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Andruckabsorber CARGO, BATTLE, RECON
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Andruckabsorber oder Andruckneutralisator ?
Da der Andruckabsorber als Aggregatkombination sowohl über passiv dämpfende als auch aktiv neutralisierende/kompensierende Komponenten verfügt, können beide Bezeichnungen verwendet werden.
Da die aktive Komponente (Sekundärkompensator) in ihrer Funktion direkt abhängig von der passiven Komponente (Inerter) ist, und vor dem Hintergrund das es einfache Varianten gibt, die nur aus einem Inerter bestehen, ist die Bezeichnung „Andruckabsorber“ zu bevorzugen.
Semi-Manifestation, natürliche
Semi (lat. „halb-“) Manifestation (das Offenbar-, Sichtbarwerden). Ein natürlicher Vorgang, bei dem Materie durch Absorbieren von Hyperenergien teilweise aus dem allgemeinen Raum-Zeit-Bezugssystem verdrängt wird. Zu beobachten ist eine scheinbare Massenreduzierung die eine Folge der Reduzierung vierdimensionaler Wechselwirkung des Objektes ist. Die natürliche Semi-Manifestation erreicht selten hohe Werte, häufig wird sie von an der Schwelle interplanetarer Raumfahrt stehender Zivilisationen zunächst als Messfehler fehl interpretiert.
In der unmittelbaren Nähe von extrem hyperaktiven Sternen sind Semi-Manifestationswerte beobachtet worden, die spontan Mini-Transitionen verursachten.
Semi-Manifestation, technische (Booster)
Erste nach dem Prinzip Semi-Manifestation arbeitende Anwendungen verwenden Wandler-Projektor-Kombinationen die die natürliche Hyperstrahlung imitieren, jedoch mit erheblich höherer Wirkung und konstanter Leistung. In der Luft- und Raumfahrttechnologie ermöglichen diese Aggregate das Vordringen in den als „wirksam“ bezeichneten Bereich von 700-750 mKl, entsprechend einer Massenreduzierung von effektiv 29-34%.
Die Entwicklung abschirmender Komponenten führt bei wesentlich verbessertem Wirkungsgrad deutlich höhere mKl-Werte die konsequenterweise mit dem Erreichen der 1000 mKl-Schwelle die Grundlage zweier Schlüsseltechniken interstellarer Raumfahrt bilden. Mit der kontrollierten Annäherung an die 1000 mKl den (fast) lichtschnellen Antrieb, mit der kontrollierten Entmaterialisation den Transitionsantrieb.
Diese Wandler-Projektor-Kombinationen, die als Teilkomponente auch in modernen Andruckabsorbern verwendet werden, werden nach dem terranischen Formel- und Einheitenwerk als Kappa-Booster bezeichnet. Umgangssprachlich hat sich der Begriff „Booster“ durchgesetzt.
Fünfdimensionale Wechselwirkungen sind von der Semi-Manifestation nicht betroffen.
Strukturfeldgenerator
Der Strukturfeld-Generator erzeugt ein auf die Hyperwellenemission der Booster abgestimmtes Reflexionsfeld. Die vom Booster abgegebene, und von der Masse des Objekts absorbierte Aufladung kann nicht mehr abgegeben werden und führt innerhalb kurzer Betriebszeit zu hohen Kappa-Werten. Allerdings sind Strukturfelder mit vollreflektierenden Eigenschaften bereits unter Laborbedingungen nur schwer kontrollierbar. In der Praxis erweisen sie sich als ungeeignet bei Störeinflüssen (Schwankungen in der Energiezufuhr, variable Brennstoff- und Munitionsmassen, natürliche Hyperstrahlungsquellen) ein erforderliches Kappa-Niveau unmittelbar an der Entmaterialisationsschwelle zu stabilisieren.
