Difference between revisions of "IX-6315 "Dawn" Electric Propulsion System/de"

Latest revision as of 07:53, 25 August 2021

Elektrisches Antriebssystem IX-6315 "Morgenröte"
Ionenantrieb von Ionic Symphonic Protonic Electronics
Größe		Winzig
Kosten	(gesamte)	8 000,00
Masse	(gesamte)	0,250 t
Luft­wiederstand		0.2
Höchst­temperatur		2000 K
Einschlags­toleranz		7 m/s
Forschung		Ionenantrieb
Freischalt­kosten		16 800
Seit Version		0.18
Bauteilkonfiguration		ionEngine.cfg
Maximalschub	(1 atm)	0,05 kN
	(Vakuum)	2,00 kN
Isp	(1 atm)	100 s
	(Vakuum)	4200 s
Verbrauch		0,486 /s
Stromverbrauch		8,74 ⚡/s
Testing Environments
On the surface		Nein
In the ocean		Nein
On the launchpad		Nein
In the atmosphere		Nein
Sub-orbital		Ja
In an orbit		Ja
On an escape		Ja
Angedockt		Nein
Test by staging		Ja
Manually testable		Ja
Stauvolumen		160 l

Das IX-6315 "Dawn" Electric Propulsion System ist ein Triebwerk der Grösse 0. Als Besonderheit greift es nicht auf herkömmliche Treibstoffe zurück, sondern verbraucht Xenon und Elektrizität. Das Modell welches in KSP für das Triebwerk verwendet wird erinnert stark an einen Hall-Effekt-Antrieb.

Verwendung

Dieses Triebwerk hat eine unglaubliche Treibstoffeffizienz was sich auch durch den spezifischen Impuls von 4200s_vac äussert. Allerdins ist der Schub mit maximal 2kN gleich gering wie bei einem LV-1R "Spider" und dem LV-1 "Ant"^[outdated] Ausserdem wird viel Elektrizität benötigt (524 Einheiten/min) um das IX-6315 für längere Zeit mit vollem Schub betreiben zu können. Ein Gigantor XL Solar Array liefert im Orbit von Kerbin im Idealfall genug Elektrizität um problemlos 2 Electric Propulsion Systems betreiben zu können. Jedoch muss man hier auch bedenken, dass wenn man mit dem "Dawn" zu den äusseren Planeten von Kerbol reisen will, die Leistung von Photovoltaikpanels stark abnimmt durch die grössere Entfernung zu Kerbol. Zusätzlich sollte man bei dieser Lösung auf alle Fälle Batterien verbauen, damit man das Triebwerk auch noch betreiben kann, wenn man Planeten oder Monde auf der Kerbol abgewanten Seite passiert. Will man dieses Problem mit dem Einsatz von PB-NUK Radioisotope Thermoelectric Generator vermeiden, braucht man 12 Stück von diesen Radionuklidbatterien. Ebenfalls könnte mit 6 Fuel Cells der Strombedarf gedeckt werden. Bei dieser Lösung muss man aber wiederum bedenken, dass man dabei extra Gewicht in Form von konventionellen Raketentreibstoff mitführen muss. Ein FL-T100 Tank würde auf diese weise gut 74 Minuten betrieb ermöglichen.

Das Electric Propulsion System ist gut geeignet um sehr genau einen bestimmten Orbit zu erreichen. Ausserdem bietet es sich als Antrieb für Interplanetare Reisen an. Jedoch muss man für die Manöver entsprechend viel Zeit einplanen weil sie wegen dem geringen Schub-Gewichtsverhältniss sehr lange dauern. Der Einsatz des physics-warp kann diese Zeit für den realen Spieler sehr stark verkürzen und somit erträglich machen. Es empfiehlt sich das "Dawn" nur für kleine, möglichst leichte Raumfahrzeuge zu verwenden.

Es ist unmöglich eine Rakete zu bauen die nur mit dem IX-6315 alleine von Kerbin abheben kann, da das Electric Propulsion System nichtmal genug Schub produziert um sein Eigengewicht auf Kerbin zu heben. Seit Version 1.0 kommt erschwerend hinzu, dass Triebwerke in der Atmosphäre weniger Schub produzieren und das "Dawn" ist besonders stark von diesem Effekt betroffen. Hingegen ist es auf Monden mit geringer Schwerkraft und ohne Atmosphäre wie Minmus oder Gilly möglich nur mit dem Ionentriebwerk zu landen und wieder zu starten und einen stabilen Orbit zu erreichen. Seit Version 0.23.5 ist zumindest theoretisch möglich mit einem dem Electric Propulsion System auf dem Mun zu landen und wieder zu starten, wenn man eine Sonde baut, die so leicht wie irgendwie möglich ist, aber mit allen benötigten Teilen. Vor Version 1.0 war es möglich Flugzeuge zu bauen die auf Kerbin fliegen konnten und die als Antrieb nur das IX-6315 benutzen.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit dieses Antriebs sind kleine Fähren um Treibstoff oder Kerbonauten zwischen zwei grösseren Schiffen hin und her zu transportieren. Durch den niedrigen Treibstoffverbrauch und das geringe Eigengewicht wäre dies effizienter als einfach zwei grössere Raumfahrzeuge miteinander docken zu lassen.

