Integrierte Lösung zur Erfassung und Aufbewahrung von Mehrwegetappen

Diese Veröffentlichung richtet sich an alle, die den Fortschritt von SpaceX im Bereich der Beschleunigungsphasen beobachten und sich dafür entschieden haben, mitzuhalten und sich in die gleiche Richtung zu bewegen, es aber noch nicht geschafft haben, in zwei Tonnen Landebeine zu investieren.

Die Möglichkeit der Wiederverwendung der oberen Stufen von Raumfahrzeugen kann die Kosten ihrer Starts erheblich senken. Gleichzeitig ist es wünschenswert, die Kosten und die damit verbundenen Änderungen in ihrem Design zu minimieren, da die Hauptfunktion der Stufe immer noch die Ausgabe der Nutzlast in den Weltraum ist. Die vorgeschlagene Lösung war das Ergebnis einer Suche in der angegebenen Richtung.

Bei dem Komplex handelt es sich um einen Landeplatz (2), der auf dem Boden oder einem Lastkahn basiert und ausreichende Abmessungen für einen garantierten Empfang aufweist, wobei die Genauigkeit der Landung der zurückgeführten Stufen berücksichtigt wird. Die Landestelle ist so ausgelegt, dass sie dem Gewicht der Rückführungsstufe (1) standhält und an der Basis eine zellulare Struktur (2) aufweist, durch die reaktive Gase hindurchtreten. Direkt unter der Landefläche befindet sich das System der Entfernung und Löschung reaktiver Gase bei Bremsstufen. Im einfachsten Fall kann es sich um ein Wasserbecken handeln. Entlang des Umfangs befinden sich vier Hochhausstützen (3). In der erforderlichen Höhe und auf derselben Ebene treten aus jeder Stütze Haltebänder (4) hervor, die vier Schlaufen bilden, die eine Ebene der Greiferschlaufe (6) bilden. Bei Verwendung eines mehrstufigen (5) Verriegelungsgriffs die Möglichkeit der vollständigen Beibehaltung von Schritt (1) im gebildeten mehrstufigen Netzwerk erscheint. In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit eines Landeplatzes (2).

Im Allgemeinen sieht das Design wie folgt aus und funktioniert wie folgt:

Bild

Zu Beginn der Baustelle ist die Verriegelungsschlaufe (6) so weit wie möglich geöffnet, um die Schritte aufzunehmen, und bildet den Umfang des Verriegelungsbereichs.

Von dem Moment an, an dem der Landeplatz der Bühne ziemlich genau bekannt ist, beginnt die zweite Stufe: Positionieren und Bilden einer Verriegelungsschleife (6) um die absteigende Stufe (1).

Bild

Das automatisierte System, das die Position der Schleife (6) um die Stufe (1) herum verfolgt, verengt mit Hilfe von Winden (7) schnell die Griffschlaufe (6), ohne die Oberfläche der Stufe zu berühren, bis sie vollständig sitzt. Falls erforderlich, kann die Schleife (6) während der Landung aktiv einbezogen werden, um die Position der Stufe zu stabilisieren, wodurch die Möglichkeit von Abweichungen begrenzt wird.

Im Moment des ständigen Kontakts mit der Stufe (1) des Landeplatzes wird die Schlaufe (6) angezogen. Dies gewährleistet eine sichere Fixierung der Bühne (1) in vertikaler Position. Durch die Position der Schlaufe oben können Sie die Stufen mit leichter Kraft in vertikaler Position halten.

Bild

Oben wurde die Möglichkeit einer Landung auf der Plattform in Betracht gezogen. In diesem Fall kann die Schleife den Schritt (1) nur in einer vertikalen Position unterstützen, aber mit einer Zunahme der Anzahl von Pegeln in der Schleife wird es möglich, den Rücksprungschritt in dem durch die Schleife gebildeten Netzwerk vollständig zu erfassen und zu halten.

Bild

Ein Beispiel für eine dreistufige Verriegelungsschleife in der Seevariante auf einem Lastkahn (8). Durch die vollständige Beibehaltung der Stufe (1) in der Schlaufe kann das Design des Landeplatzes aufgegeben werden.

Bild

Die Hauptvorteile dieser Lösung.