Strukturfeldgenerator, teilreflektierend
Eine modifizierte Betriebsart des Generators, die sich eine Eigenschaft des Strukturfeldes zu Nutze macht. Die im teilreflektierenden Betrieb auftretenden Abstrahlverluste nehmen exponential zum erreichten Kappa-Niveau zu, die Semi-Manifestations-Enklave stabilisiert sich in theoretisch beliebiger Annäherung zur Entmaterialisierungsschwelle, praktisch sind die erreichbaren Werte nur durch das von den Kraftwerken bereitgestellte Energievolumen begrenzt.
Inerter
Ein aufeinander abgestimmter Verbund von Boostern und einem zugehörigem Strukturfeld-Generator im teilreflektierenden Betrieb. Handelt es sich um einen Inerter, der global das ganze Objekt erfasst, spricht man auch von Primär-Inerter.
Sekundäre Inerter, mit zumeist aus dem Wirkungsbereich ausgelagerten Aggregaten, werden häufig eingesetzt, um beim Herunterfahren des Primär-Inerters Teilbereiche der Schiffsmasse (z.B. Deuterium- und Stützmassenbestände) in der Semi-Manifestation zu halten um die von Landestützen und vergleichbaren Vorrichtungen zu tragende Last zu vermindern.
Belastungsgrenzwert
Mit der Primärenergieerzeugung eines Raumschiffes sind mit einer Kombination Impulstriebwerk-Inerter wesentlich höhere Beschleunigungswerte und Endgeschwindigkeiten möglich als mit einem rein gravomechanischem Antriebssystem (ein Impulstriebwerk bezieht das Energiepotential des Hyperraums in die eigene Energiebilanz mit ein. Siehe Datenblatt zum Impulsantrieb).
Um ein Maximum an Mobilität zu erzielen wird dem Impulsantrieb die Priorität eingeräumt. Der Belastungsgrenzwert stellt dabei sicher, dass die damit verbundenen Trägheitsbelastungen ein sicherheitsrelevantes Maß nicht übersteigen. Ein Inerter wirkt in dieser Kombination als Leistungsverstärker, bei gleich bleibenden Trägheitsbelastungen steigt analog zur Massenreduzierung das effektive Beschleunigungsvermögen. In der Solaren Flotte gelten folgende Belastungsgrenzwerte:
Low-Acceleration
Das maximale vom Impulstriebwerk verursachte Belastungsniveau darf 0.5 G (ein halbes G) nicht überschreiten. Im Falle eines Versagens der Sekundärkompensation erfüllt die künstlich erzeugte Bordschwerkraft (Gravitationskontrolle) die Funktion eines Rückhaltesystems. Die im Ernstfall resultierende Belastung schwankt zwischen 0.5 und 1.5 G. Bei Low-Acceleration kann sich die Besatzung an Bord frei bewegen.
High-Acceleration
Die Impulstriebwerke arbeiten mit einer maximal zulässigen Kapazität von 5 G, die beim Versagen der Sekundärkompensation möglichen Belastungen liegen in einem Bereich von 6 und -4 G. Da die Gravitationskontrolle als Rückhaltesystem nicht mehr in Frage kommt, und ein beträchtliches Verletzungspotential besteht, unterliegt High-Acceleration gewissen Restriktionen. Die Besatzung ist angehalten ihre Bewegungen an Bord auf ein notwendiges Minimum zu beschränken und möglichst in den Konturensesseln zu verbleiben.
Sekundärkompensation
Die Kombination Inerter-Impulsantrieb ist eine Leistungsverstärkung des Impulsantriebes ausgelegt, eine Reduzierung der auftretenden Andruckbelastungen ist mit Hilfe der Semi-Manifestation nicht möglich. Die Trägheitsbelastungen werden von einem zusätzlichen sekundären gravomechanischem System kompensiert. Aufgrund der eher trägen Leistungsanpassung der Energieerzeuger, besteht ein Sekundärkompensator aus zwei Gravitatoren (Antigrav im Modus als Schwerkrafterzeuger/-verstärker) mit exakt entgegen gesetztem Projektionsvektor und globaler (das gesamte Schiff erfassend) Reichweite. Im Leerlauf wird die zugeführte Betriebsenergie 50:50 beiden Gravitatoren zugeführt, die entgegen gesetzten Felder heben sich in ihrer Wirkung auf. Die erforderliche Kompensationsleistung wird völlig unabhängig von Schwankungen der Energiezufuhr durch interne Energiezuteilung beider Gravitatoren realisiert.
