Какие носители нам нужны

[mihalchuk]

Приглашаю к обсуждению перспективной национальной системы СВ.
Информация:

www.energoobmen.ru

Основные выводы:
- нам не нужны крупноразмерные носители;
- нам не нужны приэкваториальные космодромы;
- не имеет перспективы пакетная схема с центральным блоком на водороде.
И многое другое.

[Старый]

По первому впечатлению написано психом. Весеннее обострение, чтоли?

[Дмитрий Виницкий]

Хм, действительню. Впрочем, сейчас поднимется вой, что это будущее космонавтики. Просто, из-за того, что Старый обругал...

[Старый]

Дык!

[hcube]

Ну Ангара.. модифицированная... А при чем тут какой-то Михальчук?
И нафига перекачивать-то? Не проще ли добавить в ЦБ 50% топлива? С дроселлированием это даст как раз нужную заливку ЦБ к концу работы первой ступени. И водород сверху надо применять начиная с А-3 - самый дешевый способ ПН поднять.

[mihalchuk]

Ну Ангара.. модифицированная... А при чем тут какой-то Михальчук?

К сожалению, информация о разных вариантах "Ангары" центром Хруничева дозируется. Возможно, у них что-то подобное и было, но мы этого не нашли. Наш вариант ТР был в Росавиакосмосе в начале 2003 г, наш приоритет.

И нафига перекачивать-то? Не проще ли добавить в ЦБ 50% топлива? С дроселлированием это даст как раз нужную заливку ЦБ к концу работы первой ступени.

Вообще-то основная цель перелива - не выйти за допустимые рамки унификации. Предполагается частое использование А4, поэтому необходимо сохранить основные размеры: длину модулей и диаметр баков. Тогда можно будет использовать единое  технологическое и подъёмно-транспортное оборудование для всего носителя. Заодно удастся избежать глубокого дросселирования двигателя ЦБ. Впрочем, предположим, что А4 и "Ангара 5И" равноценны. Но когда встанет вопрос о спасении ускорителей, разница будет ощутима. Скорость ускорителей при разделении будет меньше (на 500 м/с?), обратный путь - короче, нагрузки при возвращении - ниже. В ускорителе не будет внутрибакового или наружного трубопровода, который нужно укреплять. Сами ускорители (в варианте "Байкала") не будут толкаться хвостовым оперением, их возвращаемая масса будет меньше.

 

И водород сверху надо применять начиная с А-3 - самый дешевый способ ПН поднять.

А зачем он на А-3? Возьмите А1 - получите не менее 4 т на ГСО. Впрочем, когда-нибудь может понадобиться.

[Bell]

По первому впечатлению написано психом. Весеннее обострение, чтоли?

Бей провокаторов!  :twisted:

[hcube]

Вообще-то основная цель перелива - не выйти за допустимые рамки унификации.

Ага, точно-точно. ЦБ с 4 устройствми перелива будет ужас как унифицирован с ББ с одним таким устройством...

[mihalchuk]

Ага, точно-точно. ЦБ с 4 устройствми перелива будет ужас как унифицирован с ББ с одним таким устройством...

Если точнее, то на ЦБ А4 будет 3 межблочных магистрали окислителя и 3 - горючего. На боковых модулях по одной магистрали горючего и одной - окислителя. Действительно, ускорители по конструкции отличаются от ЦБ, а также - между собой (забыли добавить, что они ещё и однобаковые). Но всё это производится, транспортируется и собирается на одном оборудовании, так что унификация сохраняется ( хотя и не в той степени, как на "Ангаре 5И"). А вот добавить 50% топлива в ЦБ - и что с ним делать: как перевозить, на чём собирать?

[hcube]

А как Зенит перевозят? ;-) Разделить по верхнему баку вблизи днища - чтобы все трубопроводы на одной половинке остались. Там же примерно - узлы крепления коротких боковых УРМ.

[mihalchuk]

Уважаемый hcube! Давайте разберёмся, чего вы хотите. Если правильно сравнивать с носителем А4, то вы предлагаете отказаться от перелива, урезать три боковых модуля на 17%, а в центральный добавить 50% топлива. Конечно, доставка такого ЦБ по частям возможна, но... Потребуется специальное оборудование для сборки и проведения прочностных испытаний такого ЦБ на космодроме. Конечно, всё это делалось, но сборка в заводских условиях дешевле и надёжнее. Сама ракета удлиннится более чем на 10 метров - дополнительные неудобства и затраты на стартовое сооружение. Появятся вопросы к прочности ЦБ такой длины и местам крепления ускорителей. Исчезнет возможность парирования нештатной работы двигателей. Грузоподъёмность такого носителя будет близка к А4, но всё-же меньше из-за большей массы ЦБ.
    Если вы хотите таким способом поднять грузоподъёмность пятиблочной компоновки, то это другая песня. Возможна и пятиблочная компоновка с упрощённой схемой перелива, не менее 28 т на НКО без водорода. Но зачем именно такая грузоподъёмность нужна? Если хотите поднять побольше, то к вашим услугам А7. Та А7, которую вы видели на нашем сайте - концентрированное выражение идеи. Можно сделать проще - добавить к А4 три автономных модуля - и неплохо потянет.
    В нашей концепции целью перелива не является наращивание грузоподъёмности. Если перелив не использовать, технологический ряд закончится на пятиблочной компоновке, дальше произойдёт либо значительное снижение эффективности, либо критическая потеря унификации.
    На закуску один пример. Когда была выдвинута идея носителя "Ямал", мы проработали альтернативную схему с переливом. Оказалось, что перелив компонентов хорош не сам по себе, а как способ модернизации. Исходная идея была такова: на ЦБ устанавливается НК-33, двигатели боковушек остаются прежними. Перелив компонентов позволял сохранить габариты ЦБ. Для этого дополнительное топливо предполагалось разместить в двух противоположных боковых блоках, сделав их баки цилиндрическими. Предполагалось, что топливо будет переливаться в баки ЦБ с помощью насосов, работающих на давлении компонентов, отбираемых с управляющих камер этих блоков. При этом возможно снятие одной (а то и обеих) камеры с блока. Компенсировать снижение управляющего момента предполагалось серией мероприятий:
1. Расположить модернизированные блоки в плоскости наименьших нагрузок (предположительно, в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы).
2. Увеличить угол отклонения управляющей камеры.
3. При возникновении критических возмущающих моментов увеличивать подачу топлива в управляющую камеру за счёт временного снижения интенсивности перелива.
    Такая концепция позволяла не только сохранить основные габариты РН, но и отслеживать районы падения первой, второй или обеих ступеней. Получалась грузовая РН повышенной грузоподъёмности, при этом старт мог использоваться для прежних "Союзов", которые предполагалось сохранить для пилотируемых полётов.
Результаты - ниже (на блоке И - двигатель замкнутой схемы).

Модификация   1      2      3      4      5  
Стартовая масса, т   354   374   374   374   374
Масса ПГ
(H=200 км, i=51°), т   10.5   11.5   11.4   11.6   12.3
Масса
топлива бл. И, т   26.0   28.3   22.5   22.5   29.0
Дополнительный
объём баков
блоков-М, куб.м.   31     45     51     54     51  


Модификация 1. Xарактеристические скорости РН в момент отделения блоков первой и второй ступени аналогичны достигаемым в РН «Союз-У».
Модификация 2. Xарактеристическая скорость блока второй ступени в момент отделения аналогична достигаемой в РН «Союз-У».
Модификация 3. Xарактеристические скорости блоков первой и второй ступеней в момент отделения произвольны, используется немодифицированный блок И от РН «Союз-2б».
Модификация 4. Имеет свойства модификации 3, но в рамкаx соxранения внешниx геометрическиx размеров ЦБ изменено соотношение объёмов баков, а также использовано освободившееся пространство в xвостовом отсеке. Ускорители отделяются попарно последовательно, первыми отбрасываются модернизированные блоки.
Модификация 5. Отличается от модификации 4 тем, что за счёт увеличения запаса топлива в блоке И и подбора временн

[STEP]

Теоретические проработки вроде серьезные, НО ...
Все это было сделано еще при разработке Королевым Р-7. Тогда и перелив считали, тогда и отказались ...
Я не к тому, что не надо считать, не надо делать. Просто сейчас надо заходить с другого конца. Т.е. основой проекта сейчас должна быть разработка системы перелива, синхронизации расхода и перелива топлива. При этом надо особое внимание обратить на момент переключения с одного бака на другой.
У вас есть оригинальные, чистые, проверенные, надежные разработки по этой части, за приемлемую цену и массу???
Если да, то я с вами играю ...

