Comments 144
Не взлетит. Если бы оно могло взлететь, уже бы давно было реализовано в СпейсИкс.
А в России есть особенность менталитета: «Если это ещё не изобрели и не внедрили за границей, значит это не будет работать. И нечего тратить на это время и деньги.» И этой особенности больше 100 лет. Я встречал похожую цитату в какой-то книге про русского изобретателя 19 века. Это сказал ему чиновник, когда обосновывал, почему государство не будет выделять денег на реализацию его изобретения. К сожалению не могу найти источник.
Если это ещё не изобрели и не внедрили
А еще это один из первых вопросов, задаваемых инвесторами на переговорах с стартаперами (слышал это не раз). Другое дело, что исходов может быть два - либо инвестор/чиновник выслушивает доводы, и говорит "ок, убедили, это инновационная идея и причин не работать у нее вроде бы нет", или как вы описали.
Вариант с тросами плох тем что потребует затрат как вы не в четыре раз больше. Как немного инженер вижу кучу проблем с ними:
Жёсткость/точность захвата будет куда ниже, а значит ракета будет телепаться на ветру и нужно будет укреплять её оболочку на большей площади, чтобы промахнувшийся захват не смял ступень как пивную банку(а это доп вес).
Порвавшийся трос это сама по себе серьёзная проблема, плюс он может хлестнуть по башне/ракете ухудшив ситуацию. Плюс их будет болтать от струи газов/ветра, что не улучшает точность захвата.
Нужно строить ещё одну башню для погрузки пассажиров/груза. Мехазилла же включает эту сущность в себя, заодно являясь краном для сборки, старта и ловли корабля/ступени.
Все эти утверждения "прост, дешев и надежен" требуют экспериментального подтверждения. Может оказаться, что этот метод (для Starship) в такой реализации просто неработоспособен.
По поводу дешевле так же. Куча тросов, моторов, гидравлики, замков, захватной поверхности, опорные башни, подвижная башня лифта потребуют регулярного обслуживания и 100% будет дороже.
Liebherr LR 13000 поднимает 3371тонн, заправленный звёздный корабль весит больше.
Башня и "ловля" рукой выглядит конечно нагляднее и естественнее чем всякие батуты. Я сравнивал с принятым методом посадки на планеты - реактивная тяга, парашюты, крыло... Этот метод никогда не использовался в реальности, есть опыт подхвата спускающегося возвращаемого аппарата с вертолета и самолета. Я скептически отношусь к работоспособности подобной конструкции. Если получится, то это будет удивительно.
имхо ,еще самое плохое что придется ракету переделывать, это у него на рендере металлические стержни просто выезжают из центра ступени и все просто.
Экономист на прогулке увидел лежащую на асфальте бумажку в 100$. Подумал: "Наверняка она фальшивая, ведь если бы она была настоящая, её бы уже кто-нибудь поднял". И не нагибаясь прошёл мимо.
Интересно, что-то из горячих идей изобретателя уже реализовано? А то я часто встречаю его ролики, фантазия у него хорошая ;)
такое ощущение, что эта идея была предложена где-то в комментариях на ютубе под очередным spaceх роликом.
Скорее вдохновение пришло после просмотра как SpaceX половинку обтекателя ловило.
P.S. - приделать тросы к штангам и можно пытаться поймать что то еще.
Это тот самый Dahir Insaat, который генерирует всякий бред (насколько я знаю без видимого результата)
Спасибо, наконец-то узнал автора этих безумных роликов про дроны с ракетами, которые периодически youtube подсовывал в предложку (видимо, ролики сильно популярные).
Точно, видел его сумасбродные ролики не один раз.
А так красиво, ага.
Да и с линиями электропередач поперек пути непонятно что делать.
Засунуть под землю на участке пересечения?
Да не суть. Суть в том, что надо, чтобы все туннели и эстакады на пути пропускали это чудо.
Надо его делать кратковременно автономным как троллейбусы с автономным ходом.. Думаю оттуда эта идея и появилась))
Хмм... Есть вариант попроще - плюхать ракету в бассейн с гелем. Там главное вырыть яму (или найти заброшенный карьер) и при посадке мимо него не промахнуться. Но гель-то еще сделать надо...
Плюс предложенной схемы - развитие хорошо известной (и проматмоделированной, и отработанной) идеи корабельного аэрофинишера или (менее известных) аэродромных тормозных установок. Имеющих кое-что общего с батутом, да...
Отмывать не такая уж проблема - это ж не от морской воды отмывать, которая если не разъест, то закоротит чего нибудь. Доставать особо тоже не проблема - можно ж внутри бассейна сеть натянуть и ею и доставать, как рыбу из воды.
На счёт ямы до дна... Тут надо прикинуть, с какими ограничениями на боковой ветер ракета сейчас заходит на посадку - т.е. если они не сильно шире тех, что для современных парашютно-реактивных систем для техники типа ПРСМ-915, то войти в гель можно вообще с выключенным двигателем. (Роль парашюта в случае ракеты исполнил двигатель, хотя возможно, что можно и буквально парашют применить - если решить нюансы с управляемостью при спуске, а непосредственно перед посадкой срабатывает тормозной двигатель, остаётся 3,5-5,5 м/с - их-то и должен мягко "скушать" гель, в отличии от контакта с землёй для той же БМД-1/2)
Более реалистичен/жизнеспособен вариант с батутом и срывными клапанами(как подушки безопасности в авто). Но и посадка на него не обойдётся без последствий. Как минимум может помять юбки двигателей, а то и нагрузки на скручивание/изгиб, которые ракеты плохо переносят.
Оболочку придётся делать толще, иначе её помнёт, т.к. даже вода мнёт.
И с какого давления на единицу площади поверхности эту оболочку мнёт?.. А то ж ведь может оказаться, например, что давление воздуха на скорости 2170м/c (конец работы первой ступени) будет повыше давления воды на скорости контакта 3,5 м/с, но воздух оболочку не мнет же настолько критично, что её собираются повторно использовать?..
Есть мнение, что проблема с посадкой на бетонную площадку - не столько в нагрузке самой по себе, сколько в её неравномерности. Ну и еще в том, что струя рикошетит обратно в корабль. Причём, по сравнению с бетонной площадкой, на равномерность "мехазилла" повлияет вряд ли, но перенесёт место приложения сил, а вот рикошет точно уберёт.
Плюс вода/гель с каждым метром давят ощутимо сильней.
Плюс хорошо отводят тепло, а когда что то быстро остывает, оно или закаляется или теряет прочность.
Плюс вода/гель может повредить двигатель/трубы/рулевые механизмы, т.к. ступень/корабль создаются для движения в основном в атмосфере/вакууме.
В общем такой вариант добавляет целый ворох только явно видимых проблем, а ещё кучу не явных, которые вылезут только при реальной эксплуатации.
Даже банальный обтекатель было проблемно в воду садить, раз пришлось делать паука. А уж ракета проблем на порядок больше доставит.
Даже банальный обтекатель было проблемно в воду садить, раз пришлось делать паука. А уж ракета проблем на порядок больше доставит.
По недавней информации - вроде отказались от ловли обтекателя, решили, что дешевле из воды вылавливать. Хотя морская вода, напоминаю, среда достаточно агрессивная, и вроде как жалобы были именно на это (плюс сама идея что-то в условиях качки вылавливать...). Мы же как раз не хотим агрессивную среду
Разница в плотности на три порядка(На уровне моря), так что воздух уже меньше проблем создаёт и это без учёта высоты расстыковки.
Но всё-таки скорость тоже имеет значение... Ибо человеческое тело, сброшенное с самолёта, не будет падать с ускорением 9,8м/с^2, а секунд через 20 будет снижаться с постоянной скоростью ~200км/ч при падении плашмя. Правда, в воду плашмя входить уже не рекомендуется... Хотя ногами вперёд на скорости ~100км/ч в воду уже прыгают - с тормозным путём в ней порядка 4 метров (правда, помогают себе руками тормозиться).
Проблема воды в том, что это несжимаемая жидкость (в применении для данных целей, в других сжимаемость придётся учитывать) - а вот в случае с гелем уже, теоретически, можно поиграться (если приспичит).
Плюс вода/гель с каждым метром давят ощутимо сильней.
Это в случае, если кто-то собрался топить ракету в полный рост. Нам тут и метра может за глаза хватить.
Но похоже, что проблема у них вообще не в плавности гашении скорости при касании посадочной площадки - на клешню сядут примерно с теми же ускорениями в момент касания. Похоже, что самое главное у них - ракету с посадочной площадки никуда переть не надо, плюс от земли ничего не "рикошетит" никуда. А потому для этих целей им не нужны ни батуты из статьи, ни бассейны, ни котлованы с газоотводом...
Гель точно так же не сжимается(т.к. основа его вода), а ещё и пружинит, усиливая воздействие.
Метра не хватит, т.к. тогда ступень завалится на бок и помнётся.
Не отказались, а переделали их конструкцию, чтобы морская вода не вредила механизмам. Т.к. дешевле и проще вылавливать их из воды, чем делать специальные корабли.
Не вижу противоречий - отказаться-то от ловли батутом отказались же? Я же не говорил, что отказались по технической, а не экономической, причине?
Гель точно так же не сжимается(т.к. основа его вода), а ещё и пружинит, усиливая воздействие.
А вот тут у вас уже "взаимоисключающие параграфы" - если пружинит, то значит сжимается. А если не сжимается - то уже не "пружинит" (но вот если сжимается - то еще не значит, что пружинит, сжимаемое вещество может быть и неупругим).
Плюс гели разными бывают, не обязательно с водой в качестве наполнителя, и даже твёрдыми могут быть, и могут быть весьма низкой плотности (гораздо меньше воды), в общем всякими могут быть...
Метра не хватит, т.к. тогда ступень завалится на бок и помнётся.
