【船体结构布局】
俺认为,月球货运飞船,应具备敞开的货运平台,便于货物的卸载、吊装施工。
因为要便于人工装卸、加锁解锁,要便于空间站机械臂进行的货物转移、取放,要便于月面重型机械对重型货物的移动装卸。
工作空间要宽敞易于接近,尤其是装卸载施工和维修口区域。毕竟宇航服一个比一个臃肿,地面装卸的弯腰、转身都很困难。如果是封闭货仓,人员腾挪空间受限,也无法借助外部大型机械操作大件货物。
可能的话避免维修维护,储箱设备舱体尽量考虑封闭并防止月尘和月壤沾染侵蚀。
需要尽可能降低整体高度,提高抗倾覆能力,也方便货物的卸载装运。
货运飞船的直径考虑为9米,和长九星舰相同。虽然货运飞船结构简单,但考虑太空施工的复杂性和高成本,飞船还是不适合在太空组装,应该还是在地面装配完成并整体发射入轨的。
并且飞船不考虑在太空维护检修,这对整体设备的可靠性耐用性有较高的要求。相对空舰的单机往返方案,这里是它的一个劣势,因为空舰可以在地面维护检查,维护成本要低很多。不过空间站的发动机也是一干就几十年,也没听说谁去维护过是不?
储箱考虑在封闭的舱体内,可以考虑左图星舰压缩风格,也可考虑右图多储箱结构。
上方是侧视图,下方是顶视图
左图,内部是分上下储箱,比右图空间利用率高,整体高度会较低,储箱承力,结构质量便于缩减。
缺点是发动机布置会占用较大高度,即便布置在底部边缘,喷管也会低出储箱边界很多,整体高度、重心并不低矮。对登月任务,可能的话喷管也应尽量包裹,避免被其他发动机的砂石冲刷,或触地损坏。
另外大储箱底部弧度较小,降落期间飞行姿态调整,燃料晃动容易导致燃料供应中断。而且这么扁的储箱做起来也怪怪的,所以俺倾向右图的多储箱组合,中间的红圈是发动机位置,可深埋藏在储箱之间。
但实际上考虑液氧甲烷的体积混合比。。四个储箱大小会略不同,会是由大小不同的两对储箱组成。这样组合并考虑充分利用空间,就只好如下布置,发动机只能布置在边缘处了:
但实际这里只是示意图,具体的结构考虑受力和防护,需要对结构专业感兴趣的来讨论。
阿波罗时代,对高度和空间的问题不太在意,所以十几吨的飞船就有四五米高,如下图,当时是采用箱体骨架,由隔板组成个十字大箱框,储箱和发动机布置在这些箱框中,基本是结构框架受力,储箱本身只支撑燃料。
类似的,这是不知哪家的落选方案,载荷应该在20吨以内,储箱似乎是悬吊在中央骨架上。
那我们的船体结构应该是怎样设计呢?
可以估计,月球货运飞船是一个截面直径9米,或9米包络的方形、或8边型的舱体。上方为开放货运甲板,舱体为高度5~6米,以容纳发动机和180吨比重约为0.85的燃料,撑脚高度1.5米以上,大约两层典型居民楼高度的家伙。
题图似乎应该改一改,再厚一些瘦一些。