Под ротоватором здесь и далее понимается спутник с длинным тросом вращающимся в плоскости орбиты таким образом чтобы в ближайшей к Земле точке окружности скорость конца троса относительно центра была противоположна орбитальной скорости. Таким образом, трос проходя минимум может подхватывать ПН имеющую скорости ниже первой космической (на скорость троса относительно ЦМ) и отпускать в точке максимального удаления со скоростью уже большей первой космической. При этом будет проседать орбита троса, но при массе ПН много меньше массы троса с орбиты за один запуск он не сойдет. Кроме того, трос может работать и на спуск поднимая при этом свою орбиту.
Если из описания выше не все понятно, вот (http://profilib.com/chtenie/149652/robert-ibatullin-roza-i-cherv-55.php) литературное описание. Рисовать не возьмусь - не умею :)
Реально ли создать такой агрегат сегодня? Для ответа на этот вопрос я численно рассчитал массу ротоватора длинной плеча 200 км с тросом плотностью 1000 кг/м3. Центростремительное ускорение на конце троса равнялось 10 м/с2 что соответствует 1414 м/с относительно центра. При расчете вычислялась сила действующая на текущий "квант" троса (шаг был 1 метр) и определялась площадь поперечного сечения достаточная для того чтобы разрывающее напряжение действующее на эту площадь равнялась 500 МПа. При этом считалось что к тросу подвешена ПН в 10 тонн. Т.е. трос утолщается к центру чтобы эффективней держать растяжение.
Так вот, масса троса получилась равной 177 тонн. Сто семьдесят семь тонн! Это даже меньше чем МКС! Если же мы хотим "двухплечевой" ротоватор - его масса будет грубо равна массе МКС. Ни каких супер-материалов то-же не требуется - обычного полиэтиления хватит с запасом. Подхват ПН в нижней точке подобен подхвату вертолетом, но без атмосферы.
Главный минус проекта - отсутствие сейчас значимого обратного потока. Без него праща массой 400 тонн будет терять 0.01 м/с за каждое "подбрасывание" 10 тонн ПН. В принципе реально компенсировать непрерывной работой плазменных двигателей... Вот только двигателей и СБ к ним для 400 тонн понадобится не много, а очень много.
Другая проблема - орбита. И не НОО и не ГПО, но уже залазим в пояса. "Святым Граалем" технологии было бы закидывание груза сразу на ГПО (при этом ХС ракеты уменьшается аж на 2*2,5=5 км/с по сравнению с теперь). Но увы ротоватор нужной длинны либо ускорения уже получается слишком тяжелым.
УПД Посчитал для 400километрового плеча и напряжения 900 МПа. За счет увеличения допустимого напряжения масса плеча оказалась всего 235 тонн. При этом подхватывается груз со скоростью -2 км/с от первой космической и закидывается почти на ГПО (всего 500 м/с не хватает).
Почему это "слишком" тяжелым? Тяжелее МКС?
А кто сказал, что нельзя строить более тяжелых объектов, если они радикально снизят стоимость доступа на ГСО и отлетные траектории?
При значительном уменьшении ХС, набираемой на ЖРД, упрощается задача создания одноступенчатого многоразового носителя на ЖРД c ХС 5-6 км/c. Причем не c рекордно выжатыми удельными характеристиками узлов - появляется возможность подумать про достижение максимального рабочего ресурса и минимальной цены межполетного обслуживания, даже ценой утяжеления.
Транспортная система с дешевым доступом на ГСО и на Луну - это инструмент космической экспансии, должна уметь обслуживать очень высокий грузопоток, до нескольких запусков в час.
Такую систему можно создать либо на основе электромагнитных ускорителей ПН, либо многоэлементной (где ротоватор может быть одним из элементов).
Возможные варианты системы:
1) "Двухступенчатая" - многоразовая ракета плюс ротоватор.
2) Двухступенчатая - электромагнитная катапульта плюс ротоватор.
3) Трехступенчатая - электромагнитная катапульта плюс ракета плюс ротоватор.
Нужна детальная проработка каждого из вариантов, чтобы определить, какой из вариантов (или "одноступенчатая" электромагнитная катапульта) будет наиболее выгоден экономически.
При заданном уровне перегрузок длина электромагнитной катапульты уменьшается в 4 раза при уменьшении "дульной скорости" в 2 раза. К тому же для наземной катапульты при снижении скорости резко падают тепловые потоки при движении в атмосфере (можно облегчить теплозащиту) и уменьшаются аэродинамические потери ХС.
Аналогично и длину троса ротоватора можно уменьшить в четыре раза, если вдвое уменьшить приращение скорости груза.
Поэтому "многоступенчатая" система, состоящая из нескольких элементов различной конструкции, может оказаться дешевле, чем система из одного элемента, который в одиночку обеспечивает разгон до скорости порядка 11 км/c.
Ещё к вопросу энергоснабжения плазменных двигателей ротоватора.
Если транспортная система будет применена для развертывания СКЭС, то не будет проблемой запитать ЭРД энергией, даже без ядерного реактора. Часть мощности развернутых СКЭС можно передавать лазером на ротоватор (на вращающуюся приемную ректенну, расположенную сбоку от троса - вращение ректенны будет компенсировать вращение ротоватора).
Передавать энергию можно и с наземных лазерных установок.
При наличии мощных лазеров можно использовать их и для запитывания энергией лазерного реактивного двигателя на ракетной ступени транспортной системы.
При фокусировке луча на абляционной оболочке камеры сгорания в таком двигателе можно получить УИ, сравнимый с взрывным импульсным ядерным двигателем.
Такая транспортная система прямо-таки напрашивается для создания космической энергетики, снабжающей Землю энергией по лучу - в этом случае решение задачи лучевой передачи больших мощностей можно использовать и для энергоснабжения планеты, и для работы космического транспорта.
ЦитироватьShestoper пишет:
Почему это "слишком" тяжелым? Тяжелее МКС?
Миллион тонн не хотите? Правда это выходило при совсем уж щадящей нагрузке в 100 МПа.
ЦитироватьShestoper пишет:
При значительном уменьшении ХС, набираемой на ЖРД, упрощается задача создания одноступенчатого многоразового носителя на ЖРД c ХС 5-6 км/c.
Да хоть бы и двухступенчатого или полутораступенчатого многоразового.
ЦитироватьShestoper пишет:
Причем не c рекордно выжатыми удельными характеристиками узлов
Да они и сейчас не особо выжаты. СпейсИкс в ракетах явно понимает, но Фалькон-9 у них с рекордно-легкой конструкцией и при этом потенциально-многоразовый.
ЦитироватьShestoper пишет:
электромагнитная катапульта
Нет повести печальнее на свете... Для выхода на орбиту даже с ротоватором нужно разогнаться вначале вверх для выхода из-под атмосферы а затем вбок. Катапульта осилит в лучшем случае первое. В лучшем случае потому что S=v*v/(2*a). Итого для набора 1 км/с с ускорением 20 м/с (земное тяготение добавит еще одно же к перегрузке) потребуется 25 км по вертикали.
ЗЫ сейчас у меня обсчитывается 600километровка для запуливания на ГПО с натяжением 1 ГПа.
ЦитироватьShestoper пишет:
Ещё к вопросу энергоснабжения плазменных двигателей ротоватора.
Пока что ротоватор имеет массу одного порядка с марсианским электролетом Энергии который должен был питаться от СБ. При том что ему нужна намного меньшая тяговооруженность.
ЦитироватьShestoper пишет:
даже без ядерного реактора
Реально летавшие ЯЭУ уже давно проигрывают в мощности СЭУ серийных спутников.
ЦитироватьKap пишет:
Реально летавшие ЯЭУ уже давно проигрывают
Так ЯЭУ с турбомашинным циклом ещё не летали, только термоэмиссионные.
В том же марсианском проекте Энергии реактор обеспечивал бОльшую энерговооруженность, чем СБ.
Но, если мы все равно собрались строить в космосе циклопические электростанции, можно часть энергии передавать с них на ротоватор - при наличии приемника высококонцентрированной энергии его тяговооруженность может быть выше, чем с реактором.
Высокая тяговооруженность может понадобиться для обеспечения частых запусков (при работе транспортной системы с высокой пропускной способностью) - чтобы быстро набирать потерянную скорость.
Впрочем, ротоватору необязательно иметь рекордную удельную энерговооруженность. Главное - иметь высокую мощность. Если ротоватор при этом будет тяжелым - то он меньше скорости будет терять при выведении каждого кванта груза.
ЦитироватьShestoper пишет:
В том же марсианском проекте Энергии реактор обеспечивал бОльшую энерговооруженность, чем СБ.
У Энергии не было японских пленочных батарей, которые уже летали.
ЦитироватьShestoper пишет:
Но, если мы все равно собрались строить в космосе циклопические электростанции, можно часть энергии передавать с них на ротоватор
Или не собрались. Или собрались не только это. СЭС - это попытка вынести в космос не только производство и транзит информации как сейчас но и производство электроэнергии. Но электроэнергия нынче далеко не самый интересный товар - не больше 1 р за кВт*ч для оптовых покупателей. А раз уж ротоватор может тормозить груз (заодно упрощая прохождение атмосферы) при этом поднимаясь - нужно организовывать обратный трафик т.е. то самое космическое производство.
