(Не претендуя на воплощение. Чисто теоретически. Мысли в слух.)[/size]
Центральный бак 1-й ступени Протона с низу не имеет ЖРД, и оканчиваться практически плоским днищем. При полете в плотных слоях атмосферы его донное сопротивление достаточно велико. А вот если (бы) в продолжение центрального бака приладить конус, то в этом случае он бы даже немного являлся и соплом наружного расширения для ЖРД, принося даже некоторый положительный вклад в тягу.
А вот если его еще наполнить например жидким пропаном, который при нагревании, под приличным давлением будет выпускаться у основания конуса в низ, вдоль стенок конуса, особенно между ЖРД. Пропан смешивается с атмосферным воздухом, воспламеняется от ЖРД, и еще увеличивает давление на конус.
По самым грубым приброскам такой хвост на протяжении 30-35 секунд смог бы создать тягу (в сравнении с донным сопротивлением) до 120-150 тонн. А это будто седьмой движек. А стоимость самого стального конуса с пропаном, без всяких движков и насосов не велика. Самые большие затраты были бы связаны с переоборудованием (вернее с созданием нового) СК.
И еще полное перепроектирование первой ступени.
А в каком месте нужно полное перепроектирование 1-й ступени?
Механическая силовая конструкция остается прежней. При установке на стартовом столе, вся масса опирается пяткой центрального блока на СК, здесь она тем же способом будет опираться на основание конуса, в полете дополнительное давление на это же место не проблема. То есть прочнистам работы нет.
Ни один агрегат 1-й ступени функционально ни как не связан с конусом, все работает автономно. Единственные совместные агрегаты -- это замки для фиксации.
Аэродинамическая связь не как не отразится не на возникновении вредных механических нагрузок, ни на устойчивости. Единственное, это будет не большое влияние на работу ЖРД, но оно не должно быть на столько велико, чтоб вносить изменения в конструкцию ЖРД.
Сгорит. :roll:
ЦитироватьПри полете в плотных слоях атмосферы его донное сопротивление достаточно велико. А вот если (бы) в продолжение центрального бака приладить конус, то в этом случае он бы даже немного являлся и соплом наружного расширения для ЖРД, принося даже некоторый положительный вклад в тягу.
В принципе, если делать не из стали, а из например УУКМ (как насадки сопел), то работать это будет.
Однако в случае, когда двигатели установлены по внешней окружности днища, донное сопротивление обусловлено не только внешним обтеканием торца, но и отсасыванием воздуха от дна ракеты выхлопом двигателей. Тогда конус мало чем поможет для повышения давления у дна.
Как часть сопла внешнего расширения конус будет работать очень недолго, а у земли вообще не будет: там двигатели работают в режиме перерасширения (давление на срезе ~ 0.7 атм). Для того, чтобы давление на конус дало ощутимую тягу, недорасширение должно быть достаточно большим.
В общем, я сомневаюсь, что эффект оправдает доработку.
Вообще-то, это место у "Протона" занято разъёмами Земля-Борт, как гидравлическими, так и электрическими.
Так что это не только полное перепроектирование первой ступени, но и перепроектирование стартового стола.
И вобще вес этого конуса и пропана внутри съест весь выигрыш от увеличения тяги. То есть суммарный эффект будет отрицательным, ПН кменьшится.
Гусев, а каким образом вы получили столь невероятный прирост тяги равный тяге одного двигателя?
Вообще такой "хвост" прорабатывался для Н-1. Ещё когда у неё 24 двигателя было, без центральных. Посчитали - охлаждаемый "хвост" действительно увеличивал тягу, но давал и прибавку к массе. В общем слишком маленький выигрыш получался, чтобы этим заниматься.
ЦитироватьИ вобще вес этого конуса и пропана внутри съест весь выигрыш от увеличения тяги. То есть суммарный эффект будет отрицательным, ПН кменьшится.
Гусев, а каким образом вы получили столь невероятный прирост тяги равный тяге одного двигателя?
Ну конечно я и ногтя не дам на отсечение, за столь точные расчеты, но исходил из того:
Допустим имея 30 тонн пропана, и выбрасывая его почти по тонне в секунду просто имея внутреннее давление 30-40 очков, мы уже можем иметь тягу тонн 50.
Выброс идет вдоль поверхности, где происходит смешивание с воздухом и воспламенение от струй из ЖРД, что может привести к повышению давления. Допустим на пол очка. При площади поперечного сечения корпуса около 12 м2, то можно рассчитывать на тягу до 60 тонн.
Пусть тонн 10 - 20 получаем от влияния работы ЖРД.
Кроме того компенсируем потери от донного сопротивления, которого не станет.
Итого вот и тяга "7-ого" движка.
Пахабный, натянутый расчет? :?:
ЦитироватьСгорит. :roll:
Ну минимальное внешнее покрытие конечно нужно. Но сам конус будет охлаждаемым, притом довольно просто. Пропан для выброса будет забираться снизу, а двигаться вверх вдоль стенок конуса. А тонна в секунду, это достаточно для съема любого тепла.
И все-таки, куда девать из ХО пневмогидравлические и электрические разъемы?
ЦитироватьИ все-таки, куда девать из ХО пневмогидравлические и электрические разъемы?
Это конечно запарка.
Может реально растащить на края, по окружности? :?:
ЦитироватьЦитироватьИ все-таки, куда девать из ХО пневмогидравлические и электрические разъемы?
Это конечно запарка.
Может реально растащить на края, по окружности? :?:
По окружности уже 6 баков "Г" и двигатели. С учетом того, что вся "аэродинамика" (включая донное сопротивление) "съедает", как правило, не более 100-200 м/с ХС ракеты-носителя, затея не стоит затрат.
ЦитироватьПо окружности уже 6 баков "Г" и двигатели. С учетом того, что вся "аэродинамика" (включая донное сопротивление) "съедает", как правило, не более 100-200 м/с ХС ракеты-носителя, затея не стоит затрат.
Эти 100-200 м/с приходятся как раз на начальный участок полета, когда масса РН максимальна.
А дополнительная тяга, которую я предположил, вклада не сможет составить? :?:
На сколько я адекватно её рассчитал? :?:
Ладно, убедили, согласен.
Лучше на торец поставить седьмой двигатель, такой же, как на боковых баках. Разъемы с торца перенести в район приборного отсека, туда подвести кабель-мачту. Приделать сбоку от опор стола трубу КМ как у Зенита - не проблема. Выбросить в центре ПУ железо - запросто. Самое сложное - выкопать яму 40 м вместо 10 м.
(http://s45.radikal.ru/i107/0904/15/95407608482c.jpg) (http://www.radikal.ru)
(http://i075.radikal.ru/0904/d0/b177cb8dbb6a.jpg) (http://www.radikal.ru)
ЦитироватьДопустим имея 30 тонн пропана, и выбрасывая его почти по тонне в секунду просто имея внутреннее давление 30-40 очков, мы уже можем иметь тягу тонн 50.
Для того чтоб испарять в секунду тонну пропана, повышать его давление до 40 бар и разгонять до 600 м/с нужны соответствующие устройства и главное - энергия. Откуда они возьмутся?
ЦитироватьВыброс идет вдоль поверхности, где происходит смешивание с воздухом и воспламенение от струй из ЖРД, что может привести к повышению давления.
Каким образом повысится давление после выхода пропана из форсунок? Увы, дальше оно будет только снижаться за счёт расширения пропана вовне. Но главное - сколько нужно подать воздуха в секунду чтобы сжечь столько пропана? Каким образом обеспечить эту подачу? Пропан ведь у вас под давлением, как накачать к нему воздух?
ЦитироватьИтого вот и тяга "7-ого" движка.
Пахабный, натянутый расчет? :?:
Угу. Смотрите как правильно.
Расчёт надо вести по формуле Циолковского. В неё входит удельный импульс и конечная масса.
В ДУ Протона три тонны топлива выбрасываемые в секунду через двигатели создают тягу примерно 900 т что соответствует УИ примерно в 300 с. К вас тонна пропана создаёт 60 т тяги что соответствует УИ в 60 с. То есть суммарный УИ топлива подставляемый в формулу Циолковского снижается до 240 с. В итоге скорость ракеты только уменьшается. Одновременно увеличивается конечная масса за счёт этого конуса. Итого характеристическая скорость только уменьшается. Чтоб всётаки дотянуть ракету до орбиты остаётся единственный выход - снижать ПН. Вот это снижение ПН и есть эффект от вашего предложения.