а если целиком погрузится - то чудесным образом не завалится, что-ли?
Если погрузится на половину/целиком, то за счёт упругости может и удержаться.
Он «сжимается» за счёт вытеснения соседних объёмов. А потом стремится вернуться в первоначальную форму.
Зависит от того, что конкретно у нас за гель. Плюс, воздух может быть "заложен в структуру" заполнителя бассейна.
И это мы еще не ответили на вопрос, точно ли нам нужна сжимаемость....
Если погрузится на половину/целиком, то за счёт упругости может и удержаться.
Если выровняется вертикально (опорами об дно бассейна) - то уже в любом случае никуда не упадёт. В данном случае смысл геля - демпфер перед касанием опор твёрдой поверхности.
Если сажать в бассейн аппараты подобно тому, как садятся в океан, но в пассивную среду, в отличии от океанской воды - то там другая ситуация, но и аппараты, для этого предназначенные, не должны требовать строгого выдерживания ориентации, как ракеты.
Кстати, посмотрел роликов по SpaceX... Там намякивают на всякое...
Пойманную ракету ставят сразу обратно на стартовый стол.
Если действительно не увозить ракету в цех на диагностику и подготовку к следующему старту, а всё сразу делать прямо на стартовом столе - то в разделении посадочной площадки и стартовой уже смысла нет... И заодно возникает вопрос - есть ли смысл делать описанную в статье посадочную систему? Или удастся дооснастить ею стартовые площадки? (т.е. такой "батут" делать для каждой стартовой установки)Двигатель выключается достаточно высоко от земли. В принципе тоже можно понять - если выхлопные газы от двигателя бьют в горизонтальную бетонную площадку - от "отскакивают" они от неё во все стороны, в том числе и обратно в ракету. Причём возможно, что не только газы, но и фрагменты покрытия площадки.
Если они ловят ракету "за верх", то ракета при этом "как-бы сама" вертикализируется в пойманном положении после отключения двигателя. Причём основная нагрузка на ракету там всё равно в вертикальном направлении получается, в т.ч. ударная при "посадке" на клешню, но прилагается к "голове" ракеты, а не к опорам.
Сдаётся мне, что там главная фишка всё-таки не в плавном снижении скорости при касании посадочной площадки, а в том, чтобы выключить двигатель достаточно высоко над землёй и сразу перенести ракету на стартовый стол (ну могут, наверное, и не только на него поставить, при необходимости...).
Но тогда действительно, для их цели какая-то специальная именно посадочная установка не нужна, а башня имеет двойное назначение - ловить ракеты, и ставить на верх стоящей на стартовом столе ракеты космический корабль (т.е. тут не как у нас принято - всё собирается в цехе и потом вывозится на стартовый стол).
В качестве бассейна с гелем в настоящее время успешно используется Атлантика. :)
Есть такое ;) Вот только водичка солёненькая, агрессивная химически... Хотя, если залить в бассейн дистиллированную воду - уже неплохой базовый вариант будет.
После всех перегревов оболочки до тысяч градусов - уже не важно насколько соленая водичка, там и так агрессивнее некуда.
Другое дело что надежность утопленника будет сильно ниже чем не утопленника и тут уже не важно какая была водичка.
Водичка важно - т.к. дистиллированная водичка даже ток (почти) не проводит. А есть жидкости, в которые электронику специально погружают для лучшего охлаждения, например.
Кроме того, в статье речь идёт о посадке ступеней ракет-носителей - им чуток полегче, чем спускаемым аппаратам.
У спускаемых аппаратов свои проблемы, но им и вертикальность при посадке уже не настолько важная проблема, что её нельзя обойти при проектировании.
тогда уж бассейн с поролоновыми шариками
Насколько я помню Маск планирует летать на Старшипе на Марс. И вырыть там бассейн с гелем будет несколько проблематично.
Компания SpaceX, как известно, отказалась от идеи посадки ракет Starship на бетонную посадочную площадку. Практика таких попыток показала что ракета неизбежно получала механические повреждения при посадке. Поэтому было принято решение смягчить посадку с помощью «руки захвата» Mechazilla.
Во-первых, практика показала, что SN15 сел без повреждений. Во-вторых, практика показала, что повреждения при посадки были в основном связаны с проблемами с двигателями. В-третьих, практика показала, что Falcon 9 может надежно и повторяемо сесть как на бетонную площадку, так и на плавучую платформу.
Поэтому "Поэтому было принято решение" выглядит, как безосновательный домысел. Решение было принято (и то, судя по всему, временно) потому, что перенос посадочного оборудования из ракеты на землю позволяет облегчить ракету (тем самым повысить dv) и утяжелить посадочное оборудование (тем самым сделать его сильно дешевле).
И вы правы, что решение еще не принято, просто в характерном для SpaceX стиле идет поиск наиболее оптимального решения. Они например пытались ловить створки обтекателей в сетку, и даже пару раз получалось, но в конце концов остановились на антикорозийном покрытии. Если захват башней не "взлетит" просто приделают к ступени лапки.
