Проект станции-сферы с центрифугой, собираемой и свариваемой в космосе

[SFN]

SmartLion пишет:
в вашем чертеже я понял только то, что точность изготовления 0,001 мм при высотах треугольника под 2 метра

Программка рассчитывает разложение сферы на вписанные в нее треугольники. Точность расчета может быть любая (в пределах чисел двойной точности). По жизни обычно ограничиваются миллиметрами.

[yalexk]

А так ли нужна сплошная внешняя сфера, герметичная по крайней мере?
Как промежуточная площадка для перехода во вращающиеся цилиндры? Защита от метеоритов?
Или достаточно каркаса?

//

[SFN]

yalexk пишет:
А так ли нужна сплошная внешняя сфера, герметичная по крайней мере?
Как промежуточная площадка для перехода во вращающиеся цилиндры? Защита от метеоритов?
Или достаточно каркаса?

На мой скромный взгляд, сама идея Кенги по меньшей мере спорна. Сфера выбрана как тело с наименьшей площадью оболочки. Выбор был бы понятен, если бы он не встраивал внутрь центрифугу.  Все проекты с искусственной тяжестью тяготеют к гантелям и бубликам (так создаются максимальные моменты вращения).

Мериканское патентное ведомство хранит много проектов изделий из любимых мною треугольников.

[SmartLion]

SFN пишет:

SmartLion пишет:
в вашем чертеже я понял только то, что точность изготовления 0,001 мм при высотах треугольника под 2 метра

Программка рассчитывает разложение сферы на вписанные в нее треугольники. Точность расчета может быть любая (в пределах чисел двойной точности). По жизни обычно ограничиваются миллиметрами.    

Ну я бы не стал применять слово "обычно" к космической станции. Точности задают и десятки и сотки, всё зависит от задачи и технологических возможностей предприятия изготовителя. Но с точностью в 1 мм я соглашусь, т.к. для таких больших деталей это хорошая точность изготовления. Чтобы пояснить моё неприятие идеи замков, надо просто посчитать какой будет диаметр сферы если все треугольники имеют +0.9 мм и сравнить с диаметром, если все треугольники -0.9 мм. Мне кажется, что разница будет примерно 30 мм. Причём все треугольники в пределах допусков, значит теоретически может в одной сфере попасться в одной половине такие, а в другой такие. 

Беда замков в том, что они не позиционируют треугольники в некой абсолютной системе координат, но при этом каждый треугольник становится сложным, много приводным роботом с несколькими критическими системами (питание, охлаждение, управления) выход любой из которых приводит к невозможности собрать сферу. Плюс монтаж и демонтаж всего этого на каждый треугольник - это полное 3Д (долго, дорого, дерьмово). 

Сферический робот в вакууме, который я описал на предыдущей странице, требовал бы только трёх технологических креплений на каждом треугольнике, но зато сразу выставлял бы на нужное место в абсолютной системе координат, поэтому ошибка изготовления не могла бы накапливаться. 

[SFN]

"Обычно" это в деле строительства куполов-геодезиков. Обычно точность изготовления деталей не лучше +-0,5 мм. Сварка обычно не употребляется. И обычно используется реберный каркас.

[Кубик]

SmartLion пишет:
Сферический робот в вакууме , который я описал на предыдущей странице,
требовал бы только трёх технологических креплений на каждом треугольнике, но
зато сразу выставлял бы на нужное место в абсолютной системе координат, поэтому
ошибка изготовления не могла бы накапливаться.

Крепления для захвата манипулятором сборочного робота хватит и одного - несимметричной формы, с внутренней стороны сегмента. Я уже предлагал плясать от фермы - оси с "рукой" или даже несколькими.  Правда, всё время как-то теряется предложенная автором многослойность - какая уж тут сварка? И термические деформации от неравномерного облучения...

[Кенгуру]

Схема грузового космического корабля доставляющего треугольники для сборки Сферы


Картинка анимированная. Кликните на неё чтобы увидеть анимацию.

