Давайте совершенствовать технику.

[hcube]

Ну, считать ПН мне честно говоря лениво ;-). Я ее оцениваю 'на глаз', главное, чтобы конструкция была изящная.

Итак, иллюстрирую решение задачи.

Дано - мы хотим сделать РН с масштабируемой массой (то есть стартовой тягой), но не хотим перетяжелять конструкцию второй ступени под избыточную прочность.

Решение - использовать пакетную схему, когда вторая ступень несет сама себя, а тяга боковых блоков первой ступени передается (через специализированный переходник-кольцо на верху второй) непосредственно на третью ступень. Тогда баки второй ступени надо расчитывать на тягу двигателя ТОЛЬКО второй ступени. Ну, учитывая что мы хотим использовать боковушки - бак кислорода - это конус, бак керосина - цилиндр. Все по форме боковушки, как в Союзе, только диаметры больше. Еще есть второе силовое кольцо - внизу, но оно не испытывает сжимающих нагрузок, а на растяжение кольцо работает очень хорошо.

Навскидку - можно принять массу второй ступени как удвоенную массу Р-9, с тройной заправкой. Массу ББ - как 1 массу Р-9, с одинарной заправкой. Массы и заправки третьих ступеней - известны ;-).

Дано - мы хотим избавиться от УВТ, но сохранить при этом простой двигатель и возможность управления.

Решение - отделяем мух от котлет - ставим на пакет только ОДИН двигатель с УВТ - на второй ступени. Остальные ТАКИЕ ЖЕ, унифицированные на 80% с ним двигатели делаем без УВТ. Более того, ставим на ту же вторую ступень один без-УВТшный двигатель, чтобы получить правильное соотношение масс и большой внешний диаметр этой ступени. Двигатель УВТ при этом сделан в виде ТНА и набора качающихся камер (4 штуки в 1 плоскости каждая).

Этим же выстрелом убиваем ЕЩЕ одного зайца - оптимизацию тяговооруженности. После отрыва, когда боковушки вырабатывают порядка 30% топлива - выключаем без-УВТшный двигатель ЦБ. Тяга ЦБ падает на 50-60% , но зато мы вырабатываем топливо медленнее, чем боковушки. И к концу их работы остается достаточный резерв для работы второй ступени. ЦБ в этом варианте 'работает' на растяжение.

Ну, третьи ступени - это просто банально. Берем подходящую по тяговооруженности и прочности и ставим ;-). В частном случае с 8 ББ - ставим на пакет просто еще одну вторую ступень, как предлагалось для Ангары-8. Тогда пакет почти вырождается в первую ступень, а вторая первая становится просто второй.
Если ББ мало - 2 или 3 - ставим 3 ступень Союза. Если 4-5-6 - потяжелее, что-то типа 2й ступени Зенита. 7-8 - свою же первую ступень ;-).

[STEP]

Водород на третий ступени это правильно. Почти двухкратный рост грузоподъемности того стоит.

А если менять вторую ступень, то тогда и ее на водород надо переводить. Все равно водородная инфраструктура для третьей ступени уже будет.

 Из того, что можно сделать "ничего не меняя" - можно дросселировать ЦБ. Правда, возникнет вопрос о высоте разделения ступеней и скоростном напоре при разделении.

 По поводу третьей водородной ступени - а почему бы просто не закупить Centaur для использования на Союзе?

Я уже пробовал "закупить" Кентавр. При установке его на пакет Союза У масса ПН с Байконура получилась 10,8 т. Правда ступень там тяжеловата, и двигатель имеет не самый лучший импульс, но за то она летает и дает ощутимый прирост при том, что весит меньше Блока И на 8 т меньше (17, вместо 25).

При доведении массы водородного блока до 25 т и установки двигателя с характеристиками КВД, масса ПН поднимется до 12,7 т.

Можем купить и Кентавр, но я сторонник поддержки отечественного производителя.

[STEP]

Ну, считать ПН мне честно говоря лениво ;-). Я ее оцениваю 'на глаз', главное, чтобы конструкция была изящная.

Итак, иллюстрирую решение задачи.

Дано - мы хотим сделать РН с масштабируемой массой (то есть стартовой тягой), но не хотим перетяжелять конструкцию второй ступени под избыточную прочность.

Решение - использовать пакетную схему, когда вторая ступень несет сама себя, а тяга боковых блоков первой ступени передается (через специализированный переходник-кольцо на верху второй) непосредственно на третью ступень. Тогда баки второй ступени надо расчитывать на тягу двигателя ТОЛЬКО второй ступени. Ну, учитывая что мы хотим использовать боковушки - бак кислорода - это конус, бак керосина - цилиндр. Все по форме боковушки, как в Союзе, только диаметры больше. Еще есть второе силовое кольцо - внизу, но оно не испытывает сжимающих нагрузок, а на растяжение кольцо работает очень хорошо.

Навскидку - можно принять массу второй ступени как удвоенную массу Р-9, с тройной заправкой. Массу ББ - как 1 массу Р-9, с одинарной заправкой. Массы и заправки третьих ступеней - известны ;-).

Дано - мы хотим избавиться от УВТ, но сохранить при этом простой двигатель и возможность управления.

Решение - отделяем мух от котлет - ставим на пакет только ОДИН двигатель с УВТ - на второй ступени. Остальные ТАКИЕ ЖЕ, унифицированные на 80% с ним двигатели делаем без УВТ. Более того, ставим на ту же вторую ступень один без-УВТшный двигатель, чтобы получить правильное соотношение масс и большой внешний диаметр этой ступени. Двигатель УВТ при этом сделан в виде ТНА и набора качающихся камер (4 штуки в 1 плоскости каждая).

Ну, третьи ступени - это просто банально. Берем подходящую по тяговооруженности и прочности и ставим ;-). В частном случае с 8 ББ - ставим на пакет просто еще одну вторую ступень, как предлагалось для Ангары-8. Тогда пакет почти вырождается в первую ступень, а вторая первая становится просто второй.
Если ББ мало - 2 или 3 - ставим 3 ступень Союза. Если 4-5-6 - потяжелее, что-то типа 2й ступени Зенита. 7-8 - свою же первую ступень ;-).

Лень - двигатель прогресса.
Инженер - человек ленивый. Посему, прежде чем что-то делать, он считает (а стоит ли)

Если уж совсем лениво, то дайте мне некоторые исходники, и я посчитаю. Народу будет интересно.

[hcube]

Да, относительно пользы водорода. Польза, НЕСОМНЕННО, есть. Но водород - это 'последний апгрейд' для РН, когда ничто другое уже не помогает. С точки зрения оптимизиции, не менее интересно добиться результата на керосине. В чем-то Технократ прав - движки 60-х годов разработки, сделанные по современным техпроцессам, могут быть очень и очень дешевы. Т.е. ВСЯ РН может быть очень недорогой. А тогда (учитывая, что 'максимальная' керосинка моего варианта вытягивает на орбиту порядка 30 тонн) уже не суть важна конкретная ПН, важно соотношение ПН/деньги.

[STEP]

Кстати. Можно немного заняться "ХИМЕРАМИ". Т.е. туловище от одного зверя, голова от другого.
Требуются заготовки. У кого есть различные качественные характеристики верхних ступеней и ВБ (масса топлива, конструкции, желательно с разбивкой по элементам, характеристики двигателя), просьба присылать. Попробуем ставить на низ реальные вещи, даже если реально фирмы не дружат и такая химера невозможна по "политическим" соображениям. Кто знает. Ведь встал же Блок Д на Протон.

[STEP]

Да, относительно пользы водорода. Польза, НЕСОМНЕННО, есть. Но водород - это 'последний апгрейд' для РН, когда ничто другое уже не помогает. С точки зрения оптимизиции, не менее интересно добиться результата на керосине. В чем-то Технократ прав - движки 60-х годов разработки, сделанные по современным техпроцессам, могут быть очень и очень дешевы. Т.е. ВСЯ РН может быть очень недорогой. А тогда (учитывая, что 'максимальная' керосинка моего варианта вытягивает на орбиту порядка 30 тонн) уже не суть важна конкретная ПН, важно соотношение ПН/деньги.

Все правильно. Везде надо действовать с разумом. К сожалению у Технократа ракета вылетает за 400 т, а это губит все. Сделать РН в 400 т стартовой массы на максимальную ПН на керосине уже нельзя. Тут нужен водород, который даст предел для данного стартовика. Ну а чтобы узнать, стоит ли такого предела достигать, надо посчитать, во что он обойдется.

[hcube]

Так...
Ну давай конкретно ;-)

Считается - модульная РН на базе РД-111.

http://www.astronautix.com/engines/rd111.htm

ЦБ - двигатели - два РД-111, тяга - 125(160) тонн х2, УИ - 270(311) сек. Вес ЦБ - 2.5 веса первой ступени Р-9 (10 тонн веса, 200 тонн заправки)

ББ - двигатели - один РД-111, вес - 4 тонны, заправка - 60 тонн.

Третья ступень

Варианты с 0,2,3 ББ - третья ступень Союза, она же - УРМ-2

Масса - 2.5 тонны, заправка 25 тонн, тяга - 30 тонн, УИ - 326 сек.

Варианты с 4, 5 и 6 ББ - вторая ступень новой разработки, диаметр 4м, двигатель - РД-108В (с увеличенным соплом). Масса ступени - 6 тонн, заправка - 60 тонн, тяга двигателя - 95 тонн, УИ - 310 сек.

Варианты с 7 и 8 ББ - первая ступень той же РН, только с вакуумным УИ. Ну, может 2-3 сек добавить на сопловой насадок.

Двигатель ЦБ во всех схемах гасится по условию превышения тяги над текущим весом РН более чем на 20% плюс тяга отключаемого двигателя. Т.е. чтобы оставшиеся двигатели тянули РН с тягой в 120% от веса.

[X]

А кто-нибуть смотрел что дает использование метана на 2-й и 3-й ступенях, а может и сразу на всех ступенях?

[hcube]

На пакете, да еще с низкоимпульсными двигателями - нет смысла. Не будет заметного выигрыша.

А вот на третьей ступени - в принципе можно. Но метан - неотработанное топливо. На нем пока ни один двигатель не вышел на летные испытания. Вот Вега полетит - вроде это будет первая метановая РН.

[X]

Просто не хотелось много разных компонентов топлива в ракету заливать да и конструкция легче/проще получается, если на метане.
И еще вопрос    а можно в ракете типа Циклон поставить сбрасываемые крылья на вторую ступень и какую то часть участка выведения ити на рулевиках (возможно их тогда прийдется взять от первой ступени), а когда крылья станут не эффективными - сбросить и включить маршевый.

[Дем]

А может отказаться от одновременности сброса ББ в вариантах с 4-6-8 ББ и сбрасывать их в два-три приёма?
(Т.е. и размер их баков соответственно разный будет)

Или - одинаковый, но не дросселировать ЦБ, а пользоваться топливом ББ (но не всех, а некоторых - которые раньше и сбросить)

Проблемы с расстыковкой шлангов есть конечно - но в шатле вообще водород качают, и ничего.

А кто-нибуть смотрел что дает использование метана на 2-й и 3-й ступенях, а может и сразу на всех ступенях?

Метан, в принципе, от керосина почти не отличается. С другой стороны и проблем с работой с ним практически нет - температура как у кислорода.

[X]

> Метан, в принципе, от керосина почти не отличается. С другой стороны и проблем с работой с ним практически нет - температура как у кислорода.

А это значит применение единого топливного отсека как на РН на высококипящих компонентах только без вторичной герметизации (что гораздо проще и легче) и топливные магистрали попроще и теплоизоляция...  Процентов 10-15 сухого веса (или хотя бы 5) можно так выиграть?  

[hcube]

Можно, я думал над этим. Но задница подсказывает (с) что выигрыш от неодновременной расстыковки будет ОЧЕНЬ малый, настолько, что можно вообще с этим не заморачиваться. Ну, на уровне одного процента роста ПН.

[X]

Да, об этом. Спасибо.
Очень прошу подробно рассказать все, что имеете по этому рисунку. Кто сделал, что изображено и какие предполагаются характеристики. Я мимо этого рисунка проскочил.

Как найду откуда я эту картинку взял, сразу выложу. Пока только картинка  

Ищи поскорее. Мне не терпится узнать, цилиндрический ли там ЦБ, или я это сам выдумал  

На картинке изображена РН "Союз-3"/"Онега" с ПКК "Клипер" образца "лета 2005г.". Ее блок 2-й ступени в большинстве вариантов весьма похож на таковой от РН "Аврора" (см. НК №6.2001). Диаметр верхней цилиндрической части - 3440, нижней - 2660.
Блок 3-ей ступени РН "Союз-3"/"Онега" - кислородно-водородный. Масса ПН на НОО - до 15т.

[X]

(копия из 'Клиппера')

Далее - по ступеням. Первая - два РД-111. Это МОЕ ноу-хау. Один - с упрощенной ПГС, без УВТ. Второй - аналогично РД-120 на Зените - 'вразброс', с качанием каждой камеры в одной плоскости. ТАк мы убиваем сразу несколько зайцев :
- получаем дроселлирование на недроселлируемом двигателе - в нужный момент отключаем центральный РД-111 и летим на 'рулевом'.
- получаем УВТ на двигателе без УВТ. Причем один РД-111 с качанием камер на 45 градусов позволит отказаться от УВТ на ВСЕХ блоках первой ступени. Т.е. существенно удешевить РН.
- получаем нужную тягу ЦБ, позволяющий вешать на него большое количество боковушек.

