Технические аспекты "возрождеия" "Энергии&quo

[Дмитрий В.]

1) Эта "сложная конструкция" сложнее планера того же Шаттла и Бурана? Которые имеют массу около тех же 40 тонн.

 2) Да, в плане динамики движения проще поставить ПН сверху. А в плане силовой схемы - сбоку.
 Метания в сторону "верхнего расположения" - просто "синдром пены".

 3) Ну так это будет совершенно новая ракета - и прибыльность от использования компонентов Энергии будет минимальна.

1 - не сложнее, однако грузовой контейнер Шаттла-С имел массу еще больше, чем ГТК Энергии.
2 - в плане силовой схемы - боковое размещение как раз самое неудачное из-за дополнительных изгибающих моментов и необходимости восприятия сосредоточенных сил. Не спасает даже то, что "висящий" ГТК (без двигателей) частично разгружает блок Ц от сжатия...
3 - сильно упрощается конструкция блока Ц и ГО.

[Дмитрий В.]

Плохая у нее универсальность. Простое перераспределение двигателей второй ступени - три оставить, один - переместить на третью ступень, при сохранении стартовой массы, добавило бы ПН тонн на 20, не меньше.

Применение 3-х ступеней приведет к увеличению ПН вряд ли больше, чем на 10%, но добавит геморроя с надежностью и появлением еще одной зоны отчуждения. Кстати, поэтому зарубили 3-хступенчатый вариант Энергии - т.н. четырехбаковую схему, на которую Садовский года 2 убил.

[Ворон]

1) Эта "сложная конструкция" сложнее планера того же Шаттла и Бурана? Которые имеют массу около тех же 40 тонн.

 2) Да, в плане динамики движения проще поставить ПН сверху. А в плане силовой схемы - сбоку.
 Метания в сторону "верхнего расположения" - просто "синдром пены".

 3) Ну так это будет совершенно новая ракета - и прибыльность от использования компонентов Энергии будет минимальна.

1 - не сложнее, однако грузовой контейнер Шаттла-С имел массу еще больше, чем ГТК Энергии.
2 - в плане силовой схемы - боковое размещение как раз самое неудачное из-за дополнительных изгибающих моментов и необходимости восприятия сосредоточенных сил. Не спасает даже то, что "висящий" ГТК (без двигателей) частично разгружает блок Ц от сжатия...
3 - сильно упрощается конструкция блока Ц и ГО.

 1. Грузовой контейнер Шаттла-С - "от Вейда" http://www.astronautix.com/lvs/shuttlec.htm -
 "Stage Number: 2. 1 x Shuttle C Gross Mass: 36,360 kg. Empty Mass: 34,380 kg. Thrust (vac): 696,905 kgf. Isp: 313 sec. Burn time: 120 sec. Isp(sl): 0.000 sec. Diameter: 6.30 m. Span: 6.30 m. Length: 21.00 m. Propellants: N2O4/MMH No Engines: 2. OME Other designations: IHLLV; Interim Heavy Lift Launch Vehicle. Status: Study 1980."
 Однако, поменьше 40 тонн.

 2. "Дополнительные изгибающие моменты" - мифология "в духе Старого".
 На Союзе двигатели боковушек смотрят не в центр масс, возникает изгибающий момент, да. Но компенсируется он креплением к центру и плечо у этой силы в разы больше, потому он не представляет проблемы.

 3. Не упрощается, ГО - может быть, а весь блок будет сложнее, чем вынос двигателей "вбок". Да, при выносе сложнее управление, но сама силовая схема проще.

[Дмитрий В.]

1. Грузовой контейнер Шаттла-С - "от Вейда" http://www.astronautix.com/lvs/shuttlec.htm -
 "Stage Number: 2. 1 x Shuttle C Gross Mass: 36,360 kg. Empty Mass: 34,380 kg. Thrust (vac): 696,905 kgf. Isp: 313 sec. Burn time: 120 sec. Isp(sl): 0.000 sec. Diameter: 6.30 m. Span: 6.30 m. Length: 21.00 m. Propellants: N2O4/MMH No Engines: 2. OME Other designations: IHLLV; Interim Heavy Lift Launch Vehicle. Status: Study 1980."
 Однако, поменьше 40 тонн.