Создавая модельку корабля, обнаружил, что если сделать обтекатель треугольным, или хотя бы треугольные выступы в нём, то можно запустить треугольники примерно вдвое большей площади. А значит их количество уменьшается с 508 до 256. В два раза!

При толщине треугольника в 5 сантиметров, стопка в 128 треугольников будет высотой 6.4 метра, а значит поместится под обтекатель Протона. И для запуска всех треугольников необходимых для сборки Сферы понадобится всего два Протона! Напомню, что жилой объём МКС - 916 кубометров, а объём сферы - 4200 кубометров. То есть в 4.5 раза больше.

[Кенгуру]

SFN пишет:
А если обтекатель собрать из сегментов сферы? Из трех треугольников обтекаемый купол, а под ним стопка трегольников? Получится трехгранный ГО    

Выше сделал картинку показывающую, что под стандартным обтекателем можно запустить все треугольники четырьмя Протонами. Но если в обтекателе сделать три выступа для углов треугольников, то хватит и двух Протонов. Ещё надо немного посчитать, подумать.

SFN пишет:
Как-бы Пирс и Поиск на Союзе, но технически ничто не мешает пересадить на Протон.

Предложения по доставке американских грузов 2003г

А где можно почитать об этом поподробнее?

SFN пишет:
 Все проекты с искусственной тяжестью тяготеют к гантелям и бубликам (так создаются максимальные моменты вращения).

Такие конструкции будут под постоянным действием центробежных сил. И чем они массивнее, тем силы больше. И кончится это может тем, что эти конструкции просто разорвёт центробежной силой и всем кто внутри кранты.
 
 Сфера - это самый безопасный вариант из всех возможных.
 
 Не говоря уж о том, что на бублик потребуется во много раз больше металла. И то, что вообще непонятно как к постоянно вращающейся баранке стыковаться.

[SFN]

Кенгуру пишет:
Но если в обтекателе сделать три выступа для углов треугольников, то хватит и двух Протонов. Ещё надо немного посчитать, подумать.

В ПУ Протона круглая дыра диаметром 4,35м (на самом деле чуть больше, чтобы ракета не застревала) Чтобы запустить что нибудь побольше, придется ждать переделки ПУ под пятиметровый ГО

[SFN]

Кенгуру пишет:

SFN пишет:
Как-бы Пирс и Поиск на Союзе, но технически ничто не мешает пересадить на Протон.

Предложения по доставке американских грузов 2003г

А где можно почитать об этом поподробнее?

Новости космонавтики 2003г №5
Тяжелый грузовой транспортный корабль для МКС Катастрофа шаттла «Колумбия» 1 февраля 2003 г. показала существенную уязвимость программы МКС в зависимости от различных нештатных ситуаций при выполнении транспортных операций.
 Пункт 1 ст. 12 Соглашения между Правительствами Канады, государств – членов ЕКА, Японии, РФ и США относительно сотрудничества по международной космической станции гражданского назначения1 предусматривает, что «на начальном этапе транспортные услуги по запуску и возвращению для целей космической станции обеспечиваются посредством использования космических транспортных систем Соединенных Штатов (Space Shuttle) и России («Протон» и «Союз»).
   

Практически это означает, что на данном этапе из-за особенностей транспортного обслуживания российский сегмент МКС доступен только для одноразовых РН «Протон» и «Союз», а американский – для многоразовой системы Space Shuttle.
 Российские специалисты считают, что для обеспечения надежности и живучести при нештатных ситуациях такой сложной длительно функционирующей технической системы, как МКС, должен существовать и резервный доступ транспортных услуг, как к американскому, так и российскому сегменту станции на основе существующих транспортных средств. Например, должен быть предусмотрен запуск с помощью РН «Союз-У» пилотируемого («Союз-ТМ») или грузового («Прогресс-М») корабля с обеспечением резервной стыковки к американскому сегменту МКС или возможность запуска на РН «Протон-М» тяжелого грузового корабля для доставки на орбиту крупногабаритных элементов АС как альтернатива системе Space Shuttle. Могут быть рассмотрены и другие резервные возможности.
   

