Орбитальный буксир-перехватчик

mihalchuk · 13.07.2015 23:58:53

Орбитальный буксир-перехватчик предназначен для транспортировки неуправляемых грузов с опорной орбиты на орбитальную станцию. Для перехода с НЗО Н=200 км на НЗО Н=400 км в идеале требуется характеристическая скорость 116 м/с. Но идеальных случаев не бывает, поэтому нужно предполагать запас топлива для ХС до 200 м/с, с возможностью до 20% экономии, если повезёт. Однозначно, перехватчик должен быть беспилотный. Варианты - в таблице ниже.

Вариант	1	2	3	4
Масса СБ, кг	40	200	40	200
Масса силового корпуса, кг	100	100	100	100
Масса ДУ, кг	200	200	100	200
Масса баков, кг	87,6	74,6	99,4	95,7
Масса топлива, кг	1096	746	828	798
Масса аппаратуры, кг	200	200	200	200
Масса гиродинов, кг	60	60	60	60
Масса устройства захвата, кг	80	80	80	80
Масса перехватчика, кг	1763	1660	1508	1733
Масса объекта, кг	11000	11000	11000	11000
Тип ДУ	С5.79	ТХДУ-2	Метан	Метан
УИ, с	294	420	370	390
ХС для перехвата, м/с	200	200	200	200
Расход топлива, кг	118	79	81	88
ХС для буксировки, м/с	200	200	200	200
Расход топлива, кг	847	596	666	644
Всего топлива, кг	965	675	747	732

Вариант 1- вонючка;
Вариант 2 - аммиак+кислород, двигатель - термохимический
Вариант 3 - кислород+метан
Вариант 4 -кислород+метан, двигатель - термохимический
Мощность СБ в вариантах 1, 3 - 3 кВт, в остальных - 20 кВт.
Транспортируется объект массой 11 т. По составу аппарата - ничего не упустил?
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.

vlad7308 · 14.07.2015 01:59:22

Цитироватьmihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.

почему 11т?

ZOOR · 14.07.2015 07:14:05

Цитироватьmihalchuk пишет:
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.

А давайте буксир будем стыковать к объекту на Земле. И, чтоб общественность не будоражить, откажемся от слова "перехватчик", а назовем его спокойно - РБ.

Цитироватьmihalchuk пишет:
По составу аппарата - ничего не упустил?

Если же предположить, что буксир много разовый (ну чтоб как-от обосновать эконмическую целесообразность), который после доставки на 400 км дозаправляется и спускается на 200 за следующей баржОй, то топлива немного поболе надо, соответственно баки подрастут и на устройство дозаправки что-то надо выделить ИМХО

Serge · 14.07.2015 11:14:06

Орбиты низкие.

В теме про солнечный парус спутник достаточно быстро терял орбиту после его раскрытия. И парус у них был очень небольшим.

Стоит рассмотреть возможность такого возвращения на низкую орбиту - несколько лент из тонкой пленки раскрываемых вращением. И где нибудь месяц плюс на торможение об атмосферу, что бы слишком большой парус не делать.

mihalchuk · 14.07.2015 14:35:33

ЦитироватьZOOR пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Если
объект будет добираться сам, используя кислородно-метановое топливо, то его расход составит 590 кг. Это на 85 кг меньше, чем при использовании буксира на ТХД на аммиаке и на 157 кг меньше, чем у буксира на метане. Но тогда объекту потребуются дополнительные ресурсы, а это масса и деньги. Кроме того, ему потребуется больше топлива на построение ориентации. Получается, выгодно использовать продвинутый буксир, не на вонючке.
А давайте буксир будем стыковать к объекту на Земле. И, чтоб общественность не будоражить, откажемся от слова "перехватчик", а назовем его спокойно - РБ.

Вариант	б/п
Масса СБ, кг	40
Масса силового корпуса, кг	100
Масса ДУ, кг	100
Масса баков, кг	79
Масса топлива, кг	658
Масса аппаратуры, кг	200
Масса гиродинов, кг	0
Масса адаптера, кг	50
Масса буксира, кг	1227
Масса объекта, кг	9773
Тип ДУ	метан
УИ, с	370
ХС для буксировки, м/с	200
Расход топлива, кг	590
Затраты топлива/масса объекта	0,060

Вот так?
Последний параметр для метана 0,068, для термохимического двигателя - 0,061.
Реально уменьшается масса ПГ. Если расходуемое топливо зачесть в ПГ, то на 11000-9773-590=637 кг. Помножаем на 2000 долларов... В минусах - каждый раз нужно делать новый РБ. В плюсах, можно из его конструкции что-то попытаться извлечь, но тут профита будет мало.

Цитировать
Цитировать
Цитироватьmihalchuk пишет:
По составу аппарата - ничего не упустил?
Если же предположить, что буксир много разовый (ну чтоб как-от обосновать эконмическую целесообразность), который после доставки на 400 км дозаправляется и спускается на 200 за следующей баржОй, то топлива немного поболе надо, соответственно баки подрастут и на устройство дозаправки что-то надо выделить ИМХО

Почему же поболее? Расчёт на туда и обратно, + 10% - на остатки. Масса заправочного устройства пусть входит в массу баков.

Serge · 14.07.2015 15:11:03

Уважаемый ТС, все таки обратите внимание на данный вариант, он поможет сэкономить топливо и сделать систему более выгодной.

