Кислород vs высококипящие компоненты на боевых ракетах

[Даниил Суховеев]

Продолжаем, специально для ламера. 
Одновременно с созданием наземных (грунтовых) БРК разрабатывались ШПУ. Необходимость их создания и преимущества перед наземными очевидны, расписаны многократно в том числе и в этой теме, повторяться нет смысла. Как в любом новом деле, для начала просто разместили уже имеющиеся ракеты в шахте. Поэтому КРТ не изменились. Поскольку Р-7 в шахту никак не спрятать, Королев вынужден был доводить начатую еще в 1958 г. работу по созданию Р-9 (кстати, все в курсе, что: " После дополнительных проработок ОКБ-1 предложило разработать два варианта ракеты: Р-9А (индекс 8К75) и Р-9В (индекс 8К76), которые отличались используемыми компонентами ракетных топлив и двигательными установками. Особенностью ракеты Р-9В было использование двигательной установки, разрабатываемой в ОКБ А.М.Исаева как связки четырёх двигателей с тягой по 40 т каждый (на высококипящих компонентах топлива "керосин - азотная кислота"[IMG]). Именно разработка технологий, решающих проблемы применения ЖК в качестве окислителя, затянула разработку Р-9 и не позволила Королеву опередить Янгеля. 
С появлением ШПУ  появился опыт проведения пусков из них, опыт и технологии разработки систем ШПУ. И тогда возник закономерный вопрос сокращения времени готовности к пуску за счет хранения ракеты в заправленном состоянии.

Еще раз к вопрос раскрутки гироскопов и реального фактора, определявшего время готовности к пуску ракет первого поколения.
Выше уже приводил время раскрутки гироскопов самой древней модели, наследия ВфБ - 6 минут от включения до контроля раскрутки.( Кстати, Старый - а Вы в курсе, что уже в Р-9А была применена форсированная раскрутка гироскопов?) Заправка Р-9А или Р-16 - 20 минут. Ясно, что ссылка на раскрутку гироскопов притянута за уши. 

Продолжая тему заправки и выбора КРТ. Когда стало ясно, что пуск ракет из ШПУ не менее безопасен, чем с наземной ПУ (кстати, Старый, Вы в курсе, как американцы пускали первые свои ракеты, размещенные в ШПУ?), возникла идея хранить ракету уже заправленной. Но старые ракеты для этого не годились. Тогда разработали новые ракеты, в которых и были реализованы все преимущества окислителя АТ перед АК и ЖК. Уступая паре ЖК+керосин в УИ, пара АТ+НДМГ превосходила их в технологичности и соответственно стоимости обслуживания, а также в сроках хранения заправленной ракеты. Преимущества АТ над АК выше описаны, недостаток устранялся автоматически установкой ракеты в шахту. 
С тех пор и повелось: если ракета для БРК жидкостная, то применяется АТ+НДМГ.
Вывод: Старый, хватит уже толочь сопли в ступе. Учитесь, интернет это позволяет. 

[fagot]

dmitryskey пишет:
Да - но это при атмосферном давлении. Сравнительно небольшой наддув (1-1,5 атм), насколько я понимаю, проблему решает:

Транспортируется тетраоксид азота под избыточным давлением 0,1...0,15 МПа .

Наддув это тоже лишние проблемы, кроме того:

Тетраоксид азота транспортируют в специальных цистернах, имеющих изоляцию и систему трубопроводов, в которую в зависимости от температуры окружающего воздуха подают либо тёплую воду, либо охлаждающий раствор.

[Даниил Суховеев]

fagot пишет:

Наддув это тоже лишние проблемы ...

Отнюдь. Причем транспортировочное давление - это отнюдь не наддув. Почитайте: Е.С. Кулага. От самолетов к ракетам и космическим кораблям. То, о чем Вы пишите, раскрыто начиная с главы "Длительное нахождение компонентов топлива в баках."
Если коротко: давление в емкости с жидкостью, насыщенной газом, поддерживается в узком диапазоне в достаточно широком диапазоне температур за счет переходных процессов. Происходит саморегуляция давления за счет перехода газа из подушки в жидкость при повышении температуры и возврата газа из жидкости в подушку при понижении температуры. 
Именно поэтому транспортируются и заправляются газонасыщенные КРТ.
Давление, при котором обеспечивается равенство в обмене молекулами газа между жидкостью и подушкой, называется равновесным давлением и зависит от степени газонасыщения жидкости. 
Давление наддува - значительно отличающаяся в порядке величина, используется с другим назначением.

[Старый]

Даниил Суховеев пишет:
Старый пишет:

Где решающие преимущества одного вида топлива?

 Только тогда становится понятным, что нет идеального ни топлива, ни окислителя. А есть лишь целесообразность применения либо одного компонента, либо другого. 

Опс! Уже нет идеального. А ведь уже почти что было. 
Однако какие интересные преломления происходят в голове старого ракетчика когда он пытается её включить. Видит на мониторе слово "преимущества" а читает "идеальное". И бросается в атаку доказывать что ничего идеального не существует. Ай, молодца! 

Причём началась полемика с чьихто слов "Неделин о кислороде и слышать не хотел".

Старый пишет: В том что Р-16 успели создать раньше?

Все с точностью до наоборот. Р-16 была создана раньше, 

 

потому что создавалась на более технологичных КРТ

Р-9 создавалась на основе хорошо известных, освоенных в производстве компонентов. Р-16 - на впервые используемых. 
Стоп. А что старый ракетчик понимает под "более технологичными"? Опять взялся доказывать обратное тому что хотел?

[fagot]

Несмотря на относительную новизну компонентов, двигатели и наземное оборудование с ними оказалось проще и быстрее отработать, отсюда и победа Р-16. А "освоенный", но переохлажденный кислород принес немало проблем и с двигателями, и с наземкой.

[Старый]

fagot пишет:
 А "освоенный", но переохлажденный кислород принес немало проблем и с двигателями, и с наземкой.

Однако ракетам-носителям это не помешало. Наверно проблемы всётаки были в другом.

[fagot]

Даниил Суховеев пишет:
Отнюдь. Причем транспортировочное давление - это отнюдь не наддув. Почитайте: Е.С. Кулага. От самолетов к ракетам и космическим кораблям . То, о чем Вы пишите, раскрыто начиная с главы "Длительное нахождение компонентов топлива в баках."

Однако же температурный режим в шахте заметно благоприятнее, чем на земле:

Максимальные температуры в верхней части шахты могут доходить до 20-30 гад. С в течении не более 1-2 месяцев в самых жарких районах. В основной своей части ракета находится в зоне стационарных температур, равным средне годовым температурам грунта в пределах 0-17 град С для всех районов, кроме зоны вечной мерзлоты.

http://teron.ru/index.php?s=06dc5874761d67c9c917f6c4dcb224a5&showtopic=160445&view=findpost&p=8226450

Соответственно требования по избыточному давлению другие. Так же выше писал про необходимость термостатирования емкостей с АТ.
Кстати, а при каком давлении транспортировались компоненты для Р-12?

[fagot]

Старый пишет:
Однако ракетам-носителям это не помешало. Наверно проблемы всётаки были в другом.

Так ракеты-носители на переохлажденном кислороде появились уже после Р-9.

[Старый]

fagot пишет:

Старый пишет:
Однако ракетам-носителям это не помешало. Наверно проблемы всётаки были в другом.

Так ракеты-носители на переохлажденном кислороде появились уже после Р-9.

Я чтото так думаю что переохлаждённость кислорода была вообще не при делах.

[fagot]

Старый пишет:
Я чтото так думаю что переохлаждённость кислорода была вообще не при делах.

А я думаю, что она изрядно добавила проблем с ВЧ и наземкой.

[Вернер П.]

fagot пишет: 

Старый пишет: 
Я чтото так думаю что переохлаждённость кислорода была вообще не при делах.

А я думаю, что она изрядно добавила проблем с ВЧ и наземкой.

Насчет ВЧ интересны подробности, если можно.

[Даниил Суховеев]

fagot пишет:

Кстати, а при каком давлении транспортировались компоненты для Р-12?

При атмосферном. А заправлялись ненасыщенными компонентами. Дренажа в современном понимании не было, емкости агрегата 8Г131 и баки окислителя самой ракеты при повышении давления сбрасывали его избыток через дренажно-предохранительный клапан прямо в атмосферу. С той лишь разницей, что ДПК на 8Г131 был неуправляемый, а на ракете ставился управляемый для обеспечения предпускового наддува баков. Аналогично с основным горючим ТМ-185. Пусковое горючее ТГ-02 в количестве 32 л заправлялось непосредственно перед пуском, хранилось в отдельном сооружении в специальной таре, похожей на обычные 40-л молочные бидоны, и заправлялось непосредственно перед пуском. При учебных заправках не использовалось.

