Идеальный корабль Земля - орбита

animus ulterius>>"кто хочет бутерброд с колбасой за миллион баксов? А с сыром? Никто? Значит бутерброды вообще никому не нужны, на них и желающих не нашлось, и почему они вдруг появятся."
Владимир Малюх>Вы забыли про размер бутербродов А дешевле этих самых бутербродов такого размера не бывает как показывает инженерная практика.

Вот тут как раз вдаваться в детали аналогии не надо, она на это не расчитана. Под бутербродом имелась ввиду возможность запуска пресловутых 100т на низкую орбиту. На инженерную практику же ссылаться не надо - инженеры по сути своей занимаются реализацией невозможного и материализацией несуществующего
Сошлитесь вот в 1900 году на инженерную практику, дескать на автомобиле можно за 5 сегодняшних центов/км комфортно (с кондиционером, любимой музыкой и ночёвкой) проезжать по тысяче километров в день. Или что летательный аппарат тяжелее воздуха, на 80% из стали, может достичь скорости трёх махов, да ещё сбить где-то там где-то подобный себе аппарат. Или что куском металла можно взорвать целый город. Или что люди Луну топтали...

animus ulterius>>Предложите запуск этих 100т по 1к$/кг, вокруг этого весь этот топик и крутится. То что было, делалось без расчёта на прибыли, надеюсь спорить не станете.
Владимир Малюх>Да как вы в толк не возьмете, что эта цифра нереальна, как философский камень и мировое братсво народов!

Ваше утверждение и аналогия безосновательны. Нет никаких фундаментальных причин, препятствующих достижению этой цифры - было бы желание. (а насчёт народов - не зарекайтесь)

Владимир Малюх>В том-то вся и загвоздка. Ну не бывет и все тут.

Вы просто бьёте рекорды убедительности и проницательности (см. выше)

Владимир Малюх>Причин много, но в основном из-за того, что объем и стоимость создания огормная а спрос маленький на такие здоровые ПН. А мелкие КА выводить удобнее, дешевле и главное надежнее мелкими же носителями.

Если бы так думали люди, трудами которых фантастика становится обыденностью, то мы бы с вами сейчас скотинку пасли, а не в инете сидели в КРоНовском форуме.

RD> Конечно, уменьшить стоимость вывода ПН на орбиту было бы очень неплохо. Но за счет чего?

Исключительно за счёт напряжения многочисленных мозгов Впрочем, как всегда.

RD> Использовать ВРД, чтобы при прохождении плотных слоев атмосферы сэкономить на окислителе? Какой при этом использовать старт – горизонтальный или вертикальный?

А что если... горизонтальный старт на спине чего-то вроде Мрiи, а сам кораблик несёт крылья, ЯРД для подъёма наверх, и свой маленький ВРД для маневрирования в атмосфере и посадки. Что для маневрирования в космосе - не знаю, например маленькие ЖРД. Пусть это "компот", но лишь бы заработало..

RD> Либо придумать что-то принципиально новое?

Придумывать, но своим чередом - скажем, используя меньшую долю выделяемых на всё это ресурсов.

RD> Но, допустим, все же удастся значительно уменьшить стоимость вывода. Думаете, все проблемы на этом закончатся?

Останется главный вопрос, зачем эта ПН там нужна?

Т.е. ВЫ меня спрашиваете зачем запускать что-то большое и тяжёлое на низкую орбиту?! Это после 14 страниц аргументированного хотения на Марс?!! =)

RD> Но обязательно ли при этом ударятся в гигантоманию?

Ох как прав был CaRRibeaN про фильтры...

При всем многообразии предложений во время дисскусии, наибольшей популярностью, все-таки, пользуется реактивный способ движения. И это удивляет. Да, реактивное движение оптимально для открытого космоса, там где не на что "оперется", однако весьма неэфективно там где есть высокая гравитация (потери топлива на подьем самого топлива, из известной формулы).
Мне непонятно почему, в качестве хотя бы первой ступени, не рассматриваются различного рода "катапульты". Заданные начальные условия ("Земля-орбита") подразумевают, что имеются практически неограниченные энергетические возможности при старте - а это главное условие функционирования "катапульты". При этом под "катапультой" надо понимать широкий спектр устройств, отличительной чертой которых является предварительное аккамулирование энергии, для последующего движения.
Один из возможных вариантов.
Представим корабль в виде полого, диска-маховика, центральная часть которого представляет собой турбину. Раскручиваем такой диск до очень высоких скоростей, одновременно, за счет центробежных сил, закачиваем в полости какой-либо балласт (газ или жидкость), это позволит аккамулировать больше энергии. При движении такой корабль как-бы "ввинчивается" своей турбиной в атмосферу, приобретая вертикальную скорость за счет потери скорости вращения, что в свою очередь приводит к повышению давления балласта в центральной части. Истечение балласта через сопло в центральной части диска, даст дополнительную тягу кораблю, по мере замедления вращения. В центральной части такого корабля возможно устройство наподвижной капсулы для экипажа. В качестве подшипника можно использовать эффект "воздушной подушки".
Не настаиваю, что предложенная схема оптимальна. Но, принципиально, "катапультирование" заслуживает тщательного рассмотрения.

Ну уж явно не диск с турбиной, а некий пропеллер. У него есть теоритический предел - 1 М. Ну наверное со сверххвуковыми лопастями можно добиться... парочки-то врядли.... Ну скажем 1.5 М. Т.е. останиться всего ничего - этой разлапистой конструкций набрать в т.ч. и в атмосфере (а Сх у нее може быть и поболее 1) 8.8-9 км/с Я думаю вы потеряете ГООООРАЗДО больше, чем наберете, поская ПН с помошью этого пылесоса.

А почему не рассматриваются катапульты? - технические проблемы, фундаментального характера (если хотите распишу).

Этот вентилятор больше 1.5 М не наберет, а потеряет в атмосфере ГОООРАЗДО больше. (Сх у него заведомо выше 1).

Катапульты - не рассматриваются по фундаментальным техническим ограничениям (те же потери в атмосфере) .

Фундаментальные проблеммы? Очень интересно.

Очень просто - во-1 очень велики потери в атмосфере и все что с этим связанно (обгорание etc) и плохое соотношение ускорение/длинна. При реализуемых для космических ПН нормальных ускорениях длинна ускорителя сотевит десятки км, и соответсвенно - невозможность варьеровать наклонение.

ЗЫ: Если мы метнем полусферическую капсулу стали (плотн 7.5) диметром 40 см под углом 45 к горизонту на скорости 20,1 км/с - мы ее выведем на орбиту.

ЗЫЫ: Для этого понадобиться Хааароший МК, тонн так на 10 ВВ.

Уже неинтересно повторять одно и то же - на обсуждение был поставлен вопрос о путях реализации конкретной задачи. За все высказанные по теме мысли и идеи выражаю благодарность, а остальное всё - оффтопик, и дальнейшие споры и убеждения считаю пустой тратой траффика.
За сим тема объявляется исчерпавшей себя и условно закрытой

П.С. А про объединение народов не поленюсь лишь повторить - не зарекайтесь.

Moon>Какое обгарание? Какие скорости? Какой "угол к горизонту" ?

Это я про ЭМ-катапульту.

Moon>Маховик-турбина нужен, всего лишь, для вывода второй ступени (того-же ЯРД) за пределы атмосферы.
И это одна из множества возможных схем , частный случай обшего подхода.

Ты знаешь, меня ломает считать энергетику, ну собсно говоря считается она просто - максимальная радиальная скорость твоего маховика - ~700 (±200) м/с. Скажем для диаметра 30 м это значит 7.4 оборота/сек => радиальная скорость 46.6 рад/сек. Теперь берешь ф-лу потенциальной энергии вращяющегося диска (а именно Jw²/2 где J - момент инерции, и считаешь максимальную энергию, ну для диска сначала, толщиной в половину своего. И плотностью, ну скажем 2. Как только получишь - напишешь и я тебе расчитаю высоту подьема. Она окажеться мизерной, 100%, ...цать километров максимум. А что бы еще и скорость придать нормальную в этой точке.

Вобщем проект выглядит несколько бредово... Гигантский вентилятор... Бррр.

J цилиндра равен=1/2mR²

quote:

---

Знающий народ, обрисуйте subj, основываясь на существующих практических и исследуемых принципах, т.е. на основе реальных возможностей на ближайшие лет 30, без фантастики.
Основные параметры:
- подъём сотни-другой тонн на LEO
- полностью многоразовый
- экологически терпимый (в пределах атмосферы)
- ресурс - лет 20 (с ремонтами)
--
vivere militare est

---

 

Говорят, тяжёлые носители невыгодны. 100-200 тонн на LEO, мол, во-первых, дорого - в расчёте на килограмм - а во-вторых, не нужно - нет таких нагрузок, которые нельзя было бы разделить. Мне такая аргументация не совсем понятна - кажется, и Энергию делали в том числе и для снижения цены килограмма - хотя с ней получилось даже хуже чем у Шаттла, который хоть летает - да и нагрузки такие можно придумать - скажем, крупные модули больших орбитальных станций, экономия на уменьшении стыковочных узлов хотя бы. Но допустим, что это так. Это значит, что в ближайшие 30 лет тяжёлых носителей не будет.

Полная многоразовость. Я думаю, что, пока полёт в космос не сопоставляется со стаканом газировки из автомата - т.е. по цене будет не больше, скажем, 20% от месячной зарплаты, и по простоте получения - как поездка на электричке, - будет желание делать такие системы многоразовыми. Ручки одноразовые популярны, а вот автомобили уже нет. Самолёты и суда - тоже. А они вроде гораздо ближе к космическим кораблям, чем молочные пакеты, одноразовые шприцы и колготки. Хотя, может, когда-нибудь и будет по другому. Итак, я считаю, что многоразовость будет преследоваться и дальше - несмотря на то, что сейчас летать одноразовым Союзом выгоднее всего.

Как наиболее просто достичь многоразовости? Думаю, это всё же горизонтально стартующие системы - либо двухступенчатые, где первая многоразовая ступень поднимается "высоко" и на относительно "большой" скорости сбрасывает вторую многоразовую ступень, которая целиком выходит на орбиту - представьте себе усилия по стандартизации соединения первой и второй ступеней от разных изготовителей - либо одноступенчатые, с большим упором на сверхлёгкие материалы. Интересно, кстати, прикинуть, какая из этих двух систем может, в принципе, поднимать больший груз на LEO.

Экологичность - это, наверное, надо рассматривать непременным условием. Керосин с кислородом относительно хороши, но, наверное, когда-нибудь и от них нос будут воротить, так что исследования и здесь не помешают. Ну, а пока что метан и керосин - и, конечно, водород - лучше НДМГ и твёрдых топлив, на них и надо ориентироваться.

С ресурсом многоразовиков особых проблем не видно. За примером далеко ходить не надо Спейс Шаттл. Да, конечно, система далека от идеала - но конкретно по ресурсу 20 лет выдерживает. Летает, конечно, реже, чем планировалось - и сильно реже, чем хочется - но летает уже 20 лет, а собирается и ещё минимум 10. С ремонтами, конечно. Делалась, заметим, в конце 70-х годов, прошлого века . Сейчас бы, наверное, такого ресурса можн было бы попроще достичь. Надеюсь.

Да, кстати, а как эта фраза на латыни переводится?

Тут спрашивали об одноступенчатом носителе ;-), откуда и вся эта экзотика. Если одноступенчатый не нужен - никаких проблем!
Двухступенчатая горизонтально стартующая система. Первая и вторая ступени - кислород-керосин или кислород-метанные. Первая представляет собой тяжелый самолет с расчетным режимом полета на ТРД - 2М, и комплектом ЖРД для кратковременного заатмосферного разгона до 10-15М. Плюс, естественно, система охлаждения и теплозащиты обшивки. Выглядит.. хмм.. как X-33. Этакое летающее крыло со стабилизаторами по бокам. Вторая ступень очень похожа на первую, что снижает затраты на разработку, но меньше раза в два по размеру. Баки те же, теплозащита - лучше, на уровне спирале-бурана. Есть ТРД, что дает возможность атмосферных маневров при посадке. На 'спине' несет контейнер с ПН, внутри - пассажирский отсек. Для носителя на 700 тонн стартового веса ПН составит тонн 15. Для 1000... хмм... не уверен, что такое может взлететь с опорой на воздух...

