РН Cибирь - к вопросу о пользе метана.

[hcube]

Ну, собственно, вот. Мы считали, считали... и наконец посчитали.

Получилась РН достаточно прогрессивная и вместе с тем не особо технологически сложная. Компоновочно и размеренно - это РН Союз. Стартовая масса от 350 до 390 тонн - т.е. в пределах возможностей СК Союза. ПН при этом - от 13 до 23 тонн. Если считать легкие варианты - то от 5.5 тонн.

Изображения РН в одном масштабе с РН Союз-У и Ямал.





Керосиновый ББ - стандартный Союзовский, метановый - на двух РД-0234CH.



Блок второй ступени един для всех РН, двигатели - 4 РД-0234CH.



Блоки третьей ступени - водородный и метановый. Водородный на 2х 11D57, метановый - на двух высотных... РД-0234CH В.

Развесовка ступеней примерно та же что у Союза. Выигрыш за счет применения более тяжелой третьей ступени с двигателями с более высоким импульсом. Вопросы? ;-)

Вот еще небольшой ролик на ту же тему :
http://www.adsk.ru/images/sibir/poletcliper3.zip

[Stealth]

Я не понял...[/size]  :shock:
(c)[/size]

[hcube]

Ну, не одному же РосАвиаКосмосу картинки рисовать - можно и простым смертным ;-)

Идея моя, расчеты и графика - уважаемого STEP'а. Картинки немного не соответствуют конечному варианту, потому как в нем было принято решение перейти на единый двигатель, а картинки с того момента не менялись ;-).

[Stealth]

Я всё равно ничего не понимаю...[/size]  :shock:
(c)[/size]

[Filas]

Замечания по теме.
Мне не нравится форма нижнего днища бака метана первой ступени по нескольким причинам.
1) как сделано заборное устройство и магистраль горючего?
2) какова конструкция силового шпангоута к которому крепится двигатель? Если движок крепится непосредственно к днищу, то докажите, что оно в состоянии выдержать тягу РД-162.
Оставьте полуэллиптическое днище! пусть даже в ущерб ХС.

Не могли бы вы поделиться данными по указанным метановым ЖРД? Особенно ПГС. Сдается мне, они замкнутого типа с восстановительным газогенератором. Тогда наддув бака горючего можно осуществлять именно им (минус 50% азота). Наддув бака окислителя можно производить газофицированным кислородом. Тогда линия азота вообще исчезает.

Диаметр второй ступени действительно увеличился? Но ведь ее габариты были выбраны из условий перевозки ее по жд. Где расположен технологический разъем второй ступени?

Сообщите как можно больше деталей.

Что планируется делать с проектом?

[Bell]

Мда... Хвостовая часть метановой боковушки несколько напрягает...  :?

[hcube]

Замечания по теме.
Мне не нравится форма нижнего днища бака метана первой ступени по нескольким причинам.
1) как сделано заборное устройство и магистраль горючего?
2) какова конструкция силового шпангоута к которому крепится двигатель? Если движок крепится непосредственно к днищу, то докажите, что оно в состоянии выдержать тягу РД-162.
Оставьте полуэллиптическое днище! пусть даже в ущерб ХС.

Ну, прорисовка метановой ступени гипотетическая, возможно там надо было делать полусферическое днище и двигательный отсек с парой сферических баков газа наддува (в качестве которого я лично использовал бы гелий ;-)) И двигателей там два - РД-0234СН. Это метановая конверсия АТ-НДМГ двигателя РД-0234 от SS-19 (УР-100). Экспериментальная, конечно, но сейчас все метановые движки экспериментальные. Тяга одного двигателя - 44 (50) тонн-силы. Причем те же самые движки идут и на вторую, и на третью ступень - с сопловыми насадками. Т.е. вся РН на 14.7 тонн ПН использует один тип двигателя в количестве 14 штук - 8 на первой, 4 на второй и 2 на третьей ступени.

Не могли бы вы поделиться данными по указанным метановым ЖРД? Особенно ПГС. Сдается мне, они замкнутого типа с восстановительным газогенератором. Тогда наддув бака горючего можно осуществлять именно им (минус 50% азота). Наддув бака окислителя можно производить газофицированным кислородом. Тогда линия азота вообще исчезает.

Предположительно - да, ПГС замкнутой схемы. Но, думаю, что держать гелий для наддува бака проще - баки и окислителя и топлива криогенные, азот для их наддува будет не очень эффективен. А вот гелий - IMHO самое оно.

Диаметр второй ступени действительно увеличился? Но ведь ее габариты были выбраны из условий перевозки ее по жд. Где расположен технологический разъем второй ступени?

Увеличился. Но, разумеется, он выбран так, чтобы перевозка по ЖД не представляла проблемы. Конструкция ступени НЕРАЗЬЕМНАЯ. Ее длина - 25 метров, что меньше чем ограничение на длину вагона. Диаметр хвостовой части - 2.9 метра, верхней - 3.9 метра. Диаметр третьей ступени также 3.9 метра, обтекателя - обсуждаемо, предположительно - 4.1-4.5 метра.

Т.е. сборка РН представляет из себя простую стыковку блоков по узлам разделения ступеней. Это куда проще чем скажем сборка первой ступени Протона.

Сообщите как можно больше деталей.
Что планируется делать с проектом?

Проект был сделан на конкурс Ханлайна, но за отсутствием дОлжным образом посчитанной экономики его зарубили :-(. А так - было бы хорошо, если бы его сделали, но с нашим отношением к космосу... дай бог чтобы Союз-3 смогли сделать ;-). Вообще, проект - это РН на самую большую ПН, которую можно запустить с семерочного старта. Ну, без совсем уж экстремальных апгрейдов. Получилось, повторюсь, 22.7 тонны с широты Байконура. Причем Мю ПН - вообще рекордная для какой-либо летавшей РН в принципе - более 6% - стартовая масса при ПН 22.7 тонны - всего 375 тонн. Ни одна РН такую относительную ПН не выводила. Притом что характеристики блоков довольно консервативные - на уровне обычном для Союза и современных водородных РН.

Код Выделить Развернуть


Характеристика Вариант РН Сибирь
                   КМ2 М3 КМВ М2В
Боковой блок
Количество блоков 4 4 4 4
Масса топлива 40,275т 36,53т 40,275т 36,53т
Окислитель Жидкий кислород
Количество 27,675т 28,23т 27,675т 28,23т
Горючее Керосин Т-1 Метан Керосин Т-1 Метан
Количество 11,2т 9,30т 11,2т 9,30т
Масса конструкции 3,915т
ДУ      РД-107 (11Д512) 2 РД-234СН РД-107 (11Д512) 2 РД-234СН
Тяга (Земля/вакуум) 83,7/101,9тс (44/50)х2 тс  83,7/101,9тс (44/50)х2 тс
Удельный импульс(Земля/вакуум) 252/308с 311/353 252/308с 311/353
Время работы блока 117...118с 107...108с 117...118с 107...108с
Центральный блок
Масса топлива                    108,871т
Окислитель                    Жидкий кислород
Количество                    84,129т
Горючее                                    Жидкий метан
Количество                    24,744т
Масса конструкции                    11,944т
ДУ                                    4 РД-234СН
Тяга (Земля/вакуум)                    (44/50)х4
Удельный импульс(Земля/вакуум) 311/373 (с сопловым насадком)
Время работы блока 257с
Третья ступень
Масса топлива                 50т                45т
Окислитель                 Жидкий кислород
Количество
Горючее                                 Жидкий метан Жидкий водород
Количество
Масса конструкции                5,54т                5,64т
ДУ                                2 РД-234СН 2 11Д57
Тяга (вакуум)                100 тс                90 тс
Удельный импульс(Земля/вакуум) 374с                471с
Время работы блока                257с                349с
Масса ГО 3,5т
Стартовая масса РН                364т 356т 370т 364т
Масса ПН                                13,1т 14,7т 20,7т 22,4т

Считалось спредшитом Ратмана.

[Димитър]

Получилась РН достаточно прогрессивная и вместе с тем не особо технологически сложная. Компоновочно и размеренно - это РН Союз. Стартовая масса от 350 до 390 тонн - т.е. в пределах возможностей СК Союза. ПН при этом - от 13 до 23 тонн. Если считать легкие варианты - то от 5.5 тонн.

Посылайте в Энегию! Ответ Хруничевской Ангары!
 :wink:

[mrvyrsky]

Ну, не одному же РосАвиаКосмосу картинки рисовать - можно и простым смертным ;-)

Идея моя, расчеты и графика - уважаемого STEP'а. Картинки немного не соответствуют конечному варианту, потому как в нем было принято решение перейти на единый двигатель, а картинки с того момента не менялись ;-).

Какая машинка дивная! Сделать бы...

