Приглашаю к обсуждению перспективной национальной системы СВ.
Информация:
www.energoobmen.ru
Основные выводы:
- нам не нужны крупноразмерные носители;
- нам не нужны приэкваториальные космодромы;
- не имеет перспективы пакетная схема с центральным блоком на водороде.
И многое другое.
По первому впечатлению написано психом. Весеннее обострение, чтоли?
Хм, действительню. Впрочем, сейчас поднимется вой, что это будущее космонавтики. Просто, из-за того, что Старый обругал...
Дык! :)
Ну Ангара.. модифицированная... А при чем тут какой-то Михальчук?
И нафига перекачивать-то? Не проще ли добавить в ЦБ 50% топлива? С дроселлированием это даст как раз нужную заливку ЦБ к концу работы первой ступени. И водород сверху надо применять начиная с А-3 - самый дешевый способ ПН поднять.
ЦитироватьНу Ангара.. модифицированная... А при чем тут какой-то Михальчук?
К сожалению, информация о разных вариантах "Ангары" центром Хруничева дозируется. Возможно, у них что-то подобное и было, но мы этого не нашли. Наш вариант ТР был в Росавиакосмосе в начале 2003 г, наш приоритет.
ЦитироватьИ нафига перекачивать-то? Не проще ли добавить в ЦБ 50% топлива? С дроселлированием это даст как раз нужную заливку ЦБ к концу работы первой ступени.
Вообще-то основная цель перелива - не выйти за допустимые рамки унификации. Предполагается частое использование А4, поэтому необходимо сохранить основные размеры: длину модулей и диаметр баков. Тогда можно будет использовать единое технологическое и подъёмно-транспортное оборудование для всего носителя. Заодно удастся избежать глубокого дросселирования двигателя ЦБ. Впрочем, предположим, что А4 и "Ангара 5И" равноценны. Но когда встанет вопрос о спасении ускорителей, разница будет ощутима. Скорость ускорителей при разделении будет меньше (на 500 м/с?), обратный путь - короче, нагрузки при возвращении - ниже. В ускорителе не будет внутрибакового или наружного трубопровода, который нужно укреплять. Сами ускорители (в варианте "Байкала") не будут толкаться хвостовым оперением, их возвращаемая масса будет меньше.
ЦитироватьИ водород сверху надо применять начиная с А-3 - самый дешевый способ ПН поднять.
А зачем он на А-3? Возьмите А1 - получите не менее 4 т на ГСО. Впрочем, когда-нибудь может понадобиться.
ЦитироватьПо первому впечатлению написано психом. Весеннее обострение, чтоли?
Бей провокаторов! :twisted:
ЦитироватьВообще-то основная цель перелива - не выйти за допустимые рамки унификации.
Ага, точно-точно. ЦБ с 4 устройствми перелива будет ужас как унифицирован с ББ с одним таким устройством...
ЦитироватьАга, точно-точно. ЦБ с 4 устройствми перелива будет ужас как унифицирован с ББ с одним таким устройством...
Если точнее, то на ЦБ А4 будет 3 межблочных магистрали окислителя и 3 - горючего. На боковых модулях по одной магистрали горючего и одной - окислителя. Действительно, ускорители по конструкции отличаются от ЦБ, а также - между собой (забыли добавить, что они ещё и однобаковые). Но всё это производится, транспортируется и собирается на одном оборудовании, так что унификация сохраняется ( хотя и не в той степени, как на "Ангаре 5И"). А вот добавить 50% топлива в ЦБ - и что с ним делать: как перевозить, на чём собирать?
А как Зенит перевозят? ;-) Разделить по верхнему баку вблизи днища - чтобы все трубопроводы на одной половинке остались. Там же примерно - узлы крепления коротких боковых УРМ.
Уважаемый hcube! Давайте разберёмся, чего вы хотите. Если правильно сравнивать с носителем А4, то вы предлагаете отказаться от перелива, урезать три боковых модуля на 17%, а в центральный добавить 50% топлива. Конечно, доставка такого ЦБ по частям возможна, но... Потребуется специальное оборудование для сборки и проведения прочностных испытаний такого ЦБ на космодроме. Конечно, всё это делалось, но сборка в заводских условиях дешевле и надёжнее. Сама ракета удлиннится более чем на 10 метров - дополнительные неудобства и затраты на стартовое сооружение. Появятся вопросы к прочности ЦБ такой длины и местам крепления ускорителей. Исчезнет возможность парирования нештатной работы двигателей. Грузоподъёмность такого носителя будет близка к А4, но всё-же меньше из-за большей массы ЦБ.
Если вы хотите таким способом поднять грузоподъёмность пятиблочной компоновки, то это другая песня. Возможна и пятиблочная компоновка с упрощённой схемой перелива, не менее 28 т на НКО без водорода. Но зачем именно такая грузоподъёмность нужна? Если хотите поднять побольше, то к вашим услугам А7. Та А7, которую вы видели на нашем сайте - концентрированное выражение идеи. Можно сделать проще - добавить к А4 три автономных модуля - и неплохо потянет.
В нашей концепции целью перелива не является наращивание грузоподъёмности. Если перелив не использовать, технологический ряд закончится на пятиблочной компоновке, дальше произойдёт либо значительное снижение эффективности, либо критическая потеря унификации.
На закуску один пример. Когда была выдвинута идея носителя "Ямал", мы проработали альтернативную схему с переливом. Оказалось, что перелив компонентов хорош не сам по себе, а как способ модернизации. Исходная идея была такова: на ЦБ устанавливается НК-33, двигатели боковушек остаются прежними. Перелив компонентов позволял сохранить габариты ЦБ. Для этого дополнительное топливо предполагалось разместить в двух противоположных боковых блоках, сделав их баки цилиндрическими. Предполагалось, что топливо будет переливаться в баки ЦБ с помощью насосов, работающих на давлении компонентов, отбираемых с управляющих камер этих блоков. При этом возможно снятие одной (а то и обеих) камеры с блока. Компенсировать снижение управляющего момента предполагалось серией мероприятий:
1. Расположить модернизированные блоки в плоскости наименьших нагрузок (предположительно, в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы).
2. Увеличить угол отклонения управляющей камеры.
3. При возникновении критических возмущающих моментов увеличивать подачу топлива в управляющую камеру за счёт временного снижения интенсивности перелива.
Такая концепция позволяла не только сохранить основные габариты РН, но и отслеживать районы падения первой, второй или обеих ступеней. Получалась грузовая РН повышенной грузоподъёмности, при этом старт мог использоваться для прежних "Союзов", которые предполагалось сохранить для пилотируемых полётов.
Результаты - ниже (на блоке И - двигатель замкнутой схемы).
Модификация 1 2 3 4 5
Стартовая масса, т 354 374 374 374 374
Масса ПГ
(H=200 км, i=51°), т 10.5 11.5 11.4 11.6 12.3
Масса
топлива бл. И, т 26.0 28.3 22.5 22.5 29.0
Дополнительный
объём баков
блоков-М, куб.м. 31 45 51 54 51
Модификация 1. Xарактеристические скорости РН в момент отделения блоков первой и второй ступени аналогичны достигаемым в РН «Союз-У».
Модификация 2. Xарактеристическая скорость блока второй ступени в момент отделения аналогична достигаемой в РН «Союз-У».
Модификация 3. Xарактеристические скорости блоков первой и второй ступеней в момент отделения произвольны, используется немодифицированный блок И от РН «Союз-2б».
Модификация 4. Имеет свойства модификации 3, но в рамкаx соxранения внешниx геометрическиx размеров ЦБ изменено соотношение объёмов баков, а также использовано освободившееся пространство в xвостовом отсеке. Ускорители отделяются попарно последовательно, первыми отбрасываются модернизированные блоки.
Модификация 5. Отличается от модификации 4 тем, что за счёт увеличения запаса топлива в блоке И и подбора временн
Теоретические проработки вроде серьезные, НО ...
Все это было сделано еще при разработке Королевым Р-7. Тогда и перелив считали, тогда и отказались ...
Я не к тому, что не надо считать, не надо делать. Просто сейчас надо заходить с другого конца. Т.е. основой проекта сейчас должна быть разработка системы перелива, синхронизации расхода и перелива топлива. При этом надо особое внимание обратить на момент переключения с одного бака на другой.
У вас есть оригинальные, чистые, проверенные, надежные разработки по этой части, за приемлемую цену и массу???
Если да, то я с вами играю ... :D
ЦитироватьПриглашаю к обсуждению перспективной национальной системы СВ.
Информация:
www.monolithosting.ru/~nlfwdqjd
Я не понял про "Использование энергии образования конденсата из компонентов топлива для повышения удельного импульса ДУ на конечном участке выведения." Сконденсированная и накопленная в баке H2O считается израсходованным топливом или нет? И почему "использование энергии образования конденсата..." в сопле менее выгодно, чем в теплообменнике?
ЦитироватьСконденсированная и накопленная в баке H2O считается израсходованным топливом или нет? И почему "использование энергии образования конденсата..." в сопле менее выгодно, чем в теплообменнике?
Сконденсированная и накопленная в баке H2O является полезным грузом.
