Was wiegt ein Raumschiff?

Beim Entwurf der inneren Struktur stieß ich auf die Frage der Masse bzw. des Gewichts eines Raumschiffes.

Sofern Energie für den Antigrav zur Verfügung steht, kann das Gewicht vernachlässigt werden.
Doch was ist, wenn es "ausgelutscht" auf einem Planeten steht?
Die Struktur muss das dann herrschende Gewicht tragen können - insbesondere die "Landevorrichtung" (Teleskopstützen).

Das Volumen kann zur Bestimmung des Masse nicht voll herangezogen werden.
Was schätzt ihr, wieviel Prozent eines Raumschiffvolumens sind "Masse"?

Was schätzt ihr, wieviel Prozent eines Raumschiffvolumens sind "Masse"?

Schau mal hier für einen 100-Meter-Kreuzer: http://www.perrypedia.proc.org/wiki/DIANA-Klasse

Generell habe ich das Thema für mich so gelöst: ich orientiere mich an den durchschnittlichen Dichten von heutigen großtechnischen Anlagen/Fahrzeugen (meist maritime Schiffe) und habe mir die folgenden Tabellen gebaut:

Für das Hüllenmaterial:
[kg/m3]
Beispiele
~3000 Metallplastik
27000 Arkonstahl
25880 Terkonit
27800 Ynkelonium
33500 Ynkonit
~24000 SAC

Für das Schiffsinnere gilt:
[kg/m3]
Beispiele
9.5 .. 12.5 Gleiter, AG-Plattformen etc.
60.0 Shifts u.a.
80.0 Handels- und Zivilraumer
140 Kampfschiffe standard
> 200 H.U.S.-Fahrzeuge

Vergl. STAR TREK NCC 1701- A "Enterprise“ : ca. 70 [kg/m3],
STAR TREK NCC 1701-E: ca. 220 [kg/m3]
GALACTICA: ca 80 [kg/m3]
BABYLON-5: ca. 65 [kg/m3]
SPACE SHUTTLE ca. 81 [kg/m3]
aktueller Kampfhubschrauber ca. 50 [kg/m3],
Wasserschiff MIGHTY SERVANT I: 195,5 [kg/m3]

Viel Spaß beim Rechnen
Gregor

Hier wie ich vorgegangen wäre ohne Gregor Paulmanns Daten:

Flugzeugträger Nimitz-Klasse
Flugzeugträger USS George H. W. Bush (CVN-77)

Verdrängung = Eigengewicht = ca. 97.000 Standard-Tonnen (voll beladen)
Idealisiertes Volumen Schiffsrumpf = (Dreieck aus 77 m Flugdeckbreite * ? m Rumpfhöhe) oder* (Rechteck aus 41 m Rumpfbreite * ? m Rumpfhöhe) * ~ 325 m Rumpflänge
Das metallgefülltes Volumen im Verhältniss zum freien Volumen lässt sich nun über das spezifische Gewicht z.B. von Eisen ermitteln.
Das Ergebnis ist natürlich nur grob, sollte aber reichen.

* je nach gewünschter "Genauigkeit"

? = geschätzt ~ 35 bis 40 m

Für die BASIS wurde die Masse mit 1 Milliarde Tonnen angegeben - "trocken", also ohne Treibstoff, Vorräte, Beiboote und so weiter.
Was extremst niedrig ist - die Dichte liegt bei dem Kahn im Grammbereich.

Allerdings kann man das auch als reine Rumpfmasse ansehen, ohne Aggregate. Zumindest nach der Formulierung in 858.


Korrektur: Rumpfmasse einschließlich Aggregate, aber ohne Beiboote.

Man ist natürlich auch irgendwie an die Vorgaben der Romane gebunden. Ich würde eher andere physikalische Werte bevorzugen, als sie bei Schlachtschiffen gegeben sind. Geht man zum Beispiel zu den heutigen Entwicklungen im Fahrzeug- oder noch besser dem Flugzeugbau, wird schnell klar welche Entwicklungswege eingeschlagen werden.
Kohlefaserverstärkte Kunststoffe werden eingesetzt. In anderen Bereichen der Kunststoffbranche setzt man auf glasfaserverstärkte Materialien. Leichtbautechnik ist angesagt. In diese Richtung sollte der Trend gehen. Aber wie geschrieben... Das müsste natürlich in den Romanen Einzug halten, denn es bringt ja recht wenig, wenn man ein Material einsetzt, das die Dichte von Zuckerwatte hat, aber die Festigkeit von Diamant übersteigt und dann noch Modulwerte aufweist, die Materialwissenschaftler hemmungslos weinen lassen. Nennt sich dann Bimmeldibammeldihydrolatsuperdingsbums Während in den Roman von extrahyperverstärkten Terkonit geschrieben wird... Geht natürlich gar nüt.

Spoiler:

Hier wie ich vorgegangen wäre ohne Gregor Paulmanns Daten:

Flugzeugträger Nimitz-Klasse
Flugzeugträger USS George H. W. Bush (CVN-77)

Verdrängung = Eigengewicht = ca. 97.000 Standard-Tonnen (voll beladen)
Idealisiertes Volumen Schiffsrumpf = (Dreieck aus 77 m Flugdeckbreite * ? m Rumpfhöhe) oder* (Rechteck aus 41 m Rumpfbreite * ? m Rumpfhöhe) * ~ 325 m Rumpflänge
Das metallgefülltes Volumen im Verhältniss zum freien Volumen lässt sich nun über das spezifische Gewicht z.B. von Eisen ermitteln.
Das Ergebnis ist natürlich nur grob, sollte aber reichen.

* je nach gewünschter "Genauigkeit"

? = geschätzt ~ 35 bis 40 m

Rumpfhöhenschätzung korrigiert: ca. 30 m


http://s14.directupload.net/images/140501/u9imtcms.jpg

Für die BASIS wurde die Masse mit 1 Milliarde Tonnen angegeben...

Das Problem ist halt, dass ich solchen Angaben in PR immer nur soweit traue, wie ich sie im Kopf nachrechnen kann.
Über den Daumen mag das das Gewicht eines 2,5km Raumers sein.

Für die BASIS wurde die Masse mit 1 Milliarde Tonnen angegeben...

Das Problem ist halt, dass ich solchen Angaben in PR immer nur soweit traue, wie ich sie im Kopf nachrechnen kann.
Über den Daumen mag das das Gewicht eines 2,5km Raumers sein.

Eher sowas, jepp.

Es gibt für die SATURN-Klasse die Angabe 620 Mt Trockenmasse. Das wäre dann 62 % der Masse der BASIS - aber nur bei einem zigstel des Volumens.

Ich denke mal, bei der BASIS-Angabe fehlen so 2 bis 5 Größenordnungen.

(Auch wenn Tiff da irgendwas von der "Masse einer ganzen Flotille von 2,5km-Kugelschiffen" denkt in 858...)

Besten Dank für die Werkstoffdaten.
Habe meine Tabelle entsprechend ergänzt.

Was mich als Techniker erzänzend zur Dichte interessiert,
sind Stoffwerte wie E-Modul, bzw. max. Dehnung und die Härte.

Das E-Modul einer mitteldichten X6Co3TaC4Yn30Mo4CrNiTi8-10-Legierung liegt typischerweise bei 17.500 bis 39.000 kN/mm². Es werden dabei Rockwellhärten von 650 HRC bis knapp 7.000 HRC erreicht. Der Längenausdehnungskoeffizient α liegt bei etwa 0,012 bis 0,00015. Es gibt allerdings noch widerstandsfähigere exotische Hochleistungslegierungen, überwiegend mit Kristallfeldaktivierung, die aber sehr teuer sind und für den Raumschiffbau kaum verwendet werden.

...

Gregor

mir war die chem. Zusammensetzung nicht geläufig

Ist das Edel-Terkonit?

Nein, das ist schon etwas besser - vergütetes Ynkonit WNr.1.721823443 gemäß GN 100201422, u.a. gut geeignet zur allgemeinen Strukturverstärkung statisch wichtiger Bauteile, zur Verstärkung der Innenpanzerung von Kommandosektionen und für hoch belastete Turbinenläufer, Räumnadeln sowie hydraulische Landestützen. Die Legierung hat recht gute Schweißeigenschaften ohne Zähigkeitsverlust. Die Beigabe von vier Massenprozent Tantal- oder Niobcarbid erhöht die Scherfestigkeit um ein Viertel. Nicht übel würde ich sagen. Man vermutet, dass die Nanokohlenstoff-Kristallstrukturen mit den teilentrückten Sektionen des Ynkelioniums interagieren und sich ebenfalls im Hyperraum verankern. Es ist aber noch Gegenstand intensiver Beforschung.

Nein, das ist schon etwas besser - vergütetes Ynkonit WNr.1.721823443 gemäß GN 100201422, ...

Du hast in der Werkstoff-Leistungsblatt Referenznummer die Kodierung der Wärmebehandlung vergessen...
Außerdem wurde die GN (Galaktische Norm) auf der letzten Sitzung der JASA-Arbeitsgruppe für Materialen für Neukonstruktion ungültig gemacht und durch die SASE-Norm (Society of Aeronautic and Space Engineers) AS-76543 ersetzt ....

gebt mir doch einmal echte Zahlen!

Ich möchte gerne wissen, wie dick die x Teleskopstützen sind (sein müssen), um das Gewicht des "Fahrzeugs" aufzunehmen.

