spacewhip - обмен грузами между планетами без затрат энэргии

[Wyvern]

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. .....

Ни в коем случае Если рассмотреть эту тросовую систему, то обнаружится, что от верхнего конца, до высоты примерно 250 км
каждый участок троса является отдельным спутником со своей орбитальной скоростью, пропорциональной высоте и, соответственно, между ними вообще нет никаких сил натяжения  :wink: (теоретически, практически это не так)
НИЖЕ ~250 км каждый участок троса является телом летящим по баллистической траектории и каждый участок троса уже имеет собственный ВЕС, причем чем ниже, тем больше - но и самый нижний участок, летящий на высоте 100км со скоростью 2 км/сек не имеет ПОЛНОГО ВЕСА. Если принять истинный вес - т.е. силу натяжения троса -за 1/2 от его веса в покоящемся состоянии, то получится, что эта сила = (150000м*0,01кг/2)  750 килограмм, т.е. менее 1/4 прочности троса. С хорошим запасом  :wink:

[Wyvern]

Wyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись?

ПРИМЕРНО - нет  :wink: +-пол-валенка  :lol:
Надо взять Полякова, "Привязные спутники, космические лифты и кольца" и посчитать - там все формулы есть. Но очень уж лениво - у Полякова чудовищный стиль  :lol:

[hcube]

'свободно висящий' трос в схеме Виверна на самом деле натянут - для его параметров орбиты - усилием порядка шестой части собственного веса, из-за эффекта гравитационной стабилизации. Я, правда, думаю, что у него ошибка -  орбитальная скорость на высоте 500 все-таки не 2.2 км/с, а несколько побольше. Чтобы статическая тросовая система дала хороший выигрыш скоростей, ее длина должна быть в районе 10К км, не меньше. При меньшей длине троса динамическая система предпочтительнее.

Суборбитальное 'выпрыгивание' же ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно вот по какой причине - орбита ЦМ троса и груза при зацепе груза проседает. Примерно, за трос можно зацепить груз в 5% от массы троса, т.е. связка потеряет порядка 4% удельной энергии. Это 2% потеря орбитальной скорости, а точнее - эквивалентная по энергии потеря высоты орбиты. Такая же потеря будет при СБРОСЕ груза. Поэтому груз надо цеплять на высоте порядка 100 км, и при этом сам тросовая система должна быть не слишком длинной. Собственно, это все можно отмоделировать.

[Pavel_Belov]

Что трос выделывает под действием обычной силы тяжести без нагрузки...

Раскачивается, что делает... А при такой длине - вообще начнет змеей извиваться, потому и говорю - нужно КРУТИТЬ. Тогда при лучших характеристиках получим более короткий трос и меньше гемора.

Мне вот еще третий вариант в голову пришел, пока не рассматривавшийся. У нас все предполагается, что трос крутится на круговой орбите, а что если взять элипс? И при этом трос - вообще не вращается, т.е. его конец (легкий, к которому грузы цепляем) пролетает около Земли (скажем, в 250 км) в то время, когда ЦТ троса наоборот, находится в апогее (трос висит в сторону Земли). В это время скорость системы - минимальна. А в перигее, наоборот, около Земли оказывается ручка троса, а груз - на большом удалении и с изрядной скоростью. Другое дело, что эти 2 положения - устойчивые, а все остальные - нет, и нужно подумать, как стабилизировать трос. Если что-то простое придумается - то может получиться.

Ни в коем случае  Если рассмотреть эту тросовую систему, то обнаружится, что от верхнего конца, до высоты примерно 250 км
каждый участок троса является отдельным спутником со своей орбитальной скоростью, пропорциональной высоте и, соответственно, между ними вообще нет никаких сил натяжения  (теоретически, практически это не так)
НИЖЕ ~250 км каждый участок троса является телом летящим по баллистической траектории и каждый участок троса уже имеет собственный ВЕС, причем чем ниже, тем больше - но и самый нижний участок, летящий на высоте 100км со скоростью 2 км/сек не имеет ПОЛНОГО ВЕСА. Если принять истинный вес - т.е. силу натяжения троса -за 1/2 от его веса в покоящемся состоянии, то получится, что эта сила = (150000м*0,01кг/2) 750 килограмм, т.е. менее 1/4 прочности троса. С хорошим запасом

Странно ты считаешь... Для начала - скорости верхнего и нижнего концов троса будут относиться так, как расстояния от них (концов) до центра Земли. Т.е. если на высоте в 2000 км скорость 7500 м/с, то на высоте в 200 км - 7500*(6300+200)/(6300+2000)= 5873 м/с, а никак не 2000. (да, 7500 - это верхний конец троса, ЦТ движется медленнее).

[Бродяга]

'свободно висящий' трос в схеме Виверна на самом деле натянут - для его параметров орбиты - усилием порядка шестой части собственного веса, из-за эффекта гравитационной стабилизации. Я, правда, думаю, что у него ошибка -  орбитальная скорость на высоте 500 все-таки не 2.2 км/с, а несколько побольше. Чтобы статическая тросовая система дала хороший выигрыш скоростей, ее длина должна быть в районе 10К км, не меньше. При меньшей длине троса динамическая система предпочтительнее.

Это не "орбитальная скорость", нижнее тело висящее на тросе движется со скоростью меньше орбитальной.

Странно ты считаешь... Для начала - скорости верхнего и нижнего концов троса будут относиться так, как расстояния от них (концов) до центра Земли. Т.е. если на высоте в 2000 км скорость 7500 м/с, то на высоте в 200 км - 7500*(6300+200)/(6300+2000)= 5873 м/с, а никак не 2000. (да, 7500 - это верхний конец троса, ЦТ движется медленнее).

Вот я о том же хотел сказать.

[поверхностный]

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)

Не знаю точно, что при этом произойдет, но в том, что изменится момент количества движения сильно сомневаюсь.

[Pavel_Belov]

Не знаю точно, что при этом произойдет, но в том, что изменится момент количества движения сильно сомневаюсь.

Ну, пока маховики раскручиваю, станция в другую сторону раскручивается, эт точно. Потом, при повороте, ось электродвигателя должна оставаться параллельной самой себе (т.е. вся система может крутиться на карданном подвесе относительно станции)

Тогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции. Потом, когда поворот закончен, карданный подвес фиксируется, маховики - тормозятся (чтоб энергия не пропала - электричество вырабатывают), станция "отдачей" в ту же сторону поворачивается, после остановки - снова можем раскрутить маховики, и еще сильнее станцию раскрутить.

Все вроде логично. Причин, чтоб не работало - не вижу, а вся несостыковка с законом сохранения момента импульса объясняется словами "в замкнутой системе" - при  разгоне маховиков момент импульса системы будет равен нулю (вся станция в другую сторону закрутится), а при повороте маховиков это уже другая система, в ней момент импульса тоже будет равен нулю, но после фиксации карданного подвеса и торможении маховиков опять же, по закону сохранения момента импульса, "кнут" будет продолжать раскручиваться.

В принципе, достаточно маленькие по размеру и маломощные маховички могли бы очень точно стабилизировать в пространстве достаточно большую станцию. Сейчас - это РД делается.

[Nikola]

Тогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции

Повлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...
Идея про тросы конечно хорошая но про энергетику почему-то забыли...Хотите поднимать 10 тонн/месяц пожалте электростанцию ~100 кВт. И чтобы работала десятилетиями.... АЭС не предлагать

[ITop]

Мне вот еще третий вариант в голову пришел, пока не рассматривавшийся. У нас все предполагается, что трос крутится на круговой орбите, а что если взять элипс? И при этом трос - вообще не вращается, т.е. его конец (легкий, к которому грузы цепляем) пролетает около Земли (скажем, в 250 км) в то время, когда ЦТ троса наоборот, находится в апогее (трос висит в сторону Земли). В это время скорость системы - минимальна. А в перигее, наоборот, около Земли оказывается ручка троса, а груз - на большом удалении и с изрядной скоростью. Другое дело, что эти 2 положения - устойчивые, а все остальные - нет, и нужно подумать, как стабилизировать трос. Если что-то простое придумается - то может получиться.

Это на самом деле промежуточный вариант между полноценным лифтом и просто орбитальным. Потому что в апогее вытянутой орбиты на нижнюю чать троса будет действовать большая сила (скорость то меньше станет). То есть надо будет более прочный трос иметь.

[Бродяга]

Тогда поворот маховиков никак не повлияет на вращение самой станции

Повлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...
Идея про тросы конечно хорошая но про энергетику почему-то забыли...Хотите поднимать 10 тонн/месяц пожалте электростанцию ~100 кВт. И чтобы работала десятилетиями.... АЭС не предлагать

Извините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности?

[ITop]

Wyvern, а вы со скоростью малость не ошиблись?

ПРИМЕРНО - нет  :wink: +-пол-валенка  :lol:
Надо взять Полякова, "Привязные спутники, космические лифты и кольца" и посчитать - там все формулы есть. Но очень уж лениво - у Полякова чудовищный стиль  :lol:

Можно никого не брать и самому посчитать в экселе.

Я уже посчитал. Для вашего материала. Высоты орбиты ЦМ 1630км, нижний конец - 130км. Длина соответственно 1500км. Его скорость на 2.1 км/c ниже орбитальной и равна 5730 м/c.

Рассчёт на груз массой 1000кг. Запаса никакого нет, всё на пределе.
Начальное сечение 1.5 мм2, конечное - 4.2 мм2.

Масса троса (без самой станции - центра масс) равна 4700кг, вес троса - 810 кгс, груза - 445кгс.

Если взять только половину груза (500кг), то внизу запас 100%, а наверху - только 20%.

[Pavel_Belov]

АЭС не предлагать

Почему? именно она и предполагалась Альтернативный вариант - солнечная энергия, но не батареи, а скорее паровая турбина. Солнечная сторона у нас сильно прогревается, а та, что в тени - так же сильно остывает, это, соответственно, нагреватель и холодильник. Ну, дальше - пар (не факт, что водяной) крутит турбину и тд и тп.

