Entwerft ihr Scifi-Raumschiffe

[HMS Fearless]

Schiffe mit nuklearer Energiequelle (Fission oder Fusion) müssen diese irgendwie abschirmen um die Crew nicht zu gefärden.
Eine vollständige Absirmung wäre aber viel zu schwer. ein Schattenschild ist ein Strahlenschild zwischen dem Reaktor und dem Rest des Schiffes (der Reaktor ist in einem realistischen Design idealerweise am entgegengesetzten Ende des Schiffes von den Crewmodulen). Hinter dem Reaktor sind oft nur noch die Triebwerke (mnachmal auch nicht). Alles davor befindet sich im konischen Strahlenschatten des Schattenschilds.

Hier habe ich ein paar Skizen gefunden:
Schattenschild

[caesar_andy]

Ah, alles klar.

Erübrigt sich das bei einem aumschiff allerdings nicht bereits dadurch, das die Crewqurtiere ja ohnehin Strahlungsgeschützt sein müssen, um die Crew vor der sowieso vorhandenen Hintergrundstrahlung im Weltraum zu schützen?

Die Hermes ist ohnehin so konstruiert, das beim Betrieb der Triebwerke die Innere Kernstruktur ausgeklinkt wird und anschließend an mehreren Stahlseilen hängend auf eine Distanz von ~2.000 Metern zum Triebwerksblock "ausgefahren" wird, um das Vorschiff vor den heißen Abgasstrahlen der Triebwerke zu schützen.

In sofern ist es auch schwer, die Radiatoren irgendwo anders anzubringen, als an den Triebwerken, weil das Schiff tatsächlich aus zwei getrenten Teilen besteht, von denen der hintere nur die drei Triebwerke, die Tanks sowie die fixierenden Stahlträger und das Spiegelschild umfasst.

[HMS Fearless]

Ah, alles klar.

Erübrigt sich das bei einem aumschiff allerdings nicht bereits dadurch, das die Crewqurtiere ja ohnehin Strahlungsgeschützt sein müssen, um die Crew vor der sowieso vorhandenen Hintergrundstrahlung im Weltraum zu schützen?

Nein. Die Strahlung des Reaktors ist deutlich stärker als die kosmische Hintergrundstrahlung. Ausserdem nicht gleich zusammengesetzt.
Die Hintergrundstrahlung besteht fast ausschliesslich aus Partikeln, va. schnellen Protonen und Elektronen. Die Strahlung des Reaktors besteht aus Partiklen (va. schnellen und thermischen Neutronen und auch EM Strahlung in form von Röntgen- und Gammastrahlen).
Partikelstrahlung stoppt man am besten mit stark Wasserstoffhaltigen Materialien wie Wasser oder Parafin. Für EM Strahlung benötigst du Materialien mit hoher Dichte wie Blei oder Wolfram.
Weiter musst du beachten, dass Partikelstrahlung in dichter Materie EM Strahlung auslösen kann. Sog. Bremsstrahlung.
Die Abschirmung gegen den Reaktor muss also ganz anders aufgebaut werden als die gegen die kosmische Hintergrundstrahlung.

Die Hermes ist ohnehin so konstruiert, das beim Betrieb der Triebwerke die Innere Kernstruktur ausgeklinkt wird und anschließend an mehreren Stahlseilen hängend auf eine Distanz von ~2.000 Metern zum Triebwerksblock "ausgefahren" wird, um das Vorschiff vor den heißen Abgasstrahlen der Triebwerke zu schützen.

In sofern ist es auch schwer, die Radiatoren irgendwo anders anzubringen, als an den Triebwerken, weil das Schiff tatsächlich aus zwei getrenten Teilen besteht, von denen der hintere nur die drei Triebwerke, die Tanks sowie die fixierenden Stahlträger und das Spiegelschild umfasst.

Scheint mir ein eher kompliziertes System zu sein.
Warum klebst du die Triebwerke nicht einfach ans Heck des Schiffes?

[caesar_andy]

Die Abschirmung gegen den Reaktor muss also ganz anders aufgebaut werden als die gegen die kosmische Hintergrundstrahlung.

Alles klar, danke.

Scheint mir ein eher kompliziertes System zu sein.
Warum klebst du die Triebwerke nicht einfach ans Heck des Schiffes?

Wegen der Stabilität.
Da das Schiff nur für niedriggeschwindigkeitsflüge innerhalb des Sonnensystems genutzt wird, benutzt es zwei verschiedene "Triebwerke".
Fliegt das Schiff von der Sonne weg, wird es mit einem lasergestützten Sonnensegel beschleunigt und mit den Fusionstriebwerken gebremst. Fliegt es auf die Sonne zu, wird es von den Fusionstriebwerken beschleunigt, und mit dem Segel abgebremmst.

Die Triebwerke und das Segel sind an den entgegengesetzten Enden des Schiffes montiert, damit jeder Antrieb IMMER nur ziehende Kräfte auf das Schiff ausübt. Dadurch muss das Schiff gegenüber seitlicher Belastung weniger stabil sein. Theoretisch könnte die ganze Konstruktion nur durch stabile Seile zusammen gehalten werden, weil die Massenträgheit immer so wirkt, das das Schiff von ihr "gestreckt" wird.
Würde ich die Triebwerke so anbringen, das der Düsenstrahl vom Schiff weggelenkt wird, würde die Massenträgheit des Vorschiffes aber zum Triebwerksblock hin wirken, nicht davon weg. Und das bedeutet, die Träger müssten auch eine hohe seitliche Stabilität haben, um nicht unter der Masse des Vorschiffes zu zerbrechen.

[HMS Fearless]

Ich habe eine Weile darüber nachgedacht, ob ich das überhaupt schreiben soll, aber es wäre irgendwie nicht richtig dir die Antwort nicht zu geben.



Du könnstest beide Antriebe immer noch am selben Ende des Schiffes unterbringen.
Wenn du zwischen Fusionsantrieb und Crewmodulen eh einen grossen Abstand hast, reicht es die Triebwerke um ein paar Winkelminuten von der Längsachse weg zu richten. Der Verlust an Schubkraft wäre Minimal. Und durch das Anbringen beider Antriebssysteme im selben Block würdest du imo eine Menge Masse sparen.

Was die Belastungen angeht, wenn du die einzlnen Baugruppen deines Schiffes möglichst dicht um die Längsachse anordnest, hast du keine grossen seitlichen Belastungen.
Ob Zug- oder Druckbelastung dürfte sich am Ende nicht so gross auf die Masse deines Schiffes auswirken.
Nur: Mit Stahlseilen kommst du nicht weit. Ich habe das in der Berufsschuhle mal durchgerechnet. Unter 1 G wird eine Stahltrosse, wenn ich das noch richtg im Kopf habe, je nach Stahlsorte nach 400 bis 800 Meter Senkrechte unter ihrem eigenen Gewicht reissen.

Was aber Auswirkungen haben wird:
Schleppst du einen Teil deines Schiffes hinter dir her, ist dein Schiff nicht mehr steuerbar. Für jedes Manöver müsstest du den geschleppten Teil einholen, das Schiff neu positionieren und bevor du wieder beschleunigen kannst das Anhängsel wieder aussetzen.

Und sobald du die Beschleunigung stoppst, wird dein Schleppzug extrem instabil.
Unter Zug werden sich die Kabel dehnen, und bei Wegfall des Zuges zusammenziehen, was beide Teile des Schiffs auf einander zu beschleunigt.
Je nachdem wie lang deine Kabel sind, und wie hoch du beschleunigst, kann die Kontraktion der Kabel das Crewmodul mit einigen (dutzend) G auf die Antriebssektion zu beschleunigen.
Ungesund.
Die Konstruktionellen Massnahmen, die nötig sind um der Kontraktion der Schleppkabel Rechnung zu tragen (sofern sich das Problem technsich überhaupt lösen liesse), werden mit an Sicherheit grenzender Warscheinlichkeit jede eventuelle Gewichtsersparnis deiner Konstruktion mehr als auffressen.

Die Idee das Raumschiff zu ziehen, anstatt zu schieben ist nicht zwingend inpraktikabel, aber ich würde dir eine starre Konstruktion empfehlen. Du dürftest dir damit eine Menge Ärger ersparen.


Sorry, falls das jetzt Schulmeisterlich geklungen hat, und es ist sicher nicht meine Absicht deine Arbeit schlecht zu machen (darum die bemerkung an Anfang des Posts). Das Problem ist nur, sobald du die Raumfahrt von einer wissenschaftlich und technisch fundierten Seite angehen willst, kommen tausende von Problemen auf dich zu, die du nicht mehr mit irgend welchem Technobabbel wegerklären kannst.

[Nico H]

Also ich habe jetzt die moonlight von @Isgorian mit der Santa Maria von Cypris Village in Space verglichen. Man kann auf jeden fall erkennen, das es eine eigene Konstruktion ist und keine Kopie, wo man einfach nur ein paar Details und den Namen verändert hat. Von daher auf jeden Fall eine beeindruckende Arbeit, zumal diese schiffe aus der Anfangszeit der Weltraumerforschung auch mit Details protzen, sowie bei der Hermes von @caesar andy.
Nur hat eben Isgorian den Gutenberg-Kardinalsfehler begangen und nicht gleich klar gestellt, das er sich von einen anderen Modell hat inspirieren lassen. Ich seh das nicht so verbissen, da für mich der Aufwand klar über das abgucken von jemanden anderes steht. Wenn man soviel Arbeit in ein Raumschiff steckt, dann sieht man es eh nicht mehr als 1-1 Kopie, sondern als sein eigenes Werk. aber das hat sich Gutenberg damals wahrscheinlich auch gedacht.

[caesar_andy]

Sorry, falls das jetzt Schulmeisterlich geklungen hat, und es ist sicher nicht meine Absicht deine Arbeit schlecht zu machen (darum die bemerkung an Anfang des Posts). Das Problem ist nur, sobald du die Raumfahrt von einer wissenschaftlich und technisch fundierten Seite angehen willst, kommen tausende von Problemen auf dich zu, die du nicht mehr mit irgend welchem Technobabbel wegerklären kannst.

Ach kein Problem. Das es knifflig ist, ist ja grade der Grund dafür, dass ich das Modell gebaut habe. Ansonsten hätte ich auch einen Sternzerstörer basteln können.

Und durch das Anbringen beider Antriebssysteme im selben Block würdest du imo eine Menge Masse sparen.

Das Argument verstehe ich nicht so ganz. Das Sonnensegel ist in der dunkelblauen "Kugel" am Bug des Schiffes untergebracht. In wie fern sollte sich Masse einspaaren lassen, dadurch, dass ich die Kugel an das andere Ende verlege?

Was die Belastungen angeht, wenn du die einzlnen Baugruppen deines Schiffes möglichst dicht um die Längsachse anordnest, hast du keine grossen seitlichen Belastungen.
Ob Zug- oder Druckbelastung dürfte sich am Ende nicht so gross auf die Masse deines Schiffes auswirken.

Naja, da sagt mir mein logischer Menschenverstand etwas gänzlich anderes
Wenn ich einen Strohhalm in die Hände nehme und an beiden Ende zugleich ziehe, brauche ich ziemlich viel Kraft, um ihn zu zerreißen. Wenn ich aber an beiden Enden zugleich drücke, bricht der Strohhalm sofort und bei minimalem Kraftaufwand. Ähnliches verhalten zeigen praktisch alle Stangenartigen Objekte, agel ob Holzäste oder Glasstäbe. Zerreissen erfordert immer einen bedeutend höheren kraftaufwand, als zerbrechen.
Das sagt mir, eine Konstruktion "zugstabil" zu machen, ist erhelblich leichter, als sie "druckstabil" zu machen.

Nur: Mit Stahlseilen kommst du nicht weit. Ich habe das in der Berufsschuhle mal durchgerechnet. Unter 1 G wird eine Stahltrosse, wenn ich das noch richtg im Kopf habe, je nach Stahlsorte nach 400 bis 800 Meter Senkrechte unter ihrem eigenen Gewicht reissen.

Das mit den Stahlseilen war nur ein Beispiel.

Was aber Auswirkungen haben wird:
Schleppst du einen Teil deines Schiffes hinter dir her, ist dein Schiff nicht mehr steuerbar. Für jedes Manöver müsstest du den geschleppten Teil einholen, das Schiff neu positionieren und bevor du wieder beschleunigen kannst das Anhängsel wieder aussetzen.

Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ist es nicht ohnehin so, dass "moderne" Raumschiffe während des Fluges sowieso nicht großartig durch Seitwärtsbewegungen navigieren?

Unter Zug werden sich die Kabel dehnen, und bei Wegfall des Zuges zusammenziehen, was beide Teile des Schiffs auf einander zu beschleunigt.
Je nachdem wie lang deine Kabel sind, und wie hoch du beschleunigst, kann die Kontraktion der Kabel das Crewmodul mit einigen (dutzend) G auf die Antriebssektion zu beschleunigen.
Ungesund.

Müsste sich das nicht kompensieren lassen, in dem die Reintegration im selben maße eingeleitete wird, in dem die Beschleunigung des Schiffes endet? Dann müssten die Seile doch die ganze Zeit unter spannung stehen. Wenn die reintegration langsam genug erfolgt, hätte man am ende nichtmal ein Problem mit der Bremsung bzw. setzt dazu chemische triebwerke ein.

Die Idee das Raumschiff zu ziehen, anstatt zu schieben ist nicht zwingend inpraktikabel, aber ich würde dir eine starre Konstruktion empfehlen. Du dürftest dir damit eine Menge Ärger ersparen.