Цитата :

Спойлер

Будущие спутники будут оснащаться ультра-легким парусом, который сконструирован по принципу паутины (gossamer sail). Парус будет использоваться при выходе спутника «в тираж». После развертывания конструкции откроется парус, который призван тормозить спутник. Силы аэродинамического сопротивления неминуемо столкнут «пенсионера» его с орбиты, после чего он «благополучно, сгорит в верхних слоях атмосферы. Этот метод утилизации космического мусора сведёт «на нет» риск столкновения спутников-пенсионеров с космическими кораблями .

До момента запуска тормозящая паутинка под названием «Парус» очень малогабаритна: её размеры - 15Х15Х25 сантиметров, а вес составляет всего два килограмма. За очень непродолжительный срок паутина раскрывается до размера 5Х5 метров, такого размера тормозящего устройства вполне достаточно для того, чтобы затормозить спутник весом до 700 кг. Легчайший алюминиевый каркас поддерживает сеть очень легких углеродных волокон. Их размер — тысячные доли миллиметра, что значительно меньше толщины человеческого волоса.

Эта новаторская разработка является «детищем» Центра космических исследований Суррея (Surrey Sattelitte Tehnology), финансирование которого осуществляется через Европейское космическое агентство (ESA). В число программ Центра входит проведение перспективных исследований новейших телекоммуникационных систем. Новинка предназначается для спутников, летающих на низких орбитах ( высота до семисот километров) и выполняющих обслуживание спутниковых телефонов, службы обмена сообщениями и низко скоростного обмена данными.

[свернуть]

http://totalweek.ru/news/space/pod-parusom-v-util

Это как пример. Очень неплохой способ возврата на низкую орбиту вашего буксира.

mihalchuk · 14.07.2015 15:27:55

Ну, есть такая технология, принцип известен давно. Может быть, удастся её применить, а может и нет. В нашем случае пока не видно перспектив - это получается, целый месяц буксиру надо болтаться ради экономии около 100 кг топлива. Самое сложное в том, что буксир должен быть в нужное время в нужном месте, а парус этого не обеспечивает, более того, начнётся разбежка орбит из-за разной скорости прецессии.

mihalchuk · 14.07.2015 15:28:57

Цитироватьvlad7308 пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.
почему 11т?

Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

Serge · 14.07.2015 15:43:03

Цитироватьmihalchuk пишет:
Ну, есть такая технология, принцип известен давно. Может быть, удастся её применить, а может и нет. В нашем случае пока не видно перспектив - это получается, целый месяц буксиру надо болтаться ради экономии около 100 кг топлива. Самое сложное в том, что буксир должен быть в нужное время в нужном месте, а парус этого не обеспечивает, более того, начнётся разбежка орбит из-за разной скорости прецессии.

На сколько понимаю у вас именно многоразовый буксир к МКС. Сейчас к МКС грузы запускают раз в несколько месяцев. То есть ему все равно болтаться на орбите какое то время без нагрузки.

Плюс у вас буксир-перехватчик, то есть груз поднятый с Земли он должен подцепить сам. Значит после подхвата груза ему все равно корректировать свою орбиту для встречи с МКС.

mihalchuk · 14.07.2015 16:24:19

"Болтаться" у причала и в открытом море - разные вещи.

SmartLion · 14.07.2015 17:17:58

Цитироватьmihalchuk пишет:
Масса устройства захвата, кг 80 80 80 80

А почему именно такая цифра и какая конструкция устройства предполагается?

mihalchuk · 14.07.2015 17:56:05

ЦитироватьSmartLion пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Масса устройства захвата, кг 80 80 80 80
А почему именно такая цифра и какая конструкция устройства предполагается?

Это оценка, не более.

vlad7308 · 14.07.2015 16:27:41

Цитироватьmihalchuk пишет:
Цитироватьvlad7308 пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.
почему 11т?
Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

Не понял
Вы из третьей ступени хотите заправлять буксир?

mihalchuk · 14.07.2015 20:58:43

Цитироватьvlad7308 пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"
Не понял
Вы из третьей ступени хотите заправлять буксир?

Расчёты сделаны из полной заправки ~~хоббита~~ буксира топливом на "туда" и "обратно".

ZOOR · 14.07.2015 21:16:38

Цитироватьmihalchuk пишет:
Цитироватьvlad7308 пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
Транспортируется объект массой 11 т.
почему 11т?
Примерная масса ПГ+последняя ступень РН "Союз"

А нафига к МКС тащить 3-ю ступень Союза?

mihalchuk · 14.07.2015 23:03:37

ЦитироватьZOOR пишет:
А нафига к МКС тащить 3-ю ступень Союза?

Буксир не для МКС, а для станции следующего поколения.

SmartLion · 14.07.2015 23:20:10

Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

mihalchuk · 15.07.2015 00:43:04

ЦитироватьSmartLion пишет:
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?

Перехватывать и буксировать на станцию.

SmartLion · 15.07.2015 10:25:23

Цитироватьmihalchuk пишет:
ЦитироватьSmartLion пишет:
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?
Перехватывать и буксировать на станцию.

Мой вопрос был про утилизацию уже доставленного транспорта на станцию. Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира.

mihalchuk · 15.07.2015 12:59:21

ЦитироватьSmartLion пишет:
Цитироватьmihalchuk пишет:
ЦитироватьSmartLion пишет:
Грузовики имеют собственные двигатели которые выдают тормозной импульс и сводят их с орбиты, а что делать с пассивным объектом без двигателей?
Перехватывать и буксировать на станцию.
Мой вопрос был про утилизацию уже доставленного транспорта на станцию. Если его просто отстыковать, то он будет болтаться на высокой орбите. Получается, что надо тем же буксиром его сводить с орбиты. Возникает дополнительные затраты на подъем буксира.

Предполагается утилизация ракетного блока с целью извлечения из него металлов и заготовок.