ЦитироватьShestoper пишет:
при наличии приемника высококонцентрированной энергии его тяговооруженность может быть выше, чем с реактором.
Напомню, ротоватор за одно подбрасывание теряет сотые метра в секунду. Для компенсации нужна тяговооруженность все тех же геостационарных спутников или Хаябус.
ЦитироватьKap пишет:
Нет повести печальнее на свете... Для выхода на орбиту даже с ротоватором нужно разогнаться вначале вверх для выхода из-под атмосферы а затем вбок. Катапульта осилит в лучшем случае первое. В лучшем случае потому что S=v*v/(2*a). Итого для набора 1 км/с с ускорением 20 м/с (земное тяготение добавит еще одно же к перегрузке) потребуется 25 км по вертикали.
20 м/c2 - не так много даже для хрупких людей.
Люди выдержат и 4 g, а в жидкостной противоперегрузочной ванне - до 20-30 g (испытатель выдерживал 30 g в течении 30 секунд).
Более прочные грузы можно выводить с перегрузками в сотни и тысячи g.
Катапульта с относительно невысокой перегрузкой должна иметь длину сотни км и быть горизонтальной. В этом случае атмосферу мы преодолеваем по пологой траектории - за счет кривизны Земли и аэродинамических поверхностей грузовой капсулы, создающих подъемную силу.
Есть ещё вариант с подъемом катапульты на десятки км (чтобы избавиться от сопротивления воздуха) - за счет магнитной левитации (Звездный трамвай) или центробежной силы специального ротора (Пусковая петля).
Конечно, такой длинный разгонный трек, да ещё и подвешенный в стратосфере - недешевое удовольствие. Уменьшение "дульной скорости" за счет комбинации с ротоватором может сократить длину катапульты в несколько раз.
Что касается катапульты с высокой перегрузкой - она может быть сравнительно компактной. Например при дульной скорости 10 км/c и перегрузке 1000 g - всего 5 км.
Электроника в управляемых снарядах выдерживает порядка 10 тысяч g.
Такую катапульту можно построить наклонной: или подводной в океане (с дульным срезом на уровне поверхности). Или на склоне горы, или в глубокой наклонной шахте (два последних варианта можно комбинировать - шахта, выходящая у подножия горы на её склон).
ЦитироватьShestoper пишет:
20 м/c2 - не так много даже для хрупких людей.
И? Зависимость длины от ускорения линейная, а больше 40 м/с2 уже хрупкая ракета может не вытерпеть.
ЦитироватьShestoper пишет:
Катапульта с относительно невысокой перегрузкой должна иметь длину сотни км и быть горизонтальной.
Аэродинамические потери + много теплозащиты.
ЦитироватьKap пишет:
Напомню, ротоватор за одно подбрасывание теряет сотые метра в секунду. Для компенсации нужна тяговооруженность все тех же геостационарных спутников или Хаябус.
Если нужно разогнать на 5 км/c 10-тонный трос - 500-тонный ротоватор потеряет 700 м/c
ЦитироватьShestoper пишет:
Если нужно разогнать на 5 км/c 10-тонный трос - 500-тонный ротоватор потеряет 700 м/c
Чего? Если у нас два плеча - раскрутку можно делать электромотором (который с ротором и статором, а не ЭРД) в центре станции не теряя орбитальной скорости вообще..
ЦитироватьKap пишет:
Чего?
Ошибся.
Если нужно разогнать 10 тонный груз с 5 км/c до 10 км/c, то 500-тонный ротоватор, изначально движущийся со скоростью 7,7 км/c, потеряет 98 м/c.
Досчитал 600километровку с 1 ГПа. 608 тонн на каждое плече. Поскольку плеч лучше все-таки два (для противовеса) имеем 1216 тонн не считая центрального модуля.
ЦитироватьShestoper пишет:
Если нужно разогнать 10 тонный груз с 5 км/c до 10 км/c,
Спутник будет двигаться со скоростью 7.5 км/с. Это какая орбита?
У меня такой вопрос? Если мы имеем не "бублик", а как тут все считается на два "плеча", то сколько времени это плечо будет находиться в точке с "нулевой" скоростью? В смысле, на сколько надо будет синхронизировать этот самый ротоватор с грузом при стыковке. Боюсь, что груз должен будет выводиться в точку подхвата с точностями, превышающими любую разумную величину...
Тут у меня еще одно сомневание наклюнулось. Ротоватор должен поднимать понятно груз снизу вверх. На промежуточной орбите летит "ядро", от которого отходит одно или два вращающихся плеча. За счет вращения скорость конца "нижнего" плеча в нижней точке совпадает с орбитальной скоростью в этой точке, где и происходит стыковка с грузом. Далее груз поднимается вверх и там отпускается, "прибавив" к орбитальной скорости в верхней точке скорость вращения ротоватора. Вроде идею не переврал?
Теперь мое сомнение: на сколько я в теме, орбитальная скорость тем больше, чем меньше высота орбиты. Получается, что ротоватор должен вращаться таким образом, чтобы в нижней точке добавить скорость относительно скорости "ядра". То есть вращение должно быть направлено так, чтобы его направление в нижней полудуге совпадало с направлением движения по орбите. Но тогда получится, что в верхней позиции плечо ротоватора будет двигаться в направлении противоположном орбитальному и скорость будет не прибавляться к орбитальной, а вычитаться. На какую там геопереходную орбиту полетит груз, я при этом не сильно врубаюсь. Кто в теме, поправьте меня пожалста...
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Получается, что ротоватор должен вращаться таким образом, чтобы в нижней точке добавить скорость относительно скорости "ядра". То есть вращение должно быть направлено так, чтобы его направление в нижней полудуге совпадало с направлением движения по орбите. Но тогда получится, что в верхней позиции плечо ротоватора будет двигаться в направлении противоположном орбитальному и скорость будет не прибавляться к орбитальной, а вычитаться.
Ровно наоборот.
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Получается, что ротоватор должен вращаться таким образом, чтобы в нижней точке добавить скорость относительно скорости "ядра". То есть вращение должно быть направлено так, чтобы его направление в нижней полудуге совпадало с направлением движения по орбите. Но тогда получится, что в верхней позиции плечо ротоватора будет двигаться в направлении противоположном орбитальному и скорость будет не прибавляться к орбитальной, а вычитаться.
Ровно наоборот.
А вот это изобразите пожалуйста...
Начнем по пунктам: Имеем ваш ротоватор. У него три нужных нам точки: центр вращения и концы плеч в верхней и нижней точке. Как соотносятся орбитальные скорости в этих точках. Иначе, где орбитальная скорость больше: в верхней точке, в точке вращения или в нижней точке? Имею ввиду орбитальные скорости на соответствующих орбитах.
Что-то вы Александр перепутали. В терминах "по-часовой" "Против часовй" прокатит? Так вот, если ЦТ троса движется по орбите по-часовой, то вращение троса идет тоже по часовой. Орбитальная скорость тут вообще побоку. С орбитальной скорость движется только ЦТ троса. Все остальные элементы системы. в том числе и челнок, двигаются совсем не с орбитальными скоростями. Ни по проекции ни по вектору.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Начнем по пунктам: Имеем ваш ротоватор. У него три нужных нам точки: центр вращения и концы плеч в верхней и нижней точке. Как соотносятся орбитальные скорости в этих точках. Иначе, где орбитальная скорость больше: в верхней точке, в точке вращения или в нижней точке? Имею ввиду орбитальные скорости на соответствующих орбитах.
К чему этот детский вопрос? Орбитальная скорость последовательно уменьшается - самая большая в нижней части троса, средняя в центре, самая маленька вверху. При этом Скорость конца троса в нижней точке - значительно меньше орбитальной скорости, а в верхней значительно больше.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Начнем по пунктам: Имеем ваш ротоватор. У него три нужных нам точки: центр вращения и концы плеч в верхней и нижней точке. Как соотносятся орбитальные скорости в этих точках. Иначе, где орбитальная скорость больше: в верхней точке, в точке вращения или в нижней точке? Имею ввиду орбитальные скорости на соответствующих орбитах.
Можно мне?
Как понял - нижний конец троса движется со скоростью НИЖЕ орбитальной. Это-то и позволяет аппарату с такой же скоростью с ним стыковаться. И это позволяет этому аппарату добрать скорость в верхней точке - там скорость ВЫШЕ орбитальной. Именно в этом и состоит идея.
А вот Ваше замечания о синхронизации для стыковки с моей точки зрения весьма серьёзно.
Тут ошибочка в расчётах закралась. Если мы подхватываем груз на скорости ниже орбитальной, то на трос будет действовать не только сила от центростремительного ускорения, но и от веса самого груза, да и сам трос себя будет натягивать.