[Гость 22]

Приглашаю к обсуждению перспективной национальной системы СВ.
Информация:

www.monolithosting.ru/~nlfwdqjd

Я не понял про "Использование энергии образования конденсата из компонентов топлива для повышения удельного импульса ДУ на конечном участке выведения." Сконденсированная и накопленная в баке H2O считается израсходованным топливом или нет?  И почему "использование энергии образования конденсата..." в сопле менее выгодно, чем в теплообменнике?

[mihalchuk]

Сконденсированная и накопленная в баке H2O считается израсходованным топливом или нет? И почему "использование энергии образования конденсата..." в сопле менее выгодно, чем в теплообменнике?

Сконденсированная и накопленная в баке H2O является полезным грузом.

[mihalchuk]

STEPу
Хотите загубить остатки молодости? Посчитайте МКТ бесплатно, у нас только наброски с разных сторон. А если серьёзно, то систему перелива логичнее разрабатывать производителю РН. Что не исключает конкурса идей, организованного заинтересованной стороной. Перелив компонентов у нас не любят, особенно в ЦНИИмаше. Я пытался понять, почему, и пришёл к банальному выводу - всё от традиционности и нежелания решать проблемы. Да, при переливе могут быть утечки, пузыри и т. д. Но делаем же мы ЖРД замкнутой схемы, где процессы на 2-3 порядка интенсивнее. Одно испытание ЖРД на два порядка дороже испытания магистрали перелива, в день таких испытаний можно провести не один десяток. Другими словами, можно умеренно потратиться и хорошо отработать систему перелива. Теперь о надёжности. Да, система перелива, как дополнительный элемент, вносит и дополнительный риск. Но сравните носители примерно равной грузоподъёмности - "Ангару 5И" и А4. У последней на один блок/один ЖРД меньше - дополнительный плюс к надёжности. Система перелива может парировать неполадки в двигателях - они не всегда развиваются быстротечно. Так, в одном из аварийных пусков "Ариан 5" двигатель начал барахлить с самой Земли. В первом (если не ошибаюсь) пуске "Энергии" двигатель одного из блоков А показал повышенные вибрации, но, к счастью, дотянул. Система перелива позволит уменьшить интенсивность работы "слабого" двигателя, отрегулировав как общий расход, так и соотношение компонентов. И последнее. Предположим, нужно поднять грузоподъёмность РН. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде. Каким путём идти? Производство системы перелива - производство более низкого иерархического уровня, оно проще и компактнее, не требуется система заправки нового топлива на старте. Думаю, этот путь более рационален.
Ознакомились ли вы с Тех.ряд>Логика технологического ряда?

[Дмитрий В.]

. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде.

Нет, к сожалению, нет. При одинаковых компонентах топлива на ступенях, перелив даст в лучшем случае 10-20% прироста ПН (могу оценить и поточнее), тогда как замена керосина водородом на 2-й ступени (при условии нормальной оптимизации, естественно) практически удваивает ПН. Все сказанное - ИМХО (подкрепленное расчетами). С уважением, Дмитрий В.

[mihalchuk]

Дмитрию В.
Речь шла о пропорциях типа замены на Ангаре 5 блока И водородной ступенью. Вопрос о водороде вообще - более сложный.
           
любую идею просто довести до абсурда

[STEP]

STEPу
Хотите загубить остатки молодости? Посчитайте МКТ бесплатно, у нас только наброски с разных сторон. А если серьёзно, то систему перелива логичнее разрабатывать производителю РН. Что не исключает конкурса идей, организованного заинтересованной стороной. Перелив компонентов у нас не любят, особенно в ЦНИИмаше. Я пытался понять, почему, и пришёл к банальному выводу - всё от традиционности и нежелания решать проблемы. Да, при переливе могут быть утечки, пузыри и т. д. Но делаем же мы ЖРД замкнутой схемы, где процессы на 2-3 порядка интенсивнее. Одно испытание ЖРД на два порядка дороже испытания магистрали перелива, в день таких испытаний можно провести не один десяток. Другими словами, можно умеренно потратиться и хорошо отработать систему перелива. Теперь о надёжности. Да, система перелива, как дополнительный элемент, вносит и дополнительный риск. Но сравните носители примерно равной грузоподъёмности - "Ангару 5И" и А4. У последней на один блок/один ЖРД меньше - дополнительный плюс к надёжности. Система перелива может парировать неполадки в двигателях - они не всегда развиваются быстротечно. Так, в одном из аварийных пусков "Ариан 5" двигатель начал барахлить с самой Земли. В первом (если не ошибаюсь) пуске "Энергии" двигатель одного из блоков А показал повышенные вибрации, но, к счастью, дотянул. Система перелива позволит уменьшить интенсивность работы "слабого" двигателя, отрегулировав как общий расход, так и соотношение компонентов. И последнее. Предположим, нужно поднять грузоподъёмность РН. Перелив топлива даст примерно столько же, сколько верхняя ступень на водороде. Каким путём идти? Производство системы перелива - производство более низкого иерархического уровня, оно проще и компактнее, не требуется система заправки нового топлива на старте. Думаю, этот путь более рационален.
Ознакомились ли вы с Тех.ряд>Логика технологического ряда?

Использование перелива для парирования неполадок двигателя, это интересно. Правда неизвестно, который двигатель окажется аварийным. Это значит, что для этого придется создать систему перелива, в которой перекачка в любой момент может осуществляться из любого блока в любой.  Че то мне это не очень светит.
Потом логика, когда говорят, что мы придумали идею, а ее пусть реализуют другие, которые специалисты ... Че то мне такая логика кого то напоминает.
В общем, технического решения, как осуществлять перелив у вас нет...

[mihalchuk]

Использование перелива для парирования неполадок двигателя, это интересно. Правда неизвестно, который двигатель окажется аварийным. Это значит, что для этого придется создать систему перелива, в которой перекачка в любой момент может осуществляться из любого блока в любой.

Идея не новая, есть даже американский патент. Но в А4-А7 такие возможности ограничены, в частности, реверс потока компонентов не предполагается. Вообще, система перелива не должна строиться под возможность парирования неполадок.

Потом логика, когда говорят, что мы придумали идею, а ее пусть реализуют другие, которые специалисты ... Че то мне такая логика кого то напоминает.

Нет никакой боязни сделать всё самим. Но как вы это представляете? Попробуйте сделать какую-нибудь архиполезную штуковину, а потом сунуть её в какую-нибудь ракету.

В общем, технического решения, как осуществлять перелив у вас нет...

Техническое решение - это такой документ, в котором более-менее подробно описывается техническое устройство? Короче, так: задача ясна, идей масса, опыта - никакого (как и у всех), а за бумагой дело не станет.
[/quote]

[hcube]

Мое мнение, которое я тут уже озвучивал - что даже в условиях дроселлирования ЦБ все равно не добирает той ХС которой мог бы. Поэтому в случае А5 первая модернизация - это конечно водород. УКВБ дает сразу 6-7 тонн прироста. А вторая - это изменение масс топлива в разных ступенях.

Вообще, идея с переливом, возможно реализуема, если делать подачу переливаемого топлива не в _двигатель_ а в _бак_. В этом случае бак играет роль ресивера, который исключает саму возможность гидродинамического удара при переключении. Насосы ставить на ЦБ внизу, приводить их отбором от газогенератора двигателя ЦБ. А на ББ - только топливную арматуру - даже без клапанов, клапаны тоже на ЦБ. В этом случае можно обойтись всего ДВУМЯ дополнительными БТНА - на топливо и на окислитель, каждый из которых работает со всеми 4 баками.

Примерно, надо перекачать порядка 50 тонн топлива на высоту около 15 метров при ускорении 3G - т.е. с давлением в 5-6 атмосфер - примерно. Штатный же ТНА за это же время перекачивает 100 тонн топлива при давлении хорошо за 100 атмосфер - т.е. затраты на перекачку действительно невелики, порядка 5% от затрат на закачку топлива в КС, к тому же они частично окупаются повышением давления в баке.

Но по моему, варианты сравнимы по сложности. В одном случае надо сделать удлиненный и упрочненный бак, во втором - добавить пару 100-кВт насосов. По моему, бак сделать проще - но конкретику надо считать. Дроселлировать двигатель ЦБ все равно надо - дроселлирование обусловлено не экономией топлива, а ограничениями по скоростному напору и по прочности конструкции.