Что выгодней, научиться "выедать" конструкцию ракеты и превращать ее в топливо или сделать многоразовыми все ступени РН?
Цитироватьhttp://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/katys/moya-jizn/03.html
Перечитывая труды Ф.А. Цандера, я обнаружил у него оригинальнейшую идею, сводящуюся к использованию в качестве топлива в ракетных двигателях элементов металлических конструкций самой ракеты. Где-то в 1930-1932 годах, работая в ГИРД'е, Ф.А. Цандер предложил измельчать, а затем сжигать в ЖРД конструкции ракеты. В ГИРД'е в специальных мельницах измельчали и толкли алюминий, магний и другие металлы. Эти порошки подавались в камеру сгорания ЖРД. Однако, порошок поступал неравномерно, спекался и прожигал камеру. Тогда всем стало ясно, что эта блестящая идея Ф.А. Цандера с «дожиганием» конструкции ракеты в камере сгорания ЖРД пока не может быть реализована. Эта идея и сейчас принадлежит будущему. Пока удается лишь подобрать эффективные металлосодержащие топлива с добавками бериллия, лития, железа, алюминия, магния и других металлов.
Афон, это не делают, потому что эффективность ракеты при этом ПАДАЕТ. Никакого заговора в отношении этой 'блестящей идеи' нету. Как и во многих других областях.
ЦитироватьАфон, это не делают, потому что эффективность ракеты при этом ПАДАЕТ. .
Как может упасть эффективность, если в процессе выведения ПН выгорит и даст приращение характ. скорости не только горючее, но и корпус ракеты?
ЦитироватьЦитироватьАфон, это не делают, потому что эффективность ракеты при этом ПАДАЕТ. .
Как может упасть эффективность, если в процессе выведения ПН выгорит и даст приращение характ. скорости не только горючее, но и корпус ракеты?
А сколько оборудования надо добавить к ракете, чтобы это стало возможным?
Про УИ слышали? ХС зависит от относительной массы и от УИ. Если улучшив относительную массу вы ухудшите УИ - то выигрыша в ХС не будет. Это если вы ВООБЩЕ УЛУЧШИТЕ относительную массу - поскольку ступень и так имеет низкую прочность, а в сухой массе половину занимает двигатель, который ОПРЕДЕЛЕННО сжигать нельзя. Единственный вариант - это уже на орбите переработать третью ступень в расплав и использовать его чисто как реактивную массу для чего-то типа ЭРД, с внешним источником энергии. Сжечь ее в процессе выведения - НННШ.
Из-за природной склонности не сочинять одно дело дважды прибегаю к беззастенчивому самоцитированию
(Здесь МКТ – Многоразовый космический танкер,
ВТБ – внешний топливный бак,
ЭоРД – энергообменный РД):
2.7 Особенности конечного участка выведения
Как видно из ... расчётов, на конечном участке полёта скорость истечения продуктов сгорания ракетного двигателя, работающего в режиме ЭоРД, составит 4800-5200 м/с. В то же время аналогичная характеристика для корректирующе-тормозных двигательных установок (КТДУ) лежит в пределах 2800-3150 м/с, а в перспективе едва ли превысит 3300 м/с ...
...По сравнению со схемой выведения, принятой для ОС МАКС, дотягивание апогея переходного эллипса до высоты 400-километровой круговой орбиты с последующим использованием одного включения КТДУ для перехода на неё даст экономию:
~ 80 кг топлива + 10 кг на 1 тонну прироста массы ПН при Wпс=5000 м/с,
~ 105 кг + 10 кг топлива на 1 тонну прироста массы ПН при Wпс=5200 м/с.
Здесь ... Скорость истечения продуктов сгорания КТДУ принята Wпс=3200 м/с, что неплохо для предполагаемого перекисно-керосинового топлива, масса двухсекционного ВТБ (у МКТ) на 500 кг меньше, чем у трёхсекционного ВТБ МАКС.
ОС МАКС формирует рабочую орбиту четырьмя включениями КТДУ, требующими не менее трёх построений ориентации. В приведённом примере для формирования рабочей орбиты МКТ достаточно одного включения КТДУ, и, соответственно, одного построения ориентации. Следовательно, будет дополнительная экономия топлива на ориентировании, на запусках и остановах КТДУ.
Сказанное выше означает, что преждевременное отделение топливного бака и переход на корректирующие двигатели с целью довыведения на орбиту для МКТ энергетически невыгодны. Оптимальная тактика выведения предполагает максимальное использование основного двигателя, что приведёт к уменьшению требуемой массы КТДУ и топлива для неё...
... с небольшими дополнительными энергетическими затратами доставить топливный бак на ОЗС с целью использования содержащихся в нём материалов.
Конструкция бака состоит из сплавов на основе лёгких металлов лития, магния, алюминия, для изготовления некоторых элементов возможно применение композитных материалов на основе реакто- или термопластов, армированных углеродным волокном. Материал внешней термоизоляции изготавливается на основе вспененных и закрытопористых полимеров, а для её внешней защиты также может использоваться углеродное волокно. Наличие на ОЗС получаемого в процессе разложения воды водорода, даёт возможность переработать путём гидрирования часть материала термоизоляции и неметаллических элементов конструкции в метан или более сложную углеводородную смесь. Но основа материала внешней термоизоляции - сложные полимеры, например полиизоцианураты. Это значит, что помимо углерода и водорода в их составе будут присутствовать азот и кислород, в результате чего при их переработке появится множество сложных соединений с различными свойствами. Ещё более сложная ситуация возникнет при переработке армированных углеродом композиционных конструкционных материалов, если не найти заменители используемым в их матрице различным видам полисульфонов или других серосодержащих компонентов. Тем не менее, нет оснований сомневаться в возможности решения задачи переработки указанных материалов в пригодные к использованию компоненты. Кроме того, композитные термопластичные материалы пригодны для переработки в простейшие конструкционные элементы.
Здесь использование материала конструкции ракеты возможно в результате сочетания благоприятных обстоятельств: наличия орбитального топливного производства, состава материалов бака и его практически попутной доставки на заправочный комплекс. При этом ещё понадобится оборудование для разделки. В целом это могло бы дать 10-20% дополнительной массы используемых компонентов (кроме металлов) к массе доставляемой воды.
Лучше ничего не придумать.
Лучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
ЦитироватьЛучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
Да, любопытно было бы доработать шаттловский бак таким способом, и толкнуть допустим Бигеллоу, чтоб его постояльцам было где полетать в невесомости :lol:
ЦитироватьЦитироватьЛучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
Да, любопытно было бы доработать шаттловский бак таким способом, и толкнуть допустим Бигеллоу, чтоб его постояльцам было где полетать в невесомости :lol:
К сожалению бак не выходит на орбиту, а падает в индийском океане.
ЦитироватьЦитироватьЦитироватьЛучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
Да, любопытно было бы доработать шаттловский бак таким способом, и толкнуть допустим Бигеллоу, чтоб его постояльцам было где полетать в невесомости :lol:
К сожалению бак не выходит на орбиту, а падает в индийском океане.
Как-то это уже обсуждалось - не то тут, не то на Авиабазе. Вывод бака на орбиту не представляет особой проблемы и не требует дополнительного топлива, насколько я помню...
Если работать маршевым двигателем до орбиты (скажем, отключая на финальном участке 2 движка из 3), то бак можно вытащить на орбиту ценой сотен килограммов ПН (учитывая, что челнок вместо гидразина использует для довыведения кислород-водород).
дубль
ЦитироватьЕсли работать маршевым двигателем до орбиты (скажем, отключая на финальном участке 2 движка из 3), то бак можно вытащить на орбиту ценой сотен килограммов ПН (учитывая, что челнок вместо гидразина использует для довыведения кислород-водород).
А если бак несколько доработать? Стыковочный узел добавить, например? В пару тонн ПН есть шанс уложиться?
Стыкузел Союза весит порядка 1.2 тонны. Стандартный МКСовский - не знаю, ну скажем тонны две. Вопрос правда, насколько конструкция стыкузла выдержит контакт с ЖВ ;-).
Кроме того, стыкузлом дело не ограничится. Нужна система теплообмена, вентиляции, энергетика, установочные места под стойки (или хотя бы крепеж для них), и т.д. Думаю, корпус в модулях типа Зари или Звезды весит не более 30% от общей массы.
Сколько весит стыковочный агрегат у Союза??? 1/5 всей массы??? Ой, не верю :D
ВЕСЬ ОО, включая гермоотсек, весит 2.2 тонны.
Голоса сказали:
Пассивный стыковочный узел ~ 200 кг
Активный ~ 300 кг
Сколько весит "Курс"... ммм... а вдруг секрет и тайна ?
В общем, чуть легче узла.
Хотя голоса могли и врать :wink:
ЦитироватьКроме того, стыкузлом дело не ограничится. Нужна система теплообмена, вентиляции, энергетика, установочные места под стойки (или хотя бы крепеж для них), и т.д. Думаю, корпус в модулях типа Зари или Звезды весит не более 30% от общей массы.
Гм... да, оно так. Если по минимуму, сколько тонн придется добавить, интересно? И удастся ли достроить эту штуку уже на орбите? Вроде были такие проекты когда-то?
Имхо - если в грузоотсек Шаттла запузырить дополнительно тонн 30 топлива (увы - высосокипящего) - можно доставить на орбиту (а может и к орбитальной станции) проапгрейженый потяжелевший бак.
Лучше уж тогда заливку бака увеличить тонн на 20.
ЦитироватьЛучше уж тогда заливку бака увеличить тонн на 20.
А по объему влезет?
Касаемо сабжа темы - а почему именно "дожигать"?
Ступень ведь металлическая - её можно, разрезав на кусочки, "скормить" ЭМ-ускорителю. Ничуть не хуже ионника получится.
Касаемо бака шатла - а сколько в нём топлива остаётся? Может поставить простой движок (даже без насоса) и на этих остатках довывести?
ЦитироватьЛучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
Ничего там не было продемонстрировано, был такой прожект, но запустили ее обычным способом. Представьте оборудование, купающееся в жидком водороде или кислороде :wink:
Навеяло :roll:
http://www.drive.ru/world/2007/07/18/387225.html
:lol: Хотя, что обычно при этом говорят -- так и не смог вспомнить.. :)
ЦитироватьВЕСЬ ОО, включая гермоотсек, весит 2.2 тонны.
Там с трудом набирется 1,2 т на весь отсек.
ЦитироватьЦитироватьЛучше использовать баки ракет как жилые или служебные помешения, то-есть как часть ПН. Это было продемонстрировано по забуске ОС Скайлаб.
Ничего там не было продемонстрировано, был такой прожект, но запустили ее обычным способом. Представьте оборудование, купающееся в жидком водороде или кислороде :wink:
ОС Skylab это переделанная третья ступень Saturn-5. Но переделывали её на Земле и запускали уже готовой. :)
Добавлю - и незаправленной.
П.С. А, так вот откуда у меня цифра 1.2! Ну тогда да, 300 кг стыкузел, 1.2 тонны весь ОО.
А с обьемом все просто. Надо увеличить бак ЖК. На чуть. И изменить соотношение компонентов. На УИ это почти не скажется, поскольку точка вблизи оптимума. А обьем вырастет на обьем нужный для ЖК - т.е. в 5 раз меньше, чем если бы мы увеличили заправку пропорционально.
ЦитироватьОС Skylab это переделанная третья ступень Saturn-5. Но переделывали её на Земле и запускали уже готовой. :)
А где я это оспаривал? :wink:
ЦитироватьОС Skylab это переделанная третья ступень Saturn-5. Но переделывали её на Земле и запускали уже готовой. :)
Ну так что? Надо же когда-то начинать строить ОС ( а не монтировать из готовых блоков). Дооборудовать бак крепежами под стойки и стыковочным узлом (кстати его не обязательно купать в жидких газах - там ЕМНИП межбаковый отсек есть), вывести на орбиту, пристыковать к нему какую-нибудь надувашку для строителей (типа "Сандансера" Бигеллоу или даже поменьше но с 2-мя СУ) состыковать с баком и потихоньку его дооборудовать, принимая грузовики...
А всю поверхность оклеить панелями СБ!
Вот это станция получится... Красавица!
Можно даже немного закрутить. Пусть будет искуственная гравитация.
:)
ЦитироватьА с обьемом все просто. Надо увеличить бак ЖК. На чуть. И изменить соотношение компонентов. На УИ это почти не скажется, поскольку точка вблизи оптимума.
Я как-то пропустил, а что дает нам такое малое увеличение заправки? УИ уменьшится на несколько секунд.
ЦитироватьА обьем вырастет на обьем нужный для ЖК - т.е. в 5 раз меньше, чем если бы мы увеличили заправку пропорционально.
В 3 раза меньше.
20 тонн из 700? Это уменьшение с 5.5 до 5.6 - там же избыток водорода, нет? Ой не уверен я, что УИ даже на несколько секунд упадет - рост молекулярной массы будет парирован ростом температуры в КС. Вот на ОДНУ - может быть. В любом случае, интегральный УИ останется таким, что будет лучше, чем использование для довыведения гидразина.
На чуть - это не в абсолютных числах, а в относительных - на 20 тонн из 600 ;-).
ЦитироватьЧто выгодней, научиться "выедать" конструкцию ракеты и превращать ее в топливо или сделать многоразовыми все ступени РН?
Есть еще 3-й путь заменять конструкцию топливом! Улучшать массовое совершенство ракеты. Наверное это самый выгодный путь.
Цитировать20 тонн из 700? Это уменьшение с 5.5 до 5.6 - там же избыток водорода, нет?
Точнее с примерно 5,9 до 6,1, водород естественно в избытке.
ЦитироватьОй не уверен я, что УИ даже на несколько секунд упадет - рост молекулярной массы будет парирован ростом температуры в КС. Вот на ОДНУ - может быть.
Потери на диссоциацию возрастут, УИ на 2-3 секунды упадет.
ЦитироватьВ любом случае, интегральный УИ останется таким, что будет лучше, чем использование для довыведения гидразина.
Ну тут никто не спорит, про УИ это я так, к слову.
ЦитироватьНа чуть - это не в абсолютных числах, а в относительных - на 20 тонн из 600 :wink:.
Так все-таки заправку-то зачем увеличивать?
Чтобы дотащить бак и шаттл до станции на кислород-водороде, без гидразина. Мое ХО, что для этого достаточно долить тонн 10 кислорода, не больше. Может даже 5 тонн хватит.
Почему-то при использовании топливных баков для наращивания гермообъёма обращают внимание именно на ТБ Шаттла. Он, конечно, объёмный, но и настолько же неудобный. Бак с пористой термоизоляцией, каким является бак Шаттла, имеет ограничения, связанные с требованиями к чистоте окружающего пространства. Оказавшись в вакууме, пористый материал длительное время будет выделять абсорбированные им газы, а также разлагаться сам, создавая вокруг орбитального блока повышенную концентрацию молекул и атомов. Это может создать помехи приборам (прежде всего – оптическим) и аппаратуре. Нельзя не учитывать и то, что герметичность баков рассчитана на короткое время работы. Но, если всё-таки есть желание этим заняться, то почему бы не...
Предупреждение!
То, что написано дальше, может быть воспринято, как реклама. Да так оно и есть.
Схема носителя А7 (см. сайт) без верхней ступени даёт возможность использовать бак окислителя ЦБ как часть орбитального блока. Это позволит увеличить полезный гермообъём на 100 куб.м. или немного больше. Для орбитального блока, использующего топливные баки последней ступени для наращивания внутреннего объёма, предлагается специальное название: Интегрированный орбитальный блок.
Даже если для ЦБ будет выбран унифицированный диаметр баков - 2.9 м, бак кислорода будет вполне пригоден для использования в технологических или складских целях. Необходимо предусмотреть следующие изменения в конструкции блока:
- на внутренней поверхности бака наварить скобы и создать посадочные приспособления для установки аппаратуры и защитных панелей;
- заранее проложить и закрепить внутри бака основные трубопроводы системы терморегулирования;
- врезать в крышу (верхнее днище) бака стыковочный узел;
- при необходимости врезать в днище бака стыковочный узел, сместив в сторону магистраль жидкого кислорода;
- доработать все выходные отверстия внутри бака под устанавливаемые на орбите заглушки;
- установить отсечной клапан на магистрали жидкого кислорода;
- установить вентиль и разъём на внешней магистрали системы наддува бака;
- при необходимости установить в межбаковом отсеке ЦБ агрегаты системы ориентации, а также других необходимых систем, и обеспечить возможность прокладки к ним коммуникаций по внешней поверхности бака;
- предусмотреть в конструкции межбакового отсека возможность ручного вскрытия и отстыковки оставшейся (неиспользуемой) части ЦБ;
- предусмотреть в конструкции переходника между ЦБ и ПН возможность ручной стыковки ПН с баком окислителя;
- сконструировать специальный разборный обтекатель ПН, пригодный для использования в целях внешней защиты бака в составе орбитального блока;
- снабдить внешнюю сторону обтекателя крепёжными элементами, а по внутренней поверхности проложить экранно-вакуумную теплоизоляцию.
Чтобы реализовать это преимущество, придётся потрудиться на орбите. Схема действий будет примерно такой:
В полёте обтекатель не сбрасывается, а после вывода на орбиту раскрывается, его части отводятся на угол 90
Водородный бак хорош тем, что он БОЛЬШОЙ и изрядно теплоизолирован. А ВТБ шаттла - ОЧЕНЬ большой, обьем водородного бака шаттла превосходит весь обьем МКС. В конце концов, добавить на поверхности тонкий слой тефлоновой или металлической пленки (аналог ЭВТИ) не есть такая уж большая проблема.
Термоизоляция бака Шаттла будет медленно испаряться в вакууме, даже если её укрыть ЭВТИ.
Ну да , будет, не спорю. В текущем ее варианте ;-). Кроме того, насколько твердое вещество, не подверженное действияю УФ, вообще будет испаряться? Может, оно будет это делать лет 100? ;-)
ЦитироватьНу да , будет, не спорю. В текущем ее варианте ;-). Кроме того, насколько твердое вещество, не подверженное действияю УФ, вообще будет испаряться? Может, оно будет это делать лет 100? ;-)
Простой полимер будет испаряться интенсивно, скажем, от 3 до 8 лет. То, из чего сделана термоизоляция - не знаю, зависит от того, насколько там разветвлённые полимеры получаются. Но 100 лет - тоже не подарок для внешних приборов.
Штука в том, что бак Шаттла иначе и не сделать, а водородные баки верхних ступеней можно укрыть и ЭВТИ.
Про бак шаттла уже стоит забыть... сколько им летать то осталось... как насчёт верхней ступени пятого Ареса?
Хотя там только EDS... а она полетит к Луне... :roll:
Может быть, подумать про УКВБ?
Вывести базовый модуль ОС с помощью Протона с КВРБ. РБ выходит на орбиту вместе с модулем и переделывается в что-то типа ФГБ. Интересно, как у хруников сделаны баки...