Ein Leitfaden zu Wiederverwendbarkeitskonzepten, die … fortschrittlicher sind. Dazu gehören Verkleidung und Wiederherstellung der oberen Stufe. Dieser Leitfaden soll als Fortsetzung meines vorherigen Leitfadens How to Build and Fly Partially Reusable Rockets dienen. Wenn Sie es noch nicht gesehen haben, sollten Sie es sich ansehen!
Konfiguration des Sondenkerns und zugehöriger Peripheriegeräte
Wenn wir uns den Sondenkern aus der ersten Stufe der Rakete ansehen, die ich für den vorherigen Leitfaden zu diesem Thema hergestellt habe, können wir sehen, dass er und die anderen Komponenten, die für die Wiederverwendung des Fahrzeugs erforderlich sind, eine kombinierte Masse von über zwei Tonnen und ein Netz verleihen Kosten von über 16.000.
Wenn wir auf die Reaktionsräder verzichten, die Batteriegröße verringern und einen kleineren Sondenkern verwenden, können wir dies erheblich reduzieren.
Hier sehen wir, dass die Kosten auf 3.368 und die Masse auf 0,650 Tonnen reduziert werden können. Dies ist ein relativ großer Massenunterschied, und die kleinere Baugruppe ist definitiv billiger. Nicht nur das, es ist in einer Karrieremodus-Welt auch besser erreichbar. Alternativ hätten wir ein Probodobodyne OKTO verwenden können.
Neben der erheblichen Preisreduzierung wird die verringerte Masse dieser letzten beiden Optionen dazu dienen, mehr Spielraum zu schaffen, um schwerere Nutzlasten usw. aufzunehmen. Anders als zuvor erfordert dies in meinem vorherigen Leitfaden entweder das Abschneiden von Teilen oder die Verwendung der Strukturrohre die mit dem Making History-Erweiterungs-DLC geliefert werden. Wie wir hier sehen, müssten wir beim Bau der Rakete den Sondenkern und die Batterie zusammen mit den Verstärkungsstreben in die erste Stufe einclipsen. Glücklicherweise löst dies das Problem der Schwäche im Interstage-Bereich. Früher war dies ein Problem, da es während der Startphase zu großen Schwingungen und schließlich zum Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug führte.
Verkleidungswiederherstellung
In den Nachrichten wurde kürzlich über die Wiederherstellung von Nutzlastverkleidungen durch SpaceX berichtet. Wenn man sich die Kosten in KSP für die 2,5-Meter-Größe ansieht, ist nicht ohne weiteres ersichtlich, warum dies auch im Spiel ein Problem sein sollte.
Wie wir oben sehen können, betragen die Kosten nur 600; Während dies im Vergleich zu vielen anderen Teilen an Raketen auf dem 5. Tech-Level nicht gerade billig ist, ist das, was die Verkleidungen wirklich teuer macht, nicht das Wurzelteil. Stattdessen sind es die Verkleidungsverlängerungen selbst.
Bei einer nach vorne verlängerten Beispielverkleidung sehen wir, dass der Preis auf 1378 steigt. Bei größeren Nutzlasten trägt dies erheblich zu den Kosten der Rakete bei. Wenn man bedenkt, dass in normalen Missionen die Verkleidungen komplett weggeworfen werden (mit Ausnahme des relativ billigen Wurzelteils), scheint dies eine Verschwendung zu sein.
Die Lösung für dieses Problem besteht darin, die Verkleidung so umzukehren, dass sie sich nach unten über die Nutzlast erstreckt und daher abgerissen werden kann, sobald das Fahrzeug den dickeren Teil der Atmosphäre verlässt. Zur Erleichterung der Bergung könnten Fallschirme verwendet werden.
Da die meisten Nutzlasten nicht groß genug sind, um die Verkleidung darüber ziehen zu können, ohne die Verkleidung zu stagnieren (und zu verlieren), muss der Kofferraumabschnitt, an dem die Verkleidung auf das Fahrzeug trifft, nach außen verjüngt werden.
Wiederherstellung der zweiten Stufe
Jetzt, da wir wissen, dass wir eine verjüngte obere Stufe brauchen, können wir darüber nachdenken, wie wir sie wieder herstellen können. Der wahrscheinlich einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, einige Fallschirme darauf zu werfen und sicherzustellen, dass genügend Treibstoff in der oberen Stufe verbleibt, damit sie deorbitieren kann.
Bei der Motorwahl kommt es vor allem auf die vorgesehene Nutzlast an.
