spacewhip - обмен грузами между планетами без затрат энэргии

[Pavel_Belov]

По-моему на первых порах, разумеется, после отработки совсем простых тросовых систем, надо свести усилия к уменьшению самого троса до сотен километров при получении минимального приемлемого результата.

Ну вот поэтому я и предлагал сделать трос, максимально возможный для заброски одним носителем, запуск его на орбиту, и разматывание со станции. Сначала - небольшим реактивным движком, потом - центробежной силой.

Но тут, видишь, есть два варианта - вопрос в том, какой выгоднее... Т.е. можно крутить короткий трос с самого начала (как я предлагал), но тогда он должен сильнее утолщаться, либо - как ты предлагал, тонкий трос полной длины (1000-2000 км), свисающий вертикально, потом по нему ползают забрасываемые маленькими носителями (на базе военных ракет) "пауки", постепенно делая трос толще.

Пока писал - пришел в голову промежуточный вариант: забрасывается тонкий трос, пока по нему "паук" поднимается - трос начинает раскачиваться (действует Кариолисова сила). Если движение лифта с этим раскачиванием синхронизировать, получим математический маятник.  Соответственно, запускаем грузы тоже когда движение маятника нам выгодно. Потом, когда трос станет чуть толще и прочнее, и достаточно сильно раскачается, забрасываем на его конец РД и "закручиваем" до полного оборота. Доставка еще дешевле становится. И по мере утолщения троса "закручиваем" станцию все сильнее и сильнее.

Не обязательно гасить скорость в нижней точке полностью, более того, это даже не очень удобно по той причине, что челноку потребуется достаточно большая скорость для "прыжка" и достаточно большая горизонтальная составляющая скорости чтобы "отследить трос", а не совершать контакт в малой области нижней точки.

Ага, а еще стоит учесть, что зависимость перегрузки на тросе - от окружной скорости в квадрате, т.е. уменьшим скорость в 2 раза (тогда челнок должен половину космической развивать) - перегрузки в 4 раза уменьшатся, ну и требуемая масса и прочность троса - еще сильнее уменьшатся. Так что это понятно - скорость вращения Земли + скорость челнока помогут очень съэкономить на строительстве станции.

[поверхностный]

Есть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.
Ну, допустим, импульс силы, полученный от атмосферы, мы компенсируем таким же импульсом двигателей станции в ручке кнута. При этом орбита не изменится, а угловая скорость системы вырастет.

[gans3]

Есть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.

Сопротивление будет раскручивать??
У вас такой способ мышления - бредом?  :shock:

[gans3]

Какие я вижу улучшения для проекта - "черпак для Земли"(для Луны он уже фактически исполним.)
-не надо делать постоянно раскрученный трос\тросы - много энергии тратится вхолостую и надо закладыватся в непрерывный траффик.
-нежелательно иметь черпак на круговой низкой орбите
-строить черпак черпаком - это как плотину ГЭС совочком.

http://nextbigfuture.com/2009/03/underground-nuclear-tests-salt.html

взрывом в 10 мегатонн можно закинуть на орбиту груз в 280 000 тонн (почти в 1000 раз тяжелее МКС). Дёшево, доступно при современных технологиях, безопасно (ни электромагнитного импульса, ни существенного выброса радиоактивных веществ

10 мегатонн закладываем под полостью с водородом с расчетом, что подрыв сожмет водород и вытолкнет "крышку" весом пятьдесят килотонн на высоту 300000 км. При такой массе влиянием атмосферы можно пренебречь. Внешняя баллистика...
В районе апогея должна проходить Луна. Она придаст горизонтальный импульс "пробке". Имеем готовый циклер Земля-Луна на эллиптичной орбите и материала на сто лет вперед.[/size]

По поверхности циклера прокладываем кольцевой маглев (представьте циклер барабаном лебедки , например) и раскручиваем на нем свернутый в кольца трос.( В Вакууме некто не мешает раскрутитьь до 20-30 км\сек.) при подходе к перигею запускаем конец троса вертикально и разматываем его на нужное расстояние (трос у нас намотан на циклер как на катушку на ложе маглева и мы можем управлять оставшимся тросом этим маглевом, не трогая трос непосредственно.)
Распускаясь на радиус, трос уменьшает угловую скорость нужной. Теормех....
То есть трос приобретает скорость не раскручиваясь, а наоборот, тормозясь и в атмосфере и за счет увеличения радиуса обращения. После стыковки груз подтягиватся на нужный уровень за счет обратного сматывания на те же желобки маглева но уже в обратную сторону. У нас работает запасенная энергия вращения троса.

[Pavel_Belov]

поверхностный писал(а):
Есть одна мысль на счет "кнута".
Сопротивление конца кнута об атмосферу будет его раскручивать со страшной силой.

