Катапульта в космос

[Кенгуру]

А люди наш форум не читали и сами предлагают:

http://en.wikipedia.org/wiki/Launch_loop

A launch loop or Lofstrom loop is a design for a belt based maglev orbital launch system that would be around 2,000 km (1,240 mi) long and maintained at an altitude of up to 80 km (50 mi).

Просто какая-то другая система. Хотя. когда предлагают протянуть трубу вверх на 80 км, то проект сразу начинает отдавать бредом.

И диаметр у них, уж больно мал:



5 сантиметров - чего это? Проволоку, что-ли космонавтам отправлять? Или сосиски?

[Кенгуру]

Давайте сюда что-ли перепостю идею с впрыском топлива в движущуюся ракету. Хочется, чтоб конструктивно покритиковали, а никто не замечает что-ли. Не знаю.



Тут ракета движется по трубе со скоростью 1.1 км/с, а топливо с собой не везёт, вместо этого кислород и водород впрыскиваются в неё с обоих сторон, со скоростью 1 км/с. Таким образом скорость потоков впрыскиваемых кислорода и водорода относительно ракеты составляет всего лишь 100 м/с, то есть дозвук, а не сверхзвук и не гиперзвук. Поэтому потери на сопротивление минимальны. В общем то эти 100 м/с нужны только чтобы создать напор на входе в двигатель. Дальше кислород с водородом попадают в двигатель, сгорают, создают тягу, которая движет всю конструкцию вперёд всё быстрее и быстрее.

По мере возрастания скорости движения, скорость впрыска тоже должна возрастать, чтобы всегда быть меньше скорости движения аппарата на условные 100 м/с. Таким образом эту схему можно сравнить с самолётом, который всё время летит относительно окружающих газов со скоростью 100 м/с. Правда относительно земли скорость его растёт до куда больших значений.

Хоть скорость впрыска по мере разгона должна возрастать, но объём подаваемых газов на погонный метр трубы, должен снижаться, так как при большей скорости за одно и тоже время аппарат преодолевает большее расстояние.

Для впрыска на относительно небольших скоростях газ нужно только сжимать и нагревать, плюс открыть во-время клапан. Для бОльших скоростей видимо потребуется кумулятивный эффект. Насчёт этого пока не знаю. Знаю только, что в трубке Титова разгоняли до 14 км/с, а чего там и как - не в курсе. Но и получить скорость в несколько километров в секунду, думаю не плохо, особенно если учесть, что вес такой "ракета-носителя" будет крайне мал.


Число инжекторов которые должны впрыскивать топливо и окислитель пропорциональны их размерам. Если они стоят редко, то должны впрыскивать много. Если их через каждый метр понатыкано, то порции должны быть небольшими.

Систему можно сделать полностью автоматической. Проложить две заправочные трубы, по которым будут подаваться кислород и водород, во все баки. Потом, перед стартом баки нагревают. Потом, когда мимо проносится аппарат, открывают инжекторы и, так сказать, заправляют его на ходу. Вот собственно и всё.


Эта схема, в случае возможности её реализовать, хороша тем, что не требует огромных электрических мощностей, и потому подошла бы и для России.

* * *

Продолжение.

Решил посчитать, сколько действительно нужно топлива для разгона таким способом, ведь формула Циолковского тут не годится, так как топливо мы с собой не берём, а заправляемся им по дороге.

Допустим, возьмём удельный импульс двигателя в 3500 м/с. Пустотный. :wink: Нам надо разогнаться до условных 8200 м/с. то есть топлива должно быть в 8200/3500 = 2,343 раза больше веса разгоняемой конструкции. Вес космического аппарата - 100 тонн, вес движка плюс вес всей остальной конструкции, ну допустим ещё тонн двадцать, оптимистично так. Значит топлива надо 2,343 * 120 000 кг = 281 160 кг. Длина трубы - 600 км, значит в среднем топлива на погонный метр трубы будет приходиться 281 160 кг / 600 000 м = 0,4686 кг/м = 468.6 г/метр.

А секундный расход при времени разгона в 145 секунд - 281 160 кг. / 145 секунд = 1939 кг/сек. Почти две тонны в секунду.

