Тянущая схема - Двигатели на носу ракеты

[STEP]

Да не на бак, а вбок от бака.

 САС Союза относительно мощнее - сразу возникает ускорение 10g, обтекатель даже не наддут, и не особо прочный.

 Ничего, вытаскивает.

Повторяю. Вы никак не будете воздействовать на корпус только в том случае, если развернете двигатели на 90 градусов.

Ну, видимо, есть куча других недостатков этой схемы, кроме упрямства конструкторов, если столь простая и очевидная (с Вашей точки зрения) конструкция, предложенная еще Циолковским, до сих пор не реализована.

Хватит, я умолкаю. Ждите реализацию тянущей схемы, а у меня будет достаточно времени, чтобы наблюдать полеты ракет, выполненых по обычной схеме.

[Ворон]

Да не на бак, а вбок от бака.

 САС Союза относительно мощнее - сразу возникает ускорение 10g, обтекатель даже не наддут, и не особо прочный.

 Ничего, вытаскивает.

Повторяю. Вы никак не будете воздействовать на корпус только в том случае, если развернете двигатели на 90 градусов.

Ну, видимо, есть куча других недостатков этой схемы, кроме упрямства конструкторов, если столь простая и очевидная (с Вашей точки зрения) конструкция, предложенная еще Циолковским, до сих пор не реализована.

Хватит, я умолкаю. Ждите реализацию тянущей схемы, а у меня будет достаточно времени, чтобы наблюдать полеты ракет, выполненых по обычной схеме.

 Да простая причина - преднасос мощный нужен снизу.

 Так топливо само прёт к двигателю, а в случае тянущей схемы его надо "поднимать на башню".

 Это весьма неудобно, потому так никто не пытался делать. Кроме как в САС, где преимущества тянущей схемы очевидны.

 Что касается "исторического наследия" - мы так и летаем на Союзах и Протонах, причём Союз, в известном смысле, тоже "тянущая схема" - бустеры толкают кислородный бак, который тянет топливный бак.
 У шаттла то же самое.

 А вот у Энергии двигатели снизу, вот и получился центральный блок тяжеленный.

[Дмитрий В.]

Что касается "исторического наследия" - мы так и летаем на Союзах и Протонах, причём Союз, в известном смысле, тоже "тянущая схема" - бустеры толкают кислородный бак, который тянет топливный бак.
 У шаттла то же самое.

 А вот у Энергии двигатели снизу, вот и получился центральный блок тяжеленный.

У Р-7 ЖРД тоже снизу, так же как и у "Энергии". У 11к25 блоки А тоже тянут блок Ц! А блок Ц для "водородника" имеет неплохое массовое совершенство. Так что, не надо ля-ля.

[Fakir]

причём Союз, в известном смысле, тоже "тянущая схема" - бустеры толкают кислородный бак, который тянет топливный бак.

Ну этого, видимо, всем и хватает - ситуация с баком упрощается, проблемы со струёй не возникают. Правда, передача усилия на верх баков не упрощает ситуации с устойчивостью - но решение её путём перемещения движков наверх, пожалуй, того не стоит.

Вы попробуйте - возьмите характерные углы расхождения реактивных струй, температуру и скорость струи на расстоянии в 1-5-10-20 м от среза сопла, и прикиньте, на какой угол придётся повернуть сопло, чтобы на баки не пришлось навешивать танковую броню.

[ааа]

Мне эта идея кажется скорее непривычной, чем бредовой. Так уж ее хаять без расчетов - это несколько по-ретроградски. А расчеты из хающих, имхо, вряд ли кто в состоянии сделать. Как и я, впрочем.

Насчет сгорит. Если применить абляционную ТЗ, то вряд ли ее масса значительно увеличит массу баков. Особенно если испаряющееся вещество будет одновременно и конструкционным элементом.  Или элементом топлива. Время работы двигателя ведь совсем небольшое.
Другое соображение. Для такого висящего бака идеально подходят тонкие "нитяные" силовые элементы из современных материалов, работающие на растяжение. Это может значительно облегчить бак по сравнению с традиционными.

