eine Änderung hätte ich nichts einzuwenden. Die Sache ist auch die; man arbeitet 20 mal an so einem Artikel und der brennt sich dann in sein Gehirn so das man irgendwann "Text-Blind" wird und es nicht mehr merkt wann ein Artikel nicht mehr genau sein Ziel trifft. Deswegen ist es sehr nützlich das du dich als "Neuer" damit befasst, du siehst Sachen die manche nicht mehr sehen, was letztlich dazu führt das das Wiki immer besser wird ;) Danke für die Mitarbeit!

  • Paranoid -

    Hallo Leute,

    ich würde gerne den Artikel überarbeiten, habe aber ein paar Bedenken dort Eure Arbeit zum Teil über den Haufen zu werfen. Also würde ich das gerne mit den Erstellern diskutieren. Den Part "4. Konstuktion" finde ich sehr gelungen, Kompliment dafür :thumbsup: und der stellt auch in dem Artikel die wichtigste Information dar.

    Ich habe mich gefragt was erwarte ich, wenn ich auf den Begriff "Raketenkonstuktion" klicke?

    Nach meiner Auffassung folgende Dinge:

    1. Ein paar theoretische Grundlagen
    2. Erklärung des VAB
    3. Evtl. ein paar praktische Tipps

    Die Steuerung wie man fliegt und der Crash gehören an dieser Stelle nach meiner Auffassung nicht mehr dort hinein (stehen aber auch im Artikel [lexicon]Flugzeugkonstruktion[/lexicon] drin), sondern vielleicht eher unter "[lexicon]Flug zu anderen Himmelskörpern[/lexicon]" oder z.B. "Grundlagen Raketen-/Flugzeugflug" (wäre eine neue Rubrik)?

    Ich würde es wie folgt gliedern:

    1. Die Basics (oder auch Grundlagen)
    2. Theoretische Grundlagen
    2.1 vertikaler Aufbau einer Rakete --> Da dann der Artikel 4. Konstruktion rein evtl. leicht anpassen
    2.2 horizontaler Aufbau --> Würde ich dann ergänzen mit den Grafiken und dem entsprechenden Text, siehe Forum
    3. Das [i]Vehicle Assembly Building[/i] (VAB)
    3.1 Die [lexicon]Tastenbelegung[/lexicon]
    3.2 Der praktische Aufbau
    3.3 Tipps & Tricks sowie Hinweise zu Bugs

    Die Punkte 5 und 6 aus dem jetzigen Artikel würde ich dann verschieben (siehe oben).

    Was haltet Ihr davon?
    Habt Ihr Vorschläge Ergänzungen oder Anmerkungen?
    Fehlt was Wichtiges in der Gliederung?

    Gruss

    Paranoid

  • KCST -

    Ich finde es auch hier seltsam direkt am Anfang einen hl zu setzen, da der Artikel ja nicht nur durch die Kurzbeschreibung eingeleitet werden kann, ich empfehle daher den hl am Anfang zu entfernen

  • Quabit -

    Jeder Beitrag ist willkommen ;)

  • McFlƴeѵer -

    versuchen kann ich es ja mal, werde einfach ne kleine Rakete bauen mit Beschreibung/Tipps usw. für Mun,Minmus und das sollte reichen oder?

  • Andromega -

    Es sollen Tipps rein, wie man eine gute Rakete bauen kann (bsp.: Montiere nie 36 große [lexicon]Booster[/lexicon] entgegen der Flugrichtung!) und natürlich nur Stock-Parts.

  • McFlƴeѵer -

    Ähm soll da ein genauer Bauplan für eine/die perfekte Rakete rein? Wenn Ja, dann nur mit Stock-Parts?

  • Andromega -

    Wahrscheinlich ist euch aufgefallen, dass der Abschnittt "Konstruktion" noch relativ uninformativ ist. Nun ja, ich will ihn nicht schreiben, da ich mehr Weltraumschrott auf der Startrampe stehen habe, als die Sowjetunion damals produziert hat. Daher sollte ein sehr guter Bauer (öhm, schlechte Wortwahl :D) den Artikel vervollständigen. Danke!