SpaceX Falcon 9

[Georgea]

Hrono пишет:
Для наглядности, куда улетит обтекатель, если ракета повёрнута на 90 градусов относительно скорости?

Если атмосферы нет, то относительно ракеты обтекатель улетит строго назад.

[Искандер]

dfln пишет:

us2-star пишет:
Сведение два в одну, тросы, парапланы и РД на створках мне кажутся бредом.

Двигатели для маневрирования уже уже разработаны/тестируются/используются на створках обтекателя. Прецезионная стыковка - давно освоенный элемент в космонавтике. Задача сводится к разрабокте приемно-запорного механизма при стыковке и переработке парашютной системы.

В 2005-2006м году реактивная посадка петарды с последующим повторным запуском и выходом на коммерческое использование тоже казалась бредом.

Прецезиозная стыковка двух половинок обтекателя после сброса - вот бред. Не проще ли поменять способ разделения и сброса? Допустим какой либо шарнир. 

[h4lf]

Hrono пишет:

Georgea пишет:
Не, куда перегрузка - туда и стремится улететь. Скорость ни при чем. Атмосфера-то уже тю-тю.

Для наглядности, куда улетит обтекатель, если ракета повёрнута на 90 градусов относительно скорости?

Относительно какой скорости? С атмосферой или без атмосферы? Ракета при этом ускоряется или нет? Какие у неё угловые скорости? Каким именно образом отделяется обтекатель? - там ведь не просто замки открываются, но и какие-нибудь толкатели наверняка есть.

Если атмосферы нет (можно пренебречь), ракета ускоряется (работает двигатель) и угловые скорости малы, то половинки обтекателя будут улетать назад (точнее ракета их будет обгонять), даже если ракета как-то повёрнута (хоть на 180 градусов) относительно той скорости, которая относительно Земли.

Вот если ракета будет повёрнута относительно ускорения(которое называют кажущимся), тогда другое дело...

[Hrono]

Georgea пишет:
Если атмосферы нет, то относительно ракеты обтекатель улетит строго назад.

 Ну вот, а если она повернула на меньший угол, обтекатель улетит вбок.

[Hrono]

h4lf пишет:
Каким именно образом отделяется обтекатель?

 Таким же образом как сейчас он отделяется у Falcon-9, условия те же.

[DiZed]

если между векторами скорости и ускорения есть угол - то ракета движется по кривой, а обтекатель улетает после отделения по касательной

[h4lf]

Искандер пишет:
Не проще ли поменять способ разделения и сброса? Допустим какой либо шарнир.

Думал о шарнире - чтобы половинки не разделялись, а только раскрывались и потом можно обратно закрыть. На самый первый взгляд - всё вроде бы хорошо, но по сравнению с обычным способом (разлёт половинок в разные стороны) есть дополнительные трудности и риск для полезной нагрузки.

[Hrono]

DiZed пишет:
если между векторами скорости и ускорения есть угол - то ракета движется по кривой, а обтекатель улетает после отделения по касательной

 В системе отсчёта, которая движется со скоростью равной скорости в момент сброса обтекателя, ракета уходит вверх и вперёд по траектории выведения, а обтекатель совершает свободное падение по параболе, которая ниже.
 В этой же системе отсчёта в момент отделения обтекателя он начинает двигаться вбок и вниз от ракеты.

[Hrono]

h4lf пишет:
но по сравнению с обычным способом (разлёт половинок в разные стороны) есть дополнительные трудности и риск для полезной нагрузки.

 Да ещё какие трудности, если в момент отделения обтекателя ориентация по крену неправильная, он столкнётся с полезной нагрузкой.

[h4lf]

Hrono пишет:

h4lf пишет:
Каким именно образом отделяется обтекатель?

Таким же образом как сейчас он отделяется у Falcon-9, условия те же.

Сейчас одна половинка летит в один бок, а вторая - в противоположный бок, но только потому, что эти две половинки отталкиваются друг от друга. И обе они (их общий центр масс) начинают отставать от ускоряющейся ракеты. Так и не понял - при чём тут (в вакууме) скорость...
Вот ускорение - влияет на то, куда полетит обтекатель (относительно ракеты) и угловая скорость тоже влияет (вращение ракеты вокруг своих осей), но угловые скорости (и ускорения) малы для того, чтобы сильно повлиять на обтекатель в сам момент разделения и только за счёт этого скинуть его целиком в одну сторону.
Вроде бы речь о том, как именно и куда будет отлетать обтекатель (или его половинки) от ракеты, а не в какое место Земли он упадёт. Зачем пытаться считать относительно Земли? Или я не так понял?

