ракета до Земли

Теги:космос
 
1 2 3

au

   
★★
Кто может - подскажите. Задача формулируется примерно так: возможно ли это при данной схеме и в пределах общей массы штуковины.
Ракета с Луны до Земли, предел массы на старте — 50 кг. Схема примерно такая: выход на минимальную орбиту (10-15км), и дальше разгон на ЭРД от солнечной панели, выход на LEO и дальше на парашюте мягкая посадка, или без парашюта (за счёт формы) — не очень жёсткая в море-океан. Полезный груз - 1 кг. Время от появления на Луне до старта этой ракеты — годы (0-10). Если возможно, то интересны детали.
 
Это сообщение редактировалось 14.07.2006 в 08:28
RU Андрей Суворов #14.07.2006 09:29
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

а зачем такая сложная схема? Вот в Е-8 была здоровская система - взлетай себе вдоль лунной вертикали, пока топливо не кончится, и сам в Землю (а при старте с определённой линии на лунной поверхности - так даже на территорию РФ/Казахстана.

Отношения кинетических энергий для орбитальной и скорости убегания - всего двойка.
 

au

   
★★
Затем что в Луне-16 и т.п. эта штука 500+ кг весила, да и ждать старта годами не предполагалось. У меня есть сомнения что в 50кг и годы такая штука масштабируется. Тем более есть смысл воспользоваться достижениями и отсутствием спешки, и разогнаться на ЭРД с возможностью хотябы включать/выключать его чтобы вовремя и куда надо упасть. Хотя кроме уже указанных цифр я на деталях воплощения не настаиваю, а спрашиваю :)
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Если стартовая масса 50 кг - не факт, что с ЭРД имеет смысл заморачиваться. Скорее всего, будет только хуже.
В 50 кг почти нереально упихать даже просто спутник с ЭРД, не говоря о движке для взлёта с Луны.

Нет-нет, в такой железке ЭРД нафиг не нужен.
За счёт него удастся получить выигрыш по массе в 1,5-2 раза, но придётся помимо ЖРД тащить еще сам ЭРД и электрику для его запитки. В результате помимо жуткого геморроя получится как бы не проигрыш в массе.

Если эта штука должна стоять и ждать старта годами - ЖРД на вонючке, другой здравой альтернативы, пожалуй, нет.
 

au

   
★★
Ну раз так, может подробнее выскажетесь? Подходящий движок из существующих, примерно оценка габаритов, ограничения на старт,...
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
В смысле - подробнее?
Подробнее о том, почему ЭРД не влезет, или чего?
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
А... не, в плане ЖРД советовать не возьмусь особо - не копенгаген, не моё.
Кстати, если есть реальная потребность и возможность хоть как-то оплатить (скажем, через гранты университетские), в смешных для той же Австралии суммах - можно попробовать поговорить с одной космической конторой, заказать анализ ситуации.
 

au

   
★★
Не, платить пока рано. Это, т.сказать, для души :) Хочу знать получится ли такое в 49+1кг, и если получится то как в принципе.
Если бы было "организованно", всё совсем иначе бы излагалось ;)
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Да там, между нами, оплата может быть символической - порядка пары сотен зелёных бумажек :)

А в целом, ИМХО - возможно, почему нет.

Кстати, для начала неплохо бы вытащить на свет божий цифирь по Е-8 в качестве реперной точки.
 

au

   
★★
Ну так я написал. У Луны-16 и далее 20/24 было 512-514кг, около того. Долетало до земли 30 с чем-то.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Не, я имею в виду более детальную развесовку.
 
RU Андрей Суворов #14.07.2006 13:17
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Смотри - вакуумный однокомпонентник на гидразине даёт УИ в районе 240 секунд. Это значит, что запас топлива должен составлять 63% стартовой массы. С учётом незабора и гарантийных остатков - 68%. При стартовой массе в 50 кг это составит 34 кг. Это шарик диаметром 42 см. Берём толщину его стенки 1 мм и получаем вес в 5 кг. Баллон с гелием для наддува и ориентации и гелий вместе будут весить 1 кг. Остальная газовая арматура, включая клапан, ещё 0,5 кг.
Камера из углерод-углеродного композита на тягу в 40 кг будет весить меньше пятидесяти граммов. Совершенно неохлаждаемая. Ещё столько же будут весить узлы крепления. Ещё 0,4 кг - жидкостная арматура, включая клапан гидразина. Положим ещё килограмм на конструктивные элементы. Ещё два килограмма будут весить гелиевые сопла ориентации и стабилизации, вместе со всей арматурой к ним. (качать основной двигатель мы не будем, нам нужно только парировать возмущения).
34+5+1+0,5+0,5+2=43 кг.
На электронику управления, спускаемый аппарат, антенны и т.д., осталось 7 кг. Если сделать бак гидразина из литий-алюминиевого сплава, ещё пару килограмм можно сэкономить.

