Сверхмалая криогенная РН - технические вопросы.

[Штуцер]

Очень простой расчёт = у РД-107 с его тягой 100 тонн в вакууме мощность ТНА 5500 л.с. При том же давлении в камере (60 атм) мощность ТНА пропорциональна тяге.

Не вижу, в чем ваши расчеты расходятся с моими. Тупая пропорция для двигателя тягой 7т дает мощность ТНА 385 л.с. И это при сравнении с предельным по тем временам ТНА. Если учесть масштабный фактор, плюс неидеальность ТНА, который получится, плюс меньшая плотность ЖК+ЖМ, смело помножте полученную цифру на 1.6 получите 616 л.с
Цитируя себя же:

получаем 540 кВт (полезная мощность), без учета КПД насоса!
А сколько весит ДВС на 750 лс? Повторяю, ничто не заменит ТНА!

Невелика разница для прикидки. Но все это справедливо для УИ 300с.
А теперь смотрим сюда:

Такой УИ для пары ЖК+ЖМ достижим при давлениях в камере 140 кг/см2, а на выходе ТНА  222кг/см2 по О, 306кг/см2 по Г Если вы умнее академика РАН Коротеева - я снимаю шляпу...
В противном случае откуда Вы взяли УИ 300 с для двигателя этой пары и давлении в камере 60 атм?

[Штуцер]

Ну мы их искали и нашли в отделе "Энергии", занимающемся ДУ КА. Фамилию Борисенко слышали?

Вот как раз 10 лет ДУ КА я и занимался! Только в другой конторе и 19 лет назад!

[Штуцер]

МР-100 - это метеоракета. На 100 км поднимается. А УР-100 - это, пардон муа, всё же полсотни тонн стартовой массы...

Тут моя ошибка      
Я думал вы о МР-УР-100

[hcube]

Ну да, УИ 340 при 140 атмосферах. А 300 - при 30 :-). Насколько упрощается конструкция ЖРД при снижении давления в 5 раз? :-).

[Андрей Суворов]

Очень простой расчёт = у РД-107 с его тягой 100 тонн в вакууме мощность ТНА 5500 л.с. При том же давлении в камере (60 атм) мощность ТНА пропорциональна тяге.

Не вижу, в чем ваши расчеты расходятся с моими. Тупая пропорция для двигателя тягой 7т дает мощность ТНА 385 л.с.

И что? Вы-то писали про 1800 л.с.

И это при сравнении с предельным по тем временам ТНА.

Наоборот, это очень консервативный по тем временам ТНА, его параметры (удельные) не отличаются от таковых для ТНА Фау-2.

Если учесть масштабный фактор, плюс неидеальность ТНА, который получится, плюс меньшая плотность ЖК+ЖМ, смело помножте полученную цифру на 1.6 получите 616 л.с
Цитируя себя же:

получаем 540 кВт (полезная мощность), без учета КПД насоса!
А сколько весит ДВС на 750 лс? Повторяю, ничто не заменит ТНА!

Сколько весит ДВС на 750 л.с., очень сильно зависит от его ресурса. Если отталкиваться от удельной массы авиамодельных движков с ресурсом в единицы часов, то получается где-то 50 кг. Примерно столько весят и "формульные" движки с ресурсом в сто часов. А если ещё и устроить впрыск N2O в цилиндры (нам-то ведь ресурс нужен всего 200 секунд!), то можно ещё вдвое ужаться! Стритрейсеры снимают эти 750 л.с. на "нитроксе" (правда, всего несколько секунд) с движка, форсированного из обычного 1,8 литрового легкового.
[/quote]

Если вы умнее академика РАН Коротеева - я снимаю шляпу...
В противном случае откуда Вы взяли УИ 300 с для двигателя этой пары и давлении в камере 60 атм?

Это, наверно, оттого, что мы мешаем в кучу вакуумный и земной УИ
У РД-107 вакуумный УИ больше 310 секунд, хотя это - атмосферный двигатель.
Интегральный по траектории УИ не так сильно зависит от земного УИ, как кажется, т.к. на высоту в 5 км орбитальная ракета забирается примерно за треть времени работы первой ступени. Для успеха любительской орбитальной ракеты достаточно удельных параметров РД-103, скажем, 205 секунд у земли и 245 в вакууме. При выборе степени расширения сопла надо аккуратно считать интегральный по траектории УИ, но, реально, плюс-минус 0,1 атмосфера на срезе меняют его слабо, т.е. у РД-107, например, одно из самых низких давление на срезе, всего 0,4 атм, для двигателей первой ступени. У большинства где-то 0,7-0,8. "Аномально" низкое значение выбрано с учётом унификации камер РД-107 и 108.

Не так сложны расчёты оптимального давления в камере, с учётом конечной массы ступени в зависимости от массы ТНА - и они показывают, что для двигателей открытой схемы 1й ступени РН оптимум находится в районе 50-60 атмосфер. Не больше. Дальше наблюдается лишь очень слабый рост ХС ступени (УИ растёт, но растёт и конечная масса).

То, что обычно выбирается более высокое давление, объясняется всякими привходящими факторами - и ограничения по габаритам на транспортировку, и технологическими причинами, и психологическими - а можно ли, раньше никто не сумел, и совсем для нас невообразимыми

Для схемы с дожиганием этот оптимум лежит сильно выше, но не выше 150-175 атмосфер. То, что у РД-170 и его семейства оно аж 250 атмосфер, обусловлено, в основном, личными амбициями Глушко, да отчасти ещё требуемыми характеристиками по транспортировке боковых блоков "Энергии" по ЖД. Если бы интегральный УИ был меньше на 10 секунд, то боковые блоки перестали бы помещаться в соответствующие вагоны, а, если вагоны удлинить - перестали бы проходить повороты.

[Дмитрий В.]

[Сколько весит ДВС на 750 л.с., очень сильно зависит от его ресурса. Если отталкиваться от удельной массы авиамодельных движков с ресурсом в единицы часов, то получается где-то 50 кг. Примерно столько весят и "формульные" движки с ресурсом в сто часов. А если ещё и устроить впрыск N2O в цилиндры (нам-то ведь ресурс нужен всего 200 секунд!), то можно ещё вдвое ужаться! Стритрейсеры снимают эти 750 л.с. на "нитроксе" (правда, всего несколько секунд) с движка, форсированного из обычного 1,8 литрового легкового.

Можно использовать расширительную машину Ванкеля. В свое время в СКБ РПД делали такую для... э-э-э... изделия диаметром 533 мм. 500 л.с., масса 70 кг.
А вот интересно, насколько эффективен в качестве привода насосов супермаховик (аккумулятор механической энергии)?

[Штуцер]

РПД более реально, но делать его с нуля не проще ТНА.

[Штуцер]

Очень простой расчёт = у РД-107 с его тягой 100 тонн в вакууме мощность ТНА 5500 л.с. При том же давлении в камере (60 атм) мощность ТНА пропорциональна тяге.

Не вижу, в чем ваши расчеты расходятся с моими. Тупая пропорция для двигателя тягой 7т дает мощность ТНА 385 л.с.

И что? Вы-то писали про 1800 л.с.

Вырываете из контекста, это я я писал для давления в камере 140 мПа
и на выходе насоса соотв. в среднем 240 мПа.

Наоборот, это очень консервативный по тем временам ТНА, его параметры (удельные) не отличаются от таковых для ТНА Фау-2.

Даже если так, все равно его параметры не достичь в любительском двигателе.

[Monoceros]

Вставлю свои 5коп. А как вам в качестве привода РДТТ?
Торцевик, прямо на оси турбины, сопло с постоянными рулями, закручивающими собственно РДТТ. Основная тяга должна быть, понятно, туда же, куда ЖРД

[Андрей Суворов]

А вот интересно, насколько эффективен в качестве привода насосов супермаховик (аккумулятор механической энергии)?

Не очень Он превосходит аккумуляторы по энергоёмкости вчетверо примерно, но его не выкинешь половину по дороге, как можно сделать с "высосанной" батареей.

[Штуцер]

РДТТ с температурой в критике до 3500 град. слишком горяч. Можно рассмотреть ПАД (пороховой аккумулятор давления). Все равно остаются проблемы с насосом и турбиной.

[Monoceros]

Никаких 3500. Сколько надо столько и сделаем, хоть 500.
Да и для чего горяч? Выхлоп РДТТ сразу в атмосферу, никаких турбин, только газовые рули сопла РДТТ.

[Штуцер]

То есть выкидываем ЖРД, кислород, метан, оставляем связку РДТТ с газовыми рулями? Наиболее реализуемо, но это другая тема.

[Monoceros]

То есть выкидываем ЖРД, кислород, метан, оставляем связку РДТТ с газовыми рулями? Наиболее реализуемо, но это другая тема.

Я наверно непонятно написал  :roll:
ЖРД с ТНА, привод у ТНА такой: прямо на оси турбины (в смысле насоса РДТТ.
Ось вертикальная, сопло РДТТ смотрит туда же, куда и ЖРД.
В сопле РДТТ газовые рули, точнее - лопатки, которые создают вращательный момент.

[hcube]

Мне кажется, что не лучшая схема. Я бы скорее поставил на выходе ПАДа центробежную крыльчатку, а на валу крыльчатки разместил пару крыльчаток насосов.

[Штуцер]

И я о том же, тем более температуру и длительность работы ПАДа можно подобрать любую, а 2-3 ПАДами можно обеспечить разные режимы или количество включений.

[Штуцер]

Ну мы их искали и нашли в отделе "Энергии", занимающемся ДУ КА. Фамилию Борисенко слышали?

Андрей Иванович Борисенко?

[Дмитрий В.]

А вот интересно, насколько эффективен в качестве привода насосов супермаховик (аккумулятор механической энергии)?

Не очень Он превосходит аккумуляторы по энергоёмкости вчетверо примерно, но его не выкинешь половину по дороге, как можно сделать с "высосанной" батареей.

А не надо выкидывать.  Массовое совенршенство 1-й ступени слабо влияет на эффективность РН в целом. Зато, по мере постепенной остановки маховика тяга также будет плавно снижаться - неплохо, с точки зрения перегрузок (УИ правда, тоже будет падать).

[Андрей Суворов]

Ну мы их искали и нашли в отделе "Энергии", занимающемся ДУ КА. Фамилию Борисенко слышали?

Андрей Иванович Борисенко?

Вы имеете в виду кандидата в космонавты? Нет, не он. Я, честно говоря, запамятовал и имя-отчество, и точное название должности. Разговор-то был ещё в 2004 году... Но я могу выяснить, встречу нам устроил Иван Ильющенко, а с ним я контактов не терял.

[Штуцер]

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