Упрощенная многоразовая

[Гусев_А]

Сейчас любая речь о многоразовых РН, сразу ассоциируется с чем то безумно сложным и дорогим. (и по праву) И не какое повторное применение не окупит тех затрат. (практика подтвердила)

Если по пунктам расписать возникающие усложнения:
1. Двигатель и прочие агрегаты должны иметь значительно больший ресурс. (а значит получаются и дороже и тяжелее)
2. Весь корпус многоразовой ступени должен быть гораздо прочнее, чтоб выдержать поперечные нагрузки при возвращении и посадке. (--//--)
3. Еще нужны крылья, хвост, шасси....(которые то же весят и стоят)
4. Увеличивается не только вес конструкции, но и аэродинамическое сопротивление при старте.
5. В придачу нужно потом транспортировать не маленькие ступени к месту старта, да еще и ставить их на ТО.

В итоге огромная дорогая ракета будет выводить на орбиту очень скромный полезный груз. (все получается вроде крайне грустно для многоразовых)

При этом одной из самых больших проблем, это то что возвращаемая ступень получается большой (ведь от маленькой и толку мало) А чем больше летательный аппарат, тем более такой специфичный, тем он дороже, и зависимость тут не линейная, а как минимум квадратная.

Теперь суть мысли:
Учимся спасать хотя бы не большую часть, но конечно самую дорогую.  Например применяем на 1-й ступени схему типа как у Протона, только в центре бак с кислородом, а по бокам 2 или 3 многоразовых блока в баках которых керосин, на них установлены ЖРД, оперение, шасси, вся автоматика....  
Плюсы получаются в том, что: сам возвращаемый блок получается не такой огромный, как вся ступень, но в нем сосредоточена основная стоимость. Массовая доля средств возврата пропорциональна размерам летательного аппарата, а значит она уже не будет составлять на столько значительную часть в массе всего РН, и на столько съедать массу ПН.
А огромный кислородный бак, не на столько уж ценный, а самое главное, что абсолютно экологичный, пусть падает на радость сборщикам цветмета.
Раз многоразовый блок, это первая ступень, то можно обойтись без термоизоляции. Крылья простые треугольные, а не разборные (по типу Байкала). Возможен даже не большой ТРД, ведь все равно в баке ЖРД выбирает не все топливо, немного остается по любому.

Теперь если пройтись по списку проблем то получаем:
1. С ресурсом ЖРД и агрегатов не поспоришь.
2. С жесткостью корпуса, проблемы уменьшаются пропорционально уменьшению самого корпуса.
3. Крылья, хвост... так же пропорциональны размерам летательного аппарата.
4. --//--
5. --//--
Итого такое схемное решение уменьшат проблему многоразовых минимум в два раза.  

[Большой]

не понятно каким образом будет работать такая схема. Заканчивается керосин в ВРБ, тут же заканчивается кислород в блоке Ц. И что дальше? Блок Ц падает вместе с ВРБ? Тогда система одноступенчатая? Но керосин-кислородная одноступенчатая система будет весить ну очень много :roll: и конечный вес ВРБ будет большой. Например у керосинового варианта МРКС-1 у ВРБ Мт=360 т Мкон.=59 тн. Но ВРБ керосин-кислородный а блок Ц водород-кислородный, т.е. оба 2-х компонентные. А ВРБ имеет вариант с треугольным крылом.

[Гусев_А]

Конечно не одноступенчатая. Далее включается вторая ступень, уже полностью одноразовая (ее делать многоразовой точно себе дороже). Просто я расписал там только первую ступень (которая частично многоразовая).

А то что одноразовый и многоразовые блоки первой ступени отделятся в одно время, то это не на столько страшно (наверно). Многоразовые блоки сманеврируют на ВПП, а кислородный бак упадет рядом.  :lol:  :lol:  :lol:

[Большой]

а почему бы не сделать ВРБ керосин-кислородным? А 2ю ступень разместить между 2-мя ВРБ, т.е. параллельно, а ПН наверху. :roll:

[Гусев_А]

От этого и пытаюсь уйти.
А то мы опять возвращаемся к возвращаемым ступеням огромного размера.

[Asgard]

ракетная посадка прежде всего.

[SpaceR]

От этого и пытаюсь уйти.
А то мы опять возвращаемся к возвращаемым ступеням огромного размера.

