Сверхмалая криогенная РН - технические вопросы.

[Андрей Суворов]

Да нет, неважно просто Борисенко в РКК несколько, включая директора ЗЭМа!

Да, правда. Ещё нас тогда "экзаменовал", кажется, Остроумов.

[Pioneer]

я тоже за супермаховик. вообще Гулия мой детский герой, я его книжку в детстве "В поисках энергетической капсулы" до дыр зачитал.

я думаю супермаховик вполне справится как насос, тупо наденьте на ось центробежную крыльчатку и все.

кстати крупный супермаховиг обеспечит устойчивось ракеты от завала набок, как гироскоп

[zyxman]

"Не вынесла душа.." - напишу несколько слов про мощность ДВС.

Есть две причины, почему в автомобильные ДВС редко пытаются утрамбовать мощности более 100 лошадей на литр:
1. Очень падает ресурс, а сейчас рыночная тенденция к постоянному увеличению пробега между техобслуживаниями (на старых машинах с старыми материалами было типично 10000км, сейчас уже нормально 20000км).
2. У ДВС возникает очень нелинейная характеристика зависимости мощности от оборотов, и чем более форсирован двигатель, тем больше эта нелинейность;
плюс для мощностей сильно выше 100 л.с/литр нужно обязательно наддув, потому что уже не хватает проходного сечения воздуховодов, а наддув сам отбирает у движка мощность и плюс появляется "турбояма" на высоких оборотах.
И вот эта нелинейность характеристики очень неудобна для вождения, потому что 90% времени автомобильный ДВС работает на переходных режимах или при неполной загрузке.

Для специфических-же приложений, и при малом времени работы, можно увеличить мощность очень значительно - например на формуле-1 до запрета нагнетателей несколько лет назад, с 1.5 литра снимали до 1500л.с, естественно ценой того что было нечеловеческое давление нагнетателя, плюс были присадки в бензин, плюс хитрое охлаждение с высоким давлением жидкости и с применением высококипящих жидкостей вместо воды, и движок жил буквально несколько тренировок и гонку, а потом шел в музей.

Конечно такое форсирование тоже не самое простое дело, но имея станки и прямые руки, это возможно.

Да, Ванкель (который роторный) выигрывает в литровой мощности у поршневых движков по двум причинам:
1. у него цикл фактически двухтактный (все такты проходят за один оборот, а большинство мощных поршневых 4-тактные и у них получается один рабочий такт на два оборота).
2. конструктивно у него большая площадь сечения (в сравнении с поршневым), через которое идет впуск и выпуск (собственно основной смысл 4-тактного движка в том что впуск и выпуск разделены во времени и нет свойственным 2-тактникам проблем смешения выхлопа и свежей смеси; а Ванкель разделяет циклы в пространстве).

Я думаю что лучший вариант это все-же свободный поршень.

[hcube]

Вот и я о чем - такой насосодвигатель можно опять же чуть ли не на коленке сделать. Масштабируется он на ура и увеличением размера камеры, и наращиванием их числа. Прчем движок в чем-то даже проще ДВС - распредвала нету, коленвала нету, клапанов нету... две форсунки, два клапана, два поршня, 1 пружина :-)

[zyxman]

Единственный нюанс, что у ДВС тоже есть пределы рабочей температуры в КС - говорят что ДВС которые делали для подводных лодок (подводные дизеля), не смогли заставить работать на чистом кислороде и пришлось добавлять ЕМНИС аргон.
Хотя собственно это и понятно - просто внутренняя поверхность КС ДВС не стерильно чистая (там и масло на стенках, для смазки цилиндрово-поршневой пары и остатки топлива) и довольно горячая (больше 400К) и естественно в чистом кислороде горит не то что нужно и не тогда когда нужно

Можно добавлять воду, или чтоб проще - сделать мотор на перекиси.

[hcube]

Ну, охлаждение камеры сгорания насоса криокомпонентами, думаю, проблемы нет - они все тут же под рукой :-) Чтобы уменьшить нагрев, можно сжигать с избытком топлива - один фиг это не топливо, а рабочее тело :-) Ну, или да, перекись использовать. Хотя мне двухкомпонентный движок больше нравится.

[avmich]

Штуцер, сдавайтесь. Любители и недалеко от них ушедшие в Штатах делают и двигатели, и ракеты по вполне доступным технологиям. Конечно, удельные технические показатели скромные, но зато достижимость - в том числе экономическая - налицо.

[Штуцер]

Ишшо раз повторю - херовую технологичность нужно компенсировать дорогими материалами и массой. Вольфрам, титан, да хоть бериллий...
Я не зря упомянул бюджет минимум в $10000000...


И, вероятно, действительно наддуву альтернатив нет. Ну будет стартовая масса пополам выше - и хрен с ней.

Вот более менее трезвый взгляд на этот вопрос. Да . действительно, любители и недалеко от них ушедшие в Штатах делают и двигатели, и ракеты по вполне доступным технологиям и доступным им ценам. Ведь это у них есть космические туристы и есть энтузасты, готовые вложить в ЖРД ракету 10 000 000$. Мое мнение - в ближайшие 5 лет не будет любительской криогенной РКН даже в стендовом исполнении. А летной не будет и за 10 лет.

[Filas]

Криогенные самодельные ЖРД есть и они работают.

[hcube]

Не, ну вы уж хотите, чтобы оно было и дешево, и с приличными удельными параметрами, и вот-прямо-сейчас.

Вопрос-то изначально был - можно ли в принципе сделать не слишком сложную конструкцию РН с относительно низкими параметрами - но так чтобы она все-таки работыла - выводила ПН на орбиту :-).

[Бука]

Вопрос-то изначально был - можно ли в принципе сделать не слишком сложную конструкцию РН с относительно низкими параметрами - но так чтобы она все-таки работыла - выводила ПН на орбиту :-).

Делайте на паре перекись-керосин. Бриты доказали - работает. И стоит копейки.

А ихние двигуны серии "Гамма" вообще никогда не отказывали. Не удивительно,  имея афффигительный стендовый ресурс - 20(двадцать!) часов.

[Дмитрий В.]

В принципе, можно сделать "подкрутку" маховику НА от набегающего потока. :roll:

[avmich]

Криогенные самодельные ЖРД есть и они работают.

И, действительно, необязательно любителям делать именно криогенные ЖРД. Опыт - и стоимость - Блэк Эрроу являются сильным аргументом в пользу решений на перекиси.

[Parma]

Я буквально на прошлой неделе узнал что существуют, в смысле серийно производятся в России, ролико-лопастные машины.
Вот примерно так  http://www.teplopunkt.ru/articles/0150_dvv_rol.html
Эти машины бывают в виде расходомеров, и в виде гидронасосов. Работают они на объемном (вытеснительном) принципе и не имеют возвратно поступательного движения: вращается ротор хитрой формы и еще запорные вращающиеся лепестковые роторы (этакие клапана).
Машины эти имеют бешеный ресурс и нечувствительность к малым крупинкам мусора. Основное преимущество - низкие обороты и вес. При относительно малых расходах имеют существенно больший КПД, чем самые лучшие турбины.
И главное: фирма-производитель частная, как я понял собственно изобретателя, и обладает всеми необходимыми станками для производства высокоточных расходомеров. Можно просто прийти и сказать: нужен насос под вот такие требования - сколько стоит Н-дцать штук и в какие сроки.
Уж на два ведра при 30 атмосферах такой насос будет на порядок более доступен, чем ТНА. И для привода не потребуется 30000 оборотов, и уж тем более за 100000 оборотов, как в "настоящих" ТНА...

[khach]

Затея с малой КРИОГЕННОЙ ракетой бессмысленна- для малых баков закон куба-квадрата по теплопритоку делает ее невозможной. Т.е если в ракету размерности семерки можно заливать кислород и метан непосредственно в баки, то для ракеты на пару десятков тонн надо будет городить теромизоляцию, а для ракеты на пару сотен килограмм- дьюаровые баки.
Прикиньте их вес.
 Есть правда одна идея- трехмерный композит из алюминиевой фольги и пенополиуретана (монтажной пены). Монтажка хорошо держит температуры жидкого метанаи кислорода, а если для вспенивания использовали газы с высокой температурой кипения, то в пузырьках пены образуется ваккум при охлаждении с еще лучшей теплоизоляцией(но пена может деформироваться). Если пена прошита пространственной структурой из металлических фольговых стрингеров, а два слоя фольги образуют внешнюю и внутреннюю оболочку бака, то  такая конструкция будет прочной, легкой, дешевой, обеспечивать хранение компонентов.
Но вот сборка такого материала-нетривиальна. Из алюминиевой ленты в вакууме или в защитной атмосфере лазером или электронным пучком сваривается небольшой участок пространственной стркутуры из фольги (две поверхности и стрингера). Стрингера- диагональные, чтобы теплоприток по ним был минимальный. Участок наполняется пеной, пена затвердевает, монтажная машинка передвигается на следующий участок.
Смоделировать такой материал в современных механических КАДах достаочно легко (механические свойства, теплопроводность- все моделируется). А вот изготовить- тяжело. Фольга получается 0.1 мм и меньше. Ее сваривать- нужна сложная сварочно-монтажная ЧПУ головка с автоматическим приводом.
Вот если такую головку получится разработать- то тогда она может лепит на автомате баки размерность от десятка литров до Сатурна5 и больше- механические свойства композита легко масштабируются.

[Дмитрий В.]

Затея с малой КРИОГЕННОЙ ракетой бессмысленна- для малых баков закон куба-квадрата по теплопритоку делает ее невозможной.

Ну, как-то же летал 11-тонный "Авангард" с кислородной 1-й ступенью и 14 тонная А-4.  

[zyxman]

Ну, как-то же летал 11-тонный "Авангард" с кислородной 1-й ступенью и 14 тонная А-4.  

Значить этот закон отменили в связи с военным временем :lol:

[Технократ]

В принципе, можно сделать "подкрутку" маховику НА от набегающего потока. :roll:

Да чего там мелочится, минимально простной турбореактивный двигатель малой тяги 4 штуки  через 90 градусов, с возможностью отклонения вектора тяги.
За одно получиться и привод ТНА и управление движением ракеты, а также повыситься общий уделльный импульс ракеты процентов на 10-20%.
Более того от этих ТРД можно ещё и генератор крутить, поставляя в борт сеть, электроэнергию!, что избовляет нас от тяжелых и капризных аккумуляторов.
А если ещё подумать, то на этих турбореактивных двигателях можно ещё и ступень посадить. Сделав её таким образом многоразовой!

Такая комбинированная схема двигателя выгодна, правда только для первой ступени. Это я ещё год или два назад придумал.

[Salo]

Афигеть! :roll:

[Технократ]

Афигеть! :roll:

Трепещите и восхищайтесь - Я ГЕНИЙ! :lol:  :lol:  :lol:  :lol:  :lol: