Водородная "Ангара"

[Дмитрий В.]

Почему обязателен межбаковый отсек для трёхкомпонентников?

Между керосиновым баком и баком водорода или кислорода. Совмещенное днище будет иметь массу куда больше, чем например для пары водород-кислород (из-за необходимости компенсации температурных деформаций). "Атлас" в пример прошу не приводить (он - единственный пример использования совмещенного днища при кислороде-керосине).

[Дмитрий В.]

А при чем тут какая-то Дельта?

Чё-то я не понял, но отбросив всякую физику окончательно,
из чистой метафизики можем поиметь:

Ракета - машина аддитивная, в первом приближении, ессессно, поэтому для оценки можно применять масштабирование
Берем Сатурн-5 - 2500 тонн стартовой массы на 120, скажем, полезной
Делим на 3, имеем 833 тонны стартовой массы на 40 тонн ПН
При этом, ее двигатели разработки середины 60-х годов существенно недобирали по УИ

То есть, ergo,
оценку в 600 тонн стартовой массы для современной ракеты "с водородом" с 40 тоннами ПН предложено считать правдоподобной
 :wink:  :mrgreen:

PS. Какая Дельта?

У "Сатурн-5" была паршивая тяговооруженость 1ст. Мой расчет по чисто водородной РН тандемной схемы (Мст=512-513т, ПН=40т) проводился по следующим исходным данным:
ХС=9250 м/с
УИ1ст = 462с (14Д12)
УИ2ст = 473с (модификация 11Д57М)
S1 = 7.5, S2 = 8.5-9.0
Тяговооруженность 1ст = 1,5, для 2-й - 1,25

[serb]

УИ1ст = 462с (14Д12)
УИ2ст = 473с (модификация 11Д57М)

"Однако!" (с)

[Дмитрий В.]

УИ1ст = 462с (14Д12)
УИ2ст = 473с (модификация 11Д57М)

"Однако!" (с)

А Вы как думали!

[avmich]

Почему обязателен межбаковый отсек для трёхкомпонентников?

Между керосиновым баком и баком водорода или кислорода. Совмещенное днище будет иметь массу куда больше, чем например для пары водород-кислород (из-за необходимости компенсации температурных деформаций). "Атлас" в пример прошу не приводить (он - единственный пример использования совмещенного днища при кислороде-керосине).

Что значит "необходимость компенсации температурных деформаций"? Деформация - это разница между исходным положением (при комнатной температуре, в данном случае) и конечным, и в случае водорода эта разница (между температурой изготовления и температурой использования) больше, чем в случае кислорода. Поэтому непонятно, чем керосин хуже.

[Дмитрий В.]

Почему обязателен межбаковый отсек для трёхкомпонентников?

Между керосиновым баком и баком водорода или кислорода. Совмещенное днище будет иметь массу куда больше, чем например для пары водород-кислород (из-за необходимости компенсации температурных деформаций). "Атлас" в пример прошу не приводить (он - единственный пример использования совмещенного днища при кислороде-керосине).

Что значит "необходимость компенсации температурных деформаций"? Деформация - это разница между исходным положением (при комнатной температуре, в данном случае) и конечным, и в случае водорода эта разница (между температурой изготовления и температурой использования) больше, чем в случае кислорода. Поэтому непонятно, чем керосин хуже.

Перепад температур между керосином и О2 - более 200 град. При таком перепаде совмещенное днище будет очень тяжелым, либо ненадежным.

[avmich]

Ну, температура ЖК - 80К примерно, если керосин держать при температуре ниже 0С, разница получается меньше 200 градусов.

Но дело не в этом. Чего страшного в перепаде температур на двух сторонах днища? Ведь у днища во время эксплуатации будет некая равновесная температура, эта температура меняется медленно, и сама температура в "керосиновом" случае ближе к температуре н.у., чем температура при использовании ЖВ?

Что-то тут странное.

[avmich]

Перепад температур между керосином и О2 - более 200 град. При таком перепаде совмещенное днище будет очень тяжелым, либо ненадежным.

Как из перепада температур выводится масса днища? Или прочность днища? Не из температуры, а именно из перепада?

Напомню, в ЖРД перепад температур на стенке камеры довольно велик, при этом на прочность стенки влияет не сам перепад температур, а абсолютное значение температуры.

[Дмитрий В.]

Ну, температура ЖК - 80К примерно, если керосин держать при температуре ниже 0С, разница получается меньше 200 градусов.

Но дело не в этом. Чего страшного в перепаде температур на двух сторонах днища? Ведь у днища во время эксплуатации будет некая равновесная температура, эта температура меняется медленно, и сама температура в "керосиновом" случае ближе к температуре н.у., чем температура при использовании ЖВ?

Что-то тут странное.

У меня нет времени (да, и желания тоже) возиться с тепловым расчетом и расчетом на прочность... Но, подумайте сами: с одной днища (однослойного) стороны (ЖК) температура -183, с другой (керосин)- +25. Изгибные напряжения - офигенные (градиент температур оч. большой). Выход - трехслойное днище (алюминий - со стороны ЖК, Сталь - со стороны керосина, между ними - например, пенополиуретан низкой плотности типа РИПОР-2И толщиной миллиметров 200). Поверьте, проще сделать межбак (может, немного тяжелее, но проще и надежнее).

[avmich]

При разработке второй ступени Сатурна-5 по существующему положению вещей межбаковый отсек делать было нельзя (не вписывались по массе). В результате сделали совмещённое днище, что наверняка сложнее, но легче по массе.

[avmich]

Поверьте, проще сделать межбак (может, немного тяжелее, но проще и надежнее).

То, что конструктивно сделать межбак проще, согласен. Не согласен - не вижу причин - что сделать совмещённое днище невозможно; не вижу фундаментальных причин, и вижу контрпример в виде Атласа.

[Дмитрий В.]

Поверьте, проще сделать межбак (может, немного тяжелее, но проще и надежнее).

То, что конструктивно сделать межбак проще, согласен. Не согласен - не вижу причин - что сделать совмещённое днище невозможно; не вижу фундаментальных причин, и вижу контрпример в виде Атласа.

А я и не говорю, что невозможно (хотя никто уже и не делает) - долго, геморройно, дорого и малонадежно, но сделать можно. А про "Атлас" - вспомните из чего был сделан топливный отсек. Из аустенитной нагартованной стали AISI-301. Днище очень тонкое (доли миллиметра, наверное) - с одной стороны керосин(вверху, ЕМНИП, если ошибусь - поправьте!), а с другой стороны - О2, отделенный от днища газовой подушкой, температура газов в которой может быть близка к температуре керосина...

[avmich]

Если кислород сверху, а керосин снизу, то керосин тоже отделён от кислородного бака газовой подушкой, и тепло там тоже не мгновенно передаётся.

Собственно, если "не невозможно" - то вопрос снимается. Значит, "необходимо делать межбаковый отсек" не так уж и необходимо - а надо смотреть по всему комплексу вопросов.

[Дмитрий В.]

Если кислород сверху, а керосин снизу, то керосин тоже отделён от кислородного бака газовой подушкой, и тепло там тоже не мгновенно передаётся.

Собственно, если "не невозможно" - то вопрос снимается. Значит, "необходимо делать межбаковый отсек" не так уж и необходимо - а надо смотреть по всему комплексу вопросов.

1.Тепло, конечно, передается не мгнвенно, несколько секунд пройдет, это точно. Только учтите, что заправленная РН стоит на СК часы. а то и сутки...
2.А по комплексному подходу и не спорю - так и делается (должно делаться).

[Harsky]

Последнее, однако, не понятно
А в чем дело (чтобы не искать "тот" топик)?

Абстрактно - повышение тяги и УИ на 1-й ступени - вроде, должно давать наибольшей эффект?
Значит, есть что-то "конкретное", что этому препятствует?

вот кажется "тот" топик, только читать лучше все-таки с начала, вопросов меньше останется %)
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=570&postdays=0&postorder=asc&start=240

[Зомби. Просто Зомби]

Спасибо!
Посмотрел пару страниц - вот все это хорошо и убедительно, но почему в первой ступени даже водородников мы по факту систематически встречаем "чужеродные включения", то керосин на "Энергии", а то и вовсе ТТУ (амеры)?

Противопоставление удельного импульса и конструкционного совершенства недостаточно, видимо

Имея два проекта для 40-тонника (чистый водород против трехкомпонентника) можно было бы оценить конкретно что лучше

А главное для нас, напомню, технологичность
Сиречь, минимально возможная трудоемкость ракеты в целом (а не "простая цена за кг" всё же),
плюс возможность "массового" производства (до более десяти в год)

И не стоимость разработки, а "эксплуатационные расходы"

PS. А не то и впрямь на чистый керосин перейти, при заметно меньших габаритах Дмитрий обещает в тыщу тонн уложится :wink:

[Дмитрий В.]

Спасибо!

PS. А не то и впрямь на чистый керосин перейти, при заметно меньших габаритах Дмитрий обещает в тыщу тонн уложится :wink:

В своем посте (сравнение РН с различными компонентами) я забыл упомянуть, что использовал при расчетах максимальные значения реально достигнутого УИ и минимальные значения реально достигнутой удельной массы ЖРД. Не всегда в одном двигателе можно совместить одновременно эти значения. Тем не менее, считаю вполне реальным обеспечить выведение ПН=40т РН со стартовой массой около 1000т.

[Harsky]

Спасибо!
Посмотрел пару страниц - вот все это хорошо и убедительно, но почему в первой ступени даже водородников мы по факту систематически встречаем "чужеродные включения", то керосин на "Энергии", а то и вовсе ТТУ (амеры)?

тяжелое наследие  :wink:
пройдет еще 100-200 лет и если не научатся стартовать на ЯРД так чтобы половину континента потом не надо было расселять то везде будет водород. и сверху и снизу. а пока трудно с ним работать. он холодный, летучий, пожаро-взрывоопасный, дорогой... экзотика вобщем  :?

по последним сведениям не везде встречаются чужеродные включения:
http://www.astronautix.com/lvs/delheavy.htm

шаттло-буранам лет уже много, так что не стоит к ним аппелировать

[Старый]

и если не научатся стартовать на ЯРД так чтобы половину континента потом не надо было расселять то везде будет водород.

Дык ЯРД он тоже на водороде.

[avmich]

В принципе, твердофазный ЯРД не обязан выбрасывать радиоактивные материалы вовне. Если само ядерное топливо остаётся внутри, а наружу идёт только разогретый водород, то радиоактивного заражения не возникает - водород нерадиоактивен. Поэтому в принципе "чистые" ЯРДы возможны.