Тогда при движении со скоростью 100 м/с впрыскивать нужно 1939 кг/сек. / 100 м/с = 19,39 кг на погонный метр. Впрыскивается много, но это при минимальной скорости.

А в конце трубы при скорости 8200 м/с, впрыскивать нужно 1939 кг/сек. / 8200 м/с = 0,236 кг на погонный метр. или 236 грамм на погонный метр. Конечно, мало, но чтобы впрыснуть эти двести грамм в трубу со скоростью 8 км/сек, нужно будет позади него подорвать не хилый заряд, который бы создал кумулятивную струю необходимой силы.

Ничего я не напутал в расчётах?

В общем, покритикуйте конструктивно, пожалуйста. Хочу услышать критику.

[саша]

вот так простенько разогнать до 1км.с...
Ещё проще сжигать водород за пределами трубы и сразу впрыскивать

[pkl]

Vinitski, давайте порадуемся за Кенгуру - он похоже, свое место нашел :lol:

А что вы так на него - классная была бы штука. Жаль только, довели её не мы

[Димитър]

http://en.wikipedia.org/wiki/Launch_loop

1. Когда предлагают протянуть трубу вверх на 80 км, то проект сразу начинает отдавать бредом.

2. И диаметр у них, уж больно мал: 5 сантиметров - чего это? Проволоку, что-ли космонавтам отправлять? Или сосиски?

1. Трубу должны поддержывать динамические усилия, создаваемые движением ротора. Про "космических мостов" Юницкого не читали? Было в "Технике-молодежи" в 80-ых. ... и еще про ОТС - такое общепланетарное транспортное средство выхода на орбиту... Вот только кто у кого списал, понять не могу. Юницкий - у Бирча и Лофстрома, или они - у него?  :twisted:
2. Диаметр зависит от проекта. Захочем - сделаем больше.  :wink:

[Bell]

Давайте сюда что-ли перепостю идею с впрыском топлива в движущуюся ракету. Хочется, чтоб конструктивно покритиковали, а никто не замечает что-ли. Не знаю.

Наверно уже просто надоело?

[Димитър]

Небольшая коррекция:
"Космический мост" предложил не Юницкий, а Александр Майборода на основе ОТС Юницкого:
http://www.voinstvo.org/f/index.php?s=716f2e1b9bbe4505a9d2b4499fa0e33c&showtopic=42

" ... КМ в отличие от ОТС представляет собой трубчатый корпус с заключенной в нем бесконечной лентой-маховиком, проходящий не по всей длине окружности земного шара, а лишь вдоль ее небольшого сегмента. Движение ленты по этой части окружности так же способно создавать центробежную подъемную силу, уравновешивающую вес корпуса. Для создания замкнутого движения ленты параллельно первому сегменту прокладывается второй, в котором она идет в обратную сторону. Концы корпусов обоих сегментов соединяются полуокружными изгибами для разворота движения ленты на 180°. Соединительные участки корпуса КМ необходимо закрепить на специальных опорах, связанных с поверхностью Земли. В противном случае силы, возникающие при движении ленты по этим полуокружностям, будут заставлять все сооружение перемещаться по поверхности Земли (см. рис. на центральном развороте).

Другим важным отличием нашего моста является его форма. В рабочем состоянии он представляет собой дугу с радиусом кривизны, существенно меньшим, чем у окружности Земли, что позволяет получать подъемную силу при скорости движения ленты, меньшей первой космической, тогда как в ОТС необходима скорость, превышающая эту величину. ... "

[zyxman]

Vinitski, давайте порадуемся за Кенгуру - он похоже, свое место нашел :lol:

А что вы так на него - классная была бы штука. Жаль только, довели её не мы

Я про "песнь во славу достижений СССР", если кто не догадался

Если честно, сам-бы спел про технические достижения, но социально-экономическая сторона, которой очень своеобразно занимались, уж очень больно бьет по мне из тех времен и сейчас..

[Кенгуру]

Узнал, как получить простейший кумулятивный эффект в домашних условиях. Надо капнуть водой в воду. Ну, или бросить какой-нибудь предмет в воду. Тогда над предметом образуется воздушная воронка, вода с краёв воронки начинает двигаться к её центру, и в той точке, где она смыкается и останавливается, возникает высокое давление, в результате чего воде некуда деваться, кроме как двигаться поперёк плоскости поверхности, то есть вверх, так как атмосферное давление осталось тем же. Таким образом получается кумулятивная струя бьющая вверх.

