N1 - Sovietische Mondrakete

  • N1 Sovietische Mondrakete - N1 Booster


    Nach der Fertigstellung meines Lenkwaffenzerstörers LÜTJENS war ich auf der Suche nach einem Modell, dass man nicht so oft sieht und andererseits auch mit vertretbarem Zeitaufwand zu bauen ist. Da mein Herz nun mal für Schiffe schlägt, habe ich mich bei der Raumschifffraktion umgesehen und bin auf ein free download der russischen Mondrakete N1 gestoßen (http://www.currell.net/models/mod_free.htm). Der download ergibt Modelle im Maßstab 1:144 oder 1:96, was allerdings nicht zu meiner restlichen Flotte von Schiffen, die ja alle im Maßstab 1:250 gebaut wurden. Da mich gerade der Größenvergleich zwischen verschiedenen Modellen im gleichen Maßstab reizt, entschloss ich mich kurzerhand die N1 auch in 1:250 zu bauen, d. h. der download wurde auf 58% verkleinert.



    Geschichte des schweren N-1-Boosters (Übersetzung aus dem Download der Bauanleitung)


    Im Juli 1969 betrat der erste Mensch die Mondoberfläche, und die Vereinigten Staaten hatten das Mondrennen gewonnen. Damals war nur wenigen Menschen klar, wie gering der Vorsprung auf den Sieg war. Trotz enormer Schwierigkeiten war die Sowjetunion bemerkenswert nahe daran, mit einer schweren Trägerrakete namens N-1 einen Kosmonauten zum Mond zu starten. Die Rakete blieb so geheim, dass viele ihre Existenz leugneten. Erst in jüngster Zeit sind Informationen über dieses Projekt dem Rest der Welt zugänglich gemacht worden.


    Die N-1 war die Schöpfung des großen Raketenkonstrukteurs und Visionärs Sergei Korolev. Anfang der 1960er Jahre schlug er eine Reihe schwerer Raketenbooster vor, die große Satelliten und Raumstationen in den Orbit bringen, Mondmissionen und sogar bemannte Missionen zum Mars und zur Venus ermöglichen würden. Das Projekt litt allerdings unter mangelnder Finanzierung und geringer Priorität.


    Erst 1964 ordnete das Zentralkomitee der Kommunistischen Partei an, eine bemannte Mondmission noch vor den Vereinigten Staaten zu starten. Das war ein ehrgeiziger Plan, da das US-Mondprogramm bereits drei Jahre zuvor begonnen hatte. Der erste N-1-Flug war für 1966 geplant, die ersten Mondlandungen 1967 oder 1968.


    Neben der Unterfinanzierung wurde das N-1-Projekt (und das sowjetische Raumfahrtprogramm im Allgemeinen) durch Konflikte zwischen den Leitern der verschiedenen Konstruktionsbüros behindert. Dennoch machte Koroljows Team Fortschritte bei der Entwicklung der Trägerrakete, des dazugehörigen Raumfahrzeugs und der Mondlandefähre. 1966 starb Sergej Koroljow während einer Operation, und das Projekt geriet in Verzug, sodass der erste Testflug der N-1 auf den 21. Februar 1969 verschoben wurde. Dieser Flug vom Startgelände in Baikonur verlief gut, doch nach dem Start brach ein Triebwerksbrand aus, und der Triebwerkssteuerungscomputer schaltete irrtümlicherweise alle Triebwerke ab, wodurch die unbemannte Rakete abstürzte. Dieser Misserfolg machte deutlich, dass die Sowjets die USA nicht auf dem Mond schlagen konnten. Ein zweiter Start im Juli 1969 war eine noch schlimmere Katastrophe; die Triebwerke wurden kurz nach dem Start abgeschaltet, und die daraus resultierende Explosion beim Rückfall zerstörte die Startrampe. Nachdem die Sowjets das Rennen um die erste Mondlandung verloren hatten, planten sie, mit der N-1 eine permanente Mondbasis zu errichten. Die Arbeiten zur Behebung von Konstruktionsproblemen wurden fortgesetzt. 1971 und 1972 wurden zwei weitere Startversuche unternommen. Beide scheiterten, doch Daten aus den Starts deuteten darauf hin, dass die Probleme überwunden waren und nun zuverlässigere Triebwerke zur Verfügung standen. Die Zuversicht, dass der nächste Flug erfolgreich sein würde, war groß, doch im Mai 1974 wurde das sowjetische Raumfahrtprogramm drastisch umstrukturiert. Das N-1-Projekt wurde abgebrochen und die Arbeiten an der Energia-Rakete und dem Space Shuttle Buran begannen. Die mehreren fertiggestellten und teilweise gebauten N-1 wurden verschrottet.