Da pro Triebwerk nur 0.485 Einheiten Xenon pro Sekunde verbraucht werden, reicht ein PB-X50R Xenon Container mit seinen 400 Einheiten Xenon bereits für 14 Minuten vollen Schub.

Elektrizitätsverbrauch

Das part.cfg file spezifiziert einen Stromverbrauch von 1.8 ⚡ Einheiten pro 0.1 Einheiten Xenon. (). Das ist ein festes Verhältniss. Pro 1  Einheit Xenon braucht man damit 18 ⚡ Einheiten Elektrizität. Wie man im Spiel sehen kann liegt der Treibstoffverbrauch bei vollem Schub bei 0.0485 kg/s oder 0.4849 /s Einheiten an Xenon. Der Stromverbrauch ist damit 8.7285 ⚡/s. Wie kommen diese Werte zustande?

Normalerweise ist der I_sp Wert neben dem Schub der interessanteste Wert an einem Raketentriebwerk. Errechnen kann man diesen Wert in dem man einfach den momentanten Schub, durch den Treibstoffmassenfluss und g₀ (= 9.81 m/s²) teilt. (dies ist eine Konstante für diese Formel und ändert sich auch nicht wenn man das Triebwerk in einem Gravitationslosen Raum betreiben würde) In Falle des PB-ION Electric ist aber der spezifischen Impuls bereits bekannt und der Treibstoffdurchfluss ist von intresse, also wird die Formel umgeformt: ${\displaystyle I_{sp}={\frac {F}{{\dot {m}}\cdot g_{0}}}\Rightarrow {\frac {F}{I_{sp}\cdot g_{0}}}={\dot {m}}\Rightarrow {\frac {2000N}{4200s\cdot 9.81{\frac {m}{s}}}}=0.04854{\frac {kg}{s}}}$ Dies ist aber wie wir Wissen nicht absolut korrekt, das Spiel zeigt leicht andere Werte an. Korrigiert man nun die Konstante von g₀ (= 9.81 m/s²) auf den Wert g₀ (=9.82 m/s²) erhält man das richtige Resultat: ${\displaystyle I_{sp}={\frac {F}{{\dot {m}}\cdot g_{0}}}\Rightarrow {\frac {F}{I_{sp}\cdot g_{0}}}={\dot {m}}\Rightarrow {\frac {2000N}{4200s\cdot 9.82{\frac {m}{s}}}}=0.04849{\frac {kg}{s}}}$

Wieso die Konstante leicht verändert werden muss um das korrekte Resultat zu erhalten ist bisher nicht bekannt. ^[1]

Produktbeschreibung

Trivia

Obwohl das IX-6315 "Dawn" Electric Propulsion System für KSP verhältnisse einen sehr geringen Schub hat, ist der Schub von Ionentriebwerke in der realtät noch um ganze Grössenordnungen geringer. Oftmals ist er kleiner als 1 N (0.001 kN). Das wird durch die sehr langen Brennzeiten von tausenden von Stunden ausgeglichen. Dementsprechend ist auch der Treibstoffbedarf pro Stunde sehr niedrig. Für ein Spiel wie KSP sind jedoch solange Brennzeiten nicht Benutzerfreundlich umsetzbar.

Gallerie

• 

  Ein Solar Glider bereit für den Start. Dieses Flugzeug benutzt nur Ionentriebwerke.

• 

  Der Solar glider im Flug.

• 

  Die Ion-Powered Space Probe Raumsonde, angetrieben durch ein Ionentriebwerk.

Änderungen

0.25

• Verschoben von Utility zu Propulsion.

0.23.5

• Ionic Protonic Electronics umbenannt in Ionic Symphonic Protonic Electronics, Beschreibung geändert, Schub erhöht von 0.5 auf 2, relativer Elektrizitätsverbrauch verringert von 12 auf 1.8.

0.18

• Erstimplementierung

Referenzen

1. ↑ In File:10X Xenon.png 10 PB-Ion engines are running at full power and consuming a lower value than 10× the theoretical value.