Sekundärkompensatoren sind konstruktionsbedingt nur in der Lage lineare Vektoren zu kompensieren. Radiale Belastungen (Drehmomente) können nicht kompensiert werden. Bei sehr großen Schiffseinheiten kann hier im begrenzten Umfang die dezentralisierte Gravitationskontrolle (Bordschwerkrafterzeugung) greifen.
Ein-Vektoren-Sekundärkompensation (CARGO)
Die beiden Gravitatoren eines Sekundärkompensators können intern feldmotorisch ausgerichtet werden. Bei der Ein-Vektoren-Sekundärkompensation erfolgt der Angleich des Kompensationsvektors mit dem tatsächlichen Belastungsvektor durch die interne Neuausrichtung der Gravitatoren, sowie einer servomotorischen Drehung des gesamten Sekundärkompensators.
Die mechanische Anpassung erreicht nicht die Anpassungsgeschwindigkeit der energetischen Anpassung, entsprechend „behutsamer“ ist zu manövrieren.
Drei-Vektoren-Sekundärkompensation (BATTLE, RECON)
Drei voneinander unabhängige Sekundärkompensatoren erzeugen auf verschiedenen Vektoren ein aus sechs Gravofeldern bestehendes gemeinsames Kompensationsfeld das ohne mechanische Komponenten jeden beliebigen (linearen) Belastungsvektor berücksichtigen und kompensieren kann.
Adaptive Statik und Absorberversagen
Die adaptive Statik hat die Aufgabe bei wechselnden Belastungen der Schiffsstruktur punktuell stabilisierend in die Statik einzugreifen. Der Energiebedarf der adaptiven Statik ist im Einzelfall nicht kalkulierbar. Die Kraftwerke liefern daher ein konstantes Energievolumen, dass zunächst der adaptiven Statik zugeführt wird (strukturelle Integrität hat Priorität vor Bequemlichkeit). Mit dem Energieüberschuss werden Gravitationskontrolle und Sekundärkompensation versorgt.
Diese energetischen Abhängigkeiten können in Extremsituationen dazu führen, dass die adaptive Statik den nachgeschalteten Systemen die Betriebsenergie vorenthält. Ausfallende Gravitationskontrolle, Anpassungsverzögerungen in der Andruckabsorbung bis hin zum Durchbrechen von Trägheitsbelastungen in voller Höhe sind die Folgen.
Notbremsverfahren (Inerterabschaltung)
Im Falle eines Totalversagens aller Antriebssysteme, kann ein Abbremsen des Schiffes auch über eine Notabschaltung des Inerters erfolgen. Dem Energieerhaltungsgesetzt folgend wird das Schiff sich der Endgeschwindigkeit anpassen, die mit den Triebwerken ohne den Masse dämpfendem Effekt des Inerters erreicht worden wäre.
Die dem Schiffskörper innewohnende kinetische Energie lässt sich mit dieser Maßnahme zwar nicht vermindern, der pro Zeiteinheit zurückgelegte Weg verringert sich jedoch erheblich, ein Zeitgewinn bei eventuellen Hilfsmaßnahmen/Reparaturvorgängen.
Bevor der Inerter wieder hochgefahren wird, sehen die Vorschriften vor das Schiff vollständig abzubremsen um Anomalien im Betriebsverhalten durch Mitnahme kinetischer Energien in die Semi-Manifestation zu vermeiden.
Auswirkung der Semi-Manifestation auf eine orbitale Parkposition
Die Semi-Manifestation verringert die Massewirkung die das Schiff auf andere Objekte ausübt. Physikalisch ist es im umgekehrtem Fall jedoch völlig unerheblich wie hoch die (wirkende) Eigenmasse ist, die von anderen Objekten verursachte Fallbeschleunigung ist nur von der Masse des anderen Objektes und der Entfernung zu diesem Objekt abhängig. Ein aktiver Inerter hat keine Auswirkung auf einen orbitalen Umlauf.
Semi-Manifestation in der Atmosphäre
Ist eine orbitale Parkposition mit keinerlei Problemen verbunden, ändert sich dieser Umstand sobald mit aktivem Inerter in eine Atmosphäre eingedrungen wird. Die extrem verringert wirkende Eigenmasse des Schiffes steht einem verdrängtem (nicht massegedämpftem) Atmosphärenvolumen entgegen. Die resultierenden Auftriebseffekte reichen in der Regel bereits in erdähnlicher Atmosphärendichte aus, das Schiff wie einen altertümlichen Fesselballon aufsteigen zu lassen. Ebenfalls hat man mit einer gesteigerten Anfälligkeit gegenüber atmosphärischen Strömungen zu rechnen. Aus diesem Grund (und dem Problem des Personentransfers) wird bei Start- und Landemanövern im Regelfall auf einen aktiven Primär-Inerter verzichtet und lediglich die Betriebsmittelvorräte (Deuterium/Stützmasse) in lokaler Semi-Manifestation gehalten.
Beschriebene Probleme gelten auch in flüssigen Medien, dichteabhängig jedoch mit entsprechend höheren Wirkungen.
Semi-Manifestation, Beiboot- und Personentransfer
Praktisch alle Hochleistungs-Inerter in der interstellaren Raumfahrt arbeiten mit Kappa-Werten jenseits 999 mKl. Setzt man bei den effektiven Beschleunigungsvermögen eine Bandbreite von 500-1000 km/s2 an, beträgt die Dämpfung zwischen beliebigen Semi-Manifestations-Enklaven bei einem maximalen Faktor von 2. Ein Wert der durch die im Einsatz befindlichen Strukturfelder noch erheblich gemindert wird. Die beim Ein- und Ausschleusen von Beibooten auftretenden Probleme sind unerheblich solange Beiboot und Mutterschiff mit aktivem Inerter operieren.
Die gleiche Bandbreite effektiven Beschleunigungsvermögens vorausgesetzt, liegt der Dämpfungsfaktor zum Normalraum in Bereichen von 10000-20000. Dämpfungswerte die eine Impulsübertragung in kybernetischen Schaltungen oder organischen Nervensystemen praktisch zum Erliegen bringen und einen ungeschützten Übergang zum unkalkulierbaren Risiko werden lassen.
Semi-Manifestation und Zeitdilatation
Zeitdilatation kann als ein Mechanismus verstanden werden, der Verhindert dass ein massives Objekt auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Da die Semi-Manifestation jedoch keinerlei Einfluss auf die Lichtbarriere ausübt, unterliegt das Schiff, obwohl kaum noch dem allgemeinen Bezugssystem zugehörig, weiterhin im vollen Umfang den Dilatationseffekten.
Ein Dilatationsflug ist grundsätzlich möglich, allerdings sind Endgeschwindigkeiten notwendig, die ein Impulsgetriebenes Schiff im normalen Betrieb nicht erreicht. Selbst bei einer als ökonomisch angesehen Linear-Eintauchgeschwindigkeit von 0.9 c dehnt sich die Eigenzeit gerade mal um den Faktor 2.294 .
Andruckabsorber der CARGO
Strukturfeld-Erzeuger und Sekundärkompensator sind im unteren Abschnitt der so genannten „Nabensektion“ untergebracht. Die Feldleiteranbindung erfolgt über die darüber liegende Konverterhalle, seitlich am Kalup-Konverter vorbei. Ein Aggregattausch von Strukturfeld-Erzeuger/Sekundärkompensator ist analog dem Kalup-Konverter über das angrenzende (untere) Containerfeld möglich. Der Personenzugang zum unteren teil der Nabensektion ist über Wartungsluken vom Ringkorridor der CARGO möglich. Aufgrund der räumlichen Enge innerhalb der „Halle“ sind keine Laufstege vorhanden, der Sektor ist über die Gravitationskontrolle als Zero-G-Bereich deklariert.
