Очередной Макаронный Монстр (гибкая ракета)

[Inti]

Просьба не бить ногами сильно, это просто общая идея анонимного автора   - и даже лечить меня не надо - со временем само пройдёт   - просто интересно мнение форумчан.


возможно эта идея уже когда-то предлагалась, хотя лично я о ней не слышал нигде. 

Грубо говоря шланговая ракета которая возможно подошла бы для запуска микро-спутников за относительно небольшие деньги. Идея основана на простом факте что прочность на разрыв даже каких-нибудь бамбуковых волокон ГОРАЗДО больше прочности алюминия, и ВОЗМОЖНО можно делать очень крепкие и очень лёгкие армированные шланги в которых можно закачивать окислитель и топливо (конечно не такие садовые как у меня на рисунке, возможно гораздо большего диаметра, но тоже армированные). Я также думаю что сейчас существуют гибкие материалы которые не становятся слишком хрупкими при температуре жидкого кислорода. Ну или вообще использовать Несимметричный диметилгидразин («гептил») + тетраоксид азота («амил»). 

На рисунке гибкая ракета показана в предстартовой позиции на которую её можно поднять воздушными шарами (хотя можно и с земли стартовать конечно). В ней должно быть минимум два двигателя в жаропрочной металлической носовой части, движки должны быть расположены слегка под углом (это ясное дело минус системы). 



Я сам к сожалению не в состоянии просчитать баланс между недостатками и преимуществами такой системы и даже не в состоянии предложить наилучшие материалы. Также не знаю каким образом обеспечить энергию для выдавливающих топливо валиков, может как-то использовать то же ракетное топливо...

Очевидные преимущества: 
1) прочность шлангов на разрыв обеспечить гораздо легче чем прочность баков и корпуса ракеты (при одном и том же весе)
2) можно сразу же отрезать отработанные куски шлангов и не тащить лишний вес до полного опустошения баков как это происходит со ступенями ракет 
3) носовую часть с парой двигателей и жаропрочной трубой около двигателей, а также шланги и хвостовую часть которая выдавливала бы топливо вверх - можно было бы доставлять на значительную высоту обычными водородными воздушными шарами (или даже с горячим воздухом, рекорд кстати 20 километров) - хотя можно было бы и напрямую с земли стартовать конечно.
4) сопротивление воздуха для узкой шланговой ракеты было бы минимальным

Недостатков тоже конечно много, и самый паршивый в необычности и необходимости разрабатывать принципиально новые вещи. Что касается расчётов и материаловедения то тут я пасс, я просто программист у которого когда-то была военная кафедра где мы изучали баллистическую ракету 8К14, мои инженерные знания более чем ограничены. 

Я сделал рисунок на котором показаны воздушные шарики, ясно что после их отстрела шланги будут висеть вертикально вниз, а два движка вверху должны быть установлены под небольшим углом чтобы не повредить шланги. 

Немножко другой вариант - сделать шланги с ячейками (или порами) и вместо выдавливания топлива снизу роликами - втягивать шланги с ячейками топлива и окислителя в носовую часть, ну и после их опустошения опять же сразу избавляться от отработанных шлангов.

Я бы хотел чтобы вы оценили эту идею или рассказали тем кто сможет оценить, ну и кто знает, может кто-то возьмёт на себя труд сделать кой-какие расчёты и прикидки. Прикол в том что если система окажется работоспособной то плести шланги будет на порядок легче чем изготавливать корпуса ракет. Конечно шланги должны быть очень специфическими, но вдруг оно того стоит, ведь любая ракета очень дорогое изделие.

Было бы прикольно немножко проработать эту идею, и возможно даже пофантазировать на тему каких-нибудь пропитанных жидким кислородом верёвок которые могли бы шумно сгорать и обеспечивать реактивную силу. Главная идея тут в том чтобы избавиться от создания жёстких корпусов и чтобы избавляться от мёртвого веса мгновенно по мере расхода топлива.

Никаких прав на эту идею мне не нужно, это всего лишь идея, если в ней есть смысл то и слава богу

Спасибо за ваше время

[Юрий Темников]

Два возражения.Длинные сосиски имеют плохое соотношение площадь стенок /обьём.плюс высокое гидростатическое давление,т е нужна высокая прочность стенок плюс выжиматель ,который должен иметь большую мощность и обепечивать ещё и герметичность.Да и приличный вес.Ну и ваши шарики для водорода будут слишком велики (1000 м \ куб на тонну и полопаются на первых десятках м\сек.Идея занятная,но ИМХО:Шкурка не стоит выделки.

[cross-track]

А зачем такие сложности? Проще прикрепить к обычной ракете гигантский воздушный шар - и вперед!

[Юрий Темников]

А зачем такие сложности? Проще прикрепить к обычной ракете гигантский воздушный шар - и вперед!

Проще к самолёту.И надёжнее и дешевле и пользы больше.

[cross-track]

А зачем такие сложности? Проще прикрепить к обычной ракете гигантский воздушный шар - и вперед!

Проще к самолёту.И надёжнее и дешевле и пользы больше.

Тоже правда! И бросить между ними гибкий шланг для дозаправки в воздухе!

А можно вместо самолета взять другую ракету-танкер, и шлангом с нее перекачивать топливо. Две одновременно взлетающие ракеты, связанные пуповиной!

[garg]

Ну справедливости ради стоит заметить, что если движки расположить по бокам прочного отсека ПН достаточно большого диаметра (подъем на аэростатах убирает требования к аэродинамике). То бак-баллон-сарделька, но никак не бак-шланг - это может быть интересно. Механизм свертки стенок -встроить в тот же отсек ПН - просто отстригать кусками и в стороны, а не снизу.
И вполне может иметь смысл посчитать такую систему.
Есть же и испытывется плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР. В размерах наноносителя.

[Inti]

Два возражения.Длинные сосиски имеют плохое соотношение площадь стенок /обьём.плюс высокое гидростатическое давление,т е нужна высокая прочность стенок плюс выжиматель ,который должен иметь большую мощность и обепечивать ещё и герметичность.Да и приличный вес.Ну и ваши шарики для водорода будут слишком велики (1000 м \ куб на тонну и полопаются на первых десятках м\сек.Идея занятная,но ИМХО:Шкурка не стоит выделки.

Что касается гидростатического сопротивления то не обязательно делать шланги маленького диаметра. Можно и что-то сравнимое с диаметром топливных баков (ну или тоньше и длиннее - однако в разумных пределах).

Прочность шлангов армированных каким-нибудь углеволокном на самом деле должна быть получше чем у алюминиевых сплавов (с учётом веса). Я не спец. в этих делах конечно но может-ли тут кто-нибудь это утверждение опровергнуть? Попробуйте например разорвать руками обычную фольгу и примерно такой же толщины майларовую плёнку (из которой кстати делают алюминизированные спасательные одеяла - google emergency blanket) -  и разница в усилии будет огромной - причём плёнка гораздо легче.

Выжиматель должен быть достаточно мощным чтобы подпирать столб жидкости - однако большое давление для движков конечно же турбонасос наверху должен обеспечивать.

Шарики с водородом или горячим воздухом вполне способны взлетать не лопаясь, мы это все много раз видели, просто не надо их перекачивать слишком сильно, взлетать должен полупустой.

Почему нельзя на одном большом воздушном шаре обычную ракету поднимать... думаю потому что прочность оболочки и прочих обвязок должна быть нереально большой. Думаю что задача облегчилась бы при обвязке ракеты в горизонтальном положении и многих воздушных шарах. Но с обычными ракетами это сделать трудно т.к. они созданы для вертикальных нагрузок...

Впрочем, шарики в этой моей идее вообще не обязательны, можно и с земли этого змея запускать. Просто думаю что с шариками было бы интереснее

Главная мысль в том чтобы 1) сделать баки легче металлических и даже композитных 2) по мере расхода топлива\окислителя избавляться не от большой тяжёлой ступени (с тяжёлыми и дорогими двигателями кстати) - а от опустевшей кишки по мере её опустошения.

