Доступный для России супертяж

[Dulevo]

>>>>допустим находим на Луне место где грохнулся никелевый астероид, небольшой, на миллион тонн, компактно так, >>>>без осколков. И что Вы с этим предлагаете делать? Сколько будет кг лунного никеля стоить на Московской бирже?

Можно прикинуть.

Стоимость доставки 1 кг груза на орбиту теоретически можно снизить до 10 долларов за килограмм. (Используя рейлганы или многоразовые ракеты)
C Луны доставка - сила тяжести в 6 раз меньше - значит можно снизить до 1.7 доллара за килограмм.

Т.е в теории:
Строим там добывающий комбинат, солнечные электростанции - и рейлган - который будет выстреливать контейнеры 
с металлами в сторону Земли. Чтобы они упали где-нибудь в пустынном месте.
Понятно что придется окупать стоимость всего этого включая в цену металлов. Но!
Рано или поздно это окупится - и тогда в стоимость надо будет включать только стоимость отправки.

Если не учитывать стомость доставки всего этого на Луну - то можно отправлять любой металл стоимость которого больше 10-20 долларов за килограмм.

Никель - 13 долларов. С учетом доставки - теоретически можно представить что лунный никель будет стоить 15 долларов. Ну пусть даже в два раза - 26 долларов - с учетом того что текущего производства никеля начинает не хватать  - будут покупать и по цене в два раза дороже.

Но есть куча более ценных металлов. Серебро 800 за килограмм, Кобальт - 29. Молибден -24.


Если добавить 10 долларов к цене - не такая уж и большая разница. Скорее всего проглотят и удорожание в несколько раз. Когда основные месторождения будут исчерпаны. То же серебро уже близко к исчерпанию.

Так что вполне возможно будет спрос на некоторые металлы и при цене доставки в 50-100 долларов.

[Sam Grey]

Моноблочный тандемный метановый многоразовый супертяж

Профессионал отличается от любителя тем, что вникает в детали.

1. моноблочный
2. тандемный
3. метановый
4. многоразовый
5. супертяж

Попробуйте мысленно охактеризовать все проблемы, с которыми Роскосмос столкнется в нынешних реалиях создавая именно такую систему.
Вот, прямо начиная со слова "моноблочный", прикинув диаметр и общие размеры моноблока, его транспортировку, стенд для испытаний, и т.п. вещи. Кто производитель, где производство.. 

И далее по списку, например - если тандемный, то концепция "экономичный сверхтяж из сосисок Союз-5/СПГ" вычеркивается, что тогда делать с тришкиным кафтаном всех других ракет и потребностей? И т.д.

Всего пять слов же, попробуйте.

[Raul]

Мое мнение такого, что если не выбирать 2+3 или 1+3, а только вариант 3, его можно получить гораздо быстрее за счёт концентрации усилий и средств на одном.

Все желающие "концентрировать усилия на метановом проекте" - просчитайте управление рисками. Есть десятки метановых проектов и ни одного готового РД. Почему?

• Потому что не выделяют деньги. При сокращении расходов всегда находятся более приоритетные проекты, которые нельзя откладывать, а на метане приходится экономить (и так же будет в обозримом будущем).
  
• У Маска и Безоса - двух богатейщих людей в мире проблем с деньгами нет. Но есть проблемы с техникой. До сих пор нет ни одного метанового РД, который слетал бы в космос.

К тому же, варианты 1 и 2 не рассчитаны на дальнюю перспективу.

Да, вариант 3 рассчитан на дальнюю перспективу. У нас он вообще на очень дальнюю перспективу - навсегда.
В том понимании, что российского метанового РД не будет, разве что маленький, слабенький и через много лет продвижения через тернии к звездам.

Лучшие шансы на завершение имеют только проекты на ближнюю перспективу.

[Шестопер239]

Моноблочный тандемный метановый многоразовый супертяж

Профессионал отличается от любителя тем, что вникает в детали.

1. моноблочный
2. тандемный
3. метановый
4. многоразовый
5. супертяж

Попробуйте мысленно охактеризовать все проблемы, с которыми Роскосмос столкнется в нынешних реалиях создавая именно такую систему.
Вот, прямо начиная со слова "моноблочный", прикинув диаметр и общие размеры моноблока, его транспортировку, стенд для испытаний, и т.п. вещи. Кто производитель, где производство..

И далее по списку, например - если тандемный, то концепция "экономичный сверхтяж из сосисок Союз-5/СПГ" вычеркивается, что тогда делать с тришкиным кафтаном всех других ракет и потребностей? И т.д.

Всего пять слов же, попробуйте.

Элементарно.
Сделать вытеснительный метановый движок под давление в камере 20-30 атмосфер, однокамерный, тягой порядка 1000 тонн.
Для нового тяжелого носителя первая ступень с одним таким двигателем, для второй ступени можно применить существующие двигатели.
А у супертяжа несколько десятков вытеснительных двигателей ставить на первую ступень, несколько вытеснительных движков с увеличенной степенью расширения сопла и увеличенным УИ - на вторую ступень.
Двигатели без ТНА можно штамповать массово и дешево.
УИ и массовое совершенство, конечно, будут не рекордными - но надо не за рекордами удельных параметров гнаться, а за возможностью доставки максимума килограммов за минимум средств.

Понятно, под моноблочный супертяж нужно новое производство баков большого диаметра. Но если частная контора Маска это смогла - неужели страна не сможет? Производство баков и старт нужно строить там, где возможна водная транспортировка ступеней - ступени диаметром 20-30 метров возить во воздуху можно только дирижаблем, водой дешевле.
На том же производстве можно делать и первую ступень тяжа, чтобы не трамбовать ее в диаметр 4 метра, и не собирать из боковушек жесткий пакет, как у Протона.

У тяжа управление первой ступени качанием двигателя.
У супертяжа с многодвигательными ступенями - управление разнотягом, двигатели жестко закреплены для дополнительного упрощения конструкции.

По конструктивной простоте РДТТ превосходит даже вытеснилку, но заливка сверхбольших твердотопливных зарядов гораздо более трудоемкая операция, чем заправка жидкостной ракеты - это критично для интенсивных полетов многоразового носителя. Плюс выхлоп самых эффективных твердых топлив экологически мерзкий - интенсивно летающий супертяж сожрет озоновый слой.
Поэтому вытеснилка.

Сосисочный пакетный супертяж дешевле в разработке, c опорой на существующий задел. Но моноблок конструктивно проще и за счет этого выгоднее при массовом производстве.
Создавать с нуля новый завод под новую толстобрюхую ракету оправдано, если планируешь произвести несколько десятков тысяч экземпляров.

[Sam Grey]

Элементарно.
Сделать вытеснительный метановый движок под давление в камере 20-30 атмосфер, однокамерный, тягой порядка 1000 тонн.
Для нового тяжелого носителя первая ступень с одним таким двигателем, для второй степени можно применить существующие двигатели.
А у супертяжа несколько десятков вытеснительных двигателей ставить на первую ступень, несколько вытеснительных движков с увеличенной степенью расширения сопла и увеличенным УИ - на вторую ступень.

Ок, потратили деньги, создали рекордный метановый движок тягой порядка 1000 тонн.

Какая тяга у нашего свертяжа, если вы говорите что на первую ступень пойдет "несколько десятков" таких двигателей? 20 тысяч тонн? 30?

[Sam Grey]

У тяжа управление первой ступени качанием двигателя.
У супертяжа с многодвигательными ступенями - управление разнотягом, двигатели жестко закреплены для дополнительного упрощения конструкции.

А как первая ступень управляется при посадке?  разнотягом?

И куда она садится? На Восточный? На баржу где-то в Охотском море?

[Шестопер239]

Элементарно.
Сделать вытеснительный метановый движок под давление в камере 20-30 атмосфер, однокамерный, тягой порядка 1000 тонн.
Для нового тяжелого носителя первая ступень с одним таким двигателем, для второй степени можно применить существующие двигатели.
А у супертяжа несколько десятков вытеснительных двигателей ставить на первую ступень, несколько вытеснительных движков с увеличенной степенью расширения сопла и увеличенным УИ - на вторую ступень.