По сути вы подвесили к ракете тяжёлый неэффективный двигатель с крайне низким УИ. Кроме увеличения веса и снижения общего УИ он ничего не даёт даже если бы его и можно было какимто образом реализовать технически. Но он к тому же ещё и нереализуем т.к. требуется откудато подводить к пропану энергию и организовывать его расширение в сопле чтоб получить хотя бы эти 50 секунд.
ЦитироватьСгорит. :roll:
Чуда эта какраз не сгорит т.к. будет охлаждаться испаряющимся пропаном. Но лучше бы сгорела т.к. тогда не пришлось бы тащить этот тяжёлый неэффективный агрегат.
ЦитироватьЭти 100-200 м/с приходятся как раз на начальный участок полета, когда масса РН максимальна.
И вы решили её ещё больше увеличить добавив этот агрегат с запасом пропана в нём... :( Притом пропан под давлением 40 атмосфер... :(
ЦитироватьА дополнительная тяга, которую я предположил, вклада не сможет составить? :?:
Если тяга создаётся с меньшим УИ чем у основных двигателей то общий вклад устройства отрицателен.
ЦитироватьНа сколько я адекватно её рассчитал? :?:
Совершенно неадекватно. Тяга взята вами произвольно, а должна рассчитываться по молекулярной массе топлива, подводимой энергии и параметрам сопла. Реально даже 60 тонн тяги и 60 секунд удельного импульса у вас не будет.
ЦитироватьЦитироватьДопустим имея 30 тонн пропана, и выбрасывая его почти по тонне в секунду просто имея внутреннее давление 30-40 очков, мы уже можем иметь тягу тонн 50.
Для того чтоб испарять в секунду тонну пропана, повышать его давление до 40 бар и разгонять до 600 м/с нужны соответствующие устройства и главное - энергия. Откуда они возьмутся?
Энергия, как раз есть -- это нагретый корпус. А перед стартом весь этот бак можно заранее нагреть от наземных источников. А так как в форсунки выдавливается жижа, а не газ, то этой энергии вполне хватит. А дополнительные устройства как раз не нужны, единственное что нужно, чтоб бак выдержал эти 40 очков.
ЦитироватьВыброс идет вдоль поверхности, где происходит смешивание с воздухом и воспламенение от струй из ЖРД, что может привести к повышению давления.
Каким образом повысится давление после выхода пропана из форсунок? Увы, дальше оно будет только снижаться за счёт расширения пропана вовне. Но главное - сколько нужно подать воздуха в секунду чтобы сжечь столько пропана? Каким образом обеспечить эту подачу? Пропан ведь у вас под давлением, как накачать к нему воздух?
Основная часть форсунок должна быть установлена между боковушками, и на некоторой скорости приток воздуха будет уже приличный. Теперь про давление: первый фактор тот, что пропан испарится и "немножко" как бы увеличится в размере; далее произойдет пусть частичное, но все таки воспламенение -- тут опять немного "расширится". Вот и факторы позволяющие иметь то, хоть и не кучерявое, но все же давление. Кроме того возникает некоторое давление при торможении струи газа из сопел ЖРД об воздух, что то же действует во благо.
ЦитироватьИтого вот и тяга "7-ого" движка.
Пахабный, натянутый расчет? :?:
Угу. Смотрите как правильно.
Расчёт надо вести по формуле Циолковского. В неё входит удельный импульс и конечная масса.
В ДУ Протона три тонны топлива выбрасываемые в секунду через двигатели создают тягу примерно 900 т что соответствует УИ примерно в 300 с. К вас тонна пропана создаёт 60 т тяги что соответствует УИ в 60 с. То есть суммарный УИ топлива подставляемый в формулу Циолковского снижается до 240 с. В итоге скорость ракеты только уменьшается. Одновременно увеличивается конечная масса за счёт этого конуса. Итого характеристическая скорость только уменьшается. Чтоб всётаки дотянуть ракету до орбиты остаётся единственный выход - снижать ПН. Вот это снижение ПН и есть эффект от вашего предложения.
По сути вы подвесили к ракете тяжёлый неэффективный двигатель с крайне низким УИ. Кроме увеличения веса и снижения общего УИ он ничего не даёт даже если бы его и можно было какимто образом реализовать технически. Но он к тому же ещё и нереализуем т.к. требуется откудато подводить к пропану энергию и организовывать его расширение в сопле чтоб получить хотя бы эти 50 секунд.
