Управляемый возврат ступеней

Кенгуру>Достаточно чтобы она зависла на некоторое время в воздухе.

Действительно. Всего то. Это же такая ерунда.

Кенгуру> Дайте нам фотки посмотреть.

вот так примерно это выглядит

Кенгуру>> Дайте нам фотки посмотреть.
arkhnchul> вот так примерно это выглядит
arkhnchul> Amazon CEO Recovers Apollo Rocket Engines from Ocean Floor | REALscience
arkhnchul> North Korea's salvaged space junk: Crumpled debris from rocket is retrieved by South Korea scientists who say rogue state has capacity to strike US West Coast | Daily Mail Online

Saturn V Rocket Nozzle, Resting on Atlantic Ocean Floor before Being Retrieved on March 22, 2013

Saturn V Rocket Heat Exchanger on Salvage Ship Seabed Worker as Part of Bezos Expeditions F-1 Engine Recovery

Saturn V Rocket Thrust Chamber Half Buried in Sandy Ocean Floor for 44 Years.

Saturn V Rocket Stage Structure, Located in 13,400 Feet of Water off Florida Coast

ED> Действительно. Всего то. Это же такая ерунда.

Нет, не ерунда, но ролик доказывает, что возможно.

А чтобы зацепить тросс можно использовать пилота с жетпаком:

Полёт через Гранд Каньон на жетпаке. Время полёта - чуть более 30 секунд. Расстояние - 380 метров.

Ступень опускаясь передаёт свои GPS-координаты вертолёту, вертолёт рассчитывает точку встречи со ступенью и летит туда. Когда ступень опускается до высоты вертолёта, то она включает движки и зависает в воздухе. Из вертолёта выпрыгивает пилот с жетпаком и концом троса, долетает до ступени, и цепляет трос. Ступень выключает двигатели и повисает на тросе. Вертолёт несёт её на космодром. Пилота с жетпаком по тросу поднимают на вертолёт.

В принципе пилотов с жетпаками может быть и несколько для страховки. Не получится по каким-то причинам зацепиться у одного - получится у другого или третьего.

Вертолёту ничего не угрожает, так как он в стороне находится. Ступень в крайнем случае просто упадёт как обычно. Пилот в крайнем случае повиснет на тросе и будет поднят наверх. Рисков почти никаких.

Критикуйте. Чем плохо?

Кенгуру> Критикуйте. Чем плохо?

мне нравится
это ещё более бредовая идея чем моя с надуванием аэростата вместо парашюта (с барометрическим удержанием высоты) и потом аэростат на буксир брать

продолжай может что-то интересное практического характера придумаешь

Кенгуру> Критикуйте. Чем плохо?
вот это вот:
Кенгуру> Когда ступень опускается до высоты вертолёта, то она включает движки и зависает в воздухе. Из вертолёта выпрыгивает пилот с жетпаком и концом троса, долетает до ступени, и цепляет трос. Ступень выключает двигатели и повисает на тросе.
почему нельзя заменить на
> Когда ступень опускается до высоты 1 сантиметр от земли, то она включает движки и зависает в воздухе. Ступень выключает двигатели и встает на опоры.
???

ну и общая техническая наивность - "включает движки и зависает в воздухе"... мда.

да, джетпаки пока что - лютое каскадерство.

arkhnchul> почему нельзя заменить на
>> Когда ступень опускается до высоты 1 сантиметр от земли, то она включает движки и зависает в воздухе. Ступень выключает двигатели и встает на опоры.

Потому, что опоры - это лишний вес, а внизу надо оборудовать специальную ровную площадку, да ещё не одну, а под разные запуски - разные площадки, а если зима, то их ещё надо чистить от снега и льда, то есть надо держать там уборочную технику, подвозить топливо, платить зарплату тем, кто этим будет заниматься, а сама ракета должна иметь точную систему управления спуском, чтобы попасть точно на эту площадку, а не абы куда, которая тоже добавляет весу, а значит отнимает полезную нагрузку у ракеты.

Если же мы используем вертолёт, то он сам прилетит куда нужно и ничего вышеописанного не требуется. Никакая высокая точность управления спуском не нужна. И нам абсолютно наплевать что там внизу на земле. Мы не тратим на это ни копейки.

То, что я предложил - это система с самыми низкими накладными расходами. А поскольку я хочу полететь в космос - для меня это важно.

arkhnchul> ну и общая техническая наивность - "включает движки и зависает в воздухе"... мда.

Как на видео выше.

arkhnchul> да, джетпаки пока что - лютое каскадерство.

А в чём риск, если он к тросу привязан? Ну, повиснет в крайнем случае как на тарзанке. Я бы полетал с удовольствием.

Кенгуру> Потому, что опоры - это лишний вес, а внизу надо оборудовать специальную ровную площадку, да ещё не одну, а под разные запуски - разные площадки, а если зима, то их ещё надо чистить от снега и льда, то есть надо держать там уборочную технику, подвозить топливо, платить зарплату тем, кто этим будет заниматься
вопрос - а без всего этого, зацепив вертолетом ступень - куда вы собираетесь ее тащить и как приземлять?

Кенгуру> а сама ракета должна иметь точную систему управления спуском, чтобы попасть точно на эту площадку, а не абы куда, которая тоже добавляет весу, а значит отнимает полезную нагрузку у ракеты.
а как вы себе представляете систему стабилизации спуска и зависания?

Кенгуру> Если же мы используем вертолёт, то он сам прилетит куда нужно и ничего вышеописанного не требуется. Никакая высокая точность управления спуском не нужна.
вы зоны приземления отработанных ступеней видели? размеры их себе представляете? Вот без "высокой точности управления спуском" ступень зависнет где-то в этой зоне. У полностью заправленной первой ступени топлива на пару-тройку сотен секунд работы двигателя. Будем оптимистами и посчитаем, что можем дать пустой ступени повисеть на двигателях 5 минут. Сколько там у нас у вертолета путевая скорость? Успеем мы за это время долететь до произвольной точки в зоне сброса, зависнуть, выбросить десант, дождаться зацепа, натянуть трос?

arkhnchul> вопрос - а без всего этого, зацепив вертолетом ступень - куда вы собираетесь ее тащить и как приземлять?
На надувную подушку неподалёку.

Если мы отсортируем перечисленные системы по удельному весу систем обеспечения посадки, то на первом месте будут вертолётный подхват и парашюты, а посадка на ракетных двигателях окажется последней или предпоследней.

 

S.I.> Если мы отсортируем перечисленные системы по удельному весу систем обеспечения посадки, то на первом месте будут вертолётный подхват и парашюты, а посадка на ракетных двигателях окажется последней или предпоследней.

проглядел - а случаем не пробовали вертолетом подхватывать спускающиеся десяти-двадцатитонные дуры, а не килограммовые капсулы? Вертолет не расколбасит?

arkhnchul> вопрос - а без всего этого, зацепив вертолетом ступень - куда вы собираетесь ее тащить и как приземлять?

На космодром тащить. Прикидываю, что дотащит. Ми-26 летает до 800 км, и максимальная взлётная у него 20 тонн. Ступень весит 8-10 тонн, насчёт расстояния точных данных не знаю, но для примера, первая ступень Союза, на 300 км улетает. Поэтому прикидываю так, что сможет дотащить. Если нет, пусть старшие товарищи меня поправят.

Дальше там трос со ступенью цепляют за некую наземную статичную конструкцию, чтобы ступень повисла на ней, а вертолёт улетает. Дальше с висящей ступенью - чего хочешь то и делай, хочешь клади, хочешь ставь, хочешь так на весу осматривай.

Вообще когда начинают говорить, что вертолёт не сможет приземлить ступень, то это означает, что у оппонентов кончились серьёзные аргументы, и они таким образом начинают хвататься за соломинки, мол вот нам бы хоть что-нибудь возразить бы, вдруг авось хоть что-нибудь прокатит.

arkhnchul> вы зоны приземления отработанных ступеней видели? размеры их себе представляете? Вот без "высокой точности управления спуском" ступень зависнет где-то в этой зоне.

Нет, она там оказывается вообще без управления спуском, когда ступень падает как попало, вращаясь во всех возможных плоскостях, да ещё боковушки намеренно отбрасываются каждая в свою сторону.

arkhnchul> Будем оптимистами и посчитаем, что можем дать пустой ступени повисеть на двигателях 5 минут.

Там несколько тонн топлива гарантированного резерва. Выше уже писали.

И никакие пять минут, чтобы прицепить тросс не нужны. Это видимо очередная соломинка такая. Мол а вдруг фраза про пять минут прокатит. Нет. Не прокатит.

