Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 21 - Transportraketer till jordsatelliter, av Björn Bergqvist
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
har gjorts under nyss angivna förutsättningar
och med antagande av en start per dag.
Nyttolastens värde ingår ej. En startvikt på 175 t,
med tillhörande delvikter, i
icke-räddnings-alternativet har använts. Till grund för analysen
ligger data gällande den närmaste framtidens
extrema flygplan, tabell 1.
Olika slags optimalitet
Faktorernas samspel
En med avsikt mycket förenklad beräkning av
extrema raketfarkosters prestanda i form av
verklig sluthastighet vid olika stegantal och
massförhållanden har nyligen publicerats2.
Avsikten har därvid varit att ge bl.a. något så när
rättvisande siffervärden för viktiga storheter.
För detta ändamål har faktorerna bana,
drivmedel och struktur behandlats som separata
problem. Med "struktur" avses då
sammanfattningen av konstruktionstyp och material för
farkosten samt dimensionering av dess
tomvikt.
I verkligheten samverkar emellertid dessa tre
faktorer intimt. För varje given kretsbana
som skall uppnås finns en och endast en
viktoptimal bana för transportraketen och en
därmed förbunden minsta startvikt. Den givna
utgångspunkten är nyttolastens vikt och höjden
på den kretsbana till vilken den skall lyftas
upp.
Kostnad och vikt
Det är ett omöjligt krav att samtliga farkosters
samtliga komponenter alltid skall fungera
perfekt. Hänsyn till att fullgod funktion ej kan
uppnås gör att den kostnadsoptimala banan
och konstruktionen förskjuts relativt den
viktoptimala. Exempelvis kan den maximalt tillåtna
accelerationen för viss elektronisk apparatur
vara särskiljande. Även valet av skrovmaterial
kan ge en skillnad eftersom
värmespänningar-na kanske blir mindre om ett dyrare material
används.
I fortsättningen förutsätts att rätt material
valts och att sannolikheten för fel bedömts rätt
i relation till de ekonomiska kraven. Med denna
förutsättning bör de lättaste farkosterna även
bli de billigaste.
Energi och vikt
Man kan bestämma minsta drivmedelbehov,
dvs. minsta energiåtgång, genom separata
ban-beräkningar. På grund av de tre
huvudfaktorernas samspel är det dock ej säkert att
nämnda lösning svarar mot minsta tomvikt,
dvs. minsta startvikt.
Banbetraktelser
Banformer
Rymdstationens kretsbana, med radien Ry, fig.
1, bör läggas på åtminstone ca 1 000 km höjd
för att ej luftmotståndet och jordens avvikelse
från sfärisk form skall göra banan instabil ens
under mycket lång tid. Transportraketen på
492 TEKN ISK TI DSKRI FT 1957
väg till kretsbanan befinner sig under allra
största delen av uppfarten i friflykt, dvs. utan
motordragkraft. Den lyder därvid de Keplerska
lagarna, varvid jorden är ett dominerande
gravitationscentrum, med sin massa matematiskt
sett helt koncentrerad i sin medelpunkt.
Fri-flyktsbanan blir då en ellips.
Denna bana blir energioptimal3 om raketen
går in i den med en praktiskt taget
momentant bibringad utgångshastighet vp (ballistisk
start) från en inre kretsbana (i det ideella
fallet jordytan) och om denna utgångshastighet
avpassas så att ellipsbanan tangerar den yttre
kretsbanan. Utgångshastigheten vp måste
givetvis vara större än kretshastigheten i den inre
banan4 vro. I tangeringspunkten till den yttre
kretsbanan har banhastigheten emellertid
minskats från vp till ett värde va som är mindre än
den där fordrade kretshastigheten vr. Ett sista
energitillskott v2r/2 — v2a/2 måste därför
tillföras vid tangeringstillfället.
På grund av luftmotståndet och de av
friktionen mot luften alstrade höga temperaturerna
kan dock vp ej byggas upp omedelbart intill
jordytan. Å andra sidan minskas farkostens
massa successivt under drivflykten, varför man
spar energi genom att under denna period
lyfta farkosten så litet som möjligt. Resultatet
blir en kompromiss, fig. 1. Den inre
kretsbanan har hittills ansetts böra ligga på ca
100 km höjd1’5. Den optimala uppfartsbanan
till inre kretsbanan, den "synergiska banan"3,
bör av samma skäl som nyss anförts ges
en så liten startvinkel 80 som möjligt. För ö0
finns en undre gräns av praktiska och
aerodynamiska skäl samt med hänsyn till
stabiliteten vid starten.
Variabler
Vid en beräkning är det lämpligt att börja med
de huvudvariabler som har endast ett ändligt
antal värden, nämligen drivmedelkombination,
dragkraftsprogram och steganordningsprincip.
Att det praktiskt sett finns endast ett fåtal olika
dragkraftsprogram att välja på följer av att en
raketmotor alltid bör utveckla full effekt. Ett
program med variabelt massflöde kan alltså
realiseras endast med flera motorer i stegen
och variationsmöjligheternas antal måste här
hållas lågt av hänsyn till funktionssäkerheten.
Tabell 1. Tillverkningskostnader vid
seriebyggnad av farkostdelar
Komponent Tillverknings-
kostnad
kr/kg
Raketmotor med hjälpapparater .. . 250
Skrov, inklusive drivmedeltankar . . 150—200
Instrument och elektronik ................600—1 000
Reglerings- och styrsystem................180
Drivmedel ..............................................<5
Följande totala tillverkningskostnad har erhållits:
Stegräddning ..........................................ca 10 500 Mkr.
Icke stegräddning ................................ca 8 000 Mkr.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