 2. "Дополнительные изгибающие моменты" - мифология "в духе Старого".
 На Союзе двигатели боковушек смотрят не в центр масс, возникает изгибающий момент, да. Но компенсируется он креплением к центру и плечо у этой силы в разы больше, потому он не представляет проблемы.

 3. Не упрощается, ГО - может быть, а весь блок будет сложнее, чем вынос двигателей "вбок". Да, при выносе сложнее управление, но сама силовая схема проще.

1 - грузовой отсек Шаттла-С не мог быть сброшен целиком, и выводился на орбиту вместе с отсеком ДУ, вследствие чего ПН была равна всего 68т. Кстати о развесовке этого отсека я уже писал где-то (пару недель назад). ГТК Бурана-Т должен был сбрасываться практически целиком, за исключением силового кольца, поэтому весовая отдача была не в пример выше чем у Шаттл-С
2 - изгибающие моменты, увы, не мифы - из-за них, возникающих по причине несимметричной схемы Энергии, ее ПН не досчитывалась 20-25 т. И потом, Ворон, плечо надо смотреть относительно оси жесткости, а не ЦМ. Так вот, изгибающий момент от боковой ПН примерно равен m*g*nx*7- для Энергии, грубо, конечно. А на семерке эксцентриситет тяги ББ был не очень велик, что практически не сказалось на массе ББ.

[hcube]

По поводу 10% - позволю себе не согласиться. Масса ЦБ Энергии - порядка 85 тонн. И все они выходят на орбиту. Допустим, мы их делим как 70 и 15 тонн, 15 заливаем примерно 100 тоннами ЖК-ЖВ. Это в сочетании с примерно 100-тонной ПН дает ХС порядка 3 км/с и фактор мультипликации массы - 2. Т.е. мы не выводим на орбиту половину от 85 тонн, но выводим - 15 тонн третьей ступени. 42-15 = 28 тонн экономии ПН. Ну, это расчет грубый, но так... по порядку. Т.е. трехступенчатая Энергия вытащила бы порядка 130 тонн. Резко уменьшились бы проблемы с прочностью бака - бе усилие передавалось бы не через вторую ступень, а через переходное кольцо к третьей ступени и далее через третью. Третья ступень на орбите давала бы готовый 'мегабустер' для разгона тех же 100 тонн к Луне. В общем, куда ни лянь - сплошные плюсы ;-).

[Ворон]

1 - грузовой отсек Шаттла-С не мог быть сброшен целиком, и выводился на орбиту вместе с отсеком ДУ, вследствие чего ПН была равна всего 68т. Кстати о развесовке этого отсека я уже писал где-то (пару недель назад). ГТК Бурана-Т должен был сбрасываться практически целиком, за исключением силового кольца, поэтому весовая отдача была не в пример выше чем у Шаттл-С
2 - изгибающие моменты, увы, не мифы - из-за них, возникающих по причине несимметричной схемы Энергии, ее ПН не досчитывалась 20-25 т. И потом, Ворон, плечо надо смотреть относительно оси жесткости, а не ЦМ. Так вот, изгибающий момент от боковой ПН примерно равен m*g*nx*7- для Энергии, грубо, конечно. А на семерке эксцентриситет тяги ББ был не очень велик, что практически не сказалось на массе ББ.

 1. Шаттл-С вообще "почти самостоятельный корабль" с ДУ и тому подобным.
 Разумеется, если обтекатель делать сбрасываемым на "участке второй ступени" его не надо делать особо облегчённым, может потому он 40 тонн и получился.

