Проект команды "Звезда"

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Logo-baza.png

Космическая база

Мы дали название нашей космической станции - "Nova"

Ivan.jpg


Давайте разберёмся из чего должна состоять наша космическая база. Современные космические корабли создаются из таких материалов как:

Из каких материалов будет состоять наша космическая база?

Корпус космической базы будет состоять из титановых сплавов и стали. Внутреннюю часть базы лучше сделать из стали, а внешнюю из титана. Титановые сплавы прочны, а сталь выдерживает очень высокие температуры. Теперь перейдём к топливным бакам. Если наше топливо будет газом, то выбираем - титан. Причина указана в пункте "Титан и титановые сплавы". Однако если топливо будет - жидкостью, то - алюминий. Остановимся на титане. Перейдём к одной из основных частей - двигателю. Наш двигатель будет ядерным. Ядерные ракетные двигатели позволяют достичь значительно более высокого (по сравнению с химическими ракетными двигателями) значения удельного импульса благодаря большой скорости истечения рабочего тела (от 8 000 м/с до 50 км/с и более). Камеру сгорания в двигателе сделаем из серебра, внутреннюю стенку двигателя сделаем из меди, потому что у меди хорошая теплопроводность, а внешнюю сделаем из стали.

Где же лучше расположить космическую базу?

324234.png


Базу, учитывая её габариты, лучше расположить в зоне пониженой астероидной активности. Наша база может перемещать по солнечной системе между другими планетами по безопасным зонам. В нашей космической базе присутствуют места посадки для звездолётов. Поэтому база может долго находится на одном и том же месте. Большинство нужных данных для исследований могут собирать звездолёты, а по необходимости и сама космическая база может переместиться в зону исследуемой планеты.

Рассмотрим модули, которые будут присутствовать в нашей базе.

1) Модуль "Тарелочные секции".


3321.png

Всего на нашей космической базе будут располагаться 8 посадочных мест для звездолетов (см. рисунок 1). В них будут располагаться склады и топливные запасы. А так же, по необходимости, будет производиться тех. обслуживание звездолетов. Этот модуль будет соединен с жилым комплексом.

2) Модуль "Жилой комплекс".


32423432.png

В этом модуле находиться места для отдыха членов экипажа. Здесь будет находиться весь технический персонал. В этом модуле будут проживать все члены космической базы, у каждого будет отдельная комната. Для каждого сотрудника будет предусмотрена своя униформа. Здесь же будет располагаться столовая с огромным запасом еды. А так же все санузлы и бани - это специальная бочка, в которой есть "свои космические" особенности - вроде не стекающей грязной воды. Этот модуль выполняет функции жизнеобеспечения. Содержит системы по переработке воды, регенерации воздуха, утилизации отходов и др.

3) Модуль "Исследования".


123456.png

Это один из самых важных модулей станции. Многофункциональный лабораторный модуль, в котором предусмотрены условия для хранения научного оборудования, проведения научных экспериментов. В нем располагаются системы управления полётом, энергетический и информационный центр. Помимо научного оборудования, установлены сетевые коммутаторы, обеспечивающие связь между компьютерным оборудованием станции. Так же тут располагаются солнечные панели для дополнительного обеспечения станции.

4) Модуль "Обзор".


Sadadasdsa.png

Это прозрачный обзорный купол. Используются для проведения экспериментов, наблюдения за космосом и Землёй.


Справочник металлов

Алюминий

"Крылатый металл", любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен. Чтобы он стал хорошим конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы(дюралюминий, дюраль, как мы его чаще всего зовем). Этот сплав,кроме алюминия, содержит небольшие количества меди и марганца, резко повышающие его прочность и жесткость. Но есть у дюраля и недостатки:его нельзя сваривать и сложно штамповать (нужна термообработка). Полную прочность он набирает со временем, этот процесс назвали «старением», а после термообработки состаривать сплав нужно заново. Поэтому детали из него соединяют клепкой и болтами. Американские инженеры имели в своем распоряжении более прочные алюминиевые сплавы, содержащие до десятка разных компонентов. Но прежде всего наши сплавы проигрывали за океанским по разбросу свойств. Понятно, что разные образцы могут немного отличаться по составу, а это приводит к разнице в механических свойствах. В конструкции часто приходится полагаться не на среднюю прочность, а на минимальную, или гарантированную, которая у наших сплавов могла быть заметно ниже средней. Наконец,самый экзотический материал на основе алюминия – боралюминиевый композит, где алюминию отведена та же роль, что и эпоксидной смоле в стеклопластике: он удерживает вместе высокопрочные волокна бора. Этот материал только-только начал внедряться в отечественную космонавтику –из него сделана ферма между баками последней модификации разгонного блока "ДМ-SL", задействованного в проекте "Морской старт". Выбор конструктора за прошедшие 50 лет стал намного богаче. Тем не менее как тогда, так и сейчас алюминий – металл №1 в ракете. Но, конечно же, есть и целый ряд других металлов, без которых ракета не сможет полететь.

Железо

Незаменимый элемент любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей – второй по применению металл в ракетах.Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или нескольких точках, сталь выигрывает у алюминия. Сталь жестче – конструкция из стали,размеры которой не должны "плыть" под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов, сталь, в конце концов, нужна для стартового сооружения. Но и баки ракеты могут быть стальными. Однако первая американская межконтинентальная ракета Atlas использовала баки именно из тонкостенной нержавеющей стали. Для того чтобы стальная ракета выиграла у алюминиевой, многое пришлось радикально изменить. Толщина стенок баков у двигательного отсека достигала 1,27 миллиметра (1/20 дюйма), выше использовались более тонкие листы, и у самого верха керосинового бака толщина составляла всего 0,254 миллиметра (0,01 дюйма). А водородный разгонный блок Centaur, сделанный по такому же принципу, имеет стенку толщиной всего лишь с лезвие бритвы – 0,127 миллиметра! Какой же металл можно поставить на третье место "по ракетности"? Ответ может показаться очевидным. Титан? Оказывается, вовсе нет.

Медь

Основной металл электро- и тепловой техники. Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью – легкоплавкий,мягкий, по сравнению с алюминием – дорогой, но тем не менее незаменимый металл. Все дело в чудовищной теплопроводности меди – она больше в десять раз по сравнению с дешевой сталью и в сорок раз по сравнению с дорогой нержавейкой. Алюминий тоже проигрывает меди по теплопроводности, а заодно и по температуре плавления. А нужна эта бешеная теплопроводность в самом сердце ракеты – в ее двигателе. Из меди делают внутреннюю стенку ракетного двигателя, ту, которая сдерживает трехтысячеградусный жар ракетного сердца. Чтобы стенка не расплавилась, ее делают составной – наружная, стальная, держит механические нагрузки, а внутренняя, медная, принимает на себя тепло. В тоненьком зазоре между стенками идет поток горючего, направляющегося из бака в двигатель, и тут-то выясняется, что медь выигрывает у стали:дело в том, что температуры плавления отличаются на какую-то треть, а вот теплопроводность – в десятки раз. Так что стальная стенка прогорит раньше медной. В двигателях ракеты Р-7 внутренняя, "огневая", стенка сделана не из чистой меди, а из хромистой бронзы, содержащей всего 0,8% хрома. Это несколько снижает теплопроводность, но одновременно повышает максимальную рабочую температуру (жаростойкость) и облегчает жизнь технологам – чистая медь очень вязкая, ее тяжело обрабатывать резанием,а на внутренней рубашке нужно выфрезеровать ребра, которыми она прикрепляется к наружной. Толщина оставшейся бронзовой стенки – всего миллиметр, такой же толщины и ребра, а расстояние между ними – около 4 миллиметров. Чем меньше тяга двигателя, тем хуже условия охлаждения – расход топлива меньше, а относительная поверхность соответственно больше. Поэтому на двигателях малой тяги, применяемых на космических аппаратах, приходится использовать для охлаждения не только горючее, но и окислитель – азотную кислоту или четырехокись азота. В таких случаях медную стенку для защиты нужно покрывать хромом с той стороны, где течет кислота. Но и с этим приходится смиряться, поскольку двигатель с медной огневой стенкой эффективнее. Справедливости ради скажем, что двигатели со стальной внутренней стенкой тоже существуют, но их параметры, к сожалению, значительно хуже. И дело не только в мощности или тяге, нет, основной параметр совершенства двигателя – удельный импульс – в этом случае становится меньше на четверть, если не на треть. У "средних" двигателей он составляет 220 секунд, у хороших – 300 секунд, а у самых - присамых "крутых и навороченных", тех, которых на "Шаттле" три штуки сзади, – 440 секунд.Правда, этим двигатели с медной стенкой обязаны не столько совершенству конструкции, сколько жидкому водороду. Керосиновый двигатель даже теоретически таким сделать невозможно. Однако медные сплавы позволили"выжать" из ракетного топлива до 98% его теоретической эффективности.

Серебро

Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Именно он связывает медь со сталью в жидкостном ракетном двигателе, и в этом, пожалуй,проявляется его мистическая сущность. Ни один из других конструкционных материалов не имеет никакого отношения к мистике – мистический шлейф веками тянется исключительно за этим металлом. И так было в течение всей истории его использования человеком, существенно более долгой, чему меди или железа. Что уж говорить об алюминии, который был открыт только в девятнадцатом столетии, а стал относительно дешевым и того позже – в двадцатом. За все годы человеческой цивилизации у этого необыкновенного металла было огромное количество применений и разнообразных профессий. Ему приписывали множество уникальных свойств,люди использовали его не только в своей технической и научной деятельности, но и в других целях. Главным недостатком этого металла была дороговизна, из-за чего его всегда приходилось расходовать экономно, точнее, разумно – так, как требовало очередное применение,которое ему придумывали неугомонные люди. Рано или поздно ему находили те или иные заменители, которые с течением времени с большим или меньшим успехом вытесняли его. Сегодня, практически на наших глазах, он исчезает из такой прекрасной сферы деятельности человека,как фотография, которая в течение почти полутора столетий делала нашу жизнь более живописной, а летописи – более достоверными. А пятьдесят(или около того) лет назад он стал утрачивать позиции в одном из древнейших ремесел – чеканке монет. Конечно, монеты из этого металла выпускают и сегодня – но исключительно для нашего с вами развлечения:они давно перестали быть собственно деньгами и превратились в товар – подарочный и коллекционный. Вы уже наверняка догадались, что все вышесказанное относится к серебру. Со времен ГИРДа и до сих пор единственным способом соединения частей камеры сгорания ракетных двигателей остается пайка серебряными припоями в вакуумной печи или в инертном газе. Попытки найти бессеребряные припои для этой цели ни к чему пока не привели. В отдельных узких областях эту задачку иногда удается решить – например, холодильники сейчас чинят с помощью медно-фосфорного припоя, – но в ЖРД замены серебру нет. В камере сгорания большого ЖРД его содержание достигает сотен граммов, а иногда доходит до килограмма. Драгоценным металлом серебро называют скорее по многотысячелетней привычке, есть металлы, которые не считаются драгоценными, но стоят намного дороже серебра. Взять хотя бы бериллий. Этот металл втрое дороже серебра, но и он находит применение в космических аппаратах (правда, не в ракетах).Главным образом он получил известность благодаря способности замедлять и отражать нейтроны в ядерных реакторах. В качестве конструкционного материала его стали использовать позже.

Титан и титановые сплавы

Самый модный металл космического века. Вопреки широко распространенному мнению, титан не очень широко применяется в ракетной технике – из титановых сплавов в основном делают газовые баллоны высокого давления (особенно для гелия). Титановые сплавы становятся прочнее, если поместить их в баки с жидким кислородом или жидким водородом, в результате это позволяет снизить их массу. На космическом корабле ТКС, который, правда, так ни разу и не полетел с космонавтами, привод стыковочных механизмов был пневматическим, воздух для него хранился в нескольких 36-литровых шар-баллонах из титана с рабочим давлением 330 атмосфер. Каждый такой баллон весил 19 килограммов. Это почти впятеро легче, чем стандартный сварочный баллон такой же вместимости, но рассчитанный на вдвое меньшее давление!


На визитку команды

На список проектов всех команд

На страницу проекта Самара. Космос. Новый виток

На главную