PROFAC 1959 - ORBITRON 2014
.
.
Концепт работы орбитального КА-накопителя «Орбитрон» с искусственной подачей накапливаемого вещества при помощи многоразовой суборбитальной ракеты.
Подаваемый в орбитальный коллектор газ заключен в газ-холдер - тонкостенную цилиндрическую оболочку из сверхпрочного полиэтилена (предел прочности 1,8ГПа, запас прочности принят трехкратным). Давление газа - 1-10 КПа. Длина оболочки - 100-1000 м. При необходимости могут использоваться держатели газа протяженностью 10-20 тыс. м. Плотность газообразного рабочего тела - 0,01 кг/м3. Масса оболочки - 6-10% массы газа (вместе с тем, экономически выгодными могут быть и газ-холдеры, у которых масса больше массы удерживаемого газа).
Оболочка одноразовая - разрушается ударной волной (в анимации условно показана неразрушаемой). Теоретически возможно использование многоразовых оболочек.
Стоимость материала оболочки 15 долл./кг. Максимальное динамическое давление, оказываемое потоком газа на плоские участки конструкции коллектора, в пределах 3-30 бар.
Для уменьшения массы оболочки желательно использовать газы с высокой молекулярной массой при температуре близкой к точке их замерзания в смеси с аэрозолями. При помощи газ-холдеров выгодно создавать на пути КА-накопителей (орбитальных коллекторов) концентрации из следующих газов: кислород, аргон, пропан, бутан, дифтордихлорметан, гексафторид серы, тетрафторид кремния, тетрагидрид свинца, гексафторид урана и т.п.
На первой видео-схеме суборбитальная ракета-носитель разгоняет (до 4 - 5,5 км/с) и поднимает свернутую оболочку на заданную высоту, где её разворачивают и наполняют газом из микробалонов, прикрепленных к оболочке (ракета возвращается на стартовую площадку). К моменту достижения наивысшей точки подъема, оболочка максимально наполняется. В точке остановки подъема включаются коррекционные двигатели, размещенные равномерно вдоль оболочки, чтобы обеспечить зависание на заданной высоте, которая соответствует высоте орбиты КА-накопителя. Время зависания - 3-5 секунд. В таком положении оболочка образует газонаполненный канал на пути орбитального коллектора. КА-накопитель, оснащенный гиперзвуковым диффузором, пробивает тонкую мембрану на торце цилиндра газ-холдера, проходит внутри трубы, собирая встречный газ с аэрозолем, и выходит с противоположного конца трубы, пробивая торцевую мембрану. Диаметр оболочки больше диаметра КА и поэтому масса оболочки не захватывается коллектором и не пополняет орбитальные запасы вещества.
Click to view.
Концепт работы орбитального КА-накопителя «Орбитрон» с искусственной подачей накапливаемого вещества при помощи многоразовой суборбитальной ракеты.
Подаваемый в орбитальный коллектор газ заключен в газ-холдер - тонкостенную цилиндрическую оболочку из сверхпрочного полиэтилена (предел прочности 1,8ГПа, запас прочности принят трехкратным). Давление газа - 1-10 КПа. Длина оболочки - 100-1000 м. При необходимости могут использоваться держатели газа протяженностью 10-20 тыс. м. Плотность газообразного рабочего тела - 0,01 кг/м3. Масса оболочки - 6-10% массы газа (вместе с тем, экономически выгодными могут быть и газ-холдеры, у которых масса больше массы удерживаемого газа).
Оболочка одноразовая - разрушается ударной волной (в анимации условно показана неразрушаемой). Теоретически возможно использование многоразовых оболочек.
Стоимость материала оболочки 15 долл./кг. Максимальное динамическое давление, оказываемое потоком газа на плоские участки конструкции коллектора, в пределах 3-30 бар.
Для уменьшения массы оболочки желательно использовать газы с высокой молекулярной массой при температуре близкой к точке их замерзания в смеси с аэрозолями. При помощи газ-холдеров выгодно создавать на пути КА-накопителей (орбитальных коллекторов) концентрации из следующих газов: кислород, аргон, пропан, бутан, дифтордихлорметан, гексафторид серы, тетрафторид кремния, тетрагидрид свинца, гексафторид урана и т.п.
На первой видео-схеме суборбитальная ракета-носитель разгоняет (до 4 - 5,5 км/с) и поднимает свернутую оболочку на заданную высоту, где её разворачивают и наполняют газом из микробалонов, прикрепленных к оболочке (ракета возвращается на стартовую площадку). К моменту достижения наивысшей точки подъема, оболочка максимально наполняется. В точке остановки подъема включаются коррекционные двигатели, размещенные равномерно вдоль оболочки, чтобы обеспечить зависание на заданной высоте, которая соответствует высоте орбиты КА-накопителя. Время зависания - 3-5 секунд. В таком положении оболочка образует газонаполненный канал на пути орбитального коллектора. КА-накопитель, оснащенный гиперзвуковым диффузором, пробивает тонкую мембрану на торце цилиндра газ-холдера, проходит внутри трубы, собирая встречный газ с аэрозолем, и выходит с противоположного конца трубы, пробивая торцевую мембрану. Диаметр оболочки больше диаметра КА и поэтому масса оболочки не захватывается коллектором и не пополняет орбитальные запасы вещества.