Тяни или Толкай

[LeonidTyutrin]

Любопытная особенность ракетных систем 20 века - точка приложения движущей силы в космических аппаратах настойчиво размещается по принципу "Толкай", т.е. подпирает центр тяжести летающей конструкции, вызывая на пвестку дня проблемы с наведением, "рысканьем" и т.п. С другой стороны достаточно давно успешно эксплуатируется летающее оборудование с двигателем по принципу "Тяни" (вертолет) отличающееся уникальной маневренностью и неприхотливостью к ВПП среди летательных аппаратов.

Что мешает внедрить "передний привод" в ракетной технике, или скажем разработать "полноприводную" систему по образу и подобию внедорожников в автомобилестроении?

Может просто слабо?

[bob]

Потряс. Ей -ей! Не жирно ли будет иметь "полный привод"? Космическая техника избыточной массы  не прощает. Также интересно было бы при "переднем приводе" покрывать всю ракету теплозащитным слоем той же толщины, что в камере сгорания Кроме того, от прокачки горючего вверх при трёх-четырёх кратах ускорения насосы бы просто обурели. , рысканье никуда бы не делось, особенно. Могу только обрадовать, что первые отечественные реактивные самолёты (типа Миг-9 и им подобных) имели "передний привод", что позволяло не переделывать аэродинамическую схему после поршневых. От этой дичи быстро отказались.

[LeonidTyutrin]

Потряс. Ей -ей!

Как мало "ей" надо для потрясения!

Не жирно ли будет иметь "полный привод"?

Действительно, внедорожники не каждому по карману!

Космическая техника избыточной массы  не прощает.

Возможно космическая техника виновата в наличии избыточной массы, а вероятно у когото недостаточно во(со)ображения для распределения массы без избыточности (в космосе летают достаточно приличные массы, даже не подозревая о существовании избыточности).

Также интересно было бы при "переднем приводе" покрывать всю ракету теплозащитным слоем той же толщины, что в камере сгорания

Первая попытка покрытия всей ракеты теплозащитным слоем была проблемой до появления "Шатла", однако выход нашли, "Кто ищет - тот всегда найдет!", врядли автор этой фразы считался пессимистом.

Кроме того, от прокачки горючего вверх при трёх-четырёх кратах ускорения насосы бы просто обурели.

Наличие трех-четырех крат ускорения является силой само по себе, зачем же использовать насосы там где есть естественная сила? Может быть от избытка ума или ресурсов?

рысканье никуда бы не делось, особенно.

Прямолинейность движения объекта за счет толкания сохраняется без коррекции в единственном случае когда вектор силы проходит через центр тяжести. Наличие влияния Земного притяжения, смещения центра тяжести за счет выгорания топлива, поперечное воздействие плотных слоев атмосферы (ветер по простому) заставляют вводить достаточно большое количество ограничений, которые выливаются в проблему избыточной массы. С другой стороны сила, тянущая за собой самым естественным образом выводит даже переменный центр тяжести на вектор тяги.

Могу только обрадовать, что первые отечественные реактивные самолёты (типа Миг-9 и им подобных) имели "передний привод", что позволяло не переделывать аэродинамическую схему после поршневых. От этой дичи быстро отказались.

В реактивных двигателях в отличие от ракетных имеет место турбина, т.е. тот же пропеллер что и у поршневых с той лишь разницей, что пропеллер помещен в трубу специфической формы -эффективность очевидна! Правда аэродинамика открытого винта позволяла опираться самим винтом на встречный поток и тянуть за собой в ущерб скорости, винт в трубе позволил существенно увеличить скорость, зато лишил трубу опоры во встречном потоке, заставляя толкать. Так что отказ от "дичи" просто естественная реакция на изменение формы приложения силы.

[Анатолий Волчков]

Первая попытка покрытия всей ракеты теплозащитным слоем была проблемой до появления "Шатла", однако выход нашли, "Кто ищет - тот всегда найдет!", врядли автор этой фразы считался пессимистом.

Покрытие днища "Шаттла" - вынужденая мера для обеспечения теплопоглощения при торможени в атмосфере. Такое покрытие всей ракеты - просто бессмысленный вес! Не всегда "находки" ищущего полезны. Гораздо экономней поставить систему управления вектором тяги, чтобы обеспечить полет по заданной траектории, что и делают.

Наличие трех-четырех крат ускорения является силой само по себе, зачем же использовать насосы там где есть естественная сила? Может быть от избытка ума или ресурсов?

Это как же с помощью силы тяжести, например, поднять воду из водоема на крышу дома? "Может быть от избытка ума или ресурсов?"

Прямолинейность движения объекта за счет толкания сохраняется без коррекции в единственном случае когда вектор силы проходит через центр тяжести.

В случае, когда вектор силы проходит через центр масс прямолинейность обеспечена при любом расположении источника силы. Вы перепутали понятия "прямолинейность" и "устойчивость".

При любом расположении источника силы будет рыскание, если вектор тяги отклонится от направления на центр масс. Лишь в атмосфере, где есть стабилизирующий момент от сопротивления атмосферы можно добиться более-менее прямолинейного движения за счет тянущей силы (точнее - центр приложения силы должен быть впереди центра бокового сопротивления). Собственно так и делают в атмосфере, только называют это не ракетой а самолетом!

[LeonidTyutrin]

Покрытие днища "Шаттла" - вынужденая мера для обеспечения теплопоглощения при торможени в атмосфере. Такое покрытие всей ракеты - просто бессмысленный вес!

Практика показала достаточность покрытия только днища "Шаттла", для переднеприводного варианта может оказаться достаточным гораздо меньшая площадь теплоизоляционного покрытия в зависимости от конструкции обтекателя.

Не всегда "находки" ищущего полезны.

Скорее не всегда "находки" ищущего могут применить с пользой.(Выглядит похоже только смысл разный)

Гораздо экономней поставить систему управления вектором тяги, чтобы обеспечить полет по заданной траектории, что и делают.

Система управления вектором тяги в случае "толкай" требует расчетов импульсов коррекци, на расчеты нужно время, расчетные формулы, исходные данные, системы ограничений, поправочные и переводные коэффициенты и т.д. в результате погрешности теории вероятности. Для тянущего варианта достаточно иметь ориентир, т.е. точку назначения (при заносе добавьте газу и держите нос по курсу!).

Это как же с помощью силы тяжести, например, поднять воду из водоема на крышу дома?

Берете две трубы, вставляете тонкую внутрь толстой, погружаете в воду одним концом, одеваете на тонкую трубу шайбу перекрывающую внутренний зазор между трубами с посадкой свободного скольжения, отпускаете шайбу, падение шайбы за счет силы тяжести вытеснит в тонкую трубу совершенно определенный объем жидкости...(конечно, резервуар с водой герметичен относительно толстой трубы и открыт относительно тонкой).

В случае, когда вектор силы проходит через центр масс прямолинейность обеспечена при любом расположении источника силы. Вы перепутали понятия "прямолинейность" и "устойчивость".

Зачем путать, я просто объяснил устойчивость толкаемой системы через исключительность приложения силы для прямолинейного движения. Исключение одно, в остальных случаях правило, что Вы и подтвердили "при любом расположении".

При любом расположении источника силы будет рыскание, если вектор тяги отклонится от направления на центр масс. Лишь в атмосфере, где есть стабилизирующий момент от сопротивления атмосферы можно добиться более-менее прямолинейного движения за счет тянущей силы (точнее - центр приложения силы должен быть впереди центра бокового сопротивления). Собственно так и делают в атмосфере, только называют это не ракетой а самолетом!

Наличие стабилизирующего момента от сопротивления атмосферы позволяет при постоянной тяге менять направление за счет стабилизаторов, элеронов, закрылок и прочего оперения как при толкании, так и при тяге.
Наличие гравитационного взаимодействия за пределами атмосферы позволяет стабильно идти в точку назначения пока "центр приложения силы ..впереди центра бокового сопротивления", т.е. тяга нужна только до момента попадания в зону действия силы тяготения пункта назначения, тогда источник тяготения оказывается впереди системы с тянущим механизмом - оверкиль и тянущий механизм оставаясь тянущим решает проблему торможения и мягкой посадки в точку диаметром с пылинку.

[Анатолий Волчков]

Зачем вообще затеяна эти тема? Ракета никогда не летит прямолинейно. Они летит по кривой траектории, все более приближающейся к касательной к необходимой орбите. Так что задача «летания по прямой» для ракеты просто не нужна. Так что управление вектором тяги все равно требуется иметь. Зачем тогда ставить еще дополнительную теплозащиту при верхнем расположении двигателей? Только бессмысленный лишний вес.

Система поднятия воды в описанной конструкции требует наличия шайбы с массой большей, чем масса поднимаемой воды. Это что же, на борту ракеты иметь еще и шайбищу с массой, равной топливу? Прекрасный метод решения проблемы вместо компактного турбонасоса!

Относительно времени на расчеты. Сообщаю уважаемому автору, что сейчас имеются процессоры, способные провести все вычисления за время, несущественное для процесса управления (небольшие такие коробочки с проводами…).

По поводу гравитационного взаимодействия за пределами атмосферы не понял ничего! Нельзя ли написать все понятным языком?

[Sumo]

Для тянущего варианта достаточно иметь ориентир, т.е. точку назначения (при заносе добавьте газу и держите нос по курсу!).

Аналогия с автомобилем некорректна ...
1. Переднеприводный автомобиль имеет тенденцию к заносу в основном ПЕРЕДНЕЙ оси. Т.е. переднеприводный автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Таким образом добавление газа необходимо только для предотвращения заноса задней оси связанного с ошибками при рулении [спортивные методики езды со скольжением мы не рассматриваем].
2. "... держите нос по курсу ..." неверно. Вектор тяги [в случае с автомобилем передние колеса], должен быть направлен на выход из поворота.

p.s. Прошу прощения за офф-топик ...

[ing]

Доброе утро.
Хочу отметить, в технике для большинства явлений все возможные варианты уже использовались. Если от решения отказались значит оно неприемлемо на данном технологическом уровне развития техники.
Для "носовых" ракетных двигателей:
1.  Установка спасения экипажа на старте, именно так и выполнена, посмотрите снимки наших стартов.
2.  Такая схема эффективно используется для подводных и подземных ракет (то есть аппаратов предназначеных для движения в среде более плотной, чем струи истекающих газов) ing

[LeonidTyutrin]

Зачем вообще затеяна эти тема?

Я задал простой вопрос, "Что мешает внедрить...?"

Ракета никогда не летит прямолинейно. Они летит по кривой траектории, все более приближающейся к касательной к необходимой орбите.

"Кратчайшее расстояние между двумя точками лежит на прямой", (касательная к необходимой орбите скорее всего именно прямая) тогда полеты по кривой как раз и есть стремление "все более приблизиться" к прямолинейному движению в космосе.

Так что задача «летания по прямой» для ракеты просто не нужна.

Скорее всего до сих пор отсутсвуют варианты обеспечения прямолинейного движения и пытаются только все более приблизиться. Попытки более приблизиться в отличае от прямого попадания достаточно часто приводят к промашкам иногда даже после многократных проверок "маленьких коробочек с проводами" (как раз здесь на "Клуб общения звездочетов" тема *))) яркий пример промашки точнейших расчетов подхода к касательной всего на 60 метров ...)

Так что управление вектором тяги все равно требуется иметь. Зачем тогда ставить еще дополнительную теплозащиту при верхнем расположении двигателей? Только бессмысленный лишний вес.

Даже если менять управление вектором тяги, то теплозащита будет обыкновенная а не дополнительная, а рассположение центра тяжести после точки приложения силы тяги снимает ограничение на полный вес перемещаемого груза (в пределах мощьности двигателя естественно. Тепловоз способен тянуть за собой массу многократно превышающую массу самого тепловоза и в определенном смысле масса собственно тепловоза не случайна)

Система поднятия воды в описанной конструкции требует наличия шайбы с массой большей, чем масса поднимаемой воды. Это что же, на борту ракеты иметь еще и шайбищу с массой, равной топливу? Прекрасный метод решения проблемы вместо компактного турбонасоса!

Масса шайбы может быть ограничена массой топлива для одного впрыска, достаточно чтобы шайба имела плотность больше чем плотность топлива, чтобы была разница в скорости движения под воздействием внешнего ускорения. Т.ч. можно сэкономить даже на весе компактного турбонасоса, электроники его управления, погрешностях на выход из строя, дублирующих и контролирующих системах и т.п. Чем проще - тем надежнее. (Согласен, что в большинстве случаев)

Относительно времени на расчеты. Сообщаю уважаемому автору, что сейчас имеются процессоры, способные провести все вычисления за время, несущественное для процесса управления (небольшие такие коробочки с проводами…).

У небольших таких коробочек есть один существенный недостаток - проблема с интелектом, процессор способен ответить только на те вопросы, которые задавал ему автор-разработчик. Трудно ожидать от процессора конкретный ответ на неконкретный вопрос. Ожидаемые ответы на известные вопросы иногда не соответствуют реальной картине происходящих событий, даже если ответы поступают мгновенно.

По поводу гравитационного взаимодействия за пределами атмосферы не понял ничего! Нельзя ли написать все понятным языком?

"Сила притяжения между двумя телами ..." при полете в космосе среди планет с большими массами оказывает влияние на прямолинейность перемещения двигающегося тела. Каждая планета вносит свою лепту и результирующая "силы притяжения между..." и, скажем, ракетой создает кривизну траектории полета. Чем ближе траектория к одной из планет, тем больше составляющая тяготения этой планеты в результирующей изменения курса. Если между стартовой площадкой и пунктом назначения планеты отсутствуют (Земля-Луна), то ситуация достаточно проста - главное не сильно промахнуться мимо среза видимого диска, а там кривая вывезет. Когда Земля-Марс уже сложнее, нужно чтобы Луна по дороге не попалась, а если попадется, чтобы не сильно оттащила и т.д.



Совершенно дилетантский вопрос:
Курс современных космических кораблей к Марсу, Венере, прокладывается по принципу "догнать мишень" или в точку вероятного схождения исходя из скорости движения ракеты и вращения планеты по своей орбите?

[LeonidTyutrin]

Для тянущего варианта достаточно иметь ориентир, т.е. точку назначения (при заносе добавьте газу и держите нос по курсу!).

Аналогия с автомобилем некорректна ...

Согласен, т.к. в случае с автомобилем кроме инерционных сил подключается комбинация влияний опорной поверхности (сцепление с грунтом, наклоны профиля под разными колесами, реакция амортизаторов и подвесной системы и т.п.)
 

[LeonidTyutrin]

Доброе утро.
Хочу отметить, в технике для большинства явлений все возможные варианты уже использовались. Если от решения отказались значит оно неприемлемо на данном технологическом уровне развития техники.

Позвольте использовать "соломинку" в Вашем замечании:
"... оно неприменимо на данном", т.е. на момент осуществления попытки применить.
Могли бы Вы предложить ссылку на подобные эксперименты, чтобы ознакомиться с датами их проведения?

На моей памяти фильм про работы Королева,  где  путем компановки ракетных сопел в пакет увеличили поперечную площадь вектора тяги, тем самым обеспечив устойчивочсть ракеты на старте. Тогда в сравнении с Фау-2, падающей на старте без направляющего желоба - Союз стал крупным шагом вперед...

[Анатолий Волчков]

Траектории тел в космосе не бывают прямолинейными, так что в космосе добиваться полета по прямой - нонсенс!

Траектории межпланетных перелетов рассчитываются при условии минимальной затраты энергии. Есть соответствующая теория построения таких траекторий. Прямая между двумя точками хоть и кратчайшее расстояние, но с точки зрения затрат энергии может быть самая неэкономная.

Задача системы управления вектором тяги не решать все возникающие на ракете проблемы, а вести ракету с минимально возможными уклонениями от расчетной траектории.

Замена турбонасоса шайбой для одного впрыска эквивалентна установке в топливную систему поршневого насоса. Такой насос никогда не справится с расходом топлива, который он должен обеспечить на ракете. Да и масса такого устройства будет заметно больше, чем турбонасоса.

А вообще разговор бессмысленный, так как в конструкции ракет при существующих технологиях применены наиболее рациональные для выполнения задач решения. Да и знаний о конструктивных решениях в этой области нужна огромадная масса. Давайте доверим решать эти вопросы конструкторам-профессионалам!

[Анатолий Волчков]

На моей памяти фильм про работы Королева,  где  путем компановки ракетных сопел в пакет увеличили поперечную площадь вектора тяги, тем самым обеспечив устойчивочсть ракеты на старте. Тогда в сравнении с Фау-2, падающей на старте без направляющего желоба - Союз стал крупным шагом вперед...

Только никому не говорите о Вашей догадке. Даже, если останетесь со здоровым глазом - все равно, засмеют!

[LeonidTyutrin]

Согласен доверить решение конструктивных вопросов конструкторам -профессионалам.
Я же всего на всего спросил "Что мешает внедрить передний привод в ракетной технике"?
Уже есть упоминания о проводимых экспериментах и отказе от использования по причине ... технологического уровня.

[LeonidTyutrin]

Только никому не говорите о Вашей догадке. Даже, если останетесь со здоровым глазом - все равно, засмеют!

Как говорил обыкновенный Мюнхаузен : "Я не боялся быть смешным!"

[Анатолий Волчков]

А... Так это были шутки! Боцман Вы наш неиссякающий!

[LeonidTyutrin]

На оборот, с моей стороны совершенно серьезно!
Серьезный вопрос серьезным людям!

Еще рано смеяться, пока ответ сыроват...

[noir]

Вообще-то, в идее Тютрина есть одно мааленькое рациональное зернышко, замеченное впервые, если не ошибаюсь моим земляком Ф. Цандером: -  при переднем расположении двигателя ракета растягивается, а не сжимаеться, а так как металлы прочнее на растяжение, чем на сжатие, можно (решив проблему теплоизоляции и топливных насосов) немного выиграть в массе... Вообще, где-то я уже читал подробное рассмотрение "переднего привода" для ракет, попробую найти...

P.S. У всех переднеприводных автомобилей есть один недостаток: при превышении некой скорости занос становится ВООБЩЕ НЕКОНТРОЛИРУЕМЫМ. Спросите автогонщиков, подтвердят... Так-то вот...

[LeonidTyutrin]

Изучив в совершенстве достоинства заднего привода в отдельноси, затем аналогично для переднего привода, можно перейти к комбинаторике достоинств двух вариантов в полноприводном образце.
"Дорогу осилит идущий..."! (едущий, летящий... двигающийся)

[Анатолий Волчков]

noir, идея Леонида состояла в повышении "прямолинейности" траектории с помощью переднего привода. Вы же говорите совсем о другой идее. Кстати, в последнее время вообще иногда говорят о реактивных двигателях с внешним расположением камер сгорания. Может в таких устройствах и будут применены передние приводы. Только это, опять же иная, чем у Леонида идея.