Килограммовый груз на Землю, конечно, так не спустить, но килограммовый спускаемый аппарат - вполне.
 
RU Андрей Суворов #14.07.2006 13:34
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Немного обсчитался. При тяге в 40 кГ и стартовой массе в 50 гравитационные потери будут 330 м/с, а это многовато. Ограничив перегрузку перед отсечкой 4 "g" получаем тягу двигателя 64 кГ, это даст гравпотери ок. 200 м/с.
Такое большое значение гравпотерь объясняется тем, что мы летим всё время вдоль лунной вертикали.
Для компенсации 200 м/с гравпотерь нужно дополнительно 1,5 кг отобрать у сухой массы и добавить топлива. Шарик не изменится, я его объём и вес взял с небольшим запасом, но от 7 кг останется только 5,5
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Чего-то УИ больно паршивый... Казалось бы, 350 с - не бог весть что, вполне достижимо. Стоит ли так ронять характеристики, аж до 240 с? ИМХО, нет. Упрощение не стоит проигрыша. Как и упрощённая траектория полёта. Уж автоматику-то сейчас сделать можно.
 
RU Андрей Суворов #14.07.2006 14:38
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

350? На высококипящем окислителе? Это на каком же? Побойся бога!
У НАСОСНОГО двигателя "Бриза" 326 секунд.
Сколько будет весить турбонасосный агрегат для движка с тягой 64 килограмма?
Сколько будет весить система обеспечения запуска?
Сколько в них будет движущихся деталей, которые должны будут стоять в условиях космического вакуума 5-10 лет,
а потом вдруг включиться и развить 100 000 об/мин (а меньше для такого маленького не хватит)?
Я ведь написал 240, а не 250 секунд, чтобы бак был полегче и гелия для наддува взять поменьше.
Чтоб давление в камере выше 10 атм не задирать.

Посмотри параметры движка четвёртой ступени Пегасуса - он как раз такой, однокомпонентник на гидразине.
И на Галилео, и на Кассини, и на Новых горизонтах стоят однокомпонентники на гидразине, видать, неспроста.

Прикреплённые файлы:
mr107b.jpg (скачать) [42,65 кбайт, 26 загрузок] [attach=408]
 
 
 
Это сообщение редактировалось 14.07.2006 в 14:47
RU Андрей Суворов #14.07.2006 14:49
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Маленький он какой-то, надо поставить 4 штуки и управлять разнотягом, раз уж он всё равно регулируемый :) Сэкономим гелий, и массу сопел.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Андрей Суворов
350? На высококипящем окислителе? Это на каком же? Побойся бога!
У НАСОСНОГО двигателя "Бриза" 326 секунд.
 


Ну, погорячился :)
Я параметры химии не очень в памяти держу, так, по порядку величины... Сколько там на Аполлонах было - 320, 315? Ну не суть, по сравнению с 240 - небо и земля.

Сколько будет весить турбонасосный агрегат для движка с тягой 64 килограмма?
 


Добро, берем движок с наддувом.

Чтоб давление в камере выше 10 атм не задирать.
 


А почему мы так должны этого бояться?

Посмотри параметры движка четвёртой ступени Пегасуса - он как раз такой, однокомпонентник на гидразине.
 


Нет, я всё-таки не понимаю - почему именно однокомпонентник, зачем...

И на Галилео, и на Кассини, и на Новых горизонтах стоят однокомпонентники на гидразине, видать, неспроста.
 


Там десятки лет всё-таки...
 
RU Dem_anywhere #14.07.2006 15:14
+
-
edit
 

Dem_anywhere

аксакал

А почему не РДТТ? Он же всё равно одноразовый....
Или гибридник... Хотя насчёт жидкого компонента не знаю, какой взять...
 
RU Андрей Суворов #14.07.2006 15:52
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Андрей Суворов
Ну, погорячился :)
Я параметры химии не очень в памяти держу, так, по порядку величины... Сколько там на Аполлонах было - 320, 315? Ну не суть, по сравнению с 240 - небо и земля.
 

По порядку величины 240 и 326 - одного порядка. А у CSM было 314 секунд у Main Engine, и 290 у RCS. И ориентироваться надо на последнюю циферку, потому что у микрушников Isp всегда получается ниже. У LM было 311, если верить Вэйду, что у посадочной, что у взлётной ступеней. У Шаттловских OMS движков 308 (у больших)

Добро, берем движок с наддувом.
А почему мы так должны этого бояться?
 

Потому что газ наддува состоит в конечной массе, и, чем больше УИ, тем больше конечная масса. Опять же, баки толще. Надо искать оптимум. Он лежит в районе 16-25 атмосфер в камере. Благо вакуум за срезом сопла.

При насосной же подаче вес баков и газа наддува константа, не зависит от давления в камере.

Нет, я всё-таки не понимаю - почему именно однокомпонентник, зачем...

Там десятки лет всё-таки...
 


Именно потому, что десятки лет. Почему на тех станциях не поставили двухкомпонентники? Потому что им работать ну очень долго.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Ну дык здесь вроде десятилетия не нужны?
 

au

   
★★
О! Есть что наночь почитать... :) Спасибо, Андрей.
Набросал тут эскиз того что собсно хочется. Жёлтым — спускаемый аппарат, в верхней его части — килограммовый груз, ради которого всё и затеяно в данном топике. Остальное творчески передрано с известных изделий. Объём бака на картинке ~30л, всё от балды — просто чтобы устранить неясности в задаче.
Пунктиром — предельные габариты, куб 50см. Всё это не "на улице", а скажем так в контейнере (негерметичном, но уже не на Солнце) до подготовки к старту. Если десять лет — много, пусть будет 5.. можно и поторопиться :)
Это всё продолжение (одна из придумавшихся задач) для столь дорогого мне лунохода "дальнего действия" :) Мысль в том что он может собрать образцы со всей Луны, причём не где попало, а где интересно, и не обязательно с поверхности, а и выковырять, если есть некий "выход газов" — то и их, если нашлось что-то интересное на полюсах — в торбу, и т.п. Возвращаемый контейнер на рисунке — это 70 изолированных ячеек под такие дела. Вот ради чего ракета.
Прикреплённые файлы:
raketa.png (скачать) [25,08 кбайт, 36 загрузок] [attach=275]
 
 
 
Это сообщение редактировалось 15.07.2006 в 16:13

au

   
★★
Кстати, 7 кг на спускаемый аппарат — вполне приемлемо, и 1 кг груза должен в туда поместиться. Всё что нужно в этом "аппарате" — это парашют раскрыть. Электроника там вообще "ничего" весить не будет, если грамотно сделать. А шарик может быть углеродный, лёгкий. Ещё думал может надувные подушки вместо парашюта лучше.. на воду сесть легко, найти ещё легче (и чтоб не отняли;).
 
+
-
edit
 

avmich

координатор

У Джона Уайтхеда в статье про ракету АСТРИД описывается насос для гидразина. Алюминиевый, расход порядка 300 г/с, масса равна секундному расходу. Ссылка - http://www.llnl.gov/etr/pdfs/07_94.2.pdf .

Повысить УИ с 240 до 310 с - это позволяет повысить сухую массу с 37 до 47 кг. Насос окупается, а вот окупится ли двухкомпонентная схема - неясно.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
au
Это всё продолжение (одна из придумавшихся задач) для столь дорогого мне лунохода "дальнего действия" Мысль в том что он может собрать образцы со всей Луны, причём не где попало, а где интересно, и не обязательно с поверхности, а и выковырять, если есть некий "выход газов" — то и их, если нашлось что-то интересное на полюсах — в торбу, и т.п.
 


Что интересно: примерно такие же идеи высказывались в выступлении представителя Лавки на последних Королёвских чтениях. Только у них программа еще шире - кроме луноходов разных размерностей и возвращаемых аппаратов есть спутники Луны и зонды-пенетраторы.
 
RU Андрей Суворов #16.07.2006 00:09
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Повысить УИ с 240 до 310 с - это позволяет повысить сухую массу с 37 до 47 кг. Насос окупается, а вот окупится ли двухкомпонентная схема - неясно.
 

Не с 37 до 47, а с 18 до 24 :), а, по уточнённым расчётам, с 16 до 22 :)
 
1 2 3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru