Водородная "Ангара"

[Дмитрий В.]

Да, кстати, как это у нас нет денег? Сколько там профицит федерального бюджета? 1,5 трлн. рублей, что ли? Денег дофига - у нас дефицит смысла, ну, и воли, конечно.

Тогда тем более. С таким дефицитом к водороду даже подходить опасно...
 Однако если всётаки смысл и воля возобладают (во что хочется верить но верится слабо) то есть более важные вещи на которые есть смысл потратить деньги. Так что на водород и в этом случае не хватит...

(насвистывая на мотивчик шлягера "Черный бумер": "Cтарый ламер, старый ламер..." ) Экий Вы, батенька, пессимист :cry:

[Дмитрий В.]

Господа, давно есть Атлас-Центавр, вполне хорошая ракета, так вот и подумайте - где выгоднее применять водород.

Да, "Атлас-Центавр" симпатичная ракета.

[Дмитрий В.]

Обещанные подробности по конструкции «Русского атласа».
В качестве основного варианта рассматривается РН со стартовой массой 600 т.
РН выполнена двухступенчатой по тандемной схеме с последовательной работой ступеней. Ракетный блок первой ступени - многоблочный: вокруг бака ЖК диаметром 4,1 м расположены 4 бака с керосином РГ-1 (диаметр каждого 1,6 м). Материал баков – сплав АМГ-6Н (в последующем мог быть заменен на 01420 или 01460). Бак ЖК покрыт теплоизоляцией из пенополиуретана низкой плотности. Баки ЖК и РГ-1, предварительно, гладкие, химически фрезерованные для обеспечения местных усилений в зонах сварных швов. При необходимости, для обеспечения устойчивости оболочек в процессе наземной эксплуатации, баки могут подкрепляться кольцевыми приварными шпангоутами. Внутри баков размещены: демпфирующие перегородки, арматура системы наддува, заборные устройства, датчики заправки и датчики уровня. На верхних днищах баков расположены дренажно-предохранительные клапаны. Наддув баков производится подогретым гелием. Гелий храниться в титановых шар-баллонах, погруженных в бак ЖК. К баку ЖК крепится хвостовой отсек (ХО) цилиндрической формы, внутри которого на силовой ферме размещен ЖРД РД-170/171. ХО имеет каркасную клепаную (как вариант – сварную) конструкцию. Нижний торец ХО закрыт стальным теплозащитным экраном. По периметру ХО. На обечайке расположены разъемные соединения для связи с СК (гидро-пневморазъемы и электроразъемы). На обечайке ХО также расположены 4 мощных лонжерона сложного сечения (из стали или титана), воспринимающие нагрузки от стартовых опор и от навесных баков РГ-1 (осевые, радиальные и тангенциальные нагрузки). Баки РГ-1 крепятся к баку ЖК в 3 поясах связи: нижнем (с опорой на лонжероны ХО посредством шарнирного соединения через стержневую ферму), в верхнем  и промежуточном. Верхний пояс связи воспринимает только радиальные и тангенциальные нагрузки (передача осевых сил, как было указано выше, осуществляется в нижнем поясе, что обеспечивает разгрузку бака ЖК от сжимающих осевых усилий) представляет собой механизм, состоящий из лонжерона, расположенного на каркасной юбке бака ЖК и каретки с 4-мя роликами, которая шарнирно соединена с коническим отсеком навесного бака и может перемещаться по лонжерону при механических и температурных деформациях баков. Промежуточный пояс связи состоит из 2-х тяг, воспринимающих только радиальные нагрузки и препятствующих соударению баков при динамических колебаниях. Как вариант, тяги могут быть выполнены в виде телескопического демпфера сухого трения (например, как цанга, лепестки которой перемещаются по конической поверхности). Все пневмо-гидравлические и электрические связи между центральным блоком и навесными баками расположены в районе нижнего пояса связи, где отсутствуют взаимные перемещения блоков. Керосин из навесных баков подается в кольцевой трубопровод, размещенный по периметру ХО (т.е., таким образом, баки РГ-1 оказываются «закольцованными» и представляют собой сообщающиеся сосуды, что способствует синхронизации выработки из них горючего). Из кольцевого трубопровода РГ-1 подается в насос горючего ТНА РД-170/171. Через этот же трубопровод производится заправка навесных баков.
Блок 2-й ступени соединен с блоком первой ступени через цилиндрический переходник. Запуск двигателя 2-й ступени – холодный (как вариант, возможен и «горячий»). Осадка компонетов топлива 2-й ступени производится за счет работы 4-х РДТТ разведения ступеней, размещенных на переходнике. После окончания работы РДТТ и запуска двигателя 2-й ступени производится сброс переходника. Блок 2-й ступени – моноблочный. Он состоит из баков ЖК и ЖВ, разделенных совмещенным днищем. Материал баков 1201 (вариант – 01460). Совмещенное днище – трехслойное (с пенополиуретановой теплоизоляцией). Бак ЖВ расположен над баком ЖК. Наддув производится: бака ЖК – гелием (из погруженных в бак ЖК шар-баллонов), бака ЖВ – газифицированным водородом (предстартовый наддув – гелием от наземной системы). Баки покрыты теплоизоляцией из пенополиуретана низкой плотности.  Подача ЖВ из бака  производится чере наружный трубопровод с сифонным заборным устройством. К нижнему днищу бака ЖК посредством конической оболочки крепится ЖРД 11Д57М, закрепленный на оболочке в карданном подвесе. ЖРД закрыт цилиндрическим кожухом, на наружной поверхности которого в кронштейнах установлены 2 качающихся сопла крена (работают на газообразном водороде). На распорный шпангоут верхнего днища бака ЖВ установлена цилиндрическая каркасная юбка, на которой установлены ГО (диаметр 4,35 м) и адаптер ПГ. На адаптере установлен приборный отсек, на котором закреплен ПГ. ГО крепится к юбке через шарнирные кронштейны и состоит из 2-х створок. ГО - 3-хслойной композиционной конструкции (2 слоя из углепластика типа КМУ-4Л, разделенных алюминиевым сотовым заполнителем). Разделение створок производится за счет линейных устройств разделения (ЛУР) пиротехнического типа. Разворот створок производится пневматическими (вариант: механическими или пиротехническими) толкателями. Для выведения ПГ высокой плотности (КА разведки, ДЗЗ и т.п.) на низкую орбиту применяется «короткий» ГО длиной примерно 11,3м. При этом общая длина РН составляет около 54 м. «Длинный обтекатель» длиной 15,4м обеспечивает размещение под ним КВРБ и низкоплотных нагрузок на высокие (вплоть до ГСО) орбиты, общая длина РН возрастает при этом примерно до 58 м.. Комплектация КГЧ может быть и иной. Например, возможно применение ГО других размеров, использование блока ДМ с увеличенной заправкой и т.п. В типовом варианте предполагается довыведение ПГ с помощью собственной ДУ (импульс ХС = 50-60 м/с). Также возможно применение и автономного «блока довыведения).
Надеюсь в ближайшем будущем выложит кое-какие рисунки.
С уважением, Дмитрий В.

[Bell]

Ну прямо эскизный проект

[Дмитрий В.]

Ну прямо эскизный проект

Техническое предложение :wink:

[fagot]

Лучше вместо кольцевого небольшой коллектор поближе к двигателю. А довыведение нам зачем - вторая ступень невелика, пусть падает где хочет. Наверно и теплоизоляцию на кислородном баке достаточно только в районе керосиновых баков сделать.

[Дмитрий В.]

Лучше вместо кольцевого небольшой коллектор поближе к двигателю. А довыведение нам зачем - вторая ступень невелика, пусть падает где хочет. Наверно и теплоизоляцию на кислородном баке достаточно только в районе керосиновых баков сделать.