[/SIZE] ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и РКК «Энергия» им. С.П.Королева предлагают к реализации проект беспилотного модульного грузового транспортного корабля (ГТК), запускаемого на РН «Протон-М» для доставки тяжелых крупногабаритных грузов как в герметичном отсеке, так и на внешней (негерметичной) платформе.
 Основные мотивы для разработки тяжелого ГТК:
 1. Необходимость создания транспортного средства, способного работать в резерве системы Space Shuttle, заменить ее в случае необходимости или снизить частоту ее использования в программе МКС.
 Это повысит надежность программы МКС в целом (что особенно актуально после катастрофы «Колумбии») и позволит уменьшить частоту запусков оставшихся кораблей системы Space Shuttle и более экономно расходовать механический ресурс их конструкции2 в течение всего срока эксплуатации МКС.
 2. Уменьшение стоимости транспортных операций по строительству и оснащению МКС. При использовании системы Space Shuttle эти затраты значительны. Снижая стоимость транспортных операций, соответственно уменьшается стоимость создания МКС.
 В этом процессе должны быть заинтересованы все страны – участницы проекта МКС, так как при уменьшении стоимости программы относительная доля вкладов остальных партнеров увеличится.
 3. Сокращение сроков развертывания МКС в полной конфигурации.
 До тех пор, пока NASA не выяснит причины катастрофы «Колумбии» и не проведет необходимые мероприятия по увеличению надежности системы Space Shuttle, сроки окончания строительства МКС останутся неопределенными. ГТК позволил бы выйти из данного положения и достаточно оперативно завершить развертывание станции.
 С целью решения задачи создания ГТК для резервирования транспортных операций системы Space Shuttle применяются:
 • РН тяжелого класса «Протон-М», способная доставить на орбиту корабль массой порядка 21 т;
 • конструктивно-технологический задел элементов ФГБ «Заря», СМ «Звезда» и модифицированного приборно-агрегатного отсека (ПАО) корабля «Прогресс-М»;
 • отработанные ГКНПЦ и РКК «Энергия» существующие технологии проектирования, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники для пилотируемой космонавтики.
 Воздействие на программу МКС минимизируется за счет использования имеющихся на станции портов, средств стыковки и роботизированных средств обслуживания.
   

[/SIZE] Проект тяжелого ГТК, предлагаемый для реализации совместно ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и РКК «Энергия» им. С.П.Королева, предусматривает широкое применение соответствующих элементов конструкции, агрегатов, узлов и разработанных систем и оборудования российских изделий пилотируемой тематики. Он состоит из отсека полезного груза (ОПГ) и модуля со служебными системами (МСС). В качестве первого используется блок на базе модифицированных гермоотсеков ФГБ «Заря» и СМ «Звезда» либо заново разработанная негерметичная внешняя грузовая платформа. В качестве последнего используется модифицированный ПАО грузового корабля «Прогресс-М». Надежность отсека-прототипа подтверждена более чем 200 стыковками. Технология и состав используемого оборудования для обеспечения сближения и стыковки ГТК с МКС аналогичны применяемым на ТКГ «Прогресс-М1» (с требуемой коррекцией ПМО). Конструктивные элементы российских космических изделий соединяются воедино в новой конфигурации.
   

[/SIZE] Разработчики проекта считают, что такое решение позволит создать принципиально новый по задачам и возможностям КА в кратчайшие сроки, опираясь на существующие возможности российской космической отрасли.
 Следующая существенная особенность ГТК – полное приспособление его конструкции для транспортировки всех грузов системы Space Shuttle уже интегрированной конфигурации с полным воспроизведением принятых интерфейсов крепления.
   

[/SIZE] ГТК сможет, пристыковавшись к надирному порту ФГБ российского сегмента, доставить на МКС расходуемые запасы жизнеобеспечения и научное оборудование, в т.ч. стойки ISPR. Такие грузы размещаются в герметичном объеме (отсек типа MPLM). Внешние грузы и крупногабаритные элементы конструкции привозятся на негерметичной грузовой платформе.
   

