Traglast berechnen

F=m*g
F: Schubkraft des Triebwerkes
m: Gewicht
g: Gravitation

Idel : Was verstehst Du bitte unter "Traglast der Rakete"? Was ist es, was Du berechnen willst?

Mr. Maxwell :
F ist die Gewichtskraft eines Körpers der Masse m, nicht die Schubkraft.
m ist die Masse, nicht das Gewicht.
g ist der Ortsfaktor, nicht die Gravitation.
Wenn schon, denn schon!

Aufstellen einer Formel zur Berechnung der maximalen Nutzlast

Da wird dir vielleicht schon etwas geholfen.

Nimmste die Raktengrundgleichung. Diese bietet eine ziemlich gute Näherung. Und den Orbit berechnest du einfach mit F1=G((m1*m2)/r^2) und E=1/2mv^2.
Das reicht, den Rest kann man sich sehr einfach aus den Formeln und den Einheiten herleiten.

Oder man schaut da nach, Wo Raiden hin verweist, aber das wär ja langweilig.

Wenn du weitere Fragen hast, schreib mir ne PM und wir können uns im TS mal zusammensetzten und das durchquatschen.

Da gibt es keine Formel die man mal einfach in den Taschenrechner eingibt.
Die Herangehensweise ist eigentlich nur andersherum sinnvoll: Du legst fest, wie viel Nutzlast Du transportieren willst und baust Deine Rakete entsprechend.
Anschließend kannst Du diese Rakete auch nutzen, um kleinere Nutzlasten zu transportieren, hast dann aber entsprechend Treibstoff übrig.

Abgesehen davon, dass es tatsächlich sinnvoller ist, sich ein Nutzlastziel zu setzten, das diese Rakete erreichen soll, lässt sich tatsächlich eine Formel aufstellen. Diese ist allerdings, soll sie leicht verdaulich sein, nur eine grobe Näherung und berücksichtigt so Sachen wie Luftwiederstand und spezielle Manöver nicht.

Aus den von mir angegebenen Formeln, lässt sich eine Formel zusammenschweißen, die die Masse des Startkörpers, die Höhe aus der du startest, die Ausstoßgeschwindigkeit deines Antriebs, verschiedene ganze Stufen, die Leermasse deiner Rakete und natürlich die Nutzlast berücksichtigt. Damit kannst du genau berechnen, wie viel du wie weit von einem beliebigen massebehafteten Körpers, ohne dass diese unter Einfluss einer eventuellen Atmosphäre stünde, wegbekomst. Das tolle an Formeln ist, ist die Tatsache, das du sie kombinieren, aufteilen und umstellen kannst, dies führt dazu, dass du in der Lage bist eine beliebige Unbekannte der Formel zu berechnen.

Kleine Aufgabe für dich, Ich will vom Mond aus einer Rakete starten, die zur Erde zurück kommen können soll. Diese Rakete darf maximal 10kg wiegen und höchstens 2 Stufen haben. wie schwer darf der Rückkehrbehälter höchstens sein, wenn er 2g Mondstaub mitnehmen soll. Gegeben sind sonst, der Abstand Erde-Mond, die jeweilige Masse der Himmelskörper, die Raketengrundgleichung und die Gesetze der Newtonschen-Mechanik.
Solltest du Anahmen treffen hast du die Aufgabe diese danach auf Plausibilität zu überprüfen.

Guten Morgen!

Ächz!

Zitat von cahdoge

Nimmste die Raktengrundgleichung. [...] Und den Orbit berechnest du einfach mit F1=G((m1*m2)/r^2) und E=1/2mv^2.
Das reicht, den Rest kann man sich sehr einfach aus den Formeln und den Einheiten herleiten.

Das reicht wofür? Was ist "der Rest" den man sich herleiten kann? Auf eine konkrete Frage sollte man konkret antworten!

Zitat von cahdoge

Oder man schaut da nach, Wo Raiden hin verweist, aber das wär ja langweilig.

An der verlinkten Stelle wird die Frage für mehrstufige Raketen nicht abschließend geklärt. DAS finde ICH langweilig!