В случае 4-х навесных баков горючего (а их именно столько) лучше кольцевой трубопровод с 6 патрубками (по 1-му от каждого бака, один расходный в ЖРД и 1 заправочный).
довыведение - чтобы не засорять космос + для определенности точки падения (антипод в нейтральных водах) + небольшой выигрыш в ПН.

[fagot]

В случае 4-х навесных баков горючего (а их именно столько) лучше кольцевой трубопровод с 6 патрубками (по 1-му от каждого бака, один расходный в ЖРД и 1 заправочный).

Пожалуй что так, учитывая компоновку РД-171.

довыведение - чтобы не засорять космос + для определенности точки падения (антипод в нейтральных водах) + небольшой выигрыш в ПН.

Ну космос как-нибудь переживет, а с водородом на 2-й ступени прибавки ПН за счет довыведения может и не быть, больше возни с ним, хотя конечно можно всё подряд не довыводить.

[Дем]

Дмитрий В.
Хороший проект! Только - почему четыре керосиновых бака - а не два, например?
У Протона понятно, почему шесть - по количеству двигателей...

[Дмитрий В.]

Дмитрий В.
Хороший проект! Только - почему четыре керосиновых бака - а не два, например?
У Протона понятно, почему шесть - по количеству двигателей...

Из условия компоновки - при сохранении "протоновских" диаметров (1,6 для РГ-1 и 4,1 для ЖК) для нормальной "компонуемости" блока 1-й ступени 4 бака РГ-1 - идеальный вариант.

[Know How]

По просьбе Александра Шлядинского, размещаю две его иллюстрации по материалам Дмитрия В.

[Yegor]

По просьбе Александра Шлядинского, размещаю две его иллюстрации по материалам Дмитрия В.

http://www.aerocosmos.ru/files/RA1.JPG
http://www.aerocosmos.ru/files/RA2.JPG

Большое спасибо "Know How" и Александру Шлядинскому!  

[hcube]

Т.е. этакий протонозенит? Под фиксированную ПН? Без возможности апгрейда? ;-)

Почему не просто триатлас на 1-5 РД-180?

И если уж на то пошло - то почему 4 блока по 1.6, а не 2 по 2.5 метра? С 2 боковушками остается место для навески еще 4х УРМ на РД-191, что поднимает максимальную ПН почти вдвое.

[avmich]

Почему не просто триатлас на 1-5 РД-180?

Потому что стоит двигатель, а не его тяга - грубо говоря. 3 двигателя РД-180 - это три двигателя. А 1 РД-171 - это один двигатель. Один дешевле трёх. Не всегда, но в данном случае :) .

И если уж на то пошло - то почему 4 блока по 1.6, а не 2 по 2.5 метра?

Видимо, потому что у ЦиХа нет рабочего диаметра в 2,5 метра. УРМы же дополнительные не получится навесить по причинам необходимости пересчёта силовых нагрузок. Тут идея, как я понимаю, сейчас такая :) - на форуме сейчас в фаворе неапргрейдимые, но оптимизированные конструкции. Мода на американский подход. Грубо говоря, конечно.

[fagot]

Тут идея, как я понимаю, сейчас такая - на форуме сейчас в фаворе неапргрейдимые, но оптимизированные конструкции. Мода на американский подход. Грубо говоря, конечно.

Да вроде у американцев как раз все наоборот - широкий диапазон ПН используя набор стандартных блоков, в каждом отдельном случае ракета немного не оптимальна, но в целом получается дешевле.

[Дмитрий В.]

Не забывайте, коллеги, речь идет о варианте РН, который мог быть рассмотрен в 1992г. когда никакой речи о семействе не шло. Кроме того апгрейд возможен за счет навески РДТТ (до 4-х шт) в промежутках между навесными баками горючего. Апгрейд вниз тоже возможен. Например, заменой водородной 2-й ступени на керосиновую с РД-0124 - в этом случае масса ПН снижается до 17-18 т.

[Дем]

Видимо, потому что у ЦиХа нет рабочего диаметра в 2,5 метра. УРМы же дополнительные не получится навесить по причинам необходимости пересчёта силовых нагрузок. Тут идея, как я понимаю, сейчас такая - на форуме сейчас в фаворе неапргрейдимые, но оптимизированные конструкции. Мода на американский подход. Грубо говоря, конечно.

А в районе 3.2м у них рабочего нет? Сделать из двух разнокалиберных труб
Оно конечно нетрадиционно - но почему нет?

[fagot]

2,9 м остались от УР-200, 2,4 м есть на прихватизированном "Полете", но если ускорители не нужны лучше 4 боковухи, нагрузки будут меньше и распределены равномернее, а парусность уменьшится.

[hcube]

Ага, и где у нас есть РДДТ? У меня такое впечатление, что кроме 1 ступени Тополя, которых самим мало (с) - у нас вообще мощных ТТРД нету.

Потом, нормально посчитанная жидкостная боковушка - это значительно лучше РДДТ в смысле повышения ПН. Если ее сделать относительно небольшой по запасу топлива, но длинной (как Союзовская боковушка), то можно избыток тяги реализовать в увеличении массы третьей ступени и ПН. Тогда первая тсупень остается та же, с той же прочностью, а меняется переходник и третья ступень.

И к слову, я таки думаю, что на центр надо РД-180 ставить, боковухи - короткие! - на РД-191. Т.е. такой увеличенный в 2 раза по массе Союз, со стартовой массой порядка 700-800 тонн с оптимальным разливом топлива. Верхнюю ступень - диаметр 4.1, двигатель тот же РД-191. Итого получается 1 РД-180 и 5 РД-191. Что вполне сравнимо с Протоном, притом что ПН шагнет за 25 тонн, я думаю. 'легкая' версия - с УРМ-2, он же 2-я ступень Союза-2 и без боковушек.

По поводу парусности - сильно спорно. 4 боковухи имеют большую суммарную площадь, чем две большие. Если уж на то пошло, то две большие имеют парусность больше, чем одна - т.е. продольная компоновка бака.

[fagot]

Ага, и где у нас есть РДДТ? У меня такое впечатление, что кроме 1 ступени Тополя, которых самим мало (с) - у нас вообще мощных ТТРД нету.

Отечественную твердотопливную промышленность надо развивать, а то совсем загнется.

Потом, нормально посчитанная жидкостная боковушка - это значительно лучше РДДТ в смысле повышения ПН.

Лучше, но РДТТ проще сделать желаемого размера и тяги.

И к слову, я таки думаю, что на центр надо РД-180 ставить, боковухи - короткие! - на РД-191. Т.е. такой увеличенный в 2 раза по массе Союз, со стартовой массой порядка 700-800 тонн с оптимальным разливом топлива. Верхнюю ступень - диаметр 4.1, двигатель тот же РД-191. Итого получается 1 РД-180 и 5 РД-191. Что вполне сравнимо с Протоном, притом что ПН шагнет за 25 тонн, я думаю. 'легкая' версия - с УРМ-2, он же 2-я ступень Союза-2 и без боковушек.

Это без дросселирования получается центр будет вчетверо больше боковухи, а у Союза - примерно вдвое. На третьей ступени РД-191 явно не понадобится. И может тогда уж вообще триатлас делать?

По поводу парусности - сильно спорно. 4 боковухи имеют большую суммарную площадь, чем две большие. Если уж на то пошло, то две большие имеют парусность больше, чем одна - т.е. продольная компоновка бака.

В любом продольном сечении 4 боковухи будут иметь меньшую площадь, а мидель при равной высоте боковух не изменится.