Помимо облегчения ракеты там еще другие желаемые плюсы:
избежать повреждения двигателей тем, что отлетает от посадочной поверхности, пока в нее в упор долбит выхлопом
бустер уже в механизме для перемещения/погрузки
причем этот функционал почти даром, потому что для стартовой башни все равно нужен подобный механизм.
Тут не заметили еще одну "мелочь". Старшып нежная конструкция. Корпус, чтобы не смялся, держится под давлением. По этому ловля ракеты позволяет не упрочнять ракету сверх надобности.
ИМХО. Такая конструкция довольно удачна. Кинематика простая, не сложнее 3d принтера. конструкция надёжна ...
1)Как писали выше "нужны 4 очень прочных опоры, каждая в несколько раз прочнее той башни, которую сейчас строит SpaceX. "
в принципе башни (точнее опоры) несут только вертикальную нагрузку, в этом случае основную нагрузку будут держать растяжки (особенно ударную). В принципе, сложность данной конструкции схожа с конструкцией вантового моста.
Да и на опоры которые держали сетку на корабле когда SpaceX ловила обтекатель, должны были выдержать огромные нагрузки на изгиб, здесь же стационарная конструкция, нагрузка вертикальная,построить можно любого размера и прочности.
2) конструкция с захватом(точнее вертикальная опора) точно так же будет испытывать ударную нагрузку на изгиб. Без распорок не обойдётся и там, однако в данной конструкции опоре придётся держать одной и свой вес, вес захвата и при этом ещё держать статическую и динамическую нагрузку от ступени.
В предлагаемой конструкции всё усилие распределяется равномерно по опорам и растяжкам. При условии, что опоры будут стальными и способными отклоняться в некоторых пределах, либо железобетонными но тогда с механизмами позволяющими скользить свободно тросам и растяжкам боковых нагрузок на изгиб опоры не будет.
3) конструкция одного или несколько захватов сложна (соответственно не самая надёжная) и тяжела. Что в сравнении с простым тросом никак не сравнится.
Пассивная система торможения самолётов для корабельного базирования работает уже много лет, и показывает себя как надёжная и простая. Никому там в голову не пришло использовать захваты или тому подобное.
4) поскольку предполагается многоразовое использование данной конструкции, то я бы сказал, что ремонтопригодность конструкции на тросах не сравнится с манипуляторами. Тросы и манипуляторы будут испытывать огромные ударные нагрузки и шоковые температурные удары. Замена троса не является проблемой, но сложность установки манипулятора и его стоимость я думаю будет отличаться в разы. Более того, пламя ракеты будет подвергать механизм воздействию реактивных газов, как это будет влиять на манипулятор невестино, однако можно точно сказать как будет влиять на трос - максимум оплавляться и окисляться.
с первым можно бороться использую высокотемпературную защиту (да хоть глиной керамикой покрыть, а затем повторять перед приземлением следующего или верхний слой оплётки сделать из высокотемпературной нержавейки). Второе - в принципе делай верхний слой из нержавейки и все.
5) может я не очень понял, как будет осуществляться торможение ступени у SpaceX ? просто поймали и все ? выскользнуло, ну и ладно? Прижали сильнее - раздавили или вспороли брюхо? По-моему, не самое удачное решение.
Здесь же очевидно простое и надёжное решение. Кинематику можно предусмотреть и концы растяжек можно закрепить не на самих перетяжках между опорами, а спустить по опорам на землю. На перетяжках оставить только ролики. Тогда на земле можно сделать магнитный барабанный тормоз, паровой, пневматический, гидравлический (нужное подчеркнуть). Опять же старт/стоп для самолётов на кораблях отлично работает.
6) Точность позиционирования - это в этот манипулятор ещё попасть нужно, а тут все же есть возможность отклониться без последствий. Скорость в момент приземления - в захвате должна быть почти равна 0, в конструкции автора - явно ненулевую скорость может компенсировать барабанный тормоз. Максимальная скорость которую допустимо переживёт ступень будет определяться высотой подвесов против длинны поперечин (ну и конечно запаса троса в тормозе). Поскольку предлагаемая конструкция наземная, и как писал выше - тормоза могут быть любого размера, да к тому же могут быть отдалены на значительное расстояние от площадки во избежание повреждения в случае неудачного приземления.
7) зацепленные тросы могут расположены в несколько уровней. В принципе их количество будет ограничено высотой опор. Можно сделать несколько уровней "жесткости" тормоза у тросов. Тогда система полностью может быть пассивной, и если первый уровень не поймает, то второй уже точно.
Все уже придумано до нас, просто нужно посмотреть по новому на старые вещи. По сути это просто более технологичный спасательный куб(у пожарников и спасателей такие есть)
Пассивная система торможения самолётов для корабельного базирования работает уже много лет, и показывает себя как надёжная и простая. Никому там в голову не пришло использовать захваты или тому подобное.
Эмм... А гак на самолёте, захватывающий трос аэрофинишера - раз не оно? Может и не захватить ведь - тогда форсаж и взлёт для повторного захода... Или у вас "захват" в ином смысле?
да, именно оно, аэрофинишер. Не знал как верно эта система называется.
да, там на форсаже вперёд, здесь же есть второй или даже 3й,4й... комплект уловителей.
там 1 крюк, здесь же их 4 как минимум на ступени, и как минимум 4 троса. Если первый уровень не сработает, второй есть. Ограничение - только высота опор.
Гак на самолёте один, а канатов на палубе - три где-то, но случается, что не захватывает ни один из них - и вот тут-то и требуется форсаж...
Это уже средства аварийного улавливания, они немного для другого (альтернатива - вытаскивать пилота из упавшего с палубы в океан самолёта или утонувший в океане самолёт после катапультирования пилота "с палубы"). Аналогичные системы есть и для наземных аэродромов, и даже у нас какие-то эксперименты с этим были.
Подозреваю, что ступень сажают вертикально не просто так - и что она боковые ускорения переживает гораздо хуже, чем осевые. Так что во что её "плюхать", если финишер её не поймал - чёрт его знает в этой ситуации...
У меня появилась идея для боле простой конструкции. Что мешает построить не колонны, а углубление в земле (колодец) ?
На краях установить по периметру натяжители тросов, радиально разместить сколь угодно много тормозов(как писал выше например пневматических),
Если сделать отверстие в земле круглым, то по периметру можно уложить нечто похожее на рельсы(как на аттракционных горках). По этим направляющим могут двигаться каретки с роликами. Ролики приводимые в движение приводом. По итогу тросы могут пересекаться и ловить ступень почти как Затвор-диафрагма , однако положение центра пересечения можно изменять в зависимости от положения ступени в пространстве.
при этом - система проста, запас прочности огромен.
Ветер в колодце не будет влиять на виляние ракеты, что добавляет преимуществ по сравнению с надземной конструкцией.
в случае неудачного приземления - все оборудование будет находится сверху и не пострадает.
для отвода газов сделать каналы под землёй как уже давно делают.
для пуска система может иметь подобную конструкцию - в принципе это и есть шахтная пусковая установка.
Не говоря уж про надёжность такой системы. Трос перехлестнуло(если их дублировать), тряпка/пакет попали и заело механизм. Поздно/рано схватили и ступень/корабль смяло.
ровно те же проблемы и у захвата -
вся система испытывает, максимальные нагрузки при посадке, при взлёте нагрузки почти статические.
"(т.к. резкая потеря нагрузки их поломает)" а с башней манипулятора не так же ?
ровно те же нагрузки только на 1 башню а не на группу, а это соответственно уменьшает надёжность.
да, трос может пробить, ну так сделать его нужно достаточно прочным чтоб выдерживал нагрузки с запасом, и не ждать когда сгниет.
манипулятор тоже может сломаться и вспороть брюхо, уронить ступень.....
при всех равнозначных недостатках, манипулятор намного сложнее и соответственно есть больше вероятности отказов.
Манипуляторы как раз проще и вероятность поломки с его обрывом около нулевая(если не ошиблись с расчётами и не допустили брака).
Тросы же имеют обыкновение лопаться, причём порой полностью. А даже если частично, то лопнувшая часть расплетается и отлетает чтобы на что нибудь намотаться или где нибудь застрять.
Диаметр тросов тут уже где то считали. Он в районе 30см. Я боюсь представить моторы и катушки для него, чтобы за секунду можно было сжать, при этом не перетянув.
Плюс любой трос имеет эластичность, а 5тысяч тонн подпрыгивающие на резиночках будут очень не весело выглядеть.
Честно говоря, ничего не понял. Мне кажется, что без просмотра видео, понятно только что ступень будут ловить какими-то канатами.
Реалистичность идеи было бы легче понять если бы масштабы времени были сохранены. На видео 100 метровая ракета прыгает на размер корпуса в сторону за секунду. Тросы зажимают дыру в несколько диаметров ракеты за доли секунды.
Выглядит довольно сумасшедшее, впрочем как и то, что делает Маск.
Это получается, что каждый второй писатель-фантаст тоже изобретатель. Они регулярно изобретают межзвездные корабли, гиперпространственные двигатели, бластеры и прочее)). Всегда полагал, что изобретатель делает образцы своих изобретений, а не только 3д рендер.
Я так понимаю, на использовании парашютов при посадке (на Землю) окончательно и бесповоротно поставили крест?
Для Старшипа они даже не подразумевались ни на одном этапе.
Этот вариант уже рассматривался и был отброшен как неточный и не практичный. Парашюты надо переукладывать(а для больших размеров это тот ещё номер), подогревать(чтобы не замёрзли) и защищать от перегрева(чтобы не сплавились).
не думал, что с парашютами столько мороки :)
Как вариант - можно цеплять парашют только при посадке, на определённой высоте, в частично расправленном виде.