[Димитър]

Код Выделить Развернуть


Характеристика Вариант РН Сибирь
                   КМ2 М3 КМВ М2В
Третья ступень
Тяга (вакуум)                100 тс                90 тс


Не многовато ли 100 т тяги для Третьей ступени?

[hcube]

Вполне нормально. Там сама ступень 55 тонн, да еще 15 тонн ПН. В конце будет перегрузка 5G даже без дроселлирования - вполне терпимо. Опять же два двигателя дают избыточность тяги - при аварии одного из них даже в начале участка работы третьей ступени все еще возможна доставка ПН на орбиту. Это кстати и к первой и второй ступеням относится - за счет индивидуального сброса ББ можно вытянуть ракету даже с отказом одного (и отключением симметричного) двигателя первой или второй ступени. Т.е. в ситуации когда Молния упала в Плесецке из-за отказа двигателя ББ, Сибирь бы по крайней мере взлетела.

[Сверхновый]

А я бы на стандартную семерку водородную третью ступень прикрутил.
Как раз носитель под Клипер.
И переделывать меньше надо и водород по любому осваивать надо - пригодится.

[hcube]

Можно. Выигрыш, действительно, будет в 2 раза почти. Но неинтересно ;-). Да и водород - все-таки дорогая штука, IMHO число метановая Сибирь М3 будет дешевле чем керосиново-водородная семерка. И еще - много водорода на нее не повесишь. Максимум в полтора раза больше, чем оригинальная третья ступень. Т.е. не более 30-35 тонн - иначе вторая ступень просто не вытянет себя, третью и ПН - если обратили внимание, весь прирост тяги на Сибири пришелся на центр, боковушки даже немного в тяге потеряли - это как раз и дает возможность туда 55 тонн третьей ступени воткнуть. Плюс еще выше УИ у двигателей первой и второй ступеней.

А, вот еще преимущество. РН АБСОЛЮТНО 'чистая'. Т.е. после падения РН через час там не остается НИКАКИХ загрязнений среды кроме металла самой ступени. Топливо при н.у. - газ, окислитель-газ, ТНА на компонентах топлива, наддув - опять же газ, РБ - метановый или водородный, т.е. опять же сплошные газу. Т.е. только двигательная установка самой ПН.

[Bell]

А я бы на стандартную семерку водородную третью ступень прикрутил.
Как раз носитель под Клипер.
И переделывать меньше надо и водород по любому осваивать надо - пригодится.

12КРБ...

[freinir]

Только вот поля падения вы не посчитали  :cry:

да и вопрос. правильно ли считает ваш Ратман!!!

http://khrunichev-sm.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=357#357

тут подвергают сомнениям!!!

[Bell]

програмка написана в EXEL-е и видно автор долго над ней бился, правда там на последне вкладке, я так понял, результаты расчётов, но они вызывают опасение.

Вот балбес
На последней странице ИСХОДНЫЕ данные на основании официальных характеристик РН.

[freinir]

я кстати только что скачал и проверил....

и правда для зенита, арианы и ангары какието смешные нагрузки :?

[hcube]

Ну, развесовка ступеней есть - предложите другой вариант расчета. На самом деле, ратман может и подвирать в плане учета атмосферного сопротивления, но в целом там просто нечему врать в принципе - формула Циолковского, однако ;-). Так что я думаю, ПН реальная, +-10% от силы.

Поля падения... смотрим... у нас время работы первой ступени - 108 или 117 секунд, у семерки - 118 секунд. Ускорение РН на старте примерно одинаковое, точнее у нас оно чуть выше за счет бОльшей тяговооруженности ЦБ. Так что баш на баш - первая ступень туда же и упадет где семерочная. Вторая... Союз - 288 секунд, Сибирь - 257 секунд - опять же, упадет немного ближе, но в целом сравнимо - можно 'подогнать' район падения изменением профиля тангажа при выводе. А третья ступень и там и там в атмосфере сгорает.

[Bell]

Только вот поля падения вы не посчитали  :cry:

да и вопрос. правильно ли считает ваш Ратман!!!

http://khrunichev-sm.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=357#357

тут подвергают сомнениям!!!

А забавный сайтик Надо там на форуме прописаться.

[Bell]

я кстати только что скачал и проверил....

и правда для зенита, арианы и ангары какието смешные нагрузки :?

Это на ГСО
И там надо мудрить с управлением, исходно настроено на LEO 200 км.