Armata automatyczna w kosmosie

[Jacek1]

"Raczej jest problem ze schładzaniem się. Więc w rozważanym tu przypadku można by się spodziewać raczej problemów z chłodzeniem działka, gdyby przyszło z niego bardziej intensywnie postrzelać. " <<Speedy

Waśnie na to staram się zwrócić uwagę.


"Mimo tych problemów jakoś te statki latają, nie sądzę więc, żeby chłodzenie luf było jakimkolwiek problem technicznym na przeciw takiego np. chłodzenia dyszy silnika rakietowego, rozwiązanego przez von Brauna w V2 (ku zdziwieniu Anglików). " << Maziek

Dlatego stopnie rakiety są odrzucane i problem z głowy. Ponadto one chłodzone są paliwem (co zwiększa ich wydajność, dysza jest chłodzona ciekłym tlenem zanim ten wejdzie do komory mieszania). Tym się różni rakieta z satelitą od takiej do napaści na cel na Ziemi, że nie odrzuca osłon ta co będzie wracać. Sama zaś rakieta jest od osłon izolowana ceramiką, plastikami, kompozytami.

[maziek]

Odrzucane po kilku minutach pracy, więc problemu temperatury w czasie pracy samo przez się to nie rozwiązuje. Pytanie, jaka byłaby zakładana długość serii, wg mnie nie różniła by się przy w ogóle nie chłodzonej lufie radykalnie od "ziemskiej" , to znaczy czas osiągnięcia dopuszczalnej temperatury przez lufę wiele by się nie różnił od "ziemskiego". Gdyby nie zastosować żadnych dodatkowych środków ochłodzenie lufy potem trwałoby natomiast dłużej. Pytanie jednak, czy w ogóle opracowano jakiekolwiek, choćby wstępne zasady użycia takiej broni i czy wynikałaby z tych zasad potrzeba jej ponownego użycia w krótkim czasie. Moim zdaniem ze względu na kosmiczne prędkości nie, był to tylko test możliwości, bo dla Rosjan musiało być oczywiste, że taka broń na orbicie jest kompletnie bez sensu, poza tym, że stanowi dodatkową masę do wyniesienia (a wyniesienie czegokolwiek wymaga circa kilkudziesięciokrotnie większej traconej masy rakiety z paliwem, niż masa wynoszona).

[Jacek1]

"Pytanie jednak, czy w ogóle opracowano jakiekolwiek, choćby wstępne zasady użycia takiej broni" <<maziek

Nie, ponieważ równie dobrze można strzelać z łuku, są lepsze sposoby niszczenia obiektów w kosmosie niż ganianie ich z giwerą.



"dla Rosjan musiało być oczywiste, że taka broń na orbicie jest kompletnie bez sensu"

Ale nikt nie podpisałby władowania środków w tak drogiego, słomianego Misia, bo by za to się socjalizował z białymi misiami.
Najwidoczniej rozkaz był z lotnictwa i chodziło o testy broni dla myśliwców rakietowych operujących na niskiej orbicie i zdolność użycia broni pokładowej. Bo to takie właśnie pomysły wtedy łaziły inżynierom po głowach. Amerykanie docelowo chcieli odpalać z takich myśliwców rakiety.
Dziś broń przeciworbitalna jest wynoszona samolotem i odpalana na piku.

Podejrzewam, że to były takie skromne początki badawcze. Broń kinetyczna jest praktyczniejsza od rakiet, ponieważ trudno śledzić pozbawiony silnika sabot. Ciężko też wykazać że użyto broni.

[maziek]

Czy trudno jest śledzić? Śledzone są stale śmieci kosmiczne o rozmiarach 5-10 cm. W kosmosie trudniej się ukryć niż na Ziemi.

[Speedy]

Dlatego stopnie rakiety są odrzucane i problem z głowy.

No jednak nie. Nie dlatego. Rakiety wielostopniowe buduje się z zupełnie innej przyczyny - dla uzyskania lepszego stosunku masy. Nie wiem na ile jest sens tu wnikać w całą tę teorię, ale krótko, wg klasycznego wzoru Ciołkowskiego prędkość końcowa rakiety uzależniona jest od stosunku masy własnej rakiety (czyli samej "puszki" bez paliwa) do masy startowej (czyli wraz z paliwem) - a ściślej od logarytmu tej wielkości. Z przyczyn konstrukcyjnych - rakieta musi w końcu mieć jakąś wytrzymałość - najlepszy stosunek mas jaki się obecnie uzyskuje to coś w okolicach 1:10 (a raczej gorzej). Tymczasem w przypadku rakiety wielostopniowej do wzoru podstawia się logarytm iloczynu stosunku mas poszczególnych stopni. Tak więc jak mamy np. rakietę dwustopniową i oba stopnie ze stosunkiem mas 1:10 to dla całej rakiety mamy 1:100 a więc bardzo już przyzwoicie...

(ściślej biorąc do wzoru podstawia się odwrotność tego parametru a więc nie 1:10 ale 10, nie 1:100 ale 100 itd. Ale wydawało mi się że tak będzie bardziej przejrzyście i zrozumiale).

Pytanie jednak, czy w ogóle opracowano jakiekolwiek, choćby wstępne zasady użycia takiej broni i czy wynikałaby z tych zasad potrzeba jej ponownego użycia w krótkim czasie. Moim zdaniem ze względu na kosmiczne prędkości nie, był to tylko test możliwości, bo dla Rosjan musiało być oczywiste, że taka broń na orbicie jest kompletnie bez sensu

Moim zdaniem jest to klasyczny przykład, jak twórca nowej broni stara się od razu wymyślić jakiś sposób przeciwdziałania jej skutkom. Sami Rosjanie od początku lat 60. XX w. eksperymentowali z bronią antysatelitarną (ASAT) - konwencjonalnymi niszczycielami satelitów. Pierwszy test statku Полет-1 (Poliot-1) miał miejsce 1 listopada 1963. Niszczyciele satelitów działały w ten sposób, że wprowadzane były na tę samą orbitę co cel, następnie zbliżały się do niego i w pobliżu detonowały jakąś głowicę typu szrapnelowego czy odłamkowego. Przy takiej taktyce system z działkiem do samoobrony miałby powiedzmy rację bytu.

Amerykanie testowali wówczas raczej bardziej brutalne metody. Jako broń ASAT służyły im w tym samym okresie przeciwrakiety Nike Zeus, później odpowiednio dostosowane rakiety Thor (jedne i drugie z głowicami termojądrowymi rzędu pojedynczych megaton). Nie wchodziły one na orbitę celu, miały ją za zadanie tylko przeciąć i zbliżyć się do atakowanego obiektu. Wg amerykańskich kalkulacji głowica Thora o mocy 1,44 Mt mogła zniszczyć satelitę z odległości do 8 km.

[maziek]

Dlatego stopnie rakiety są odrzucane i problem z głowy.

No jednak nie. Nie dlatego. Rakiety wielostopniowe buduje się z zupełnie innej przyczyny - dla uzyskania lepszego stosunku masy...

Kolega chyba wie co piszesz, a miał na myśli, że użycie silników poszczególnych stopni trwa na tyle krótko, że problem odprowadzania ciepła nie jest istotny tym bardziej, jeśli taki stopień jest jednorazowy.

W zasadzie to nie można dopędzić niczego na orbicie, bo się wchodzi na wyższą. Ani poczekać, bo się schodzi na niższą. Zawsze musi być przecięcie i orbity się muszą różnić, choć oczywiście mogą nieznacznie (jedna kołowa, druga nieco eliptyczna) bo inaczej nie dałoby się na ISS dolecieć z nowa załogą. No albo można by z nieco niższej/wyższej orbity wystrzelić coś bezpośrednio na spotkanie. Z tym, że zapewne jednak przewidywano by, że prędkość głowicy względem celu powinna być większa niż kilka m/s.

Amerykańców z głowicami jądrowymi w tej roli to zastopował chyba traktat "kosmos bez atomu". Gdzieś to w połowie lat 60-tych było.

[Jacek1]

Speedy. Sam silnik rakiety jest wagowo nieistotny, to paliwo i zbiornik jest problemem. Silnik by nawet mógł zostać, tylko że po takiej akumulacji ciepła jest to kupa złomu.
Odrzucenie silnika wynika tylko wyłącznie z kłopotu jaki wynikałby z wożeniem się z tym złomem. Dziś już pierwszy stopień (samolot) wraca. Jeszcze trochę rozwoju i będą wracały wszystkie stopnie, a odrzucany będzie tylko zbiornik, akumulator ciepła i być może pompa ciepła.


Maziek - tak, w ciągu kilkudziesięciu sekund pracy silnik zostaje nieodwracalnie zniszczony i ciągle przekazuje ciepło, wożenie się z nim jest bezcelowe, na dłuższą metę byłoby groźne, więc się je odrzuca.
Jednak silnik jest od reszty konstrukcji izolowany, ponieważ zdarzą się iż nie dochodzi do rozłączeniu w przypadku awarii, i wtedy mamy gorący silnik i zbiornik z ciekłym utleniaczem - dobrze to izolować.


Od razu wspomnę o podobnym rozwiązaniu w lotnictwie. Ił2 miał silnik Mikulina, który ze względu na wysilenie był chłodzony zużyciem silnika. Po prostu się wypalał. Samolot latał od poniedziałku do piątku, a w sobotę i niedzielę miał wymieniany silnik i część przeciążonego układu napędowego. Im bliżej piątku tym więcej palił oleju.
To tak w ramach koncepcji wyrzucania silnika aby mieć bilans ciepła


Maziek da się oczywiście gonić po orbicie, tylko to bardzo dużo paliwa kosztuje, a jak się ma dużo paliwa to można przyspieszać również ku dołowi i dogonić satelitę na skuśkę.
Na razie zwalczanie satelit jest o tyle łatwe, że są to cele stacjonarne. Uników nie robią, nie manewrują za dużo, grzecznie sobie po orbicie spadają. Kiedyś balony też było łatwo zestrzelić nad Paryżem. Dziś nikt nie bombarduje z balonów

[maziek]

Widzę, że się pomyliłem w ocenie sytuacji .

Nie można też w żadnym razie powiedzieć, że masa silnika i korpusu stopnia jest zaniedbywalna i nieistotna. Masa głównych silników wahadłowca wynosiła koło 10 ton przy 25 tonach masy ładunku użytecznego wynoszonego na LEO. Gdyby tylko silniki główne promu nie były wynoszone na orbitę - ładunek użyteczny miałby masę 35 ton. Co zresztą widać po Buranie, gdzie takie rozwiązanie zastosowano, nie miał silników w orbiterze i mimo że orbiter był nieco lżejszy - payload na LEO miał większy. A silniki wahadłowca zostały wyjątkowo zoptymalizowane także pod względem masy. Sprawa jest prosta, wyniesienie kilograma silnika powoduje, że ładunek użyteczny spada o kilogram, tony - o tonę. Mówienie, że masa silników i struktury stopni nie ma znaczenia to czysta herezja .

Silnik nie musi ulec zniszczeniu, np. silniki wahadłowców nie ulegały, miały resurs kilkudziesięciu startów (mówię o SSME). Jak zresztą większość marszowych silników satelitów. Silniki stopni odrzucanych spadają na Ziemię - ale skoro nie uległy zniszczeniu termicznemu do momentu, kiedy pracowały pełna parą - to z jakiego niby powodu miałyby jemu ulec po wyłączeniu ?

Problem dyssypacji ciepła można rozwiązać na wiele sposobów (radiacja, chłodzenie, ablacja itd.). Jednak zaczęliśmy od tego, że jest jakimś problemem chłodzenie lufy w próżni - a jak widać nie jest.

I, nie da się gonić PO ORBICIE. Orbita to krzywa ściśle zależna od prędkości ciała orbitującego. Jedynym przypadkiem, w którym mogą się spotkać ciała poruszające się dokładnie po tej samej orbicie jest sytuacja, kiedy poruszają się po niej w przeciwnym kierunku.

[Speedy]

Kolega chyba wie co piszesz, a miał na myśli, że użycie silników poszczególnych stopni trwa na tyle krótko, że problem odprowadzania ciepła nie jest istotny tym bardziej, jeśli taki stopień jest jednorazowy.

Ależ to wcale nie musi trwać krótko. Szczególnie w tych nieortodoksyjnych układach, w których ruszają wszystkie silniki razem, a potem część się oddziela (Atlas czy rosyjska R-7), czas pracy może być wręcz bardzo długi - w R-7 to jest 5 minut.

W zasadzie to nie można dopędzić niczego na orbicie, bo się wchodzi na wyższą. Ani poczekać, bo się schodzi na niższą. Zawsze musi być przecięcie i orbity się muszą różnić, choć oczywiście mogą nieznacznie

Masz oczywiście rację, ja to napisałem w uproszczeniu, a chodziło mi o to, że owe niszczyciele satelitów funkcjonowały w taki właśnie sposób, jak statki spotykające się na orbicie (tak jak tam dalej napisałeś przykładowo z dowożeniem zaopatrzenia na ISS). Tylko na samym końcu zamiast manewru cumowania następowało zdetonowanie głowicy bojowej.

Amerykańców z głowicami jądrowymi w tej roli to zastopował chyba traktat "kosmos bez atomu". Gdzieś to w połowie lat 60-tych było.

W 1967. Ale zakaz dotyczy umieszczania broni jądrowej w kosmosie; a te rakiety przecież stały sobie na ziemi. Dopiero w czasie wojny światowej by wystartowały, a wtedy nikt by się pewnie traktatami bardzo nie przejmował.

[Jacek1]

Maziek - silnik nie musi lecieć na tę samą wysokość co ładunek. Takiego musu nie ma, chodzi o to czy odrzucać go z pojazdu, który sobie z tej użytecznej wysokości wróci. I tu jest klops, bo pojazdy są ze stopów aluminium i błyskawicznie rozprowadzają ciepło, do tego są plastyczne.
To się tylko wydaję że nie jest problemem, ale zbiornik aluminiowy podgrzany o 200-300stopni się po prostu rozłazi pod ciśnieniem paliwa. Dlatego są osłony żeby ciepło było na zewnątrz, a tu silnik jest poważnym ryzykiem dla całego pojazdu.

Masa silnika jest nieistotna, jeśli stosunek kosztu jego wyniesienia do kosztu jego produkcji... << rozumiesz istotność?

SSME miały mieć resurs a wyszło jak zawsze. Rzeczywistość przerosła materiałoznawstwo epoki.


"ale skoro nie uległy zniszczeniu termicznemu do momentu, kiedy pracowały pełna parą - to z jakiego niby powodu miałyby jemu ulec po wyłączeniu "

Weź do ręki palnik, połóż na stół aluminium, przygotuj wiadro wody (uwaga - wybuchnie), nawierć kilka otworów, pomierz odległości, równoległość do stołu, teraz palnik, grzejemy, i schładzamy (na początek bez wiadra, z wiadrem są efekty specjalne).
Teraz mierzymy...
A wiesz, to ma być silnik
Wyobraź sobie że miałbyś z czegoś takiego strzelać, jak strzeladła się mikrometrem mierzy


"Problem dyssypacji ciepła można rozwiązać na wiele sposobów (radiacja, chłodzenie, ablacja itd.). Jednak zaczęliśmy od tego, że jest jakimś problemem chłodzenie lufy w próżni - a jak widać nie jest."

Można można, tylko to jeszcze trzeba poskładać do kupy, musi przejść testy i zadziałać. Dlatego musi być proste jak konstrukcja cepa i mieć plan B, C, D.

Mnie też bardzo dobry dobry proch wyszedł, nawet mało sadzy daje i stabilnie, szybko się pali. Tylko że nie chce odpalać od kapiszonów, musi mieć mocniejszy impuls na rozpęd. No można, tylko czasem coś zgrzyta. I wtedy pan inżynier jedzie na białe niedźwiedzie.


============

Speedy - 5 minut pracy silnika. To że jest to granica naszej technologii to nie znaczy że to jest długo.

[ss100]

Weź do ręki palnik, połóż na stół aluminium, przygotuj wiadro wody (uwaga - wybuchnie), nawierć kilka otworów, pomierz odległości, równoległość do stołu, teraz palnik, grzejemy, i schładzamy (na początek bez wiadra, z wiadrem są efekty specjalne).
Teraz mierzymy...
A wiesz, to ma być silnik
Wyobraź sobie że miałbyś z czegoś takiego strzelać, jak strzeladła się mikrometrem mierzy
.

No spoko, ale w silniku na ciekłe paliwo alu jest bardzo mało, obciążone elementy są ze stali, przeważnie żaroodpornej a rozszerzalność sie kompensuje konstrukcją, chyba te kilogramy jednak bardziej bolą, jak napisał Maziek

[Jacek1]

ss100 - weź do ręki dysze, jest lekka, głównie z aluminium, powlekana (natryskowo) - metalizowana, ma wytrzymać najwyżej kilkaset sekund impulsu, nic więcej;

ach, nie żaroodporne, żarotrwałe - oporne na pełzanie; ze stopów ogólnie dostępnych - inconel;

[waliza]

Żarowytrzymałe.

[Jacek1]

Używam terminologii z czasów przemysłowo poważnych:

http://pubserv.uprp.pl/publicationserve ... 3360B1.pdf



Ta nowa, teoretyczna bez przemysłu jakoś mi nie wchodzi

[waliza]

To ciekawe bo żarowytrzymałe pochodzi z tego samego okresu.