    Die Geschichte der N-1, obwohl letztlich ein Misserfolg, bietet einen faszinierenden Einblick in das, was hätte sein können. Trotz eines späten Starts und Unterfinanzierung waren die Sowjets kurz davor, eine erfolgreiche Schwerlastrakete zu entwickeln, die zu den ersten Mondlandungen, einer permanenten Mondbasis und sogar bemannten interplanetaren Missionen hätte führen können.



    Der Bau der ersten Stufe

    Gemäß Bauanleitung, die sehr instruktiv und übersichtlich ist, habe ich mit dem oberen Teil des Kerosintanks begonnen (Bild 1). Die Passgenauigkeit der einzelnen Kugelabschnitte war allerdings nicht besonders befriedigend. Der Grund hierfür liegt wahrscheinlich daran, dass das verwendete 180 g/m²-Papier durch die Verkleinerung des Baubogens etwas zu dick ist. So zeigten sich an den Übergängen der Kugelabschitte Abweichungen in den Durchmessern, was zur Sichtbarkeit von Kanten führte.


    Da selbst das Überstreichen mit Farbe die Sache nicht ansehnlicher machte Bild 2), werde ich das Ganze später nochmal bauen.



    Bild 1: Ausschnitt aus der Bauanleitung




    Bild 2: Der obere Kugeltank (für Kerosin) der ersten Stufe – die Ausschussversion


    Mit den Erfahrungen des ersten Bauabschnittes machte ich weiter mit Bauabschnitt 11 – Bodenteil der Rakete mit ihren 30 (!) Raketenmotoren. Mit etwas Sorgfalt brachte ich die konzentrischen Teile diesmal gut zusammen. Die Stöße waren allerdings durch Farbunterschiede an den Rändern (wahrscheinlich durch den Schneidvorgang mit der schere) noch ein wenig zu hell, so dass ein Nachfärben mit Bleistift notwendig war. Darüber hinaus hat der Originalbogen sehr feine aufgedruckte Linien, die durch die Verkleinerung nahezu verschwinden. Auch hier schaffte ich Abhilfe durch Nachzeichnen mit einem dünnen Bleistift. Die vielen Triebwerke erforderten dann ein wenig „Fließbandarbeit“, wobei die kleinen Abgasrohre der Turbopumpen im Maßstab 1/250 von mir nicht mehr zu rollen waren. Ich habe diese durch dünnen Messingdraht ersetzt, der mit Tamiya Farbe grau angelegt wurde.


    Das Bodenstück der Rakete sah dann so aus (Bild 3).



    Bild 3: Boden der Rakete mit ihren 30 Triebwerken


    Auffällig beim Anblick der N1 von unten ist die prinzipielle Ähnlichkeit mit dem Design des Starship Super Heavy Boosters mit seinen 33 Raptor Triebwerken, die allerdings weit fortschrittlicher sind als die 30 NK-15 der N1.


    Als nächstes baute ich den Tragring der Rakete und die Rumpfteile der ersten Stufe (Bilder 4, 5 und 6).



    Bild 4: Unterer Teil der N1 mit Tragring




    Bild 5: Der Tragring



    Bild 6: Die erste Stufe der N1 mit meiner Soyus-Kapsel im Vordergrund (Siehe separater Baubericht)



    Fortsetzung folgt!


    Heinrich

  • Der Bau der ersten Stufe - Fortsetzung



    Als nächstes waren die Abdeckungen der Treibstoffleitungen (fuel line fairings) an der Reihe. Im Maßstab 1/250 ist das Herausschneiden dieser Teile bereits eine kleine Herausforderung (Bild 7).



    Bild 7: Die Abdeckungen der Treibstoffleitungen – der obere Teil bietet einige Herausforderungen beim Herausschneiden


    Aber insgesamt ging das Verkleben mit verdünntem Holzleim ganz gut. Die Einsteck-Klebelaschen sind bei meinem gewählten Maßstab nicht nötig und wurden abgetrennt (Bilder 8 bis 11).



    Bild 8: Abdeckung – der obere Teil ist bereits verklebt



    Bild 9: Die gleiche Abdeckung – Ansicht von oben



    Bild 10: Abdeckung komplett verklebt



    Bild 11: Die gleiche Abdeckung komplett verklebt – Ansicht von oben


    Anhand des obigen Bildes erkennt man, dass die Falzkanten – obwohl nur mit einer Stecknadel eingedrückt – leicht aufgerissen sind und deshalb weiß erscheinen. Ein Nachfärben ist deshalb später erforderlich.