STEPу
Хотите загубить остатки молодости? Посчитайте МКТ бесплатно, у нас только наброски с разных сторон. А если серьёзно, то систему перелива логичнее разрабатывать производителю РН. Что не исключает конкурса идей, организованного заинтересованной стороной. Перелив компонентов у нас не любят, особенно в ЦНИИмаше. Я пытался понять, почему, и пришёл к банальному выводу - всё от традиционности и нежелания решать проблемы. Да, при переливе могут быть утечки, пузыри и т. д. Но делаем же мы ЖРД замкнутой схемы, где процессы на 2-3 порядка интенсивнее. Одно испытание ЖРД на два порядка дороже испытания магистрали перелива, в день таких испытаний можно провести не один десяток. Другими словами, можно умеренно потратиться и хорошо отработать систему перелива. Теперь о надёжности. Да, система перелива, как дополнительный элемент, вносит и дополнительный риск. Но сравните носители примерно равной грузоподъёмности - "Ангару 5И" и А4. У последней на один блок/один ЖРД меньше - дополнительный плюс к надёжности. Система перелива может парировать неполадки в двигателях - они не всегда развиваются быстротечно. Так, в одном из аварийных пусков "Ариан 5" двигатель начал барахлить с самой Земли. В первом (если не ошибаюсь) пуске "Энергии" двигатель одного из блоков А показал повышенные вибрации, но, к счастью, дотянул. Система перелива позволит уменьшить интенсивность работы "слабого" двигателя, отрегулировав как общий расход, так и соотношение компонентов. И последнее. Предположим, нужно поднять грузоподъёмность РН. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде. Каким путём идти? Производство системы перелива - производство более низкого иерархического уровня, оно проще и компактнее, не требуется система заправки нового топлива на старте. Думаю, этот путь более рационален.
Ознакомились ли вы с Тех.ряд>Логика технологического ряда?
Цитировать. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде.
Нет, к сожалению, нет. При одинаковых компонентах топлива на ступенях, перелив даст в лучшем случае 10-20% прироста ПН (могу оценить и поточнее), тогда как замена керосина водородом на 2-й ступени (при условии нормальной оптимизации, естественно) практически удваивает ПН. Все сказанное - ИМХО (подкрепленное расчетами). С уважением, Дмитрий В.
Дмитрию В.
Речь шла о пропорциях типа замены на Ангаре 5 блока И водородной ступенью. Вопрос о водороде вообще - более сложный.
любую идею просто довести до абсурда
ЦитироватьSTEPу
Хотите загубить остатки молодости? Посчитайте МКТ бесплатно, у нас только наброски с разных сторон. А если серьёзно, то систему перелива логичнее разрабатывать производителю РН. Что не исключает конкурса идей, организованного заинтересованной стороной. Перелив компонентов у нас не любят, особенно в ЦНИИмаше. Я пытался понять, почему, и пришёл к банальному выводу - всё от традиционности и нежелания решать проблемы. Да, при переливе могут быть утечки, пузыри и т. д. Но делаем же мы ЖРД замкнутой схемы, где процессы на 2-3 порядка интенсивнее. Одно испытание ЖРД на два порядка дороже испытания магистрали перелива, в день таких испытаний можно провести не один десяток. Другими словами, можно умеренно потратиться и хорошо отработать систему перелива. Теперь о надёжности. Да, система перелива, как дополнительный элемент, вносит и дополнительный риск. Но сравните носители примерно равной грузоподъёмности - "Ангару 5И" и А4. У последней на один блок/один ЖРД меньше - дополнительный плюс к надёжности. Система перелива может парировать неполадки в двигателях - они не всегда развиваются быстротечно. Так, в одном из аварийных пусков "Ариан 5" двигатель начал барахлить с самой Земли. В первом (если не ошибаюсь) пуске "Энергии" двигатель одного из блоков А показал повышенные вибрации, но, к счастью, дотянул. Система перелива позволит уменьшить интенсивность работы "слабого" двигателя, отрегулировав как общий расход, так и соотношение компонентов. И последнее. Предположим, нужно поднять грузоподъёмность РН. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде. Каким путём идти? Производство системы перелива - производство более низкого иерархического уровня, оно проще и компактнее, не требуется система заправки нового топлива на старте. Думаю, этот путь более рационален.
Ознакомились ли вы с Тех.ряд>Логика технологического ряда?
Использование перелива для парирования неполадок двигателя, это интересно. Правда неизвестно, который двигатель окажется аварийным. Это значит, что для этого придется создать систему перелива, в которой перекачка в любой момент может осуществляться из любого блока в любой. Че то мне это не очень светит.
Потом логика, когда говорят, что мы придумали идею, а ее пусть реализуют другие, которые специалисты ... Че то мне такая логика кого то напоминает.
В общем, технического решения, как осуществлять перелив у вас нет... :(
ЦитироватьИспользование перелива для парирования неполадок двигателя, это интересно. Правда неизвестно, который двигатель окажется аварийным. Это значит, что для этого придется создать систему перелива, в которой перекачка в любой момент может осуществляться из любого блока в любой.
Идея не новая, есть даже американский патент. Но в А4-А7 такие возможности ограничены, в частности, реверс потока компонентов не предполагается. Вообще, система перелива не должна строиться под возможность парирования неполадок.
ЦитироватьПотом логика, когда говорят, что мы придумали идею, а ее пусть реализуют другие, которые специалисты ... Че то мне такая логика кого то напоминает.
Нет никакой боязни сделать всё самим. Но как вы это представляете? Попробуйте сделать какую-нибудь архиполезную штуковину, а потом сунуть её в какую-нибудь ракету.
ЦитироватьВ общем, технического решения, как осуществлять перелив у вас нет...
Техническое решение - это такой документ, в котором более-менее подробно описывается техническое устройство? Короче, так: задача ясна, идей масса, опыта - никакого (как и у всех), а за бумагой дело не станет.
[/quote]
Мое мнение, которое я тут уже озвучивал - что даже в условиях дроселлирования ЦБ все равно не добирает той ХС которой мог бы. Поэтому в случае А5 первая модернизация - это конечно водород. УКВБ дает сразу 6-7 тонн прироста. А вторая - это изменение масс топлива в разных ступенях.
Вообще, идея с переливом, возможно реализуема, если делать подачу переливаемого топлива не в _двигатель_ а в _бак_. В этом случае бак играет роль ресивера, который исключает саму возможность гидродинамического удара при переключении. Насосы ставить на ЦБ внизу, приводить их отбором от газогенератора двигателя ЦБ. А на ББ - только топливную арматуру - даже без клапанов, клапаны тоже на ЦБ. В этом случае можно обойтись всего ДВУМЯ дополнительными БТНА - на топливо и на окислитель, каждый из которых работает со всеми 4 баками.
Примерно, надо перекачать порядка 50 тонн топлива на высоту около 15 метров при ускорении 3G - т.е. с давлением в 5-6 атмосфер - примерно. Штатный же ТНА за это же время перекачивает 100 тонн топлива при давлении хорошо за 100 атмосфер - т.е. затраты на перекачку действительно невелики, порядка 5% от затрат на закачку топлива в КС, к тому же они частично окупаются повышением давления в баке.
Но по моему, варианты сравнимы по сложности. В одном случае надо сделать удлиненный и упрочненный бак, во втором - добавить пару 100-кВт насосов. По моему, бак сделать проще - но конкретику надо считать. Дроселлировать двигатель ЦБ все равно надо - дроселлирование обусловлено не экономией топлива, а ограничениями по скоростному напору и по прочности конструкции.
ЦитироватьЦитироватьИспользование перелива для парирования неполадок двигателя, это интересно. Правда неизвестно, который двигатель окажется аварийным. Это значит, что для этого придется создать систему перелива, в которой перекачка в любой момент может осуществляться из любого блока в любой.
Идея не новая, есть даже американский патент. Но в А4-А7 такие возможности ограничены, в частности, реверс потока компонентов не предполагается. Вообще, система перелива не должна строиться под возможность парирования неполадок.
ЦитироватьПотом логика, когда говорят, что мы придумали идею, а ее пусть реализуют другие, которые специалисты ... Че то мне такая логика кого то напоминает.
Нет никакой боязни сделать всё самим. Но как вы это представляете? Попробуйте сделать какую-нибудь архиполезную штуковину, а потом сунуть её в какую-нибудь ракету.
ЦитироватьВ общем, технического решения, как осуществлять перелив у вас нет...
Техническое решение - это такой документ, в котором более-менее подробно описывается техническое устройство? Короче, так: задача ясна, идей масса, опыта - никакого (как и у всех), а за бумагой дело не станет.
[/quote]
Да все я понимаю ребята. Но я пытаюсь показать следующее. Вы предлагаете перелив. Значит сначала надо решить проблему перелива, а к ней уже считать варианты. Фирмы делать перелив не берутся (не только у нас, но и в мире), вы не беретесь ... так что считать. Перелив, в данном случае, иголка в машине Зингера, а остальное приложения.
Я не говорю, что надо железо сделать. Придумайте дешевую, надежную систему на бумаге, тогда будет о чем говорить.
А так я могу и гравицапы предлагать, дешево и мгновенно доставляют в любой конец Кентурии. Я предлагаю, а специалисты пусть делают...
В чём-то подобную задачу решали разработчики ранних Атласов. Там сбрасывались 2 из 5 камер маршевых двигателей.
Ну, так вот, по поводу пелелива. Сделал оценки для 2-хступенчатых РН. Результат: независимо от сочетания компонентов топлива (при равном уровне массовых характеристик и УИ) перелив дает выигрыш не более 16% по сравнению с пакетом и от 3 до 10% по сравнению с тандемом. Так что, геморрой свеч не стоит, ИМХО. С уважением, Дмитрий В.