[h4lf]

DiZed пишет:
если между векторами скорости и ускорения есть угол - то ракета движется по кривой, а обтекатель улетает после отделения по касательной

Ну это если считать относительно Земли, то да, тогда будет двигаться по кривой - и с ускорением и без ускорения (имею ввиду те ускорения, которые будут регистрировать акселерометры, прикреплённые к ракете и половинкам обтекателя).
Но нам то надо знать как обтекатель будет двигаться при отделении относительно самой ракеты. Зачем в этом случае считать относительно Земли...

[Hrono]

h4lf пишет:
но угловые скорости (и ускорения) малы для того, чтобы сильно повлиять на обтекатель в сам момент разделения и только за счёт этого скинуть его целиком в одну сторону.

  Что значит малы? Примерно первые три минуты работы второй ступени она поворачивает траекторию в горизонтальном направлении, значит у неё есть угловая скорость, соответственно и линейная скорость есть, эта линейная скорость для обтекателя направлена вниз.
 Если обтекатель раскрывается только сверху, он благополучно улетит, а если наоборот, он ляжет на полезную нагрузку.

[h4lf]

Hrono пишет:
Да ещё какие трудности, если в момент отделения обтекателя ориентация по крену неправильная, он столкнётся с полезной нагрузкой.

Почему? А если ориентация по крену будет правильная то обтекатель Земля что-ли притянет? (да, фильм "Гравитация" я ещё не смотрел, только собираюсь)
Дело тут вовсе не в ориентации. Проблема в том, что если просто раскрывать половинки на шарнире, этот шарнир ударит полезную нагрузку (ПН). Чтобы не ударил - в момент раскрытия или должна быть какая-то механическая связь с ракетой, чтобы удерживать или отводить обтекатель в сторону от ПН или должны быть двигатели на обтекателе, которые сдвинут центр масс уже не связанного с ракетой обтекателя.
От самой ориентации это всё никак не зависит (по крайней мере когда можно пренебрегать приливными силами).
А вот от ускорений и угловых скоростей (всё относительно самой ракеты, а не Земли) динамика разделения зависит.

[Hrono]

h4lf пишет:
Почему? А если ориентация по крену будет правильная то обтекатель Земля что-ли притянет?

 Нет, просто обтекатель раскроется со стороны противоположной той, в которую направлена его скорость.

 Вы видели когда-нибудь работу второй ступени Falcon-9? Примерно три-четыре минуты работы второй ступени происходит сглаживание траектории после чего высота почти не меняется. Это означает, что вторая ступень поворачивается носом в сторону Земли, потому обтекатель и улетит вниз, у него линейная скорость направлена вниз.

h4lf пишет:
А вот от ускорений и угловых скоростей (всё относительно самой ракеты, а не Земли) динамика разделения зависит.

 Направление поворота второй ступени зависит от того, где находится центр Земли, потому я и говорю "вверх" и "вниз".

[Сергей]

Вообще то объединять две половинки ГО на мой взгляд нецелесообразно, придется стабилизировать положение при спуске, скорость спуска увеличится из-за уменьшения лобового сопротивления. Проще отслеживать положение каждой половины по 3-4 маячкам на каждой половине, выдвижными щитками обеспечить траекторию типа падающий лист, на финише по команде с судов сопровождения надуть (есть варианты чем и как) тонкостенные герметичные оболочки с предохранительными клапанами. Оболочки не обязательно должны закрывать все поверхность. Толщина высокопрочной армировки оболочки порядка 0,1 мм с удельным весом примерно 1-1,2 г/см.куб, гермослой порядка 0,2 мм с удельным весом примерно 1,4 г/см.куб. В зависимости от места расположения оболочки могут быть и из разных материалов по теплостойкости, и с разными моментами начала наддува. При ударе при приводнении предохранительные клапана ограничат нагрузки на части обтекателя, а оболочки обеспечат и достаточную плавучесть. Оптимально обеспечить приводнение по касательной к водной поверхности, все таки у половинки ГО должна быть неплохая подъемная аэродинамическая сила. ИМХО.

[Hrono]

Сергей пишет:
Оптимально обеспечить приводнение по касательной к водной поверхности, все таки у половинки ГО должна быть неплохая подъемная аэродинамическая сила. ИМХО.

  Однако, если их соединить, можно просто использовать обычный парашют и поймать их сетью, как, вроде бы, и собираются.

[Сергей]

Hrono пишет:

Сергей пишет:
Оптимально обеспечить приводнение по касательной к водной поверхности, все таки у половинки ГО должна быть неплохая подъемная аэродинамическая сила. ИМХО.