Само собой я знал, что в таком случае возникает струйка вверх, просто не знал, что это и есть кумулятивный эффект.

Покидав в ванной разных предметов в воду, обнаружил, что бросив предмет всего сантиметров с двадцати, можно добиться, чтобы отдельные капельки струйки долетали до потолка, то есть в несколько раз выше той высоты с которой бросался предмет.


Кумулятивная струя

О сколько нам открытий чудных ... :wink:

[Кенгуру]

Vinitski, давайте порадуемся за Кенгуру - он похоже, свое место нашел :lol:

А что вы так на него - классная была бы штука. Жаль только, довели её не мы

Запуск в космос пока никто вроде не довёл.

Vinitski, давайте порадуемся за Кенгуру - он похоже, свое место нашел :lol:

А что вы так на него - классная была бы штука. Жаль только, довели её не мы

Я про "песнь во славу достижений СССР", если кто не догадался

Если честно, сам-бы спел про технические достижения, но социально-экономическая сторона, которой очень своеобразно занимались, уж очень больно бьет по мне из тех времен и сейчас..

У меня не песнь, а проза.
А чем именно бьёт экономическая сторона? Три коппейки за проезд в трамвае - было дорого? Кооперативная квартира за 3500 рублей? Молока не хватало?

[zyxman]

А чем именно бьёт экономическая сторона? Три коппейки за проезд в трамвае - было дорого? Кооперативная квартира за 3500 рублей? Молока не хватало?

Всего не хватало..
- Трамваи не ходили в тайгу и в тундру, кооперативные квартиры в селах строили за совсем другие деньги..

По образованию - в избранных местах я маловато бывал, а в обычных, которые "для всех" учили хреновенько.

[Кенгуру]

А чем именно бьёт экономическая сторона? Три коппейки за проезд в трамвае - было дорого? Кооперативная квартира за 3500 рублей? Молока не хватало?

Всего не хватало..
- Трамваи не ходили в тайгу и в тундру,

Чтоб медведя катать? Чего им там делать то?

кооперативные квартиры в селах строили за совсем другие деньги..

Сколько? По четыре штуки баксов за квадрат?

По образованию - в избранных местах я маловато бывал, а в обычных, которые "для всех" учили хреновенько.

Тогда откуда ж такие успехи?

[zyxman]

А чем именно бьёт экономическая сторона? Три коппейки за проезд в трамвае - было дорого? Кооперативная квартира за 3500 рублей? Молока не хватало?

Всего не хватало..
- Трамваи не ходили в тайгу и в тундру,

Чтоб медведя катать? Чего им там делать то?

Люди живут не только в Москве. Кто-то должен и в Тундре жить.

кооперативные квартиры в селах строили за совсем другие деньги..

Сколько? По четыре штуки баксов за квадрат?

В селе цена и сейчас те-же "четыре штуки баксов", только в пересчете на сельский доход..
А при СССР в селе жить было совсем недешево - там пардон кроме водки как правило и купить нечего было, даже хлеб, помню всегда в село из города возили.

По образованию - в избранных местах я маловато бывал, а в обычных, которые "для всех" учили хреновенько.

Тогда откуда ж такие успехи?

Работала "старая гвардия": люди получившие образование до революции - кто-то остался с семьей, кто-то слишком стар был чтобы уезжать, кто-то поверил.. - Посмотрите сколько лет было в 1957 Королеву..
Ну плюс "старая гвардия" успела подготовить еще пару более-менее полноценных поколений специалистов до 1950-х и как в 80-е эти специалисты пошли на пенсию, а новых уже было катастрофически мало, все и обрушилось.

[pkl]

Запуск в космос пока никто вроде не довёл.

Эх, когда же это ещё будет!

[Кенгуру]

А чем именно бьёт экономическая сторона? Три коппейки за проезд в трамвае - было дорого? Кооперативная квартира за 3500 рублей? Молока не хватало?

Всего не хватало..
- Трамваи не ходили в тайгу и в тундру,

Чтоб медведя катать? Чего им там делать то?