Какое обгарание? Какие скорости? Какой "угол к горизонту" ?
Маховик-турбина нужен, всего лишь, для вывода второй ступени (того-же ЯРД) за пределы атмосферы.
И это одна из множества возможных схем , частный случай обшего подхода. Возможность аккамулирования энергии, вот что интересно рассмотреть. Кстати, красиво решаются и вопросы экологии, и возможность многоразового использования.

Ну я же не сказал 'точь в точь X-33'. Я сказал 'похож' - в частности, стабилизаторы X-33 слишком близко расположены для наспинного таскания крупных грузов. А так... более плоский, чем 33й, большего удлинения... в общем, Zenger - только на первой ступени применяется не ГПВРД, а банальнейший ЖРД для разгона и не менее банальные ТРД для выхода в точку старта.
Ну, и предусмотреть системы аварийного слива топлива первой - бе в случае отмены запуска птичка может сесть даже с заправленным ОК на спине (800 тонн первая ступень, из них - 600 - топливо, 120-вторая, из них - 70-топливо, еще 20 - ПН), и, возможно - второй ступени. Ну, там расстыковку в воздухе предусмотреть, масштабируемость опять же (если в качестве первой ступени применять вторую, на нее в свою очередь можно повесить совсем мелкий ОК на те самые 15-20 тонн с расчетной ПН в 1-2 тонны - самое оно для извоза).
На первую ступень поставить РД-170 в количестве 2-3 штуки, на вторую - HK-33 - тоже 2-3 штуки... вот только с ТРД проблема. С дурной гиперзвуковой аэродинамикой запас тяги для взлета нужен не менее половины веса - то есть 400-500 тонн. Это 20 двигателей - 5 пакетов по 4 штуки.... причем их еще надо скомпоновать с ЖРД...

Пришло в голову - а ведь к малому кораблю амы с X-33 очень близко подошли Ведь взять прототип, поставить на нем алюминиевые баки, а недобор скорости компенсировать еще одной ступенью, подобной (но меньшей по размеру) основному кораблю. Тонн 10 такая конструкция точно выведет. Или как такси сможет работать.

hcube -

X-33 не очень приспособлен для горизонтального полёта. Взлёт у него вертикальный, при посадке планирует. Крылышки у него вверх подняты, что делает его несколько похожим на БОР-3 - и подтверждает светлость идей молниевцев . А вот как одноразовый носитель он мог бы быть хорош... уверяют, что двигатель у него почти доведён, ещё более закончена теплозащита, дело за малым - топливные баки расслаиваются от криогеники... по крайней мере, ВВС США пытаются поддержать проект, вроде...

avmich>hcube -

avmich>Крылышки у него вверх подняты, что делает его несколько похожим на БОР-3 - и подтверждает светлость идей молниевцев

Если быть точным - Микояновцев, ставших молниевцами

CaRRibeaN
Не вижу "фундаментальных проблем" в том что-бы увеличивать до необходимых параметров как диаметр так и радиальную скорость.

Да, и на счет "бредовости", интересно, что говорили в свое время о проекте полета в космос верхом на "ядовитой, керосиновой горелке" ?!

Ну естественно, если исходить из "я так считаю" проект вам кажеться очень даже рулезным. А вы, блин, посчитайте. Что может добавить ваш вентилятор и чего это будет стоить. Я вам все данные привел.

Moon>Да, и на счет "бредовости", интересно, что говорили в свое время о проекте полета в космос верхом на "ядовитой, керосиновой горелке" ?!

Ну ладна вы смайлик привели... А то бы ответил. А вообще - ничего не говорили, а считали.

CaRRibeaN

Расчеты... лукавая штука. Ну да ладно.

mgh=mr2*w2/2 (I=mr2 - момент инерции для кольца (обруч), что более уместно).

Вообщем при h=100 км, V~2-5 км/с , в зависимости от КПД на подьем. При том, что трение у кольца незначительное, потери, я даже завысил. Кстати, почему такие ограничения d=30м v~700(±200)м/с.

Так, имхо вы забыли про атмосферу Это первое.

Что это вы за цифры приводите? Я вот зделал расчет без учета потерь, хотя это не так конечно - получилось 24430 м подьема_ этого кольца, с естественно скоростью 0 на этой высоте. Если приплюсовать еще сюда все потери, надо думать, что мы вообще никакого эффекта не получим - несколько км от силы. Зато сколько усилий вложим.

Moon>Кстати, почему такие ограничения d=30м v~700(±200)м/с.

Диаметр - какой хотите, радиальная скорость определеятся прочностными характеристиками материалов. Есть материалы и в 900 м/с, но это не для нас.

Если вы обьясните что это за цифры и откуда они, можем продолжить говорить

Угу. Ну там, подумаешь, какой-то вакуумный кожух, подшипники магнитные - их весом можно пренебречь... Да и 1.5 км/c вращения - не скорость! Подумаешь, всего в 4 раза больше скорости пули, какая мелочь!

Moon>даже использую для создания подьемной силы.

щаз. Как только ваш пепелаз превысит определенную скорость и затормозиться в вращении до срыва потока с лопастей (это уже сложные диффуры, но на вскидку - линейно, точнее надо спрашивать наших динамиков. Т.е. Если мы возьмем что для радиальной скорости в 700 м/с у нас вентилятор пашет до 2М, то это означает что при 350 м/с у нас тяга будет только до 1 М. Это мое имхо, наверное не так). Затем ты забываешь что у тебя не только лопасти, т.е. сопротивление есть на любой скорости вращения. И, думается это очень серьезные потери-то будут - у винтов большие Сх - больше 1.

Moon>Это просто, уравниваем потенциальную энергию тела массой m на высоте h, с его же кинетической энергией вращения,

Т.е. V - это радиаьная скорость обруча?

Moon>так как увеличение V в два раза дает увеличение кинетической энергии в четыре, то я и написал V~2-5 км/с

Чесно говоря не знаю как считается давление и разрывные давления, но при 1400 м/с у нас ускорение на обруче будет 65 тыс. g Нормально, да? Для сплошного диска я даже представляю как посчитать (проинтегрировать по r уравнение ro*r²4Pi) Как раз давление и получим... Правда с размерностями надо думать. Ну да не важно

Moon>Хотя, вобщем признаю, что слабым местом у проекта являются именно прочностные хар-ки материалов. Но это проблема скорее техническая, но не как не фундаментальная.

Мда? Т.е. увеличить минимум в 2 раза - это решаемая проблема? Слабо вериться.

CaRRibeaN

Что такое пепелаз?

Ну, а раз "фундаментальных" возражений нет, рассмотрим технические.

Уже существуют проекты т.н. супермаховиков с V>1000 м/с. Кстати, в ответ на вопрос, V - это линейная скорость, V=wR где w-радиальная скорость(надеюсь правила преобразования уравнений, напоминать не надо ). Так, что порядок необходимых скоростей уже достигнут. Конечно нужны доп. иследования в двух направлениях, во-первых улучшение прочностных характеристик материалов, во-вторых поиск возможности снижения напряжений вследствии центробежного ускорения .
Что касается сопротивления атмосферы. Я не большой знаток аэродинамических расчетов, но, думаю при таких скоростях вращения, нет необходимости "тянуть" лопасти от кольца к центру вращения. Наверняка для создания необходимой подьемной силы( которая должна быть направленна вверх и к центру, для снижения центробежной силы) , достаточо будет определенного "рельефа" на поверхности кольца.

Вообщем, признайте, уже сейчас, можно создать действующую модель (без ПН в центре) с высотой подьема как минимум до 50 км. , а это очень даже неплохо для начала.

hcube
Лобовое спротивление полету пули и скользящее сопротивление вращению кольца, все-таки, как говорится "две большие разницы".
Да и, что такое "вакуумный кожух"?

Про атмосферу помню (а как иначе, из-за нее весь сыр-бор ), и даже использую для создания подьемной силы. Может смущает скорость подьема? Так она может быть и относительно небольшой.
Что за цифры? Это просто, уравниваем потенциальную энергию тела массой m на высоте h, с его же кинетической энергией вращения, т.е. mgh=mr2*w2/2, или (для обруча) mgh=mV2/2 , отсюда при h=100 км V=1400 м/с , так как увеличение V в два раза дает увеличение кинетической энергии в четыре, то я и написал V~2-5 км/с , что думаю хватит и на трение, и на конечную скорость, и даже на снижение центробежных напряжений(с помощью дополнительных аэродинамических плоскостей).
Хотя, вобщем признаю, что слабым местом у проекта являются именно прочностные хар-ки материалов. Но это проблема скорее техническая, но не как не фундаментальная.