Ракета в гараже


В космос из гаража: почему стартапы делают ставку на сверхлегкие ракеты :: Бизнес :: Журнал РБК

Основатели компании «НСТР Ракетные технологии» Виктор Черников и Николай Дзись-Войнаровский разворачивают под Воронежем производство частной российской ракеты. Там нашлись кадры — рядом есть предприятия по выпуску двигателей

Фото: Арсений Несходимов для РБК

Ночь, зима. В маленьком ангаре в Подмосковье раздается громкое шипение — через открытую дверь со снопами искр вырывается длинная струя белого огня. Через пять секунд пламя гаснет, из небольшого металлического устройства начинает валить черный дым. Огневые испытания жидкостного ракетного двигателя, созданного инженерами компании «НСТР Ракетные технологии», окончены. К радости создателей — успешно.

Двигатель — сердце будущей сверхлегкой ракеты. По планам разработчиков, через несколько лет она сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 10 кг полезного груза или от одного до десяти наноспутников за раз. Но пока космическая ракета — это далекий проект. У основателей компании «НСТР Ракетные технологии» есть маленький ракетный двигатель тягой 100 кг, создаются более мощный двигатель и метеоракета, способная взлетать на высоту 100 км. НСТР образовано от английских слов New Space Technologies Research (NSTR), переводить которые на русский не стали, а просто «русифицировали» аббревиатуру и добавили в название компании.

«Для меня все началось с туманности Андромеды: я увидел ее в детской энциклопедии, почему-то меня она потрясла. Подумал: хорошо бы полететь туда, — вспоминает один из основателей «НСТР Ракетные технологии» Николай Дзись-Войнаровский. В 1993‑м выпускник украинской школы поступил на факультет аэрофизики и космических исследований в московский Физтех, но после его окончания работать по специальности не пошел: «Тогда вся индустрия представала в очень мрачном свете». Молодой человек стал журналистом, но мысли о космических полетах не отпускали.

В середине 2000-х Дзись-Войнаровский познакомился с такими же энтузиастами: в Москве собралась группа, строившая маленький жидкостный ракетный двигатель. «Мы знакомились на форумах, посвященных космосу. До нас стали долетать новости про американцев-любителей, собиравших большие ракеты в гаражах, мы захотели сделать так же», — вспоминает он. Для работ снимали гараж в московском кооперативе и собирались там по вечерам: «Как бы «с мужиками в гараже», только собирали не машины, а маленькие ракетные двигатели».

Над двигателем в разное время трудились до десяти человек, вспоминает он. В качестве топлива использовалась концентрированная перекись водорода, которую выпаривали сами: достать 85-процентный концентрат, который можно использовать для заправки двигателя, было непросто, приходилось закупать 60-процентный, используемый в полиграфии для высветления бумаги. Детали проектировали сами и заказывали у токарей: «Эффективность всего этого, конечно, оставляла желать лучшего, но это была проба пера — мы тогда совсем ничего не знали, для нас это было хобби».

Построить ракету и отправить ее в космос группе любителей не удалось, но гаражный кружок оказал большое влияние на до сих пор немногочисленное сообщество российской частной космонавтики. Из гаража вышли люди, решившие попробовать свои силы в реальных космических проектах. Первым из них стал «Селеноход».

Первые попытки

В 2007 году компания Google и фонд поддержки революционных инноваций X Prize запустили конкурс для инженеров на создание первого частного лунохода. Победителю Google Lunar X Prize пообещали $20 млн. В гонку вступила и команда из России: 20 специалистов под руководством Дзись-Войнаровского более четырех лет работали над своим вариантом аппарата. «Сейчас я понимаю, какая это была авантюра, но в 2007 году о частном луноходе думали и говорили все, кто интересовался космосом, Google об этом позаботился, — улыбается Дзись-Войнаровский. — Мы были достаточно молоды, чтобы рискнуть временем и деньгами, и неопытны, чтобы не понимать, с чем именно нам предстоит столкнуться». Тогда казалось, что дело вполне подъемное. Первое — договориться с НПО им. С.А.Лавочкина, главным российским разработчиком лунных станций, и отдать им разработку модулей, которые отделятся от ракеты, отправят луноход к Луне, а затем опустят его на ее поверхность. Второе — найти инвесторов и убедить их в перспективности проекта. «Это, конечно, была наивная схема, которая быстро разбилась о реальность: НПО им. С.А.Лавочкина выкатило нам прайс-лист в $100 млн, что даже близко не стояло с размером приза за первое место».

Все можно было сделать за гораздо меньшие деньги, но госпредприятие не было заинтересовано в поисках новых схем ради маленького авантюрного проекта и хотело продать отработанные решения, считает Дзись-Войнаровский. Любители сами придумали, как снизить вес аппарата до 5 кг и удешевить проект: подвесить луноход к лунной станции, которую разрабатывает НПО им. С.А.Лавочкина, и отделиться от нее после того, как станция прилунится. По словам Николая, это снижало затраты на разработку и тестирование примерно до $1,5 млн. Но организаторов конкурса не устроило, что лететь на Луну аппарат будет с российской государственной станцией, найти инвесторов или собрать деньги на полет с помощью краудфандинга не удалось, и в 2013‑м команда вышла из гонки за $20 млн.

Проект «Селеноход» прожил еще несколько лет: часть его команды на грант «Сколково» продолжала разработку систем стыковки для малых аппаратов. Другие участники создали стартап RoboCV и работают над системой компьютерного зрения, которая проектировалась для лунохода. Сам Дзись-Войнаровский из проекта ушел, продав свою долю одному из сооснователей «Селенохода», продолжившему работу по сколковскому гранту — вырученных денег хватило на первый взнос за ипотеку. И пошел на работу в стартап товарища по «Селеноходу» Александра Ильина «Лин Индаст

www.rbc.ru

Ракетная печь (постройка) — DRIVE2

Тема по резке, сварке, сборке печи.

Еще в прошлом сезоне по весне закупил 2 газовых баллона, залил водой до верху и распилил, так они все лето провалялись.
Заодно, было время подумать над конструкцией. (хотел сделать как можно проще и в то же время эффективней, что бы меньше операций по резке и сварке.)

Родилась идея из двух кусков профиля 100х100 и 160х160, в качестве райзера(вертикальной трубы дожига газов) выступает метр 108мм трубы.
Лежанку сразу заузил, относительно всех прочих диаметров около 75мм в высоту. (вероятно, правильней сделать это заужение ближе к райзеру, но потребуется принципиально другой конструктив зольника.)

Итак, отрезаем первый кусок порядка 30-40 см, отпиливаем от него дно (П образная часть с захватом стенок около 20 мм)
Отрезаем второй и режем скос под углом, что бы получить желаемый угол для бункера, привариваем не забывая пропилить окно в первой детали.

отрезок из окна приварил в торец топки, поскольку зольник съемный и топка не обслуживаемая решил ее заварить (подумал, так дрова будут лучше скатываться) Решение довольно спорное, т.к бункер приварен уже под уклоном, и дополнительный наклон актуален скорее для мелких дров, большие его не любят и скатываются поджимаясь ближе к лежанке. Быть может, не плохим решением будет сделать весь бункер из профиля порядка 120х120-140х140мм.

Отрезаем третий, и пилим примерно пополам (это будет отсек зольника, можно сделать открытым, я сделал съемную ванночку, которая одновременно выполняет роль колосников)
Прорезаем окно под колосники к зольнику, и свариваем этот профиль этажеркой под топку. (получаем дно для топки)

Аналогичным образом приваривается дно для зольника из куска который отрезали от первой заготовки. (топки) Это будет воздухозаборник для вторичного воздуха, его надо будет закрыть снизу любым куском металла.

Далее, привариваем трубу "райзера" (вертикальный канал печки служит для дожига газов).

Изолируем от зольника и сверлим отверстия для вторичного воздуха.

Думаю, отверстий можно гораздо больше

Закрываем отверстия П-образным профилем(я нарезал половинки из тонкого 50х50) и связываем с нижним воздухозаборником.

Думаю, что канал вторичного воздуха можно и пошире сделать, что бы меньше было сопротивление, боюсь в таком варианте воздуха может не хватать.

Теперь, надо установить теплосберегающую рубашку, в которую, можно засыпать вермикулит для большей эффективности.

Берем профиль 160х160х4мм. (мне хватило ровно 50см)
Размечаем и вырезаем окошки так, что бы он оделся сверху на всю конструкцию и приваривался в более холодной части, ближе к отсеку вторичного воздуха.

Обвариваем.

Теперь дело за баллоном.
Первый баллон выступает за основание, второй полностью за колпак.

Отрезаем от первого сперва 2 колечка примерно по 50мм, пригодятся :)
все остальное, рекомендую под основание. (я сделал меньше и печка получилась низковата, так что пришлось потом переделывать и врезать снизу остаток баллона примерно в 150мм)

Замеряем, сколько у нас остается расстояние от дна колпака до трубы райзера, нужен зазор порядка 50-100мм.

Вырезаем окно в баллоне под конструкцию:

Тем, что отрезали от баллона можно заварить тыловой торец профиля 160х160.
Но сперва примеряем конструкцию и отрезаем кусок для восстановления части баллона над рубашкой топки.

Вставляем конструкцию, и обвариваем.

Под колпак, необходимо герметизировать стык от пропуска дыма, обычно делают нишу и прокладывают асбестовый шнур, что я и сделал.
Во внутреннюю часть, вварил 2 кольца что бы получить толщину порядка 8мм что бы влез толстый шнур.

Подравниваем на свое усмотрение фронтальную часть рубашки.

Теперь надо подумать над воздухозаборником под первичный воздух.
Я решил отойти от канонов и сделал так. Захотелось, что бы огонь было видно.

Потом приварил небольшой кормашек на всякий случай, вдруг захочется сделать крышечку что бы закрывать ну и что бы ничего из печки не вываливалось.

Что касается утепления райзера, решил, что толстую трубу городить туда избыточно, не думаю, что там будут такие температуры что бы прожечь обычную оцинкованную.
В итоге труба просто вставляется в заранее приваренный бортик в рубашке и в верхней части стягивается с трубой райзера хомутом.
Пока не нашел вермикулит по эксплуатирую в таком варианте, посмотрим на сколько жизнеспособно решение.

Предварительный итоговый вариант следующий:

www.drive2.com

Ракетная печь в гараж (Rocket Stove)(часть 2) — DRIVE2

Ну что, продолжаем разговор, как говорил Карлсон!
Вес конструкции все увеличивается и увеличивается, с трудом уже ворочую. Вес ориентировочно уже 40-50 кг, если не больше!

Продолжение следует!

Часть 1 www.drive2.ru/b/2522354/
Часть 3 www.drive2.ru/b/2528185/

Заготовка печи

Привариваем загрузочный бункер с воздуховодом первичного воздуха и зольник

Другой ракурс

Появились очертания печки

Примеряем заготовку воздуховода

Это только заготовка с ней еще будет работа

Привариваем воздуховод сплошным швом

Закрываем воздушную камеру вторичного воздуха и обвариваем герметично

Привариваем заглушку кожуха рабочей трубы

Заглушка на 1 см больше, чем сама труба для удобства сварки

Переворачиваем печку на другой бок, кроим из остатков 120 х 120 х 3 кожух под утепление топки. Толщиной 40 мм

Примеряем и варим

Все это будет утепляться перлитом

Другой ракурс

www.drive2.ru

Как построить ракету за три простых шага

Итак, вы прочли последние новости об Илоне Маске или Джеффе Безосе (главе Amazon — прим. перев.), а может покопались в книгах по истории и поняли, почему Роберт Годдард и Вернер фон Браун стали легендами. И тут вам в голову пришла гениальная мысль — а почему бы не заняться ракетостроением самостоятельно? 

Должен отметить, что текст ниже — это всего лишь подход теоретика-астрофизика к созданию ракет, и в нем, очевидно, не хватает многих... ну, давайте просто назовем их «критически важными деталями». Ракеты — одни из самых сложных творений, которые когда-либо создавались человечеством, и они требуют малость большего описания для их постройки, чем дает эта статья, так что мое уважение инженерам, которые на самом деле проектируют и строят их.

Тем не менее, ракеты полагаются на некоторые удивительно простые физические принципы. Хотя шаги ниже точно не дадут вам полноценного ракетного двигателя, они пояснят, почему мы делаем ракеты так, как мы делаем, и никак иначе.

Шаг первый: сохранение импульса

При движении по поверхности Земли или по воздуху мы полагаемся на сохранение импульса, чтобы двигаться вперед. Когда мы отталкиваемся от земли или машем крыльями в воздухе, то земля или воздух в свою очередь отталкиваются от нас. Поскольку Земля несколько больше нас, сохранение импульса означает, что мы сдвигаемся сильно, а вот Земля — едва ли.

Но космос — это совсем другая история. В этом холодном вакууме не на что давить. Ноги, крылья, пропеллеры и самолеты бесполезны. Но это не означает, что сохранение импульса внезапно перестает работать. Вместо этого, чтобы двигаться вперед, нам, по сути, нужно взять импульс с собой.

Тут тот же принцип, что и в том случае, когда вы находитесь на льду озера или в офисном кресле на колесиках. Если вы возьмете часть массы, которую вы носите с собой (обувь, снежок — что угодно), и отбросите ее от себя, то вы немного проедете в противоположном направлении. Конечно, то, что вы выкинули, имеет вес сильно меньше вашего, поэтому вы проедете в обратном направлении на достаточно небольшое расстояние, но все еще вам удалось сдвинуться, используя только самого себя.

Итак, чтобы иметь летающую в космосе ракету, вам нужно возить с собой ракетное топливо. Оно может быть любым, и когда вы его выбросите через заднюю часть ракеты, вы пролетите немного вперед. Прогресс!

Шаг второй: плывите по течению

Но стратегия «положить топливо в ракету и проделать дырку на задней ее стороне», вероятно, будет не самой эффективной. Вот почему вам нужно заменить свое отверстие соплом: в частности, соплом де Лаваля, названным в честь его изобретателя. Конкретно это сопло сужается до узкой горловины, а затем расширяется в куполообразную камеру, где выходное отверстие намного шире, чем входное. Уникальная форма сопла делает что-то волшебное с потоком ракетного топлива, что привело Годдарда в восторг в начале 1900-ых.


Когда топливо попадает в узкую горловину, оно ускоряется. Это происходит потому, что жидкость крайне плохо сжимается — для этого требуется гигантское давление, но его в сопле нет. Таким образом, чтобы общая масса жидкости протекала с одинаковой скоростью, она должна преобразовываться с «широкой и медленной» на входе в «узкую и быструю» посередине. Каждое вещество имеет свою собственную скорость звука (скорость, с которой распространяются звуковые волны в нем), и если вы правильно настроите горловину сопла, жидкость станет звуковой в момент перемещения по ней.

А звуковые и сверхзвуковые жидкости обладают особым свойством, которое прямо противоположно их дозвуковым собратьям: вместо замедления при повторном расширении из-за сложной динамики жидкости они... ускоряются. Поэтому, когда такая жидкость выходит из сопла, она получает дополнительный импульс. Кроме того, специальная куполообразная форма сопла на выходе позволяет жидкости продолжать прижиматься к его корпусу, еще больше увеличивая итоговый импульс.

Шаг третий: повинуйтесь тирании

Итак, у вас есть топливо и сопло. Что осталось? Правильно, вам нужно что-то, чтобы привести все это в действие: источник энергии, который вам также нужно упаковать с собой. В случае бросания вещей на скользком льду вы принесли свою энергию в виде завтрака, который вы употребили раньше и хранили для последующего использования. 

Но зерновые и молоко — не самый лучший источник энергии для космической энергетики, поэтому химические ракеты оказались настолько успешными. Создавая мощную смесь топлива (например, высокоочищенный керосин) и окислителя (например, кислород), можно высвободить и использовать невероятные объемы энергии в последующих экзотермических реакциях. Разумеется, имеются и другие комбинации, и в некоторых случаях топливо самовоспламеняется при правильных условиях или существует в твердой форме перед использованием по назначению.

В любом случае, результат тот же. Еще одна полезная «фишка» химических ракет заключается в том, что смесь топлива служит в качестве движителя — результаты энергетических реакций «запихиваются» в сопло де Лаваля, толкая ракету вперед. Это здорово.

Но тот факт, что вы должны нести свой собственный источник топлива и энергии, резко ограничивает то, что может сделать ракета. Это регулируется формулой Циолковского — простой связью между энергией, необходимой для достижения цели, энергией, запасенной в топливе, и долей общей массы ракеты, занятой топливом.

Если вы хотите улететь дальше или поднять более тяжелый объект на орбиту, вам нужно больше топлива. Но увеличение объемов топлива увеличивает и общий вес ракеты, и именно эта «тирания» объясняет, почему современные ракеты имеют от 80 до 90 процентов топлива по массе — все для того, чтобы вывести совсем небольшую полезную нагрузку в космос. Поэтому и используют многоступенчатые ракеты — убирая используемые ступени, вы тем самым уменьшаете общий вес ракеты, а, значит, ускорение от следующей ступени будет более эффективным.

Можете улетать

Что в итоге? У вас есть все необходимые компоненты ракеты: сохранение импульса, ракетное топливо, сопло причудливой формы и источник энергии. И все, даже самые нестандартные ракеты, следуют тем же основным принципам. Соплом могут быть электрические или магнитные поля, а источником энергии — топливо, ядерные реакции или само Солнце. Но, несмотря ни на что, шаги выше — единственный способ получить ракету в космосе.

www.iguides.ru

Самодельная крылатая ракета всего за 3 тысячи фунтов | Мир | ИноСМИ

Не стоит волноваться по поводу российских лабораторий по изготовлению биологического оружия, а также по поводу ядерной программы Северной Кореи. Самая большая угроза мировой безопасности находится в гараже, в Новой Зеландии. Энтузиаст-авиамоделист из Северного Острова заявляет, что у него в гараже есть крылатая ракета ценой всего 3000 фунтов стерлингов, и он собирается опубликовать инструкции по ее изготовлению в интернете. Брюс Симпсон приобрел глобальную спутниковую систему определения координат (Global Positioning System) для своей ракеты на онлайновом аукционе (eBay) всего за 75 фунтов стерлингов, а инструкцию по управлению полетом ракеты также купил через Интернет менее чем за 300 фунтов стерлингов.

Симпсон утверждает, что его ракета будет иметь дальность полета в 100 км. Скорость полета ракеты будет достигать 800 км. в час, и она будет способна нести боеголовку весом в 10 кг. Для своей ракеты он использовал двигатель реактивного самолета подобный тому, который был в самолете German V1 времен Второй мировой войны. Конструктор-самоучка уверен, что его ракету можно транспортировать на грузовом автомобиле, наводить на цель и запускать прямо с обочины дороги.

"Конечно, цель этого веб-сайта не в том, чтобы снабдить террористов планами рабочей крылатой ракеты, а в том, чтобы доказать, что мир должен быть подготовлен к этому типу усовершенствованного нападения», - говорит он на своем веб-сайте. Симпсон поместил на своем веб-сайте объявление: "Крылатая ракета "сделай сам": (DIY-do it yourself) смотрите, что я создаю в одиночку за 5 тысяч новозеландских долларов" (около 2,5 тысяч долларов США- прим. пер.). Конструктор сообщил на сайте, что за две недели его сайт посетили 250 тысяч посетителей.

Однако главный редактор британского журнала Jane's Missiles and Rockets Даг Ричардсон выражает сомнение в том, что эта ракета в состоянии нанести серьезный удар по объектам. "Вы можете дешево создать крылатую ракету, но гораздо труднее сделать ее способной преодолевать защитные системы", - подчеркнул он.

Между тем представители полиции Новой Зеландии отказались ответить на вопрос, будет ли возбуждено уголовное дело в отношении Симпсона. При этом они отметили, что "сборка крылатой ракеты - это не то занятие, которым мы рекомендуем заниматься дома.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Теперь мы есть и в Instagram. Подписывайтесь!

inosmi.ru

важные открытия, которые были сделаны в гараже

Существует легенда, что давным-давно люди парковали свои автомобили в гараж и хранили там картошку зимой. Но что же происходит сейчас? Уже давно не секрет, что для изобретения чего-то гениального вам обязательно понадобится гараж. Это место представляет собой лес инноваций, а также тихое убежище, где гений может процветать и развиваться.

Знали ли вы, что некоторые из самых впечатляющих продуктов в мире были изобретены в гаражах? Их не нужно арендовать, там достаточно места для молодых изобретателей, а если вам придет гениальная идея в 4 утра, то вы запросто сможете приступить к ее реализации.

Икона разочарования и огорчения для детей

Знаменитая игрушка Etch-A-Sketch (“Волшебный экран”) вызывала у многих детей раздражение, потому что чаще всего они попросту забывали, в какую сторону нужно было крутить циферблат, чтобы не испортить рисунок. Иногда на создание изображения уходили часы, а превратить его в хаос можно было одним движением.

В любом случае эта развивающая игрушка была разработана не в корпоративной штаб-квартире, а в обычном гараже французским изобретателем. Андре Кассань назвал свое творение L'Ecran Magiqu", что означает “Волшебный экран”. Изобретатель был уверен, что его работа удивительная, ведь она не требовала батареек и ручек с сохнущими чернилами.

Эскиз впервые был показан на международной выставке в Нюрнберге в 1959 году, но никто не оценил работу Андре. Но Ohio Art Company решила начать массовое производство игрушки в 1960 году.

Пылесос, который будет работать вечно

Джеймс Дайсон наиболее известен благодаря изобретению пылесосов, которые "никогда не теряют мощности всасывания". Пока гений работал над своим творением, жена поддерживала его на протяжении пяти лет. За это время Джеймс создал не 10 или 20 прототипов своего продукта, а более 5.000. Творение принесло изобретателю хорошее состояние.

Это невероятно, но если верить подсчетам, мужчина выпускал новый прототип каждые три дня. В любом случае так началась знаменитая компания Dyson, которая сегодня занимает территорию более 200.00 квадратных метров, имеет несколько тысяч сотрудников и известность во всем мире.

Икона интернета

В гаражах Силиконовой долины творятся невообразимые вещи. Но именно там вы не найдете "нормальных" людей, которые паркуют автомобили, кормят кошку, хранят старые вещи или перебирают детали от двигателя. В Силиконовой долине свое понятие адекватности, поэтому люди там разрабатывают всевозможные высокотехнологичные продукты, включая любимую поисковую систему всех людей мира.

Если вы не можете обойтись без постоянного потока информации, а также регулярно вбиваете запросы в строку Google, знайте, что она была разработана в миниатюрном гараже. Как рассказывают создатели, мировая компания фактически получила свое начало в общежитии Стэнфордского университета. Первый офис был сделан в гараже в пригороде Менло-Парке (Калифорния). Сегодня этот продукт знает, где вы находитесь, всегда дает ответы на интересующие вас вопросы, подыскивает отель во время отпуска и показывает забавные видео с котятами.

Устройство связи, которое предшествовало IPhone

Задолго до того как гараж получил свое истинное предназначение, а именно защищать автомобиль от угонщиков и погодных условий, а также хранить инструменты, необходимые для ремонта машины, он был простым сараем. Но уже тогда он стал местом инноваций для многих предприимчивых людей. Александр Грэм Белл много работал в своей маленькой мастерской, которая находилась в Онтарио (Канада).

И хотя знаменитый первый голосовой звонок был сделан в Бостонском пансионе, агентство Parks Canada говорит, что настоящий первый вызов был сделан в сарае изобретателя. Сам Александр Белл работал не только в этой мастерской. У него была просторная лаборатория в Вашингтоне за отцовским домом. Этот сарай в конечном итоге был преобразован в трехкомнатную резиденцию с тремя ваннами. Совсем недавно недвижимость была выставлена на торги. Всего лишь за 2 млн долларов некоторые счастливчики смогли прикоснуться к истории и стать частью места, где разрабатывалось незаменимое теперь изобретение.

Не компьютер Apple, хотя…

Считается, что одна из самых любимых легенд Силиконовой долины - история о компьютере Apple и гараже, в котором он был изобретен. На самом же деле это не так. В 2014 году соучредитель компании Стив Возняк признался, что никаких фактических открытий не было произведено в маленькой штаб-квартире. Ни планирования продукции, ни прототипирования, ни проектов - одним словом ничего.

Однако у этой истории есть доля правды. В 1938 году Дэйв и Люсиль Паккард взяли в аренду первый этаж дома и соседний гараж, а их приятель Билл Хьюлетт переехал в маленькую хижину по соседству. Хьюлетт и Паккард создали легендарное партнерство. Они не создавали персональные компьютеры, но изобрели осциллятор, который позже продали Disney. Позже их компания стала одним из гигантов в индустрии персональных компьютеров.

Именно ракета

Не все изобретатели стремятся изменить мир к лучшему. Самое известное изобретение, созданное в гараже, - ракета Sidewinder. Было удивительно, почему в военно-промышленном комплексе не собрали ее гораздо раньше, ведь там есть круглосуточное наблюдение, вооруженные патрули и проверка всех сотрудников.

Но нет, эта ракета была создана в бытовых условиях, из-за чего и шокировала окружающих. Во время разработки этого оружия использовался не один, а несколько гаражей. Создатели даже использовали свои собственные автомобили для тестирования системы наведения. Однако это было 60 лет назад, так что остается надеяться, что военная поддержка смертоносного оружия, разработанного в гараже, осталась в прошлом.

Клей для декупажа

Если пылесосы действительно могут изменить мир к лучшему, а именно избавить от пыли и грязи, то как тогда работает обычный клей для декупажа под названием Mod Podge? По словам Марты Стюарт, этот продукт был изобретен в гараже Мод Подж которая мечтала создать специальную массу, чтобы облегчить процесс декорирования поверхностей. Женщина не только спроектировала клей, она также доказала его эффективность, украсив свой автомобиль Volkswagen Beetle с помощью техники декупажа.

Новомодный способ продажи вещей, а также вещания

В гараже был разработан праотец радио, а также праотец рекламы. Согласно истории Питтсбурга, первая радиостанция была запущена в 1916 году, когда оператор любительской станции по имени Фрэнк Конрад построил 75-ваттный передатчик в своем гараже в Пенсильвании, а затем использовал его для передачи музыки. Вскоре после этого мужчина благословил мир первой рекламой, когда предложил упомянуть местный музыкальный магазин в эфире в качестве обмена на бесплатные записи, тем самым прокладывая путь маркетингу.

Концепцию вещания оценили быстро, впрочем, как и концепцию бартера ради успеха. Сегодня мы живем в мире, где каждый человек любит подпевать любимой радиоволне, несмотря на то, что видеорегистраторы записывают этот мини-концерт.

Как спасти жизнь миллионам

Только представьте, что кто-то разработал в своем гараже медицинский аппарат, который вскоре изменит жизнь невероятному числу людей. Эрл Баккен изобрел первый аккумуляторный носимый кардиостимулятор. Мужчина разработал прототип по просьбе хирурга, который осознал, что не все люди имеют возможность подключить аппарат к сети.

Первый портативный кардиостимулятор в конечном итоге превратился в компанию стоимостью 30 млрд долларов, которая в настоящее время является крупнейшей корпорацией в мире. Сегодня Medtronic, который Баккен основал вместе с зятем, состоит из 86.000 человек, большинство из которых не изобретают вещи в гаражах.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

fb.ru

Часть 5. Стартовые сооружения / Habr


Стартовые сооружения — это отдельный интересный аспект космической техники. В самом деле, ракету надо собрать, вывезти на стартовый стол, ещё раз проверить, заправить, посадить экипаж (если пуск пилотируемый) и запустить. И каждая из задач бросает вызов инженерной сообразительности, материаловедению, сопромату и множеству других дисциплин.

Введение

Для того, чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо объяснить используемые термины и рассказать в общем, как происходит пуск ракеты-носителя.
Прежде всего, ракету-носитель и полезную нагрузку доставляют на космодром. Ракета-носитель практически всегда доставляется в разобранном виде, потому что так её проще перевозить. Затем ракету и полезную нагрузку собирают в одно целое и проверяют в специальном здании, которое для разных ракет в разных странах имеет множество различных названий: МИК (монтажно-испытательный комплекс), техническая позиция, технический комплекс, VAB (Vertical Assembly Building, здание вертикальной сборки), assembly building (здание сборки) и т.п. Затем ракета-носитель, обычно в сборе вместе с полезной нагрузкой, транспортируется на специальную площадку, с которой происходит пуск. Эта площадка имеет также множество названий — стартовый комплекс, стартовый стол, стартовое сооружение и т.п. Ракета, поставленная вертикально, весьма высокая штука, поэтому обычно есть т.н. башня обслуживания, которая позволяет добраться до нужных мест на уже установленной ракете.
Когда ракеты были маленькими

Чем меньше ракета, тем проще стартовый комплекс и меньше трудностей с ним. На заре ракетостроения весь стартовый комплекс состоял из ровной бетонной площадки, опоры для ракеты на небольших ножках и простенькой башни обслуживания:

Фау-2 и приставные лестницы.


Более продвинутый вариант башни обслуживания. Конус внизу установлен для равномерного выброса газов в стороны.

Даже на пилотируемых пусках со стартовыми комплексами небольших ракет не было особых сложностей:

1961 год, первая пилотируемая миссия программы «Меркурий» — «Mercury-Redstone 3». Башня движется на рельсах, технология аналогична строительному крану. Под стартовой опорой виден такой же конус для равномерного рассеивания газов.

В принципе, для небольших ракет такой подход жив и сегодня. Небольшая стартовая масса означает сравнительно небольшую мощность двигателя и отсутствие проблем с отведением газов, сравнительно короткое воздействие высокой температуры, что снижает требования к материалам.

РН «Космос-3М», совсем недавно снята с эксплуатации. Слева видна башня обслуживания, справа — простой стартовый стол.

На Западе примерно то же самое — небольшую ракету можно поставить на старт промышленным автокраном:

Слева Taurus, справа Minotaur V.

И пускать с более высокого, но всё равно простого стартового сооружения:

Слева Taurus, справа Minotaur V.

Как расцветал тюльпан

Наверное, самый необычный стартовый комплекс — у семейства ракет «Р-7». Во-первых, это единственный комплекс, в котором ракета не стоит на столе, а подвешена за середину. Во-вторых, в ранних версиях стартовый стол поворачивается целиком перед запуском. Ну и в-третьих, вместо башни обслуживания сделаны две «полубашни», которые, к тому же, отходят от ракеты поворотом в вертикальной плоскости. Почему были приняты такие решения?
Решение по первому пункту очень хорошо описано у Б.Е. Чертока. У ракет семейства Р-7 первая и вторая ступени собраны в пакет. И этот пакет очень плохо устанавливался на стартовый стол — требовалось серьезное усиление хвостового отсека, а это лишний вес, и возрастало ветровое сопротивление. Даже были идеи построить стену вокруг старта. Эскиз транспортного устройства, которое вывозило ракету и ставило на четыре стартовых стола, по одному для каждого бокового блока, тоже никого не воодушевлял. И тут возникла очень красивая инженерная идея. В полёте усилия боковых блоков передаются на центральный блок через их верхние части. Так почему бы не подвесить ракету на старте за эти же самые силовые узлы? В этом случае ракета на старте испытывает те же нагрузки, что и в полёте, и не надо специальных мер по усилению конструкции. А погружение ракеты внутрь стартового сооружения решает проблемы с ветровой нагрузкой.

Схема стартового стола. В самом низу есть ещё выдвижной стол для доступа персонала, здесь не показан.

Пункт два исходил из задачи облегчения работы системе управления. В то время развернуть ракету вместе со стартовым столом перед пуском было проще, чем настраивать разворот после старта для аналоговой системы управления. Сейчас, в век компьютеров, это уже анахронизм. На Байконуре столы умеют поворачиваться, и это используют, как доставшееся в наследство, а на новых стартовых комплексах (Куру, Восточный) столы уже без поворотных устройств.

Фото стартового сооружения в Куру.

Третий пункт обусловлен постоянными апгрейдами ракет семейства «Р-7». Сначала была простая одноуровневая площадка:

Когда «Р-7» стала «Востоком», к одноуровневой площадке добавили подвижную башню обслуживания:

Для «Восходов» и «Молний» ещё добавили уровней:

Итог немного предсказуем :)

Это Плесецк, тут 9 уровней, на Байконуре 8.

Большая фотография, очень красиво

Несмотря на красивый вид, сооружение не очень комфортное. Площадки открытые, продуваются всеми ветрами, и работа в мороз или жару — это незаметный героизм стартовых расчетов. Поэтому, когда стали строить старт «союзов» в Куру, спроектировали обычную мобильную башню (был ещё один фактор, о нем будет чуть позже):

Хороший результат эксплуатации новой башни привел к тому, что на «Восточном» будет такая же.

Пушки к бою едут задом

Отдельная интересная дилемма — это транспортировка ракеты на старт. И, конечно же, есть много возможных вариантов решения, со своими плюсами и минусами. Во-первых, ракету в сборе можно вообще никуда не везти — собрать сразу на старте, проверить и пустить. Во-вторых, ракету можно собрать горизонтально, отвезти на старт, установить её вертикально, и пустить. В-третьих, ракету можно собрать вертикально, и отвезти на старт сразу в вертикальном положении. А ещё можно эти варианты смешать.

Первый вариант реализуют, в основном, для небольших ракет (потому что это просто):

Снова Taurus. Слева, укрытая синим, первая ступень.

Также с этим вариантом экспериментировали, внезапно, индусы. Ракета PSLV собиралась сразу на стартовом столе.

Достоинства:

  • Не нужно возить ракету на старт.

Недостатки:
  • Нужно увозить от старта монтажно-испытательный комплекс.

Понятно, что с ростом размеров ракеты, МИК становится возить сложнее, чем ракету.

Вариант второй — это советская/российская школа, а также SpaceX. «Союзы», «Протоны», «Космосы», «Н-1», «Энергии», «Зениты» и «Falcon'ы» едут на старт в горизонтальном положении. Транспортер также является установщиком, и вертикализует ракету.

Достоинства:

  • Длинный МИК построить проще, чем высокий.
  • Везти в горизонтальном положении проще.

Недостатки:
  • От ракеты и полезной нагрузки требуется дополнительная прочность на изгиб.

Вариант третий — это школа США. Затем к ним присоединились Индия, Китай, Европа.

«Великий поход», пилотируемый вариант, Китай.

Достоинства:

  • На ракету и полезную нагрузку действует сила только в направлении «верх-низ».
  • Не нужен установщик и процедура вертикализации.

Недостатки:
  • Нужен высокий МИК.
  • Несколько более сложная транспортировка.

Четвертый вариант — это космодром Куру. Дело в том, что европейские спутники часто просто не рассчитаны на транспортировку в горизонтальном положении. Для экономии веса они лишены прочности на изгиб. Но что делать, если «Союз» спроектирован для горизонтальной транспортировки? Решили сделать гибридный способ — первые три ступени едут как обычно, горизонтально, а полезная нагрузка с разгонным блоком устанавливаются уже на старте. Это — вторая причина создания мобильной башни обслуживания.

Достоинства:

  • Сочетает в себе удобства горизонтальной транспортировки и вертикальной сборки.

Недостатки:
  • Требуется чистая комната, мини-МИК в башне обслуживания.
Дилемма башни

Следующий вопрос — а нужна ли вообще башня обслуживания? Давайте все проверки проводить в МИКе, а пусковые операции производить автоматикой. В этом случае некому и незачем будет ходить по башне обслуживания, и её вообще не нужно будет строить. Идея привлекательная, но, как выяснилось, у неё есть и свои недостатки. Её первыми реализовали в СССР для ракеты «Зенит». Процесс установки, заправки, подготовки к пуску и пуска был полностью автоматизирован и не требовал от человека ничего кроме работы головой и нажатия кнопок. Старт получился простым и минималистичным:

Всё бы хорошо, но такой старт, во-первых, непригоден для пилотируемых пусков. Для того же «Зенита», который решили сделать пилотируемым, пришлось строить «скворечник» башни обслуживания:

Второй недостаток — на старте ничего нельзя исправить. Если возникает мелкий отказ, который при наличии башни можно было бы исправить за полчаса, ракету приходится снимать со старта и везти обратно в МИК. Башня также отсутствует у SpaceX, и те, кто следят за пусками Falcon'ов, наверняка заметили, что пуски регулярно переносятся на более позднюю дату. Конечно, неисправности бывают разные, и не все можно устранить на месте, но наличие башни дает возможность исправлять мелкие отказы быстро.
Дилемма башни 2

Ещё один вопрос, опять же связанный с башней — это вопрос её подвижности. Насколько необходимо и обосновано тратить деньги на то, чтобы башня могла отъезжать от старта? Тут руководствуются инженерной целесообразностью. Неподвижная башня должна выдерживать взрыв ракеты на старте. Подвижная же должна иметь моторы, колёса и рельсы, а также систему растягивания и собирания коммуникаций и трубопроводов. Что получается проще, дешевле и привычнее, то и делают. Здесь нет национальных школ, в каждом проекте инженеры делают как считают более удобным. Например, для «Протона» сделали мобильную башню:

Панорама стартового комплекса, вид с самого верха башни обслуживания.

А для «Ангары» — уже стационарную:

Трон Гулливера

Нельзя оставить без внимания стартовые комплексы для сверхтяжелых ракет. Размеры и сложность этих систем, а также выбранные технические решения просто поразительны.

Американцы действовали в традициях своей школы — вертикальной сборки и транспортировки. Ключевым элементом стал тягач-транспортер, который возил ракету вместе с частью стартового стола и башни обслуживания. Это менее известно, но была ещё вторая половина башни, которую возил тот же тягач:

«Сатурн-V» с верхней частью стартового стола и одной башней обслуживания едет на старт. Вторая башня ждёт своей очереди в «тупике» дорог для тягача. Вдалеке видно здание вертикальной сборки.

Небольшой инженерный курьез. Миссии «Аполлонов» к станции «Скайлэб» и миссия «Союз-Аполлон» использовали этот же стартовый комплекс LC39, но меньшую ракету — Saturn-IB. Для того, чтобы ракета стояла напротив тех же мачт на гораздо большем стартовом сооружении, был сделан «детский стульчик» — ферменная конструкция, поднявшая ракету до высоты «Сатурна-V»:

Советская ракета «Н-1» тоже была сделана в родных традициях, её везли в горизонтальном положении на гигантском установщике два тепловоза по параллельным рельсам. Разве что башня обслуживания была несколько необычной — достаточно небольшой.

С началом разработки многоразовых кораблей стартовые комплексы ждала одинаковая судьба — они были переделаны под многоразовые корабли по обеим сторонам океана.
В США была сделана очень изящная башня обслуживания с поворотным элементом:

В СССР был сделан комплекс из двух башен рядом:

Большие трубы на левой башне — система посадки и аварийной эвакуации экипажа. Фото с сайта Буран.ру, копирайт пришлось отрезать при кадрировании.

Газоводы

Если вы внимательно смотрели на поверхность под стартовым столом на фотографиях, то наверняка заметили туннели, проёмы, углубления. Это газоводы, они нужны для отведения выбрасываемых ракетой газов. Для мощных двигателей тяжелых ракет простого конуса под днищем уже недостаточно. Конструкция их может быть разной, в США чаще использовали насыпной стартовый стол с орошаемыми водой газоводами на уровне земли. Вода смягчает ударную волну и снижает температурную нагрузку на стенки. У нас газоводы обычно сухие и расположены ниже уровня земли. Апрельский пуск «Falcon'a» показал, что в случае использования орошаемых подземных газоводов стоит следить за уровнем жидкости в них — ракета стартовала сквозь фонтан грязи, хорошо, что это не вызвало проблем.
Заключение

В заключение красивое видео замедленного пуска «Зенита» на «Морском старте». Видна работа стартовых механизмов и испарение падающего льда.
Для навигации

Это — пятый пост цикла. Прямые ссылки на предыдущие:
  1. Первый пост.
  2. Твердотопливные двигатели.
  3. Виды жидкого топлива, геометрические размеры, транспортировка.
  4. Схемы двигателей и внутренности баков.
Источники

  1. ЦЭНКИ. Стартовые и технические комплексы.
  2. КИК СССР — уникальные фотографии.
  3. Панорамы сайта ФКА Роскосмос.
  4. Отдельное спасибо за шикарные фотографии сайту loveopium.ru и блогеру russos.

habr.com

Простым сверхлегким ракетам что-то не везет / Habr

В последние годы формируется новый класс ракет-носителей — сверхлегкие, очень простые и стартующие с рельсовых направляющих. И им что-то не везет — в конце 2015 года аварией закончился первый пуск американской РН Super Strypi, а 14 января этого года неудачно прошел запуск переделанной из геофизической в космическую японской ракеты SS-520-4. Будущее обоих проектов туманно, а жаль — там используются интересные технические решения, и такой тип ракет-носителей теоретически может найти свою нишу.

Пуск 14 января


Изначально ракету хотели запустить 10 января, но старт перенесли из-за плохой погоды — скорость ветра превысила максимально допустимые значения. 14 января, ясным утром в 8:33 местного времени ракета красиво стартовала с направляющей.

В первые минуты информация была противоречивой — некоторые новостные агентства сообщали об удачном пуске, некоторые писали про потерю телеметрии. Но довольно быстро ситуация разьяснилась — телеметрия с ракеты пропала на 20 секунде, а без нее наземный ЦУП не дал команды на запуск двигателя второй ступени. Поднявшись на 200 км, ракета-носитель с полезной нагрузкой упала в Тихий океан.

Конструкция, циклограмма и полезная нагрузка


Ракета-носитель SS-520-4 является модификацией ракеты SS-520 из целого S-семейства японских геофизических ракет.


Фото: Wikipedia

Геофизическая S-520 способна поднять до 100 кг груза на высоту до 300 км и обеспечить не менее пяти минут невесомости для полезной нагрузки. Впервые она была запущена в 1980 году и последний раз стартовала в 2015. Добавив к S-520 вторую ступень, японское космическое агентство получило SS-520, которая уже могла поднять 140 кг до высоты в 1000 км. В этом варианте ракета успешно стартовала в 1998 году с космодрома Утиноура (также называется Кагосима по имени префектуры, где расположен) и в 2000 с полигона Свальбард в Норвегии. SS-520-4 — это, фактически, обозначение номера пуска, а не отдельного типа ракеты-носителя (чтобы было еще смешнее, суборбитальный пуск SS-520-3 еще не состоялся), но в этот раз на ракету поставили три ступени и сбрасываемый блок ориентации.


Фото: JAXA

Циклограмма выведения у ракеты-носителя была запланирована весьма необычной.

Первая ступень S-520, диаметром 0,52 м и длиной 6,1 метра, развивает среднюю тягу 14,6 тонн. При полной массе ракеты в 2,6 тонны начальное ускорение составило 5,6 «же», и оно только увеличивалось по мере выработки топлива и облегчения ракеты. Двигатель первой ступени работал 31 секунду, тратил 1587 кг твердого топлива, за это время разгонял ракету до 2 км/с и успевал поднять на высоту 26 км. При этом у первой ступени не было своей системы управления, она наводилась поворотно-подъемной рампой стартового устройства и в полете раскручивалась хвостовыми стабилизаторами, используя вращение для стабилизации полета.

На 67 секунде полета и высоте 81 км должен был сброситься головной обтекатель. Еще спустя секунду — отделиться первая ступень. Начиная с 79 секунды (высота 97 км) планировалось включение системы ориентации на сжатом газе. Питаясь от 5,7-литрового бака со сжатым азотом, импульсные газовые двигатели сначала вводили вторую и третью ступень в прецессию, и, через нее, должны были повернуть связку в горизонтальное положение. На 107 секунде блок ориентации по плану завершал работу и сбрасывался сорок секунд спустя.

На 157 секунде наземный ЦУП должен был вручную решить, дать ли команду на дальнейшее выведение. Если бы все прошло хорошо, эта команду должны были отправить на 164 секунде. На 180 секунде, когда скорость ракеты успела бы снизиться до километра в секунду, а высота — вырасти до 179 км, включился бы двигатель второй ступени. Вторая ступень длиной 1,7 метра с 325 кг топлива должна была за 24,4 секунды разогнать ракету до 3,6 км/с. На 235 секунде она бы сбросилась, и, спустя 3 секунды, должна была включиться третья ступень (длина 0,8 м, 78 кг твердого топлива на борту), которая бы разогнала полезную нагрузку до 8,1 км/с. В результате спутник массой 3 кг должен был выйти на орбиту 180х1500 км всего за четыре с небольшим минуты, хотя обычные ракеты выводят спутники примерно десять минут. При этом вторая и третья ступень не имели полноценной системы управления, стабилизировались вращением, а третья ступень даже не имела полноценных телеметрических каналов — на ней поставили небольшой модуль GPS, который через спутники связи Iridium должен был сообщить данные о высоте и скорости.

Профиль выведения тоже получался необычным — старт происходил круто к горизонту, а затем уже полезная нагрузка двигалась бы практически горизонтально.

Ракета-носитель имела начальную массу 2,6 тонны, что делает ее одной из самых легких космических ракет-носителей в истории космонавтики. Для сравнения, Super Strypi весила 28 тонн.

Полезной нагрузкой был кубсат формата 3U TRICOM-1 с шестью камерами для наблюдения Земли.


Фото: JAXA

Туманное будущее


Несмотря на простоту используемых технологий, на SS-520-4 Япония потратила $3,5 миллиона. Ожидалось, что последующие пуски будут дешевле, но пока неизвестно, будет ли развиваться программа SS-520, и если да, то как. Для сравнения, на Super Strypi потратили $45 миллионов с 2007 года, и, по состоянию на 2016 год, проект висит в воздухе — он не закрыт окончательно, но денег на новые ракеты не выделяют, и неизвестно, выделят ли.

Тем не менее, у самого принципа сверхлегкой ракеты-носителя для выведения наноспутников вполне может быть потенциал. Первые кубсаты были запущены в 2003, за последние годы было выведено больше трех сотен кубсатов разных форматов, и в манифесте только на 2017 год их содержится уже в районе двух сотен. Из студенческих и экспериментальных аппаратов наноспутники уверенно переходят на уровень прикладных. Как правило, сейчас их запускают попутной нагрузкой с «обычным» спутником или большими группами, а рыночная стоимость выведения оценивается в $250 тысяч за кубсат формата 3U (3 блока 10х10х11.35 см). Теоретически, за возможность быстрого выведения своего кубсата на отдельную орбиту заказчик может заплатить и больше. Именно здесь может найтись ниша простым ракетам-носителям, которые:

  • Используют твердое топливо, с которым проще и дешевле обращаться.
  • Минимизируют количество электроники — стартуют с рампы, стабилизируются вращением и вообще не используют системы управления на некоторых ступенях.
  • Уменьшают косвенные расходы за счет сокращения обслуживающего персонала, уменьшения в размерах и упрощения обслуживания.

Если найдется фирма, которая сможет перебороть проблемы, порождаемые этими техническими решениями (например, у Super Strypi двигатель первой ступени банально не выдержал вращения), переживет первые неудачи и сможет снизить цену запуска, то такие сверхлегкие ракеты-носители вполне смогут стать популярными на растущем рынке наноспутников.

habr.com


Смотрите также