Zitat von cahdoge

lässt sich tatsächlich eine Formel aufstellen. Diese ist allerdings, soll sie leicht verdaulich sein, nur eine grobe Näherung und berücksichtigt so Sachen wie Luftwiederstand und spezielle Manöver nicht.

Lässt sie sich nicht! Auch nicht, wenn sie nicht leicht verdaulich sein muss. Das Gegenteil bitte ich nachzuweisen!

Zitat von cahdoge

Aus den von mir angegebenen Formeln, lässt sich eine Formel zusammenschweißen, die die Masse des Startkörpers, die Höhe aus der du startest, die Ausstoßgeschwindigkeit deines Antriebs, verschiedene ganze Stufen, die Leermasse deiner Rakete und natürlich die Nutzlast berücksichtigt. Damit kannst du genau berechnen, wie viel du wie weit von einem beliebigen massebehafteten Körpers, ohne dass diese unter Einfluss einer eventuellen Atmosphäre stünde, wegbekomst.

Das will ich sehen! Kann ja sein dass mein Horizont zu beschränkt ist weil ich sowas nicht kann, aber Du kannst mir gerne zeigen, wie es geht!
Hinweis: Die Aussage "wie weit" ich etwas bekomme, ist in Umgebungen wie dem All reichlich sinnfrei.

Zitat von cahdoge

Kleine Aufgabe für dich, Ich will vom Mond aus einer Rakete starten, die zur Erde zurück kommen können soll. Diese Rakete darf maximal 10kg wiegen und höchstens 2 Stufen haben. wie schwer darf der Rückkehrbehälter höchstens sein, wenn er 2g Mondstaub mitnehmen soll. Gegeben sind sonst, der Abstand Erde-Mond, die jeweilige Masse der Himmelskörper, die Raketengrundgleichung und die Gesetze der Newtonschen-Mechanik.
Solltest du Anahmen treffen hast du die Aufgabe diese danach auf Plausibilität zu überprüfen.

Was hat jetzt die Aufgabe mit der Frage zu tun? Es wurde die Frage nach der Nutzlast bei gegebener Rakete gestellt. Du erwartest hier die Konstruktion einer Rakete zu einer gegebenen Nutzlast. Häh? Muss an meinem beschränkten Horizont liegen...

Idel : Selbst wenn Du das gesamte Internet durchsuchst und alle Professoren der Welt befragst, "eine Formel" zur Berechnung der möglichen Nutzlast einer beliebigen gegebenen Rakete gibt es nicht. Für einstufige Raketen geht es wohl, aber sobald du eine Stufung vornimmst (egal ob Serie oder Parallel) kannst Du es vergessen.

Bitte auch den weiterführenden Link beachten, dort wird auch auf mehrstufige Raketen eingegangen.

Zitat von https://www.bernd-leitenberger.de/raketengrundgleichung.shtml

Das Stufenprinzip ist hier die Lösung. Die Raketengleichung setzt man nun für jede Stufe separat um. Dabei ist als Vollmasse nun die Startmasse der ganzen Rakete /bei Zündung der Stufe) zu sehen, und als Leermasse die Masse der Rakete nach Ausbrennen der Stufe.

Weiter unten wird dann auch nochmal auf die berechnung einer Nutzlast für eine vorhanden Rakete eingegangen.
Die Rechnung ist allerdings ein iteratives Verfahren. Man nähert sich also durch mehrere Rechnungen dem eigentlichen Wert an.

Zitat von Lt. Dan

F ist die Gewichtskraft eines Körpers der Masse m, nicht die Schubkraft.

Was schreibst du da?

F ist ganz allgemein die Kraft!
Und wird sehr wohl auch für die Schubkraft eines Triebwerkes eingesetzt!
„F“ nur auf die Gewichtskraft eines Körpers zu beschränken, so wie du es gemacht hast ist einfach nur falsch!

Bevor du hier anfängst zu berichtigen, solltest du dich erst mal selbst belesen und dich über die allgemeine Gültigkeit von physikalischen Größen informieren!
Und den Spruch: „Wenn schon, denn schon!“ kannst du dir auch sparen!

Falls du das ganze ohne Formel haben willst:
1. den Mod Simple Orbit Calculator (SOC) runterladen --> Mod wurde bereits geupdatet
2. In diesen den gewünschten Orbit eingeben und die Dv berechnen lassen. Dabei wird aber der luftwiderstand nicht mit eingerechnet. Muß man also grob dazu addieren. Ich rechne immer so 10% oben drauf. Kommt aber auch auf den Gravityturn an wie man den fliegt.
3. Eine Nutzlast auf die Rakete setzen und diese als Root-Part auswählen (nur dann berechnet MJ oder KER alles richtig)
4. In MJ oder KER gucken ob man die von SOC berechneten Dv + Luftwiderstand erreicht und dabei noch einen ausreichenden TWR hat.

Hier eigenen sich sehr gut Testgewichte oder Procedural Parts um sich langsam der maximalen Nutzlast anzunähern.

@Raiden2k5 jup *zustimm, aber nach numerischen bzw. iterativen Verfahren war ja nicht gefragt
Für den Otto-Normal-Nutzer wie mich, gehts am besten nach der Methode von @Cheesecake, finde ich. Wenn ich das benötigte Geschwindigkeitsinkrement kenne, probier ich mit MechJeb ein bissl rum bis es passt.

@Idel, vielleicht kannst Du uns verraten, wozu Du die Formel nutzen willst bzw. wofür Du sie benötigst?

@Mr.Maxwell scheinbar habe ich Dir auf die Füße getreten. Entschuldige bitte, das war nicht meine Absicht! Ich bin nicht hier, um andere zu verletzen.
DU hast jedoch geschrieben, dass in der Gleichung "F=m*g" das F für die Schubkraft steht und das stimmt nicht. In DIESER Gleichung von DIR steht das "F" für die Gewichtskraft und für nix anderes. Ich habe an keiner Stelle behauptet, dass das Formelzeichen "F" nur für die Gewichtskraft gebraucht würde. So und nun gehe ich und lese meine Philosophiae Naturalis Principia Mathematica einfach nocheinmal...

Am pragmatischsten so wie oben beschrieben: Nutze MJ oder KER
Nimm deine Rakete, bau einen Tank als Nutzlast oben drauf dessen Füllung du variieren kannst und schau wie voll Du ihn machen kannst, ohne das dein Gesamt-Delta-v unter die berühmten 3400m/s fällt.

@ LT. Dan,

Zitat von Lt. Dan

@Mr.Maxwell scheinbar habe ich Dir auf die Füße getreten. Entschuldige bitte, das war nicht meine Absicht! Ich bin nicht hier, um andere zu verletzen.
DU hast jedoch geschrieben, dass in der Gleichung "F=m*g" das F für die Schubkraft steht und das stimmt nicht. In DIESER Gleichung von DIR steht das "F" für die Gewichtskraft und für nix anderes.

Schon ok, alles gut

Aber ich muss das hier dennoch richtig stellen. In der Gleichung von "mir"
F=m*g wird das "F" sehr wohl für den Schub des Triebwerkes eingesetzt!
Deswegen habe ich es ja auch so geschrieben!

@Idel und extra nur für Dich werd ich dir das hier mal verdeutlichen wie das gemeint ist.

- nach m umgestellt: m = F/g

So und nun gibst du für F die Schubkraft des Triebwerkes deiner Rakete in KN ein (Auch wenn das Lt. Dan nicht glauben mag).
Und für "g" gibst du jetzt die Schwerebeschleunigung oder Fallbeschleunigung oder wie Lt. Dan es ausdrückt den Ortsfaktor des Planeten ein von dem du starten willst.
Und für "m" erhältst du jetzt die Masse (oh, ja nicht Gewicht sagen) die Deine Rakete max. anheben kann.

Ich helfe Dir auch gerne weiter Idel, schreib mich einfach direkt an, wenn du noch Fragen hast.

@Mr.Maxwell, nö!
Das was Du meinst ist, dass man zur Überwindung der Gewichtskraft F_g = m*g (was auch nur eine grobe Näherung der Gewichtskraft für einen Ort auf der Oberfläche der Erde in Meereshöhe darstellt) eine Schubkraft F_s benötigt, die betragsmäßig mindestens gleich groß ist. Aber diese Schubkraft muss der Gewichtskraft richtungsmäßig entgegengesetzt wirken. Allein deshalb sind sie schon nicht identisch! Wenn man also den Betrag einer benötigten Schubkraft zum Anheben eines Körpers berechnen will, macht es sehr viel Sinn, so wie Du es getan hast, zunächst die Gewichtskraft des Körpers zu berechnen und dann zu sagen, der Schub muss mindestens genau so groß sein. Aber Achtung, F_g und F_s sind eben nur betragsmäßig gleich. Oder anders ausgedrückt: Du hast mit deiner Aussage "Schubkraft = Masse * g (wie auch immer wir es nennen wollen)" drei verschiedene Sachverhalte zusammengefügt und als einen behandelt. Nämlich
1.) Gewichtskraft F_g = m*g,
2.) zum Abheben muss |F_s| mindestens |F_g| sein und
3.) Beide Kräfte wirken genau entgegengesetzt

Und weil ich gerade so schön am Korinthenkacken bin :

Zitat von Mr.Maxwell

So und nun gibst du für F die Schubkraft des Triebwerkes deiner Rakete in KN ein (Auch wenn das Lt. Dan nicht glauben mag).
Und für "g" gibst du jetzt die Schwerebeschleunigung oder Fallbeschleunigung oder wie Lt. Dan es ausdrückt den Ortsfaktor des Planeten ein von dem du starten willst.
Und für "m" erhältst du jetzt die Masse (oh, ja nicht Gewicht sagen) die Deine Rakete max. anheben kann.

Wenn Du die Schubkraft des Triebwerks hier in kN eingibst, solltest Du darauf hinweisen, dass die "Startmasse" m dann in Tonnen ausgegeben wird (Macht man so, wenn nicht in SI-Basiseinheiten gerechnet wird). Auch solltest Du darauf hinweisen, dass diese Rechnung für den Moment des Abhebens gültig ist, man die Rechnung aber nach 10m Flug neu machen kann, da sich nicht nur "g" sondern auch "m" und aufgrund der veränderten Atmosphäre selbst F_s in dieser Zeit verändert haben.

Um mal ganz auf den Anfang des Threads zurückzukommen. Mit der von Dir ins Spiel gebrachten Gleichung kann man gut mal eben checken, ob meine Rakete überhaupt noch den Hintern hoch bekommt. Für viel mehr, insbesondere die Frage wie viel Nutzlast kann ich mit einer gegebenen Konfiguration z.B. in den Orbit bringen, ist sie allein aber nicht zu gebrauchen.

Sicher kann man das alles noch Vektoriell betrachten und beliebig auseinanderpflücken.
Ich glaube nicht das Idel, wie er ja schon geschrieben da so weit ins Deteil gehen wollte.
Ich habe ihn genau so Verstanden, dass er jediglich die Formel haben wollte, "bis zu welcher Masse er ebend den Hintern hoch bekommt".
Und dafür reicht eben F=m*g.
Und da brauch man jetzt auch nicht noch so nen Zirkus draus machen. Oder auf irgendwelche Deteils hinweisen. (ok kann man, muss man aber nicht)
Nicht falsch verstehen hast Recht in deiner Betrachtungen , gehört für mich jetzt aber nicht mehr hier her.

Für mich ist das jetzt hier erledigt, ich hoffe Idel ein bisschen auf die Sprünge geholfen zu haben.
Schönen Sonntag Abend noch!

Naja mit deiner Formel kann man allerdings nicht die Nutzlast einer Rakete berechnen, sondern nur, wie schwer die Rakete beim Start maximal sein darf um überhaupt noch vom Boden weg zu kommen.
Sollte die Rakete zu schwer sein, dann eben mehr Booster dran.

Die Frage von Idel hab ich eher so verstanden, dass man die Traglast einer Rakete für z.b. einen 80Km Orbit berechnen möchte.

Tut mir leid, ich bin ein unverbesserlicher Klugscheißer. Und ja, Du hast Recht, dieser Zirkus ist nicht nötig!
Wünsch ich Dir ooch!