Ок, потратили деньги, создали рекордный метановый движок тягой порядка 1000 тонн.

Какая тяга у нашего свертяжа, если вы говорите что на первую ступень пойдет "несколько десятков" таких двигателей? 20 тысяч тонн? 30?

Тяга первой ступени около 30 тысяч тонн, стартовая масса 20 тысяч тонн. ПН на НОО 300-500 тонн.
Проблему акустических нагрузок сгладит высокая прочность толстых баков под вытеснительные ЖРД, и невысокий удельный импульс двигателей (акустические нагрузки зависят от скорости истечения выхлопа в четвертой степени).
Опять же, для уменьшения длин плеч вибрационных сил нужно максимально укоротить ступени - делать их короткими и толстыми.
Носитель - развитие идеи Морского дракона (и, в некоторой степени, Отрага), но вместо керосина на первой ступени и водорода на втором - на обеих ступенях метан и однотипные двигатели, различающиеся только степенью расширения сопла.

[Шестопер239]

У тяжа управление первой ступени качанием двигателя.
У супертяжа с многодвигательными ступенями - управление разнотягом, двигатели жестко закреплены для дополнительного упрощения конструкции.

А как первая ступень управляется при посадке?  разнотягом?

И куда она садится? На Восточный? На баржу где-то в Охотском море?

Управляется разнотягом. При наличии 30 двигателей (расположенных двумя концентрическими кольцами, по 12 и 18 штук), при посадочной массе ступени около 1,5-2 тысяч тонн (при вытеснилке плохое массовое совершенство), можно использовать для посадки тягу 3-4 задросселированных двигателей.

Куда садиться (на баржу или возвращаться на старт) - этот вопрос нуждается в более глубокой технической и экономической проработке.

[Шестопер239]

По поводу плача Ярославны о стоимости супертяжа (любой конструкции), якобы неподъемной для России.
Стоимость транспортной системы - это еще ерунда.
Стоимость разработки роботов для космических производств - вот где нужны невшизенные деньги. И осуществить это можно будет только при их широкой унификации с роботами для земной автоматизированной экономики (которую тоже еще только предстоит создать).
Для этой технической революции, если не рулишь ресурсами большей части планеты, как США - то только Госплан и беспроцентное кредитование стратегических национализированных производств.
Иначе хрен вам, а не космическая экспансия.

[Sam Grey]

Элементарно.
Сделать вытеснительный метановый движок под давление в камере 20-30 атмосфер, однокамерный, тягой порядка 1000 тонн.
Для нового тяжелого носителя первая ступень с одним таким двигателем, для второй степени можно применить существующие двигатели.
А у супертяжа несколько десятков вытеснительных двигателей ставить на первую ступень, несколько вытеснительных движков с увеличенной степенью расширения сопла и увеличенным УИ - на вторую ступень.

Ок, потратили деньги, создали рекордный метановый движок тягой порядка 1000 тонн.

Какая тяга у нашего свертяжа, если вы говорите что на первую ступень пойдет "несколько десятков" таких двигателей? 20 тысяч тонн? 30?

Тяга первой ступени около 30 тысяч тонн, стартовая масса 20 тысяч тонн. ПН на НОО 300-500 тонн.
Проблему акустических нагрузок сгладит высокая прочность толстых баков под вытеснительные ЖРД, и невысокий удельный импульс двигателей (акустические нагрузки зависят от скорости истечения выхлопа в четвертой степени).
Опять же, для уменьшения длин плеч вибрационных сил нужно максимально укоротить ступени - делать их короткими и толстыми.
Носитель - развитие идеи Морского дракона (и, в некоторой степени, Отрага), но вместо керосина на первой ступени и водорода на втором - на обеих ступенях метан и однотипные двигатели, различающиеся только степенью расширения сопла.

ок. У нас на первой ступени стоит 30 вытеснительных ЖРД на метане, общей тягой 30к тонн. Какой будет диаметр ступени?

(Для ориентира: у Старшипа 30 весьма эффективных и компактных Рапторов первой ступени выдают тягу 7500 тонн, диаметр Старшипа 9 метров).

[Шестопер239]

ок. У нас на первой ступени стоит 30 вытеснительных ЖРД на метане, общей тягой 30к тонн. Какой будет диаметр ступени?

(Для ориентира: у Старшипа 30 весьма эффективных и компактных Рапторов первой ступени выдают тягу 7500 тонн, диаметр Старшипа 9 метров).

Диаметр ступени 30 метров, диаметр сопла двигателя 4,2 метра, масса заправленной ступени 14 тысяч тонн. 

Баки кислорода и метана с совмещенными днищами. 

Вторая ступень конической формы, масса 5,5 тысяч тонн, 6 двигателей с увеличенными соплами.

[Просто Василий]

ок. У нас на первой ступени стоит 30 вытеснительных ЖРД на метане, общей тягой 30к тонн. Какой будет диаметр ступени?

(Для ориентира: у Старшипа 30 весьма эффективных и компактных Рапторов первой ступени выдают тягу 7500 тонн, диаметр Старшипа 9 метров).

Диаметр ступени 30 метров, диаметр сопла двигателя 4,2 метра, масса заправленной ступени 14 тысяч тонн.

Баки кислорода и метана с совмещенными днищами.

Вторая ступень конической формы, масса 5,5 тысяч тонн, 6 двигателей с увеличенными соплами.

НННШ

[Шестопер239]

НННШ

www.pmview.com/spaceodysseytwo/spacelvs/sld044.htm


Вот, компоновочно подобно моим идеям, но с турбонасосными ЖРД, водородом - за счет этого выше мю ПН (но, предполагаю, ниже экономическая эффективность).

[Верный Союзник с Окинавы]

Промышленное освоение Луны - это полная ересь, во всей обозримой перспективе. Непосредственно на Земле еще очень много неосвоенных и даже не разведанных месторождений и источников. У нас тут рядом Сибирь, Дальний восток, Аляска, канадские полярные районы, Сахара, джунгли Амазонки и Африки, почти вся Австралия, Гренландия, Антарктида и т.д. Во все эти места неимоверно проще добраться, исследовать, раскопать и освоить, чем то же самом сделать на Луне.

Зачем тогда имея Сибирь русские пошли колонизировать Дальний Восток и Аляску? Зачем, имея Канаду, Великобритания завоевала Австралию?

[Шестопер239]

Подробный (563 страницы) рассказ о боинговском проекте супертяжа LMLV: 

ntrs.nasa.gov/api/citations/19690030193/downloads/19690030193.pdf

[Верный Союзник с Окинавы]

Попробуйте мысленно охактеризовать все проблемы, с которыми Роскосмос столкнется в нынешних реалиях создавая именно такую систему.

Сказали же, аля Sea Dragon.

Вот, прямо начиная со слова "моноблочный", прикинув диаметр и общие размеры моноблока, его транспортировку, стенд для испытаний, и т.п. вещи. Кто производитель, где производство.. 

Транспортировка по морю, буксирами.

Размеры метров 150 длины и 23 в диаметре, если мерить по Sea Dragon.

Производство на Звёзде или заказная бочка у корейцев, которая дооборудуется в нашем порту.

Про испытания и разработку однокамерных вытеснительных ЖРД Роберт Труакс писал, что это не сильно дороже M-1 и F-1. Главным образом из-за отсутствия турбонасосов и газогенераторов, над которыми обычно пыхтит большая часть персонала, разрабатывающего двигатель. Ещё предполагалось спасение двигателей - смешное давление в камере сгорания двигатель не расплавит КЕМ, да и на мелкие куски не разорвёт. Также предполагалась ранняя отработка в полёте - первая ступень Sea Dragon многоразовая и может сесть даже с нерабочим двигателем, чай не Starship. Вот тебе и ракета, и стенд и прототип. Итого цена разработки движков Sea Dragon, в пересчёте на тонну тяги и в сравнении с M-1/F-1 выходила примерно в три раза дешевле.

И далее по списку, например - если тандемный, то концепция "экономичный сверхтяж из сосисок Союз-5/СПГ" вычеркивается, что тогда делать с тришкиным кафтаном всех других ракет и потребностей? И т.д.

Сосиски нифига не экономичные и не дешёвые. 

Пусть цветёт тысяча цветов и летает тысяча ракет!

[Верный Союзник с Окинавы]

А как первая ступень управляется при посадке?  разнотягом?

Вытесниловка же! Можно просто в воду уронить и всё.

[Верный Союзник с Окинавы]

Какая тяга у нашего свертяжа, если вы говорите что на первую ступень пойдет "несколько десятков" таких двигателей? 20 тысяч тонн? 30?

Вытесниловка -> малое давление в камере сгорания -> малый УИ на уровне моря -> потребность в высокой тяговооружённости ракеты для уменьшения грав потерь и более быстрого набора высоты.

(Для ориентира: у Старшипа 30 весьма эффективных и компактных Рапторов первой ступени выдают тягу 7500 тонн, диаметр Старшипа 9 метров).

Вообще низкое давление в КС означает, что для получения большой тяги нужен большой по размерам двигатель.

Например, при метан-кислородной топливной паре, давлении в КС в 25 атмосфер, степени расширения сопла в 20, УИ на уровне моря будет 224 секунды (в вакууме 350), а тяга с 1 кв метра сопла примерно 150 кН.

Тяга первой ступени около 30 тысяч тонн, стартовая масса 20 тысяч тонн. ПН на НОО 300-500 тонн.

Желательная высокая тяговооружённость, порядка двух, ибо на уровне моря УИ никакой. 

Проблему акустических нагрузок сгладит высокая прочность толстых баков под вытеснительные ЖРД, и невысокий удельный импульс двигателей (акустические нагрузки зависят от скорости истечения выхлопа в четвертой степени).
Опять же, для уменьшения длин плеч вибрационных сил нужно максимально укоротить ступени - делать их короткими и толстыми.

А есть какие-то более подробные формулы? Потому что я на следующей неделе освобожусь, хотел бы сделать "калькулятор Sea Dragon".

но вместо керосина на первой ступени и водорода на втором - на обеих ступенях метан и однотипные двигатели, различающиеся только степенью расширения сопла.

Лично я лучшей топливной парой для подобных РН нахожу водород + пероксид водорода. Самовоспламеняема, плотная, хороший УИ даже при маленьких давлениях в камере сгорания.

Управляется разнотягом. При наличии 30 двигателей (расположенных двумя концентрическими кольцами, по 12 и 18 штук), при посадочной массе ступени около 1,5-2 тысяч тонн (при вытеснилке плохое массовое совершенство), можно использовать для посадки тягу 3-4 задросселированных двигателей.

Даже у Sea Dragon сухая масса была порядка 500 тонн. Может просто плюхать ступень в воду на airbag какой-нибудь?

Вот, компоновочно подобно моим идеям, но с турбонасосными ЖРД, водородом - за счет этого выше мю ПН (но, предполагаю, ниже экономическая эффективность).

На второй ступени вытесниловка как раз кстати - там при водороде можно иметь очень высокое массовое совершенство, поскольку вакуумный УИ зависит главным образом от топливной пары и степени расширения сопла, а от давления в КС в вакууме зависит в основном тяга. И даже низкую плотность водорода это компенсирует, и выходит лёгкая РН.

Если керосиново-водородный Sea Dragon выдавал 2,5% Мю ПН, то метан-водородный и подавно, по идее.

[Bell]

Элементарно.

Сделать вытеснительный метановый движок под давление в камере 20-30 атмосфер, однокамерный, тягой порядка 1000 тонн.

Орнул! 
А метановый-то зачем?!
Все достоинства метана раскрываются только в двигателях с ТНА. С вытесниловкой можно использовать технологически более простые топливные пары.

[Bell]

Пусть цветёт тысяча цветов и летает тысяча ракет!

С тысячи стартовых столов! 


Доступный, млять, для России супертяж...