Вставка: Позволю ремарку. Похожая схема с разнесением 2-го 4-камерного ЖРД по углам для управления использовалась в проекте РН "Аврора" (см. НК №6 2001), а также в некоторых вариантах РН "Союз-3"/"Онега" - потомках "Авроры".

Потом переходит на половинную тягу - и полугорячее разделение - опять же МОЕ ноу-хау.

Похожее "полугорячее разделение" используется довольно давно с опережающим включением рулевых ЖРД 2-й ступени при отключении ЖРД 1-й ступени. Пример - МБР 8к84/УР-100 (с 1965г.) и РН 11к77 "Зенит" (с 1985г.).
Так что мало чего осталось "нового на свете, что не известно... мудрецам" в части РН на ЖРД.
Посему рекомендую по возможности просматривать разработки прошлых лет лет, эпох и веков - там много интересного!

[hcube]

Ну, по поводу МОЕ - это я погорячился, в процессе спора с Технократом ;-). Сама по себе идея, конечно, еще аж с Протона известна. Я имел в виду применение ее в конкретном случае.

А вот были ли случаи осознанного отключения одного из двигателей для снижения тяги без дроселлирования? Мне в голову приходит С-5, у него вроде центральные F1 и J2 отключались, и Атлас-2, по моему - у него движки вообще сбрасывались ;-).

[STEP]

Ну, по поводу МОЕ - это я погорячился, в процессе спора с Технократом ;-). Сама по себе идея, конечно, еще аж с Протона известна. Я имел в виду применение ее в конкретном случае.

А вот были ли случаи осознанного отключения одного из двигателей для снижения тяги без дроселлирования? Мне в голову приходит С-5, у него вроде центральные F1 и J2 отключались, и Атлас-2, по моему - у него движки вообще сбрасывались ;-).

У Атласа пара движков сбрасывалась изначально. Центральные двигатели у Сатурна отключались.
У Н-1, при штатной работе двигателей первой ступени, на конечном этапе должны были отключаться 6 центральных движков. Если происходили аварии двигателей, то в зачет шли аварийные и диаметральные им двигатели.
У некоторых ракет на время отключается маршевый двигатель второй ступени, и полет продолжается на управляющих движках.
Т.ч. различные виды "дросселирования" активно применяются.

[STEP]

Да, об этом. Спасибо.
Очень прошу подробно рассказать все, что имеете по этому рисунку. Кто сделал, что изображено и какие предполагаются характеристики. Я мимо этого рисунка проскочил.

Как найду откуда я эту картинку взял, сразу выложу. Пока только картинка  

Ищи поскорее. Мне не терпится узнать, цилиндрический ли там ЦБ, или я это сам выдумал  

На картинке изображена РН "Союз-3"/"Онега" с ПКК "Клипер" образца "лета 2005г.". Ее блок 2-й ступени в большинстве вариантов весьма похож на таковой от РН "Аврора" (см. НК №6.2001). Диаметр верхней цилиндрической части - 3440, нижней - 2660.
Блок 3-ей ступени РН "Союз-3"/"Онега" - кислородно-водородный. Масса ПН на НОО - до 15т.

Спасибо за инфу.
Значит, что благодаря недоразумению возникла свежая идея. Я тут ее слегка домозгую и расскажу народу, что получилось

[STEP]

По метану.
Тут была в свое время ругань. Я тогда не встрял.  
Я в свое время приметил, что соотношение компонентов метан-кислород близко к АТ-НДМГ. Тогда я попробовал "залить" эту пару в Протон. Правда пришлось удлинить боковушки за счет скошеных конусов и залить 2-ю и 3-ю ступени под завязочку (двигатели пришлось ставить в ведра, а лучше делать их утопленниками). Получилась ракета несколько более легкая, за счет горючего, и слегка с большей ПН, примерно 21 т.
Выигрыша почти нет, но за то можно запускать с любого космодрома не боясь экологов
Выводы о необходимости такой ракеты делайте сами.

На досуге поищу расчеты и выложу их.

[X]

Уважаемый, ваша гимнастика ума скореее всего останется только гимнастикой, потому что государство уже ничего не способно построить, а частников нет, и вряд ли будут. В любом случае у государства есть уже проекты и оно отказываться от них в вашу пользу не будет, если вы способны создать частную фирму и делать то что вы предлагаете, тогда это совсем другое дело, но вы отказались от этого, так кто другой возьмется?

Я вот предлагаю совершенствовать Энергию, это гораздо более перспективно, и можно провернуть в будущей частной компании, если нам ее позволят создать. Кто хочет - пусть присоединяется. А то здесь Энергию опять уже закрыли...