  • Alle Komplexitäten und Konstruktionsänderungen, die mit der Lösung des Problems der Landung der Rückkehrstufe verbunden sind, werden von der Rückkehrstufe zum Landeplatz übertragen. Dadurch werden Änderungen in der Konstruktion der Bühne auf ein Minimum reduziert, während das bisherige Gewicht und die Zuverlässigkeit beibehalten werden.
  • Mit dem Kabelsystem können Sie die Bühne an jedem Punkt des Landebereichs auf einer ausreichend großen Fläche sicher befestigen.
  • Mit dem Loopback-Kontaktformular können Sie Punktlasten vermeiden und die Kraft, die die Bühne am Umfang hält, entlang des Kontaktpunkts der Schleife mit dem Körper auf der Höhe der Bühne verteilen, wenn Sie ein mehrstufiges Schema verwenden.
  • Das Fehlen von Last im Seilsystem zum Zeitpunkt der Positionierung der Schlaufe um den Stufenkörper ermöglicht Folgendes: schnelles und genaues Positionieren, was besonders bei unvorhersehbar wechselnden Wetterbedingungen wichtig ist - starker böiger Wind, Rollen auf der Barkasse und auf See Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitswinden eher einfacher Bauweise.
    Bei der Arbeit im Seegebiet erübrigt der Lastkahn zusätzliche Befestigungsmittel. Die gemeinsame und gut abgestimmte Arbeit des Positionierungssystems an Bord der Rückholstufe und des Kontrollsystems des Landeingriffs erhöht die Zuverlässigkeit der Bühne auch unter schwierigsten Bedingungen.
    Die moderne Entwicklung der reaktiven Technologie erlaubt es nicht, den Schub eines Düsentriebwerks dynamisch und in einem weiten Bereich zu verändern. Dies ist beim Start nicht notwendig, aber um eine "weiche" Landung zu gewährleisten, wird diese Fähigkeit zu einem entscheidenden Faktor.

    Bei der Landung, besonders in der letzten Phase, besteht die Hauptmethode zur Stabilisierung der vertikalen Position der Bühne darin, den Schubvektor der Bremsmotoren zu ändern. Daher ist es vor einer vollständigen Landung wünschenswert, einen ausreichend starken Schub zu haben. Wenn der Landeplatz eine durchgehende ebene Fläche ist, steigt die vertikale Komponente des Schubes (der Wirkungsgrad reaktiver Gase beim Bremsen) bei kleinen (wenigen Metern) Höhen aufgrund des „Bodeneffekts“ erheblich an, wenn der Pegel zur Oberfläche abnimmt. Landeplatz. Gleichzeitig nimmt die Effizienz der Querkorrektur durch Ändern des Schubvektors nicht so stark zu, aber seine Eigenschaften ändern sich stark.

    Um die Auswirkungen des „Screen-Effekts“ zu kompensieren, ist es erforderlich, den Schub stark zu reduzieren, während gleichzeitig die Möglichkeit einer seitlichen Stabilisierung erheblich beeinträchtigt wird.

    Das Reduzieren des Schubes ist in einem ziemlich engen Bereich und bis zu einem bestimmten Mindestwert möglich, unterhalb dessen der Motor abgestellt wird, und dementsprechend fällt sein Schub vom Minimalwert scharf auf null ab.

    Um den Variationsbereich der Größe des Schubes zu erweitern, ist es notwendig, eine Struktur zu verwenden, die aus mehreren Motoren besteht. Wenn die Motoren den minimal zulässigen Schub erreichen, können sie für die gesamte Stufe weiter reduziert werden, indem sie einzeln abgeschaltet werden.

    Durch die Minimierung des „Screen-Effekts“ wird die Steuerbarkeit der Bühne an den letzten kritischen Landepunkten erhöht.

    Die vorgeschlagene Lösung besteht entweder darin, den Landeplatz zu verwenden, dessen Basis eine zellulare Struktur hat, oder den Landeplatz vollständig aufzugeben, indem die Rakete in dem vorgeschlagenen Mehrebenenetz gefangen und gehalten wird. Es ist offensichtlich, dass der Landeplatz seinerseits in ausreichender Höhe liegen muss, um die negativen Auswirkungen des darunter liegenden Landes zu vermeiden. Um diese Höhe zu reduzieren, kann ein Becken mit Wasser unter der Plattform positioniert werden, das bei Kontakt mit reaktiven Gasen diese effektiv kühlt, ihr Volumen reduziert und so den „Bodeneffekt“ noch stärker unterdrückt.
    In dem Artikel habe ich einige Implementierungsdetails ausgelassen. Unirail.org - die Quelle, die sie kennen lernen wollen.

    Wie zerstörerisch die Belastung des Raketenkörpers beim Einfangen und Halten ist:.

    Am Beispiel von Falcon 9 (normale Position der Rakete nach der Rückkehr)
    Bild

    Solche erheblichen Belastungen des Körpers, wie in einer solchen horizontalen Position, sind bei dem vorgeschlagenen Erfassungssystem unerreichbar, und dies ist die reguläre Position nach der Rückkehr.

Jetzt auch beliebt: