Баки для последней ступени и КА.

[Гусев_А]

Хочу выложить снова новую идею. Не знаю на сколько она новая, но я подобного не видел.

Суть идеи объединить баки последней ступени и самого космического аппарата. Мой вариант в основном подходит для межпланетных и высокоорбитальных аппаратов. Известно, что для выведения на эти орбиты нужны большие энергетические затраты, и идеально было бы использовать водород и кислород. Но для долгое время работающего аппарата нужны не криогенные, а долго хранящиеся  компоненты топлива.

По этому, например берем тонкостенный бак для топлива, замораживаем, изнутри стенки покрываем (намораживаем) не криогенным топливом для КА в лед. Стенки станут толстыми и прочными и даже не на столько теплопроводными. А внутрь под давлением закачиваем жидкий водород. В зависимости от прочности стенок бака возможно даже на столько поднять давление, что обойтись без ТНА. Не нужно делать и наружную теплоизоляцию бака.

Аналогично и с окислителем. На стенки намораживается кислота, а потом внутрь под давлением закачивается кислород.

После того, как водородная (в крайнем случае метановая) последняя ступень отработает, баки отогреваются (возможно принудительно), топливо становится жидким, то его уже используют по мере необходимости двигатели КА.

Преимущество, которое принесет такая схема:
1) Сами баки будут на много легче, ведь в невесомости при малой тяге большая прочность баков не нужна. А при работе последней ступени, стенки бака имеют даже очень большую толщину с значительную прочность (за счет намороженного топлива для КА)
2) Баки последней ступени на столько прочные, что можно значительно поднять давление, что позволит даже использовать более простой ЖРД без ТНА.

Ладно, остальные мысли по ходу.

Осознаю, что решение не стандартное, с множеством проблем, но оно пока мне самому нравится.

[саша]

кислота в кислороде это жесть...
 В развитие идеи
На ПКК при посадке предлагается использовать ТТУ для торможения.
Если в полость ТТУ закачивать однокомпоненнтное топливо и использовать его на орбите для ориентации не создавая отдельной системы

[Saul]

Где то на форуме была тема про самопожирующие ракеты с полиэтиленовым корпусом. Дополню вашу идею. Неплохо бы лёд армировать криополимерными волокнами, а при оттайке они жидкость.  Кстати ТТУ изнутри тоже возможно укрепить сгораемым коконом из капроновых ниток, но это наверняка уже мозговали.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Тут два подводных камня:
1. Расход топлива, для разных пар, различен. Головка двигателя должна иметь форсунки, перестраиваемые в большом диапазоне.
2. Двигатели для выхода на переходные и отлетные орбиты включаются обычно 2-3 раза. Здесь достаточно иметь комплект РДТТ для создания кратковременной "гравитации". А вот корректирующие двигатели и двигатели системы ориентации включаются многократно. Тут без мембран и сильфонов не обойтись. А наддутый бак большого размера начинает уже весить.

Проблемы конечно решаемые, но экзотика и не очень широкая область применения сводят все на нет.  :?  :roll:

[Гусев_А]

Тут два подводных камня:
1. Расход топлива, для разных пар, различен. Головка двигателя должна иметь форсунки, перестраиваемые в большом диапазоне.
2. Двигатели для выхода на переходные и отлетные орбиты включаются обычно 2-3 раза. Здесь достаточно иметь комплект РДТТ для создания кратковременной "гравитации". А вот корректирующие двигатели и двигатели системы ориентации включаются многократно. Тут без мембран и сильфонов не обойтись. А наддутый бак большого размера начинает уже весить.

Проблемы конечно решаемые, но экзотика и не очень широкая область применения сводят все на нет.  :?  :roll:

Не только расход для разных пар различен, он сильно различен. Для них точно нужны разные движки. Может я ошибаюсь, но для движков коррекции, которые будут должны работать долгое время и включаться многократно совсем не нужна большая тяга, может они смогут работать на парах?

У меня лет 17 назад был москвич-408 с газовым оборудованием, так там на баллоне можно было переключить, брать жижу или пары, так он мог ехать и на парах (но хреновенько), и баллон при этом покрывался инеем и в итоге газ переставал испаряться и мотор глох.

[Peter]

Еще одна проблема - разница коэффициентов температурного расширения стенок бака и намораживаемого топлива.

[Гусев_А]

Кто мешает, на протяжении пока не криогенное топливо наморожено держать неизменную температуру, а размерзание начнется изнутри, а потом это топливо размякнет. Нет не спорю проблема есть, выход наверно в том, чтоб подобрать материалы с близкими коэффициентами расширения. Или при нагревании корпус пусть расширяется чуть быстрее, чтоб не порвало.

Сейчас прикинул, что масса не криогенного топлива в баке может получиться больше, чем масса водорода. Но это в первую очередь зависит от прочностных качеств замороженного топлива. Но это при условии, чтоб ЖРД был без ТНА, если нет, то очень большое давление и не нужно. Но тогда может не получится той экономии. А я рассчитывал:
1) более дешевый ЖРД, так как без ТНА.
2) если не очень сложно, то его потом вообще отстрелить.
3) масса самого бака для последней ступени (в металле) будет на много легче.
4) не нужна теплоизоляция баков.
5) при не полном большом топливном баке, при включении двигателей КА, работающих на парах бак не так быстро замерзнет.