Сопротивление будет раскручивать??
У вас такой способ мышления - бредом?

Так написано то все правильно Представь, на пароходик, позопрошлого века, такой, с колесами гребными мы нормальный водомет поставили.  Пароходик плывет, а колеса - воду цепляют, и, как следствие, крутятся.

Я даже продумываю способ ускорения станции с помощью маховиков - они раскручиваются в "ручке" кнута, кнут - в другую сторону. Потом - 2 маховика разворачиваются на 180 (и создаваемые при этом моменты - компенсируются) Схематично - на картинке

Слева - 2 маховика раскручиваются, раскручивая в нужную сторону и станцию, справа - те же маховики поворачиваются червячным редуктором на 180. Соответственно, моменты, создаваемые маховиками при повороте взаимно компенсируются, в сумме - нуль, зато после поворота - мы можем тормозить маховики (станция - продолжает раскручиваться), и дальше ускорять в ту же сторону. Получается - саморазгружающийся гиродин. Стоит добавить, что если скорости маховиков не равны, то при повороте их мы будем и станцию поворачивать (вокруг другой оси), так что, такое устройство пригодилось бы и на существующих станциях и спутниках для их стабилизации. Даже странно, оно то почему не используется

[gans3]

Так написано то все правильно Представь, на пароходик, позопрошлого века, такой, с колесами гребными мы нормальный водомет поставили.  Пароходик плывет, а колеса - воду цепляют, и, как следствие, крутятся.

С чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу. И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает. Это у Вас странная , наведенная бредящим, иллюзия. Чтобы трос вращался с нужной для подхвата скоростью, он должен двигатся быстрее, чем "колесо парахода в свободном вращении".

[vilen]

Интересно , а возможно ли такая точная синхронизация при стыковке на современном уровне техники.
2 guns где по вашемы проходит граница с плотными слоями атмосферы ? на 3 или 5 тыс км  

[ITop]

С чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу. И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает. Это у Вас странная , наведенная бредящим, иллюзия. Чтобы трос вращался с нужной для подхвата скоростью, он должен двигатся быстрее, чем "колесо парахода в свободном вращении".

Плотность атмосферы падает с высотой по экспоненте. А разница в 100 раз по плотности - это уже достаточная граница сред.

Разница в плотности между высотой 50км и 100км - 2500 раз.  :wink:

[ITop]

Интересно , а возможно ли такая точная синхронизация при стыковке на современном уровне техники.

Если решать задачу не в лоб, то всё довольно просто:

Нужно рассчитать точку встречи, выйти чуть ниже (на сотню метров) и держать скорость (орбитальная - вращения).

При подходе конца "пращи" из него вылетает мини-ракетный модуль с большой тяговооружённостью (на многосопловом РДТТ) и вытягивает за собой мини-трос. За короткое время этот мини-модуль стыкуется к суборбитальному кораблю и натягивает мини-трос.

В таком случае от суборбитального корабля требуется только некоторое время (секунд 20-30) лететь по прямой.

[Pavel_Belov]

С чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу.

Плотность атмосферы (как уже ITop сказал) падает с высотой, очень быстро падает. Поэтому и получается, что когда трос идет внизу - он движется в гораздо более плотной среде, нет, даже так - нижний конец его движется в более плотной среде. Понятно, в примере с пароходиком граница сред плотная, ярко выраженная, а в атмосфере - падение плотности с высотой постепенно, но при значительной длине троса (даже десятки километров, не говоря о сотне и тысяче) - будет сказываться, именно закручивая пращу.

И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает.

Воздух его притормаживает. Нужно считать, возможно есть такие длины троса и высоты, на которых сопротивление на верхней части траектории выше, там кнут то относительно атмосферы в 2 раза быстрее движется,  (но по-моему их нет), там бы ускорять "раскручиванием" вообще хорошо было.

Кстати, у кого какие мысли по поводу предложенного гиродина? на МКС, например, стоят обычные, и их приходится время от времени "разгружать" РД. А такая конструкция - позволила бы стабилизировать станцию нереактивным способом, что дешевле.

[Pavel_Belov]

При подходе конца "пращи" из него вылетает мини-ракетный модуль с большой тяговооружённостью (на многосопловом РДТТ) и вытягивает за собой мини-трос. За короткое время этот мини-модуль стыкуется к суборбитальному кораблю и натягивает мини-трос.

Я тоже похожий способ стыковки рассматривал. Стыковочный самолет (или только доставляемый груз, сбрасываемый с него) движется синхронно с "кнутом", в момент, когда челнок ближе всего к "кнуту" включаются двигатели (скорее всего ТТ), разгоняющие его вверх. Траектория конца кнута будет очень похожа на траекторию челнока, можно добиться полного совпадения, применяя заряды с изменяемой площадью горения. В момент работы этих движков и производится стыковка.

Для безопасности и уменьшения массы этих движков - да, можно отстреливать с самолета "стыковочный модуль" на тросике, сначала - он стыкуется, потом - трсик натягивается, и челнок за собой увлекает.

[gans3]

С чего Вы взяли, что у Вас колесо на границе сред. Оно у Вас Всё в воздух погружено и сопротивление вращению по всей длине троса, а не только та часть, которая "погружена" в атмосферу.

Плотность атмосферы (как уже ITop сказал) падает с высотой, очень быстро падает. Поэтому и получается, что когда трос идет внизу - он движется в гораздо более плотной среде, нет, даже так - нижний конец его движется в более плотной среде. Понятно, в примере с пароходиком граница сред плотная, ярко выраженная, а в атмосфере - падение плотности с высотой постепенно, но при значительной длине троса (даже десятки километров, не говоря о сотне и тысяче) - будет сказываться, именно закручивая пращу.

И еще - Ваш трос на нисходящей ветке траектории движется относительно воздуха , а не воздух его подталкивает.

Воздух его притормаживает. Нужно считать, возможно есть такие длины троса и высоты, на которых сопротивление на верхней части траектории выше, там кнут то относительно атмосферы в 2 раза быстрее движется,  (но по-моему их нет), там бы ускорять "раскручиванием" вообще хорошо было.

Воздух будет оказывать сопротивление против направления движения, а оно у Вас направлено в сторону вращения.
Подталкивать вас будет только тогда, когда Вы будете опускать изначально неподвижный относительно оси вращения трос.
 Если Вы его уже вращаете - никакого толчка не будет на раскрутуку. Будет только торможение вращения исходя из линейной скорости каждого участка троса.
А вот "сдергивание" станции невращающимся тросом за счет того, что трос ниже сьанции двигается медленнее, чем орбитальная скорость на его высоте - это проблема, и стоит ли усугублять опуская невращающийся трос ради гадательного импульса раскрутки?

[Pavel_Belov]

Воздух будет оказывать сопротивление против направления движения, а оно у Вас направлено в сторону вращения.
Подталкивать вас будет только тогда, когда Вы будете опускать изначально неподвижный относительно оси вращения трос.
Если Вы его уже вращаете - никакого толчка не будет на раскрутуку. Будет только торможение вращения исходя из линейной скорости каждого участка троса.
А вот "сдергивание" станции невращающимся тросом за счет того, что трос ниже сьанции двигается медленнее, чем орбитальная скорость на его высоте - это проблема, и стоит ли усугублять опуская невращающийся трос ради гадательного импульса раскрутки?

Что-то не совсем я догоняю, о чем ты. Конец троса движется в атмосфере, скажем, со скоростью в 1 км/с. Воздух его притормаживает, а верхний конец ("ручку") практически не тормозит, не смотря на то, что движется она быстрее - вот и получается закручивающий трос момент.

[gans3]

Что-то не совсем я догоняю, о чем ты. Конец троса движется в атмосфере, скажем, со скоростью в 1 км/с. Воздух его притормаживает, а верхний конец ("ручку") практически не тормозит, не смотря на то, что движется она быстрее - вот и получается закручивающий трос момент.

Если трос просто выпущен со станции  - тогда да, Но и тогда сильнее будет тащить за трос из-за разницы орбитальных скоростей, чем из-за торможения.
У нас-то трос движется по кругу и его  линейную скорость надо рассматривать. Нарисуй векторы сил и сам поймешь.

[Pavel_Belov]

Но и тогда сильнее будет тащить за трос из-за разницы орбитальных скоростей, чем из-за торможения.

Сомневаюсь Вот Барометрическая формула:

где p — давление газа в слое, расположенном на высоте h, p0 — давление на нулевом уровне (h = h0), M — молярная масса газа, R — газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.

Сопротивление воздуха движению зависит от квадрата скорости, скорость в нижней точке - меньше космической (грубо) на окружную скорость вращения троса, в верхней - больше на ту же величину.

При обсуждаемых высотах и размерах троса, влияние на него атмосферы в нижних точках траектории будет больше, не смотря на то, что скорость там меньше.

Неподвижный трос - да, наклонит до той поры, пока равнодействующая сил тяжести и натяжения троса не скомпенсируют сопротивление воздуха, т.е. он будет висеть не строго вертикально, а чуть наклонно всего то. На высоте в 100-200 км сопротивление воздуха будет мало, и это отклонение - тоже. Правда, это торможение будет отпускать орбиту, и придется ее "выравнивать". Причем, на вращающемся тросе на это пойдет меньше энергии.