Я ведь совсем не спорю с формулой Циолковского. Если нужно я сам буду отстаивать её правоту.
Если допустим существует какое то устройство (без оглядки на этот хвост) начальной массой 50 тонн и конечной массой 15 тонн, и на протяжении 30 секунд создает тягу пусть даже всего 100 тонн. (его УИ в три раза ниже УИ ЖРД самой ракеты) После 30 секунд это устройство отпадывает. То кто скажет, что это устройство не поможет разгону ракеты? (давайте пока экономику не трогать)
Вот теперь и рассчитайте по формуле Циалковского, только не забудьте весь путь поделить на отрезки. :roll:
Это ещё и поля падения выделять... :roll:
ЦитироватьЭто ещё и поля падения выделять... :roll:
Это не самое страшное, за 30 сек далеко не улетит. Страшнее то, чтоб на СК не угодило.
Проще пороховые газогенераторы давления под днище установить. Аналогичные в снарядах крупнокалиберной артилерии применяют, для увеличения дальнобойности.
Вряд ли пороховые такой мощности получатся эффективнее, и уж тем более дешевле.
Я извиняюсь, тут мне очередная муть в голову стукнула (про умные вещи я только читаю и киваю, не смея оспорить), а научная полуальтернативщина иногда в голову приходит.
Я опять про такой -же хвост к Протону. Мне кажется, что пусть может и не будет таким эффективным, но сколько то тянуть должен. Были же просчитаны сопла наружного расширения. Да и по всем признакам донное разряжение у Протона очень не малое (может кто знает до какого давления доходит разряжение под дном центрального бака?).
А сегодняшняя идея несколько в другом. Недавно обсуждали трехкомпанентники, где после горения например водорода в кислороде, затем добавлялся там литий, бериллий или еще какой металл, и в итоге происходила дальнейшая реакция и УИ заметно повышался. Вот и в случае с хвостом для Протона если этот хвост например покрыть слоем например магния или лития, который при работе двигателей будет вступать в реакцию и с водой и с не сгоревшим атмосферным кислородом, при чем будет происходить выделение энергии и увеличение давления на поверхность конуса, а это дополнительная тяга. Правда я не смогу пока оценить её величину, но она явно не нулевая.
А чтобы например магний сразу не расплавился, заменим сжиженный пропан на метан, тем самым понизим температуру стенок конуса. Можно конечно применить и бериллий, но тогда хвост получится "золотым".
ЦитироватьМне кажется, что пусть может и не будет таким эффективным, но сколько то тянуть должен.
Говорят же вам: тяга будет отрицательной. Балласт.
ЦитироватьБыли же просчитаны сопла наружного расширения.
В двигателях Протона уже есть сопла обычного расширения которые к томуж работают в режиме перерасширения. Добавление к ним ещё сопел только увеличит отрицательный эффект.
ЦитироватьДа и по всем признакам...
По каким?
ЦитироватьВот и в случае с хвостом для Протона если этот хвост например покрыть слоем например магния или лития...
...то дополнительный вес магния или лития усугубит ситуацию.
Цитироватькоторый при работе двигателей будет вступать в реакцию и с водой и с не сгоревшим атмосферным кислородом,
С каким таким атмосферным кислородом??? У вас чего, воздушно-реактивный двигатель?
Цитироватьпри чем будет происходить выделение энергии и увеличение давления на поверхность конуса, а это дополнительная тяга. Правда я не смогу пока оценить её величину, но она явно не нулевая.
Суть такая. Жечь топливо и греть газ надо ДО критического сечения сопла. А всё что после него это только нагрев окружающей среды а не создание тяги.
ЦитироватьА чтобы например магний сразу не расплавился, заменим сжиженный пропан на метан, тем самым понизим температуру стенок конуса.
Остапа понесло... Слушайте, если у вас есть лишняя масса на это всё то почему бы просто не долить в баки топлива? Всётаки поэффективней будет...
