Данный прожект сделан на основе нескольких тем Форума.
Известны траектории вывода КА на ГСО «через Луну». Данная траектория позволяет существенно уменьшить «проклятие широты» для российских космодромов. Однако «долгоживущих» РБ, срок активного существования которых составлял хотя бы неделю (для использования этой траектории) не имеется.
Основная причина «короткой» жизни РБ – борьба с солнечным излучением (и немножко с излучением Земли), солнечная постоянная на орбите земли – грубо 1,3 кВт/кв.м, и эта энергия в настоящий момент является полностью паразитной, с которой приходится бороться.
Вкратце результат рассуждений следующий:
Топливный бак – шарик (может быть цилиндр с полусферами) с совмещённым днищем. Топливо – ЖМ+ЖК (практически равная рабочая температура). Теплоизоляция – плёнка ЭВТИ с вакуумным зазором (малая масса). Рабочая температура грубо: -180 градусов. Небольшой электрический тепловой насос с теплоаккумулятором (допустим с максимумом в -120 градусов) для охлаждения компонентов.
Наддув – компонентами топлива, в газообразном состоянии, при этом «лишние» газы наддува хранятся в шар-баллонах высокого давления (допустим, 150 атм). В эти же шар-баллоны закачиваем и дренаж из топливного бака электрокомпрессором.
Солнечные батареи – при развёртывании в рабочее положение полностью закрывают РБ от Солнца. При этом кроме собственно солнечных элементов должна быть и система охлаждения СБ с теплоаккумулятором. Желательно обеспечить работу СБ при температуре -30 градусов.
Батарейки и приборный отсек с рабочей температурой примерно +20 градусов.
ДУ со схемой «с фазовым переходом», с «помогающим ему» ЭНА и лазерным зажиганием.
Схема работы:
При включении ДУ РБ в невесомости: в первую очередь в двигатель поступают газы из системы наддува (уже высокого давления), производится зажигание, топливо в баке осаждается, проходит последовательно с помощью электронасосов через теплоаккумуляторы бака, СБ, приборного отсека, рубашку КС, и уже горячее поступает в КС.
Преимущества схемы:
Нет потерь топлива на дренаж, нет инертных газов наддува, нет расхода топлива на ТНА, нет (или почти нет) невырабатываемых остатков топлива.
Недостатки: термостабилизация работает только пока есть топливо в баках. Требуются регулярные включения двигателя для охлаждения системы.
Всё придумано до Вас: гуглим ACES и наслаждаемся.
Максимальный выигрыш при полёте на ГСО через Луну ~200 м/с по сравнению с классической схемой. ИМХО овчинка выделки не стоит.
Экономически эффективная РН будет будет конкурентоспособной даже при запуске с широты в 90°.
Криогенный РБ типпа "блок Д" имел срок существования в неделю. И обеспечивал по расчётам, выдачу первого тормозного импульса ЛК после разделения на траекторию посадки.
Никто так и не оценил идею. А она здравая, хотя в РБ есть излишества. Желательно убрать баллоны высокого давления. Нужно обойтись без теплового насоса. Летать не обязательно через Луну, можно выбрать вытянутый эллипс и сделать импульс в апогее. Полёт займёт недели три. На выбранных компонентах это осуществимо, нужно только правильно экранировать РБ.
Блок "Визувий" (ЖВ и ЖК) 58 движок, неделя, холодильная машинка.
Середина, конец восьмидесятых.
http://yandex.ru/yandsearch?text=%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9+%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA+%D0%B2%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%B2%D0%B8%D0%B9&from=os&clid=1836589 (http://yandex.ru/yandsearch?text=%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9+%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA+%D0%B2%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%B2%D0%B8%D0%B9&from=os&clid=1836589)
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
Блок "Визувий" (ЖВ и ЖК) 58 движок, неделя, жолодильная машинка.
Э-э-э...8)
Сало с тобой не интересно. все мины снимаешь. РД57М конечно.
РД58 синтиновый.
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
Сало с тобой не интересно. все мины снимаешь. РД57М конечно.
Только как один из вариантов на начальном этапе.
