Когда мы смотрим на различные российские ракеты, мы часто видим металлическую конструкцию, похожую на садовую ограду, разделяющую некоторые ступени. Насколько мне известно, только семейство R7 (Восток, Восток, Союз) и N1 используют (использовали) его, но больше никто.
Все другие известные мне ракеты используют цельный обтекатель для разделения ступеней. Так почему же российские инженеры выбрали (и сохранили) это решение, а никто другой? Кроме того, что они очень легкие, есть ли у этих "заборов" какие-то еще преимущества?
Вот несколько изображений, чтобы показать, о чем я говорю:
( источник )
( источник )
Все дело в незаполненном топливном баке. Законы движения Ньютона означают, что когда ракета больше не стреляет и не прилагается никакая сила, ракета не получает ускорения. Он продолжается с той же скоростью (если принять идеальную модель). Топливо в баках уходит в свободное падение, как это делают астронавты, когда выходят на орбиту. Вы видели, как эти мягкие игрушки плавают по кабине, когда двигатели «Союза» отключаются.
Топливо также ведет себя как пассажир в автомобиле, когда вы резко тормозите. Вместо того, чтобы откидываться назад при ускорении, они летят в другую сторону, к лобовому стеклу. Поэтому мы используем ремни безопасности. То же самое и с топливом в этих огромных баках. Это идет свист; прямо на другой конец бака, на самое дальнее расстояние от ракетного двигателя. Проблема в том, что вы хотите, чтобы это было со стороны ракетного двигателя. Если топливо находится не на «дне» бака, насосы крутятся на пустом месте и могут сгореть, когда нечего будет всасывать.
Есть два решения этой проблемы. У некоторых судов есть двигатели с незаполненным объемом, которые представляют собой небольшие двигатели, иногда просто реактивные двигатели или выпуск сжатого газа. Вы можете увидеть их во многих видео других крафтов, в которых нет этой сетки. (Не путать с выхлопным соплом насоса, но это совсем другое дело!) Часто оно выглядит как небольшая выхлопная труба рядом с двигателем. Иногда они могут быть просто небольшим двигателем на твердом топливе, очень похожим на фейерверк. Их единственная функция - перекачивать (расплескивать) топливо к насосам. Насосы включаются, а затем двигатель загорается. свист; стартует ракета. Теперь все это выплескивание топлива может вызвать проблемы с устойчивостью корабля, поэтому они конструируют бак со специальными перегородками против выплескивания.
Здесь мы можем увидеть различные особенности второй ступени Saturn V:
Источник: https://www.hq.nasa.gov/pao/History/SP-4204/images/m406b.jpg
Если вы хотите избежать лишней сложности, управления, топлива, механизмов и просто массы и денег в вашей ракете, вы можете сделать это по-русски. Просто включите следующую ступень, пока предыдущая все еще прикладывает силу. Нет необходимости в негабаритном оборудовании. Тем не менее, вам нужно куда-то идти, чтобы все эти горячие выхлопные газы (и их сила) уходили. Самый простой способ - сделать небольшой промежуток между этапами, чтобы потом было меньше баба-бум. У этого также есть приятное преимущество, заключающееся в том, что завершенный этап отодвигается от корабля и возвращается к планете, что обычно вам и нужно. Это может сделать ракету выше, но снизит массу и сложность, что обычно и требуется.
Гоббс
Органический мрамор
Билл С
Доктор Шелдон