ЦитироватьKap пишет:
Для ответа на этот вопрос я численно рассчитал массу ротоватора длинной плеча 200 км с тросом плотностью 1000 кг/м3. Центростремительное ускорение на конце троса равнялось 10 м/с2 что соответствует 1414 м/с относительно центра. При расчете вычислялась сила действующая на текущий "квант" троса (шаг был 1 метр) и определялась площадь поперечного сечения достаточная для того чтобы разрывающее напряжение действующее на эту площадь равнялась 500 МПа. При этом считалось что к тросу подвешена ПН в 10 тонн. Т.е. трос утолщается к центру чтобы эффективней держать растяжение.
Так вот, масса троса получилась равной 177 тонн. Сто семьдесят семь тонн!
Тут у вас небольшая ошибочка.
177 тонн это только одно плечо.
Весь трос будет 353.3 тонны.
ЦитироватьЗЫ сейчас у меня обсчитывается 600километровка для запуливания на ГПО с натяжением 1 ГПа.
Любопытства ради а чем считаете, в смысле какой программой?
Ну и натяжение 1 ГПа не такое и большое.
Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена могут иметь прочность на разрыв более 3 ГПа.
И оно не одно такое.
Есть углеволокно с прочностью 6.5 ГПа.
Правда у углеволокна плотность побольше.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
сколько времени это плечо будет находиться в точке с "нулевой" скоростью?
В
точке он будет находиться столько же сколько и любой материальный объект - ни сколько ибо точка безразмерна.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
В смысле, на сколько надо будет синхронизировать этот самый ротоватор с грузом при стыковке.
Не обязательно цепляться строго за конец. Для 400км плеча ошибка в пределах 4 км даст погрешность к скорости в пределах 1 %. Хотя можно и соскользнуть вниз по тросу до упора как в вертолетном подхвате.
Центростремительное ускорение конца троса этого ротаватора никто ещё не додумался рассчитать?
Цитироватьmihalchuk пишет:
Если мы подхватываем груз на скорости ниже орбитальной, то на трос будет действовать не только сила от центростремительного ускорения
Не совсем. Центростремительное ускорение относительно Земли на 6500 км от центра Земли и скорости относительно центра Земли 6500 м/с будет 6.5 м/с2. Оно будет вычитаться из силы тяжести. Поскольку нагрузка у меня далека от предельной - трос выдержит. По крайней мере на 200километовке
ЦитироватьAndrey пишет:
177 тонн это только одно плечо.
Весь трос будет 353.3 тонны.
Я в курсе. И чего? Мы сейчас даже 400тонный объект собрать можем.
ЦитироватьAndrey пишет:
Любопытства ради а чем считаете, в смысле какой программой?
Пока что сцайлаб. Если будет спрос на рассчет ротоваторов - перепишу на паскале и отбилдю.
ЗЫ Сцайлабовский листинг для интересующихся:
Цитироватьclear
rho = 1000;
r0 = 600000;
a0 = 10;
v = sqrt(r0*a0);
P = 10*10^8;
w = v/r0;
m0 = 10*1000;
f = m0*a0;
for i = 1:r0
s(i) = f/P;
m(i) = rho*s(i);
f = f + m(i)*w*w*(r0-i-1);
end
M=sum(m);
plot(m);
целевая переменная очевидно М.
ЦитироватьСтарый пишет:
Центростремительное ускорение конца троса этого ротаватора никто ещё не додумался рассчитать?
О я гребу! В стартовом посте же сказано - 10 м/с. Умножив на длину плеча в метрах и взяв корень квадратный получаем скорость конца в метрах в секунду. Например для 100 000 метрового плеча будет 1000 м/с.
ЦитироватьKap пишет: Центростремительное ускорение относительно Земли на 6500 км от центра Земли и скорости относительно центра Земли 6500 м/с будет 6.5 м/с2.
Секундочку. Центростремительное ускорение конца троса относительно самой гири будет какое? С каким ускорением конец троса будет устремляться к центру устройства?
И каковы вообще размеры устройства и высота орбиты гири?
ЦитироватьСтарый пишет:
Центростремительное ускорение конца троса относительно самой гири будет какое?
Еще раз для тех кто в танке, 10 м/с2. Возьмите желаемую скорость, возведите в квадрат и поделите на радиус.
ЦитироватьСтарый пишет:
И каковы вообще размеры устройства и высота орбиты гири?
Уже три устройства сосчитаны: радиусом 200, 400 и 600 км. Высота орбиты центра мне казалась очевидной - на 100-200 км больше радиуса устройства.
ЦитироватьKap пишет:
Еще раз для тех кто в танке, 10 м/с2. Возьмите желаемую скорость, возведите в квадрат и поделите на радиус.
Размеры каковы?
И что значит "желаемая скорость"? Реальная скорость будет какая?
ЦитироватьСтарый пишет:
Размеры каковы?
И что значит "желаемая скорость"? Реальная скорость будет какая?
Вы тему вообще читали? Все написано, ни у кого кроме вас таких вопросов не возникало.
Например самый первый рассчитанный ротоватор имеет радиус 200 км, ускорение на конце 10 м/с, скорость вращения 1414 м/с. "Реальная скорость" относительно чего? Относительно центра троса - 1414 м/с если трос 200км. Относительно Земли после отцепки = орбитальная скорость + 1414 м/с. Относительно Земли до подхвата - на 1414 м/с меньше орбитальной.
ЦитироватьKap пишет:
Все написано, ни у кого кроме вас таких вопросов не возникало.
А у меня возникли.
ЦитироватьНапример самый первый рассчитанный ротоватор
Давайте чтоб не путаться где первый где последний возьмём самый на ваш взгляд лучший. Итак размеры (длина троса и высота орбиты гири).
Цитировать имеет радиус 200 км, ускорение на конце 10 м/с, скорость вращения 1414 м/с.
Я не знаю как мерять скорость вращения в метрах в секунду. Можно указать за сколько минут трос делает один оборот?
Цитировать"Реальная скорость" относительно чего?
Гири относительно земли и конца троса относительно гири.
ЦитироватьОтносительно центра троса - 1414 м/с если трос 200км. Относительно Земли после отцепки = орбитальная скорость + 1414 м/с. Относительно Земли до подхвата - на 1414 м/с меньше орбитальной.
Не понял. :( Скорость конца троса относительно гири не равна скорости гири относительно Земли?
ЦитироватьKap пишет:
Я в курсе. И чего? Мы сейчас даже 400тонный объект собрать можем.
Надо еще топливо для раскрутки этого дела добавить.
А все это дело без такого же обратного грузопотока никому не нужно.
ЦитироватьЗЫ Сцайлабовский листинг для интересующихся:
Цитироватьclear
rho = 1000;
r0 = 600000;
a0 = 10;
v = sqrt(r0*a0);
P = 10*10^8;
w = v/r0;
m0 = 10*1000;
f = m0*a0;
for i = 1:r0
s(i) = f/P;
m(i) = rho*s(i);
f = f + m(i)*w*w*(r0-i-1);
end
M=sum(m);
plot(m);
целевая переменная очевидно М.
То есть считаете только массу троса.
Нужно еще посчитать массу топлива для раскрутки.
И смоделировать колебания после подхвата ПН.
ЦитироватьУже три устройства сосчитаны: радиусом 200, 400 и 600 км. Высота орбиты центра мне казалась очевидной - на 100-200 км больше радиуса устройства.
А в чем смысл считать устройства с разными радиусами?
Ведь масса троса от радиуса, при заданной окружной скорости, не зависит.
1 Нафиг ротоватор раскручивать топливом? Для раскрутки хватит маховика-противовеса и электромотора.
2 Колебаниями при подхвате можно пренебречь - масса ротоватора много больше массы подхватываемого груза.
3 От радиуса зависит прибавка к скорости при заданном ускорении. Смысла повышать ускорение я лично не вижу - утяжеление будет тем же что при удлинении. Хотя надо посчитать.
ЦитироватьKap пишет:
1 Нафиг ротоватор раскручивать топливом? Для раскрутки хватит маховика-противовеса и электромотора.
Вы посчитайте массу этого противовеса.
Вас ждут удивительные открытия. :)
Цитировать2 Колебаниями при подхвате можно пренебречь - масса ротоватора много больше массы подхватываемого груза.
Да нет не получится.
В тросе при подхвате возникнет продольная волна она будет отражаться от концов и центральной массы.
А поскольку трос переменного сечения еще и усиливаться к концам.
Цитировать3 От радиуса зависит прибавка к скорости при заданном ускорении. Смысла повышать ускорение я лично не вижу - утяжеление будет тем же что при удлинении. Хотя надо посчитать.
Вы считаете как: задаете центробежное ускорение, радиус а потом считаете скорость и массу.
А надо задать скорость а из нее считать массу.
А ускорение и радиус по простой формуле связаны со скоростью.
ЦитироватьAndrey пишет:
Вы посчитайте массу этого противовеса.
Вас ждут удивительные открытия.
Противовесом может быть источник энергии для ЭРД - реактор с радиатором.