Блин... Чтож всем так хочется Протон переделать... Летает РН нормально - и пусть летает... Чего влезать внутрь конструкции? Будет только хуже... :(
ЦитироватьБлин... Чтож всем так хочется Протон переделать... Летает РН нормально - и пусть летает... Чего влезать внутрь конструкции? Будет только хуже... :(
Точно! "Не трожь технику - и она тебя не подведет!" :P
Интересно, а это "пустое место" вообще создаёт какое-то противодавление? :)
У ракеты сам факел играет роль хвоста и уменьшает Cx. :)
Да так оно конечно, и я уже третий раз подтверждаю своё мнение, что вообще этот хвост для Протона лишний, просто на этом примере пытаюсь разобраться в некоторых моментах, а отстаиваю эту идею только по тому, что я её выродил.
Вообще хотелось узнать, какое давление возможно создать на поверхность при внешнем горении при разных скоростях.
И еще нужно понимать, что у поверхности земли все что у ЖРД после шейки вообще лишнее. Ведь на внутреннюю поверхность сопла давление действует очень не большое.
ЦитироватьИ еще нужно понимать, что у поверхности земли все что у ЖРД после шейки вообще лишнее. Ведь на внутреннюю поверхность сопла давление действует очень не большое.
Отнюдь. Не после шейки а после того сечения сопла где давление сравнивается с внешним. Для "земных" сопел это ближе к выходному сечению сопла.
Внешний радиус сопла наверно берется таким, чтоб и на старте не очень мешал, и на максимальной высоте, хоть сколько-нибудь работал. То есть некоторый средний для давлений у земли и на максимальной высоте. А у самой земли лучше бы себя вел гораздо меньший диаметр, и на нем как раз давление снаружи не превышало бы внутреннее.
А вот еще один момент. Почему например у того же Протона такая конкретная юбка? Нельзя было сделать что нибудь по обтекаемее. Или не стоит овчинка выделки?
ЦитироватьА вот еще один момент. Почему например у того же Протона такая конкретная юбка? Нельзя было сделать что нибудь по обтекаемее. Или не стоит овчинка выделки?
Если Вы имеете в виду эти 6 фигурных лепестков, стоящих в хвосте между малыми цилиндрами, то их сперва действительно не было, они появились позже - уже в процессе модернизации "Протона".
Попробуйте сами догадаться, с какой конкретно целью. ;)
(http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_009/images/AMC15-PROTON-03.jpg)
Тут родилась одна мысль-хохма на эту забытую тему.
Не смотря на справедливую критику, некоторые моменты старой идеи мне нравятся, хотя и осмысляются по другому.
Все таки если рассмотреть такой стальной прочный конус, наполненный жидкостью, пусть пропаном, или водой (хотя она при соединении с продуктами сгорания ЖРД Протона, образует кислоту). Перед стартом ее нагреть до такой температуры, чтоб давление еще не разорвало конус.
Я тупо прикинул, что сталь должна выдержать давление до 70 атмосфер, правда при этом сухой вес всего этого хвоста будет тонн 90. А запас пропана около 60 тонн. (пропорция не ахти) Но если я правильно слышал (не помню где) что давлением в 12 очков можно разогнать струю воды до сверхзвука. Значит 70-ти атмосферами хотя бы до 1000 м/с наверно можно.
Если выдавливать жижу забирая с низу конуса, и выпускать с верху у основания конуса со скоростью 6 тонн в секунду (выдавливание будет происходить за счет кипения жижи, всего 6 м3 в секунду - это не много), то возникнет тяга 600 тонн. УИ = 100 с. Время работы всего 10 секунд. Запасенной с земли энергии должно хватить, да и часть энергии добавится от нагрева стенок конуса струями ЖРД.
При полном начальном весе хвоста 150 тонн и тяге 600 тонн, первые 10 секунд полета хвост сможет обеспечить очень хорошее дополнительное ускорение, а значит и увеличит грузоподъемность, но это старые мысли, а теперь новые:
Уже очень много говорится, о огромной стоимости СК, о его уязвимости, а часто и ветхости. Так вот этот конус можно будет еще использовать в качестве стартовой табуретки. Воткнул конус в землю, кранами поставил РН, сделал три растяжки, чтоб ветром не сдуло, заправили и полетели.
А теперь хохма: Слетал конус метров на 500 вверх, выкинул стабилизирующий направление парашют, и снова воткнулся в землю. Вот тут и будет следующий пуск. Получается не стартовый комплекс, а прыгающая табуретка.