А так то можно нафантазировать рой дронов, который прилепляется к ракете в полете и ее относит на площадку.
*сплёвывая колючки из-под языка*
Не ту пару слов поставили в кавычки, ох не ту.
При маневрировании тележек с канатами центральное кольцо, благодаря упругости канатов, будет болтаться как... Поэтому только жёсткая конструкция - мачта с захватом.
Красивое... И ведь вполне реализуемо. Слабое место, имхо, цена даже не постройки, а эксплуатации. Сколько людей потребуется для технического обслуживания такой системы? С "мехзиллой" в этом смысле явно проще. Но зато какие допуски при посадке. А предложенный концепт может даже парировать порывы ветра, круто
Надо собрать прототип, хоть 5х5 метров и кидать в него куриные яйца с 5 этажа. Как получится ловить не разбивая, можно писать Маску и ехать за призом.
Все равно понадобятся некие силовые устройства, крюки, выдерживающие вес ступени, пусть и пустой. Наверное они будут полегче посадочных опор, но все же... Оптимальной мне кажется конструкция обратная пушке Гаусса, то есть воронка и электромагнитные обмотки уменьшающегося диаметра, для стабилизации и торможения. Энергозатратно, да и ладно, на земле это не важно. Зато и усилие прекладывается равномерно.
А почему бы не использовать винты вроде вертолетных на авторотации?
Их вес явно будет меньше чем запас топлива для мягкой посадки, ими можно довольно просто управлять с помощью автомата перекоса. И даже возможно их раскручивать каким-либо небольшим двигателем, для коррекции траектории посадки.
Наверно сложно будет их раскладывать, вместе с автоматом перекоса.
Тогда уж лучше крылья как у самолета использовать, правда тогда это Шаттл получится
Думаю не сложнее чем раскрытие парашюта или тем более управление тягой и направлением реактивного двигателя. Зато большой плюс - гашение кинетической энергии за счет аэродинамики, а не сжиганием дополнительного топлива, которое к тому-же еще и на орбиту надо "прокатить", вертикальная посадка точно в назначенное место, легкое и простое управление, которое можно автоматизировать.
Думаю разумно использовать на начальном этапе, после входа в атмосферу какие-либо тормозные решетки, для уменьшения скорости и стабилизации, потом раскрытие винтов и переход на авторотацию.
Только этот двигатель жрет топливо в огромных количествах, и для мягкой посадки это топливо надо сначала разогнать до первой космической, потом затормозить почти до нуля, и это все не даром. А авторотация - энергию не расходует вообще.
Сухая масса Фалькона — 22 тонны. Sikorsky CH-53E — 19 тонн, вертолет. Диаметр винта — 22метра. Для авторотации прийдется побольше поставить винт, плюс он должен выдерживать ОЧЕНЬ большую максимальную скорость падения. Плюс система управления всем этим, тоже сколько то весит, немало. Тормозные парашюты или решетки, система раскрытия винтов. Сколько там топлива нужно Фалькону для торможения?
PS у вертолётов крушения со смертями случаются не потому что «Для авторотации прийдется побольше поставить винт», а потому что для авторотации нужен достаточный запас высоты.
И помимо запаса высоты/скорости, нужен опыт и подходящая площадка. Стоит убрать любой из факторов и получаем вскапывание огорода, а то и катастрофу. Потому и бьются.
Так то вертолёт... Автожир вполне себе летает с авторотацией, правда, у него есть движитель для горизонтальной тяги.
У вертолёта тоже немало. Проблема автожира применительно к рассматриваемой проблеме в том, что он "более самолёт, чем вертолёт" - тут же для ракеты нужная вертикальная посадка. А вертикально сесть с авторотацией винта - это "уже слишком" для любого аппарата.
Все это вес, больше топлива.
Топливо для возращения - тоже масса, а в режиме висения даже воздушно-реактивные двигатели у самолётов СВВП весьма неэффективно тратят топливо по сравнению с "самолётным" взлётом или посадкой, у ракетного двигателя же "всё с собой, включая рабочее тело", так что ему еще хуже.
На авторотирующем винте - в любом случае не посадить ракету вертикально, надо ставить двигатель для его привода. А винт с двигателем - это будет еще большая масса, чем не "нравящийся" вам винт вез двигателя.
Но летать на авторотирующем винте - можно, и демонстрировать обратное примером с вертолётом - плохая идея.
Винт в данном случае надо рассматривать как аналог крыла. Используя для полёта крыло и без движителей вертикальной тяги - вертикально сесть нельзя, а для "самолётной" посадки ракета не заточена никак. Даже на вертолёте еще хотя бы теоретически можно попробовать так сесть, с пробегом по полосе после касания (т.е. рассматривая вертолёт как [безмоторный] планер). Но не на этой конкретной ракете.
Можно попытаться заменить винтом парашют.... Но это уже не авторотация в обычном понимании вроде как. Да и парашют легче будет, если такую массу вообще можно спускать парашютом в наше время.
Мы как бы обсуждаем применимость к ракете и она очень сомнительно.
Встречный вопрос - а причём тут вертолёт, если он в режиме авторотации не сможет сесть вертикально? (а если ему приделать "горизонтальный" движитель - то может и с авторотацией полетать, см. проекты скоростных вертолётов)
А применимость к ракете заканчивается на том, что винт надо раскручивать ради вертикальной посадки, а для этого надо к винту добавить двигатель, редуктор... масса, объёмы... Чем винтом - проще парашютом тормозиться ради экономии топлива в конце концов, и на нём даже немного попланировать получится, и уже в конце посадку выполнять ракетным двигателем.
Но фактически - для 100-200 тонной только "сухой" массы ступеней ракеты (с топливом - 1...3 килотонны на старте, на посадке меньше, конечно) - боюсь, что кроме как двигателем ей ничем в полёте не помочь.
Так-то посадка на авторотации входит в стандартную программу обучения пилотов. По вашему получается что все пилоты должны в процессе обучения поломать вертолет и полечиться в больничке?
Ну, высоты и скорости космическому кораблю хоть отбавляй, а жесткость посадки зависит от качества управления, думаю это не сложнее чем управление тягой ракетного двигателя.
Еще раз - как вообще посадить что-то вертикально ("по-вертолётному", если так мысль понятнее), имея винт на авторотации, а не с активным приводом?
Если говорить не о ракете-носителе, как в контексте статьи, то оно да, можно теоретически. Ракету же сажать надо только вертикально.
В чем проблема вертикальной посадки на авторотации? Вертолету вообще не нужна горизонтальная скорость для посадки, в т.ч. и на авторотации, это не самолет.
У лёгкого вертолёта при удачных начальных условиях - проблем нет (кроме подготовки пилота), согласен, он даже зависнуть может в режиме авторотации.
Проблемы растут с массой вертолёта, так что я был неправ в излишнем обобщении.
С другой стороны, вертолёты даже с работающим приводом на винт в некоторых случаях садятся "по-самолётному", а иногда и взлетают так же, с разбегом. Т.к. винт также работает как крыло для горизонтально набегающего на него воздуха.
По тем же Ми-8, например, по посадке с использованием авторотирования попадались рекомендации типа "вертикальная скорость в момент приземления составляла 0,2–0,3 м/с, а поступательная скорость – 50-40 км/ч ... Пробег вертолета, при этом составит до 40 м.".
Применительно же к ракете только сухой массой (без топлива) от 100т. - для сравнения у Ми-26 макс. взлётная масса примерно в два раза меньше... Вряд ли её можно считать аналогом лёгкого вертолёта, и даже среднего (которым уже проблемно без повреждений садиться в авторотации вертикально).
Лучше проехаться на лыжах/колёсах, чем сломать хвост от жёсткой посадки и с некоторым шансом сгореть.
Лучше проехаться на лыжах/колёсах, чем сломать хвост от жёсткой посадки и с некоторым шансом сгореть.
Хвост-то можно и не сломать, но "плюхнуться" со слишком большой вертикальной скоростью (инерции раскрученного винта может не хватить на замедление), сломать шасси, и хорошо если только шасси. В этом случае наоборот, иногда лучше самортизировать хвостом, чем кабиной (баки-то по идее не в хвосте, а как раз в ней)...
Или действительно садиться "по-самолётному" и ничего не сломать (особенно если шасси - колёсное), имея указанный вами резерв на всякие случаи.
В некоторых случаях отказывает не турбина, а сцепление(полностью или частично), но её не глушат, т.к. от неё ещё могут работать генераторы/гидронасосы(для управления автоматом перекоса). А резко заглохшая турбина может вспыхнуть как спичка, т.к. раскалена. И распространить пожар дальше, а вертолёт тем временем лежит на боку и людям(даже если они в сознании), не так то просто из него выбраться.
Если ломается хвост, то вертолёт начинает неконтролируемо вращаться.
Если вертолёт садится с включенным двигателем, то да, всё так (третий закон ньютона: если двигатель раскручивает винт - то равная сила в обратную сторону раскручивает корпус). Если же несущий винт уже на авторотации - то этот момент уже отсутствует, влиянием трения в подшипнике на высоте касания земли за время "от касания до конца" можно принебречь.
Или вы были именно про "самолётную" посадку с работающим двигателем?.. Тогда да, всё верно, но там опять же не столько боятся хвостом землю зацепить (это всё-таки ошибка пилота), сколько недостаточной подъёмной силы винта (разреженный воздух, большая загрузка, посадка на одном двигателе из двух) - тяги объективно может не хватить, чтобы зависнуть и мягко приземлиться.
Посмотрите видео неудачных посадок, в т.ч. на авторотации. При поломке хвоста вертолёт в любом случае сразу начинает крутить.
Эм... "В т.ч." не катит - нужно именно на авторотации.
И на счёт трения о воздух... У Fairey Rotodyne на хвосте кроме вертикального оперения что-то есть (винт, реактивное сопло...)? Не делали ему коменсацию вращающего момента. А в отличии от классического автожира - винт у него несущий, аппарат может вертикально взлетать, садиться и висеть (на авторотации винт в крейсерском полёте). Всё потому, что винт раскручивается без взаимодействия с фюзеляжем.
Так что скорее поверю в участие хвоста в управлении, чем в "компенсации вращения фюзеляжа из-за трения несущего винта о воздух".
Турбина вертолётов в большинстве случаев лежит в другой плоскости вращения(горизонтально) и не может влиять на вращение в какую либо сторону.
Отказ хвостового винта это всегда неконтролируемое вращение и авария с травмами/смертями. Потому что он в первую очередь он удерживает положение. А затем уже рулит.
В квадракоптерах к примеру половина пропеллеров из за этого крутится в противоположную сторону. и смена направления идёт за счёт разницы скорости вращения(лопасти по часовой замедляются, а против часовой ускоряются или наоборот).
Есть ещё MD 520N или AC-14, но там реактивная струя из хвоста.
И даже если за счёт горизонтальной скорости вертолёт не будет крутить на авторотации с отказавшим хвостовым винтом, то во время посадки возникает сильный реактивный момент, который его и угробит
У данного аппарата очень экзотическая схема с двигателями на лопастях. Они и компенсировали вращающий момент.
Они его не компенсировали. Они наоборот его создавали - иначе бы винт не вращался. А у фюзеляжа вращающий момент просто не возникает за отсутствием взаимодействия (трением в подшипнике пренебрегаем). Законы Ньютона же. Распишите вектора сил по точкам приложения, как в школе учили, и будет всё понятно.
Вы еще расскажите, что ракета от земли отталкивается в полёте, или там от воздуха откружающего...
Лёгким вертолётом типа робинсона может и получится управлять без гидроусилителей, а что то более тяжёлое сильно сомневаюсь.
А если нечем задавать направление, то вероятность крушения в случае отказа двигателей, возрастает на порядок.
Что-то не пойму, что вы вообще сказать хотите.
В режиме авторотации винт механически отвязывается от редуктора.
А на счёт управления в условиях, когда из-за отказа двигателя отключились генераторы и всё остальное - ну тут проблема из разряда "либо возможность посадки в режиме авторотации предусмотрели - следовательно, предусмотрели и резервирование того, что необходимо для управления, либо не предусмотрели резервирование - а тогда и посадку в режиме авторотации тоже не предусмотрели"
Самолётам по проще(т.к. нет такой жёсткой борьбы за вес), но и там в случае отказа всех двигателей, выпускается аварийный ветрогенератор для работы части гидравлики и электрики. Шасси к примеру конструируют так, чтобы они под своим весом могли выпасть.
Окей, понял.
У Ми-8 действительно так, обгонная муфта отключает двигатель от редуктора. В общем случае возможны варианты.
С другой стороны - на авторотации возможна посадка и при отказе хвостового винта, правда, если удастся вовремя взять под контроль вращение (хотя в руководствах для военных рекомендуют покидать машину при наличии возможности в случае полного отказа этого винта, и лишь при невозможности заниматься посадкой с авторотацией; если отказало только управлением им, но не привод - еще можно сесть).
Тут же есть еще одна проблема, помимо вращения - о погнутый хвост можно обломать лопасти несущего винта, а вот они уже могут переломать что угодно. В этом плане хорошо некоторым "сикорским", у которых хвост идёт снизу и сзади штатная третья точка шасси - такой хвост сломать тяжелее.
Плюс гнёт вал привода на хвостовой винт.
Поразительное, но уже ожидаемое неверие в своих людей и слепое поклонение западным образцам, которые, по сути, ещё ничего никому не доказали и ничего принциально нового и работоспособного на длительном промежутке не показали.
Удивителен не скепсис, он то вполне оправдан, удивительно, что такого скепсиса нет в отношении того же Маска, который пока лишь спеклянт)
Что не так с парашутом?)
Доработаю идею автора с тросами и вышками - надо добавить к ступени выдвижные или даже выстреливаемые крюки, чтобы надежнее зацепиться за тросы. По принципу работы аэрофишинёров на авианосцах.
Добавлю вторую идею - дроны с парашютами. Дроны растягивают сеть, на концах которой парашюты, ловимый с орбиты объект ловится в сеть, раскрываются парашюты, далее объект медленно падает в воду. Это уже больше про обтекатели, чем про ступени, для ступеней сетка получится слишком тяжелой. Просто обтекатели пытались ловить сетками на кораблях, но корабли для этого были слишком медленными.
А потом посчитали сколько потребуется кораблей ловителей и затраты на них, и оказалось дешевле переделать обтекатель так чтобы его не повреждала морская вода и плюхать его в океан.
Судя по вот этому рендеру, китайцы решили использовать идею нашего Дахира, но не в порядке технического стёба, а для первоапрельской шутки.
Российский изобретатель предложил систему обеспечения «мягкой посадки» ракет