ЦитироватьKap пишет:
2 Колебаниями при подхвате можно пренебречь - масса ротоватора много больше массы подхватываемого груза.
Тут возможны подводные камни, которые угробят идею.
Но точно нельзя сказать, не задав конкретные параметры троса - толщина, длина, материал (плотность, прочность на разрыв, модуль упругости).
1 Ок тут вы правы. Подумаю как посчитать топливо. Думаю его будет не так уж много ибо большая часть массы сосредоточена у центра.
2 Вы обратите внимание на длину троса. Волна затухнуть успеет сто раз.
3 Вот именно что ускорение и скорость связаны простой формулой и я могу глядя на длину сказать какая будет скорость при моем любимом ускорении чуть выше 1 g.
В принципе есть смысл повышать ускорение для минимизации влияния земного притяжения которое в модели пока не учитывается.
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьKap пишет:
2 Колебаниями при подхвате можно пренебречь - масса ротоватора много больше массы подхватываемого груза.
Тут возможны подводные камни, которые угробят идею.
Но точно нельзя сказать, не задав конкретные параметры троса - толщина, длина, материал (плотность, прочность на разрыв, модуль упругости).
Они не просто возможны они есть.
В результате придется увеличивать запасы прочности.
Ставить демпферы.
Правда по моему это не самое плохое.
ЦитироватьKap пишет:
2 Вы обратите внимание на длину троса. Волна затухнуть успеет сто раз.
Без демпферов она сто раз туда и обратно сбегает.
Со скоростью порядка 10 км/с.
Вы не рассуждайте считайте. :)
Цитировать3 Вот именно что ускорение и скорость связаны простой формулой и я могу глядя на длину сказать какая будет скорость при моем любимом ускорении чуть выше 1 g.
В принципе есть смысл повышать ускорение для минимизации влияния земного притяжения которое в модели пока не учитывается.
Основной продукт ротоватора скорость которую можно с помощью него можно получить.
А масса это затраты.
Так и связывайте их.
А радиус и ускорение вторичны.
ЦитироватьSellin пишет:
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Начнем по пунктам: Имеем ваш ротоватор. У него три нужных нам точки: центр вращения и концы плеч в верхней и нижней точке. Как соотносятся орбитальные скорости в этих точках. Иначе, где орбитальная скорость больше: в верхней точке, в точке вращения или в нижней точке? Имею ввиду орбитальные скорости на соответствующих орбитах.
К чему этот детский вопрос? Орбитальная скорость последовательно уменьшается - самая большая в нижней части троса, средняя в центре, самая маленька вверху. При этом Скорость конца троса в нижней точке - значительно меньше орбитальной скорости, а в верхней значительно больше.
Тогда я совсем не понимаю в чем прикол. Для нормального подхвата необходимо, чтобы трос в нижней части, за счет вращения вокруг центра, имел скорость близкую к орбитальной. Иначе будем иметь удар. Вы же предлагаете сделать эти скорости максимально различными? Ударный подхват двадцати тонн... это круто!
Кстати, а почему Вы думаете, что после подхвата груз начнет крутиться вокруг центра к верхней точке. У меня есть некоторое подозрение, что трос начнет наматываться на центр с непредсказуемыми последствиями...
ЦитироватьСтарый пишет:
ЦитироватьKap пишет:
Все написано, ни у кого кроме вас таких вопросов не возникало.
А у меня возникли.
ЦитироватьНапример самый первый рассчитанный ротоватор
Давайте чтоб не путаться где первый где последний возьмём самый на ваш взгляд лучший. Итак размеры (длина троса и высота орбиты гири).
Цитироватьимеет радиус 200 км, ускорение на конце 10 м/с, скорость вращения 1414 м/с.
Я не знаю как мерять скорость вращения в метрах в секунду. Можно указать за сколько минут трос делает один оборот?
Цитировать"Реальная скорость" относительно чего?
Гири относительно земли и конца троса относительно гири.
ЦитироватьОтносительно центра троса - 1414 м/с если трос 200км. Относительно Земли после отцепки = орбитальная скорость + 1414 м/с. Относительно Земли до подхвата - на 1414 м/с меньше орбитальной.
Не понял. :( Скорость конца троса относительно гири не равна скорости гири относительно Земли?
Так что?
Имя, сестра! Цифры, брат!
ЦитироватьAndrey пишет:
Вы не рассуждайте считайте.
Пока что тут только я считаю в отличие от некоторых.
ЦитироватьAndrey пишет:
Без демпферов она сто раз туда и обратно сбегает.
Со скоростью порядка 10 км/с.
Она потухнет на расширении.
ЦитироватьAndrey пишет:
Основной продукт ротоватора скорость которую можно с помощью него можно получить.
А масса это затраты.
Так и связывайте их.
Я и сравниваю. Если кто-то при наличии под рукой компа не может умножить радиус на 10 и потом взять квадратный корень - это его проблемы. А скорость можно получить как на длинном плече с малым ускорением так и на коротком с большим. Но большое ускорение утяжеляет сцепной механизм и уменьшает время нахождения троса в области подхвата.
ЦитироватьAndrey пишет:
Они не просто возможны они есть.
А у РН есть подводные камни: кавитация, высокие частоты и тд.
ЦитироватьAndrey пишет:
В результате придется увеличивать запасы прочности.
А у меня они и так большие. Хотя допускаю что 600 км в расчетную массу уже не уложаться.
ЦитироватьСтарый пишет:
Давайте чтоб не путаться где первый где последний возьмём самый на ваш взгляд лучший. Итак размеры (длина троса и высота орбиты гири).
"Двухсотка" - ее проще построить. Два плеча по 200 километров, высота орбиты центра масс над Землей пусть будет 400 км.
ЦитироватьСтарый пишет:
Я не знаю как мерять скорость вращения в метрах в секунду.
Поделить длину окружности на период не пробовали?
ЦитироватьСтарый пишет:
Можно указать за сколько минут трос делает один оборот?
Нафига? Если хотите проверить расчеты - просто качните сцайлаб и вставьте туда мой листинг. Там, кстати, угловая скорость рассчитывается - w называется. Короче, оборот двухсотки - 888 секунд в минуты переводить мне лениво - я привык в секундах считать.
ЦитироватьСтарый пишет:
Гири относительно земли и конца троса относительно гири.
Центр масс (это он у вас гирей зовется?) движется с первой космической, которая проде 7.8 км/с. Конец вращается вокруг ЦМ со скоростью 1.414 км/с. В итоге скорость конца оказывается то выше (внизу) то выше первой космической, что позволяет подхватывать ПН со скоростью меньшей первой космической.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Для нормального подхвата необходимо, чтобы трос в нижней части, за счет вращения вокруг центра, имел скорость близкую к орбитальной.
Нет.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Иначе будем иметь удар.
фейспалм.жпг
Удар будет при большой разности скоростей, а не когда чья-то скорость не орбитальная - выйдете на трассу и проверьте. Задача ротоватора - мягко подхватывать груз со скоростью
ниже орбитальной.
ЦитироватьKap пишет:
"Двухсотка" - ее проще построить. Два плеча по 200 километров, высота орбиты центра масс над Землей пусть будет 400 км.
Так, это что, в нижней точке конец троса будет в 200 км над землёй?
ЦитироватьПоделить длину окружности на период не пробовали?
Длину окружности в метрах в секунду на период в метрах в секунду? :o
ЦитироватьЦитироватьСтарый пишет:
Можно указать за сколько минут трос делает один оборот?
Нафига?
Сам изобретатель не знает с какой скоростью крутится его изобретение? :o
ЦитироватьКороче, оборот двухсотки - 888 секунд
Итого конец троса в нижней точке будет двигаться относительно поверхности земли "вперёд" со скоростью примерно 6 км/с?
ЦитироватьЦентр масс (это он у вас гирей зовется?) движется с первой космической, которая проде 7.8 км/с. Конец вращается вокруг ЦМ со скоростью 1.414 км/с. В итоге скорость конца оказывается то выше (внизу) то выше первой космической, что позволяет подхватывать ПН со скоростью меньшей первой космической.
Итак, конец троса в нижней точке оказывается на высоте 200 км над землёй имея скорость относительно земли чуть более 6 км/с. Что и как он будет при этом подхватывать?
я так понял в этот момент и место доилжна прилететь пн с 6км с, на сим экономим :-)
ЦитироватьLeonar пишет:
я так понял в этот момент и место доилжна прилететь пн с 6км с, на сим экономим :-)
Пусть автор ответит. :)
анимацию надо, а то люди не поймут.
я вот первые пять сек недоумевал, почему ПН летит на встречу тросу, потом дошло.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/234989.jpg)
хотя все это херня как и лифт.
ЦитироватьSTS пишет:
анимацию надо, а то люди не поймут.
я вот первые пять сек недоумевал, почему ПН летит на встречу тросу, потом дошло.
хотя все это херня как и лифт.
Чтоб скорость встречи была вдвое выше?
ЦитироватьKap пишет:
Пока что тут только я считаю в отличие от некоторых.
