Пинком на орбиту

25 posts in this topic

Posted

Коллеги, помогите пожалуйста с рассчётом одного момента...

Допустим, мы неким образом (выстрелом из пушки, мощным взрывом, пинком, плевком) придаём объекту на поверхности Земли первую или вторую космическую скорость.

Если бы Земля была сферической в вакууме, этого бы хватило, чтобы чисто по инерции, без дополнительного разгона (хотя с коррекцией), преодолеть земное тяготение и выйти на орбиту/покинуть Землю.

Но Земля находится не в вакууме, и какую-то часть начальной скорости неизбежно отберёт атмосфера.

Как подсчитать (без особо заковыристого матана) - какую именно часть - и какой запас скорости необходимо закладывать на старте или добирать после преодоления атмосферы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Ну вы, коллега, даете... ©

ИМХО, без особо заковыристого матана - вряд-ли получится. Хотя это еще смотря что понимать под заковыристым....

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Как подсчитать (без особо заковыристого матана) - какую именно часть - и какой запас скорости необходимо закладывать на старте или добирать после преодоления атмосферы?
У ракет закладывается 1,5 км/с, но, очевидно, у вас будет больше. Сколько именно - зависит от формы и плотности запускаемого.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Допустим, мы неким образом (выстрелом из пушки, мощным взрывом, пинком, плевком) придаём объекту на поверхности Земли первую или вторую космическую скорость. Если бы Земля была сферической в вакууме, этого бы хватило, чтобы чисто по инерции, без дополнительного разгона (хотя с коррекцией), преодолеть земное тяготение и выйти на орбиту/покинуть Землю.

Если взять идеально сферическую землю, то никаким одноразовым импульсом невозможно вывести спутник на орбиту. При слишком большой скорости спутник улетит по гиперболе, при слишком маленькой - полетит по эллипсу и врежется в землю. Вам нужно делать допольнительный импульс где-то вдали от поверхности земли.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Идея эта не нова.....

http://www.libtxt.ru/chitat/savchenko_vladimir/21532-CHernie_zvezdi.html

Но не обхаяна никем...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Если взять идеально сферическую землю, то никаким одноразовым импульсом невозможно вывести спутник на орбиту. При слишком большой скорости спутник улетит по гиперболе, при слишком маленькой - полетит по эллипсу и врежется в землю. Вам нужно делать допольнительный импульс где-то вдали от поверхности земли.
Ну строго говоря благодаря атмосфере можно выйти на орбиту с апогеем над Землей, но в атмосфере.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Сколько именно - зависит от формы и плотности запускаемого.

Форму можно подкрутить под оптимизацию - предполагается стандартный конический снаряд, диаметром около 20 метров и длиной около 40, с массой около тысячи тонн.

Собственно, там у меня ситуация такая - команда дебилов героев решила построить взрыволёт.

Из плюсов - у них есть команда, которая может совершенно начхать на стартовое ускорение (но корабль этого не может). У них есть возможность производить взрывы любой желаемой мощности, от тонн до мегатонн, причём экологически чистые. У них есть возможность перед началом разгона поднять корабль на 5-7 километров нереактивным методом. У них есть офигенно прочная толкательная плита (нечто вроде силового поля, по прочности примерный эквивалент трёх-пяти метров стали, но почти ничего не весит).

Из минусов - у главного дебила героя - знание физики и математики на уровне отличника средней школы. У остальных - и того похуже. Поэтому схема запуска должна быть максимально простой - чтобы её можно было просчитать "жюльверновскими" методами.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Некоторые полагают, что таким способом человечество сможет пользоваться довольно-таки скоро.

http://www.popmech.ru/technologies/14476-slingatron-po-spirali-v-kosmos/

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Когда искал материал по слингатрону, находил вот это

NASA Final Technical Report on Preliminary Feasibility Assessment for Earth-to-Space Electromagnetic (Railgun) Launcher

...

to estimate velocity at exit from sensible atmosphere:

Ve/Vm= exp[-C?A/2mbsin?]

where b is the atmospheric lapse rate = 1.1 x 10-4/m

Ve/Vm - отношение конечной-начальной скорости. С - аэр.коэфф, скажем 0.1 для острого конуса, b is the atmospheric lapse rate = 1.1 x 10-4/m, A площадь, фи - угол запуска., м - масса

1 тонный снаряд в виде острого конуса при старте под углом 10 градусов требует порядка 13кмс - потеряет на атмосферу 3-4 - чтото вроде такого обычно и используют при расчете всяких космических пушек.

Для тупого конуса 20 на 40 м и тысячи тонн все довольно плохо. При старте от уровня моря потери порядка 90%, с 7 км порядка 70%. Крупновато для такой массы. Хотя если бюджет дельтавэ неограничен - по барабану.

Ну и про второй импульс для orbit insertion выше правильно вспоминают.

у них есть команда, которая может совершенно начхать на стартовое ускорение (но корабль этого не может).

Стазис поле, суперинопланетяне, магия?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Хотя если бюджет дельтавэ неограничен - по барабану.

Неограничены запасы энергии (взрывов можно произвести дохрена) - но запасы рабочего тела очень даже. Именно поэтому персонажи хотят "решить вопрос" одним взрывом в плотных слоях атмосферы, где рабочим телом может служить халявный окружающий воздух.

Для тупого конуса 20 на 40 м и тысячи тонн все довольно плохо. При старте от уровня моря потери порядка 90%, с 7 км порядка 70%.

Это таки да... очень плохо...

А какая форма могла бы быть выгоднее?

И если уменьшить пропорции до 10 диаметра и 20 длины - лучше будет или хуже? Или без разницы?

Стазис поле, суперинопланетяне, магия?

По факту - магия, хотя называется иначе.

Если быть точным, астронавты обладают своеобразным бессмертием - их тела восстанавливаются после получения любых повреждений, неважно какой степени тяжести..Так что они могут позволить себе расплющиться при старте в "малиновый джем" (с) - потом восстановятся.

Но вот выдержит ли такие ускорения корабль... я считал, у меня получилось что ускорение порядка двух тысяч g. И что ни сталь, ни титан при таких габаритах не потянут.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Именно поэтому персонажи хотят "решить вопрос" одним взрывом в плотных слоях атмосферы, где рабочим телом может служить халявный окружающий воздух.

Именно благодаря халявному воздуху, им это (при условии дохрена взрывов) и не требуется! И никакого жесткого матана с сопроматом тоже! Они же могут идти вверх с перегрузкой 1,1g пока максимальный взрыв который они могут выдать, еще способен толкать корабль вперед - а мощности у них похоже, мегатонные :)

То есть в принципе, они могут лететь в космос верхом на любом сарае с гастарбайтерами который способен выдержать +0,1 своего веса, стартуя прямо из промзоны - главное, чтобы фундамент не треснул когда на него пойдет отдача от плиты :)

Edited by Нкоро_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Для тупого конуса 20 на 40 м и тысячи тонн все довольно плохо. При старте от уровня моря потери порядка 90%, с 7 км порядка 70%.

Это таки да... очень плохо...

А какая форма могла бы быть выгоднее?

И если уменьшить пропорции до 10 диаметра и 20 длины - лучше будет или хуже? Или без разницы?

Плоха не форма, а отношение масса-площадь. 10 м диаметра все резко исправляют, теряется меньше 10% скорости. Хотя такой вес-объем это уже почти сплошной кусок железа )

Хотя если бюджет дельтавэ неограничен - по барабану.

Неограничены запасы энергии (взрывов можно произвести дохрена) - но запасы рабочего тела очень даже. Именно поэтому персонажи хотят "решить вопрос" одним взрывом в плотных слоях атмосферы, где рабочим телом может служить халявный окружающий воздух.

Энергия идеально переводится в тепло выделенного тела? Тогда можно особо не экономить рабочее тело, все равно полсотни-сотня кмс истечения легко достижимы.

При разгоне до орбитальной за один взрыв там намного больше 2000 же. Сплошной кусок стали выдержит, но сложная конструкция нет. Хотя можно сделать просто кусок стали с дырками для пассажиров - такое выдержит. Так что имеет смысл лететь по орионовски - с кучей взрыва, но без амортизаторов. В вакууме выбрасывать бутыли с водой.

Если доступны очень микро взрывы любой формы и частоты, то как сказал Нкоро_ можно обойтись человеческими ускорениями.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Если быть точным, астронавты обладают своеобразным бессмертием - их тела восстанавливаются после получения любых повреждений, неважно какой степени тяжести..Так что они могут позволить себе расплющиться при старте в "малиновый джем" (с) - потом восстановятся.

Но вот выдержит ли такие ускорения корабль... я считал, у меня получилось что ускорение порядка двух тысяч g. И что ни сталь, ни титан при таких габаритах не потянут.

Восстанавливаются при каких ускорениях? Если у нас один взрыв сделанный на глазок, то корабль получит вращение и не успеет стабилизироваться за счет формы. А вращение создаст немаленькие центробежные силы которые не позволят восстановиться если нужно меньше десятка же.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

То есть в принципе, они могут лететь в космос верхом на любом сарае с гастарбайтерами который способен выдержать +0,1 своего веса, стартуя прямо из промзоны - главное, чтобы фундамент не треснул когда на него пойдет отдача от плиты :)

Это уже инженер Лось и красноармеец Гусев! Там как раз взрыволёт прямо из сарая взлетал...

Плоха не форма, а отношение масса-площадь. 10 м диаметра все резко исправляют, теряется меньше 10% скорости. Хотя такой вес-объем это уже почти сплошной кусок железа )

О, спасибо, очень важный момент.

При разгоне до орбитальной за один взрыв там намного больше 2000 же.

А как вы считали ускорение?

Я взял дистанцию разгонного участка примерно равной радиусу огненного шара (2 км для мегатонного взрыва).

Восстанавливаются при каких ускорениях? Если у нас один взрыв сделанный на глазок, то корабль получит вращение и не успеет стабилизироваться за счет формы. А вращение создаст немаленькие центробежные силы которые не позволят восстановиться если нужно меньше десятка же.

Опа! А это очень важный момент, спасибо что подсказали. Обязательно упомяну в тексте.

Как насчёт стабилизации массивным маховиком, раскрученным до взрыва?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

При разгоне до орбитальной за один взрыв там намного больше 2000 же.

А как вы считали ускорение?

Я взял дистанцию разгонного участка примерно равной радиусу огненного шара (2 км для мегатонного взрыва).

И учли неравномерность? У эпицентра в первые наносекунды давление будет на порядки больше чем после расширения до двух. И перегрузка тоже на порядки. 2000 же это фигня, управляемые снаряды

выдерживают 10 000, с работающей электроникой и механикой, есть планы для рейлганов с ускорениями на порядок больше, но с атомным получаем еще больше (

Восстанавливаются при каких ускорениях? Если у нас один взрыв сделанный на глазок, то корабль получит вращение и не успеет стабилизироваться за счет формы. А вращение создаст немаленькие центробежные силы которые не позволят восстановиться если нужно меньше десятка же.

Опа! А это очень важный момент, спасибо что подсказали. Обязательно упомяну в тексте.

Как насчёт стабилизации массивным маховиком, раскрученным до взрыва?

Заклинит подшипник и корабль раскрутит момент маховика..Я таки думаю там должна быть какая то техника которая должна пережить взрыв, или корабль просто кусок железа с мага-инопланетянами? Тогда можно устроить одного в полости в центре тяжести(рассчитанного с учетом абляции при взрыве и проходе через атмосферу - не жульверновский расчет) - там влияние центробежной силы будет минимально.

Если механизмы таки работают - то от обычной электроники и движков ориентации, до примитивных раскрывающихся рычагов с грузами для увеличения момента инерции на порядки и снижения скорости вращения(балерина раскидывающая руки)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

И учли неравномерность? У эпицентра в первые наносекунды давление будет на порядки больше чем после расширения до двух.

Да, но пропорционально меньше и время воздействия.

Именно что, это супермегаускорение в самом эпицентре продлится наносекунды - и общий прирост скорости, набранной за них, будет не так велик.

По крайней мере, мне так кажется, при прикидке "на глазок" - а как проверить математически, я не знаю.

Если механизмы таки работают - то от обычной электроники и движков ориентации, до примитивных раскрывающихся рычагов с грузами для увеличения момента инерции на порядки и снижения скорости вращения(балерина раскидывающая руки)

Если центробежная сила порядка 10 g и более - значит скорость вращения очень велика, и заурядные реактивные двигатели вряд ли справятся с её гашением. По крайней мере, достаточно быстро.

А вот за рычаги с грузами - спасибо, шикарная идея, может быть использую!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Это уже инженер Лось и красноармеец Гусев! Там как раз взрыволёт прямо из сарая взлетал...

Эти (если на них нет авторских ограничений) почему так не могут? Кончено, сарай и все в радиусе как бы не сотен метров размажет.

Но при взрыве способном выпихнуть корабль на 10км/с так и так размажет.

Edited by Нкоро_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Если механизмы таки работают - то от обычной электроники и движков ориентации, до примитивных раскрывающихся рычагов с грузами для увеличения момента инерции на порядки и снижения скорости вращения(балерина раскидывающая руки)

Если центробежная сила порядка 10 g и более - значит скорость вращения очень велика, и заурядные реактивные двигатели вряд ли справятся с её гашением. По крайней мере, достаточно быстро.

А вот за рычаги с грузами - спасибо, шикарная идея, может быть использую!

Хотя если подумать - груз на тросе будет эффективней - трос несложно размотать на километр другой.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Гы-гы-гы, я на свою голову поинтересовался кто эти энтузиасты космоса, как они дошли до готовности размазываться в джем, и зачем им (

ИНАЧЕ НИКРАСИВА!!!

) делать это в один прием :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Нкоро_, коллега, признавайтесь, по каким ссылкам или поисковым словам/словосочетаниям вы меня нагуглили? Я же тут нигде ссылок не выкладывал - как умудрились докопаться?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Ссылку, ссылку! Правило 34 чувствую я. :blush2:

Edited by vashu1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

по каким ссылкам или поисковым словам/словосочетаниям вы меня нагуглили?

Я просто пошел на вашу страничку и отсортировал по времени. Кстати, пока сегодня ехал на работу - придумал для этих хероев простое и практически не требующее расчетов решение :)

Надо только какой-то способ обеспечить устойчивость внимания двигателя, типа "палкой по жопе" или что там этот маньяк понимает.

Edited by Нкоро_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Кстати, пока сегодня ехал на работу - придумал для этих хероев простое и практически не требующее расчетов решение :)

Делитесь, коллега!

Ссылку, ссылку! Правило 34 чувствую я.

Сейчас вышлю вам в личку, чтобы тут не рекламиться.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Делитесь, коллега!

Отписался в личку.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Ну вы, коллега, даете... © ИМХО, без особо заковыристого матана - вряд-ли получится. Хотя это еще смотря что понимать под заковыристым....

Безо всякой имхи. Без аэродинамического расчёта узнать аэродинамические потери можно лишь в натурном эксперименте.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now