Rechner für das Schub-Gewichts-Verhältnis einer Rakete

Der Rechner für das Schub-Gewichts-Verhältnis einer Rakete teilt den Gesamtschub der Triebwerke durch das lokale Gewicht des Fahrzeugs. Geben Sie den Schub in Newton, die Masse in Kilogramm und die lokale Gravitationsbeschleunigung in Metern pro Sekunde zum Quadrat ein. Das Ergebnis ist dimensionslos und vergleicht den verfügbaren Schub direkt mit der in diesem Augenblick wirkenden Gewichtskraft. Ein Wert über eins bedeutet, dass der Schub unter den angegebenen Bedingungen größer als das Gewicht ist; genau eins beschreibt ein Gleichgewicht. Die Berechnung ist deterministisch, weist das Zwischenergebnis für das Gewicht aus und lehnt eine Masse oder Gravitation von null sowie negative Werte ab, statt ein irreführendes oder undefiniertes Resultat zu liefern.

Was das Schub-Gewichts-Verhältnis aussagt

Das Schub-Gewichts-Verhältnis vergleicht die von einem Antriebssystem erzeugte Kraft mit der Gewichtskraft des gesamten Fahrzeugs. Der Rechner bestimmt zunächst das lokale Gewicht, indem er die Masse mit der Gravitationsbeschleunigung multipliziert, und teilt anschließend den Schub durch dieses Gewicht. Bei SI-Eingaben werden sowohl Schub als auch Gewicht in Newton ausgedrückt; die Einheiten kürzen sich daher heraus, und das Endergebnis ist dimensionslos.

Ein Wert von 1.20 bedeutet, dass der verfügbare Schub unter den eingegebenen Bedingungen zwanzig Prozent über dem Fahrzeuggewicht liegt. Ein Wert unter eins zeigt, dass der angegebene Schub allein das lokale Gewicht nicht übersteigt, während genau eins ein idealisiertes Gleichgewicht darstellt. Dies ist ein momentaner Vergleich und keine vollständige Startsimulation.

Die Masse sinkt beim Verbrauch des Treibstoffs, der Schub kann sich mit Drosselstellung und Luftdruck ändern, und die lokale Gravitation variiert leicht mit Höhe und Standort. Verwenden Sie deshalb Werte für denselben Betriebszeitpunkt. Bei mehreren Triebwerken geben Sie den summierten Schub der tatsächlich laufenden Aggregate ein.

Das berechnete Gewicht wird mit ausgegeben, damit Sie den Nenner unmittelbar prüfen können.

Passende Werte für Schub, Masse und Gravitation wählen

Verwenden Sie Newton für den Gesamtschub, Kilogramm für die Fahrzeugmasse und Meter pro Sekunde zum Quadrat für die lokale Gravitation. Mit diesen SI-Größen ergibt Masse mal Gravitation ein Gewicht in Newton, sodass das Verhältnis konsistent bleibt. Geben Sie die aktuelle Gesamtmasse einschließlich Struktur, Nutzlast, verbleibendem Treibstoff, Besatzung und sämtlicher befestigter Hardware an, die von den Triebwerken beschleunigt werden muss.

Für eine Abschätzung auf einer irdischen Startrampe ist die Standardgravitation von 9.80665 m/s² ein üblicher Bezug; eine Missionsanalyse kann jedoch einen standortspezifischen Wert verwenden. Auf einem anderen Himmelskörper nehmen Sie die lokale Oberflächen- oder Fluggravitation des betrachteten Szenarios. Der Schub muss die gesamte effektive Kraft am gewählten Betriebspunkt darstellen.

Nennwerte auf Meereshöhe und im Vakuum können voneinander abweichen; mischen Sie daher keine Vakuumspezifikation mit einem Fall auf Meereshöhe. Null Schub ist zulässig und ergibt korrekt ein Verhältnis von null. Negativer Schub wird abgelehnt, weil der Rechner ihn als Kraftbetrag behandelt.

Masse und Gravitation müssen strikt positiv sein, da null den Nenner aufheben würde.

Das Ergebnis richtig und mit seinen Grenzen deuten

Ein Schub-Gewichts-Verhältnis über eins wird häufig als Grundbedingung für einen senkrechten Start genannt, sagt allein jedoch keine reale Flugbahn voraus. Luftwiderstand, Einschaltvorgänge der Triebwerke, Haltesysteme, Wind, Steuerverluste, strukturelle Grenzen, die veränderliche Treibstoffmasse und Schubschwankungen beeinflussen den Flug. Der Rechner beantwortet deshalb eine klar abgegrenzte Frage: Wie verhält sich der eingegebene Schub zum lokalen Gravitationsgewicht der angegebenen Masse?

Sie können mehrere Momentaufnahmen untersuchen, etwa die Zündmasse, eine spätere Masse während des Aufstiegs oder den Betrieb nahe einem anderen Himmelskörper, solange jedes Ergebnis mit eindeutigen Eingaben verbunden bleibt. Solche Vergleiche zeigen, warum das Verhältnis bei ungefähr konstantem Schub meist steigt, wenn Treibstoff verbraucht wird. Der Rückgabewert ist kein Prozentwert; multiplizieren Sie ihn nur dann mit hundert, wenn Sie den Schub bewusst als Prozentsatz des Gewichts ausdrücken möchten.

Er ist auch weder spezifischer Impuls noch delta-v, Beschleunigung, Nutzlastanteil oder Wirkungsgrad. Eine ideale vertikale Nettobeschleunigung erfordert einen zusätzlichen Kraftansatz.