Да все давно подсчитано.
Я думаю и не один десяток раз, и разными людьми.
Просто я достал свой старый маткадовский файлик с этими расчетами и сравниваю с вашими результатами.
Пока все совпадает.
ЦитироватьОна потухнет на расширении.
Если нет демпферов энергия волны никуда не денется.
Да в более толстых областях амплитуда будет меньше, но в тонких концах больше.
Что потребует толстую часть сделать еще толще.
ЦитироватьЯ и сравниваю. Если кто-то при наличии под рукой компа не может умножить радиус на 10 и потом взять квадратный корень - это его проблемы. А скорость можно получить как на длинном плече с малым ускорением так и на коротком с большим. Но большое ускорение утяжеляет сцепной механизм и уменьшает время нахождения троса в области подхвата.
Еще раз.
Скорость это основной параметр.
Ну и пляшите от нее.
Тем более что масса троса не зависит ни от радиуса ни от ускорения только от скорости.
То как вы делаете оно коряво.
Как говорится, через жопу.
ЦитироватьА у РН есть подводные камни: кавитация, высокие частоты и тд.
Ну у РН все это и считают и учитывают.
А иначе РН не полетит.
А вы пытаетесь игнорировать.
ЦитироватьЦитироватьAndrey пишет:
В результате придется увеличивать запасы прочности.
А у меня они и так большие. Хотя допускаю что 600 км в расчетную массу уже не уложаться.
Так и скорости весьма скромные.
Ну и повторюсь масса троса от его радиуса не зависит, только от скорости.
ЦитироватьSTS пишет:
анимацию надо, а то люди не поймут.
я вот первые пять сек недоумевал, почему ПН летит на встречу тросу, потом дошло.
хотя все это херня как и лифт.
Если всё так как нарисовано то непонятно в чём прикол. Чисто чтоб всё было посложнее и подороже или есть ещё какие резоны?
ЦитироватьСтарый пишет:
Если всё так как нарисовано то непонятно в чём прикол. Чисто чтоб всё было посложнее и подороже или есть ещё какие резоны?
Чисто чтобы в космос летать на одноступенчатом "простеньком" челноке, с ХС около 6кмс. Как предполагается резон будет в том, что ракета на с ХС в 6кмс значительно дешевле ракеты с ХС 9кмс.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Тогда я совсем не понимаю в чем прикол. Для нормального подхвата необходимо, чтобы трос в нижней части, за счет вращения вокруг центра, имел скорость близкую к орбитальной. Иначе будем иметь удар. Вы же предлагаете сделать эти скорости максимально различными? Ударный подхват двадцати тонн... это круто!
Почему ударный? Зачем подхватывать ПН которая уже вышла на орбиту сама??? Как у нижнего конца вращающейся ОС, скорость может быть равна орбитальной? Как вы себе вообще такое представляете? А у ЦТ тогда какая скорость будет???
имхо, никакого резона нету.
вот, чисто умозрительно, допустим РН на 6к дешевле в три раза, это чтото меняет? а в четыре? - нет, ничего не меняет.
и это не считая того что бандуру надо еще окупить (включая эксплуатацию), то есть, порядка 10 000 запусков\пусков\(или как там) сделать РН на 6к по цене РН на 9к.
Эта тема уже всплывала на форуме.
Давненько правда.
Еле нашел.
spacewhip - обмен грузами между планетами без затрат энэргии (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic10252/)
PS
Еще вот тут подымался этот вопрос.
Тросовые космические системы (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic4765/)
В этой теме есть любопытная ссылка.
"Создание космических транспортных систем на основе использования тросов большой длины." (http://www.iki.rssi.ru/seminar/199911_sid.htm)
ЦитироватьSellin пишет:
ЦитироватьСтарый пишет:
Если всё так как нарисовано то непонятно в чём прикол. Чисто чтоб всё было посложнее и подороже или есть ещё какие резоны?
Чисто чтобы в космос летать на одноступенчатом "простеньком" челноке, с ХС около 6кмс. Как предполагается резон будет в том, что ракета на с ХС в 6кмс значительно дешевле ракеты с ХС 9кмс.
Не, 6 км/с это фактическая скорость, характеристическая будет больше на величину гравитационных и аэродинамических потерь. Вобщем на полтора-два км/с меньше чем при запуске на орбиту.
А сам ротаватор за счёт чего разгонять? При каждом броске он же будет терять энергию.
ЦитироватьSTS пишет:
анимацию надо, а то люди не поймут.
Практика показывает что поймут хотя и не все.
ЦитироватьLeonar пишет:
я так понял в этот моменти место доилжна прилететь пн с 6км с, на сим экономим
Ну да.
ЦитироватьSTS пишет:
хотя все это херня как и лифт.
С херов бы? Наноматериалов для строительства не требуется, масса укладывается в текущие возможности вывода. Ни того ни другого у лифта нет.
ЦитироватьAndrey пишет:
Да все давно подсчитано.
Я думаю и не один десяток раз, и разными людьми.
И где все это? Я выкладывал ссылку на "Розу и Червя" - там ротоватор крайне несуразный. Из нанотрубок но при этом с малой скоростью и большим ускорением. Я об околоземном ротоваторе эпизод с которым пока недоступен. А ведь Роберт Ибатулин и сам посчитать не дурак и на астрофоруме пасется.
ЦитироватьAndrey пишет:
Если нет демпферов энергия волны никуда не денется.
Для начала есть чему "деваться"? Ну и я брал напряжение как можно ниже (начинал вообще со 100 МПа, но масса улетала за мегатонну) как раз чтобы была возможность добавить всякий непредвиденный обвес.
ЦитироватьAndrey пишет:
Да в более толстых областях амплитуда будет меньше, но в тонких концах больше.
Что потребует толстую часть сделать еще толще.
Если бы я делал ротоватор, то вместо троса переменного диаметра (тот еще геморой с производством, выводом и разматыванием) делал много коротких тросов связаных елочкой через поперечнины. Примерно так:
(http://s019.radikal.ru/i601/1511/e3/d081c47d226c.png)
ЦитироватьAndrey пишет:
Скорость это основной параметр.
Ну и пляшите от нее.
Если плясать только от скорости - выясниться что надо просто организовать неупругое соударение тяжелого ИСЗ и легкой суборбитальной ПН и ни каких плеч.
ЦитироватьAndrey пишет:
Тем более что масса троса не зависит ни от радиуса ни от ускорения только от скорости.
Вообще-то от радиуса вполне зависит. Если вы о том что увеличив радиус можно сбросить ускорение и оставить скорость прежней то это очевидно.
ЦитироватьAndrey пишет:
Ну у РН все это и считают и учитывают.
А иначе РН не полетит.
А мне кто-то заплатил за разработку проекта ротоватора? Почему я не в курсе?
ЦитироватьAndrey пишет:
Так и скорости весьма скромные.
Экспонента в формуле Циолковского. И степенная функция в эмпирической формуле теплового потока при сходе с орбиты.
ЦитироватьAndrey пишет:
Ну и повторюсь масса троса от его радиуса не зависит, только от скорости.
Вы не рассуждайте а считайте, ага.
А эл двигатель от сб и другую в другую сторону маховику не пойдет?
Чет опять вечным двигателем попахивает. Сдается мне, что суммарные затраты энергии должны все равно быть такими же, как и при обычном переходе с орбиты на орбиту на обычном двигателе, да еще надо помножить на коэффициент, получающийся из затрат на строительство сего аппарата.
Ну и тут рассуждают, что трос намного тяжелее перетаскиваемой ПН и посему не будет испытывать колебаний. Забывается только, что длина у него в километрах большая и он посему тросом и является с нулевой поперечной жесткостью. А тогда, на встречных курсах, трос этот узлами начнет на ядро накручиваться, и все тут... Посмотрите внимательно на рисунок, зря что ли человек старался. Там есть момент обратного хода. Чем он будет обеспечен? Только жесткостью троса, которой нет. Посему груз продолжит движение вперед относительно ядра, трос ослабится и начнет накручиваться на ядро...
ЦитироватьKap пишет: ЦитироватьAndrey пишет:
Да все давно подсчитано.
Я думаю и не один десяток раз, и разными людьми.
И где все это? Я выкладывал ссылку на "Розу и Червя" - там ротоватор крайне несуразный. Из нанотрубок но при этом с малой скоростью и большим ускорением. Я об околоземном ротоваторе эпизод с которым пока недоступен. А ведь Роберт Ибатулин и сам посчитать не дурак и на астрофоруме пасется.
Да вы бы хоть в википедию заглянули.
Идея предложена аж в 1977 году.
Все давно посчитано.
В английской вики и ссылок полно.
Ну и выше я уже привел ссылки на предыдущие обсуждение этого дела на форуме.
Цитировать
Для начала есть чему "деваться"? Ну и я брал напряжение как можно ниже (начинал вообще со 100 МПа, но масса улетала за мегатонну) как раз чтобы была возможность добавить всякий непредвиденный обвес.