    Die erste Stufe mit montierten Abdeckungen sieht nun so aus (Bilder 12 und 13):



    Bild 12: Erste Stufe mit aufgeklebten Abdeckungen der Treibstoffleitungen – bei der dritten Abdeckung von rechts sind bereits die Falzkanten gefärbt.



    Bild 13: Die erste Stufe der N1 – Ansicht von unten



    Fortsetzung folgt.


    Heinrich

  • Serfaus Heinrich


    bist Du sicher das der Kugeltank für das RP-1 gedacht war und nicht für das LOX ?

    Was die Papierdicke angeht, 120g/m2 ist für die Kugel völlig ausreichend bei diesem kleinen Durchmesser. Wenn man bei den Kegelabwicklungen noch den unteren Rand von innen her mit einer Fase anschleift, passt es bestimmt besser.

    LG KaEm

  • Hallo zusammen,


    und vielen Dank für die motivierenden Daumen und netten Kommentare.


    KaEm,

    es ist tatsächlich so, dass bei der Kombination RP-1/LOX der RP-1 Tank der kleinere von beiden ist. Das war bei der ersten Stufe der Saturn-V genauso. Allerdings war bei der Saturn-V der RP-1 Tank ganz unten angeordnet. Bei der Kombination LH2/LOX (flüssig Wasserstoff/flüssig Sauerstoff) ist der LH2 Tank der größere von beiden - wie bei den Oberstufen der Saturn-V.

    Diese Kombination kam bei der N-1 allerdings nicht zum Einsatz.


    Und vielen Dank für die guten Tipps. Ich werde das mal probieren :thumbsup: .


    Viele Grüße

    Heinrich

  • Hallo zusammen - und weiter geht es mit dem Baubericht.


    Nachdem alle Abdeckungen der Treibstoffleitungen an der ersten Stufe montiert waren, ging der Bau voran mit dem Aufkleben zahlreicher kleiner Wartungsklappen, wobei ich die runden Deckelchen mit dem Drehstanzer ausgestochen habe. Da die Durchmesser meiner Stanzwerkzeuge in 0,5 mm Schritten abgestuft sind, waren hier kleinere Kompromisse nötig.

    War aber kein großes Problem, da ich als Material doppelt ausgedruckte Bögen benutzte und die kleinen runden Teilchen einfach aus größeren Bauteilen mit der richtigen Farbe ausgestanzt habe.

    Danach ging es zum zweiten Mal an den Bau des oberen Kugeltanks. Die erste Version gefiel mir ja nicht, wie bereits oben erwähnt.

    Dem Tipp von KaEm folgend habe ich diesmal dünneren Karton benutzt. Das ging sehr gut - vielen Dank nochmal :) .

    Im nächsten Bild ist die erste Scheibe des Tanks bereits montiert:

    Nachdem die Halbkugel komplettiert war ging es an das Ausschneiden des gitterförmigen Stufen-Verbindungsringes. Dieses Verbindungsstück zwischen erster und zweiter Stufe ist offen gestaltet, um dem Abgasstahl der zweiten Stufe nach deren Zündung freien Austritt zu gewährleisten. Bei diesem "hot-staging" genannten Verfahren wird die erste Stufe erst abgetrennt, nachdem die zweite Stufe gezündet wurde. So wird auf einfache aber etwas riskantere Weise sicher gestellt, dass die Treibstoffe der zweiten Stufe Richtung Tankbodenöffnung gedrückt werden.

    Im Maßstab 1:250 war das Ausschneiden der filigranen Struktur eine echte Herausforderung und erforderte viel Sorgfalt und Geduld - nächstes Bild:

    Da alle Kanten des aufgedoppelten Kartons zu färben waren, habe ich gleich das komplette Gitter mit Tamiya-Farbe gestrichen. Das hat auch gleich die Stabilität erhöht.

    Nun fehlten nur noch die vier Stabilisierungsgitter am unteren Teil der Rakete.

    Die Gitter selbst habe ich aus Fotoätzgitter geschnitten.

    Da die Halterungen sehr filigran sind, kam für mich nur eine Fertigung aus 0,4 mm Messingdraht in Betracht.

    Hierzu habe ich mir zuerst eine Schablone aus Holz hergestellt. Um diese wurde dann der Draht gewickelt - nächstes Bild:

    Danach wurde der Draht aufgeschnitten, die erhaltenen Teile...

    ... in Form gebracht und in eine zweite Lochschablone gesteckt ...

    ... wo dann die Querverbindung angelötet werden konnte:

    Nach dem Trennen wurden die Teile in entsprechende Bohrungen an der Rakete eingesetzt:

    Hernach wurden dann die Verstrebungen unter Zuhilfenahme des Baubogens gefertigt...

    ... und mit Sekundenkleber an der Rakete befestigt. Hiernach kam wieder die Tamiya-Farbe zum Einsatz.

    Nach dem Anbringen der Gitter - auch mit Sekundenkleber - war die erste Stufe dann fertig - folgende Bilder:


    Weiter geht es nun mit dem Bau der zweiten Stufe.


    Viele Grüße

    Heinrich

  • Öh ... 🤔


    Neben Deinem Hauptberuf als Gehirn/&Micro-Gefäschirurg 👨‍⚕️ baust und

    reparierst Du in der Freizeit schweizer Präzisions-Uhren ( neben Deinem Studium

    als Nano-Chemiker) ? 😳


    Oder ? 😏

  • Hallo zusammen und weiter im Baubericht der N1:


    Bevor ich mit der zweiten Stufe begann, habe ich nach wiederholtem Studium der Fachliteratur festgestellt, dass ich bei der Befestigung der Stabilisatoren an der ersten Stufe einen Fehler gemacht habe. Wie auf den beiden letzten Bildern des Berichtes zu sehen, ging ich davon aus, dass das Gelenk der Stabilisatoren am Scheitelpunkt der Stützkonstruktion liegt. Das ist jedoch falsch! Der Drehpunkt liegt vielmehr direkt am Rumpf an den oberen Dreiecksstützen. Das habe ich korrigiert. Die Stabilisatorgitter wurden also mit sanfter Gewalt wieder von den Stützen gelöst und nun horizontal angebracht - also in der ausgeklappten Stellung. Am Rumpf angeklappte Stabilisatoren konnte ich nicht mehr darstellen, da die Stützen ja durch Löcher in den Rumpf gestreckt waren und somit nicht mehr zerstörungsfrei zu lösen waren.

    Das nächste Bild zeigt einen der neu angeklebten Stabilisatoren mit Montagehilfe zum Einstellen des korrekten Winkels:


    Danach konnte ich mich endlich der zweiten Stufe zuwenden.

    Hierzu mußte die nächste pdf-Datei heruntergeladen und ausgedruckt werden. Wobei das Ausdrucken und nachträgliche Verkleinern am Laserdrucker einen sehr großen Farbunterschied zur ersten Stufe der Rakete nach sich zog.

    Die direkte Einstellung der Verkleinerung im Druckmenü brachte bessere Ergebnisse. Ein kleiner Farbunterschied blieb trotzdem bestehen.

    Für Hinweise, wie man das besser machen kann, bin ich sehr dankbar.

    Die zweite Stufe wurde analog zur ersten gebaut, wobei weit weniger Triebwerke zu bauen waren, wie die folgenden Bilder zeigen:

    Die End-Rundungen der Treibstoffleitungsverkleidungen brachte ich allerdings im Maßstab 1/250 mit dem von mir ausgewählten 120 g-Papier nicht mehr hin. Hier mussten halbierte und in Form geschliffene Zahnstocher herhalten (Schande über mich :S ) Aber Holz ist ja auch Zellulose :rolleyes: - nächstes Bild:

    Noch anspruchsvoller als bei der ersten Stufe war das Ausschneiden des Stufentrennungsgitters. Aber es war mit viel Geduld und Sorgfalt möglich - folgendes Bild:

    Nachdem dann noch kleine und kleinste Details ausgeschnitten, gefaltet und am Rumpf anzubringen waren, war die zweite Stufe fertig und konnte mit der ersten verheiratet werden.

    Die beiden Stufen zusammen erreichen nun schon eine stattliche Höhe, wie im folgenden Bild zu sehen:

    Weiter geht es nun mit Stufe drei.


    Bis dahin

    Heinrich

  • Moin zusammen,



    hier kommt noch ein update vor Weihnachten über den Bau der N1.


    Wie angekündigt, ging es mit Stufe Nr. 3 weiter, was eigentlich ganz flott ging, da die Anzahl der Triebwerke nun nur noch vier betrug (folgendes Bild):



    Allerdings wurden die Details auch kleiner, wie man sieht:



    Im Gegensatz zur zweiten Stufe waren die Abdeckungen der Treibstoffleitungen bei Stufe 3 einfacher gehalten und konnten vollständig aus Papier aufgebaut werden. Die Fertigung der runden Kappen aus Holz erübrigte sich:



    Da ich ja die Nutzlastsektion aufgeschnitten mit inneren Details, wie z. B. dem Mondlandegerät bauen möchte (mal sehen, wie weit ich damit kommen), musste auch an Stufe 3 der oben liegende Treibstofftank dargestellt werden. Da dieser nicht im Baubogen enthalten ist, habe ich den Tank von Stufe 2 kurzerhand auf das erforderliche Maß verkleinert. Das stellte keine Probleme dar – nächstes Bild:



    Bevor nun alle weiteren Details an Stufe 3 angebaut werden, habe ich schon mal eine „Anprobe“ auf dem Rest der Rakete vorgenommen.


    Wie zu sehen, hat die N1 nun schon eine imposante Höhe angenommen.


    Sie ist mittlerweile höher als die Masten meiner PASSAT, die im Hintergrund zu sehen ist:



    Das ist das Interessante beim Bau von verschiedenen Modellen im gleichen Maßstab.


    Wenn später noch die Nutzlastsektion aufgesetzt wird, bekommt man eine Ahnung von den gewaltigen Ausmaßen der N1!



    Davon später mehr.


    Wünsche allen schöne Weihnachten und einen guten Start ins neue Jahr


    Heinrich

  • Moin zusammen!


    Wie oben angekündigt, habe ich mich nach Stufe 3 der N1 mit deren Nutzlastsektion beschäftigt.

    Diese enthielt innerhalb einer mächtigen Verkleidung den sogenannten Block G (4. Stufe), den Block D (Abstiegsstufe mit Mondlander) und das Mondorbitalschiff SOJUS.

    Der Block G diente für den Einschuss in die Transferbahn zum Mond (LTI - Lunar Transfer Injection) und sollte damit die gleichen Aufgaben erfüllen wie die 3. Stufe der Saturn V.

    Der Block D sollte die Kombination aus Mondlander und SOJUS in eine Mondumlaufbahn und gleichzeitig den Lander auf die Abstiegsbahn bringen.

    Als Basis für den Bau der Komponenten diente mir das Buch "DIE N1 - MOSKAUS MONDRAKETE" aus dem Motorbuchverlag.

    Dieses Buch enthält sehr schöne Risszeichnungen der verschiedenen Komponenten.


    Diese habe ich mittels Kopierer auf den Maßstab 1/250 gebracht und von dort mittels Messschieber die Maße abgenommen.

    Zur Herstellung der Abwicklungen der zahlreichen Koni habe ich mit ein Excel Programm gebastelt, in das ich die Höhe, den großen und kleinen Durchmesser eingebe und die beiden Durchmesser der Abwicklung und den Winkel erhalte.

    Das wurde dann mit Inkscape umgesetzt.

    Das nächste Bild zeigt ein Beispiel meiner amateurhaften Konstruktionsarbeit :rolleyes: .

    Wie zu sehen, bekam ich meistens gleich mehrere Abwicklungen der benötigten Teile und konnte so entspannt zusammenkleben.

    Ein Beispiel für einen fertigen Torus förmigen Treibstofftank ist hier zu sehen.

    Die beiden Tanks mit dem Raketenmotor des Blocks G zeigt folgendes Bild,

    wobei ich kugelförmige oder halbkugelförmige Bauteile aus entsprechen verkleinerten Versionen das Download-Bogens der N1 aufgebaut habe.

    Hier war also keine Neukonstruktion erforderlich.

    Ein Ergebnis sieht man hier:

    Dieses Vorgehen erforderte natürlich das Anmalen der Bauteile mit Tamiya-Farbe.

    Eine besondere Herausforderung war die Herstellung des Gitters zwischen Treibstoff- und Oxidatortank des Blocks D.

    Hierzu konstruierte ich mit Inkscape eine Art Schablone, fixierte 0,4 mm Messingdrahtabschnitte darauf und verlötete sie nachher- nächstes Bild:

    Das fertig montierte Gitter sieht man hier.

    Die fertig montierten Tanks und Triebwerke der Blöcke G und D neben der verwendeten Zeichnung zeigt das folgende Bild.

    Bleibt noch zu erwähnen, dass die Pumpen-Turbinenaggregate der Raketenmotoren aus Messingdrahtstückchen gebaut wurden.

    Die folgenden Bilder zeigen die dritte Stufe der N1 mit aufgesetzter - teilweise fertigen - Nutzlast und daneben deren äußere Verkleidung.


    Weiter geht es nun mit dem Mondlander.


    Bis dahin

    Heinrich