Недостатки тоже очевидны. Это меньшая жесткость баков, а, следовательно, просто нереальные проблемы с созданием их динамической модели, особенно с учетом воздействия реактивных струй на стенки баков. Возможно, одной из причин почему "так никто не делает" является именно отсутствие методик расчета.

Если пофантазировать, то можно представить себе подобную ступень, у которой двигатели интегрированы в конструкцию бака (верхняя часть бака является элементом сопла). Для охлаждения бака используется топливо, либо протекающее через каналы охлаждения, либо испаряющееся через капилляры.

[Fakir]

Длинное сопло (если верхняя часть бака будет одновременно и частью сопла, оно частично будет довольно длинным) - это плохо, это потери, это падение тяги и УИ.

[avmich]

Мне эта идея кажется скорее непривычной, чем бредовой. Так уж ее хаять без расчетов - это несколько по-ретроградски. А расчеты из хающих, имхо, вряд ли кто в состоянии сделать. Как и я, впрочем.

Думаю, в нулевом приближении расчёты сделать не так уж сложно. Отклонение струи при выходе из сопла - это классическая задача, в Абрамовиче разобрана. Теплопоток считается по методикам, хорошо описанным, например, в учебнике ЖРД Кудрявцева. Так что, если надо, можно и посчитать, кому охота.

[ааа]

Длинное сопло (если верхняя часть бака будет одновременно и частью сопла, оно частично будет довольно длинным) - это плохо, это потери, это падение тяги и УИ.

Фиг его знает. Есть же аэроспайк с декларируемой кучей преимуществ. И до него рисовали всякие самолетики, у которых днище является соплом с переменной "самоподстраивающейся" длиной.
Я, собственно, отстаивать эту идею под напором аргументов не собираюсь. Просто как-то обидно, когда всякую более-менее свежую идею обхаивают. Как-то в людях разочаровываешься.

Думаю, в нулевом приближении расчёты сделать не так уж сложно.

Не поверите, у нас в универе целый год был курс, посвященный колебаниям жидкости в баках ракет. Довольно сложный предмет при том, что мат.модели упрощены до предела. Что будет происходить в нежестком баке  - вообще темный лес. А тут ведь не просто описание нужно, а конкретные методики проектирования, по которым изделия будут рассчитываться.

[Fakir]

Колебания бака - это уже следующая итерация, если со всем остальным всё (вдруг) окажется приемлимо хорошо. А у меня есть сильные подозрения, что принципиальные проблемы вылезут раньше...

[Ворон]

Что касается "исторического наследия" - мы так и летаем на Союзах и Протонах, причём Союз, в известном смысле, тоже "тянущая схема" - бустеры толкают кислородный бак, который тянет топливный бак.
 У шаттла то же самое.

 А вот у Энергии двигатели снизу, вот и получился центральный блок тяжеленный.

У Р-7 ЖРД тоже снизу, так же как и у "Энергии". У 11к25 блоки А тоже тянут блок Ц! А блок Ц для "водородника" имеет неплохое массовое совершенство. Так что, не надо ля-ля.

 Насколько мне известно, центр Энергии имеет массу 78 тонн, что здорово похуже шаттловского бака вместе с двигателями.

[Ворон]

Колебания бака - это уже следующая итерация, если со всем остальным всё (вдруг) окажется приемлимо хорошо. А у меня есть сильные подозрения, что принципиальные проблемы вылезут раньше...

 Бак будет уравновешиваться за счёт тяги сверху - как вытягивается верёвка.

[Fakir]

Бак может подождать :wink:
Вы про струю что-нибудь скажете - про расходимость, температуру?

[STEP]

Колебания бака - это уже следующая итерация, если со всем остальным всё (вдруг) окажется приемлимо хорошо. А у меня есть сильные подозрения, что принципиальные проблемы вылезут раньше...

 Бак будет уравновешиваться за счёт тяги сверху - как вытягивается верёвка.