Итак, господа-товарищи, какие теперь будут возражения?

[Inti]

Ну справедливости ради стоит заметить, что если движки расположить по бокам прочного отсека ПН достаточно большого диаметра (подъем на аэростатах убирает требования к аэродинамике). То бак-баллон-сарделька, но никак не бак-шланг - это может быть интересно. Механизм свертки стенок -встроить в тот же отсек ПН - просто отстригать кусками и в стороны, а не снизу.
И вполне может иметь смысл посчитать такую систему.
Есть же и испытывется плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР. В размерах наноносителя.

1) Что такое ПН и ТВР?
2) Можно ли какую-нибудь ссылочку\линк на "плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР" а то я реально не в теме, извиняюсь... 

[Дмитрий В.]

Ну справедливости ради стоит заметить, что если движки расположить по бокам прочного отсека ПН достаточно большого диаметра (подъем на аэростатах убирает требования к аэродинамике). То бак-баллон-сарделька, но никак не бак-шланг - это может быть интересно. Механизм свертки стенок -встроить в тот же отсек ПН - просто отстригать кусками и в стороны, а не снизу.
И вполне может иметь смысл посчитать такую систему.
Есть же и испытывется плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР. В размерах наноносителя.

1) Что такое ПН и ТВР?
2) Можно ли какую-нибудь ссылочку\линк на "плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР" а то я реально не в теме, извиняюсь... 

1) ПН - полезная нагрузка, ТВР - TWR (Thrust/weight ratio - "Отношение тяги к весу", т.е. тяговооружённость)
2) https://fainaidea.com/kosmos/zero2infinity-obedinyaet-aerostaty-i-rakety-chtob-64065.html
https://www.zero2infinity.space/

[Inti]

Ну справедливости ради стоит заметить, что если движки расположить по бокам прочного отсека ПН достаточно большого диаметра (подъем на аэростатах убирает требования к аэродинамике). То бак-баллон-сарделька, но никак не бак-шланг - это может быть интересно. Механизм свертки стенок -встроить в тот же отсек ПН - просто отстригать кусками и в стороны, а не снизу.
И вполне может иметь смысл посчитать такую систему.
Есть же и испытывется плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР. В размерах наноносителя.

1) Что такое ПН и ТВР?
2) Можно ли какую-нибудь ссылочку\линк на "плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР" а то я реально не в теме, извиняюсь... 

1) ПН - полезная нагрузка, ТВР - TWR (Thrust/weight ratio - "Отношение тяги к весу", т.е. тяговооружённость)
2) https://fainaidea.com/kosmos/zero2infinity-obedinyaet-aerostaty-i-rakety-chtob-64065.html
https://www.zero2infinity.space/

Спасибо за линки. Запускать небольшие спутники с помощью воздушных шаров вполне имеет смысл. Мне только не кажется хорошей идея на каждой ступени иметь отдельные ракетные движки - это же дополнительный вес и деньги. Поэтому и запостил свою идейку, в случае её реализации можно обойтись двумя движками, и ежели соорудить машину для изготовления баков-шлангов-сосисок - то мне кажется их можно было бы делать гораздо дешевле чем ступени с собственными движками.

[cross-track]

Запускать небольшие спутники с помощью воздушных шаров вполне имеет смысл

А до какой высоты и до какой скорости будут задействованы воздушные шарики? Вы оценивали возможный выигрыш в энергетике?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Ну справедливости ради стоит заметить, что если движки расположить по бокам прочного отсека ПН достаточно большого диаметра (подъем на аэростатах убирает требования к аэродинамике). То бак-баллон-сарделька, но никак не бак-шланг - это может быть интересно. Механизм свертки стенок -встроить в тот же отсек ПН - просто отстригать кусками и в стороны, а не снизу.
И вполне может иметь смысл посчитать такую систему.
Есть же и испытывется плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР. В размерах наноносителя.

