Прикинем, какие выгоды даст использование ЯРД (рабочее тело водород) в разгонных блоках для старта с околоземной орбиты.
Для разгонного блока вполне допустима тяговооруженность ~ 0,1, так что низкая тяговооруженность ЯРД не критична.
Масса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.
При придании блоку на околоземной орбите ХС 3 км/c при использовании ЯРД доля ПН может составлять более 60%, а не 40-45%, как при использовании ЖРД.
ЦитироватьМасса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.
Вы наверно хотели сказать 75%? ;)
15% это где-то для метана скорее :)
14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
Цитировать14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
ну так то ж для ракетоносителя...
а на РБ - дело совсем другое. Тут только поддержание теплового режима при длительном полёте сколько съест...
Цитироватьну так то ж для ракетоносителя...
Да, у ракетоносителей все совсем по-другому :)
У них вообще вместо водородных баков ракетоносилки :)
Цитировать14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
А кислородный - 50? :)
ЦитироватьЦитировать14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
А кислородный - 50? :)
Нолик надо убрать. 5,741. Менее 1% от массы кислорода.
http://buran.ru/htm/gubanov3.htm
Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.
То Shestoper
А какой ЯРД Вы принимали для оценки отношения массы двигателя на единицу тяги?
Да хотя бы РД-0410.
Для разгонного блока это совершенно непринципиально, там большая тяга не является необходимой. При мико-тягах ЭРД потребная ХС возрастает заметно, а при уровне тяговооруженности, достижимом для твердофазных ЯРД - рост ХС по сравнению с ЖРД несущественен.
ЦитироватьЦитировать14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
ну так то ж для ракетоносителя...
а на РБ - дело совсем другое. Тут только поддержание теплового режима при длительном полёте сколько съест...
Кто сказал про "длительный полёт" ? :)
Запустили ПН одним запуском Протона, проверили что всё работает нормально,
запустили бак с ЖВ вторым запуском Протона, состыковались,
и вперёд, к Луне/Марсу/Плутону.
Бак должен обеспечить сохранность ЖВ в течении максимум суток.
Какого массового совершенства можно достичь в таких условиях ?
Нужно использовать переохлажденный шугообразный водород. Он за несколько часов ожидания на орбите только таять постепенно начнет.
Само ожидание вовсе не является необходимым. Разгонный блок с ПН вполне может выводиться одним пуском супертяжа.
Но освоение более-менее длительного хранения водорода всё равно надо - для будущего марсианского полета без стыковок на орбите не обойтись.
Последним концептуальным достижением в этом направлении был запуск ПН вместе с баком с водородом, ТФЯРД-буксир при этом (многоразовый) находится на орбите ожидания
20 тонн ПН + 20 тонн H2-бак, схема, получается, примерно заменяет 60-тонник, в 1 + 1 / (коэффициент многоразовости РБ) - пуск выводя ту же нагрузку
"Стремительная" стыковка и моментальный старт связки, с тем, чтобы выработать запас водорода, не позволив ему существенно выкипеть
Плюс - в ПН небольшой запас гидразина, перекачиваемый в буксир, чтобы обеспечить маневр выхода РБ на орбиту ожидания после аэродинамического торможения
РБ выводит ПН только на траекторию "свободного возвращения", дальше она уже "своим ходом"
ЦитироватьДа хотя бы РД-0410.
Для разгонного блока это совершенно непринципиально, там большая тяга не является необходимой. При мико-тягах ЭРД потребная ХС возрастает заметно, а при уровне тяговооруженности, достижимом для твердофазных ЯРД - рост ХС по сравнению с ЖРД несущественен.
Но Вы привели численную оценку в % ПН от массы РБ. Не используя какое-либо значение массы ЯРД, хотя бы относительное, получить достоверное оценочное значение невозможно :roll:
Я бы понял, прямое указание на РД-0410. "А хотя бы" порождает "смутные сомнения" :wink:
ЦитироватьЦитироватьЦитировать14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.