Ну вот пость теперь топикстартер изучает вопрос.
За ссылки большое спасибо, буду изучать...
Но тут идея была несколько в другом:
В "классическом" ЖРД вся располагаемая энергия содержится в химической энергии топлива. Так как энергоёмкость 1 кг топлива определяется составом компонентов, то и в каждой топливной паре есть предельный УИ, выше которого "прыгнуть" невозможно.
Вместе с тем, есть ЭРД, рабочее тело которого вообще не несёт никакой энергии, а энергия берётся только от Солнышка и только в виде электроэнергии. В случае ЭРД количество энергии упирается в площадь и КПД солнечных панелей, которые тоже не безграничны.
В случае с ЖРД у нас энергия Солнца вообще никак не используется, и с ней приходится бороться. В случае ЭРД энергия Солнца используется примерно на 25% (КПД СБ).
Собственно основная проблема, решить которую я попытался в схеме РБ звучит так:
Можно ли в "классическом" ЖРД максимально полно использовать электрическую и тепловую энергию Солнца, насколько вырастет УИ такой двигательной установки, и есть ли задачи, при которых данная схема будет эффективнее существующих решений?
Логика рассуждения при этом примерно следующая:
Если время работы РБ - до нескольких часов, при этом есть только одно-два-три включения, то использование солнечных батарей в принципе невыгодно (1 кг "вонючки" имеет энергоёмкость в 2,2 кВт*ч, а 1 кг батареек - 0,2 кВт*ч, 1 кг СБ - может генерировать только 200 Вт электричества).
Если же РБ, допустим, работает месяц с периодическими включениями, то 1 кг СБ может нагенирировать электричества около 150 кВт*ч - намного выше, чем энергоёмкость любого топлива.
Вместе с тем, СБ не только дают электричество, но и греются, причём на нагрев идёт больше энергии, чем генерирует СБ электричества. Если взять за грубую оценку КПД СБ "по дополнительному теплу" в 50%, то от СБ можно получить в виде нагрева топлива ещё 300 кВт*ч энергии. Если топливо из бака сначала подогреть в системе охлаждения СБ, а только потом отправить в КС ЖРД, то при прочих равных для нагрева в КС до заданной температуры потребуется меньше окислителя, что приведёт к увеличению УИ.
То есть одбросив всё лишнее. Получаем сфер. бак с криогенным рабочим телом. И некий направленный коллектор нагреватель?
Хм. Так и до изотопной "грелки" недалеко. ;)
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
ЗЫ У меня такого есть "в загашнике". :)
ЦитироватьSubrogator пишет:
Если топливо из бака сначала подогреть в системе охлаждения СБ, а только потом отправить в КС ЖРД, то при прочих равных для нагрева в КС до заданной температуры потребуется меньше окислителя, что приведёт к увеличению УИ.
Отлично. Прикиньте весь гимор с теплопередачей от СБ к КРТ и подумайте, сколько это дает в градусах. Сравните это с температурой в КС. Добавьте к этому, что нагрев КРТ снижает кавитационные запасы, то есть практически низкокипящие вообще до входа в ТНА греть нельзя. Оценили?
После этого положите идею в тот же загашник, куда и матрос складывает.
Затея с подогревом топлива в СБ разгонного блока напоминает по сути "машину Голдберга" . Забавно, но стоимость-эффективность стремится к нулю
пс Если уж РБ, то с простыми аккумуляторами и за несколько часов.
Если использовать СБ и ЭРД то уж самого спутника, благо мощность КВт на кг их массы постоянно растет. И тогда уж вовсе без РБ
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
ЗЫ У меня такого есть "в загашнике". :)
Что старый, что малый ;) :)
ЦитироватьПлейшнер
User
Сообщений: 7242
Регистрация: 08.09.2010
#190 26.04.2017 20:57:16
Цитата
m-s Gelezniak пишет:
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
ЗЫ У меня такого есть "в загашнике".
Что старый, что малый
Отчасти вы правы идеи лет 18-20. Посчитайте на досуге. Небезинтересно.
А мне сторонее мнение.
Там не "реактор" а именно грелка. но с активацией.
Впрочем скорее всего это не для вас. Вы более любитель "классики".
Еще радуют рассуждения автора про энергоемкость СБ применительно к все-таки химическому РБ работающему импульсно, а не с малой постоянной тягой (увеличивающей потребную дельту в 2-е)
А массу Аккамуляторов тепла и лепездричества для накопления генерируемого весь месяц он посчитать не подумал? Там удельная емкость по весу гораздо печальнее любой самой убогой горючки.
Это даже не Голдберг, это Мавроди - стотысячипроцентный выигрыш, угу, для организатора лохотрона и такой же проигрыш для покупателя системы.
Цитироватьgarg
User
Сообщений: 354
Регистрация: 21.08.2014
#210 26.04.2017 22:45:15
Еще радуют рассуждения автора про энергоемкость СБ применительно к все-таки химическому РБ работающему импульсно, а не с малой постоянной тягой (увеличивающей потребную дельту в 2-е)
А массу Аккамуляторов тепла и лепездричества для накопления генерируемого весь месяц он посчитать не подумал? Там удельная емкость по весу гораздо печальнее любой самой убогой горючки.
Это даже не Голдберг, это Мавроди - стотысячипроцентный выигрыш, угу, для организатора лохотрона и такой же проигрыш для покупателя системы.
Он хоть пробует.
А попытайтесь сами что нибудь предложить.
Теплосъём с СБ даст немного для удельного импульса двигателя. Чтобы было заметно, нужен водород и температуры поболее. С метаном выйдет заметно, если получать из него синтез-газ (это около 800 С, но затраты энергии неимоверны для РБ. Но уже это и дальще - вообще говоря, не ЖРД, а тремохимический двигатель. В этой идее гораздо важнее то, что топливо вырабатывается без остатка. Идея, конечно, не новая, к ней в конце концов и придут.
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
ЦитироватьПлейшнер
User
Сообщений: 7242
Регистрация: 08.09.2010
#190 26.04.2017 20:57:16
Цитата
m-s Gelezniak пишет:
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
ЗЫ У меня такого есть "в загашнике".
Что старый, что малый
Отчасти вы правы идеи лет 18-20. Посчитайте на досуге. Небезинтересно.
А мне сторонее мнение.
Там не "реактор" а именно грелка. но с активацией.
Впрочем скорее всего это не для вас. Вы более любитель "классики".
Хорошо, что далек от ракетной техники.
А то бы наактивировал.
Точить болванки на балконе - твое.
ЦитироватьХорошо, что далек от ракетной техники.
А то бы наактивировал.
Точить болванки на балконе - твое.
Ууу... . А это похоже зависть.
Головка по утру болит? Так стакан и Мир снова играет радужными красками. :)
ЗЫ Кто то "сервис" головы предлагал не снимая с ракеты... . Вот уж нарочно не придумаешь.
Цитироватьmihalchuk
User
Сообщений: 9212
Регистрация: 19.03.2006
#230 27.04.2017 00:20:39
Теплосъём с СБ даст немного для удельного импульса двигателя. Чтобы было заметно, нужен водород и температуры поболее. С метаном выйдет заметно, если получать из него синтез-газ (это около 800 С, но затраты энергии неимоверны для РБ. Но уже это и дальще - вообще говоря, не ЖРД, а тремохимический двигатель. В этой идее гораздо важнее то, что топливо вырабатывается без остатка. Идея, конечно, не новая, к ней в конце концов и придут.
В итоге только минус. Сльшком тяжелая.
Я не зря упоминал коллектор. Много возни с системой слежения, ориентацией, балансировкой. Но зато один бак один комнонент. И температкра в фокусе далеко за 3 тысячи.
Хорошее поле для творчества.
Кстати это тоже уже помоему было на форуме.
ЦитироватьSalo пишет:
Всё придумано до Вас: гуглим ACES и наслаждаемся.
Большое спасибо за направление поисков! :)
Юла использует несколько другой подход к использованию дренажных потерь - они хотят в ACES поставить 6-цилиндровый автомобильный ДВС, который будет генерировать электричество из газообразных водорода и кислорода. Заодно выкинуть со ступени весь гидразин и гелий с баллонами высокого давления....
А их заправки на орбите - очень похожи на предлагаемую схему...
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
Криогенный РБ типпа "блок Д" имел срок существования в неделю . И обеспечивал по расчётам, выдачу первого тормозного импульса ЛК после разделения на траекторию посадки.
Большой вопрос, который сходу не гуглится: а сколько ЖК уйдёт за неделю в дренаж на блоке ДМ?
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
Хм. Так и до изотопной "грелки" недалеко.
Изотопы конечно неплохи, но имеют свои геморрои, поэтому для одноразовых РБ (даже долгоживущих) - YYYI
Цитироватьm-s Gelezniak пишет:
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
Вся идея в том, чтобы: рабочее тело было одновременно топливом.... а так можно и ALICE прорабатывать, но это уже совсем другой проект...
ЦитироватьШтуцер пишет:
Отлично. Прикиньте весь гимор с теплопередачей от СБ к КРТ и подумайте, сколько это дает в градусах. Сравните это с температурой в КС. Добавьте к этому, что нагрев КРТ снижает кавитационные запасы, то есть практически низкокипящие вообще до входа в ТНА греть нельзя. Оценили?
В градусах - немного... гемор есть, как и везде в технике, но принципиально видится теплообменник в центре поля СБ, через который проходит труба из бака Г.
В результате в КС на тот же объём горючего нужно чуть меньше окислителя.
А где тут ТНА??? нету его, нам не нужно сжигать топливо для получения механической энергии!
А ЭНА можно поставить и сразу на выходе из бака - где топливо ещё холодное...
ЦитироватьПлейшнер пишет:
Затея с подогревом топлива в СБ разгонного блока напоминает по сути "машину Голдберга" . Забавно, но стоимость-эффективность стремится к нулю
Машина Голдберга - это ядерный буксир с ЭРД, а здесь - попытка экономии потерь....
УИ ЖРД открытой и закрытой схемы отличаются тоже на несколько процентов, но почему-то эти несколько процентов считаются важными, что ими занимаются....
ЦитироватьПлейшнер пишет:
пс Если уж РБ, то с простыми аккумуляторами и за несколько часов.
Если использовать СБ и ЭРД то уж самого спутника, благо мощность КВт на кг их массы постоянно растет. И тогда уж вовсе без РБ
А зачем спутнику на ГСО маршевая ДУ? лишняя масса, которая работает несколько минут, а таскает её спутник - годы....
Цитироватьgarg пишет:
Еще радуют рассуждения автора про энергоемкость СБ применительно к все-таки химическому РБ работающему импульсно, а не с малой постоянной тягой (увеличивающей потребную дельту в 2-е)
А кто говорит, что данный вариант работает постоянно? в том-то и дело, что эта ДУ предполагает импульсную схему работы, но с использованием энергии от СБ.
Цитироватьgarg пишет:
А массу Аккамуляторов тепла и лепездричества для накопления генерируемого весь месяц он посчитать не подумал? Там удельная емкость по весу гораздо печальнее любой самой убогой горючки.
СБ электричество и тепло генерируют действительно весь месяц, но аккумуляторы и теплоаккумуляторы не должны иметь ёмкость на месячную генерацию...
выше я уже говорил, что при небольшом количестве включений система действительно не работает...
но если включений десятки или даже сотни - выхлоп появляется, а батарейки нужны только для запасания энергии между включениями, а не на месяц работы...
Эпопея AsiaSat-3 в этом смысле показательна - почти отыграть 129 с работы блока ДМ на слабенькой ДУ спутника.... при этом включений ДУ было достаточно много (больше двадцати).
Внимание - вопрос: возможно ли было этому спутнику обойтись, допустим, тремя включениями и выйти на ту же орбиту? если нет, то значит, что возможность для ДУ делать короткие включения, но много экономит потребную ХС по сравнению с той же ДУ, которая может делать мало длинных включений.