[/SIZE] Используя манипулятор SSRMS, ГТК перестыковывается на Node 2 (по технологии MPLM) или другой узел СВМ для разгрузки. С помощью манипулятора разгружается и внешняя грузовая платформа. Оборудование в виде двойных стоек полезного груза ISPR переносится из ГТК в отсеки МКС через боковой люк в ОПГ, после чего последний может быть заполнен отходами с МКС для их утилизации в процессе схода с орбиты. Доставка и передача на МКС топлива, воды и газов атмосферы (при необходимости) достигается путем применения технологий, отработанных на корабле «Прогресс М».
 В соответствии с составом и характеристиками грузопотока, запланированного для системы Space Shuttle для завершения строительства МКС, могут быть созданы следующие модификации тяжелого корабля:
 1. ГТК1 для доставки грузов в гермоотсеке;
 2. ГТК2 для доставки грузов (массой до 10 т) на внешней грузовой платформе (длиной до 7 м);
 3. ГТК3 для доставки крупногабаритных грузов (типа элементов Р3/Р4 или S3/S4 МКС) массой 13.0–15.0 т на внешней грузовой платформе (длиной до 14 м).
   

[/SIZE] Модификации 1 и 2 используют для выведения на орбиту РН «Протон-М»; вариант 3 реализуется при двухпусковой схеме: грузовая космическая платформа (ГКП) выводится на РН «Протон-М», а корабль-буксир «Прогресс-М1» – на РН «Союз-У». ГТК3 образуется после стыковки корабля-буксира с ГКП.
 Все конструктивные элементы и бортовое оборудование служебных систем всех модификаций ГТК максимально унифицированы.
 Использование этих принципов позволит в кратчайшие для современной пилотируемой космонавтики сроки создать принципиально новые по возможностям КА.
 Предлагаемый проект тяжелого ГТК ни в коей мере не затрагивает интересы грузовых кораблей «Прогресс М», ATV и HTV, которые имеют в программе МКС свои эксплуатационные ниши.
 С учетом ситуации, сложившейся вокруг системы Space Shuttle, необходимости продолжения строительства станции и того факта, что все элементы ГТК разработаны и испытаны и могут быть соединены в новой конфигурации космического изделия, ГТК предложенной конфигурации, по оценкам головных фирм-разработчиков – ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и РКК «Энергия» им. С.П.Королева, может быть создан через 2.5–3 года, а при определенных обстоятельствах – и через 2 года.
 При том условии, что работы по ГТК начнутся в головных фирмах не позднее середины 2003 г., корабль с гермоотсеком (как более простой) может быть готов в IV кв. 2005 г., следующий ГТК с внешней грузовой платформой – в I кв. 2006 г.
 В заключение заметим, что большая часть грузов, запланированных для доставки системой Space Shuttle для завершения строительства МКС, может быть доставлена с помощью ГТК. Предложение по созданию тяжелого ГТК, исходя из назначения и характера решаемых задач, для российской стороны может носить только коммерческий характер и может быть реализовано только при финансировании из внешних источников; например, за счет экономии средств путем сокращения частоты запусков системы Space Shuttle.
 [/FONT][/FONT] [/FONT]

1 Подписано в Вашингтоне 29 января 1998 г. и вступило в силу 27 марта 2001 г.; ратифицировано Россией Федеральным законом от 29.12.2000 №164-ФЗ.  2 Основываясь на опыте длительной эксплуатации ОК «Мир», постоянно контролируя состояние металла конструкции (усталостная прочность, старение и коррозия), можно с уверенностью сказать, что эта задача для американской стороны в дальнейшем будет особенно актуальной.