[Старый]

Даниил Суховеев пишет: Пусковое горючее ТГ-02 в количестве 32 л заправлялось непосредственно перед пуском, хранилось в отдельном сооружении в специальной таре, похожей на обычные 40-л молочные бидоны, и заправлялось непосредственно перед пуском. При учебных заправках не использовалось.

Ай, молодцы! При зелёном свистке вместо того чтобы давить красную кнопку бежали в хранилище за бидоном. Тащили небось вдвоём, за ручки, в ОЗК и противогазах? А наверно всю плешь проели про "высокую боеготовность". 
Сделать пиротехнические запалы как на Р-9, которые можно заранее вставить, держать сколько угодно и при необходимости вынуть - религия не позволяла?
А в случае отмены пуска как его из ракеты обратно в бидон сливали? 

[Старый]

fagot пишет:

Старый пишет:
Я чтото так думаю что переохлаждённость кислорода была вообще не при делах.

А я думаю, что она изрядно добавила проблем с ВЧ и наземкой.

С наземкой да. А ВЧ я так думаю не были связаны с переохлаждением.

[Даниил Суховеев]

Старый пишет: 

Ай, молодцы!

Конечно, молодцы - в отличие от старого ламера, конструкторы при разработке БРК все продумали, в т.ч. и транспортировку КРТ от мест хранения к ПУ.Вместо того, чтобы умничать, "расшифровывая" фотосъемки из космоса, всего-то и надо было пройти по ссылкам и увидеть схему БСП полка Р-12. На которой русским по бумаге напечатано:
 
Специально для ламеров выделил красной рамкой, а то опять все напутает. Вот оттуда агрегаты своим ходом приезжали и все привозили, в т.ч.и ТГ-02.
Кстати, в названии темы принципиальная ошибка. Все виды КРТ использовались по мере необходимости, никакие пристрастия разработчиков двигателей и ракет не влияли на выбор, чем ракету заправлять. Исключительно целесообразность использования того или иного в конкретном случае.
Про переохлажденный кислород опять головой в штангу, а мяч и рядом не пролетал. Читаем:
В.Е.Гудилин. Р-9 и ГР-1 - Буран  
... особенностью комплекса ракеты Р-9 явилось системное решение проблем, связанных с длительным хранением жидкого кислорода. Этому предшествовал комплекс научно-исследовательских, проектно-конструкторских и опытных работ, направленных на существенное сокращение потерь кислорода от испарения при хранении в наземных емкостях, при транспортировке и после заправки в баки ракеты.     

За счёт применения принципиально новых видов изоляции емкостей с жидким кислородом (порошковая, экранно-вакуумная теплоизоляция ЭВТИ) в сочетании с вакуумом в теплоизолирующем пространстве емкости и выбора оптимальной формы наземных и транспортных емкостей хранения кислорода и баков ракеты, разработки специальных конструкций подвесок и опор емкостей хранения кислорода, новых конструкционных материалов, выбора оптимального способа термостатирования криогенных жидкостей, внедрения переохлаждения удалось сократить потери кислорода от испарения с 15% на начальном этапе до 0,05-0,2% в конце, перед выходом ракеты Р-9 на лётные испытания.     

Замена существовавших видов изоляции (мипоры, шлаковаты) на порошки (аэрозоль, перлит и др.), которыми заполнялось пространство между емкостью и наружным кожухом, и вакуумирование этого пространства превращало емкость для хранения кислорода в большой термос и резко сокращало теплоприток к емкости кислорода, а следовательно, и его потери от нагревания и испарения. Это сходство ещё более усиливалось при использовании ЭВТИ, которая представляла собой маты из листов блестящей тонкой фольги (около 100 штук), разделенных друг от друга редкой стеклотканью. Блестящая поверхность фольги резко уменьшала передачу тепла к емкости с кислородом, а вакуум в теплоизолирующем пространстве емкости довершал дело.     

Для создания системы вакуумирования на многочисленных объектах хранения кислорода был спроектирован и создан специальный форвакуумный насос в сочетании с двумя адсорбционными насосами с применением нового синтетического материала - цеолита, предварительно охлаждаемого жидким кислородом или азотом. Такая конструкция позволила довести вакуум с уровня 5x10-2 мм рт.ст. до 1x10-3-1x10-4. Это также потребовало освоения новой технологии сварки для получения полной герметичности многометровых сварных швов емкостей хранения, создания методики и аппаратуры контроля их качества. Все описанные выше мероприятия сводили к минимуму испарения криожидкости.

    

Для полного решения проблемы была создана специальная газовая холодильная машина на кислородном уровне температур, которая, будучи установлена на емкости с жидким кислородом, конденсировала испарившийся из емкости газообразный кислород и возвращала его обратно в емкость уже в жидком состоянии. Так впервые в отечественной практике была решена проблема хранения жидкого кислорода практически без потерь.

 
И все эти муки - для хранения ЖК в стационарной емкости, ракета с такими баками и машиной сама себя едва увезла бы - Д.С.

     

Однако, исследования показали, что есть ещё возможность повысить эффективность применения жидкого кислорода: если его температуру понизить ниже точки кипения при нормальных условиях (переохладить до температуры минус 203-210 С), то он приобретает новые качества, среди которых главное для заправки - высокая текучесть. Это позволяло резко сократить время заправки (с 25...30 до 3...8 мин), при этом вместо насосов можно было использовать сжатый воздух, который выдавливал жидкий переохлажденный кислород из емкости хранения (стационарной или транспортируемой) в баки ракеты.

Для переохлаждения жидкого кислорода применялась передвижная установка, в которой использовался принцип эжекции и уноса паров с поверхности жидкого кислорода в емкости за счёт перепада давления в эжекторе. Позже переохлаждение криожидкостей (кислорода, водорода, азота, гелия) нашло широкое применение в ракетно-космических комплексах Н1 и "Энергия-Буран" на тысячах тонн криокомпонентов.

Жидкий кислород может заправляться в баки ракеты с расходом до 700 т/ч, жидкий водород - 110 т/ч. Будучи переохлажденным, жидкий кислород обеспечивает готовность ракеты Р-9 к пуску в течение десяти часов при высоком уровне безопасности работ при заправке.

О как! Целых десять часов! Дрожи, супостат!

Ладно, пошутили и хватит. И тут старый ламер пролетает - именно переохлаждение жидкого кислорода было решающим фактором для увеличения срока его хранения до заправки и уменьшения времени заправки. 
Итог: Р-9 разрабатывалась 7 лет и уступала разработанной за 5 лет Р-36 по всем критериям, предъявляемым к БРК. В том числе и по вопросам, связанным с заправкой. Поэтому Р-9 так и не поставили на БД массово, а Р-36 поставили и продолжали развивать. Направление кислород-керосиновое более для БРК не применялось

[fagot]

Плейшнер пишет:
Насчет ВЧ интересны подробности, если можно.

http://engine.aviaport.ru/issues/24/page14.html

[fagot]

Старый пишет:
Сделать пиротехнические запалы как на Р-9, которые можно заранее вставить, держать сколько угодно и при необходимости вынуть - религия не позволяла?

Религия не позволяла во время разработки РД-214 другим путем обеспечить пушечный запуск, а может и проблемы с ВЧ еще были.

[Штуцер]

fagot пишет:

Старый пишет:
Сделать пиротехнические запалы как на Р-9, которые можно заранее вставить, держать сколько угодно и при необходимости вынуть - религия не позволяла?

Религия не позволяла во время разработки РД-214 другим путем обеспечить пушечный запуск, а может и проблемы с ВЧ еще были.

У Старого есть особенность легко записывать разработчиков и военных в идиоты лишь по той причине, что, он, Старый, не может объяснить для себя мотивов принятия тех или иных решений.

[fagot]

Старый давно уже записал Глушко с Янгелем во вредители.

[Вернер П.]

fagot пишет:

Плейшнер пишет:
Насчет ВЧ интересны подробности, если можно.

http://engine.aviaport.ru/issues/24/page14.html

Спасибо. 
Как обычно крупицы инфы по устойчивости, что поделаешь - видно такая уж тема.