Как-то слабовато, на мой взгляд, пытаетесь: сделали всего полшага.

Постулаты вверху в целом верные, но предлагаемое решение ещё оптимизировать и оптимизировать.

Начнём с того, что зачем-то предлагается спасать керосиновый бак, хотя он - самый дешёвый элемент первой ступени. Если уж жертвуете кислородным, то керосиновый - и подавно туда же.
Новый сделать дешевле и даже эффективнее для характеристик РН, потому что благодаря его одноразовости остаточные габариты спасаемой части уменьшаются в 4-5 раз, а цена керосинового бака - примерно 10% от всей ступени.

Потом, это ещё не всё.
Отказавшись от спасения бака Вы можете отказаться заодно от крыла, оперения, шасси, ВРД и всего прочего самолётного. Но его, естественно, придётся заменить парашютом и мешками смягчения посадки - впрочем, они всё равно в целом гораздо легче, проще, дешевле.

Главное - Вам уже не придётся покрывать всё это хозяйство теплозащитой, а без неё Ваша система не обойдётся, и не надейтесь, потому что оптимальная одноблочная ступень должна набирать скорость заметно больше 2,5 км/с (на момент отделения).
У Вас же не пакет, движок верхней ступени всё равно с земли не работает, да и сопло у него наверняка вакуумное, так больше ПГ.

Финальная точка: а зачем 2-3 блока спасать, если можно собрать всё в один? Благодаря этому, кстати говоря, и надёжность возрастёт, и относительная масса средств спасения уменьшится (да и всей конструкции тоже).

Вот такая схема и будет самой оптимальной. )
С минимальными жертвами полезного груза и минимальным усложнением/удорожанием.

[НИИзнайка]

Раз уж так охота - пусть с Земли почти всю дорогу работают например трехкомпонентные, сначала на керасине потом на водороде типа РД-701 и РД-704, баки постепенно сбрасываются а движки спасаются на паращюте, теплозащита нужна но её немного. Можно даже до орбиты дотащить чтоб тормознуть и спустить к месту старта.
США хотели было делать грузовой Шаттл с контейнером боковой нагрузки вместо самолётика и так спасаемыми "капсулированными" движками.

[Иван57]

От этого и пытаюсь уйти.
А то мы опять возвращаемся к возвращаемым ступеням огромного размера.

Как-то слабовато, на мой взгляд, пытаетесь: сделали всего полшага.

Постулаты вверху в целом верные, но предлагаемое решение ещё оптимизировать и оптимизировать.
...

Ну продолжим оптимизировать.
Берем движки и всё машинерию вокруг них (насосы, системы управления, навигации и т.п.) и прячем в машинное отделение под теплозащиту с системами спасения. (Ну что-то вроде спускаемого аппарата "Союза")
А с внешней стороны теплозащитного экрана ставим одноразовый легкий бак для всех компонентов.
Как ступень не нужна - бак долой, а всё остальное совершает мягкую посадку в заданном районе.

Ну и как изврат - бак сделать из двух "кондомов" (теплозащитный экран - дно бака). В одном "кондоме" - горючее, между "кондомами" - окислитель. И всё под давлением для прочности/устойчивости.
Ну и делать эти "кондомы" по почти такой же технологии как и натуральные. Не из латекса, конечно

[Гусев_А]

От этого и пытаюсь уйти.
А то мы опять возвращаемся к возвращаемым ступеням огромного размера.

Как-то слабовато, на мой взгляд, пытаетесь: сделали всего полшага.

Постулаты вверху в целом верные, но предлагаемое решение ещё оптимизировать и оптимизировать.

Начнём с того, что зачем-то предлагается спасать керосиновый бак, хотя он - самый дешёвый элемент первой ступени. Если уж жертвуете кислородным, то керосиновый - и подавно туда же.
Новый сделать дешевле и даже эффективнее для характеристик РН, потому что благодаря его одноразовости остаточные габариты спасаемой части уменьшаются в 4-5 раз, а цена керосинового бака - примерно 10% от всей ступени.

Потом, это ещё не всё.
Отказавшись от спасения бака Вы можете отказаться заодно от крыла, оперения, шасси, ВРД и всего прочего самолётного. Но его, естественно, придётся заменить парашютом и мешками смягчения посадки - впрочем, они всё равно в целом гораздо легче, проще, дешевле.

Главное - Вам уже не придётся покрывать всё это хозяйство теплозащитой, а без неё Ваша система не обойдётся, и не надейтесь, потому что оптимальная одноблочная ступень должна набирать скорость заметно больше 2,5 км/с (на момент отделения).
У Вас же не пакет, движок верхней ступени всё равно с земли не работает, да и сопло у него наверняка вакуумное, так больше ПГ.

Финальная точка: а зачем 2-3 блока спасать, если можно собрать всё в один? Благодаря этому, кстати говоря, и надёжность возрастёт, и относительная масса средств спасения уменьшится (да и всей конструкции тоже).

Вот такая схема и будет самой оптимальной. )
С минимальными жертвами полезного груза и минимальным усложнением/удорожанием.

Я думал о том, чтоб не спасать керосиновый бак, он на самом деле вещь не очень дорогая, но чтоб заведомо исключить проблемы с экологией, да и использовать оставшиеся крохи керосина, чтоб легче смоневрировать до ВПП. Конечно при условии, что спасение будет самолетным.

 Если конечно заложить, чтоб спасение было парашютным, то конечно делать все агрегаты были как бы в капсуле, но на сколько это надежней?

[Иван57]

...
Я думал о том, чтоб не спасать керосиновый бак, он на самом деле вещь не очень дорогая, но чтоб заведомо исключить проблемы с экологией, ....

Может тогда не керосин, а метан?
У него, кстати, температура в жидком состоянии может быть такой же, как и у кислорода (при повышенном давлении).  Т.е. на межбаковой теплоизоляции экономия.

[Гусев_А]

Может тогда не керосин, а метан?
У него, кстати, температура в жидком состоянии может быть такой же, как и у кислорода (при повышенном давлении).  Т.е. на межбаковой теплоизоляции экономия.

На керосине движек легче подобрать.

Мысль № (еще одна).

Все эти капсулы, крылья, шасси, рассоединяемые трубопроводы, прочие механизмы -- это лишнее утяжеление и усложнение, да еще и удорожание.
Делаем просто ступень, практически, как она есть для одноразовых полетов, только с соответствующим ресурсом. Устанавливаем парашют так, чтоб он переворачивал блок так, чтоб ЖРД были вверху. Вдоль боковых стенок монтируем несколько штырей во всю длину (во время полета можно на них возложить механическую нагрузку по передаче усилия верхней ступени). Во время посадки блока (на парашюте) верхний бак сминается и используется, как амортизатор, а штыри впиваются в землю, и не дают ступени упасть на бок и помять прочие части.
При повторном использовании верхний бак устанавливают новый, а все остальное сохраняется. И нет ни каких разъемов и прочих механизмов.

[Shestoper]

У ступеней с насосными ЖРД самая дорогая часть - двигатели.
А первая ступень как правило больше и дороже второй. (Правда у водородных ступеней (которые обычно верхние) большая сухая масса и высокая цена килограмма конструкции по сравнению с керосиновыми.)
Поэтому идея спасать двигатели первой ступени - довольно древняя. Спасение облегчается относительно невысокой скоростью первой ступени (не нужна мощная теплозащита) и сравнительно слабым влиянием массового совершенства первой ступени на мю ПН носителя.

Но есть и другой путь - делать первую ступень максимально простой и дубовой, дешевой в производстве и эксплуатации. С вытеснительными ЖРД, или с РДТТ, или с гибридными двигателями.

[Saul]

Такая фантазия, например к НЬЮ Протону. Соеденить баки в параблоки. После отработки развернуть вершинами наружу, а двигателями внутрь, в эдакий пропеллер (вертолётная посадка). Перед приземлением ещё больше вывернуть в "треногу", двигателями вверх. Остатки топлива взорвать для мягкой посадли - почти "кузнечик" Маска.

[Иван57]

Такая фантазия, например к НЬЮ Протону. Соеденить баки в параблоки. После отработки развернуть вершинами наружу, а двигателями внутрь, в эдакий пропеллер (вертолётная посадка). Перед приземлением ещё больше вывернуть в "треногу", двигателями вверх. Остатки топлива взорвать для мягкой посадли - почти "кузнечик" Маска.

Посадка а ля Булочкин хм, хм...

Если уж фантазировать, то разворачивать двигателями наружу. И полет в режиме бадминтонного волана (без закрутки).
У самой земли двигатели разворачиваются вниз и на остатках топлива посадка.

Ноги, правда, приделывать придется. Что-то типа стержней вдоль корпуса блоков разворачиваемых вниз перед посадкой.

Эквилибристика-акробатика, однако...

[Иван57]

Мысль № (еще одна).

Все эти капсулы, крылья, шасси, рассоединяемые трубопроводы, прочие механизмы -- это лишнее утяжеление и усложнение, да еще и удорожание.
Делаем просто ступень, практически, как она есть для одноразовых полетов, только с соответствующим ресурсом. Устанавливаем парашют так, чтоб он переворачивал блок так, чтоб ЖРД были вверху. Вдоль боковых стенок монтируем несколько штырей во всю длину (во время полета можно на них возложить механическую нагрузку по передаче усилия верхней ступени). Во время посадки блока (на парашюте) верхний бак сминается и используется, как амортизатор, а штыри впиваются в землю, и не дают ступени упасть на бок и помять прочие части.
При повторном использовании верхний бак устанавливают новый, а все остальное сохраняется. И нет ни каких разъемов и прочих механизмов.

Вы уж определитесь: нужна вам теплозащита, или нет.
Если нужна - без капсулы не обойдетесь, и баком, скорее всего, придется пожертвовать.

Хм... И зачем вам каждый раз новый бак? Сделайте верхний бак гибким и наддувным. И играйте себе в ракетный футбол...

[Гусев_А]

Посадка а ля Булочкин хм, хм...

Если уж фантазировать, то разворачивать двигателями наружу. И полет в режиме бадминтонного волана (без закрутки).
У самой земли двигатели разворачиваются вниз и на остатках топлива посадка.

Ноги, правда, приделывать придется. Что-то типа стержней вдоль корпуса блоков разворачиваемых вниз перед посадкой.

Эквилибристика-акробатика, однако...

И бегом до космодрома. :lol:  :lol:  :lol:

Вы уж определитесь: нужна вам теплозащита, или нет.
Если нужна - без капсулы не обойдетесь, и баком, скорее всего, придется пожертвовать.

Я все таки склоняюсь, что вся ступень целиком, освободившаяся на высоте 100 километров, со скоростью почти 2,5 км/с, еще и имея начальную траекторию по восходящей, не должна пострадать от перегрева.   К моменту входа в более плотные слои, она успеет потерять часть скорости, к тому же она конечно развернется тяжелым концом вперед (ЖРД). А сопла ЖРД можно продолжать охлаждать кислородом ) для этого даже переделывать ни чего особо не нужно, в баке останется достаточно давления, и те не израсходованные три ведра жидкого кислорода.

 А верхним баком, по моей идее, мы жертвуем по любому, так что более сырой, или с зажаристой корочкой, нам все равно. Лишь бы в пределах своей длины смог смягчить удар. (без отскока   ) А то со штырей спрыгнет и помнет свои бока.

[Иван57]

Посадка а ля Булочкин хм, хм...

Если уж фантазировать, то разворачивать двигателями наружу. И полет в режиме бадминтонного волана (без закрутки).
У самой земли двигатели разворачиваются вниз и на остатках топлива посадка.

Ноги, правда, приделывать придется. Что-то типа стержней вдоль корпуса блоков разворачиваемых вниз перед посадкой.

Эквилибристика-акробатика, однако...

И бегом до космодрома. :lol:  :lol:  :lol:

Хм... А я то думаю, откуда марсианские треножники появились

Я все таки склоняюсь, что вся ступень целиком, освободившаяся на высоте 100 километров, со скоростью почти 2,5 км/с, еще и имея начальную траекторию по восходящей, не должна пострадать от перегрева.   К моменту входа в более плотные слои, она успеет потерять часть скорости, к тому же она конечно развернется тяжелым концом вперед (ЖРД).

Хм... А зачем ей разворачиваться соплом вперед? Ещё стропы перепутает.
Может при отделении выпустить стабилизатор (он же вытяжной парашют)? Да и притормозит маленько...

[Гусев_А]

Есть ли у кого информация об режимах работы сверх и гиперзвуковых тормозных парашютов. (скорости, высоты...) (для Земли) ?

[walt]

пилите уже тогда МГ19 с 4 типами двигателей, ЯЭДУ и 2 тысячами тонн Взлетного веса.
че мелочится то?