Проект станции-сферы с центрифугой, собираемой и свариваемой в космосе

[dmdimon]

Кенгуру пишет:

dmdimon пишет:
например

Трубы диаметром от силы сантиметров пятьдесят. Процесс начала не показан. Возможно потому, что требует ручного труда, который в открытом космосе выполнять некому.

ну не ленитесь изучить вопрос. "наколенные" станки вьют в диапазоне 600-2500 мм (один и тот-же станок)
Даже на видео можно рассмотреть зеленый такой щит с направляющими для роликов(от которого растет труба) и увидеть, насколько их можно развести.
И станки есть - полуавтоматы и полные автоматы. Полные автоматы требуют просто заправить ленту.
По этой-же технологии возводят зернохранилища вот эти вертикальные, не помню как зовутся - как раз ближе к вашему масштабу.

[Кенгуру]

dmdimon пишет:
"наколенные" станки вьют в диапазоне 600-2500 мм (один и тот-же станок)

А надо 20 метров.

dmdimon пишет:
И станки есть - полуавтоматы и полные автоматы. Полные автоматы требуют просто заправить ленту.

Вы забываете, что стенка модуля - это не лента, не только кусок металла. Снаружи она закрыта материалом который отражает солнечные лучи, внутри трубопроводы по которым течёт охлаждающая жидкость, чтобы поддерживать температуру модуля, также там лампочки для освещения и проводка.

[dmdimon]

Кенгуру пишет:

dmdimon пишет:
"наколенные" станки вьют в диапазоне 600-2500 мм (один и тот-же станок)

А надо 20 метров.

и что это принципиально меняет? Кстати даже 2,5 метра позволяют строить традиционный вращающийся тор.

Вы забываете, что стенка модуля - это не лента, не только кусок металла. Снаружи она закрыта материалом который отражает солнечные лучи, внутри трубопроводы по которым течёт охлаждающая жидкость, чтобы поддерживать температуру модуля, также там лампочки для освещения и проводка.

То-есть ваши треугольные секции - это сэндвичи, содержащие все вышеописанное? Замечательно. И как они стыкуются между собой на уровне всей этой инфраструктуры?

Отдельно интересен все-таки вопрос автоматической подачи секций к месту сборки для вашей конфигурации, если уж речь о автоматическом процессе сборки. Потому что например вопрос смены рулона с лентой (с соединением конца старого рулона и начала нового, да еще и без остановки) совершенно точно решен.

И по-прежнему непонятно, почему именно сфера, зачем ограждать неиспользуемый объём.

[Кенгуру]

dmdimon пишет:
и что это принципиально меняет? Кстати даже 2,5 метра позволяют строить традиционный вращающийся тор.

И садиться в него на ходу.
У тора отношение площади поверхности к внутреннему объёму хуже некуда. Неужели это даже визуально не очевидно?

dmdimon пишет:
То-есть ваши треугольные секции - это сэндвичи, содержащие все вышеописанное?

Об этом написано в первом постинге этой темы. И о том как они стыкуются - тоже.

dmdimon пишет:
Отдельно интересен все-таки вопрос автоматической подачи секций к месту сборки для вашей конфигурации, если уж речь о автоматическом процессе сборки.

Про сборку манипулятором в первом постинге даже картинка анимированная есть. Манипулятор ERA собираются разместить на модуле Наука на МКС. Всё идёт к тому, что будет всё необходимое для создания сферы - и манипулятор, и Ангара-5.

dmdimon пишет:
И по-прежнему непонятно, почему именно сфера, зачем ограждать неиспользуемый объём.

Нет никакого неиспользуемого пространства. Пространство под полом внешнего уровня - место для коммуникаций, типа канализационной трубы, и место для различного оборудования или хранения чего либо.
Вы интерьер модуля Заря изнутри видели? http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0d/Interior_of_Zarya_ISS_module.jpg/800px-Interior_of_Zarya_ISS_module.jpg

[Кенгуру]

Всем

Вот какой вопрос меня интересует. Из шести треугольников можно собрать шестиугольник. Но допустим мы состыковали пять треугольников, а последний, замыкающий треугольник чуть-чуть не лезет, или наоборот встаёт со слишком большим зазором, так, что замкнуть шестиугольник не получается - что тогда делать? Как такие ситуации разрешать?

[dmdimon]

1) треугольники стыкуются "плавающими" замками в вершинах, это прекрасно. Я прочел. А как стыкуются коммуникации, заложенные в ваш треугольный сэндвич?
2) манипуляторы (два, значительной длины), судя по вашей анимации находятся вне собираемой сферы. К чему они прикреплены? Каким образом объект, к которому прикреплены манипуляторы, обеспечивает компенсацию моментов, когда вы ворочаете сферу?
3) вы фиксируете сферу одним манипулятором за одну точку. Оцениваете колебания конструкции при сборке?
4) треугольники с гранью 2,5 метра не вполне оптимальны (мягко говоря) по доставке в космос.
5) неиспользуемое пространство обязательно будет. Не ложится оборудование на внутреннюю поверхность сферы.

Я не докапываюсь и вполне оцениваю проведенную вами работу, просто не могу понять, чем по вашему мнению сфере лучше цилиндра. В конце концов его тоже можно собирать манипуляторами и сегменты будут идентичными и замки проще.

[Дем]

Кенгуру пишет:
А как профили собирать манипулятором? Как сваривать манипулятором? Это же не на земле.

Для сварки достаточно просто прижать - само слипнется.

Кенгуру пишет:
Проблема в том, что если его сегментировать, то есть каждый раз делить все треугольники на 4, то цифры ростут слишком быстро - 20, 80, 320, 1280. А тут 320 - как-то мало, а 1280 - много. Хорошо бы как-то уменьшить этот разброс.

Можно делить не на 4, а на 9, 16, 25...
4 * 4 * 4 * 9 = 576
8 * 16 = 512
20 * 25 = 500

Кенгуру пишет:
Вот какой вопрос меня интересует. Из шести треугольников можно собрать шестиугольник. Но допустим мы состыковали пять треугольников, а последний, замыкающий треугольник чуть-чуть не лезет, или наоборот встаёт со слишком большим зазором, так, что замкнуть шестиугольник не получается - что тогда делать? Как такие ситуации разрешать?

Нагреть/охладить.
А ещё вариант - крепить не встык. а внахлёст.
Т.е. сначала собираем сетчатый каркас из плоских полос, а потом изнутри на него клеим треугольники.
И с герметичностью не так проблемно.

[N]

[Кенгуру]

Дем пишет:
Нагреть/охладить.

Будут напряжения возникать когда остынет. В худшем случае согнётся или сломается.

Дем пишет:
А ещё вариант - крепить не встык. а внахлёст.

Если не решать проблему с самых первых соединяемых треугольников, если в одном месте внахлёст с зазором, в другом - наоборот с жутким натягом, то сфера будет вся перекошенная и под конец просто не соберётся.

[dmdimon]

2 N - спасибо, я этого вчера сходу не нашел.
2 Кенгуру - смотрите, вот прямо сходу вьют цилиндр диаметром 25 и длиной 20 метров, без всяких манипуляторов:
http://atimao.ru/sites/default/files/images/silo_table.pdf
вот таким вот сборным из секций дешевым и примитивным устройством:

совершенно очевидно диаметр можно сделать еще больше, просто добавив секций.

[Кенгуру]

Анимированная картинка демонстрирующая работу замков соединяющих сегменты.

http://ic.pics.livejournal.com/zampotehkenguru/66593454/1685/1685_original.gif ( к сожалению сюда не вставляется )

Если чего не понятно - спрашивайте. Подпружиненный демпфер между собираемыми сегментами нужен чтобы можно было оставлять между сегментами небольшой зазор. Тогда если замыкающий сегмент не будет влезать между двумя уже установленными, то можно уменьшить зазор между другими сегментами, чтобы этот влез. То есть изменяя зазоры мы можем слегка регулировать форму всей сферы и решаем проблему нестыковок сегментов После полной сборки сферы ей можно будет сделать протяжку, затянув все замки и уменьшив все зазоры до минимума.

Из минусов - более сложная конструкция замков. Но это плата за решение проблем нестыковок при сборке.

Если каждый замок будет весить скажем по килограмму, и на каждый из семисот с лишним швов будет приходиться по два замка, то всего их потребуется полторы тонны.

[Кенгуру]

dmdimon пишет:
2 Кенгуру - смотрите, вот прямо сходу вьют цилиндр диаметром 25 и длиной 20 метров

Осталось только создать ракету диаметром 20 метров, чтобы запустить эту штуку на орбиту. О том, как начинают сваривать такие штуки - опять ни слова.

dmdimon пишет:
5) неиспользуемое пространство обязательно будет. Не ложится оборудование на внутреннюю поверхность сферы.

А на цилиндр - ложиться?
Откуда вы знаете какое там оборудование? Может там мешок овса для скотины. Вполне себе ложиться на круглую поверхность.

[Старый]

Кенгуру, я вспомнил! Раньше вы содержали скотинку в баках от Шаттлов. Теперь баки кончились вместе с шаттлами и для хлева понадобились новые конструкции?

[dmdimon]

Кенгуру пишет:

dmdimon пишет:
2 Кенгуру - смотрите, вот прямо сходу вьют цилиндр диаметром 25 и длиной 20 метров

Осталось только создать ракету диаметром 20 метров, чтобы запустить эту штуку на орбиту. О том, как начинают сваривать такие штуки - опять ни слова.

в космос вы пуляете сборщик в сложенном виде и рулоны с лентой, все прекрасно влазит в габариты. Я какбы неоднократно уже писал это, хоть вопрос и очевиден. Как начинают сваривать? понятия не имею, но как-то начинают. И, повторюсь, есть автоматы, которые в том числе и начинают сваривать без участия человека спиралешовные конструкции.

dmdimon пишет:
5) неиспользуемое пространство обязательно будет. Не ложится оборудование на внутреннюю поверхность сферы.

А на цилиндр - ложиться?
Откуда вы знаете какое там оборудование? Может там мешок овса для скотины. Вполне себе ложиться на круглую поверхность.

Ну сфера и цилиндр - это из вашего изначального проекта. Я бы использовал многогранники, посмотрел бы комфортную зону отклонения вектора гравитации - допустим +-5 градусов - получился бы 36-гранный "цилиндр". длина прямого участка примерно 1,75 метра при диаметре 20 метров. Ну или создал бы космический памятник граненому стакану, как-нибудь это обосновав псевдонаучно )))
А мешок овсе - это не оборудование.

По первым трем пунктам хотелось бы ваше мнение услышать...

[Кенгуру]

Старый пишет:
Кенгуру, я вспомнил! Раньше вы содержали скотинку в баках от Шаттлов. Теперь баки кончились вместе с шаттлами и для хлева понадобились новые конструкции?  

Вы знаете другой способ обеспечить космонавтов продовольствием не возя его с Земли кроме как выращивать его на борту? Если не знаете, то значит то, о чём я пишу - сады, животные - историческая неизбежность. И вопрос только в том когда она придёт. Она могла прийти ещё при СССР. Может прийти сейчас, а может и не прийти ещё лет сто. И как быстро она придёт зависит только от нас. От наших желаний и усилий в этом направлении.

Если Адам с Евой были изгнаны из небесного рая на Землю, то мы сейчас строим свой небесный рай в космосе, и возвращаемся на небо. Мы всего лишь замыкаем круг.

[Старый]

Кенгуру пишет:
Вы знаете другой способ обеспечить космонавтов продовольствием не возя его с Земли кроме как выращивать его на борту?

Что вы, упаси бог, я чисто про конструкцию.
 Так вам раньше шаттловские баки подходили? 

[Artemkad]

Кенгуру пишет:
Осталось только создать ракету диаметром 20 метров, чтобы запустить эту штуку на орбиту. О том, как начинают сваривать такие штуки - опять ни слова.

Не надо диаметром 20м. Обычная сборная ферма с направляющими для ленты на несколько витков. Труба крутится вокруг фермы и удлиняется по мере добавления ленты.
Посмотрите тут есть видео http://armspecbud.com/novosti/100-ctatya-v-zhurnale-agropartner-pro-obsobennosti-spiralnyh-silosov.html

Хорошая технология. В космосе можно так делать герметичные цилиндры любой длины и в принципе без серьёзных ограничений по диаметру.

[SFN]

Artemkad пишет:
Хорошая технология. В космосе можно так делать герметичные цилиндры любой длины и в принципе без серьёзных ограничений по диаметру.

А если использовать ленту переменной ширины (с синусоидальным краем соразмерным с диаметром цилиндра )  то можно варить торы.

Но, вероятно, простой герметичной оболочки будет недостаточно для  станции, нужно как-то прикрепить эвти и ммоош и еще на чем-то закрепить оборудование внутри

[Кенгуру]

dmdimon пишет:
манипуляторы (два, значительной длины), судя по вашей анимации находятся вне собираемой сферы. К чему они прикреплены?

Манипулятор ERA собираются отправить в космос вместе с модулем Наука в следующем году. Хотя собираются достаточно давно. Сам манипулятор может перестыковывать сам себя на другое заранее подготовленные места. Управляется он как из космоса, так и с Земли. См. в Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BF%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80_ERA

Полноценного второго манипулятора для сборки не нужно. Достаточно лишь его захватывающего устройства, которое бы удерживало сферу относительно станции.



Схема сборки может быть следующей. Прилетает грузовик с первой партией треугольных сегментов и другого оборудования и стыкуется к модулю Наука слева ( см. картинку ). Манипулятор ERA достаёт из него переходник и стыкует к модулю Наука снизу. Переходник играет роль второго манипулятора ( неподвижного ). Далее манипулятор ERA достаёт первый треугольный сегмент и прикрепляет его к переходнику. По переходнику на треугольный сегмент подаётся ток от МКС чтобы заработали электрические приводы замков. Манипулятор ERA достаёт второй треугольный сегмент и подносит его к первому. Включаются замки на первом сегменте и он крепко притягивает к себе второй сегмент. Далее манипулятор ERA достаёт третий сегмент и тоже прикрепляет его к уже собранным. Так сегмент за сегментам собираем всю сферу как на картинке в первом постинге.

Результат:



Размер сферы на картинке соответствует действительности. После сборки сферы - свариваем все её швы. Потом накачиваем воздухом с повышенным давлением, чтобы убедиться, что её не разорвёт. Далее убираем переходник между сферой и модулем Наука и пристыковываем сферу напрямую к МКС уже нормально. Космонавты переходят в сферу и собирают центрифугу. Раскрутить центрифугу в составе МКС скорее всего не получится, так как гироскопический эффект центрифуги будет мешать МКС. Поэтому сферу придётся отстыковать и повесить где-то рядом со станцией. Но можно будет перелетать туда-сюда на космическом корабле.

Кстати, ролик о модуле Наука. Обратите внимание, что его стенки - это совсем не просто листы алюминия.

[Кенгуру]

Artemkad пишет:
Не надо диаметром 20м. Обычная сборная ферма с направляющими для ленты на несколько витков. Труба крутится вокруг фермы и удлиняется по мере добавления ленты.
Посмотрите тут есть видео http://armspecbud.com/novosti/100-ctatya-v-zhurnale-agropartner-pro-obsobennosti-spiralnyh-silosov.html

Посмотрел ролик, там видно, как мужики кувалдами подправляют конструкцию.


Объёмы и площади поверхности сферы и цилиндра посчитанные по школьным формулам:

Сфера   радиус - 10 м         -> площадь поверхности - 1256 м^2, объём - 4188 м^3
Цилиндр радиус - 10 м, высота - 10 м    -> площадь поверхности - 1256 м^2, объём - 3141 м^3

Таким образом у нас сфера в 4188/3141 = 1.3333 раза больше цилиндра при той же площади поверхности. То есть сфера по объёму на треть больше цилиндра при той же площади поверхности.

Даже при самых оптимальных соотношениях ( равных ) диаметра и высоты, потери цилиндра составляют 20% объёма сферы, то есть пятая часть. Ну так и зачем нам терять столько объёма?