Цитироватьmihalchuk пишет:
Теплосъём с СБ даст немного для удельного импульса двигателя. Чтобы было заметно, нужен водород и температуры поболее. С метаном выйдет заметно, если получать из него синтез-газ (это около 800 С, но затраты энергии неимоверны для РБ. Но уже это и дальще - вообще говоря, не ЖРД, а тремохимический двигатель. В этой идее гораздо важнее то, что топливо вырабатывается без остатка. Идея, конечно, не новая, к ней в конце концов и придут.
А нам много и не надо...
Тут важно что - будем ли мы с СБ собирать тепло или нет - само тепло от Солнышка придёт.... КПД СБ при росте температуры падает... на МКС СБ имеют систему охлаждения, а система охлаждения в любом случае требует "разрядки"... Собственно и получается, что пропусканием криогенного топлива через СО СБ мы "разряжаем" этот теплоаккумулятор, при этом энергия не уходит "просто так" в окружаещее пространство, а в конце концов поступает в КС....
ЦитироватьSubrogator пишет:
срок активного существования которых составлял хотя бы неделю
Осталась мелочь - заставить производителей КА для ГСО проектировать их так, чтобы они эту неделю выживали. И обосновать этот геморрой для них.
ЦитироватьPIN пишет:
Осталась мелочь - заставить производителей КА для ГСО проектировать их так, чтобы они эту неделю выживали. И обосновать этот геморрой для них.
А тут есть принципиальные неразрешимые проблемы?
КА для ГСО имеют САС в ГОДЫ.... следовательно, при наличии электропитания КА, подаваемого от РБ, нет принципиальных проблем с выживанием КА...
Обоснование гемора - отказ от маршевой апогейной ДУ - в результате значительное снижение массы КА, упрощение (в виду меньших потребных характеристик) маневровой ДУ, увеличение доли ПН в мессе спутника...
ЦитироватьЦитата
m-s Gelezniak пишет:
Криогенный РБ типпа "блок Д" имел срок существования в неделю . И обеспечивал по расчётам, выдачу первого тормозного импульса ЛК после разделения на траекторию посадки.
Большой вопрос, который сходу не гуглится: а сколько ЖК уйдёт за неделю в дренаж на блоке ДМ?
Очень незначительно. Заправка переохлождённым компонентом и экран-радиатор и хорошая ЭВТИ
Цитировать
Цитата
m-s Gelezniak пишет:
Хм. Так и до изотопной "грелки" недалеко.
Изотопы конечно неплохи, но имеют свои геморрои, поэтому для одноразовых РБ (даже долгоживущих) - YYYI
Это даволос скорее для расширения кругозора ну и мало ли станет интересно. Тутвсёже определённый опыт нужен.
ЦитироватьЦитата
m-s Gelezniak пишет:
А рабочее тело - лёд. Так если поизвращаться и бака ненадо. Просто окрашенный "отлетающей" плёнкой ледяной "карандаш".
Вся идея в том, чтобы: рабочее тело было одновременно топливом.... а так можно и ALICE прорабатывать, но это уже совсем другой проект...
А зачем лишний гемморой? :)
Температура в пучке у тебя и так будет запредельная. Скорее некоторая расфокусировка понадобится.
ЦитироватьSubrogator пишет:
А тут есть принципиальные неразрешимые проблемы?
За ваши деньги - любой каприз. В реальном мире надо кому-то платить и этот фактор обычно куда весомее технических.
ЦитироватьSubrogator пишет:
КА для ГСО имеют САС в ГОДЫ.
На ГСО, с раскрытыми СБ, каналом управления с Земли, с управлением ориентацией и положением СБ (где оно управляется), и не пристыкованными к РБ. Любое отклонение от этого (и еще наверняка десятка факторов) необходимо учесть при проектировании. Для тех платформ, с которыми сталкивался это означает существенную переделку. Возможно, есть КА цельнолитые из стали и заполненные чугунной стружкой, для них, конечно, проблем нет.
ЦитироватьSubrogator пишет:
Обоснование гемора - отказ от маршевой апогейной ДУ - в результате значительное снижение массы КА, упрощение (в виду меньших потребных характеристик) маневровой ДУ, увеличение доли ПН в мессе спутника...
Электросаты "шагают по планете", вы опоздали на десятилетие.