Люди живут не только в Москве. Кто-то должен и в Тундре жить.

И что?

кооперативные квартиры в селах строили за совсем другие деньги..

Сколько? По четыре штуки баксов за квадрат?

В селе цена и сейчас те-же "четыре штуки баксов", только в пересчете на сельский доход..

Ответа о цене квартиры в селе во времена СССР я так и не получил. Если вы и сами не знаете, то зачем было поднимать этот вопрос?

По образованию - в избранных местах я маловато бывал, а в обычных, которые "для всех" учили хреновенько.

Тогда откуда ж такие успехи?

Работала "старая гвардия": люди получившие образование до революции - кто-то остался с семьей, кто-то слишком стар был чтобы уезжать, кто-то поверил.. - Посмотрите сколько лет было в 1957 Королеву..

Королёв родился в 1907 году, а революция была в 1917, когда ему было 10 лет.

Королёв (Википедия)

С 1917 жил с отчимом и матерью, Григорием Михайловичем и Марией Николаевной Баланиными, в Одессе, где с их помощью дома изучал школьную программу, ...

[zyxman]

Ответа о цене квартиры в селе во времена СССР я так и не получил. Если вы и сами не знаете, то зачем было поднимать этот вопрос?

Вы сами и подняли вопрос.

Очень дорого стоили. Люди десятилетия тратили чтобы на квартиру заработать..

Было правда пару моментов, когда много где квартиры совсем бесплатно давали, ну то есть предприятие давало, если человек проработал на предприятии лет 8-10 (в некоторых местах вообще через 2 года); военным аналогично бесплатно давали за сколько-то лет выслуги, и уже в послесоюзное время был момент когда оплата некоторых специальностей росла быстрее цен на жилье и люди буквально за 3-4 года без напряжения на квартиры заработали.
Скажем, я живу в "военной" квартире, а мой двоюродный дядя как раз де-то в середине 1980-х начал платить за кооператив и слава Богу уже после распада СССР выплатил и достроили.

А еще очень много людей к распаду СССР жили в общежитиях (даже не в коммуналках), и даже сейчас еще не все смогли и это жилье приватизировать..

Сейчас кстати тоже на некоторых работах есть свои отдельные очереди на квартиры, где дают новые метры по нереальным для сейчас ценам.

[Кенгуру]

Немножко переписал разделы про трубу и перерисовал некоторые картинки. А то там все три реинкарнации поезда вперемешку висели. Первая была - это клин, у него сопротивление больше, чем у конуса. И на носу не точка, а полоска горячая. Вторая - эллипсообразное сечение, чтоб уменьшить его площадь. А потом, посмотрел, вроде это не обязательно, можно и круглое. Вот теперь все картинки круглые.





Схематично так.

Салатовые полукруги и жёлтые балки - это тележка. В балках - магнитная подвеска, на полукруги опирается запускаемый аппарат. Если подвеска электродинамическая, то ещё колёса будут нужны для малых скоростей.

[Кенгуру]

Хочу запостить о принципах работы магнитных подвесок. Они не только для поезда в космос, а вообще для всех проектов катапульт. Потому, что чем ещё можно удержаться на больших скоростях?

А для поезда подвеска тоже по-любому нужна, и если линейным электродвигателем разгоняться, и если на реактивном принципе.

Системы магнитного подвеса

Различных схем магнитного подвеса довольно много, хотелось бы остановиться на трёх из них: электромагнитной, электродинамической, и подвеска на сверхпроводниках.

1) Электромагнитная подвеска

      Электромагнитная подвеска используется на практике в поездах Transrapid изображённых на фото.


Transrapid

Поезд как бы охватывает путь с обоих сторон. Снизу на пути по обе стороны находится феррорельс к которому притягиваются электромагниты поезда.


Электромагнитная подвеска.

      Недостаток этой системы в том, что она нуждается в постоянном управлении. Постоянно измеряется зазор между магнитами поезда и рельсом, и если зазор стал слишком маленьким, то на магниты подают меньший ток, а если увеличился, то больший, чтобы таким образом постоянно удерживать поезд на определённом расстоянии от рельса.

      Другой недостаток в том, что поезд в космос, в отличии от обычного маглева, при скоростях больше чем первая космическая, начинают испытывать отрицательные перегрузки, и видимо в этом случае придётся заменять феррорельс на отталкивающие магниты, либо ставить второй феррорельс под первым, так, чтобы при отрицательных перегрузках, поезд мог переключаться на использование его.

      Преимущество такой подвески в том, что она работает на всех скоростях и не нуждается в охлаждении до температуры жидкого азота.


2) Электродинамическая подвеска

      Электродинамическая подвеска используется на практике в японских поездах MLX-01 на фото.


MLX-01


     Электродинамическая нуль-поточная подвеска со сверхпроводящим магнитом.

      На картинке показан нуль-поточный подвес со сверхпроводящим магнитом. 1 и 10 - сверхпроводящий электромагнит установленный на поезде, 2 и 11 - реактивная шина или короткозамкнутый контур установленный на пути.

      Действует подвеска следующим образом, сверхпроводящий электромагнит создаёт сильное магнитное поле и когда он вместе с поездом движется мимо короткозамкнутого контура установленного на пути, по нему (контуру) начинает течь наводимый полем магнита ток. Когда по проводу течёт ток, то вокруг него возникает магнитное поле, это поле возникающее вокруг контура взаимодействует с полем сверхпроводящего электромагнита, нижняя часть контура отталкивает его, а верхняя притягивает, таким образом электромагнит оказывается в подвешенном состоянии.

      На рисунке Fпр - сила притягивающая сверхпроводящий электромагнит к верхней части контура, Fот - сила отталкивающая сверхпроводящий электромагнит от нижней части контура, Fр - результирующая сила от этих двух, а Fп и Fт - это вектор Fр разложенный на подъёмную силу действующую вверх, и тормозящую, тянущую контур против направления движения.

      Преимуществом такой схемы является то, что она не нуждается в управлении, сама себя регулирует. Также хорошо то, что по мере разгона, токи наводимые сверхпроводящим электромагнитом растут, а вместе с ним растёт и отталкивающая сила в подвеске, поэтому там, где поезд должен идти на больших скоростях, зазор можно сделать побольше, а это важно, так как на больших скоростях, когда в единицу времени поезд пролетает много километров, трудно при строительстве добиться, чтобы на таких больших расстояниях зазор выдерживался достаточно строго.

      К недостаткам относится то, что на малых скоростях наводимые сверхпроводящим магнитом токи в контуре недостаточны, для удержания поезда на весу, поэтому для стояния на месте и разгона ориентировочно до 150 км/час (MLX-01), ему нужны колёса. По мере разгона и приближения к этой скорости магнитная подвеска начинает всё сильнее и сильнее поддерживать поезд, пока наконец не оторвёт его от земли.

      Также недостатком является необходимость держать сверхпроводящие магниты при температурах жидкого азота или жидкого гелия. Для этого может использоваться бортовая криогенная техника (MLX-01), также возможно, поскольку время разгона всего две минуты, просто заправиться на старте достаточным количеством этого вещества.


3) Подвеска на сверхпроводниках

      Об демонстрационном маглеве "Supra Trans" построенном на принципе такой подвески можно почитать здесь.


     Маглев Supra Trans. Подвеска на сверхпроводниках.

      Принцип базируется на умении сверхпроводников устойчиво левитировать в магнитном поле.


     Сверхпроводник в магнитном поле

      На картинке HTSL - это сверхпроводник второго типа, чьи сверхпроводящие свойства проявляются при температуре жидкого азота, зелёным показан постоянный магнит, а красные стрелки - силы действующие на этот сверхпроводник в магнитом поле, которые стремятся удержать его в центре магнита.

      Сверхпроводники помещаются в корпус криостата (специальный короб) заливаются жидким азотом и всё это крепится снизу к маглеву, далее маглев ставится на путь состоящий из двух параллельных рядов постоянных магнитов.

      Такая система хороша тем, что не нуждается ни в питании, ни в управлении, только в поддержании низкой температуры.

      Плохо то, что, к сожалению, по ней мало информации. Хотелось бы знать, насколько возможно заменить постоянные магниты, на электромагниты, и создать поле с индукцией раз в 10 больше, чем в примере. Это важно потому, на трамплине вертикальная перегрузка будет раз в 8-10 больше, и наверное самый простой способ удержать зазор на прежнем уровне - это усилить магнитное поле пути.