1) Что такое ПН и ТВР?
2) Можно ли какую-нибудь ссылочку\линк на "плоский блин-набор сбрасываемых торовых баков запускаемый с воздушного шара с высоким ТВР" а то я реально не в теме, извиняюсь... 

1) ПН - полезная нагрузка, ТВР - TWR (Thrust/weight ratio - "Отношение тяги к весу", т.е. тяговооружённость)
2) https://fainaidea.com/kosmos/zero2infinity-obedinyaet-aerostaty-i-rakety-chtob-64065.html
https://www.zero2infinity.space/

Спасибо за линки. Запускать небольшие спутники с помощью воздушных шаров вполне имеет смысл. Мне только не кажется хорошей идея на каждой ступени иметь отдельные ракетные движки - это же дополнительный вес и деньги. Поэтому и запостил свою идейку, в случае её реализации можно обойтись двумя движками, и ежели соорудить машину для изготовления баков-шлангов-сосисок - то мне кажется их можно было бы делать гораздо дешевле чем ступени с собственными движками.

Отдельные движки, это как раз то, что позволяет облегчить ракету. Вес ракеты при выгорании топлива постоянно падает. Посему или увеличивается ее ускорение, т.е. перегрузки, и тогда приходится увеличивать прочность-вес ступеней. Либо приходится очень сильно дросселировать двигатель, при этом тяга двигателя падает, а его вес остается прежним.

[Inti]

Запускать небольшие спутники с помощью воздушных шаров вполне имеет смысл

А до какой высоты и до какой скорости будут задействованы воздушные шарики? Вы оценивали возможный выигрыш в энергетике?

Вот этот линк из предыдущих постов думаю частично отвечает на вопрос о возможной высоте - https://www.zero2infinity.space
Хотя в принципе моя идея больше не о воздушных шариках а о прочных гибких баках которые позволят избавиться от схемы со ступенями и множеством движков. Возможно с грунта запускать даже больше смысла.

К сожалению лично я не могу ничего точно рассчитать, ибо не инженер, могу только какие-то интуитивные прикидки делать, поэтому и выложил эту идею тут, в надежде что заинтересуется кто-нибудь способный это всё хотя бы примерно рассчитать и оценить возможно ли это технически и имеет ли экономический смысл.
Я какбы понимаю что даже на этом форуме надежды мало т.к. навряд-ли сыщется человек в теме прочности гибких оболочек, тем более переохлаждённых... но чем чёрт не шутит, надежда умирает последней, может кто-то прочитает и передаст эту идею тем кто сможет рассчитать, или же эта идея послужит толчком к идее получше 

[Inti]

Отдельные движки, это как раз то, что позволяет облегчить ракету. Вес ракеты при выгорании топлива постоянно падает. Посему или увеличивается ее ускорение, т.е. перегрузки, и тогда приходится увеличивать прочность-вес ступеней. Либо приходится очень сильно дросселировать двигатель, при этом тяга двигателя падает, а его вес остается прежним.

Об этом факторе я даже не думал, но согласен что он имеет место быть. Теперь бы ещё узнать насколько он критичен... ведь прочность армированного гибкого бака может оказаться намного больше прочности металла, а для других компонентов ракеты ускорение большой роли не играет... и в целом может быть выигрыш из-за избавления от веса лишних движков. Эх блин, кабы я мог всё это рассчитать, хотя бы примерно! Получил бы отрицательный результат и забыл бы всё к чёртовой бабушке 

[Бертикъ]

Во-первых, известно, что чем дальше форма емкости от сферической, тем менее оптимальным будет соотношение массы к объему. Т.е. Ваши "макароны" будут весить значительно больше классических баков такого же объема..
А, во-вторых, при взлете они будут вести себя вот так: https://images.app.goo.gl/pkecYgGnLV9Q9xVZ8

[cross-track]

Запускать небольшие спутники с помощью воздушных шаров вполне имеет смысл

А до какой высоты и до какой скорости будут задействованы воздушные шарики? Вы оценивали возможный выигрыш в энергетике?

Вот этот линк из предыдущих постов думаю частично отвечает на вопрос о возможной высоте - https://www.zero2infinity.space
Хотя в принципе моя идея больше не о воздушных шариках а о прочных гибких баках которые позволят избавиться от схемы со ступенями и множеством движков. Возможно с грунта запускать даже больше смысла.

По поводу линка - они запускают ракету с высоты 22 км. Но если пересчитать высоту в скорость (выигрыш по скорости), то получится выигрыш около 0.5 км/с, что по сравнению с 8 км/с совершенный пустяк.

Что касается идеи о прочных гибких баках, то я не понимаю, как эти баки будут "отслеживать" полет ракеты. Эти баки находятся на земле (на грунте), и разматываются с бабин? А ракета тащит эти баки-трубки за собой вверх?

[garg]

По поводу линка - они запускают ракету с высоты 22 км. Но если пересчитать высоту в скорость (выигрыш по скорости), то получится выигрыш около 0.5 км/с, что по сравнению с 8 км/с совершенный пустяк.

ВО первых, с учетом экспоненциального роста массы на каждый лишний м/с  необходимой скорости, то эти 0,5/8,5 км/с - 5% скорости превращаются в 15% массы.

Во вторых - нет потерь на аэродинамику, а это очень серьезная для малых ракет статья потерь ХС (характерестическая скорость) - когда ракета стартующая с нижней части стратосферы разгоняется до приличных скоростей там уже и вовсе следов атмосферы нет. Это минимум еще 0,2-0,3 км/с. -и еще 10% стартовой массы
В третьих  -старт с высоты -это сразу же оптимизированный под вакуум движок - т.е. больше удельный импульс движка. 
На том же кислород керосине с 320-до 350 с -если брать движки с дожиганием и до 300/340 - если брать движки без дожигания - а это наш случай -ибо ракета надо попроще и подешевле и полегче, а без дожигания движки полегче как показал мерлин.  И тут  10-12% прибавки выливаются в 25-35%
И все эти проценты перемножаются - 1,15*1,1*1,3 = 1,7Х или + 70% ПН. на почти той же конструкции. И да - баки можно делать толстыми , т.е. максимально легкими не заботясь о аэродинамике (смотрим на стартующие с земли малые карандаше и спицеобразные ракеты)

[garg]

Ну или если не гоняться за ПН - то ракету можно делать подубовее и по проще. А значит дешевле.

[Inti]

Мне тут ещё одна дурацкая идея пришла, впрочем с помощью SpaceX который недавно выкатил идею сажать ракету не на днище а на подруливающие решётки наверху. 

Представим что пара движков которые я нарисовал в первом посту расположены не на одном месте под углом а приделаны к концам чего-то вроде этих подруливающих решёток (а лучше титанового крыла). Это во-первых позволит избавиться или уменьшить угол отклонения струй газа,  а во-вторых в принципе организовать посадку по тому же принципу что предложили в SpaceX.

В итоге взлетаем всего на двух двигателях, по ходу избавляемся от гибких баков (что не исключает наличия небольших обычных баков для посадки), а после вывода какого-нибудь маленького спутника ещё и возвращаемся с помощью этих же двух двигателей на крыле, а потом садимся вертикально на подставку типа предложенной SpaceX.

[Inti]

Что касается идеи о прочных гибких баках, то я не понимаю, как эти баки будут "отслеживать" полет ракеты. Эти баки находятся на земле (на грунте), и разматываются с бабин? А ракета тащит эти баки-трубки за собой вверх?

Если запускать с грунта то нужна будет какая-то небольшая башенка для старта, а гибкие баки можно и на землю положить. Ну и предыдущий оратор был совершенно прав в том что ежели стартовать с воздушных шаров то аэродинамика не столь важна и баки можно делать большими по диаметру, а если с грунта то лучше меньше чтобы уменьшить сопротивление воздуха.