Есть.
И из за низкого напряжения вы сильно не добираете скорость.
ЦитироватьЕсли бы я делал ротоватор, то вместо троса переменного диаметра (тот еще геморой с производством, выводом и разматыванием) делал много коротких тросов связаных елочкой через поперечнины. Примерно так:
Динамика такой системы будет еще сложней.
И ее все равно нужно будет считать.
ЦитироватьЕсли плясать только от скорости - выясниться что надо просто организовать неупругое соударение тяжелого ИСЗ и легкой суборбитальной ПН и ни каких плеч.
Ерунду не говорите.
ЦитироватьВообще-то от радиуса вполне зависит. Если вы о том что увеличив радиус можно сбросить ускорение и оставить скорость прежней то это очевидно.
Может причина наших разногласий в терминологии?
Я говорю о линейной скорости а вы о скорости вращения?
ЦитироватьА мне кто-то заплатил за разработку проекта ротоватора? Почему я не в курсе?
Никто ничего и не заплатит.
Проекта нет и на горизонте.
ЦитироватьЭкспонента в формуле Циолковского. И степенная функция в эмпирической формуле теплового потока при сходе с орбиты.
Дак и затраты на сооружение подобной системы немаленькие.
Это куда круче МКС.
Экономическое обоснование тоже, кстати, нужно считать.
ЦитироватьЦитироватьAndrey пишет:
Ну и повторюсь масса троса от его радиуса не зависит, только от скорости.
Вы не рассуждайте а считайте, ага.
Это аналитически доказывается, достаточно легко.
Правда до тех пор пока диаметр троса много меньше его длины.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Чет опять вечным двигателем попахивает.
Его тут нет.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Сдается мне, что суммарные затраты энергии должны все равно быть такими же, как и при обычном переходе с орбиты на орбиту на обычном двигателе, да еще надо помножить на коэффициент, получающийся из затрат на строительство сего аппарата.
Да, при подъеме груза через ротоватор орбита ротоватора просядет. Но поскольку масса ротоватора много больше массы ПН - просядет незначительно и ее можно будет либо поднять на
ЭРД до следующего подъема либо просто дождаться пока кто-нибудь не решит спускаться чем поднимет орбиту.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Забывается только, что длина у него в километрах большая и он посему тросом и является с нулевой поперечной жесткостью.
Он является
натянутым тросом.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
А тогда, на встречных курсах, трос этот узлами начнет на ядро накручиваться
На трос в "подхватывательной части" действует центробежная сила порядка земной силы тяжести.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Чет опять вечным двигателем попахивает. Сдается мне, что суммарные затраты энергии должны все равно быть такими же, как и при обычном переходе с орбиты на орбиту на обычном двигателе,
Естественно! Только запустить на обычной РН с РБ просто, а запустить через ротаватор а потом восстанавливать его орбиту - сложно.
ЦитироватьKap пишет:
Да, при подъеме груза через ротоватор орбита ротоватора просядет. Но поскольку масса ротоватора много больше массы ПН - просядет незначительно и ее можно будет либо поднять на ЭРД до следующего подъема либо просто дождаться пока кто-нибудь не решит спускаться чем поднимет орбиту.
Гениально, блин! Не находите что энергозатраты на восстановление орбиты абсолютно не зависят от массы ротаватора?
ЦитироватьAndrey пишет:
Да вы бы хоть в википедию заглянули.
Только сейчас нашел в английской space tether.
ЦитироватьAndrey пишет:
Идея предложена аж в 1977 году.
Где-то так.
ЦитироватьAndrey пишет:
Ну и выше я уже привел ссылки на предыдущие обсуждение этого дела на форуме.
Где? Не заметил.
ЦитироватьAndrey пишет:
Есть.
У 200км ротоватора массы ротоватра и ПН относятся как 40 к 1.
ЦитироватьAndrey пишет:
И из за низкого напряжения вы сильно не добираете скорость.
При высоком напряжении ротоватор порвется и скорость недоберется еще сильнее.
ЦитироватьAndrey пишет:
Динамика такой системы будет еще сложней.
В ней будут интегррованные в конструкцию демпферы.
ЦитироватьAndrey пишет:
И ее все равно нужно будет считать.
Такие расчеты делаются уже на чем-то хайперформансном и забобло. Ибо потенциально могут это бабло приносить.
ЦитироватьAndrey пишет:
Ерунду не говорите.
Вы сказали что надо нужно минимизировать массу при максимизации приращения скорости. Я вам ответил что из этого получится.
ЦитироватьAndrey пишет:
Может причина наших разногласий в терминологии?
Я говорю о линейной скорости а вы о скорости вращения?
Хоть о какой говори:
a = (V^2)/R
a = (W^2)*R
Как видно из обеих формул скорость от радиуса очень даже зависит.
ЦитироватьAndrey пишет:
Никто ничего и не заплатит.
Проекта нет и на горизонте.
Странно, но на расчеты и даже эксперименты по лифту НАСА в свое время раскошелилось.
ЦитироватьAndrey пишет:
Дак и затраты на сооружение подобной системы немаленькие.
Это куда круче МКС.
Не круче ибо выводим на ту же орбиту не уникальное научное оборудование а полиэтилениевый трос и титановые поперечины.
ЦитироватьAndrey пишет:
Это аналитически доказывается, достаточно легко.
Чтобы доказать аналитически функция зависимости толщины от расстояния до ЦТ должна быть интегрируема после умножения на r. А у меня она получилась S-образной кривой чтобы равномерность натяжения обеспечить.
Плюс системы из нескольких ротоваторов на разновысоких орбитах Трассы Земля -Луна в том что они могут использовать энергию и массу лунного вещества при его "падении на Землю для самоподьема.При равном грузопотоке будут двигаться по орбите + - дельта ,при превышении оного с Луны будут постепенно подниматься .Также как и предложенные мной АТОСы.
ЦитироватьKap пишет: ЦитироватьAndrey пишет:
Ну и выше я уже привел ссылки на предыдущие обсуждение этого дела на форуме.
Где? Не заметил.
Повторю.
Эта тема уже всплывала на форуме.
Давненько правда.
Еле нашел.
spacewhip - обмен грузами между планетами без затрат энэргии (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic10252/)
PS
Еще вот тут подымался этот вопрос.
Тросовые космические системы (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic4765/)
В этой теме есть любопытная ссылка.
"Создание космических транспортных систем на основе использования тросов большой длины." (http://www.iki.rssi.ru/seminar/199911_sid.htm)
ЦитироватьВ ней будут интегррованные в конструкцию демпферы.
Прогресс.
ЦитироватьТакие расчеты делаются уже на чем-то хайперформансном и забобло. Ибо потенциально могут это бабло приносить.
Я это считал в матлабе, маткад не потянул система дифуров была сильно большая.
По идее скайлаба тоже должно хватить.
И даже не за бабло.
Какая молодежь пошла меркантильная.
ЦитироватьХоть о какой говори:
a = (V^2)/R
a = (W^2)*R
Как видно из обеих формул скорость от радиуса очень даже зависит.
Если не понимаете аналитически, численно посчитайте, программа у вас уже есть.
Один трос 100 км ускорение 10 м/с^2, другой 200 км ускорение 5 м/с^2.
Скорости одинаковые, сравните их массы.
ЦитироватьСтранно, но на расчеты и даже эксперименты по лифту НАСА в свое время раскошелилось.
Лифт был распиарен сильно в свое время.
А что такое ротоватор даже на профильном форуме большинство не знает.
Как вы уже убедились.
ЦитироватьЦитироватьAndrey пишет:
Дак и затраты на сооружение подобной системы немаленькие.
Это куда круче МКС.
Не круче ибо выводим на ту же орбиту не уникальное научное оборудование а полиэтилениевый трос и титановые поперечины.
Один трос быстро упадет на землю.
После запуска 2-3 ПН.
ЦитироватьЦитироватьAndrey пишет:
Это аналитически доказывается, достаточно легко.
Чтобы доказать аналитически функция зависимости толщины от расстояния до ЦТ должна быть интегрируема после умножения на r. А у меня она получилась S-образной кривой чтобы равномерность натяжения обеспечить.
Аналитически она не интегрируется.
Аналитически найти можно, а интегрировать только численно.
"Достаточно легко" в общем случае я наверно погорячился.
Хотя маткад решает это и аналитически.
Как он это делает эта сволочь не говорит. :)
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Тогда я совсем не понимаю в чем прикол
Представьте, что по земле без проскальзывания катится колесо автомобиля. Скорость автомобиля v. Скорость нижней точки колеса относительно земли 0, верхней точки - 2v. Представьте, что на колесо налипает жвачка, лежавшая на асфальте, и отрывается от колеса в верхней точке, приобретя относительно земли скорость 2v.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Сдается мне, что суммарные затраты энергии должны все равно быть такими же, как и при обычном переходе с орбиты на орбиту на обычном двигателе
Верно, но для подъема орбиты ротоватора в промежутках между пусками ПН можно использовать ЭРД с высоким УИ (на порядок больше, чем у ЖРД) и высоким рабочим ресурсом (годы непрерывной работы).