 2. Так на ПН вообще усилие передаётся "прямо" - она находится спереди ДУ, которая тоже сбоку. Как у Шаттла.
 У нас есть налицо схема Шаттла, с боковым расположением ДУ - бак он толкает через силовые элементы через центральный отсек, а сам КК - просто "прямо". При этом массовое совершенство у Шаттла выше, чем у Энергии.

[Дмитрий В.]

У нас есть налицо схема Шаттла, с боковым расположением ДУ - бак он толкает через силовые элементы через центральный отсек, а сам КК - просто "прямо". При этом массовое совершенство у Шаттла выше, чем у Энергии.

Ворон, Вы уже неоднократно пытаетесь нас убедить, что ОС Шаттла "толкает" ВТБ через межбаковый отсек последнего. Однако, Вы заблуждаетесь - тяга SSME передается на ВТБ в НИЖНЕМ поясе связи (верхний пояс воспринимает только радиальные и тангенциальные усилия от ОС). Вследствие этого, ВТБ испытывает сжатие в районе приложения тяги SSME (в отличие, кстати, от Бурана, который растягивал блок Ц за счет инерционных нагрузок). Пожелай американцы воспользоваться Вашей схемой с передачей тяги в верхнем поясе связи, им пришлось бы оснастить ОС мощными 20-метровыми лонжеронами общей массой не менее 1500 кг, с соответствующим уменьшением ПН. С уважением, Дмитрий В.

[Дмитрий В.]

По поводу 10% - позволю себе не согласиться. Масса ЦБ Энергии - порядка 85 тонн. И все они выходят на орбиту. Допустим, мы их делим как 70 и 15 тонн, 15 заливаем примерно 100 тоннами ЖК-ЖВ. Это в сочетании с примерно 100-тонной ПН дает ХС порядка 3 км/с и фактор мультипликации массы - 2. Т.е. мы не выводим на орбиту половину от 85 тонн, но выводим - 15 тонн третьей ступени. 42-15 = 28 тонн экономии ПН. Ну, это расчет грубый, но так... по порядку. Т.е. трехступенчатая Энергия вытащила бы порядка 130 тонн. Резко уменьшились бы проблемы с прочностью бака - бе усилие передавалось бы не через вторую ступень, а через переходное кольцо к третьей ступени и далее через третью. Третья ступень на орбите давала бы готовый 'мегабустер' для разгона тех же 100 тонн к Луне. В общем, куда ни лянь - сплошные плюсы ;-).

Уважаемый hcube! К сожалению, вынужден Вас огорчить. Расчеты показвают, что при современном уровне конструктивного совершенства и развития ЖРД, применение 3-х ступеней дает выигрыш в "мю ПН" именно не более 10%.  А теперь, прошу Вас ответить на некоторые вопросы по предложенному Вами варианту:
1) На сколько уменьшится ПН за счет уменьшения тяги блока Ц на четверть (из-за переноса 1-го ЖРД на 3 ступень)?
2) На сколько уменьшится высота и возрастет скоростной напор при разделении 1 и 2 ступени ? Ведь увеличение ХС за счет 3-й ступени очевидно приведет к сокращению длительности АУТ 1-й ступени.
3) Куда упадет блок 2-й ступени массой не менее 60т (в двухступенчастой схеме падает в нейтральные воды Тихого Океана)
4) На сколько уменьшится надежность РН за счет введения еще одного элемента - 3 ступени?
С уважением, Дмитрий В.

[hcube]

1) На сколько уменьшится ПН за счет уменьшения тяги блока Ц на четверть (из-за переноса 1-го ЖРД на 3 ступень)?

Ни на сколько. Четыре ЖРД на блоке Ц избыточны - на треть. Он полностью выполняет программу полета на трех ЖРД - даже при отказе начиная с самого старта. Там же паралельно стоят блоки А, которые до 2 км/с работают - за это время треть блока Ц по топливу вырабатывается.

2) На сколько уменьшится высота и возрастет скоростной напор при разделении 1 и 2 ступени ? Ведь увеличение ХС за счет 3-й ступени очевидно приведет к сокращению длительности АУТ 1-й ступени.

Не приведет. 1-я ступень та же, 2-я - меньше на треть, третья - разница между второй и блоком Ц. Т.е. в длину оно только чуть болше блока Ц - плюс обтекатель. Вес - точно такой же. Падение тяговооруженности на 5% - думаю, это несерьезно ;-). Более того - наоборот, преимущественное использование на старте керосина приведет к РОСТУ ПН.

3) Куда упадет блок 2-й ступени массой не менее 60т (в двухступенчастой схеме падает в нейтральные воды Тихого Океана)

Ну... можно так подобрать время работы, сиречь обьем баков, чтобы падал туда же куда вторая ступень Протона.

4) На сколько уменьшится надежность РН за счет введения еще одного элемента - 3 ступени?

На надежность системы разделения и горячего запуска двигателя. Число двигателей - ровно то же самое. Прошу напомнить недавние случаи незапуска водородника второй ступени ;-).

[unihorn]

Если верить этой новости от 13.05.2005, найденной в архиве Авиакосмического портала украины, то Роскосмос подумывают о востановлении Энергии:

"Роскосмос не исключает возможности реанимации проекта "Энергия-Буран".

Способная выводить в космос полезную нагрузку весом в 100 тонн ракетно-космическая система "Энергия-Буран" в случае необходимости может быть реанимирована.
Об этом сообщил сегодня журналистам заместитель руководителя Федерального космического агентства Александр Медведчиков, передает ИТАР-ТАСС.
"Эта уникальная система была создана преждевременно. Необходимости выводить полезную нагрузку весом в 100 тонн сегодня нет. Если появится такая задача эту систему можно реанимировать", - сказал Медведчиков. Он отметил, что возможное использование многоразовой системы экономически нецелесообразно. "Сегодня дешевле и проще использовать одноразовые ракеты-носители".
По мнению Медведчикова, ракетно-космическая система "Энергия-Буран" "существенно лучше, чем шаттл", поскольку "Энергия" могла выводить в космос не только "Бураны", но и другие полезные грузы. Он напомнил, что всего было произведено два успешных пуска "Энергии". Один раз с "Бураном", второй - "с другой полезной нагрузкой"."

Чем черт не шутит...

[Дмитрий В.]

1) На сколько уменьшится ПН за счет уменьшения тяги блока Ц на четверть (из-за переноса 1-го ЖРД на 3 ступень)?

Ни на сколько. Четыре ЖРД на блоке Ц избыточны - на треть. Он полностью выполняет программу полета на трех ЖРД - даже при отказе начиная с самого старта. Там же паралельно стоят блоки А, которые до 2 км/с работают - за это время треть блока Ц по топливу вырабатывается.

2) На сколько уменьшится высота и возрастет скоростной напор при разделении 1 и 2 ступени ? Ведь увеличение ХС за счет 3-й ступени очевидно приведет к сокращению длительности АУТ 1-й ступени.

Не приведет. 1-я ступень та же, 2-я - меньше на треть, третья - разница между второй и блоком Ц. Т.е. в длину оно только чуть болше блока Ц - плюс обтекатель. Вес - точно такой же. Падение тяговооруженности на 5% - думаю, это несерьезно ;-). Более того - наоборот, преимущественное использование на старте керосина приведет к РОСТУ ПН.

3) Куда упадет блок 2-й ступени массой не менее 60т (в двухступенчастой схеме падает в нейтральные воды Тихого Океана)

Ну... можно так подобрать время работы, сиречь обьем баков, чтобы падал туда же куда вторая ступень Протона.

4) На сколько уменьшится надежность РН за счет введения еще одного элемента - 3 ступени?

На надежность системы разделения и горячего запуска двигателя. Число двигателей - ровно то же самое. Прошу напомнить недавние случаи незапуска водородника второй ступени ;-).