Однако, если их соединить, можно просто использовать обычный парашют и поймать их сетью, как, вроде бы, и собираются.

После соединения скорость спуска будет выше, тяжелее парашютная система , и зачем ловить , когда можно подобрать. Что касается ловить сетью - рогульки на фото на судне вполне возможно предназначены для другой цели - перевозке композитных баков, как в гамаке, для BFS. Но версии вполне можно строить разные, выбрать оптимальный вариант может только Маск - у него все исходники для конкретных расчетов, нам остается перебирать варианты.

[h4lf]

Hrono пишет:
Что значит малы? Примерно первые три минуты работы второй ступени она поворачивает траекторию в горизонтальном направлении, значит у неё есть угловая скорость

Ну и какая именно там угловая скорость? Только не относительно Земли (и её поверхности), а относительно самой второй ступени (та, что показывают её гироскопы). Потом можно сравнить с линейным ускорением второй ступени.

Но допустим, что двигатель выключен и линейного ускорения нет, а есть (осталась) только угловая скорость, т.е. вторая ступень вместе с ПН и обтекателем вращается, например, в плоскости тангажа. Пока обтекатель связан с второй ступенью на него действует центростремительная сила (а его акселерометры показывают центростремительное ускорение). В момент, когда обтекатель (допустим, целиком) теряет связь со второй ступенью, он начинает равномерное прямолинейное движение (в инерциальной системе отсчёта) в направлении оси второй ступени на момент потери связи с ней (потому что центр его масс был на этой оси). Акселерометры обтекателя показывают нулевое ускорение. Но относительно неинерциальной системы отсчёта, связанной с вращающейся второй ступенью, обтекатель будет двигаться вдоль оси ступени и немного в сторону от этой оси (и чем дальше, тем больше в сторону - в сторону отставания от оси вращающейся ступени). Если смотреть с поверхности Земли под ступенью, то куда именно полетит обтекатель относительно этой поверхности (вверх или вниз) будет зависеть от направления вращающейся ступени в момент отделения. Для случая выведения это будет действительно немного вверх, относительно поверхности Земли под второй ступенью в этот момент.
Но, в действительности, в этот момент работает двигатель и линейное ускорение, прижимающее обтекатель (и ПН) к ступени намного больше, чем центростремительное ускорение от вращения этой ступени. И чтобы скинуть обтекатель (или его половинку) вбок от себя - ступень должна очень сильно взбрыкнуть (понадобится большая угловая скорость или угловое ускорение, которое ступень вряд-ли вообще выдержит).
Потому там должны быть специальные толкатели, которые быстро разводят половинки в стороны. Быстро - чтобы не успели задеть за ПН, так как ступень в это время ускоряется. На ролике хорошо видно как они резво отскакивают в стороны. И скорость относительно системы связанной с Землёй тут совершенно ни при чём. Ну никак Вас не пойму... Ладно бы если в атмосфере, там совсем другое дело - скорость относительно этой атмосферы очень сильно на всё влияет.

[Serge V Iz]

там должны быть специальные толкатели

есть еще предложение создать там внутри небольшое избыточное давление. площадь у обтекателя приличная, много давить не придется...

[Hrono]

h4lf пишет:
Ну и какая именно там угловая скорость?

 Примерно 0,2-0,3 градуса в секунду, может меньше.

h4lf пишет:
Пока обтекатель связан с второй ступенью на него действует центростремительная сила (а его акселерометры показывают центростремительное ускорение).

 Может центробежная сила?

h4lf пишет:
В момент, когда обтекатель (допустим, целиком) теряет связь со второй ступенью,

 После чего он стремится улететь от неё как кусок грязи с колеса.

h4lf пишет:
куда именно полетит обтекатель относительно этой поверхности (вверх или вниз) будет зависеть от направления вращающейся ступени в момент отделения.

  Ещё раз, ступень опускает нос вниз, чтобы траектория стала горизонтальной.

h4lf пишет:
Потому там должны быть специальные толкатели, которые быстро разводят половинки в стороны.

 Совершенно верно, а я говорю, что скорости обтекателя отлетающего вбок, а точнее вниз, может хватить, чтобы трос не задевал потом ступень. Только и всего. Скорость будет составлять около 5-10 сантиметров в секунду.

h4lf пишет:
И скорость относительно системы связанной с Землёй тут совершенно ни при чём.

 Эта скорость совершенно имеет совершенно определённое направление относительно Земли потому что мы имеем дело с реальным процессом выхода на орбиту второй ступени Falcon-9 с полезной нагрузкой.