За счет этого можно уменьшить стоимость выведения кг ПН.
Ротоватор массой в несколько сотен тонн, имеющий ЭРД и реактор с электрической мощностью около 100 МВт, будет стоить порядка 10-20 миллиардов долларов, плюс-минус лапоть. А вывести он за 10 лет работы может порядка 300 тысяч тонн грузов.
Стоимость ротоватора добавит к стоимости выведения каждого кг ПН порядка 30-60 долларов.
Наиболее целесообразно делать такой ротоватор, который будет придавать ПН скорость 10,5-11 км/c - тогда легко выйти на ГСО и отлетные траектории. Скорость движения ротоватора на низкой орбите - 7,5-7.7 км/c.
Таким образом, ракетная ступень должна иметь ХС порядка 6 км/c c учетом потерь (4,5-5 км/c без учета потерь).
Для такой ХС можно сделать одноступенчатый многоразовый носитель с высоким рабочим ресурсом.
Причем он будет осуществлять выведение не на НОО, а на ГСО. Сейчас доставка кг на ГСО - 10-20 тысяч $
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Тогда я совсем не понимаю в чем прикол
Представьте, что по земле без проскальзывания катится колесо автомобиля. Скорость автомобиля v. Скорость нижней точки колеса относительно земли 0, верхней точки - 2v. Представьте, что на колесо налипает жвачка, лежавшая на асфальте, и отрывается от колеса в верхней точке, приобретя относительно земли скорость 2v.
Я это себе и представлял, но мне сказали, что подхват осуществляется не при нулевой скорости, а на сильно встречных курсах... ???
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Сдается мне, что суммарные затраты энергии должны все равно быть такими же, как и при обычном переходе с орбиты на орбиту на обычном двигателе
Верно, но для подъема орбиты ротоватора в промежутках между пусками ПН можно использовать ЭРД с высоким УИ (на порядок больше, чем у ЖРД) и высоким рабочим ресурсом (годы непрерывной работы).
За счет этого можно уменьшить стоимость выведения кг ПН.
Ротоватор массой в несколько сотен тонн, имеющий ЭРД и реактор с электрической мощностью около 100 МВт, будет стоить порядка 10-20 миллиардов долларов, плюс-минус лапоть. А вывести он за 10 лет работы может порядка 300 тысяч тонн грузов.
Стоимость ротоватора добавит к стоимости выведения каждого кг ПН порядка 30-60 долларов.
Наиболее целесообразно делать такой ротоватор, который будет придавать ПН скорость 10,5-11 км/c - тогда легко выйти на ГСО и отлетные траектории. Скорость движения ротоватора на низкой орбите - 7,5-7.7 км/c.
Таким образом, ракетная ступень должна иметь ХС порядка 6 км/c c учетом потерь (4,5-5 км/c без учета потерь).
Для такой ХС можно сделать одноступенчатый многоразовый носитель с высоким рабочим ресурсом.
Причем он будет осуществлять выведение не на НОО, а на ГСО. Сейчас доставка кг на ГСО - 10-20 тысяч $
Ротоватор "провалится" в соотношениях пропорциональных соотношению масс и подхватываемого груза. Конечно, можно использовать ЭРД, но при массах в многие сотни тонн и не в межпланетном пространстве, а в системе Земля-Луна... Как то мне это здорово не нравится.
ЦитироватьKap пишет:
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Забывается только, что длина у него в километрах большая и он посему тросом и является с нулевой поперечной жесткостью.
Он является натянутым тросом.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
А тогда, на встречных курсах, трос этот узлами начнет на ядро накручиваться
На трос в "подхватывательной части" действует центробежная сила порядка земной силы тяжести.
А Вы когда нибудь видели как работает боло???
ЦитироватьСтарый пишет:
Не находите что энергозатраты на восстановление орбиты абсолютно не зависят от массы ротаватора?
Я нахожу что затраты
энергии в средствах выведения ни кого не ипут в отличие от затрат топлива. Если бы у нас был компактный ТЯРД десятикратно большей веса но при УИ 10 000 сек - все бы летали на нем, тратя больше энергии, чем сейчас.
ЦитироватьAndrey пишет:
Еле нашел.
spacewhip - обмен грузами между планетами без затрат энэргии (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic10252/)
PS
Еще вот тут подымался этот вопрос.
Тросовые космические системы (http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic4765/)
У Лина не совсем то. Легкий трос высокого натяжения и постоянного диаметра. Для этого случая аналитическое решение есть, кстати:
p = rho*w*w*r*r/2
Где р - максимальное натяжение троса. В том что прочитал из темы Павла Белова то-же не особо с расчетами.
ЦитироватьAndrey пишет:
Я это считал в матлабе, маткад не потянул система дифуров была сильно большая.
По идее скайлаба тоже должно хватить.
И даже не за бабло.
Какая молодежь пошла меркантильная.
Вы хотели капитализм - вы его получили(с) Да, там даже одной дифурой в частных производных можно обойтись. Вот только хоть матлаб хоть сцайлаб ей "подавятся" при сколько-нибудь малом шаге. А при большом (сейчас, напомню, метр) моделировать колебания троса ИМХО смысла нет - слишком грубо.
ЦитироватьAndrey пишет:
Если не понимаете аналитически, численно посчитайте, программа у вас уже есть.
Один трос 100 км ускорение 10 м/с^2, другой 200км ускорение 5 м/с^2.
Скорости одинаковые, сравните их массы.
Я прекрасно понимаю аналитически в том числе и то что вы сейчас занимаетесь подлогом. Скорость груза - функция двух переменных: радиуса и ускорения V = sqrt(r*a). Вы увеличиваете радиус, пропорционально уменьшаете ускорение и гордо заявляете что скорость от длины не зависит.
ЦитироватьAndrey пишет:
Один трос быстро упадет на землю.
После запуска 2-3 ПН.
Плазменные двигатели и солнечные батареи уже давно серийной производятся.
ЦитироватьAndrey пишет:
Хотя маткад решает это и аналитически.
Как он это делает эта сволочь не говорит.
Можно Вольфрам спросить - он обычно сознается.
ЦитироватьKap пишет:
У Лина не совсем то. Легкий трос высокого натяжения и постоянного диаметра. Для этого случая аналитическое решение есть, кстати:
p = rho*w*w*r*r/2
Где р - максимальное натяжение троса. В том что прочитал из темы Павла Белова то-же не особо с расчетами.
Чем богаты тем и рады.
Я не помню чтоб на форуме этот вопрос еще где подымался.
ЦитироватьДа, там даже одной дифурой в частных производных можно обойтись. Вот только хоть матлаб хоть сцайлаб ей "подавятся" при сколько-нибудь малом шаге. А при большом (сейчас, напомню, метр) моделировать колебания троса ИМХО смысла нет - слишком грубо.
Да ничего не подавятся, на втором пне все считалось.
Долго правда по несколько часов.
Ну да счас компы по мощнее.
А что грубо у меня еще грубее было.
Тут главное что будет сразу видно что проблема не надумана, а она есть.
А в чем проблема шаг уменьшить?
ЦитироватьЯ прекрасно понимаю аналитически в том числе и то что вы сейчас занимаетесь подлогом. Скорость груза - функция двух переменных: радиуса и ускорения V = sqrt(r*a). Вы увеличиваете радиус, пропорционально уменьшаете ускорение и гордо заявляете что скорость от длины не зависит.
Вы скажите результат.
Отмазки я тоже могу лепить.
ЦитироватьПлазменные двигатели и солнечные батареи уже давно серийной производятся.
Да вы еще даже не посчитали сколько их нужно.
И на сколько вес подскочет.
ЦитироватьЧтобы доказать аналитически функция зависимости толщины от расстояния до ЦТ должна быть интегрируема после умножения на r. А у меня она получилась S-образной кривой чтобы равномерность натяжения обеспечить.
Не обязательно.
Там надо сделать замену переменой типа x=r*t.
В результате пределы интегрирования сменятся с "от 0 до r" на "от 0 до 1".
А в под интегральной функции r исчезнет.
Интеграл от этого все равно не возмется, но будет ясно что от r он не зависит.
В общем не особо сложно, притормозил я вчера.
Да и давно я этим занимался.
ЦитироватьShestoper пишет:
Верно, но для подъема орбиты ротоватора в промежутках между пусками ПН можно использовать ЭРД с высоким УИ (на порядок больше, чем у ЖРД) и высоким рабочим ресурсом (годы непрерывной работы).
За счет этого можно уменьшить стоимость выведения кг ПН.
Ротоватор массой в несколько сотен тонн, имеющий ЭРД и реактор с электрической мощностью около 100 МВт, будет стоить порядка 10-20 миллиардов долларов, плюс-минус лапоть. А вывести он за 10 лет работы может порядка 300 тысяч тонн грузов.
Стоимость ротоватора добавит к стоимости выведения каждого кг ПН порядка 30-60 долларов.