Darüberhinaus - und auch von Interesse - leiten sich die Fläche der Stützen ab.
Die Schiffe sollen ja nicht im Boden versinken - nach einer Landung und ohne Antigrav

Du hast in der Werkstoff-Leistungsblatt Referenznummer die Kodierung der Wärmebehandlung vergessen...
Außerdem wurde die GN (Galaktische Norm) auf der letzten Sitzung der JASA-Arbeitsgruppe für Materialen für Neukonstruktion ungültig gemacht und durch die SASE-Norm (Society of Aeronautic and Space Engineers) AS-76543 ersetzt ....

Ich weiß, aber die Daten zur Wärmebehandlung, die Anlasstemperaturen und eV-Energien zur Quantentemperung und Quintronenstabilisierung sind klassifizierte Informationen. Ich habe extra bei der Zentraluniversität für Metallurgie und Cermets auf Magrathea nachgefragt, aber die wollen nichts rausrücken. Die Menschheit sei noch nicht reif dafür, sagen sie.

:unsure:
gebt mir doch einmal echte Zahlen!
...

Jetzt mal im Ernst - echte Zahlen für fiktive Materialien aus einem fiktiven Scifi-Universum voller Hyperenergien, 5D, Unobtanium, dem Hochdruckelement Ynkelonium ohne Antimaterie-Gegenspieler, der synthoplastexotischen Verbundlegierung Super-Atronital-Compositum, dem 5D-Chmorl-Metall, immerkühlem Luurs-Metall, Formenergie, semimanifestierten Stoffen, deflagrierendem Paratau, wunscherfüllender Jenseitsmaterie und n-dimensionalen Antrieben zu liefern, ist nicht so einfach.

Daher kann ich nur das wiederholen was ich schon in den anderen Threads ansprach: Denk Dir was aus.
Lass Deine Fantasie spielen. Nimm bekannte Daten aus der Perrypedia, PR-Materiequelle, Crest-Datei sowie reale Zahlen zu Stoffen und Geräten aus der Wikipedia und technischen/militärischen Webseiten, poliere sie etwas auf damit sie ins fortschrittliche Perryversum passen und leg los. Es ist schließlich Dein Projekt und da bist Du der Chef.

Klar!
Ich lasse die Fantasie spielen - mit einem kleinen Hang zum Pseudo-Realismus.
Im Zusammenhang mit dem Kreuzer sind ja schon ein paar kleine "Produkte", wie Shift Typ "RambaZamba", ein Jäger und der Gleiter entstanden.
https://dl.dropboxusercontent.com/u/569 ... esetzt.jpg

Prima!


Aber: Mach mal die Sitze bequemer! Da bekomme ich ja schon vom Anschauen Kreuzschmerzen.

Wenn ich mehr Zeit habe
Es sind bemaßte Volumen - kann sie jederzeit ergänzen oder ändern

Wenn ich mehr Zeit habe
Es sind bemaßte Volumen - kann sie jederzeit ergänzen oder ändern

Ein 500-Meter-Kreuzer kommt auf 17 Tonnen - stand in nem DB von RC



Tostan

im Maßstab 1000:1 gut möglich

Fehlt da nicht ein Mega?

Warum höchstfeste und teure Werkstoffe verwenden.
Wie wäre es mit einem Terkonit-Schauf á la
http://de.wikipedia.org/wiki/Metallschaum
??

Zumindest für die nicht-tragenden Teile der Struktur

Warum höchstfeste und teure Werkstoffe verwenden.
Wie wäre es mit einem Terkonit-Schauf á la
http://de.wikipedia.org/wiki/Metallschaum
??

Zumindest für die nicht-tragenden Teile der Struktur

Da kommt der Kommentar zur RAS TSCHUBAI gerade richtig.

Die vergleichsweise geringe Gesamtmasse von rund 2,4 Milliarden Tonnen zeigt, dass beim Innenausbau und den Aggregaten auf extreme Leichtbauweise gesetzt wurde, insbesondere durch Verwendung von stark aufgeschäumten Materialien oder sehr dünner Bauweise, was dennoch keinerlei Einbußen bei Festigkeit, Belastbarkeit, Temperaturbeständigkeit und dergleichen bedeutet. Die mittlere Dichte beträgt somit nur etwa 0,155 Tonnen pro Kubikmeter – also deutlich weniger als die von Wasser oder jener von 0,938 Tonnen pro Kubikmeter, die noch zur Zeit des Solaren Imperiums beispielsweise bei der CREST III üblich war (gemäß Werkstattband).

Kommentar 2751, © Rainer Castor & VPM

Ergo: Schaum geht. Höchstoffiziell.

"Sehr dünn" könnte bei Terkonit und ähnlich festem Zeugs durchaus Bleche im Bereich von papierdünn oder noch weniger bedeuten, runter bis zur Dicke von Folien. Bei nichttragenden Strukturen. Stabil müsste man das dann etwa über Strukturen analog Profilblech kriegen.
Möglich wäre vielleicht auch eine Verarbeitung in Wabenbauweise (Sandwich-Honeycomb-Platten). Die Wabenstruktur muss ja nicht unbedingt aus Terkon sein.