1- тяговооруженность 2-й ступени Энергии оптимальна с точки зрения мю ПН и ее сокращение на 0,25 приведет к потере ПН - не очень намного, но наверняка
2-поскольку вы планируете увеличение ПН то относительные конечные массы 1 и 2 ступени соответственно уменьшатся, а значит уменьшится и их ХС, что приведет к в частности к росту скоростного напора. Для 11к25 -ограничение на   qразд = 130 кгс/кв.м.
Увеличение доли керосиновых ЖРД в общей тяге ведет к уменьшению эффективного УИ, а уменьшающиеся при этом потери ХС на противодавление этого, увы, не компенсируют.
3 - тогда ответьте, плиз, как такое перераспределение масс скажется на мю ПН?
4- надежность уменьшится однозначно, на сколько, сказать трудно, но можно - позднее прикину и скажу точнее. С уважением, Дмитрий В.

[hcube]

1- тяговооруженность 2-й ступени Энергии оптимальна с точки зрения мю ПН и ее сокращение на 0,25 приведет к потере ПН - не очень намного, но наверняка

Она оптимальна для ПОЛУТОРАСТУПЕНЧАТОГО варианта. Для 2.5 ступенчатого оптимальное распределение тяги соовсем другое.

Классический пример, похожий, кстати, по соотношению тяговооруженностей на Энергию - Союз. Полутораступенчатая Р-7 в варианте Спутник вытягивала на орбиту 7 тонн второй ступени плюс примерно 3 тонны ПН. После установки третьей ступени она же стала вытягивать 2.5 тонны третьей ступени и 7.5 тонн ПН - общий вес только чуть больше, но ПН (которая нам как раз интересна) возросла в 2 с лишним раза.

[Ворон]

Ворон, Вы уже неоднократно пытаетесь нас убедить, что ОС Шаттла "толкает" ВТБ через межбаковый отсек последнего. Однако, Вы заблуждаетесь - тяга SSME передается на ВТБ в НИЖНЕМ поясе связи (верхний пояс воспринимает только радиальные и тангенциальные усилия от ОС). Вследствие этого, ВТБ испытывает сжатие в районе приложения тяги SSME (в отличие, кстати, от Бурана, который растягивал блок Ц за счет инерционных нагрузок). Пожелай американцы воспользоваться Вашей схемой с передачей тяги в верхнем поясе связи, им пришлось бы оснастить ОС мощными 20-метровыми лонжеронами общей массой не менее 1500 кг, с соответствующим уменьшением ПН. С уважением, Дмитрий В.

 Усилие передаётся не на корпус водородного бака, а на силовую раму на баке - она очень хорошо видна на фотографиях отделяющегося бака.
 А эта силовая рама передаёт усилие уже на центральный отсек.

 "Нижнего пояса" там практически нет - в том смысле, что водородный бак не нагружен осевым усилием.

[Ворон]

Что касается третьей ступени - был такой проект для шаттла грузоподъёмностью 150 тонн, не помню как точно назывался.

 Вот он - http://www.astronautix.com/lvs/shuttlez.htm - только малость ошибся там нет грузоподъёности, а только указано, что есть 3-я ступень с 181-тонной топлива.

[Дмитрий В.]

Усилие передаётся не на корпус водородного бака, а на силовую раму на баке - она очень хорошо видна на фотографиях отделяющегося бака.
 А эта силовая рама передаёт усилие уже на центральный отсек.

 "Нижнего пояса" там практически нет - в том смысле, что водородный бак не нагружен осевым усилием.

Упс! А, куда же, по-Вашему передаются усилия с этой рамы (точнее, фермы)? И что Вы имеете ввиду под Центральным отсеком?
Все продольные, часть радиальных и тангенциальных усилий через стержни этой фермы передаются на бак ЖВ ВТБ и воспринимаются вваренными в бак силовыми шпангоутами и усиленными стрингерами.

[Дмитрий В.]

