Как не давать ракете падать даже в шторм

[zampotehkenguru.livejournal.com]

Оригинал взят у zampotehkenguru в Как не давать ракете падать даже в шторм

Ракета Falcon-9 пыталась приземлиться на платформу 4 раза. Один раз - разбилась о палубу, один раз - села в воду из-за шторма, два раза - падала на бок. Чтобы удержать её от падения предлагается схема с фиксированием верха ракеты подвижными канатами, которые бы сдвигались и удерживали верх ракеты точно над её низом.


Схема фиксирования верха ракеты канатами.

Тут два варианта. Фиксация снизу - позволяет избежать раскачивания ракеты при сильном штормовом ветре или большой качке, но она не обязательна.


Конструкция для управляемого передвижения канатов удерживающих ракету.

Анимация под катом.




Анимация удержания ракеты в вертикальном положении.

Как только центр тяжести ракеты снизится ниже уровня канатов - канаты начинают сдвигаться и обхватывают ракету так, чтобы удерживать её верхнюю часть над нижней. Если нижняя часть почему-то смещается в сторону, то и канаты начинают двигаться, и сдвигают верхнюю часть ракеты так, чтобы ракета оставалась в вертикальном положении. Тогда она упасть не может, даже если у неё подломилась одна из ножек.


Вариант с подвешиванием.

Есть ещё более радикальный вариант - это вообще избавиться от ножек, и не сажать ракеты на ножки, а подвешивать на канаты. Потому, что ножки весят 2 тоны, и плюс расход топлива чтобы этот вес носить. Если же у ракеты только небольшие крюки сверху, которыми она цепляется за канаты, то ракета будет легче. Кроме того канаты могут амортизировать спуск ракеты, если она спускается слишком быстро. См. ниже как аэрофинишёры тормозят приземляющиеся самолёты:

История падений Фалконов:

1)

2)

3)

4)

Comments

[nukemall.livejournal.com]

Потому, что до суши лететь далеко, для этого вместо полезной нагрузки приходится везти наверх топливо. При единственном полностью удачном(с посадкой на сушу) запуске многоразового "Флакона" было выведено 1200кг ПН вместо 13000 в одноразовой версии.

[fan-d-or.livejournal.com]

До суши лететь не дальше, чем до баржи - разница в топливе незначительна (достаточно баллистический участок траектории возврата скорректировать на несколько градусов).
А вот гнать баржу из заморских далей обратно - это то ещё удовольствие.

К слову, колебания платформы по вертикали совершенно незначительны и значения не имеют.
Там скорей бОльшие неприятности доставляет ветер, поскольку с боковым маневром у пепелаца
проблемы...

[general-drozd.livejournal.com]

Я немного не в курсе, а нельзя летать над сушей хорошо вытянутой поперёк часовых поясов?

[nukemall.livejournal.com]

Можно, но придётся делать множество посадочных площадок.

[general-drozd.livejournal.com]

Ну, примерно в одну плавающую они же попадают, поэтому наверно и на суше потребуется не очень много, нет? Я полагаю точка приземления от точки старта удалена на некоторое довольно постоянное расстояние, нет?

[ins0mnis.livejournal.com]

Ракеты же не строго по параллели запускают - разные наклонения, разные точки посадки. А плавающую платформу можно отбуксировать куда угодно.

[nukemall.livejournal.com]

Расстояние относительно постоянное но азимут разный, а планирует бочка с решетчатыми рулями чуть лучше чем утюг так что если не хотим тратить лишнее топливо(т.е. уменьшать полезную нагрузку) придётся строить много площадок, подводить к ним дороги итд.

[fan-d-or.livejournal.com]

>> Я немного не в курсе, а нельзя летать над сушей хорошо вытянутой поперёк часовых поясов?

Можно лететь куда угодно - после отделения ступень совершает маневр возврата: сначала баллистически прыгает в нужном направлении, а потом перед входом в атмосферу притормаживает, что б не слишком быстро втыкалась в плотные слои.
Главное тут, что для этого нужно немного - залить дополнительное топливо, которого на поверку оказывается меньше, чем весит парашют или крылья для горизонтальной посадки.

Посадка на баржу использовалась на раннем этапе ЛКИ лишь по соображениям безопасности...

[nukemall.livejournal.com]

Главное тут, что для этого нужно немного - залить дополнительное топливо, которого на поверку оказывается меньше, чем весит парашют или крылья для горизонтальной посадки.

Ну да прям-таки меньше. Топлива для посадки "Флакона" надо тонны три, а что-то типа "Реактавра" под те же 26 тонн(из которых 3 тонны - опоры, струйные рули, усиление конструкции и прочие посадочные приспособления) будет весить килограмм 500.

Посадка на баржу использовалась на раннем этапе ЛКИ лишь по соображениям безопасности...

Ага, безопасности кошелька пройдохи Маска. Запас топлива для посадки на сушу нужен вдвое больший чем для посадки на баржу.

[fan-d-or.livejournal.com]

Прикиньте, сколько весит парашютная система на 30 тонн. И сколько весят амортизаторы для посадочной скорости касания хотя б 5 м/сек.
При том, что при ракетной посадке посадочная скорость может быть доведена до см/сек, а вектор действия совпадает с основной рабочей нагрузкой, а не ломает карандаш поперёк...

Что касается запасов топлива в смысле стоимости - не забудьте в калькуляцию включать топливо, затраченное при эвакуации из тьмутараканской дали.
А что касается уменьшения грузоподъёмности - то надо переходить на использование на первой ступени ВРД-бустеров при сохранении вертикального старта и базовой технологии в целом.

ХИНТ: четыре движка от Джумбы или Эрбаса, форсированные по тяге водой хотя б и в два раза (это без проблем!), добавят на орбите несколько тонн при смешных затратах топлива на возврат.

ХИНТ: этот вариант просчитывали в ФИДО для Р-7 - получалось до 12 тонн, при том, что для страховки использовались параметры существовавших двигателей, существенно уступающих по тяге современным...

[vugi.livejournal.com]

Ну, все-таки никто и не говорил, что эти 1200 кг и есть максимальная нагрузка. Сколько засунули - столько и вывели. Маск говорил, что разница в грузоподъемности 20% между многоразовым и одноразовым вариантом.

[nukemall.livejournal.com]

Зависит от того, куда сажать. Да и 20% весьма сомнительно - посадочные приспособления и топливо(даже при посадке на баржу) весят тонн шесть.

[vugi.livejournal.com]

Да пусть даже и 6 тонн - их же не на орбиту выводят, эту массу нельзя сравнивать с массой полезной нагрузки. ))

[augustdoom.livejournal.com]

Но эту массу надо так или иначе разгонять/тормозить, причем зависимость нелинейная. Формула Циолковского, она самая, не даст соврать.

[rusec.livejournal.com]

Таки максимальная, да и её еле вытянули, аж кислород переохлаждать пришлось, иначе не вписывались.

[vugi.livejournal.com]

это было тестирование более мощной версии, 1.2. А не "еле вытянули".. $) Ваш КО.

[rusec.livejournal.com]

Получается, взяли мощную версию, нагрузили смешной нагрузкой, налили половину бака топлива, а чтоб влезло - переохладили?
Ну подумайте сами, всё же очевидно.
Есть машина, которая максимально может утащить на орбиту 10 тонн. На неё загрузили одну. Сколько топлива и окислителя надо залить:

a: пол бака
b: полный бак
c: полный бак и ещё чуть-чуть, переохладив.

Учтите, что ступень мы хотим сажать, и каждая лишняя тонна топлива = лишние разрушения в случае проблем и лишние сложности при посадке, тяжёлую ступень сажать тяжело. Даже самолёты по возможности стараются сажать пустыми, а там всё проще.

Не может эта машина в многоразовом варианте, с дополнительным топливом для посадки и весом ног и прочих посадочных механизмов, утащить на орбиту больше пары тонн. Что делает всю историю бессмысленной - две тонны можно вывести одноразовой ракетой в десять раз легче и сто раз дешевле, какой-нибудь старой баллистической, которые всё равно периодически отстреливать нужно, по выработке ресурса. Идея была красивая, но не получилось, увы.

[nero-schwarz.livejournal.com]

вы правы. Посадки на баржу отрабатывают для высокоскоростных миссий. Килограммы тут совершенно ни при чём.
Возвращение на точку старта возможно только для миссий у которых скорость первой ступени на момент отделения <6000км/ч. Масса выводимой нагрузки не играет роли. Сколько закажут столько и выведут.

[zampotehkenguru.livejournal.com]

> При единственном полностью удачном(с посадкой на сушу) запуске многоразового "Флакона" было выведено 1200кг ПН вместо 13000 в одноразовой версии.

Вообще-то 13 тонн - это максимальный вес при запуск на НОО - низкую опорную орбиту высотой в 200 километров, и с наклонением запуска равным широте запуска ( самый эффективный запуск ). А запускались спутники на 700 что-ли километров и с совсем не таким наклонением. Никто не обещал на такие параметры запускать 13 тонн.

То, что расход топлива больше - это понятно, но не настолько.

[cn-mangetsu.livejournal.com]

ЕМНИП, это не „РН выводит только 1200 кг“, а всего лишь „на РН в этом запуске погрузили только 1200 кг, больше желающих не нашлось“.

[nukemall.livejournal.com]

Физику не обманешь, планирует ступень чуть лучше чем утюг значит для того, чтобы долететь до суши придётся тратить больше топлива которое сначала надо везти вместо полезной нагрузки либо отделять раньше что означает недобор высоты/скорости и опять-таки уменьшение полезной нагрузки.

[cn-mangetsu.livejournal.com]

Ага. 15% топлива на возвращение при посадке на море и 30% при посадке на сушу. Это те цифры, которые я знаю. У вас есть какие-то другие? Поделитесь. А больше-меньше и прочее приставление пальца к носу — это ни о чём.

[nukemall.livejournal.com]

Если это от "сухого" веса ступени(26 тонн) получается 7.8 и 3.9 тонны топлива что в суме с 3 тоннами веса посадочных приспособлений, усиления конструкции итп даёт 10.8 и 6.9 тонны лишнего груза при полезной нагрузке в одноразовом варианте 13 тонн.

[nero-schwarz.livejournal.com]

там дело вообще не в килограммах, а в скорости, достигаемой первой ступенью на момент разделения. Для скоростей >6000км/ч возвращение к месту старта физически невозможно.
Поэтому баржи и далее будут использоваться для высокоскоростных запусков.

[kichiro-sora.livejournal.com]

Только если пускать из Флориды ракете приходится тратить энергию на полет против направления запуска. А ведь можно из Аризоны. Или Техаса. Ну и мексика всегда будет рада лишним баксам, к гадалке не ходи. Так что их игры с это баржей - решение очевидно временное.