Я отлично понимаю, что в статике можно сделать очень легкий бак. Толщина стенок будет хоть из фольги. К примеру, как говорят в МЧС, в презерватив можно четыре ведра воды поместить (им иногда приходится)  Но вот попробуйте такую конструкцию в динамике, и сразу придется ее укреплять. Выигрыш минимальный, если вообще будет, а возни ... :shock:

[Agent]

А что будет с аккустическими нагрузками?
Бетон то как раз они крошат....

[Дмитрий В.]

Насколько мне известно, центр Энергии имеет массу 78 тонн, что здорово похуже шаттловского бака вместе с двигателями.

78 т - это конечная масса блока Ц (с учетом невырабатываемых остатков топлива и газов наддува). Кроме того в состав блока Ц входит хвостовой отсек, воспринимающий все нагрузки от двигателей, а так же значительную часть нагрузок от блоков А и "Бурана" (или грузового контейнера). Добавьте к шаттловскому баку, кроме двигателей, еще остатки топлива и газов наддува, да еще массу силовой конструкции ОС, воспринимающей тягу SSME, вот тогда и сравнивайте!

[Ворон]

Бак может подождать :wink:
Вы про струю что-нибудь скажете - про расходимость, температуру?

 Вот это не могу оценить пока, к сожалению.
 Туп, прошу прощения.

[Ворон]

Насколько мне известно, центр Энергии имеет массу 78 тонн, что здорово похуже шаттловского бака вместе с двигателями.

78 т - это конечная масса блока Ц (с учетом невырабатываемых остатков топлива и газов наддува). Кроме того в состав блока Ц входит хвостовой отсек, воспринимающий все нагрузки от двигателей, а так же значительную часть нагрузок от блоков А и "Бурана" (или грузового контейнера). Добавьте к шаттловскому баку, кроме двигателей, еще остатки топлива и газов наддува, да еще массу силовой конструкции ОС, воспринимающей тягу SSME, вот тогда и сравнивайте!

 Бак шаттла 33,5 тонны, двигатели тонн 10, пусть силовая конструкция передающая усилие от двигателей тож 10 тонн, хотя, мне кажется это и есть та рама, которая на баке со стороны орбитера.
 В любом случае 53,5 тонн примерно против 73,5 - прошу прощения, выше немного ошибся.

 На 20 тонн тяжелее поулчается - невыгодно двигатели внизу ставить.

[Дмитрий В.]

Бак шаттла 33,5 тонны, двигатели тонн 10, пусть силовая конструкция передающая усилие от двигателей тож 10 тонн, хотя, мне кажется это и есть та рама, которая на баке со стороны орбитера.
 В любом случае 53,5 тонн примерно против 73,5 - прошу прощения, выше немного ошибся.

 На 20 тонн тяжелее поулчается - невыгодно двигатели внизу ставить.

Бак сухой - 33.5 (хотя сейчас уже меньше, вроде тонны на 4 уменьшили еще в 80-х) + остатки топлива 10т, остатки газов наддува - еще тонны 2 + 3хSSME 14,5 т  + силовая конструкция под ЖРД - тонн 7. Итого имеем 67т! Так же учтите, что на блоке Ц стояла система пожровзрывопредупреждения и т.п. (что мы пока не учли для Шаттла). А тяга от ЖРД Шаттла передается на внешний бак СНИЗУ!!! Учите матчасть!

[Ворон]

Кстати, помимо отклонения двигателей можно сделать несколько конической, расширяющейся вверх саму ракету.

 Более того, если расположить баки топлива и окислителя параллельно - как на Протоне, то не нужен преднасос внизу. Там просто будет наддув всегда несколько больше начального давления топлива на дно бака.

[Igor]

В принципе если двигатели наверху, то идея аэроспайка кажется наиболее логичной. Конечно нужны новые материалы для бака, ракета естественно раздуется в ширину. Отвергать неплохую идею сходу глупо. Кстати чем опасна динамика для ракеты у которой двигатель наверху? :?: