Надувная ракета

[Ворон]

Слышал, Лавочкины делают оболочки на давление до 200 атм. Или это не так?

 Да делают и больше, на 500, например. Вопрос в массе оболочки.

[carlos]

намотать нитью оболочку вроде сильфона. Она сложится "гармошкой".

Сомнительное удовольствие Обычный "жесткий" монокок наматывается по уравнению 4-го порядка, а уж сильфон из органопласта... Это что-то уму не растяжимое Кроме того, там же епаксидка, материал великий, но хрупкий.

Плёнку тоже можно сделать предварительно - некий тканый материал. Но будут нехилые проблемы с герметизацией.

И кроме того, тогда теряется важное преимущество композита: вместо грубо говоря единой нити мы получаем неизвестно что. Да к тому же тогда не обойтись без второго по великости (после епаксидки) изобретения человечества - гвоздей...

[Ворон]

намотать нитью оболочку вроде сильфона. Она сложится "гармошкой".

Сомнительное удовольствие Обычный "жесткий" монокок наматывается по уравнению 4-го порядка, а уж сильфон из органопласта... Это что-то уму не растяжимое Кроме того, там же епаксидка, материал великий, но хрупкий.

 Ну как сказать, ребята мотают, например, шлемы для гонщиков, оно во-первых, сложной формы, во-вторых там есть отверстие "куды голову пихать".
 Ничо, мотают и за "приемлемые деньги".

 А сильфон, собственно - "складной цилиндр".

 

Плёнку тоже можно сделать предварительно - некий тканый материал. Но будут нехилые проблемы с герметизацией.

И кроме того, тогда теряется важное преимущество композита: вместо грубо говоря единой нити мы получаем неизвестно что. Да к тому же тогда не обойтись без второго по великости (после епаксидки) изобретения человечества - гвоздей...

 Не, нить будет единая - зачем резать ткань, если можно сразу сделать кусок нужного размера?

 Гвозди будут Жидкие!  
 Склеить это можно, прошить той же нитью и склеить.
 И не надо говорить "Низя!" - вон Дримлайнер собрались клеить, а в нём "живые людишки" летать должны.

[Пришелец]

А какие, простите, рассматриваются компоненты топлива?  Ведь они, можно сказать, напрямую влияют на материал бака. И газ наддува - тоже интересная вещь . Представляете - тканной бак и гелиевый наддув    

Может делать баки полумягкими - с металлическими днищами и шпангоутами. А к шпангоутам крепить мягкую цилиндрическую оболочку. Наверное есть смысл перевязать понаружи верхний и нижний шпангоуты стержнями (сделать ферму). Ато как-то смутно представляется как держать соосность ПН и ступени.

[Ворон]

А какие, простите, рассматриваются компоненты топлива?  Ведь они, можно сказать, напрямую влияют на материал бака. И газ наддува - тоже интересная вещь . Представляете - тканной бак и гелиевый наддув    

Может делать баки полумягкими - с металлическими днищами и шпангоутами. А к шпангоутам крепить мягкую цилиндрическую оболочку. Наверное есть смысл перевязать понаружи верхний и нижний шпангоуты стержнями (сделать ферму). Ато как-то смутно представляется как держать соосность ПН и ступени.

 Делали композитный баллон именно под гелий, причём высокого давления - тот самый гелий для наддува хранить.

 Под избыточным давлением 2 атмосферы эти гибкие баки станут жесткими, не хуже того же алюминия, который хорошо если собственный вес ракеты держит без наддува.

[Пришелец]

Видел я тот баллон - металлическая оболочка, а по верх нее намотан пластик. А у нас металлическая оболочка предусматривается? Если да, то это ж меняет дело    

Держать вес - это бесспорно, здесь вы абсолютно правы. Но незабываем, что у нас есть еще один бак и их надо объединить в жесткую конструкцию, закрепить приборы, а сверху поставить еще одну ступень и ПН. Здесь необходим жесткий скелет (ферменной конструкции), который в разобраном виде тоже "поместится в рюкзаке".
Без скелета никуда!!!        

[carlos]

Ну как сказать, ребята мотают, например, шлемы для гонщиков, оно во-первых, сложной формы, во-вторых там есть отверстие "куды голову пихать".
Ничо, мотают и за "приемлемые деньги".

А сильфон, собственно - "складной цилиндр".

Ну шлем - это тот же самый монокок, те же два отверстия (куда голову вставляют и из которого смотрят). У монокока тоже самое - одно для сопла, другое для воспламенителя. Более того, теория позволяет сделать еще два дополнительных отверстия. Так что шлем тут не аргумент. Намотать силифон будет сложнее. К тому же хрупкость эпоксидки. А насчет складного цилиндра - почему бы не попробовать а-ля раскладной стаканчик? Помните, были такие?

[carlos]

Здесь необходим жесткий скелет (ферменной конструкции), который в разобраном виде тоже "поместится в рюкзаке".
Без скелета никуда!!!        

Щчитать надо. Оправдан ли такой переход от несущих баков к подвесным... Хотя, если цель - сделать складную ракету любой ценой - то это наверное единственный реальный вариант.

[Ворон]

Здесь необходим жесткий скелет (ферменной конструкции), который в разобраном виде тоже "поместится в рюкзаке".
Без скелета никуда!!!        

Щчитать надо. Оправдан ли такой переход от несущих баков к подвесным... Хотя, если цель - сделать складную ракету любой ценой - то это наверное единственный реальный вариант.

 carlos я не сторонник складных баков в "чистом виде", просто хочу сказать, что идея реализуема, "если хочется".

 Вообще интереснее обычные композитные баки с металлической гильзой внутри - решение проблемы герметичности и химического контакта и силовой композитной "обкруткой".

[carlos]

Да, но нам-то ведь предложено обсудить именно складную ракету, более того, надувную Кстати, про надуваемость. (Еще сегодня днем на работе в голову пришло, когда про пиво подумал.) Эти полуторалитровые пивные бутылки - их же на пивзавод поставляют в виде заготовок: само горлышко и с ним маленькая такая пластиковая "колбаска". Перед заполнением эту заготовку раздувают до размеров нормальной бутылки. Мораль в чем? В том, что нам не обязательно нужна ракета, которую будут многократно надувать-сдувать. Достаточно такой, которую можно один раз надуть и зафиксировать в таком состоянии.

[STEP]

Да, но нам-то ведь предложено обсудить именно складную ракету, более того, надувную Кстати, про надуваемость. (Еще сегодня днем на работе в голову пришло, когда про пиво подумал.) Эти полуторалитровые пивные бутылки - их же на пивзавод поставляют в виде заготовок: само горлышко и с ним маленькая такая пластиковая "колбаска". Перед заполнением эту заготовку раздувают до размеров нормальной бутылки. Мораль в чем? В том, что нам не обязательно нужна ракета, которую будут многократно надувать-сдувать. Достаточно такой, которую можно один раз надуть и зафиксировать в таком состоянии.

Меньше надо пить. Пить меньше надо. Надо пить меньше. Меньше пить надо. Пить надо меньше. Надо меньше пить...
     

[Николай]

Обматывать металлические конструкции волокном и обмазывать все это эпоксидкой, это как-то не очень. Металлический разборный скелет внутри или снаружи надувной оболочки - это вполне возможно. Допустим, этот скелет соединяет два стыковочных узла на двух противоположных торцах надувного цилиндра, тогда это готовый модуль. Но надувная ступень - это и холодный кислород в момент заправки и ... и что ещё?

[carlos]

...
     

Это вы к чему это клоните?  

[Ворон]

Да, но нам-то ведь предложено обсудить именно складную ракету, более того, надувную Кстати, про надуваемость. (Еще сегодня днем на работе в голову пришло, когда про пиво подумал.) Эти полуторалитровые пивные бутылки - их же на пивзавод поставляют в виде заготовок: само горлышко и с ним маленькая такая пластиковая "колбаска". Перед заполнением эту заготовку раздувают до размеров нормальной бутылки. Мораль в чем? В том, что нам не обязательно нужна ракета, которую будут многократно надувать-сдувать. Достаточно такой, которую можно один раз надуть и зафиксировать в таком состоянии.

 Нет, а как же бак-то проверять? Его прежде проверяют повышенным давлением, так что не получится ракету "сделать на старте".
 Хотя, может, это предрассудок - твердотопливную ракету никто не проверяет заранее.  

[Ворон]

Обматывать металлические конструкции волокном и обмазывать все это эпоксидкой, это как-то не очень. Металлический разборный скелет внутри или снаружи надувной оболочки - это вполне возможно. Допустим, этот скелет соединяет два стыковочных узла на двух противоположных торцах надувного цилиндра, тогда это готовый модуль. Но надувная ступень - это и холодный кислород в момент заправки и ... и что ещё?

 Вообще, интересно передать усилие минуя топливный бак сразу на бак окислителя, хотя это здорово усложнит конструкцию.

 Другое важнее - для контакта с тем же кислородом желательно сделать металлическую "гильзу" в каком-то виде - она обеспечит герметичность, которая внешнему композитному слою, в общем не нужна.
 Но как это сделать в складном варианте, я не представляю.

[STEP]

Да ребяты. Почитал я ..., подумал ..., и пошел паять-фрезеровать люменевый бак, обычный :?
     

[hcube]

А давайте посчитаем ;-)

Дано - 'надувная РН', предположительно двухступенчатая. Двигатель - скажем, аэроспайк. Водородный, ессно.

Скажем, условный вес РН - 100 тонн. Из них 5 тонн - ПН. Деление по ступеням - 60 тонн первая ступень, 35 - вторая. ПН уточним после расчета ;-)

Вес ступени грубо говоря сложится из двух комонент - вес газа наддува - гелия - и вес оболочки. Давление газа наддува должно быть при диаметре такой РН в 4 метра не менее 4-5 атмосфер - чисто из соображений 'непроваливания' второй ступени в первую. Во второй при том же диаметре - давление наддува не менее 1 атмосферы.

Веса двигателей - скажем один Вулкан-2 на первую ступень - УИ 434/318, тяга 134 тонны - вес 1.8 тонны, соотношение горючее-окислитель 6.8, и один RL-50 на вторую - УИ 472, тяга 29.5 тонн, вес 500 кг, соотношение горючее-окислитель - 5.5.

Далее, масса баков... я не шибко большой спец, нарыл тут формулу... примерно h равна P*R/сигма. P у нас - 500 КПа, R - 2.5 метра, сигма - 3 ГПа (допустим, у нас углепластик половинной прочности ;-) Получаем 500*2.5/1000000 = 1.25 мм. Стеночка в 1.25 мм будет нормально держать 5 атмосфер давления наддува. Далее, 60 тонн LOX-LH2 при 5 метрах диаметра будут занимать 11 метров длины бака. То есть это будет 30*11 = 330 м2 площади, плюс еще накинем столько же на днища и локальные усиления - 600 м2 при толщине 1.25 мм. Итого получаем обьем стенки бака 0.8 кубометра и вес - примерно 1.5 тонны. Вместе с двигателем получаем 3.2 тонны.
Давление наддува - 5 атмосфер, ХОЛОДНЫМ гелием. Обьем бака - 200 кубометров, удельный вес гелия при температуре -250С - порядка 0.5 кг на кубометр. На 200 кубеметров получается примерно тонна ;-).
Итого масса ступени - 4.5 тонны. Это минуморум, меньше сделать нельзя в принципе.

Далее, аналогично, вторая ступень - стенка 0.2 мм вверху и 0.7 внизу, средняя - 0.5, длина - 5 метров. Вес по той же формуле - 0.3 тонны. Плюс 500 кг двигателя. Вес газа наддува - 100 кг. Вес ступени - 1 тонна.

STEP, ваш выход ;-) Параметры я дал, посчитайте плиз ПН на LEO185 ;-). По моим ощущениям, должно получиться что-то в районе 7-8 тонн...

[Ворон]

hcube нафига вам сдались 4 атмосферы, а?

 У вас сколько там верхняя ступень с ПН -  около 40 тонн?

 Итак, считаем 2 атмосферы избыточного давления - 20 тонн на кв метр.
 Диаметр 5 метров? - площадь сечения - 19,625 метров.
 Со стороны бака, таким образом, давит 392,5 тонны.

 Пусть перегрузка в конце работы первой ступени 5. (Не будет она нифига 5, если начальная 1,5, первая ступень "на круг" 60 тонн, то она будет 1,5*100/40 = 2,5 - ну там, тяга вырастет, будет 3.)
 Но, "пусть 5g" - 392,5 т / 5 = 78,5 тонн "верха" может держать 2 атмосферы.

 Нафига не нужно 4.  

[hcube]

Ой, блин... и правда... 4 там не надо. Обшибся - посчитал атмосферу как 1 тонну на 1м2, а надо как 10 ;-).

Так, данные по весу задувки и обшивки делим в 3 раза ;-).  Т.е. 1.5 атмосферы давления, вес бака первой ступени - 0.5 тонны (обшивка), 2й - 100 кг, вес ступеней - 3 тонны и 750 кг. Из них 70% - веса двигателей ;-).

[Николай]

Давление должно держать не только вес, но и вибрации и устойчивость.