propellant crossfeed system

lodewijk

Beste lezer, tu student,

Laat mij zo vrij zijn om ons pws idee voor te stellen
Ons pws gaat over asperagus / proppelant crossfeed staging zoals voorgesteld door Tom Logdson in zijn boek orbital mechanics

Ons onderzoeksvoorstel is als volgt:
What is the influence of a propellant cross-feed staging system on the efficiency of a launch vehicle?

:arrow_down_small: Deze vraag zullen wij proberen te beantwoorden met de volgende vragen
|

Which variables and constants will act on a rocket?
:regional_indicator_a:Hierbij word gekeken naar de variabelen en constanten in de atmosfeer van de aarde, terwijl de launch vehicle op het platform staat of in de lucht is.
:regional_indicator_b:En er word gekeken naar de variabelen en constanten die vermeerderen/ verminderen of totaal nieuw zijn
What does a propellant cross-feed system do?
:regional_indicator_a:Hier gaan we praten over een simpele uitleg met behulp van makkelijke termen, zonder wiskunde
:regional_indicator_b:En geven wij (als een uitbreiding op de makkelijke uitleg) ook een uitgebreidere uitleg aan de hand van berekeningen.
How would the propellant crossfeed system work
:regional_indicator_a: Wij hopen deze vraag beantwoorden met behulp van een paar designs (tenminste 1)
deze zijn dan ge 3d modeled en getest in flow design. (Waarschijnlijk gebaseerd op patent US 6488237 B1
:regional_indicator_b: (misschien nog iets met een miniatuur prototype, dit is wel een grote misschien)
What variables get changed when a launch vehicle gets a propellant crossfeed system?
:regional_indicator_a: Hieruit zullen wij proberen te bepalen hoe de efficiëntie van een launch vehicle verandert door middel van een simulatie. Wij dachten persoonlijk om een simulatie in c te schrijven.

|

:arrow_down_small: Als wij dan nog meer relevantie aan dit onderzoek willen toevoegen kunnen wij nog de laatste vraag proberen te bepalen.

What is the viability of a propellant crossfeed system in the real world?

|

:round_pushpin: Wat nodig hebben is iemand die ons opweg kan helpen met de simulatie. (niet met c maar pseudo code of tips waar wij op moeten letten)
Ook was ik benieuwd of iemand op de tu hier al heeft gespeeld en mogelijk een design of research paper had gerealiseerd of hiermee bezig was.

:paperclip: mijn excuses voor de hoeveelheid Engels die in dit bericht gebruikt is. dit is vanwege het feit dat ons PWS in het engels gemaakt is en veel termen niet echt te vertalen valt.

Vriendelijke groet Lodewijk

jip_rietveld

Hey Lodewijk,

Excuses voor mijn late antwoord. Jullie hebben wel een goed lastig onderwerp gekozen hoor. Ik moet toegeven dat omdat ik niet veel van het onderwerp zelf weet ik het lastig vind je zomaar gelijk te gaan helpen met pseudo code.

Heb je een overzicht van alle variabelen die je verwacht te kunnen invoeren bij de simulatie? En formules die vervolgens bij elke van de variabelen gebruikt moeten worden? Als je die hebt kunnen we kijken wat voor berekeningen we moeten gaan doen, maar om een hele simulator te maken inclusief GUI klinkt al bijna als een PWS op zich en niet als een deelvraag.

Wat het waarschijnlijk wordt is een soort veredelde rekenmachine die dan hopelijk wel snel je variabelen kan veranderen en daar de reactie van kan laten zien.

Ik hoor nog van jullie, hopelijk kan ik jullie snel verder helpen.
Jip

lodewijk

Hallo Jip,

Bedankt voor je reactie. We zijn ons er van bewust dat dit waarschijnlijk een heel moeilijk onderwerp is maar vinden het daarom juist leuk om het te doen.

Zelf zaten we te denken aan de volgende variabelen:

Aerodynamische weerstand (dit zal dan veranderen op verschillende hoogtes)
:regional_indicator_a: Dichtheid (aan de hand van database?)
:regional_indicator_b: Snelheid (onbekende)
:regional_indicator_c: Geprojecteerde oppervlak (invoerbaar)
:regional_indicator_d: Weerstandscoëfficiënt

Weerstand van zwaartekracht op verschillende hoogtes
:regional_indicator_a: Massa voor en na het loskoppelen van de eerste stage (invoerbaar)
:regional_indicator_b: Massa afname in vlucht. (-->Verbruik individuele motoren) (mogelijk invoerbaar)

Inhoud individuele tanks (invoerbaar)
Vermogen motoren → Kracht motoren (invoerbaar?) Wij willen hier verschil in kracht verwaarlozen, (een eventuele afname van kracht naarmate er minder brandstof in zit)

Formules:
F=(1/2) p (v^2) A Cw
F=G (M1* M2)/r2

Wij moeten nog iets verzinnen op het feit dat de raket niet recht vliegt maar we zijn daar nog niet over eens.
Volgens ons zijn dit alle variabelen. Zijn we nog wat belangrijks vergeten?

Mogelijk zou dit ook te doen zijn met de Tsiolkovsky rocket equation, het probleem met deze manier van werken is dat wij niet goed weten hoe we dit zelfs op papier zouden moeten aanpakken
Alvast bedankt voor de moeite.

Met vriendelijke groet,
Daniel, Lodewijk en Rick

jip_rietveld

Ziet er allemaal netjes uit hoor @lodewijk !

Ik denk dat een paar steken laten vallen in een zelf-gemaakte simulatie prima kan, zolang je die dan wel erkent in je verslag. Hoe je nu verder moet is een manier vinden om makkelijk variabelen in te lezen, en de nodige berekeningen te maken met een programmeertaal. Dit is niet heel lastig en kan daarom met vele verschillende. Zelf ben ik heel ervaren met Java en zou ik dat aanraden maar als jullie ervaring hebben met een andere zou ik vooral dat doen!

Ik weet dat java ´makkelijk´ uit een text bestand kan lezen en de verschillende formules wel overzichtelijk kan verwerken. Als jullie moeite hebben met het programmeren van wat jullie nu duidelijk op papier hebben moet je het vooral zeggen! Ik wil jullie niet te veel de weg leiden want het ziet alsof jullie het goed onder controle hebben.

Jip

lodewijk

Hallo Jip,

Er is een probleem onstaan met het schrijven van het programma, wij hebben geconcludeerd dat de "trajectory" heel veel invloed zal hebben op een eventuele verhoging van de efficientie van de raket met proppelant crossfeed system. Echter, wij weten niet welke type trajectory wij hiervoor moeten gebruiken. Al wel hebben wij verschillende launch profiles opgezocht van de bekende launch systems zoals ariana 5 of de soyuz insertion profile, hieruit is echter gebleken dat wij niet weten welke wij moeten gebruiken. Kan je ons hiermee helpen?

Alvast bedankt voor de moeite.

Vriendelijke groet Rick, Daniel en Lodewijk

Juul Jongbloed

Beste Rick, Daniel en Lodewijk, @lodewijk

Ik begrijp uit jullie berichtje dat een algemene conclusie wat betreft de verhoging van de efficientie bij gebruik van een propellant crossfeed system niet mogelijk is, omdat dit te sterk afhankelijk is van de trajectorie. Om jullie PWS niet nog uitgebreider te maken met alle gevolgen van dien, raad ik aan slechts een type, of een specefieke trajectorie te kiezen en jullie hoofdvraag hierop aan te passen. Welk type, of wel specefieke trajectorie jullie willen onderzoeken staat uiteraard helemaal vrij. Is er toevallig een logische keuze om de eventuele efficienteverhoging van een crossfeed system van een bepaald type trajectory te onderzoeken?
Hebben jullie al gedefinieeerd wat jullie onder efficientie verstaan voor jullie PWS? Ondanks dat deze term vaak gebruikt wordt voor technische profielwerkstukken is het niet echt duidelijk welke overwegingen er om tot een conclusie te komen wel en niet worden meegenomen. Zo kan een product wat betreft schadelijke uitlaatgassen veel efficienter zijn, maar wat betreft kosten juist niet. Als jullie naar de kosten kijken is het misschien wel interessant om puur op basis van propellant besparing de missie duurder/goedkoper was geweest.

Een kleine "side note" om maar in de engelse termen te blijven: een raket wordt natuurlijk ontworpen met een bepaald doel, het "type trajectory" zal dus passend zijn bij de missie. Vanuit dit uitgangspunt denk ik dat het beter is om het probleem andersom te formuleren; De mate waarin het crossfeed systeem de efficientie van de raket zal verhogen hangt af van het type trajectory.

Succes met het maken van ee keuze!

Juul