Какую из вышеперечисленных подвесок лучше выбрать? Из-за простоты и безгеморройности хотелось бы выбрать подвеску на сверхпроводниках, но, к сожалению, по ней мало информации, и неизвестно нет ли с ней каких-либо подводных камней. Если есть, то больше бы подошла электродинамическая подвеска, из-за самостабилизации и больших зазоров. А если бы нужно было сэкономить, то думаю, что самая дешёвая путевая структура у электромагнитной подвески. И конечно же этот вывод не претендует на абсолютную истину, а делается только, чтобы как-то сориентироваться в волшебном и загадочном мире магнитных подвесок.

Если в чём-то ошибаюсь - так и говорите!

[Salo]

http://ria.ru/science/20160712/1464554120.html

Российские ученые впервые испытали электромагнитную пушку-"рельсотрон"
14:16 12.07.2016

© AP Photo/ U.S. Navy, John F. Williams

МОСКВА, 12 июл – РИА Новости. Сегодня в Шатурском филиале Объединенного института высоких температур РАН прошли испытания так называемого "рельсотрона" – электромагнитного ускорителя, способного разогнать материю до первой космической скорости и выводить полезные грузы на орбиту, сообщает "Научная Россия".
"Получение высоких скоростей связано с большими трудностями. Наша задача — получать системы с большими давлениями и исследовать с их помощью Вселенную. Вторая задача — защита от высокоскоростных космических тел, представляющих для нас угрозу, в том числе космический мусор, кометы и прочее. Следующая задача — вывод спутников на орбиту Земли", — заявил журналистам Владимир Фортов, президент РАН.
Так называемые "рельсотроны" представляют собой особые устройства, способные разгонять предметы до сверхвысоких скоростей, используя силу электричества и магнитных полей. Как правило, они представляют собой набор из нескольких параллельных проводников, так называемых "рельс", через которые пропускается ток сверхвысокой силы. Если этих "рельс" будет касаться проводник, то сила Лоренца будет выталкивать и разгонять его до сверхвысоких скоростей, недоступных пороховому оружию.
Подобные приборы считаются сегодня базой для создания новых систем вооружения и средств вывода грузов на орбиту. К примеру, ВМС США серьезно работает над созданием пушек на базе рельсотрона с середины 2000 годов, когда были продемонстрированы первые прототипы таких систем, которые будут установлены на эсминцы нового поколения. Над разработкой "космических" и военных рельсотронов работают и российские ученые.
Сегодня физики из Объединенного института высоких температур РАН и президент академии Владимир Фортов представили публике первую подобную установку в филиале института в подмосковной Шатуре.
По словам представителей РАН, на текущий момент российским ученым удалось достичь ускорения в 11 километров в секунду при разгоне "пуль" внутри созданного ими рельсотрона. Этой скорости хватит для того, чтобы преодолеть притяжение Земли и выйти на ее орбиту, и чуть-чуть не хватает для выхода в открытое космическое пространство.
Как отметил Фортов, достижение подобных скоростей требует столь высоких токов и энергий, что все компоненты рельсотрона быстро изнашиваются и выходят из строя. Сейчас главная задача – найти материалы, которые могли бы выдержать такие нагрузки, и способы их защиты от износа. Глава РАН пообещал, что в ближайшее время специалисты института подготовят и выложат видео, на котором можно будет увидеть "выстрел" рельсотрона.
Во время демострационного запуска ускорителя была достигнута скорость в 3,2 километра в секунду, что Фортов посчитал хорошим показателем. По его словам, рельсотрон, временно вышедший из строя после первого "выстрела", будет починен уже сегодня вечером.
По мнению академика, разработка и дальнейшее изучение того, как работают подобные электромагнитные ускорители, поможет не только выводить грузы в космос и разрушать опасные объекты при их подлете к Земле, но и раскрыть более глубокие тайны Вселенной — то, как ведет себя плазма в космосе, как зарождаются и умирают звезды. Кроме того, изучение того, как ведет себя плазма внутри рельсотронов, поможет физикам "приручить" термоядерную энергию, с чем сегодня ученые испытывают большие сложности в рамках проектов ITER и NIF.

[pkl]

дубль