Naja, die technisch einfachste Lösung dürfte es wohl sein, den Abstand zwischen Triebwerk und Raumschiff zu vergrößern, so das die Wärmeabstrahlung, die den Schiffsrumpf tatsächlich noch erreicht, nicht stark genug ist, um ernsthafte Schäden zu verursachen.

[lucif3r]

Müsste sich das nicht kompensieren lassen, in dem die Reintegration im selben maße eingeleitete wird, in dem die Beschleunigung des Schiffes endet? Dann müssten die Seile doch die ganze Zeit unter spannung stehen. Wenn die reintegration langsam genug erfolgt, hätte man am ende nichtmal ein Problem mit der Bremsung bzw. setzt dazu chemische triebwerke ein.

Also die Seile müssten sich bei Beschleunigung tatsächlich ausdehnen, aber ich glaube nicht, dass sie sich schlagartig wieder entspannen würden, sobald der schub wegfallt, die Belastung würde langsam wieder auf Normalniveau runtergehen, einziges Problem wäre wenn du vorne bremsen wolltest.
Ein hoch auf die Masseträgheit.

[caesar_andy]

Also die Seile müssten sich bei Beschleunigung tatsächlich ausdehnen, aber ich glaube nicht, dass sie sich schlagartig wieder entspannen würden, sobald der schub wegfallt, die Belastung würde langsam wieder auf Normalniveau runtergehen, einziges Problem wäre wenn du vorne bremsen wolltest.
Ein hoch auf die Masseträgheit.

nope, gebremmst wird hinten, darum geht es bei dem ganzen Konzept ja.

Antrieb liegt vorne, Bremse hinten, unabhängig der Flugrichtung.

[Nico H]

ich würde sowieso carbon faserseile nehmen als stahlseile. sind viel leichter und auch stabiler. sag ich jetzt mal einfach so

[caesar_andy]

ich würde sowieso carbon faserseile nehmen als stahlseile. sind viel leichter und auch stabiler. sag ich jetzt mal einfach so

Ich bin für alle Anregungen dahingehend offen und sag einfach mal danke. Ich werde mal nach dem zeug googlen gehen.

[Suthriel]

Ich bin für alle Anregungen dahingehend offen und sag einfach mal danke. Ich werde mal nach dem zeug googlen gehen.

Angelschnur wäre in diesem Punkt sicher auch ziemlich interessant Zumindest die dünnen im Millimeterbereich *gg* Ich war letztens ziemlich enttäuscht, als ich bei den Drahtseilen im Baumarkt gesehen hab: "Tragkraft max 5kg", "Tragkraft max 10 kg" ... keine Ahnung, was die damit gemacht haben und ob das normal sein soll o.O das waren schon 2-4mm dicke Seile. Ich hoffe mal, das wird dann mit den dickeren Seilen besser vom Verhältnis her.

Im Angelladen lagen dann z.B. 0,48 mm dicke geflochtene Schnüre rum, die mal eben 41 kg tragen können und das war noch lange nicht das Ende der Fahnenstange. Hatten nur keine dickere da, weil das für die meisten Angler in der Gegend hier reicht ^.^ aber die Hochseeangler haben sicher noch ganz andere Kaliber auf Lager, wenn sie an die größeren Fischlein ran wollen.

[Nico H]

ich hab mal von ein buchautor etwas erfahren, der an ein roman schrieb, worin es um ein fahrstuhl in den weltraum ging. das ganze ist natürlich SF. aber die idee dahinter scheint er aus realen quellen bezogen zu haben. demnach gibt es schon heute kunstfaserbänder, die die dicke von VHS-Videokasettenbänder haben, allerdings ein vielfaches reisfester als stahlseile sind und zudem so gut wie nix wiegen. in sein roman fährt der fahrstuhl an so ein 100km langen band in den weltraum. das wär auf jedenfall eine alternative zum stahlseil.

[caesar_andy]

So, ich habe nochmal eine veränderte Form der Radiatoren erstellt, und hoffe, dass die so besser funktionieren

[HMS Fearless]

ja, dieses Design könnte durchaus funktionieren.


@ lucifer

Es gibt jedes Jahr tödliche Unfälle mit reissenden Stahltrossen, die so starkt herumschnellen, dass sie im Weg stehende Menschen reglerecht zerreissen.
Also ja, Stahltrossen, die plötzlich keine Zugbelastung mehr haben, kontraktieren schnell. Das gilt imho auch für Trossen aus anderen Materialien.

Natürlich kannst du bei einem geplanten Beschleunigungsstopp den Schub langsam reduzieren, aber das löst dein Problem nicht wenn das Triebwerk plötzlich wegen eines Defekts abstellt.

Also ich empfehle auf jeden Fall eine starre kontruktion ob die Triebwerke nun schieben oder ziehen.