ЦитироватьНу, так вот, по поводу пелелива. Сделал оценки для 2-хступенчатых РН. Результат: независимо от сочетания компонентов топлива (при равном уровне массовых характеристик и УИ) перелив дает выигрыш не более 16% по сравнению с пакетом и от 3 до 10% по сравнению с тандемом. Так что, геморрой свеч не стоит, ИМХО. С уважением, Дмитрий В.
А теперь - смотрим на цифирь выигрыша от водорода.
Тоже свеч не стоит?
ЦитироватьЦитироватьНу, так вот, по поводу пелелива. Сделал оценки для 2-хступенчатых РН. Результат: независимо от сочетания компонентов топлива (при равном уровне массовых характеристик и УИ) перелив дает выигрыш не более 16% по сравнению с пакетом и от 3 до 10% по сравнению с тандемом. Так что, геморрой свеч не стоит, ИМХО. С уважением, Дмитрий В.
А теперь - смотрим на цифирь выигрыша от водорода.
Тоже свеч не стоит?
Выше писалось :lol:
ЦитироватьНет, к сожалению, нет. При одинаковых компонентах топлива на ступенях, перелив даст в лучшем случае 10-20% прироста ПН (могу оценить и поточнее), тогда как замена керосина водородом на 2-й ступени (при условии нормальной оптимизации, естественно) практически удваивает ПН. Все сказанное - ИМХО (подкрепленное расчетами). С уважением, Дмитрий В.
Думаю разница между "1/6" и "в 2 раза" ощутима :wink:
ЦитироватьНу, так вот, по поводу пелелива. Сделал оценки для 2-хступенчатых РН. Результат: независимо от сочетания компонентов топлива (при равном уровне массовых характеристик и УИ) перелив дает выигрыш не более 16% по сравнению с пакетом и от 3 до 10% по сравнению с тандемом. Так что, геморрой свеч не стоит, ИМХО. С уважением, Дмитрий В.
Извиняюсь за вопрос. На сколько я понимаю, тандем - это когда вторая ступень сверху над первой? А где там топливо можно переливать?
Отвечая на вопрос темы "Какие носители нам нужны?"
1. Не дорогие, чем дешевле тем лучше.
2. Очень часто: 3-6 тонн на ГПО (1.5-2.5 тонн на ГСО) сейчас. Цена: до 30 млн. долларов за РН на 6 тонн на ГПО (стоимость Зенита-3СЛ).
3. Часто: 13-17 тонн (точно пока не известно) на ЛЕО под Клипер.
4. Возможность роста: редко 8-10 тонн на ГПО. Для выживания на рынке в случае роста ПН на ГПО.
5. Очень редко: 15 тонн к Луне.
6. Возможность: Очень очень редко: 30 тонн к Луне.
7. Возможность: Очень очень редко: 40 тонн на ЛЕО для Марса.
8. ИМХО до 4 тонн на ЛЕО не надо посколько есть по дешёвке Рокот и Днепр.
Как ваши РН отвечают этим требованиям?
A-3 c удлиненным ЦБ и третьей водородной ступенью. Фактически - 'полтора Атласа'. Если надо тяжелее - есть А-5 с той же ступенью, и есть А-8, у которой блок первой ступени набран из 7 штук ОДИНАКОВЫХ УРМ первой ступени, блок второй ступени - укороченный УРМ диаметра 4.1 на РД-191 на 150 тонн, а блок третьей - все та же водородная ступень. Т.е. по сути А1.3 верхом на пакете из 7 УРМ ;-).
ПН такой РН будет порядка 20 тонн на LEO (A3H2), 8 тонн на LEO - A1.3H2 и 50 тонн на LEO - A7H2. С керосином на 3 ступени - на треть меньше.
ЦитироватьОтвечая на вопрос темы "Какие носители нам нужны?"
1. Не дорогие, чем дешевле тем лучше.
2. Очень часто: 3-6 тонн на ГПО (1.5-2.5 тонн на ГСО) сейчас. Цена: до 30 млн. долларов за РН на 6 тонн на ГПО (стоимость Зенита-3СЛ).
3. Часто: 13-17 тонн (точно пока не известно) на ЛЕО под Клипер.
4. Возможность роста: редко 8-10 тонн на ГПО. Для выживания на рынке в случае роста ПН на ГПО.
5. Очень редко: 15 тонн к Луне.
6. Возможность: Очень очень редко: 30 тонн к Луне.
7. Возможность: Очень очень редко: 40 тонн на ЛЕО для Марса.
8. ИМХО до 4 тонн на ЛЕО не надо посколько есть по дешёвке Рокот и Днепр.
Как ваши РН отвечают этим требованиям?
Поправка:
3. Часто: 11-17 тонн (точно пока не известно) на ЛЕО под Клипер.
ИМХО в случае капсулы может и 11 тонн хватить. :roll:
ЦитироватьИзвиняюсь за вопрос. На сколько я понимаю, тандем - это когда вторая ступень сверху над первой? А где там топливо можно переливать?
Тандем - это когда все ступени работают последовательно, одна после другой. Компоновочно, такая РН может быть выполнена и в моноблочном (пример - Зенит, Титан-2 и т.п.) и в полиблочном (Титан-3, Протон) вариантах. Перелива, естественно нет и никто его в этой схеме и не применяет. Речь шла о сравнении РН с переливом с РН других схем (пакет с параллельной работой и тандем с последовательной работой ступеней).
hcube:
ЦитироватьПоэтому в случае А5 первая модернизация - это конечно водород. УКВБ дает сразу 6-7 тонн прироста. А вторая - это изменение масс топлива в разных ступенях
Делать УКВБ нужно своевременно, например, для полётов на Луну. А просто поднимать грузоподъёмность, без явной необходимости - накладно. Производство системы перелива - более низкого уровня, это даже не цех, скорее - участок. А производить УКВБ должен целый завод. Да, перелив даёт не так много, процентов 15, но даёт массу удобств. Например, не нужно дросселировать ЦБ.
step:
ЦитироватьДа все я понимаю ребята. Но я пытаюсь показать следующее. Вы предлагаете перелив. Значит сначала надо решить проблему перелива, а к ней уже считать варианты. Фирмы делать перелив не берутся (не только у нас, но и в мире), вы не беретесь ... так что считать. Перелив, в данном случае, иголка в машине Зингера, а остальное приложения.
Я не говорю, что надо железо сделать. Придумайте дешевую, надежную систему на бумаге, тогда будет о чем говорить.
Технически проблемы перелива нет. По ряду причин перелив на трёхблочной компоновке неинтересен. А в мире (кроме нас) такие компоновки только начинают пускать. Есть, конечно, компоновки на гидразине/НДМГ, но там перелив исключается по понятным причинам. Наши ракетчики не берутся за перелив почему - отвыкли от ответственности. Если посмотрите, как развивались носители, то увидите, что постепенно всё больше функций перекладывалось на двигатель (наддув, управление), да так, чтобы было поменьше возни с установкой. То, чего боятся ракетчики (переключение магистралей с давлением до 10 атм), двигателистов не испугает, в ЖРД есть подобные устройства.
переключение магистралей с давлением до 10 атм - с этой задачей обычный водопроводчик справляется на-ура :)
ЦитироватьДумаю разница между "1/6" и "в 2 раза" ощутима
Угу - только их ещё достичь надо...
Водородный Союз 14 тонн выведет? :)
Цитироватьпереключение магистралей с давлением до 10 атм - с этой задачей обычный водопроводчик справляется на-ура :)
ЦитироватьДумаю разница между "1/6" и "в 2 раза" ощутима
Угу - только их ещё достичь надо...
Водородный Союз 14 тонн выведет? :)
Полистайте форум, уже прикидывали.
Или считалку ратмана используйте.
Цитироватьпереключение магистралей с давлением до 10 атм - с этой задачей обычный водопроводчик справляется на-ура :)
ЦитироватьДумаю разница между "1/6" и "в 2 раза" ощутима
Угу - только их ещё достичь надо...
Водородный Союз 14 тонн выведет? :)
Здрасте! А "Онега"? Как раз модифицированный "Союз" с воородной 3 ступенью - 14 т ПН...
ЦитироватьПри одинаковых компонентах топлива на ступенях, перелив даст в лучшем случае 10-20% прироста ПН (могу оценить и поточнее), тогда как замена керосина водородом на 2-й ступени (при условии нормальной оптимизации, естественно) практически удваивает ПН. Все сказанное - ИМХО (подкрепленное расчетами). С уважением, Дмитрий В.
Хотелось бы взглянуть на расчёты. Пока мои представления об эффективности такие. Хорошие РН на плотных компонентах имеют к-т ПГ около 3 ("Протон К" -3,05; "Союз 2б" - 3,11; "Ангара 5И" - 3,25. Перелив обеспечит для керосиновых ракет 3,6-3,8. Если не рассматривать того, что появилось за последние несколько лет, то самой эффективной по к-ту ПГ является РН "Сатурн 5" (около 4,5, если считать за ПГ остатки топлива и соответствующую им массу 3-й ступени), совсем рядом с ней "Энергия". Думаю, если напрячь все современные возможности, то можно достигнуть к-та ПГ около 5, максимум - 5,2. Но больше 6 - это чудо уссурийское.
Или мы о разных вещах говорим, какая у вас масса и тяговооружённость ЦБ на водороде?
Yegor, "Отвечая на вопрос темы "Какие носители нам нужны?":
Цитировать1. Не дорогие, чем дешевле тем лучше
А вы уверены?
Цитировать2. Очень часто: 3-6 тонн на ГПО (1.5-2.5 тонн на ГСО) сейчас. Цена: до 30 млн. долларов за РН на 6 тонн на ГПО (стоимость Зенита-3СЛ).
Зачем ГПО? Давайте сразу на ГСО! Вариант 2,5 т специально рассмотрен(см. ссылку), не ленитесь, ознакомьтесь с нашими идеями, они здесь обсуждаются. Выше упомянута РН для ~ 4 т на ГСО.
Цитировать4. Возможность роста: редко 8-10 тонн на ГПО. Для выживания на рынке в случае роста ПН на ГПО.
Опять ГПО! Если очень хочется именно на ГПО, то почему не 27 т? "Протон-М-УКВБ/УРБ"! Но на рынке всё-равно не выжить.
Цитировать5. Очень редко: 15 тонн к Луне.
Такого у нас нет.
Цитировать6. Возможность: Очень очень редко: 30 тонн к Луне.
7. Возможность: Очень очень редко: 40 тонн на ЛЕО для Марса.
А7 - 36-40 т, удобна для редкого использования. При желании можно и 30. Но зачем такие носители для Луны и Марса? Как летать на Луну и Марс, см. там же.
Цитировать8. ИМХО до 4 тонн на ЛЕО не надо посколько есть по дешёвке Рокот и Днепр.
Согласен.
Цитировать3. Часто: 13-17 тонн (точно пока не известно) на ЛЕО под Клипер.
А вот это интересно. Но вопросы: 13 или 17 тонн и насколько часто?
РКК "Энергия" разработала Клипер и новый носитель под него. Т.е., хотела иметь свой. Всё это должно было лелать 10 раз (60 человекополётов) в год на орбиту с наклонением 63. Роскосмос проект переиначил, денег на Клипер выделяет, но хочет пополам с европейцами, а на носитель - нет. А ведь вопрос важный - если определить, чем занять такую прорву народа в космосе, можно было бы и под носитель деньги получить. А пока можно выбирать из двух зайцев - "Зенит 2" и "Ангара 3". Но если уж совсем ничего не устраивает, возьмите А4 без верхней ступени, только массу ЦБ нужно будет подогнать под массу Клипера.
Ссылка (ещё раз):
www.enextec.ru
ЦитироватьКак летать на Луну и Марс, см. там же.
"Не учите меня жить!" (С) Э.Людоедка. Ильф и Петров, известный источник :mrgreen:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=2285
"И др"
Для сведения: перелив одного компонента между блоками был реализован в одной из модификаций "Ариан-4". Этот компонент - вода.
ЦитироватьЦитироватьПри одинаковых компонентах топлива на ступенях, перелив даст в лучшем случае 10-20% прироста ПН (могу оценить и поточнее), тогда как замена керосина водородом на 2-й ступени (при условии нормальной оптимизации, естественно) практически удваивает ПН. Все сказанное - ИМХО (подкрепленное расчетами). С уважением, Дмитрий В.
Хотелось бы взглянуть на расчёты.
Могу выслать по "мылу" (или скиньте свой адрес в личное сообщение).
С уважением, Дмитрий В.
ЦитироватьЗомби, просто Зомби:
"Не учите меня жить!" (С) Э.Людоедка. Ильф и Петров, известный источник
Звучит так: "Не учите меня летать!" :wink:
Дмитрию В.
Скинте на enextec@mail.ru
С уважением, Mihalchuk
Цитироватьhcube: A-3 c удлиненным ЦБ и третьей водородной ступенью. Фактически - 'полтора Атласа'. Если надо тяжелее - есть А-5 с той же ступенью, и есть А-8, у которой блок первой ступени набран из 7 штук ОДИНАКОВЫХ УРМ первой ступени, блок второй ступени - укороченный УРМ диаметра 4.1 на РД-191 на 150 тонн, а блок третьей - все та же водородная ступень. Т.е. по сути А1.3 верхом на пакете из 7 УРМ .
ПН такой РН будет порядка 20 тонн на LEO (A3H2), 8 тонн на LEO - A1.3H2 и 50 тонн на LEO - A7H2. С керосином на 3 ступени - на треть меньше
Насчёт А8 большие сомнения. Её грузоподъёмность будет меньше, чем у нашей А7-КВБ, максимальные возможности которой скромно оценены в ~47 т, при том, что КВБ больше, чем у вас. Высота такой РН с ПГ будет не менее 60 м. Связку из 7 блоков как отделять? При "горячем" разделении баки боковых блоков наверняка будут пробиты, может рвануть и всё остальное. Придётся отбрасывать боковые блоки заранее. Теперь нарисуйте оставшуюся компоновку в пропорции. Может ли она летать? Как быть с прочностью?
__________________________
Полезный груз не терпит суеты
15 м - 2 ступень, 4 метра - 3я, 25 - 1я, всего - 45 метров плюс обтекатель - допустим 10 метров. Итого - 55.
Ангара-5 УКВМ предполагается в 50 метров, Зенит - 59 метров. Так что... тут как раз никакой проблемы с устойчивостью нету.
Разделение... хмм.. а почему это Зенит у нас не взрывается, а? Тоже вроде бы горячее последовательное разделение... единый блок 1 ступени из 7 УРМ вырабатывается синхронно, так что топлива там не будет при разделении...
Можно кстати посчитать, сколько ПН будет - если у кого считалка есть.
1 ступень - 7х10 тонн сухая масса, 7х110 тонн заправленная, УИ 310, тяга 7х190 тонн.
2 ступень - 10 тонн сухая, тоже 110 заправленная (просто УРМ короче в длину), УИ вакуумный - 340, тяга 213 тонн.
3 ступень - 3.5 сухая, 23.5 заправленная, УИ 460, тяга 40 тонн.
Грубо говоря, по сравнению со схемой с пакетом мы теряем вес одного двигателя, зато получаем вес половины бака второй ступени. РД-191 весит порядка 3 тонн, бак - порядка 7 тонн - т.е. получается баш на баш.
В случае с переливом мы выигрываем вес двигателя - 3.5 тонны, но теряем вес системы перелива - это порядка тонны, я думаю, 500 кг на 4 или тем паче 6 узлов как-то маловато ;-). Разве что если насосы перекачки и трубопроводы оставить на боковых УРМ, а на центральном - только приемные клапана на баке горючего и окислителя.
ДОПУСТИМ, что мы уложили вес системы перекачки центрального УРМ в 0 кг, т.е. у нас есть выигрыш массы второй ступени в 1 двигатель - т.е. в 3.5 тонны. Вторая ступень пересчитывается в ПН с коэфициентом порядка 1/5 - т.е. к ПН допустим А-5 у нас добавится порядка 700 кг. А ПН у нее - 25 тонн. 700 кг от 25 тонн - это 1/35, т.е. примерно 3%.
На той же А-5 водород дает выигрыш аж в 4 тонны - с 24 до 28 тонн. То есть 1/6 = 17% - в 6 раз выше чем перекачка.
Это, заметьте, я не учел вес системы перекачки и увеличение невырабатываемых остатков топлива на первой ступени, которые пойдут в минус с коэфициентом первой ступени - порядка 1/25.
В общем, есть мнение (с) что кто-то мухлюет с сухим весом ступеней - потому как чисто за счет оптимизиции размещения топлива такой выигрыш не получишь - топливо-то ниоткуда не возьмется, чтобы в движках сгореть...
Наш ответ hcube:
Цитировать15 м - 2 ступень, 4 метра - 3я, 25 - 1я, всего - 45 метров плюс обтекатель - допустим 10 метров. Итого - 55.
Не мало ли 10-м обтекателя Для ПГ 45 т? Итого - 60 м, не меньше! 4 м - 3-я ступень при 23,5 т и водороде - сомнительно.
ЦитироватьАнгара-5 УКВМ предполагается в 50 метров, Зенит - 59 метров. Так что... тут как раз никакой проблемы с устойчивостью нету.
Проблемы не с устойчивостью, а с прочностью. Зенит - диаметр 3,9 м, длина 1-й ступени - 33 м, масса 1-й ступени - 353 т, общая 459 т (у последних модификаций цифры несколько иные). Грубо оценить проблему так. 1) Возьмите место стыка ступеней и посчитайте рычаги: произведение массы каждой ступени на расстояние от их центра масс до места стыка. Помните, что в верхнюю ступень входят все последующие ступени и ПГ, а в нижнюю считайте все нижние ступени. 2) Разделите наименьший из полученных результатов на диаметр стыка. И так для каждого стыка. Этот же относительный показатель можно применять и для любого места РН, но на практике почти всегда цельные баки прочнее и о них можно не беспокоиться. Если первая ступень (7 блоков) отделяется в связке, то, задействуя боковушки, можно навязать диаметр стыка 4,1 м. Если боковушки отделяются заранее, то он будет 2,9 м. Для Зенита масса 2-й ступени с ПГ около 105 т, расстояние от ЦМ не более 12 м для Зенита-2 и 15 м - для Зенита-3. Ещё момент - На Зените 3 блок ДМ нагужен массой около 6 т. На А8 КВБ нагружен массой 45 т. Какова будет его реальная сухая масса?
ЦитироватьРазделение... хмм.. а почему это Зенит у нас не взрывается, а? Тоже вроде бы горячее последовательное разделение... единый блок 1 ступени из 7 УРМ вырабатывается синхронно, так что топлива там не будет при разделении...
У Зенита не горячее разделение. Там запускаются рулевые двигатели 2-й ступени, а 1-я отводится с помощью тормозных. Горячее разделение - на Союзе, для этого на 2-й ступени поверх бака с кислородом устанавливается защитный экран. У УРМ нет рулевых двигателей, так что вариант Зенита не пройдёт. При горячем разделении нижний блок защитить просто, только экран нужно помощнее (200 тс тяги против 30, но не знаю, как это смотрится с учётом дросселирования). А красиво защитить боковушки - не представляю, как. Топлива в блоках не будет, но будет газ наддува, порядка 2 атм, посчитайте энергию.
Цитировать3 ступень - 3.5 сухая, 23.5 заправленная, УИ 460, тяга 40 тонн.
Эта ступень мне решительно не нравится - слишком большая тяговооружённость по отношению к массе. Для водорода она будет дорогущая - выигрыш в ПГ не стоит свеч.
ЦитироватьГрубо говоря, по сравнению со схемой с пакетом мы теряем вес одного двигателя, зато получаем вес половины бака второй ступени. РД-191 весит порядка 3 тонн, бак - порядка 7 тонн - т.е. получается баш на баш.
А стоимость РД-191 против половины бака?
ЦитироватьВ случае с переливом мы выигрываем вес двигателя - 3.5 тонны, но теряем вес системы перелива - это порядка тонны, я думаю, 500 кг на 4 или тем паче 6 узлов как-то маловато . Разве что если насосы перекачки и трубопроводы оставить на боковых УРМ, а на центральном - только приемные клапана на баке горючего и окислителя.
Именно! И даже не на баках, а на магистралях, выходящих из баков. Не пойдёт ли топливо самотёком?
ЦитироватьДОПУСТИМ, что мы уложили вес системы перекачки центрального УРМ в 0 кг, т.е. у нас есть выигрыш массы второй ступени в 1 двигатель - т.е. в 3.5 тонны. Вторая ступень пересчитывается в ПН с коэфициентом порядка 1/5 - т.е. к ПН допустим А-5 у нас добавится порядка 700 кг. А ПН у нее - 25 тонн. 700 кг от 25 тонн - это 1/35, т.е. примерно 3%.
А вы посчитали выдвижной сопловой насадок - выдвижение после отделения ББ, УИ возрастает с 3300 до 3450-3500? Это тоже преимущество перелива.
ЦитироватьНа той же А-5 водород дает выигрыш аж в 4 тонны - с 24 до 28 тонн. То есть 1/6 = 17% - в 6 раз выше чем перекачка.
На А5 правильно организованный перелив даст те же 16-17%. Если не выходить за допустимые рамки унификации, конечно.
ЦитироватьВ общем, есть мнение (с) что кто-то мухлюет с сухим весом ступеней - потому как чисто за счет оптимизиции размещения топлива такой выигрыш не получишь - топливо-то ниоткуда не возьмется, чтобы в движках сгореть...
Перелив топлива даст заметное увеличение массы ПГ в конкретных случаях - А4, А5 ..., где заданы определённые технологические параметры. Предлагаемая А8 близка по массе ПГ к предлагаемой нами А7, хоть и меньше. Но это как раз тот пример, как не надо наращивать эффективность РН. Да, здесь перелива нет, но есть масса других проблем. А надёжность? Идея А7 такая: в нашем понимании такой носитель понадобится 1 раз в год, возможно, реже. Решение - все двигатели запускаются на старте, под контролем. Затем - старт и никаких запусков верхних ступеней, только отделения боковых блоков. Конечно, необходимо отработать процессы в топливных магистралях, но такая отработка доступна на земле. Итого - 40 т на орбите.
В ожидании Дмитрия В.
Носители - сложные системы, а сложные системы формируются под воздействием внешних условий. Поэтому споры об оптимальной РН вообще не имеют отношения к жизни. Грубый пример. Возьмём носитель, состоящий из ЦБ на водороде и двух боковых блоков такой же мощности на керосине. При этом стоимость изготовления баков ЦБ больше во столько же раз, во сколько меньше плотность топлива с к-том 1,2. ЖРД на водороде стоят не менее чем в 3 раза дороже керосиновых. Итого, вместо этой компоновки за те же деньги можно выдвинуть более тяжёлую 5-блочную компоновку на керосине. Допустим, масса ПГ в обоих случаях устраивает. Каким путём идти? Думаю, решающими будут 2 фактора: состояние производства водородников и выдержит ли стартовый комплекс 5-блочную компоновку.
А еще можно добавить водородную же третью ступень ;-).
В обоих случаях.
Посмотрел расчёты Дмитрия В. Действительно, водород может дать вдвое больше, чем керосин, но в том случае, когда только водород и кислород. Но такое решение для нас - чисто теоретическое. А вообще в формате: Отн.масса ПГ - ст.тяга блоков 1-й ст. - пустотная тяга 2-й ст. для 10 т ПГ получается так:
Керосин:
пакет, перелив 0,039 - 328 - 71 (395)
пакет 0.034 - 392 - 67 (456)
тандем 0.038 - 394 - 70 (461)
Керосин-водород:
пакет 0,052 - 229 - 75 (454)
тандем 0,055 - 273 - 75 (498)
Расчёты оптимизированы под максимум относительной массы ПГ. Масса ПГ несколько завышена: не учтён обтекатель и непредвиденные издержки, но в целом результаты можно сравнивать между собой. Теперь попробуем сравнить РН по стоимости. Предположим стоимость "земного" керосинового ЖРД 1 у.е. на 1 т тяги, высотного - 0,95 у.е., водородника 3 у. е. Полученная стоимость мощности ЖРД РН в у. е. приведена в скобках. Стоимость ЖРД составляет около 40% стоимости современных РН. Баки водородного блока более чем в 3 раза дороже керосиновых. Но есть системы, которые стоят одинаково. Всё это, конечно, условно, но показывает, что не надо гнаться за МЮпг. Практика всё это подтверждает - на тех РН, где используется не только водород, относительная мощность водородного блока меньше, чем в примерах Дмитрия, и порой - значительно.
Вообще-то керосино-водородная РН привлекаткльна, если выводить на орбиту спутники, и - часто. Но мы возим на орбиту в-основном топливо. Протон запускает спутник и блок ДМ, в котором топлива больше 15 т. ДМ выводит до 6 т на ГПО, но и в таком спутнике много топлива. Эффективная масса ПГ на ГСО оказывается 2,6-2,8, максимум - 3,2 т. Прогресс из 2.5 т груза на МКС доставляет более 1,5 т топлива, воды, воздуха. Эти компоненты составляют более 60% грузопотока на НКО. Решение: возить компоненты отдельно и сделать этот процесс максимально дешёвым, используя любые решения - от самых современных технологий до грубых, но надёжных схем. При таком положении носители класса Ангары-5 понадобятся нечасто - возможно, порядка 2 раз в год при современном грузопотоке. Что-нибудь новое тут придумывать - нерационально. Конечно, носитель нужно собираль из того, что есть, и чем больше блоков - тем лучше (но из геометрических соображений максимум - 7). При 2-х пусках в год производится 10 блоков 5-блочной РН и 14 - 7-блочной. Моноблочная компоновка загнётся, так как при 2-х пусках в год бОльшая часть трудящихся будет не занята бОльшую часть года, либо будет перебрасываться на другие работы, что однозначно скажется на качестве сборки. Так что многоблочные компоновки - залог выживания носителя.
to mihalchuk
Забыл сказать, что масса головного обтектеля учтена в конечной массе блоков 1-й ступени (в достаточной степени условно, но тем не менее). С уважением, Дмитрий В.
Сим формулирую идею перелива в своём понимании.
1. Никаких баков перелива. Использовать единые баки, топливо переливать в ЖРД другого блока или в магистраль в непосредственной близости от него.
2. Стараться создать условия, чтобы топливо переливалось самотёком.
3. Все разработки и дискуссии проводить в рамках пп 1 и 2.
Такую систему создать труднее, но возможно. Есть проблема нагрева кислорода в топливной магистрали ЦБ, но она решаема. Возможно, перед разделением потребуется дросселировать двигатель ЦБ - потерпим. В плюсах - сокращение количества баков и связанных с ними систем, значительное упрощение системы синхронного опорожнения баков. Из-за чего - удешевление производства, некоторое увеличение надёжности.
Яркий пример - А7: 7 блоков, 8 баков.
(ср. Ангара 5 без бл. И - 5 блоков, 10 баков).
ЦитироватьСим формулирую идею перелива в своём понимании.
1. Никаких баков перелива. Использовать единые баки, топливо переливать в ЖРД другого блока или в магистраль в непосредственной близости от него.
2. Стараться создать условия, чтобы топливо переливалось самотёком.
3. Все разработки и дискуссии проводить в рамках пп 1 и 2.
Такую систему создать труднее, но возможно. Есть проблема нагрева кислорода в топливной магистрали ЦБ, но она решаема. Возможно, перед разделением потребуется дросселировать двигатель ЦБ - потерпим. В плюсах - сокращение количества баков и связанных с ними систем, значительное упрощение системы синхронного опорожнения баков. Из-за чего - удешевление производства, некоторое увеличение надёжности.
Яркий пример - А7: 7 блоков, 8 баков.
Идею перелива формулировать не надо. Она уже давно сформулирована и обсчитана, начиная с Королева, во всех видах.
Сейчас этап конструктивного решения проблемы, в смысле создания конструкции непосредственно системы ререлива.
Вопрос стоит так, берется ли кто то решить в виде дешевой надежной конструкции узел (систему) перелива.
Если берется, то проблема будет решена, а схем перелива найдется огромное количество.
Если ни кто, в том числе прежде всего товарищи, ратующие за перелив, не берется разработать конкретные узлы, то разговоры будут длиться до бесконечности с тем же результатом.
Узел в студию! И я поставлю его на свою ракету с удовольствием. :D
STEP:
ЦитироватьВопрос стоит так, берется ли кто то решить в виде дешевой надежной конструкции узел (систему) перелива.
Берусь!
Для этого нужно:
1. Данные.
а) Общая схема РН или прототипа (к-во блоков и т. д.).
б) Входные параметры ДУ на всех режимах для всех блоков.
в) Физические и геометрические характеристики топливопроводов.
г) Габариты хвостовых отсеков (реальные или проектные), геометрия свободного пространства в них.
д) Статические и динамические нагрузки в р-не ХО.
е) Собственные частоты конструкции.
ж) Доступ к отраслевым справочникам и стандартам, к которым нет общего доступа.
з) Возможности подвода энергии.
и, к...) Дополнительные данные потребуются в ходе работ.
2. Финансы.
Потребуется не только разработка системы, но и создание испытательного стенда, а также проведение ваккумных испытаний в одной из организаций, располагающих такими возможностями.
3. Согласие Заказчика на проведение работ и внедрение их результатов в случае успеха.
С уважением, Михальчук
ЦитироватьSTEP:
ЦитироватьВопрос стоит так, берется ли кто то решить в виде дешевой надежной конструкции узел (систему) перелива.
Берусь!
Для этого нужно:
1. Данные.
а) Общая схема РН или прототипа (к-во блоков и т. д.).
б) Входные параметры ДУ на всех режимах для всех блоков.
в) Физические и геометрические характеристики топливопроводов.
г) Габариты хвостовых отсеков (реальные или проектные), геометрия свободного пространства в них.
д) Статические и динамические нагрузки в р-не ХО.
е) Собственные частоты конструкции.
ж) Доступ к отраслевым справочникам и стандартам, к которым нет общего доступа.
з) Возможности подвода энергии.
и, к...) Дополнительные данные потребуются в ходе работ.
2. Финансы.
Потребуется не только разработка системы, но и создание испытательного стенда, а также проведение ваккумных испытаний в одной из организаций, располагающих такими возможностями.
3. Согласие Заказчика на проведение работ и внедрение их результатов в случае успеха.
С уважением, Михальчук
Ответ достойный Эзопа! :D
Это Эзоп подсоветовал Ксампфу, когда тот неосторожно пообещал выпить море, сказать, что он (Ксампф) берется выпить море, но не собирается пить воды впадающих туда рек и дождей. Отделите море от всего, что туда впадает, и я его выпью.
Итак, не беретесь спроектировать ... :D :D :D
Тему считаю исчерпанной, остальные могут гулять по кругу :D :) :? :(
Ха-Ха-Ха-Ха
Это просто праздник какойто.
Ха-Ха-Ха.-Ха!
ЦитироватьОтвет достойный Эзопа! :D
Это Эзоп подсоветовал Ксампфу, когда тот неосторожно пообещал выпить море, сказать, что он (Ксампф) берется выпить море, но не собирается пить воды впадающих туда рек и дождей. Отделите море от всего, что туда впадает, и я его выпью.
Итак, не беретесь спроектировать ... :D :D :D
Тему считаю исчерпанной, остальные могут гулять по кругу :D :) :? :(
Уверен, что вы никогда, ничего не проектировали. Проектировать
на полку - это тоже мало радости. Вы бы лучше конкретнее
сформулировали ТЗ на то что хотите получить.
А то слова "дешевая, надежная" выучили. Дешевая, надежная по
отношению к чему?
параметров - то много! :evil:
Тем, кого это касается, советую обратить внимание на г-на STEP вот с какой стороны. Несанкционированная установка на ракету какой-либо системы = диверсия. Не является ли то, что предлагает STEP подготовкой к ...? :D :) :( :o :shock: :? 8) :lol: :x :P :cry: :evil: :roll: :wink: :!: :?: :arrow: :shock:
_________________________
Времена-то разные бывают!
ЦитироватьТем, кого это касается, советую обратить внимание на г-на STEP вот с какой стороны. Несанкционированная установка на ракету какой-либо системы = диверсия. Не является ли то, что предлагает STEP подготовкой к ...? :D :) :( :o :shock: :? 8) :lol: :x :P :cry: :evil: :roll: :wink: :!: :?: :arrow: :shock:
_________________________
Времена-то разные бывают!
Я че то не понял: я собираюсь устроить диверсию, или я собираюсь обвинить в диверсионной деятельности честных умов ...???
Вы сами то поняли, что написали? :D
По моему, это реинкарнация Технократа. И у оной сезонное обострение ;-).
Касательно идеи 'форсирования' движка за счет переработки части компонент в ПН. Допустим, отдельный бак тут не нужен - можно просто воду сливать в бак кислорода - она легче, будет на поверхности плавать в форме льда.
Но вопрос вот какой. Относительная ПН второй ступени даже у Энергии составляет порядка 1/6 - 100 тонн ПН на 600 тонн топлива. Т.е. теоретический выигрыш в УИ может быть порядка 1/12 - т.е. не 470 секунд, а 510 где-то. Это в плюс. А в минус пойдет вес ЭХГ и установки дополнительного подогрева газа в КС. Не получится ли так, что выигрыш от увеличения УИ будет с прибытком сьеден ростом массы от ЭХГ, которые, как ни крути, даже и близко не могут похвастаться весовой отдачей ЖРД?
Даже если взять 3 ступень Вулкана с относительной ПН порядка 1/2 - это даст рост УИ всего-навсего на 45%. То есть грубо говоря на довывод 100 тонн будет потрачено не 100 тонн ПН, а 55 тонн, и ПН вырастет на те самые 45%. То есть для верхней ступени мы имеем эти 45 тонн - при условии что наша ПН - топливо. Вопрос - влезет ли в эти 45 тонн 'форсировалка' для 200-тонного двигателя? Сам РД-0120, напоминаю, весит порядка 5 тонн. Лично мне приходит в голову только один способ форсирования - предварительный подогрев компонентов. Чтобы в КС шли не ЖК+ЖВ, а примерно 1000С водород и кислород. В чем-то типа огнеструйного котла, который 'кушает' те самые лишние 45% топлива, а выхлоп которого в теплоообменнике конденсируется в воду. Можно посчитать примерно, какая нужна мощность для такого подогрева и вес котла для такой мощности. ТЕОРЕТИЧЕСКИ это может дать до 30-40% выигрыша в УИ.
hcube, не обижайтесь, но то, что вы написали, очень далеко от реальности. Над этим двигателем (ЭоРД) было распрямлено довольно много извилин и найдено почти единственное решение. Лучше сначала ознакомьтесь с нашей многостраничкой:
www.enextec.ru > Средство доставки.
ЦитироватьПо моему, это реинкарнация Технократа. И у оной сезонное обострение ;-).
Допустим, отдельный бак тут не нужен - можно просто воду сливать в бак кислорода - она легче, будет на поверхности плавать в форме льда.
Ой не нада воду в ЖК лить. Лед, он же расширяется, бак порветь, однозначна :shock:
И про реинкарнацию, это здря. Я теперь всю ночь ворочаться буду :(
ЦитироватьЦитироватьОтвет достойный Эзопа! :D
Это Эзоп подсоветовал Ксампфу, когда тот неосторожно пообещал выпить море, сказать, что он (Ксампф) берется выпить море, но не собирается пить воды впадающих туда рек и дождей. Отделите море от всего, что туда впадает, и я его выпью.
Итак, не беретесь спроектировать ... :D :D :D
Тему считаю исчерпанной, остальные могут гулять по кругу :D :) :? :(
Уверен, что вы никогда, ничего не проектировали. Проектировать
на полку - это тоже мало радости. Вы бы лучше конкретнее
сформулировали ТЗ на то что хотите получить.
А то слова "дешевая, надежная" выучили. Дешевая, надежная по
отношению к чему?
параметров - то много! :evil:
Если Вам от этого легче, то можете считать, что я ничего никогда ... хотя мои знакомые могут с этим и не согласиться. Впрочем, быть уверенным, это Ваше конституционное право, а я уважаю конституцию. :D
Проектировать на полку мало радости - в этом я с Вами совершенно солидарен. Правда вообще не проектировать, думаю, это еще хуже.
Что я хочу получить? Я хочу поставить лошадь и телегу на места соответствующие. Этап формулирования идеи перелива давно прошел. Первым эту идею сформулировал и обсчитал еще Циолковский. Далее прорабатывал ее Келдыш по просьбе Королева, далее ... любая фирма, вступавшая в ракетный клуб. Но, вот странно, как дело доходило до реальных испытаний, идея как то забывалась.
Вот Фалькон. Думаю и они мимо перелива не прошли. Но вот сейчас, когда они намучаются с выяснением причин, где у них что не с той стороны потекло и загорелось, ... :(
Я не против перелива. Я за любое решение, которое улучшает характеристики РКС. Но у меня есть мнение, что осуществлять перелив не так просто. А иметь мнение, это мое конституционное право. А конституцию, как я уже говорил, я уважаю.
За что я ратую. Я ратую за то, что сейчас надо сначала заняться непосредственно ситемой перелива. Это не значит, что я призываю садиться за "кульман" и выдавать в работу чертежи, разработанные за неизвестно откуда взявшиеся деньги.
Вы спрашиваете ТЗ. Я говорю, что надо прикинуть узлы системы перелива, которые можно было бы применять как общее решение для различных видов РН, использующих этот перелив. Это в том смысле, что в любом типе ракет есть минимальный набор элементов, которые надежно обеспечивают их эксплуотацию. Для каждого типа набор свой. При изменении характеристик ракеты внутри типа этот набор обычно сохраняется, меняются только размеры, мощность и т.д. элементов набора.
Ракета с переливом тоже должна будет иметь такой набор. Вот его и надо определить в первую очередь.
Пока же идет разговор о выборе схемы ракеты. Про систему же перелива есть два ИМХО:
1. Сделать систему легко, она будет давать большое преимущество.
2. Сделать систему трудно, и она все преимущества съест.
Какое ИМХО правильное, не имея представлений о системе, остается на уровне веры...
Теперь о ТЗ. Нужно ли доходить до такого состояния, что бы требовать себе все, согласно представленному списку. Сам список таков, что показывает нереальность этой затеи. Пока надо определиться с общей схемой. Здесь характеристики ракеты не так важны. Я не думаю, что принципиально схема будет очень сильно отличаться для ракет стартовой массой в 300 и 600 т.
По части дешевая, это значит, что система не должна делать стоимость конструкции ракеты с переливом гораздо больше, чем без перелива.
Аналогично и с надежностью. Может это и слишком расплывчато, но я не рекламный агент, утверждающий, что мое средство увеличивает размер ресниц на 25%.
Теперь конкретнее. Пока поступило два технических решения:
1. Переливать непосредственно в трубопроводы ЦБ.
2. Переливать из баков ББ непосредственно в баки ЦБ, и желательно самотеком.
Определились некоторые проблемы. В первом случае это возможные неприятности за счет перепадов давления при отделении боковых блоков. Во втором случае не совсем понятно, как обеспечить самотек (потечет из наиболее наддутого бака в менее наддутый. Здесь может оказаться, что одна боковушка будет питать не только ЦБ, но и другие боковые блоки). В обоих случаях без клапанов, быстроразъемных герметичных соединений, систем управления процессами и пр. не обойдешься.
Когда я говорю, что надо разработать систему перелива, я хотел бы получить несколько возможных схем с перечислением необходимых для ее работы элементов и порядком их срабатывания. В процессе обсуждения я хотел бы оптимизировать схемы, оставив в них только необходимые элементы. Только после этого можно будет сравнить схемы, выбрать наилучшую, и уже ее сравнить с существующими системами без перелива. Наиболее хороший вариант, это если бы в результате такого мозгового штурма удалось прикинуть КРАСИВОЕ решение.
Без такого анализа я, как человек все же немного связанный с конструированием (это я так скромненько о себе), за создание реальной действующей конструкции не взялся бы.
Вот теперь снова вопрос ко всем: берется ли кто ни будь, ну не разработать, а предложить реальные схемы системы перелива. Думаю, что и предложения будут, и обсудить их хватит сил. А уж там будь, что будет. Если до чего до проектируемся, то можно будет и конкретную конструкцию РН обсудить :D
Повторяю - единственно РЕАЛЬНЫЙ способ получить бОльший УИ - это нагреть топливо после прохода ТНА. Тогда в КС оно попадет дважды нагретым - после прохождения через рубашку КС и после прохождения через нагреватель. В рубашке КС это уже будет газ. То есть нам нужен нагреватель газ-газ. Причем на мощность равную мощности двигателя. Есть мнение (с) что вес такого агрегата (на входе ЖК + ЖВ, на выходе - вода комнатной температуры + пар с температурой порядка 5К К) будет раза примерно в три больше простого двигателя аналогичной тяги - МИНИМУМ. То есть если РД-0120 весит 3.5 тонны, то эта зверюга потянет уже на 10 тонн.
Конечно, есть приложения, в которых вес двигателя не столь важен - РБ например. Но при выведении вес имеет значение (с).
Степ... ну... я думаю, что в принципе проблема хранения воды решаемая. Хотя конечно ее обьем будет сравним с обьемом ЖК. В крайнем случае, можно нарастить обьем бака ЖК - это 'дешевле' чем делать обтекатель для ПН и отдельный бак для водички.
Касательно описания - ПРИМЕРНО так оно ДОЛЖНО работать. Но по моему, не учтен тот факт, что трубки теплообменника должны иметь переменное сечени - при нагреве водород будет расширяться, а нагревающий его пар - наоборот сжиматься. Потом, у меня есть некое сомнение в эффективности теплообмена газ-газ. Далее, будет паразитный тепловой поток через материал самих трубок... в общем, IMHO конструкция СИЛЬНО недооценена в весе.
hcube! Не фантазируйте, ещё раз говорю - изучайте классику!
Так я изучил. Про прочность там например ни слова не сказано ;-).
В целом идея правильная - но есть технические проблемы. Главная, IMHO - рост температуры в КС и далее ;-)
Когда я говорю, что надо разработать систему перелива, я хотел бы получить несколько возможных схем с перечислением необходимых для ее работы элементов и порядком их срабатывания. В процессе обсуждения я хотел бы оптимизировать схемы, оставив в них только необходимые элементы. Только после этого можно будет сравнить схемы, выбрать наилучшую, и уже ее сравнить с существующими системами без перелива. Наиболее хороший вариант, это если бы в результате такого мозгового штурма удалось прикинуть КРАСИВОЕ решение.
Я так понимаю, что идея базируется на двух моментах -
1) собственно перелив
2) уменьшение сухого веса баков за счет питания двух двигателей от двух баков.
Сам перелив - достаточно тривиальная штука - есть труба, есть в ней пара управляемых клапанов с переменным сечением, при переключении происходит плавный переход от одного потока на другой. Проблема как раз в этой самой плавной коммутации ;-). Ну, и еще усложняется структура трубопроводов, возникают разьемные соединения...
Я бы проектировал собственно просто блоки первой ступени как 'параблоки', расчитанные на отделение одним кусочком. Тогда кстати на них можно не РД-191, а РД-180 ставить, и число разьемных соединений падает вдвое ;-) - по сути, остается их 6 штук - от каждого параблока на двигатель ЦБ.
Поскольку расход ОТНОСИТЕЛЬНО невелик, то я думаю самый простой способ - это инжекторные насосы, с отбором топлива и окислителя для привода инжектора из магистрали после ТНА. Грубо говоря, после ТНА есть 200 атмосфер, нам надо 10, инжектор дает допустим 10х усиление потока - то есть нам надо отобрать 0.1 на 0.15 = 1.5% от общего потока топлива.
hcube:
ЦитироватьТак я изучил. Про прочность там например ни слова не сказано
Плохо изучали. Посмотрите "Параметры теплообменника" -
подробнее. Там и теплообмен и прочность. Запас четырёхкратный. И поймите главное - теплообменник не может быть тяжёлым - он просто не будет теплообменничать. Я вот чего боюсь - такую машину очень трудно сделать плохо - и кто за неё возьмётся? А рост температуры в КС компенсируется соотношением компонентов. Да и не так он велик - предполагается достичь соотношения - 1 кг конденсата на 5 кг продуктов сгорания.
ЦитироватьПовторяю - единственно РЕАЛЬНЫЙ способ получить бОльший УИ - это нагреть топливо после прохода ТНА. Тогда в КС оно попадет дважды нагретым - после прохождения через рубашку КС и после прохождения через нагреватель.
И ещё - надо откуда-то взять энергию для нагрева. Т.е. потратить на нагрев часть топлива... Что там с суммарным УИ всей системы станет?
Кстати, есть ещё один метод перекачки энергии - через МГД-генератор/МГД-ускоритель...
Цитироватьможно просто воду сливать в бак кислорода - она легче, будет на поверхности плавать в форме льда.
При тех вибрациях - вполне можем поиметь взвесь льда в кислороде...
Перенесено из Пилотируемые полёты > Лунная экспедиция от общ-ва "Энергообменные технологии"
Filas:
Получение воды на борту РН приведет к снижению массы ПН на величину равную массе воды плюс теплообменник и прочая. Формулу Циолковского помним? Пусть начальная масса ракеты и ее конечная скорость неизменны. УИ ДУ ничем не будет отличаться от обычных схем типа газ жидкость. Что мы имеем? Равность конечных масс ракеты. Только в одном случае в эту массу входит ишо и вода с теплообменником и водопроводом.
Я так понял идея состоит в том чтобы не мучиться с хранением криогеники на орбите, тем самым увеличивая время пребывания и снижая массу баков. Тогда проще просто вывести туда многотонный бак с водой, и по мере надобности получать из него фотолизом или электролизом кислород с водородом. Причем делать это на орбитальной станции, дабы не таскать с собой туда-сюда оборудование. Кстати, это есть у вас на сайте. Воду действительно доставить дешевле, чем компоненты топлива (высокая плотность и температура кипения).