S.I.> На надувную подушку неподалёку.
S.I.> http://habrastorage.org/.../efb/4ddfafefb31be3f2cd7ffed8d6dc4bdd.jpg

Понимаете, Ми-8 весит 6 тонн, а Ми-26 - 30 тонн. Он тяжёлый и маломанёвренный. Поэтому вряд ли он сможет сделать вертолётный подхват. А если порыв ветра, а если он в купола влетит? Или если трос на винт намотается? Тогда он упадёт и пилот погибнет, и вертолёт разобьётся. Это опасно. А жетпак позволяет ничем не рисковать.

Кенгуру> На космодром тащить.
ок, запомним.

Кенгуру> Вообще когда начинают говорить, что вертолёт не сможет приземлить ступень...
процитируйте, пожалуйста)

Кенгуру> Там несколько тонн топлива гарантированного резерва. Выше уже писали.
расход топлива и окислителя представляете себе? На минуточку, при взлете - порядка единиц тонн в секунду. Вот как раз эти "несколько тонн резерва" и усвистят за считанные минуты/секунды при пустой ступени и дросселированом двигателе.

Кенгуру> Нет, она там оказывается вообще без управления спуском, когда ступень падает как попало, вращаясь во всех возможных плоскостях
отлично. До каких размеров вы собираетесь довести зону падения при управляемом спуске в вашем случае? Примерно.

Кенгуру> И никакие пять минут, чтобы прицепить тросс не нужны.
еще раз: у вас процедура не "прицепить трос", а "подлететь - зависнуть - выпустить десант с джетпаками - прицепить трос".

arkhnchul> Вот как раз эти "несколько тонн резерва" и усвистят за считанные минуты

Вот и хорошо. Прицепить трос хватит.

arkhnchul> отлично. До каких размеров вы собираетесь довести зону падения при управляемом спуске в вашем случае? Примерно.

А вот для этого и нужны эксперименты. Или попробуйте найти эти данные про спасение боковых блоков Энергии. Картинку я уже постил.



Кстати, тут совсем небольшой парашютик уменьшает её скорость до всего-то 70 метров в секунду. Потом можно остановить ракету двигателями, чтоб прицепить тросс.

Интересно было бы узнать сколько парашютик весил.

arkhnchul> До каких размеров вы собираетесь довести зону падения при управляемом спуске в вашем случае? Примерно.

Время прошедшее между отделением бокового блока Энергии и его спуском на высоту в 5 км - 265 секунд. См. картинку выше. Крейсерская скорость Ми-26 - 265 км в час, значит за это время он успеет пролететь - 265000 * 265 / 60 / 60 = 20 км. То есть в принципе вертолёт может успеть поймать ступень если она попадает в круг диаметром 40 километров. Плюс ещё у него будет время подождать пока она опустится с высоты в 5 км до одного или даже ещё ниже, смотря где будем её ловить.

Кенгуру> А вот для этого и нужны эксперименты. Или попробуйте найти эти данные про спасение боковых блоков Энергии. Картинку я уже постил.
емнип, по бумажной книжке боковушки Энергии собирались приземлять в радиусе что-то около сотни километров.

Кенгуру> Кстати, тут совсем небольшой парашютик уменьшает её скорость до всего-то 70 метров в секунду. Потом можно остановить ракету двигателями, чтоб прицепить тросс.
он там больше для стабилизации падения ступени мордой вперед. Примерно до сотни м/с пустая здоровенная ступень и сама в атмосфере затормозится - скорости довольно плотных спускаемых капсул после аэродинамического торможения примерно такие, да для той же энергии-2 (центральный блок с аэродинамической посадкой) считали скорость у земли 340 км/ч - ~95 м/с.

arkhnchul> емнип, по бумажной книжке боковушки Энергии собирались приземлять в радиусе что-то около сотни километров.

Кто автор и как название?

Это был результат проведения лётных испытаний боковушки, или кто-то просто написал наобум для перестраховки?

Кенгуру> Время прошедшее между отделением бокового блока Энергии и его спуском на высоту в 5 км - 265 секунд. ... То есть в принципе вертолёт может успеть поймать ступень если она попадает в круг диаметром 40 километров.
вот, уже на что-то похоже. Правда, голоса в моей голове говорят, что нам особо неинтересен пролет в неплотной атмосфере после отделения - там должна быть весьма предсказуемая траектория.

Поедем дальше. Для "висения" нам надыть иметь либо отдельный мелкий двигатель, либо каким-то образом дросселировать имеющийся уж совсем неприлично - иначе получим тягу большую, чем вес практически пустой ступени, и полетим-таки вверх. Если взять для примера текущий УРМ-1 от Ангары - дросселируем егойный РД-191 до минимальных паспортных 27%, получаем тягу около 520 кН. Масса сажаемого УРМ-а - ну пусть будет вместе с топливом 20 тонн. Вес - 196 кН. Взлетаем, хорошо так взлетаем, хоть и недолго.

Runoske> Saturn V Rocket Heat Exchanger on Salvage Ship Seabed Worker as Part of Bezos Expeditions F-1 Engine Recovery
Runoske> http://www.realscience.us/.../03/BezosRocketHeatExchanger-1024x683.jpg

Но её же вроде никто не тормозил. Она просто рухнула в воду с огромной высоты. Это не то.

arkhnchul> дросселируем егойный РД-191 до минимальных паспортных 27%, получаем тягу около 520 кН. Масса сажаемого УРМ-а - ну пусть будет вместе с топливом 20 тонн. Вес - 196 кН. Взлетаем, хорошо так взлетаем, хоть и недолго.

Думаете мы не успеем прицепить трос?

Кенгуру> Это был результат проведения лётных испытаний боковушки

Испытаний не было - Энергия слишком быстро закончилась.

я.у.> Вообще у ступени нас интересует движок. Если воткнуть ступень мордой в землю, чтобы она сминаясь съела кинетическую энергию - то возможно движок можно будет спасти.

1. Это не спасёт. Технически.
2. Стоимость движков составляет ЕМНИС ~30% стоимости РН. Поэтому спасаем не так уж много, плюс заведомо многоразовый движок тоже несколько дороже (вроде на 20-40% по порядку величины). Т.е. с экономической точки зрения тоже не революция даже в самом лучшем случае.

я.у.>> Вообще у ступени нас интересует движок.
arkhnchul> а сон разума: все трубопроводы из баков на двигатель - на пироболтах, аналогично крепеж. Вокруг двигателя - надувной амортизатор и человеческий парашют. После отделения ступени - выпускаем парашют, дожидаемся разворота двигателем вверх, отстреливаем баки, разворачиваем амортизатор, мягенько опускаем на грунт.

Наверное, можно бы попробовать, но см. выше - экономически такой геморрой не факт что стоит свеч.
Конечно, можно осторожно предположить, что если спасать еще отдельными кусками автоматику, то наэкономить можно побольше, но...

Совсем курнув, можно было бы предложить всю ракету делать модульной, после запуска рассыпающуюся на десяток относительно лёгких и небольших частей (скажем, отдельно движки, отдельно бак горючего и окислителя - может даже для этого баки начать членить, и т.п.), далее независимо приземляющихся - но это уж трэш и угар

Кенгуру> То есть в принципе вертолёт может успеть поймать ступень если она попадает в круг диаметром 40 километров.
Гм.. А зачем её ловить? Пусть сама летит в оборудованную точку посадки на управляемом парашюте.
Типа такого:

с высот до 10,7км, на ограниченные площадки, в ночное время и в условиях плохой видимости, в полностью автономном режиме

 

– высокие показатели точности десантирования - средняя точность 75 м;

– температурный диапазон работы от -50 до +85 C;

– аэродинамическое качество - 4,5;

 

С высоты 10 км - радиус манёвра при аэродинамическом качестве 4,5 получается 45 км для одного оборудованного места посадки. В два раза больше, чем у вертолёта. В месте посадки - натянутая горизонтально сеть или надувные подушки.

arkhnchul>> дросселируем егойный РД-191 до минимальных паспортных 27%, получаем тягу около 520 кН. Масса сажаемого УРМ-а - ну пусть будет вместе с топливом 20 тонн. Вес - 196 кН. Взлетаем, хорошо так взлетаем, хоть и недолго.
Кенгуру> Думаете мы не успеем прицепить трос?

в таких условиях мы получим ускорение в 16,2 м/с², направленное вверх - по мере расхода топлива оно будет еще увеличиваться. При торможении с 100 м/с мы эту скорость погасим за 6 секунд и начнем резво набирать вертикальную скорость - зависнуть не получится вообще. Расход топлива при этом ~170кг/с - пусть сухая масса УРМ-а 10.5 тонн, считали мы для 20 тонн, топлива - 9.5 тонн, хватит его аж на 55 секунд. Учитывая, что 6 секунд мы тормозимся, на наборскорости останется 49 секунд. Лень считать движение с переменным ускорением правильно, для грубой оценки возьмем просто среднее ускорение 23.5м/с², с ним мы поднимемся за 49 секунд на 28км.
так- не, не успеем.