1-Она оптимальна для ПОЛУТОРАСТУПЕНЧАТОГО варианта. Для 2.5 ступенчатого оптимальное распределение тяги соовсем другое.

1- И какое же распределение оптимально для "2,5"- ступенчатого (а я-то, наивный всю жизнь думал, что количество ступеней есть число целое, видать мои преподы в институте - ракетчики со стажем - полные олухи были :cry: ) варианта? И, если не секрет, каким методом оптимизации Вы пользовались для расчета этого распределения.

[Ворон]

Усилие передаётся не на корпус водородного бака, а на силовую раму на баке - она очень хорошо видна на фотографиях отделяющегося бака.
 А эта силовая рама передаёт усилие уже на центральный отсек.

 "Нижнего пояса" там практически нет - в том смысле, что водородный бак не нагружен осевым усилием.

Упс! А, куда же, по-Вашему передаются усилия с этой рамы (точнее, фермы)? И что Вы имеете ввиду под Центральным отсеком?
Все продольные, часть радиальных и тангенциальных усилий через стержни этой фермы передаются на бак ЖВ ВТБ и воспринимаются вваренными в бак силовыми шпангоутами и усиленными стрингерами.

 Да за каким продольные усилия передавать на оболочку бака?
 Они передаются рамой на центральный отсек бака, который потом эту оболочку "тащит".

 А радиальное усилие незначительно, потому что двигатели находятся далеко от центра масс, да и, скорее всего, они так повёрнуты, что вообще в ЦМ смотрят и радиального усилия практически нет.

[Дмитрий В.]

Да за каким продольные усилия передавать на оболочку бака?
 Они передаются рамой на центральный отсек бака, который потом эту оболочку "тащит".
 

Господь с Вами :shock: , да вот же во вчерашней ленте новостей на этом же сайте НК ! замечательное фото ВТБ, на котором четко видна эта самая ферма, передающая тягу на НИЖНЮЮ часть бака ЖВ

[Ворон]

Да за каким продольные усилия передавать на оболочку бака?
 Они передаются рамой на центральный отсек бака, который потом эту оболочку "тащит".
 

Господь с Вами :shock: , да вот же во вчерашней ленте новостей на этом же сайте НК ! замечательное фото ВТБ, на котором четко видна эта самая ферма, передающая тягу на НИЖНЮЮ часть бака ЖВ

 Ага, и вы хотите сказать, что Продольное усилие в 600 тонн передаётся через сосредоточенное крепление на оболочку бака?
 А я так думаю, усилие передаётся на центр бака, через продольные силовые элементы.

 Факт такой, что шаттловский бак имеет массу значительно меньше центра Энергии при этом самом боковом размещении двигателей.

[Дмитрий В.]

1- Ага, и вы хотите сказать, что Продольное усилие в 600 тонн передаётся через сосредоточенное крепление на оболочку бака?
 2- А я так думаю, усилие передаётся на центр бака, через продольные силовые элементы.

 3- Факт такой, что шаттловский бак имеет массу значительно меньше центра Энергии при этом самом боковом размещении двигателей.

Да-а, чем дальше - тем "страньше" :lol:
1 - Ну, не то чтобы хочу, просто это общеизвестный факт. И это связано с меньшими весовыми издержками, чем, к примеру, тянуть через ОС продольные силовые элементы
2-ну, про это я уже сказал
3-ну, а уж про это, мы с Вами, Ворон, друг другу уши прожужжали, наверное, по четвертому кругу пошли :cry:  Ладно, но только в последний раз: нельзя в лоб сравнивать блок Ц и ВТБ. Вот приплюсуйте к сухой массе ВТБ массу SSME, массу остатков незабора и газов наддува, массу конструкцию ОС, воспринимающую тягу SSME, массу СУ, которая на Энергии размещалась в межбаковом отсеке блока Ц, а на Шаттле - на ОС.. Вот тогда и сравнивайте - разница будет не очень большая. А масса собственно баков примерно одинакова- около 20 т - что для блока Ц, что для ВТБ.