Повлияет. Но вообще это к теории гироскопов относится...

Сказал же, пока разворачиваются гироскопы, они на карданном подвесе могут крутиться. Если поворотные рамки закрепить жестко на станции - то да, повлияет (станция то будет стремиться вращать гироскопы, ось вращения которых не совпадает с осью  вращения станции). Но если есть карданный подвес, то они просто не могут повлиять - будут прокручиваться. А вот когда развернешь гироскопы, тогда блокируй подвес, и тут они начинают влиять, но уже так, как нам надо.

Это на самом деле промежуточный вариант между полноценным лифтом и просто орбитальным. Потому что в апогее вытянутой орбиты на нижнюю чать троса будет действовать большая сила (скорость то меньше станет). То есть надо будет более прочный трос иметь.

Да, трос - нужен прочный, в апогее тяжесть будет больше, а в перигее - наоборот, центробежка действовать начнет. Зато в апогее будет маленькая скорость заброски грузов, а в перигее их будет запускать с бОльшей скоростью. Но тут меня смущает как раз полет от апогея к перигею, не "сложило" бы трос гравитацией. Ну, и что можно сделать (как-то раскрутить, раскачать его), чтоб не "сложило".

ITop, а можешь файл экселевский (чем считаешь) выложить, или на мыло (в профиле есть) мне скинуть...

[Бродяга]

Господа, вы "опухли"?

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно.

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше.

[ITop]

ITop, а можешь файл экселевский (чем считаешь) выложить, или на мыло (в профиле есть) мне скинуть...

Могу конечно, но там всё без подписей, одни сплошные колонки цифр. Я там уже через неделю сам запутаюсь где чего.
Надо либо мне привести всё это в нормальный вид, либо тебе самому научиться считать численным интегрированием.  :wink:

Ведь это просто - делишь трос на куски и для каждого куска пишешь строчку параметров (масса, грав. ускорение, центростремит. ускор, вес и т.д.). Потом где надо суммируешь, и т.д.

[ITop]

Господа, вы "опухли"?

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно.

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше.

Да так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

[Nikola]

Извините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности

Да пожалста . 10т прирост скорости 6 км/с (с запасом взял ) считаем энергию и делим на число секунд в месяце. Ну есчо на кпд накинул чуток... Не судите строго это оценка
Насчет АЭС - это получается мощная большая штука что с ней потом делать? А никак при аварии упадет кому нибуть на голову?
СБ или турбины - это тоже нехилая констукция выйдет при скромных 10т/мес. В общем это конечно решить можно но это ПРОБЛЕМА.

[Бродяга]

Господа, вы "опухли"?

 Максимальная нагрузка будет в перигее, это, по-моему, очевидно.

 Нагрузка на трос вызвана разницей между орбитальной скоростью троса и реальной скоростью троса, в перигее и сама скорость больше и разница больше.

Да так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

Про динамику я сразу сказал, что она будет главной проблемой такой системы.

[Бродяга]

Извините, а можно обосновать оценку затрат энергии требующих такой достаточно высокой мощности

Да пожалста . 10т прирост скорости 6 км/с (с запасом взял ) считаем энергию и делим на число секунд в месяце. Ну есчо на кпд накинул чуток... Не судите строго это оценка
Насчет АЭС - это получается мощная большая штука что с ней потом делать? А никак при аварии упадет кому нибуть на голову?
СБ или турбины - это тоже нехилая констукция выйдет при скромных 10т/мес. В общем это конечно решить можно но это ПРОБЛЕМА.

Да, знаете, я прикинул, так и получается примерно.

[Pavel_Belov]

Да как бы и нет никакой проблемы, "ручка" троса и должна быть массивной, и чем массивнее, тем будут меньше "просадки" при забросе груза. Поэтому, ядерный реактор, вместе с "экранами" будет только хорошим балансиром.

А турбина - сама она будет маленькой (сравнительно), нагреватели - модульные, из трубок, раскрываются аки солнечные батареи, вот только располагаться вся эта байда должна около центра масс, иначе свернет центробежной силой "батареи", а значит - потребуется еще и противовес.

Да так вообще не выйдет ничего. Трос будет всегда глядеть на Землю и его не развернёшь просто так. Он будет изгибаться и качаться как маятник. Тут нужно динамические нагрущки считать ещё.

Дык сразу сказал, что придется поизвращаться с тросом, т.е. раскачать его, или как-то раскрутить, в общем идея то была только в том, что использовать разницу скоростей в перигее и апогее.

[ITop]

Дык сразу сказал, что придется поизвращаться с тросом, т.е. раскачать его, или как-то раскрутить, в общем идея то была только в том, что использовать разницу скоростей в перигее и апогее.

При раскачивании или раскручивании - сразу сильно увеличиваются динамические нагрузки на трос. Проще тогда уж удлинить трос.