Подготовлено И.Афанасьевым на основе материалов ГКНПЦ им. М.В.Хруничева и РКК «Энергия» им.С.П.Королева
 [/FONT][/FONT][/FONT][/SIZE][/FONT][/I][/B]

[Кенгуру]

SFN пишет:
В ПУ Протона круглая дыра диаметром 4,35м (на самом деле чуть больше, чтобы ракета не застревала) Чтобы запустить что нибудь побольше, придется ждать переделки ПУ под пятиметровый ГО

Нам не нужен диаметр, нам нужны три треугольных выреза.
 Есть ли фотки посмотреть, чего там в этих местах проходит? Если там просто какие-нибудь перила, то достаточно послать мужика с автогеном, чтобы срезал их и перенёс на метр в сторону.
 
 Другой вариант - это Ангара-5. Там тоже такой же бред делают, что невозможно будет поставить обтекатель большего размера? Или учли ошибки и подошли с умом?

[SFN]

Кенгуру пишет:
И то, что вообще непонятно как к постоянно вращающейся баранке стыковаться.

На главной оси вращения устанавливается стыковочный модуль с вращающимся в противоположную сторону СУ с системой причаливания. После стыковки вращение плавно останавливатся (можно даже до создания герметичного соединения) и синхронизируется со станцией. ТК манипулятором перестыковывается на соседний "парковочный порт".
Вероятно, возможен вариант с синхронной закруткой ТК. Тут важно иметь малую скорость вращения (ее, как раз имеют, гантели и бублики с большими размерами)    .

Можно посмотреть в книжке Поточника

[SFN]

Кенгуру пишет:
Нам не нужен диаметр, нам нужны три треугольных выреза.

Да режте как хотите    

[Кенгуру]

SFN пишет:
На главной оси вращения устанавливается стыковочный модуль с вращающимся в противоположную сторону СУ с системой причаливания. После стыковки вращение плавно останавливатся (можно даже до создания герметичного соединения) и синхронизируется со станцией. ТК манипулятором перестыковывается на соседний "парковочный порт".
Вероятно, возможен вариант с синхронной закруткой ТК. Тут важно иметь малую скорость вращения (ее, как раз имеют, гантели и бублики с большими размерами) .

Космический цирк. К Сфере - стыкуйся где хочешь. Ну так а в чём преимущества цирка над Сферой?

[SFN]

Кенгуру пишет:
К Сфере - стыкуйся где хочешь.

Вместо маленького вращающегося стыковочного отсека - вращающееся нутро полностью. Сфера это такой бооольшой стыковочный отсек  

[Кенгуру]

SFN пишет:
Вместо маленького вращающегося стыковочного отсека - вращающееся нутро полностью.

Это не недостаток, а преимущество, так как центрифуга берёт на себя центробежную силу, все вибрации и ударные нагрузки, не позволяя им разрушительно действовать на поверхность Сферы. Все эти бублики и прочие ничего в этом плане для безопасности предложить не могут.

[Кенгуру]

Завёл блог по Сфере

http://zampotehkenguru.livejournal.com/

Пока там только основная тема, но собираюсь выкладывать туда материалы по отдельным частям проекта, про треугольники, замки, сборку, освещение и т. п., чтобы всё это было в одном месте. Потому, что здесь всё это тонет в общем разговоре, а там хочу сделать так сказать сборник основных материалов по теме.

[SFN]

Гантели и бублики еще позволяют малозатратно увеличить расстояние от пола до оси вращения

Предлагаю на автомобиле повернуть руль почти до упора (не до радиуса 6м, а только 10м, как на Сфере Кенги) и поездить так хотя бы несколько минут со скоростью 50 км/ч.  

[m-s Gelezniak]

SFN пишет:
Гантели и бублики еще позволяют малозатратно увеличить расстояние от пола до оси вращения



Предлагаю на автомобиле повернуть руль почти до упора (не до радиуса 6м, а только 10м, как на Сфере Кенги) и поездить так хотя бы несколько минут со скоростью 50 км/ч.    

Бублики.
Вот ещё один плюс четырёхметровых (и более) бaков РН.
И БО Союзов.

[yalexk]

А мне идея внешней сферы или чего нибудь подобного нравится - есть место для любого оборудования и тп.

//