Наиболее целесообразно делать такой ротоватор, который будет придавать ПН скорость 10,5-11 км/c - тогда легко выйти на ГСО и отлетные траектории. Скорость движения ротоватора на низкой орбите - 7,5-7.7 км/c.
Таким образом, ракетная ступень должна иметь ХС порядка 6 км/c c учетом потерь (4,5-5 км/c без учета потерь).
Для такой ХС можно сделать одноступенчатый многоразовый носитель с высоким рабочим ресурсом.
Причем он будет осуществлять выведение не на НОО, а на ГСО. Сейчас доставка кг на ГСО - 10-20 тысяч $
Простейший расчет показывает что при мощности 100 МВт и 300 тыс тонн ПН и КПД ЭРД 70% и 10 лет.
Удельный импульс ЭРД нужен будет будет порядка 1200 сек, а потребное количество топлива для него 150 тыс тонн.
Половина от ПН!
Причем это топливо нужно выводить НОО.
Что-то не видно его в ваших цифрах.
Где-то оно потерялось.
Нет никакого смысла считать топливо. Затраты энергии, а значит и топлива не изменятся. Может даже увеличатся. Но не в этом суть. Стоимость топлива в КГ на орбите составляет очень малую часть. Предложеный вариант оптимизирует совсем другое. Он драматически уменьшает требования к технической сложности средства выведения(как тут писалось "из-за экспоненты в формуле Циолковского и квадрата в тепловых нагрузках при возвращении").
Вот и вся суть. Предлагается средство выведения, позволяющее выводить грузы на орбиту, с помощью ПРОСТОГО МНОГОРАЗОВОГО челнока. Т.е Максимально приблизить Космический Челнок к самолету, по ресурсу и стоимости.
А то, что на один рейс с ПН, челнок будет делать хоть два рейса с топливом для ротоватора, оправдано той самой экспонентой в формуле Циолковского.
ЦитироватьАлександр Шлядинский пишет:
Я это себе и представлял, но мне сказали, что подхват осуществляется не при нулевой скорости, а на сильно встречных курсах... ???
Никто вам такого не говорил. Это вы сами выдумали, из-за того что так и не потрудились понять суть предлагаемой системы. Подхват осуществляется с околонулевой относительной скоростью. И при этом и конец троса, и подхватываемый груз имеют совсем не нулевую скорость, однако много меньше орбитальной. А вы продолжаете гнуть свое про орбитальную скорость и встречные курсы.
ЦитироватьAndrey пишет:
Удельный импульс ЭРД нужен будет будет порядка 1200 сек, а потребное количество топлива для него 150 тыс тонн.
УИ для ЭРД на режиме высокой тяги - в районе 3000 сек
ЦитироватьSellin пишет:
Нет никакого смысла считать топливо. Затраты энергии, а значит и топлива не изменятся. Может даже увеличатся. Но не в этом суть. Стоимость топлива в КГ на орбите составляет очень малую часть. Предложеный вариант оптимизирует совсем другое. Он драматически уменьшает требования к технической сложности средства выведения(как тут писалось "из-за экспоненты в формуле Циолковского и квадрата в тепловых нагрузках при возвращении" ;) .
Вот и вся суть. Предлагается средство выведения, позволяющее выводить грузы на орбиту, с помощью ПРОСТОГО МНОГОРАЗОВОГО челнока. Т.е Максимально приблизить Космический Челнок к самолету, по ресурсу и стоимости.
А то, что на один рейс с ПН, челнок будет делать хоть два рейса с топливом для ротоватора, оправдано той самой экспонентой в формуле Циолковского.
Простых многоразовых челноков в природе нет.
Единственный который был, как показала практика, оказался хуже одноразовых ракет.
Хотя как я помню обещали снизить стоимость вывода килограмма ПН до 1000$.
Ничего драматического в дорогих РН нет.
Спутники значительно дороже.
И тенденции к их удешевлению я не вижу.
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьAndrey пишет:
Удельный импульс ЭРД нужен будет будет порядка 1200 сек, а потребное количество топлива для него 150 тыс тонн.
УИ для ЭРД на режиме высокой тяги - в районе 3000 сек
Тогда не получится 300 тыс тонн в 10 лет.
Только 130 тыс тонн.
Но вообще это от типа ЭРД зависит.
ЦитироватьShestoper пишет:
Ротоватор массой в несколько сотен тонн, имеющий ЭРД и реактор с электрической мощностью около 100 МВт, будет стоить порядка 10-20 миллиардов долларов, плюс-минус лапоть. А вывести он за 10 лет работы может порядка 300 тысяч тонн грузов.
А как запихать реактор 100 МВт в несколько сотен тонн.
Тут 1 МВт в 20 тонн запихать не могут.
Значит 100 МВт будет весить порядка 2000 тонн.
ЦитироватьAndrey пишет:
Простых многоразовых челноков в природе нет.
Единственный который был, как показала практика, оказался хуже одноразовых ракет.
Вы читаете на что отвечаете? Откуда взяться в природе простым многоразовым челнокам, если им приходится набирать первую космическую, и её же потом сбрасывать об атмосферу?
Тот единственный, как раз и показывает, что технологии орбитального челнока, космически далеки от авиации, как по ресурсу, так и по стоимости.
А Суборбитальный челнок на 6кмс характеристической скорости, и с 4,5 кмс входа в атмосферу уже дает надежду на применимость авиационных технологий и материалов. Что логичным образом приводит к удешевлению(как строительства так и обслуживания), и повышению ресурса многоразовости.
ЦитироватьAndrey пишет:
Тут 1 МВт в 20 тонн запихать не могут.
Значит 100 МВт будет весить порядка 2000 тонн.
Ну-ну. А реактор на 1 кВт значит будет весить 20 кг.
ЦитироватьSellin пишет:
Вы читаете на что отвечаете? Откуда взяться в природе простым многоразовым челнокам, если им приходится набирать первую космическую, и её же потом сбрасывать об атмосферу?
Тот единственный, как раз и показывает, что технологии орбитального челнока, космически далеки от авиации, как по ресурсу, так и по стоимости.
А Суборбитальный челнок на 6кмс характеристической скорости, и с 4,5 кмс входа в атмосферу уже дает надежду на применимость авиационных технологий и материалов. Что логичным образом приводит к удешевлению(как строительства так и обслуживания), и повышению ресурса многоразовости.
Я не только читаю но еще и проверяю ваши цифры.
Даже в авиации стоимость самолета и его эксплуатации сильно зависит от скорости.
А повышение скорости с существующих скоростей до 6 км/c никаких шансов, если только за очень дорого.
ЦитироватьЦитироватьAndrey пишет:
Тут 1 МВт в 20 тонн запихать не могут.
Значит 100 МВт будет весить порядка 2000 тонн.
Ну-ну. А реактор на 1 кВт значит будет весить 20 кг.
Мощность 1 МВт уже достаточно большая чтобы ее можно было масштабировать вверх.
К тому-же это наиболее проработанный вариант.
Кстати солнечная батарея мощностью 1 кВт легко влазит в 20 кг с большим запасом.
У ядерного реактора есть и другие отрицательные стороны, которые делают его применение весьма сомнительным.
ЦитироватьAndrey пишет:
Даже в авиации стоимость самолета и его эксплуатации сильно зависит от скорости.
А повышение скорости с существующих скоростей до 6 км/c никаких шансов, если только за очень дорого.
Ну так можно спорить долго. Вы считаете, что челнок на на 6кмс ХС с 4,5 кмс скоростью возврата будет аналогичен Шаттлу по цене. И игнорируете разницу в ХС и тепловых потоках. Я не могу привести точного расчета, ввиду его трудоемкости, да и как показывает опыт в таких случаях он бесполезен.
ЦитироватьSellin пишет:
Ну так можно спорить долго. Вы считаете, что челнок на на 6кмс ХС с 4,5 кмс скоростью возврата будет аналогичен Шаттлу по цене. И игнорируете разницу в ХС и тепловых потоках. Я не могу привести точного расчета, ввиду его трудоемкости, да и как показывает опыт в таких случаях он бесполезен.
Согласен.
Снова гигантизьмом увлеклись ,довожу до вашего сведения,что все плюсы и минусы ротоватора и все его приблуды можно исследовать на оборудовании школьного кабинета физики
ЦитироватьЮрий Темников пишет: Снова гигантизьмом увлеклись ,довожу до вашего сведения,что все плюсы и минусы ротоватора и все его приблуды можно исследовать на оборудовании школьного кабинета физики
Молодец! 8)
Почти загубили стоящую тему на форуме.
У ротоватора есть два преимущества, одно перед ракетной техникой, второе перед космическим и лунным лифтом.
Первое он не требует сжигания топлива, а следовательно сохраняет экологию, давая возможность человечеству еще какое то время пожить на этой планете.
Второе - его можно построить из существующих материалов.
Все это минимизирует все проблемы связанные со строительством такой КТС, ибо лучше не летать в космос вообще чем устроить его на самой Земле с помощью тех же ракет.