А получение воды на борту РН - непозволительная роскошь.
Filas:
ЦитироватьПолучение воды на борту РН приведет к снижению массы ПН на величину равную массе воды плюс теплообменник и прочая. Формулу Циолковского помним? Пусть начальная масса ракеты и ее конечная скорость неизменны. УИ ДУ ничем не будет отличаться от обычных схем типа газ жидкость. Что мы имеем? Равность конечных масс ракеты. Только в одном случае в эту массу входит ишо и вода с теплообменником и водопроводом.
Идея состоит в том, что на борту не будет другой ПН, кроме воды. Если взять водородный ЖРД и каким-то образом выделять из продуктов сгорания воду, то расходуемая энергия сохранится, а расход отбрасываемой массы уменьшится. Так как отводимая вода остаётся в ДУ, то УИ ДУ увеличится. Прирост массы ПГ составит 20-25%, а, возможно, и больше. Такая цифра получилась с учётом массы теплообменника, особенности траектории, оптимизации соотношения компонентов. Если этим приростом пожертвовать, то можно и бочку с водой.
hcube:
ЦитироватьКасательно идеи 'форсирования' движка за счет переработки части компонент в ПН. Допустим, отдельный бак тут не нужен - можно просто воду сливать в бак кислорода - она легче, будет на поверхности плавать в форме льда.
Последствия очевидны: вода замёрзнет и превратится в лёд, а вскипевший кислород разорвёт бак.
Ну, он же переохлажденный. А воды относительно мало - 1/5 по весу от кислорода. Так что надо считать - может и не вскипит. Опять же можно сделать два бака кислорода, на 100 и 300 тонн, сначала выработать первый, а потом туда заливать воду.
Или действительно - трехкомпонентник либо микс керосиновых и водородных двигателей на одной ступени.
Вообще, 25% конечно неплохо... но не настолько хорошо, чтобы сразу бросаться разрабатывать такую систему ;-). В коце концов, нам же надо еще орбитальный электролизер на орбиту вытащить, и систему заправки придумать. А с ТФЯРД вобще химическая энергия не нужна, т.е. выгоднее чистый водород на орбиту таскать.
Переохлаждённость - это мелочи. Зато лёд перегретый. Треть кислорода точно выкипит, нет, не успеет - всё разнесёт. Остальное здраво, но что вы знаете о ТФЯРД? Он должен быть большим, чтобы радиационная защита весила относительно мало. И возиться с ним нужно: выключите, а он продолжает греться. Американцы планировали под это дело 10%-й остаток водорода в баке. А если он перегреется и выкипит?
Сейчас я скажу одну интересную штуку.
УИ зависит от температуры в степени 0,5. Т.е. повысив температуру в 1,5 раза мы поднимем УИ на 22 %. Очень неплохо.
Температура в КС у водородников где то 3500, если не ошибаюсь. Значит ее нужно сделать 5250.
1) как будет выполняться охлаждение камеры?
2) каково отношение скоростей реакций образования и разложения воды при такой температуре (коэффициент равновесия)? Если вторая скорость больше, то такая температура в КС недостижима описанным вами способом. Я не помню, при какой температуре (в зависимости от давления) наступает равенство этих скоростей. Может кто знает? Это и будет максимально достижимая температура для этой реакции. Также можно посчитать максимально достижимый УИ. Учитывали ли Вы влияние диссоциации? Ионизации?
Пример. Допустим в КС было 3500К. Вы подогрели водород и кислород на 1000К. Думаете в камере будет 4500К? Увы, значительно меньше.
Кстати, если вам удастся подогреть водород до 1000К, то кислород в КС подавать уже не надо. Только водород. Уи будет под 4,5 км/с.
Попробуйте оценить характеристики такой схемы. Сжигается кислород с водородом. Вода в баки. Водород подогревается и выбрасывается через сопло в атмосферу.
Учеличение температуры водорода в N раз даст повышение УИ в SQRT(N) раз.
ЦитироватьКстати, если вам удастся подогреть водород до 1000К, то кислород в КС подавать уже не надо. Только водород. Уи будет под 4,5 км/с.
Попробуйте оценить характеристики такой схемы. Сжигается кислород с водородом. Вода в баки. Водород подогревается и выбрасывается через сопло в атмосферу.
Учеличение температуры водорода в N раз даст повышение УИ в SQRT(N) раз.
Эта схема была реализована в Химках во время отладки неядерной части РД-0410. Такой двигатель назывался 11Б91Х. Температура водорода в теплообменниках соответствовала проектной и составляла 2200-2700 К. Вот только водяной пар на выходе теплообменников имел температуру всё ещё выше критической, т.к. не ставилась задача конденсации воды. Но, в принципе, доработать двигатель так, чтоб воду можно было потом собирать, вполне реально. И, понятно, задача оптимизации веса не ставилась.
Filas:
ЦитироватьСейчас я скажу одну интересную штуку.
УИ зависит от температуры в степени 0,5. Т.е. повысив температуру в 1,5 раза мы поднимем УИ на 22 %. Очень неплохо.
Температура в КС у водородников где то 3500, если не ошибаюсь. Значит ее нужно сделать 5250.
1) как будет выполняться охлаждение камеры?
2) каково отношение скоростей реакций образования и разложения воды при такой температуре (коэффициент равновесия)? Если вторая скорость больше, то такая температура в КС недостижима описанным вами способом. Я не помню, при какой температуре (в зависимости от давления) наступает равенство этих скоростей. Может кто знает? Это и будет максимально достижимая температура для этой реакции. Также можно посчитать максимально достижимый УИ. Учитывали ли Вы влияние диссоциации? Ионизации?
Ионизации в водороднике нет, диссоциация - заметна. Из-за неё оптимальное соотношение компонентов не стехиометрическое =8, а меньшее - 6. КВРД работает с избытком водорода. Если подогревать компоненты, то их оптимальное соотношение будет смещаться в сторону избытка водорода. На нашей многостраничке (сайтом это не называю из скромности) приведены сравнительные расчёты 3-х вариантов МКТ. В них двигатель в энергообменном режиме имеет соотношение компонентов в камере сгорания 4,5 при отношении скорости производства конденсата к расходу через КС 1/4,544 (там это указано). Температура в КС близка, даже несколько ниже, чем в КС водородника.
ЦитироватьКстати, если вам удастся подогреть водород до 1000К, то кислород в КС подавать уже не надо. Только водород. Уи будет под 4,5 км/с.
Во-первых, нам нужно не 4,5 км/с, а поболее. Если мы всё-таки перегреем водород и получим, например, около 5, как и в случае с кислородом, то у нас уменьшится расходуемая масса и, соответственно, логарифмируемое соотношение в формуле Циолковского. Из-за этого недоберём прибавку скорости. Случай, когда оптимальное соотношение компонентов = 0 на практике в ЭоРД недостижим.
Сообщение:
Для тех, кому интересно, на сайте www.enextec.ru выложены формулы двух изобретений по теме сайта и материалы переписки с Роскосмосом.
В двух словах, о чём речь? Какие именно изобретения?
Краткое содержание, так сказать.
В двух словах:
Группа изобретений согласно заявке № 2003104290/11 включает в себя:
- способ доставки на орбиту воды;
- ракетную двигательную установку;
- ракету на её основе;
- способ выведения КА на ГСО;
- транспортную систему для выведения КА на ГСО;
- транспортно-заправочную систему.
Сущность изобретений: предложен способ эффективной доставки воды на орбиту, двигательная установка и аппарат для его осуществления, а также система выведения КА на высокоэнергетические траектории, использующая заправку ракетных блоков компонентами топлива, получаемыми на орбите из доставляемой воды. Основная особенность ДУ – увеличенный удельный импульс тяги за счёт выделения и накопления конденсата из продуктов сгорания.
Сущность изобретения № 2291817 (ракета-носитель) - использование однобаковых модулей в РН пакетной схемы с переливом компонентов, либо в помодульном размещении переливаемых компонентов. В первом случае технический эффект достигается за счёт уменьшения количества баков и связанных с ними систем, во втором случае – за счёт уменьшения количества магистралей перелива.
Я хочу сформулировать идею с энергообменом чуть шире. В космос выводится аккумулятор энергии (который и предполагается использовать по назначению). Перед запуском он заряжен и его энергия учавствует в разгоне, причем сам он не улетает в трубу. На орбите его заряжают повторно.
Вода, очевидно, аккумулятор емкий и удобный для выведении, но неудобный при использовании. Значит, можно поискать еще какие-нибудь.
Энерговыделение при образовании воды - 15 МДж/кг. Если найдёте аккумулятор с сопоставимой энергоёмкостью, идея будет стоящая.
ЦитироватьВода, очевидно, аккумулятор емкий и удобный для выведении, но неудобный при использовании. Значит, можно поискать еще какие-нибудь.
Почему? Разложите снова воду, взяв за основу установку с подводной лодки. Вот только возится с водой, в ближайшее время, никто не будет. Проще возить воду керосином, чем строить новый "водо-носитель" и каталитические заправки с многоразовыми навесными баками LH2+LOX на орбите. Вообще-то эти идеи были еще у Гаррисона и Хайнлайна, вот только не учли фантазеры, что космос для политиков это чисто имиджевая вещь, а топливный цикл построенный на воде требуется только для массового движения народа в космосе. Ждем-с нанороботов, они всё сделают. :)
Собственно, неудобно только накапливать горючее :).