Normalerweise sind der Pudel oder der Wolfshund (DLC) der Aufgabe gewachsen. Die hier verwendeten Kraftstofftanks sind zugegebenermaßen viel mehr als ich für den Nutzlastbereich von 10-15.000 kg benötige; Sie sind jedoch für den interplanetaren Transfer solcher Nutzlasten erforderlich.
Um dann in eine niedrige Kerbin-Umlaufbahn (LKO) zu gelangen, können wir bei Verwendung eines leistungsstärkeren Zweitstufenmotors wie dem Skipper größere Nutzlasten auf den normalerweise mit 900 bis 1300 m/s reichenden Orbitalinsertionszündungen sehen.
Dies zeigt die Grenzen dieser Art von wiederverwendbaren oberen Stufen dahingehend auf, dass für eine erwartete LKO-Verbrennung die entsprechende Nutzlastgröße oft eine übermäßig große erste Stufe erfordert. Hier ist die Stufe abgebildet, die erforderlich ist, um dies in die Umlaufbahn zu bringen.
Obwohl es möglich ist, die Umlaufbahn zu erreichen, bleibt die erste Stufe leider auf einer suborbitalen Flugbahn, die den nächsten Kontinent nicht erreicht, und würde daher entweder einen verschwenderischen Rückschub oder eine mühsame Landung eines Drohnenschiffs erfordern.
Bei dieser Art von Konfiguration ist die zweite Stufe für die Bergung mit dem Fallschirm verfügbar.
Denken Sie beim Entwerfen der Oberstufe daran, dass es einen Punkt gibt, an dem es viel sinnvoller ist, die Nutzlast auf eine Rakete mit einem Durchmesser von 3,75 Metern zu setzen (im Gegensatz zu der hier gezeigten 2,5-Meter-Rakete). Dies liegt daran, dass die kombinierte Nutzlast und die obere Stufe leicht genug sein müssen, damit die erste Stufe auf einer suborbitalen Flugbahn belassen werden kann, so dass sie für eine einfache Landung über Land herunterkommt. In fast allen Normalfällen reicht der Treibstoff im Kerbodyne ADTP-2-3 für den Nutzlastbereich von 10-15.000 kg aus und ist gleichzeitig leicht genug, um die Landung der ersten Stufe auf der nächsten Landmasse zu ermöglichen.
Wenn Sie Fragen zu diesem Vorgang haben, lesen Sie meinen vorherigen Leitfaden zu diesem Thema.
Auswirkungen einer reduzierten Kontrollbefugnis auf vertikale Antriebslandungen der ersten Stufe
Es ist sofort offensichtlich, dass das Entfernen eines Großteils der Hardware wie Aerobrakes und Reaktionssteuerungssysteme nachteilige Auswirkungen hat. Diese werden jedoch meiner Meinung nach durch die Nutzlastgröße und die Fahrzeugeffizienzgewinne ausgeglichen, die durch den Bau der Bühnen in der von mir vorgeschlagenen Weise erzielt werden.
Oft baue ich Flossen in die erste Stufe meiner Konstruktionen ein, um die Stabilität während des Aufstiegs zu erhöhen. Aufgrund der inhärenten aerodynamischen Stabilität dieser ersten Stufen während des Abstiegs sind diese außer während des Starts nicht erforderlich. Beachten Sie die Bewegung des Auftriebszentrums und des Massenschwerpunkts in der ersten Stufe, nachdem die zweite Stufe auf Geschwindigkeit gebracht wurde, und dass sich die Flossen am Rumpf der Rakete absenken, was das Handling während des Starts verbessern kann unkontrollierbarer Abstieg mit eingeschaltetem SAS. Die Verwendung von statischen Finnen, wie dem AV-T1 Winglet, löst dieses Problem.
Um diesen Leitfaden zusammenzufassen, würde ich sagen, unnötige Teile oder unnötig große Teile zu vermeiden, die die Nutzlastmasse verringern. Verwenden Sie stattdessen diesen Spielraum, um die Wiederherstellung der zweiten Stufe und der Verkleidung zu erleichtern. Denken Sie in der Zwischenzeit an den Kompromiss zwischen Delta V in der ersten Stufe und der zweiten Stufe und daran, dass die erste Stufe (idealerweise) genügend Delta V haben muss, um den nächsten Kontinent für eine Bodenlandung zu erreichen. Dieser Ansatz ist wesentlich effizienter als Boost-Back-Verbrennungen.