[Wyvern]

....т.е. возьмем трос из материала,плотностью в 2000 кг/м^3, сантиметровый трос (имеется ввиду площадь сечения) пусть выдерживает 2000 кг.... Именно поэтому, "кнут" - реально построить, а "лифт" - нереально.[/b]

Вам крайне необходимо набрать в Яндексе или Гугле "тросовые системы в космосе"   :lol: И, обязательно! "Dyneema" - наиболее прочный на сегодня материал для тросов. (для справки: его плотность 0,97, прочность 340кгс/МИЛЛИМЕТР квадратный, стандартный трос из "Dyneema" диаметром 10 мм при погонной массе 80 ГРАММ/метр имеет несущую способность 14 ТОНН - http://kanat.fort.ru/?id=2  )  :lol:

И зачем именно "КНУТ"? С центробежными силами, сложной синхронизацией и т.д. Есть варианты гораздо проще:
Предположим, что "Протоном" мы выводим спутник-катушку массой 20 тонн на 500км орбиту. Из 20 тонн - 19 тонн масса троса, 1 тонна -сам механизм, ЭРД, солнечные батареи и проч. . Катушка начинает разматываться, опуская конец троса вниз. В результате нижний конец троса у вас окажется летящим со скоростью примерно 2 км/сек на высоте ~100км, а сам спутник-верхний конец троса - примерно на орбите высотой 2000км.   Наш трос, таким образом доложен иметь погонную массу (19000кг/1900000м) около 10 грамм на метр. Такая нить из "Dyneema" будет иметь сечение 10 мм^2 и разрывную нагрузку  около 3 тонн, что более чем достаточно.
К нижнему концу, на высоту 100км подлетает груз со скоростью 2 км/сек - более чем скромные параметры, и цепляется - операция не сложнее заправки в воздухе, да еще и в отсутствии помех от атмосферы. После чего катушка начинает плавно сматываться. В результате и груз и спутник-катушка окажутся на орбите высотой примерно 250 км. Там они расцепляются, и спутник-катушка с помощью, например, ЭРД, тихонько уползает снова на орбиту 500км - после чего цикл повторяется. Рабочее тело для ЭРД привозят с очередным грузом.

Посчитайте сами массу доставляемого при таких параметрах груза - будете приятно удивленны  :lol:

[Бродяга]

Wyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись?

[gans3]

Значит миллионотонный циклер может выпускать трос в перигее и забирать груз раз в три-четыре дня не меняя практически орбиты - о как!
Но вращать в таком случае все равно надо - запасенной энергией троса гораздо удобнее пользоватся, чем непосредственно двигателем . Да к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления. Кто на кране работал - поймет.

[Pavel_Belov]

20 тонн - 19 тонн масса троса

Такая нить из "Dyneema" будет иметь сечение 10 мм^2 и разрывную нагрузку около 3 тонн

Т.Е. нить оборвется под собственной массой. Не, вообще - материал для этих целей люкс, прочный, устойчивый к температуре (вот с минусовыми как ?) и УФ, и, главное, ЛЕГКИЙ. Т.е. трос из него можно делать смело, но равнопрочный, значит - на конце он будет тоньше, и либо делай короче, либо нагрузку давай меньше.

И зачем именно "КНУТ"? С центробежными силами, сложной синхронизацией и т.д.

Главным образом, кнут для того, чтобы была возможность использовать его вращательное движение. Т.е. мы можем не только на орбиту груз дешево доставить, но и в дальний космос (или на более высокую орбиту) забросить. Кроме того, "кнут" запасает энергию при спуске с орбиты, таким образом, если не только запускать, но и принимать грузы, то его использование будет дешевле. В начале темы я как раз и писал, что 2 кнута могут между Луной и Землей дешево и по многу грузы перебрасывать, используя по максимуму закон сохранения энергии.

Wyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись?

И с высотой?

20 тонн на 500км

на высоте ~100км, а сам спутник-верхний конец троса - примерно на орбите высотой 2000км

Можно и неподвижный трос сделать, не спорю. Да и нужно на нем сначала отработать стыковку. Да и размеры должны быть гораздо скромнее - 10 км для начала достаточно.

 

Да к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления

Да, в варианте с просто "висящим" тросом хоть микротяжесть действует, а если его сматывать-разматывать, то заколебешься.

[gans3]

Да к тому же трос не висит свободно, в постоянно натянут - это динамически удобней для управления

Да, в варианте с просто "висящим" тросом хоть микротяжесть действует, а если его сматывать-разматывать, то заколебешься.

Значит не работали на кране....

Что трос выделывает под действием обычной силы тяжести без нагрузки..., а тут микротяжесть.
Теоретик тросовые, ога.