Сверхмалая криогенная РН - технические вопросы.

[Filas]

12Х18Н10Т крутит при нагревании, не надо показывать полную безграмотность, вот уж нержавейка точно не пойдет

такой вот я безграмотный    Ничто нам не мешает снизить температуру на турбине. Ну или сделать диск из другого металла. Хоть из титана. Вопрос в стоимости.

[Штуцер]

такой вот я безграмотный    Ничто нам не мешает снизить температуру на турбине. Ну или сделать диск из другого металла. Хоть из титана. Вопрос в стоимости.

Снизить температуру - снизить КПД. А титановые сплавы могут загореться в газогенераторном газе с избытком кислорода (разложение перекиси). Турбину и сопловой аппарат приемлемого КПД можно сделать только из соответствующих жаропрочных сплавов. Ну нельзя же шарикоподшипник сделать из олова или алюминия.

[hcube]

А НАСКОЛЬКО снизить? Где находится то давление, ниже которого КПД падает СУЩЕСТВЕННО? И, вообще, чем обусловлено это самое падение КПД двигателя? Снижением максимальной степени расширения сопла?

Относительно ТНА - Штуцер, как насчет импульсного гидронасоса с ресивером? :-) Закачиваем под давлением наддува в камеру сгорания (малую :-)) топливную смесь, поджигаем искрой, она взрывается, толкает поршень. Поршень качает те же самые компоненты смеси в ресивер, а дальше через дроссель и рубашку охлаждения в КС. Думаю, 10-кратного роста давления вполне можно добиться, а? :-)

На ДВС вполне реально добиться частоты колебаний в 50 Гц. Объем рабочего цилиндра пусть будет 0.1л ('газового' - 0.5л). Т.е. один цилиндр прокачает 5 литров в секунду. 6 - дадут нам наши искомые 30 литров. Причем - заметьте - с резерврованием :-) Механика управления таким насосом не сложнее чем у банального инжекторного двигателя, скрещенного с двухтактником. Даже попроще, потому что воздух сжимать не надо - и окислитель, и горючее сами впрыскиваются в цилиндр. Вес единичного цилиндра-насоса с поршнем вряд ли будет более 5 кг - маховика нет, кривошипно-шатунного механизма нет....

[fktrcfylh]

А может комбинированный двигатель проще
http://engine.aviaport.ru/issues/11&12/page62.html
и с МИГ-25  

[hcube]

ГРД штука прикольная, но он совмещает недостатки обоих двигателей - и ЖРД, и ТТРД. Недостаток ЖРД - что для подачи окислителя нужен насос. А недостаток ТТРД - что ВСЕ топливо может принять участие в процессе горения, плюс нужна прочная и большая КС. Ну и до кучи, что невозможен повторный запуск.

Не, я за ЖРД. Но это должен быть ПРОСТОЙ ЖРД.

[Дмитрий В.]

Не, я за ЖРД. Но это должен быть ПРОСТОЙ ЖРД.

Вытеснительная подача - никаких насосов.

[hcube]

Там бак очень тяжелый получается. Оно конечно по простоте вытеснилка идеальна, но очень уж прочный бак нужен - даже для 30-40 атмосфер он будет уже чертовски массивным. А цель - все-таки мюПН с учетом стоимости, а не простота конструкции.

[Filas]

А цель - все-таки мюПН с учетом стоимости.

С учетом СТОИМОСТИ!
Скорее всего, стоимость ТНА будет заоблачной. На отработку агрегата уйдет  куча денег.

[avmich]

Как-то относящийся к теме документ -

http://www.4shared.com/file/233025106/e0cbf9b8/52_mockingbird_com.html

Ракета на 1,5 тонны стартовой массы. Профессиональная.

[Штуцер]

Не, я за ЖРД. Но это должен быть ПРОСТОЙ ЖРД.

Вы это считаете простым ЖРД?
"Относительно ТНА - Штуцер, как насчет импульсного гидронасоса с ресивером?  Закачиваем под давлением наддува в камеру сгорания (малую ) топливную смесь, поджигаем искрой, она взрывается, толкает поршень. Поршень качает те же самые компоненты смеси в ресивер, а дальше через дроссель и рубашку охлаждения в КС. Думаю, 10-кратного роста давления вполне можно добиться, а? "
Со встроенным генератором низкочастотных колебаний в камере ? Цитирую Старого:"Я рыдаю!"

Кстати, в ваши (и мои) прикидки мощности ТНА вкралась одна ошибочка - для этой пары, чтобы получить УИ 3км/c необходимо давление в камере 14 мПа ! ("Перспективные ЖРД России", Центр Келдыша,Анатолий Коротеев директор, академик РАН,Леонид Самойлов к.т.н.)

Легко получаем необходимую полезную мощность насоса более 1800 л.с. и забываем о любой насосной системе подачи, кроме ТНА.

[Wyvern]

Там бак очень тяжелый получается. Оно конечно по простоте вытеснилка идеальна, но очень уж прочный бак нужен - даже для 30-40 атмосфер он будет уже чертовски массивным. .....

Есть оч. интересная схема - вытеснительный насос ака пневмонасосная подача Любители балуются и есть один украинский ЖРД для разгонных блоков. А идея обсасывалась еще Обертом и  Вернером нашим фоном Брауном.

P.S. АГА -  НАШЕЛ.


А двигатель называется РД-860(ДУ-802): http://www.nkau.gov.ua/nsau/productnsau2.nsf/820c1114027b39e2c2256c5a002ceae6/d70ec1efc1b45a1ec2256f400030c010!OpenDocument

С криогенными компонентами все становится оч. вкусно  :wink:

[Бродяга]

Кстати, есть такая штуковина, — "грязевой насос".

 Это гибкая труба из которой эксцентрик выдавливает содержимое.
 Если не ошибаюсь, эта штуковина вообще имеет только то ограничение по выходному давлению, что давление не должно разорвать эту самую гибкую трубу.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Кстати, есть такая штуковина, — "грязевой насос".

 Это гибкая труба из которой эксцентрик выдавливает содержимое.
 Если не ошибаюсь, эта штуковина вообще имеет только то ограничение по выходному давлению, что давление не должно разорвать эту самую гибкую трубу.

Этот насос всем хорош по давлению, только вот производительность у него для ракеты очень мала.

[Николай Дзись-Войнаровский]

Кстати, все ли знают об изыскания американских товарищей в этом направлении (Garvey Spacecraft и ракета "Проспектор")?
http://www.garvspace.com/
http://www.garvspace.com/NLV.htm

[dan14444]

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.

[hcube]

Опасны те НЧ колебания, которые входят в РЕЗОНАНС с процессом горения в камере. Если частота отличается хотя бы раза в 3 - то никаких проблем эти ФИЛЬТРОВАННЫЕ ресивером колебания не создают. ВСЕ автомобили ездят на отфильтрованных НЧ колебаниях помянутого типа - и не жужжат :-P

Есть оч. интересная схема - вытеснительный насос ака пневмонасосная подача

Ну да, практически то же самое, просто вместо газа - импульсное горение топливных компонентов в цилиндре ДВС.

Собственно, предложенная штуковина - это один из варинтов т.н. двигателя со свободным поршнем. Я прикинул логику работы - получается, что там надо взять ДВА поршня и их связать пружиной, плюс подобрать массы поршней так, чтобы в нормальном режиме возник колебательный процесс, 'подпинываемый' сгоранием топливной смеси в ходовом цилиндре. В принципе, можно даже модельку колебаний составить - сопротивление движению рабочего поршня известно, площадь на давление в ресивере. Надо подобрать жесткость пружины и давление наддува так, чтобы ей двигался рабочий поршень на полный ход и одновременно после ее сжатия полностью сбрасывался через окна выхлоп цилиндра ДВС. А потом ход пружины и давление наддува возвращают ходовой поршень обратно на нулевую позицию - впрыск - поджиг - и повтор цикла.

P.S. Мне НЕ нравится вытеснительная схема. Ее простота - очень относительная - все равно нужен насос на высокое давление - только на земле. Плюс еще ПОСТЕПЕННО вкладываемая топливным насосм энергия тут УЖЕ сконцентрирована в баке со всеми вытекающими прелестями типа струи, режущей 10-мм стальной лист, трубопроводами с  3-см стенкой и т.д. :-)

Кстати, все ли знают об изыскания американских товарищей в этом направлении (Garvey Spacecraft и ракета "Проспектор")?

А какой у них там движок? Я не нашел что-то... ага, нашел. Как раз гибридный двигатель.


P.S.S. А при давлении в КС в 3 МПа какой УИ у кислород-метана получается?

[Штуцер]

Есть оч. интересная схема - вытеснительный насос ака пневмонасосная подача Любители балуются и есть один украинский ЖРД для разгонных блоков. А идея обсасывалась еще Обертом и Вернером нашим фоном Брауном.

Опасны те НЧ колебания, которые входят в РЕЗОНАНС с процессом горения в камере. Если частота отличается хотя бы раза в 3 - то никаких проблем эти ФИЛЬТРОВАННЫЕ ресивером колебания не создают.

Не занимайтесь прожектерством. Просто представьте расход по каждому компоненту ДВА ВЕДРА в секунду и потребную полезную мощность насоса 1800 л.с.
Никакой ресивер на таких расходах ничего не отфильтрует, а с любыми переключателями получите гидроудары. Кроме того, все эти системы будут в 20 раз больше и тяжелее ТНА.  :wink:
А для резонанса не обязательно совпадение, достаточно и кратности.

[Бродяга]

Кстати, есть такая штуковина, — "грязевой насос".

 Это гибкая труба из которой эксцентрик выдавливает содержимое.
 Если не ошибаюсь, эта штуковина вообще имеет только то ограничение по выходному давлению, что давление не должно разорвать эту самую гибкую трубу.

Этот насос всем хорош по давлению, только вот производительность у него для ракеты очень мала.

А трубу взять побольше, или много труб использовать.

 Мне тут кажется привлекательным то, что эксцентрик не должен быстро крутиться для создания большого давления, от частоты вращения зависит только производительность насоса.

[Андрей Суворов]

Без Технократа разговор пошел грамотней, но вывод будет один:
Невозможно  СДЕЛАТЬ РН, пользуясь относительно простыми технологичскими приемами.

Я так не считаю.

Это Вам подтвердит любой, имевший или имеющий отношение к РКТ.

С разгону - да, но переубедить по крайней мере троих людей из Энергии и МАИ нам удалось.

Сразу видно, что на Генерального тут никто не тянет, идет обсуждение малозначащих деталей (профиль сопла, вид клея, материал баков).

В ракете, к сожалению, нет малозначащих деталей, поэтому любительское ракетостроение - дело тухлое. Сложно объять необъятное.

Первый вопрос - какие системы должны входить в состав РН стартовой массой 5 000 кг.
Второй вопрос - состав наземного комплекса.

По первому вопросу:
1.Количество ступеней

Возможны варианты.
Вариант 1 - две жидкостные, вариант 2 - первая жидкостная, вторая и третья - твердотопливные. При этом появляется возможность СУ на вторую и третью ступени не ставить.

2.Вид топлива

Если строить двигатель "с нуля", то, видимо, наиболее удобные компоненты (по совокупности) - это кислород и этиловый спирт. Возможно - керосин и перекись, но перекись дорогая получается.
Если же пытаться использовать готовые или приспособленные ЖРД - то керосин и жидкий кислород.

После этого нужно определиться с минимальным составом необходимых бортовых систем (может еще что- то нужно или что то убрать):
- двигательная установка
- система управления
- система радиотелеметрии или "черный ящик"
- командная радиолиния

Всё правильно

Теперь о деталях.
Что из двигательной установки НИКОГДА не сделать в "гараже" и даже в обычном мех. цеху:

ДУ:
-направляющий аппарат и крыльчатку турбины ТНА (не сделать однозначно и не купить!)

При наличии станка с ЧПУ - да никаких проблем! Не скажу, что это просто и легко, но это вполне возможно.

-газогенератор

Газогенератор вообще не проблема. Проблема может быть в его эффективности, и только, а газогенератор "вообще" делается за день. Пусть его расход будет вдвое выше оптимального, но газогенератор для движка на спирте и кислороде открытой схемы - да нисколько не проблема! Возможно, правда, что потребуется третий компонент - вода

Газогенератор не сложнее модельного воздушно-реактивного двигателя, а их любители делают десятками тысяч, если брать по всему миру. Прямоточные и пульсирующие, клапанные и бесклапанные. Я знаком с человеком, который сделал работающий ПуВРД на жидком пропане.

-датчики давления и температуры (можно купить)
-агрегаты внутренней автоматики двигателя - регуляторы расхода, давления, дроссели, электропневмо- и электрогидроклапаны

Клапаны купить, говорят, тоже не проблема, нужно только юрлицо. Делают подходящие электропневмоклапаны в Коврове, цена разумная (младшие сотни долларов за единицу продукции).

-рулевые машинки (не сделать однозначно и не купить!)

Это ещё почему? И сделать, и купить - не проблема, ну нисколько.

-сильфоны

Слава КПСС, сильфоны из Х18Н10Т не являются стратегическим товаром

-дренажно-предохранительные клапаны

Почему их нельзя сделать? Мы делали и испытывали прорывные мембраны.

-камеру сгорания (устойчиво работающую хотя бы 200 секунд)

Ну, как раз этим я сейчас и занимаюсь

СУ:
-гироскопы (можно найти списаный самолетный)

Про СУ - компоненты, алгоритмы и построение - я уже рассказывал. Для ракеты с одной жидкостной и двумя твердотопливными ступенями задача наведения решается с помощью МЕМС гироскопов и солнечного датчика, причём, ошибки наведения корректировать довольно легко, величина баллистической паузы зависит от времени фактического прихода Солнца в поле зрения датчика, это позволяет использовать МЕМС гироскопы обычной точности. Если же купить FOG-и, то и коррекция по солнечному датчику не нужна. FOG (ВОЛГ) стоят примерно 2000 долларов за ось.

По второму вопросу.
Про сложность наземного стартового оборудования лучше спросить у Вована, но, думаю, ему лень писать в таких фантастических темах.

Ну, если ориентироваться не на наземное стартовое оборудование Р-7, а на наземное стартовое оборудование МР-100, думаю, вполне можно справиться В данном случае масштаб играет на руку.

"Не ищите легких путей в науке", молодые люди, любительскую пятитонную ракету космического назначения сделать нельзя.

Основная проблема в постройке любительской ракеты в том, что приходится делать не ракету, как таковую, а действующую модель ракетной промышленности. Если от этого уйти, то проблемы никакой нет. Но уйти от этого сложно в нынешней ситуации...

[Pioneer]

шах и мат, штуцер

а вообще какая криогеника?
для дешовой ракеты лучше схемы:
1. перекиси
2. перекиси + спирт на дожиг
3. спирт + азотная кислота
4. керосин или метан/пропан + азотная кислота и стабилизатор кислоты (если можно достать, есть для снижения агресивности такая хрень)

ненадо кислорода жидкого, это технология другого порядка сложности, не для гаражей