А кислородный - 50? :)
Нолик надо убрать. 5,741. Менее 1% от массы кислорода.
http://buran.ru/htm/gubanov3.htm
Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.
Я собсно чего придираюсь? :) Сдается, что оценка Мкон ЯРБ шибко занижена.
Весь блок Ц весил около 70 т. Двигатели 14 т, бак ЖВ 14,4, ЖК 5,7, межбак 6,3, а где остальные 30 т? Почему этих "потерянных 30 т" не должно быть на ЯРБ? ;)
ЦитироватьЦитироватьМасса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.
Вы наверно хотели сказать 75%? ;)
15% это где-то для метана скорее :)
Ну, давайте прикинем ещё по "Центавру" и третьей ступени Сатурна-5. Получатся примерно те же циферки, несмотра на куда меньшие размеры.
ЦитироватьВесь блок Ц весил около 70 т. Двигатели 14 т, бак ЖВ 14,4, ЖК 5,7, межбак 6,3, а где остальные 30 т? Почему этих "потерянных 30 т" не должно быть на ЯРБ? ;)
Никто никуда не теряется. :)
Есть ещё масса двигательного отсека, трубопроводов, системы управления, системы наддува баков, невыработанных остатков топлива.
Что касается блока с ЯРД - при малой тяге ЯРД для водородного блока масса пустого блока как 0,25 к массе заправленного - вполне достижимое значение.
Очень рекомендую доклад НАСА 1968 года, в котором оценивались для РБ с ядерным двигателем (Isp=825 сек) и для криогенного РБ с кислородно-водородными двигателями (Isp=460 сек):
- гравитационные потери Delta V (м/сек) как функция от тяговооруженности РБ (Т/W) для траектории вывода к Луне (TLI манёвр);
- время работы двигателя как функция от тяговооруженности РБ для траектории вывода к Луне;
- гравитационные потери Delta V (м/сек) как функция от тяговооруженности РБ (Т/W) для траектории вывода на геостационарную орбиту;
- время работы двигателя как функция от тяговооруженности РБ для траектории вывода на геостационарную орбиту;
Title: Finite-thrust transfers to synchronous orbit and translunar injection
Author(s): Schreiber, A. L.
Abstract: No Abstract Available
NASA Center: NASA (non Center Specific)
Publication Date: Sep 4, 1968
Document Source: CASI
Online Source: View PDF File (http://hdl.handle.net/2060/19790072359)
Document ID: 19790072359
Accession ID: 79N71867
Publication Information: Number of Pages = 10
Report Number: NASA-CR-73517
Contract-Grant-Task Number: NASW-417
Price Code: A02
Keywords: EARTH-MOON TRAJECTORIES; SPECIFIC IMPULSE; THRUST-WEIGHT RATIO; TRANSFER ORBITS; APOGEES; CIRCULAR ORBITS; EARTH ORBITS; EQUATIONS OF MOTION; FUEL CONSUMPTION; FUEL FLOW; GRAVITATION; INJECTION; SYNCHRONOUS SATELLITES;
Accessibility: Unclassified; No Copyright; Unlimited; Publicly available;
Updated/Added to NTRS: 2005-10-27
Интересное сообщение разместил Salo от 27.04:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=9104&start=390
ИМХО, интерес представляет участие в создании производства "Росатома"
Одно из возможных объяснений: наличие серьезных ОКР по созданию РБ на ЯРД.
P.S. Может автор темы исправит грамматическую ошибку в назании?
Как "корапь" назовете, так он и поплывет. :P
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьBell пишет:
Цитироватьhttp://buran.ru/htm/gubanov3.htm
Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.
Если чукь-чукь подумать, то можно прийти к интересному умозаключению:
5,741 тонны/552и3 = 104кг/м3
14,365 тонны/1523м3 = 94 кг/м3
Т.е. 1 м3 бака для криогенного топлива весит ~100кг (проверьте по баку Шаттла ;) )
А для длительного хранения нужен просто криокулер+источник энергии. Можете прикинуть - но зуб даю :) , что для 20 тонн водорода криокулер будет потреблять 1-2кВт*ч и весить максимум 100кг
ЦитироватьP.S. Может автор темы исправит грамматическую ошибку в назании?
Как "корапь" назовете, так он и поплывет. :P
Кораль - это загон для муфлонов!
:lol:
ЦитироватьWyvern пишет:
ЦитироватьShestoper пишет:
ЦитироватьЦитироватьhttp://buran.ru/htm/gubanov3.htm
Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.
Если чукь-чукь подумать, то можно прийти к интересному умозаключению:
5,741 тонны/552и3 = 104кг/м3
14,365 тонны/1523м3 = 94 кг/м3
Т.е. 1 м3 бака для криогенного топлива весит ~100кг (проверьте по баку Шаттла ;) )
А для длительного хранения нужен просто криокулер+источник энергии. Можете прикинуть - но зуб даю :) , что для 20 тонн водорода криокулер будет потреблять 1-2кВт*ч и весить максимум 100кг
Виверн вы ошиблись с запятой! :)
На порядок! :D
Бак весит около 10 кг метр кубический! Что нормально! :D
Сравнить бы с весом пустой пластиковой бытылки из под пива (кодовое имя - баклажка)
Бутыль (не криогенная) для пива - 50грамм, а в ней 2,5 литра холодного пива! :D
Так что 10кг нормально для куба криогенщины!
Цитировать5,741 тонны/552и3 = 104кг/м3
14,365 тонны/1523м3 = 94 кг/м3....Виверн вы ошиблись с запятой! :)
На порядок! :D
Бак весит около 10 кг метр кубический! Что нормально! :D
Тьфу! :)
ЦитироватьЦитироватьСдается, что оценка Мкон ЯРБ шибко занижена.
Весь блок Ц весил около 70 т. Двигатели 14 т, бак ЖВ 14,4, ЖК 5,7, межбак 6,3, а где остальные 30 т? Почему этих "потерянных 30 т" не должно быть на ЯРБ? ;)
Никто никуда не теряется. :)
Есть ещё масса двигательного отсека, трубопроводов, системы управления, системы наддува баков, невыработанных остатков топлива.
Что касается блока с ЯРД - при малой тяге ЯРД для водородного блока масса пустого блока как 0,25 к массе заправленного - вполне достижимое значение.
У ЦБ Энергии довольно сложный по форме хвост, к тому ж напичканный кучей разных систем - и дренаж/продувка, и пожаропредупреждение, да куча кабелей, да колодки разъёмов, да механические связи с "Я", отдельные цилиндры для каждого ЖРД, увязанные в общую силовую схему...
Ну и, конечно, та самая пресловутая теплоизоляционная пена.
Космическому ЯРД это всё не нужно. Лёгкая вакуумная ЭВТИ, лёгкая (соответственно тяговооруженности) силовая ферма, не рассчитанные на высокие (стартовые) акустические и вибронагрузки трубопроводы.
Правда, для многоразовости всё-таки необходим теплозащитный кожух для аэробрейкинга...
Но всё равно, в 25% стартовой массы это всё влезет с головой. Думаю, при массе водорода тонн 50-60 можно и в 20% "влезть".
Кстати, именно такой девайс планировали в NASA для регулярных полётов к Луне (постройка и обслуживание ЛБ). Это давало существенную экономию забрасываемой массы и позволяла отработать в практической эксплуатации их ЯРД NERVA и другие технологии для ДУ, планировавшейся для марсианского корабля.
Материалы об этом были в открытой печати и даже в наших науч-поп книгах, при желании можно найти. Я их ещё в старших классах читал.
Так что вполне внятная (хоть и далеко не новая) концепция, если бы не одно "но" - ЯРДы нам пока не светят... Даже в среднеотдалённой перспективе :(
Кстати, дополнительные потери скорости из-за низкой тяговооруженности составят ни много ни мало - 350 м/с !
Взято из http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=8622 :
Цитироватьнашел более точный график зависимости гравитационных потерь (m/s) от начальной тяговооружённости (T/W) для Earth Departure Stage (транс-лунного РБ) при выполнении TLI (Trans Lunar Injection) маневра вывода на траекторию к Луне.
Гравитационные потери ХС обусловлены конечным временем работы двигателя и обратно пропорциональны начальной тяговооружённости РБ (T/W):
1. Lunar Architecture Focused Trade Study Final Report. Exploration Systems Mission Directorate. NASA ESMD-RQ-0005 – 2004. 822 pp.
http://marsjournal.org/contents/2006/0004/files/ESMD-RQ-0005.pdf
(http://s48.radikal.ru/i121/0808/7a/d2ddf35f18b0.jpg) (http://www.radikal.ru)
Все прикидочные расчеты по массе аппарата подойдут только для "безлюдной" миссии. Иначе биологическая защита сьест всю экономию, и более! Оборудование от радиации тоже придется защищать. То есть эдакий вариант "парома" для отправки грузов на ЛО.
Мой знакомый на срочной службе участвовал в испытании ядерного двигателя. Так вот, за всю его службу его запускали раза три, и даже по 600м туннелю к камере месяца два не подходили. Причем заводили, когда ветер дул в сторону Китая :evil: Он мне расказывал, какое крупное строительное оборудоватие использовалось на полигоне, и это все защиту городили. Козловой кран так до сих пор наверное стоит, его из космоса видно.
ЦитироватьКстати, дополнительные потери скорости из-за низкой тяговооруженности составят ни много ни мало - 350 м/с !
Взято из http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=8622 :
Цитироватьнашел более точный график зависимости гравитационных потерь (m/s) от начальной тяговооружённости (T/W) для Earth Departure Stage (транс-лунного РБ) при выполнении TLI (Trans Lunar Injection) маневра вывода на траекторию к Луне.
Гравитационные потери ХС обусловлены конечным временем работы двигателя и обратно пропорциональны начальной тяговооружённости РБ (T/W):
1. Lunar Architecture Focused Trade Study Final Report. Exploration Systems Mission Directorate. NASA ESMD-RQ-0005 – 2004. 822 pp.
http://marsjournal.org/contents/2006/0004/files/ESMD-RQ-0005.pdf
(http://s48.radikal.ru/i121/0808/7a/d2ddf35f18b0.jpg) (http://www.radikal.ru)
2 SpaceR
График из НАСАвского отчёта по "Созвездию" для водородного РБ для отлёта к Луне с LEO 400 km;
В этой же ветке есть ссылка на более старый документ более подходяший к данной теме грав. потери приведены для отлёта к Луне с LEO 200 km:
- для водородного РБ (Isp 460 sec)
- ядерного РБ; 8)
ЦитироватьЦитироватьP.S. Может автор темы исправит грамматическую ошибку в назании?
Как "корапь" назовете, так он и поплывет. :P
Кораль - это загон для муфлонов!
:lol:
Бабуся, пора поменять очки. :D
Можно сделать надувной бачек из пластиковой пленки армировать волокном сверху (как авоську), ЭВТИ понаклеивать как рыбью чешую. из металла только платформу с трубами клапанами и другим барахлом. Водород (или другой газ) прийдется возить на танкере с земли или луны.
ЦитироватьА для длительного хранения нужен просто криокулер+источник энергии
Все уже сделано на Стирлингах, но немного терять газ прийдется чтобы Стирлинг охладить.
ЦитироватьПричем заводили, когда ветер дул в сторону Китая
Оттуда дул радиоактивный водород?