Der Strukturfeld-Erzeuger besteht aus einem Projektor der von zwei Generatoren angesteuert wird, die 8 Booster sind in den Schleusenschächten montiert. Ein Ausfall des nicht-redundanten Strukturfeld-Projektors hat praktisch die Manövrierunfähigkeit des Schiffes zur Folge, ein Austausch mit Bordmitteln ist nicht möglich.
Andruckabsorber der BATTLE
Der Strukturfeld-Erzeuger des Inerters ist das einzige Hochenergie-Aggregat das innerhalb der schützenden Innenzelle untergebracht ist. Direkt unterhalb der Kommandoebene liegend ist der Standort des Strukturfeld-Erzeugers über Wartungsluken sowohl von der darüber liegenden Ebene der Innenzelle, als auch seitlich von den angrenzenden Impuls- und Kraftwerkshallen erreichbar. Ein Austausch der Aggregate ist über den Boden der Innenzelle möglich, über die als „Core“ bezeichnete Kernsektion der Hangar- und Verladebene. Die Sekundärkompensatoren sind in entsprechenden Vertiefungen der Decke der Hangarkernsektion eingelassen und energetisch über die Halle des Strukturfeld-Erzeugers angebunden.
Vier Strukturfeld-Generatoren auf einen Projektor geschaltet, und die 16 in den Impulshallen verteilten Booster ermöglichen ein Kappa-Niveau von 999.999998159 mKl, bei einem Belastungsgrenzwert von 5 G entsprechendes effektives Beschleunigungsvermögen von 808.346 km/s2 .
Wie auch beim Basismodell CARGO ist der Strukturfeld-Projektor nicht-redundant. Allerdings wird ein Ersatz-Projektor mitgeführt, der Austausch des Projektors ist mit Bordmitteln in relativ kurzer Zeit möglich.
Andruckabsorber der RECON
Der Strukturfeld-Erzeuger und die Sekundärkompensatoren sind in Anzahl und Ausführung mit der BATTLE identisch. 36 in den Impulshallen verteilte Booster ermöglichen ein effektives Beschleunigungsvermögen von knapp über 1000 km/s2, haben aber einen erhöhten Verschleiß des Strukturfeld-Erzeugers zur Folge. Neben verkürzten Wartungsintervallen ist die RECON von den drei Korvetten-Basismodellen das Einzige das neben einem Ersatz-Strukturfeld-Projektor einen erweiterten Austauschsatz mitführt.
Anmerkung:
Warum mit der Sekundärkompensation das Funktionsprinzip verkomplizieren und nicht einfach mit dem Inerter auf gewünschte 1G Bordschwerkraft runterdämpfen?
Der Inerter müsste laufend in seiner Leistung reguliert werden (vom Leerlauf auf Volllast – und umgekehrt), eine regelungstechnische Herausforderung. Das der Inerter in Volllast erst die hohen Impulsbeschleunigungen ermöglicht, will ich mal großzügig übersehen (ist schließlich meine inoffizielle Theorie). Was der Inerter allerdings nicht kann, ist beim Umkehrschub die durchschlagenden Belastungen auf -1 G dämpfen, die Semi-Manifestation kann keine negativen Werte annehmen. Will man vermeiden das Personal bei Schubumkehr ungewollt an die Decke geht, kommt man um ein sekundäres gravomechanisches System nicht herum.
Anmerkung:
Ich kann die Semi-Manifestation nicht annähernd so gut beschreiben wie Rainer Castor. Daher werde ich, sobald die geplante Umstellung der PRTF-Website erfolgt ist direkt auf die entsprechenden Ausführungen von Rainer verweisen.
Anmerkung (16. März 2008):
Die Autoren von "Star Trek The Next Generation Technical Manual“ gehen im Kapitel 2.6 "Emergency procedures in SIF/IDF failure“ sogar lediglich von 3 G aus die die NCC-1701-D bei Versagen von strukturellem Integritätsfeld und dem Trägheitsdämpfungsfeld ohne Ausfälle in der Besatzung und strukturellen Schäden des Raumrahmens überstehen kann.