Сравнение Н-11 и Протона

[Дмитрий В.]

Несущие баки, очевидно цилиндрической формы, имели бы при том же диаметре обечайку вдвое большей толщины. Если баки сделаны из АМГ-6, а других свариваемых сплавов с приемлемой прочностью в СССР в то время не было. Так вот, толщина несущего бака составила бы более 12 мм. Известно, что алюминиевый лист за один проход проваривается аргонно-дуговой сваркой, если его толщина не превышает 6 мм. При большей толщине сварку надо вести в несколько проходов, что резко снижает прочность/надежность околошовной зоны.

Надо же как не повезло... Провариваемый за один раз лист оказался ровно вдвое тоньше чем надо... А как же всётаки Протон сделали?

У Протона диаметр баков 4,1 м, а не 16-17 :wink:

[Старый]

Старый, что-то мне подсказывает, что ракеты со стартовой массой 2700 т и 700 т имеют несколько разные размеры. Или я не прав? А если прав, то и размеры баков у них несколько различны.

У Протона диаметр баков 4,1 м, а не 16-17 :wink:

А мы всё ещё говорим об Н-11 или уже об Н-1?

[Старый]

У Протона диаметр баков 4,1 м, а не 16-17 :wink:

Кстати, откуда 16-17?
Если линейные размеры Протона увеличить в 1.5 раза то его масса увеличится в 3.5 раза и он превратится в Н-1. Диаметр будет всего лишь метров 6, максимум - 7 что в 2-3 раза меньше чем 16-17.

[Димитър]

А как такую ракету (н-1) везли?  :shock:  Или на Байконуре делали?

[А.Коваленко]

У Протона диаметр баков 4,1 м, а не 16-17 :wink:

Кстати, откуда 16-17?
Если линейные размеры Протона увеличить в 1.5 раза то его масса увеличится в 3.5 раза и он превратится в Н-1. Диаметр будет всего лишь метров 6, максимум - 7 что в 2-3 раза меньше чем 16-17.

А если линейные размера Ан-2 увеличить в два раза, он превратится в Ан-24?    И даже летать будет?

[Лютич]

А как такую ракету (н-1) везли?  :shock:  Или на Байконуре делали?

Именно что на Байконуре. Возмлжно, это и было причиной взрывов вл втором и четвертом пусках, поскольку движки с кислым ТНА не любят посторонних включений.

[Старый]

А если линейные размера Ан-2 увеличить в два раза, он превратится в Ан-24?    И даже летать будет?

В Ан-24 не превратится. Но летать будет. А если в полтора раза то тем более.

[STEP]

Кстати. А как несущая ферма изготовлялась? Какой толщины были стенки балок? Их варили? Или клепали? Или на болтах?  :shock:

Клепали, Старый, клепали. Ну еще листы между собой сваривали, но не для герметичности. Производство было чисто авиационное, хорошо освоенное.
Толщина же, как мне вспоминается, была меньше 6 мм, т.ч. там все было в норме.
Ну, а отсеки меж собой, на болтах вестимо. А где нужно, так и на пироболтах.

[Shestoper]

Проблемы с несущими баками большого диаметра возникли при создании Н-1 именно из-за сварки.
Дело в том, что несущий бак такого диаметра надо делать вафельным, иначе не обеспечить устойчивость конструкции. А вафельные баки делают из толстых листов, в которых потом фрезеруют вафельные ячейки. Например для центрального блока Энергии толщина исходного листа 40 мм, а толщина стенки бака после изготовления всего несколько милиметров. Не умели в СССР тогда надежно и прочно сваривать алюминиевые листы толщиной порядка 50 мм.
Пришлось делать подвесные баки гладкими, из тонкого листа. А несущий корпус состоял из ферменного каркаса (который принимал на себя основную нагрузку) и легкой наружной обшивки. Получилось действительно технологичнее, чем с вафельными несущими баками, но весовое совершенство хуже.

[Старый]

Толщина же, как мне вспоминается, была меньше 6 мм, т.ч. там все было в норме.

Вот ведь интересно - фермы тоньше 6 мм, а баки непременно толще 6 мм подавай! Это почему это?

[Старый]

Проблемы с несущими баками большого диаметра возникли при создании Н-1 именно из-за сварки.
Дело в том, что несущий бак такого диаметра надо делать вафельным, иначе не обеспечить устойчивость конструкции. А вафельные баки делают из толстых листов, в которых потом фрезеруют вафельные ячейки. Например для центрального блока Энергии толщина исходного листа 40 мм, а толщина стенки бака после изготовления всего несколько милиметров. Не умели в СССР тогда надежно и прочно сваривать алюминиевые листы толщиной порядка 50 мм.

Надо договориться между собой какие листы не умели сваривать - толще 6 мм или толще 50 мм?

Пришлось делать подвесные баки гладкими, из тонкого листа. А несущий корпус состоял из ферменного каркаса (который принимал на себя основную нагрузку) и легкой наружной обшивки. Получилось действительно технологичнее, чем с вафельными несущими баками, но весовое совершенство хуже.

А что мешало в местах сварки отфрезеровать листы до приемлемой толщины? И какой всётаки толщины были рельсы из которых делали несущие фермы?

[Дмитрий В.]

Проблемы с несущими баками большого диаметра возникли при создании Н-1 именно из-за сварки.
Дело в том, что несущий бак такого диаметра надо делать вафельным, иначе не обеспечить устойчивость конструкции. А вафельные баки делают из толстых листов, в которых потом фрезеруют вафельные ячейки. Например для центрального блока Энергии толщина исходного листа 40 мм, а толщина стенки бака после изготовления всего несколько милиметров. Не умели в СССР тогда надежно и прочно сваривать алюминиевые листы толщиной порядка 50 мм.

Надо договориться между собой какие листы не умели сваривать - толще 6 мм или толще 50 мм?

Пришлось делать подвесные баки гладкими, из тонкого листа. А несущий корпус состоял из ферменного каркаса (который принимал на себя основную нагрузку) и легкой наружной обшивки. Получилось действительно технологичнее, чем с вафельными несущими баками, но весовое совершенство хуже.

А что мешало в местах сварки отфрезеровать листы до приемлемой толщины? И какой всётаки толщины были рельсы из которых делали несущие фермы?

Старый, алюминиевые листы могли варить толщиной и более 6 мм. Еще раз прочтите, что я писал: при  аргонно-дуговой сварке лист толщиной более 6 мм надо было варить в несколько проходов, что снижало прочность/надежность околошовной зоны. Ферштейн? Соответственно подвесные баки сферической формы вдвое толще аналогичных по диаметру цилиндрических - это следуеет из безмоментной теории оболочек.

[Старый]

Старый, алюминиевые листы могли варить толщиной и более 6 мм. Еще раз прочтите, что я писал: при  аргонно-дуговой сварке лист толщиной более 6 мм надо было варить в несколько проходов, что снижало прочность/надежность околошовной зоны. Ферштейн?

Яволь!
Так почему 1-ю ступень Протона варить умели а вторую Н-1 - нет?

Соответственно подвесные баки сферической формы вдвое толще аналогичных по диаметру цилиндрических - это следует из безмоментной теории оболочек.

А вот это нихт ферштейн. И донт андестент. И не компрэнэ па. Вобщем поясните.

[Дмитрий В.]

Старый, алюминиевые листы могли варить толщиной и более 6 мм. Еще раз прочтите, что я писал: при  аргонно-дуговой сварке лист толщиной более 6 мм надо было варить в несколько проходов, что снижало прочность/надежность околошовной зоны. Ферштейн?

Яволь!
1)Так почему 1-ю ступень Протона варить умели а вторую Н-1 - нет?

Соответственно подвесные баки сферической формы вдвое толще аналогичных по диаметру цилиндрических - это следует из безмоментной теории оболочек.

2)А вот это нихт ферштейн. И донт андестент. И не компрэнэ па. Вобщем поясните.

1) Сам задавался этим вопросом. Уж блок В вполне можно было сделать с несущими баками... Очевидно, конструкторы решили сохранить конструктивное подобие блоков А, Б и В. Кстати блоки Б и В имели конструктивное совершенство вполне приличное, бо значительная часть силового каркаса сбрасывалась.
2) Для баков, нагруженных внутренним давлением, расчет толщины ведется по кольцевым напряжениям (для сферических баков равны меридианальным). Для цилинрического бака Толщина = Коэф-т безопасности*эксплуатационное давление*радиус обечайки/предел прочности на растяжение. Для сферического бака Толщина = 0,5*Коэф-т безопасности*эксплуатационное давление*радиус сферы/предел прочности на растяжение. Для несущих баков, работающих на сжатие, расчет ведется по критическим напряжениям. Такие баки делаются подкрепленными - вафельные, стрингерные, или подкрепленные шпангоутами.

[avmich]

Хм, у меня было впечатление, что Н-11 и дешевле Протона (более простые технологии) и грузоподъёмнее. То, что при этом НК-33 лучше протоновских маршевиков по УИ и удельной массе - это уже так, средство, а не цель.

Смотрим в "Энергия 1946-1996": Н-11 - стартовая масса 700 тонн, стартовая тяга - 1200 тонн, ПН - те же 20 тонн.

Избыточная тяговооруженность сжирается дурацким разнотягом, а сама ракета тяжелее Протона из-за подвесных баков. Т.е. решения, которые были более-менее применимы для сверхтяжелой ракеты, при попытке распространить их в целях универсализации на более легкие - ухудшали их.

Хорошо, массовое совершенство Н-11 хуже, чем у Протона. Грузоподъёмность, однако, по Чертоку -

http://epizodsspace.narod.ru/bibl/chertok/kniga-4/g3.html

"Реализацию проекта в интересах военных предлагалось осуществить в два этапа. На первом этапе на базе второй и третьей ступеней создать самостоятельную ракету Н11 со стартовой массой 750 тонн, способную вывести на околоземную орбиту спутник массой до 25 тонн. На втором этапе создавать саму сверхтяжелую трехступенчатую ракету H1 со стартовой массой 2200 тонн. Несмотря на очевидную рациональность, предложение о начале работ создания Н11 не было в дальнейшем поддержано ни решениями экспертных комиссий, ни военными, ни последующими постановлениями.

В истории не положено прибегать к сослагательным наклонениям, но я не историк и могу себе позволить предположить, что было бы, если бы наше предложение 1962 года было узаконено. Нет сомнения, что H11 мы бы создали значительно раньше первой летной H1. Вторая и третья ступени ракеты могли быть отработаны на стендах огневых испытаний под Загорском в НИИ-229 (так впоследствии и поступили). Стартовые системы, строившиеся для H1, на первом этапе могли быть упрощены и приспособлены для Н11. Была упущена реальная возможность создать экологически чистый носитель для полезного груза 25 тонн. Спустя 25 лет и по сие время потребность в таком чистом носителе в мировой космонавтике ощущается очень остро. Но тогда идея была перекрыта в связи с предложениями Челомея по УР-500 и Янгеля по Р-56."

выше, чем протоновские 22 тонны. Вероятно, если бы Н-11 довели до работающего изделия, то с 60-х до наших дней её ПН тоже бы возросла.

Это по вопросу грузоподъёмности. Ещё остаётся вопрос стоимости.

[Старый]

Когда в качестве аргумента выплывает "экологическая чистота" это служит лучшим доказательством того что других аргументов нет.
 Конечно можно понять Чертока - ему жалко своё детище, но хорошо видно что аргументов в его пользу у него нет.

[avmich]

подвесные баки сферической формы вдвое толще аналогичных по диаметру цилиндрических - это следуеет из безмоментной теории оболочек.

Дмитрий, может, всё же вдвое тоньше, из той же безмоментной теории?

Мне кажется, что у блоков Б и В принята та же схема - с подвесными баками - потому, что труднее было бы скомпоновать "толстую" первую ступень с более тонкими вышестоящими. А сферические баки позволяли ступени иметь толще снизу.

Объяснение, что Н-1 такая широкая потому, что некуда было ставить ЖРД, выглядит сомнительным потому, что места для ЖРД там есть - соответственно, можно было бы диаметр уменьшить, если поставить двигатели плотнее. Об этом же говорил Глушко, когда упоминал про донное сопротивление - не всё дно покрыто ЖРД, почему и возникают зоны, куда идёт противоток. Дальше, центральные 6 ЖРД решили поставить уже когда основные компоновочные работы завершились - без них зона покрытия ЖРД была бы ещё меньше.

Невозможность сделать несущие баки нужной толщины (технологические ограничения по возможностям сварки на Байконуре и невозможность доставки качественно сваренных ступеней на Байконур) привела к необходимости использовать сферические (вдвое тоньше, по формуле) подвесные баки. Отсюда возникла необходимость иметь большой диаметр у основания первой ступени.

[avmich]

Когда в качестве аргумента выплывает "экологическая чистота" это служит лучшим доказательством того что других аргументов нет.
 Конечно можно понять Чертока - ему жалко своё детище, но хорошо видно что аргументов в его пользу у него нет.

Н-11 всё же не совсем детище Чертока - он один из создателей. Да и экологические аргументы не на первом месте - хотя именно они были главными, которые приводили противники УР-700.

Основные плюсы Н-11 - дешевизна и грузоподъёмность. Одним из показателей дешевизны является то, что собиралась бы Н-11 не в Филях, а на Байконуре.

[Старый]

1) Сам задавался этим вопросом. Уж блок В вполне можно было сделать с несущими баками... Очевидно, конструкторы решили сохранить конструктивное подобие блоков А, Б и В.

А может всё проще? Если ступень будет цилиндрической то в ней просто не найдётся места для восьми 150-тонных двигателей с высотными соплами?

2) Для баков, нагруженных внутренним давлением, расчет толщины ведется по кольцевым напряжениям (для сферических баков равны меридианальным). Для цилинрического бака Толщина = Коэф-т безопасности*эксплуатационное давление*радиус обечайки/предел прочности на растяжение.

О! Я какраз про это хотел сказать. Для увеличеного по размеру в полтора раза Протона кольцевые нагрузки будут всего в полтора раза больше.

[Старый]

Вобще то что схема Н-1 была вызвана необходимостью размещения двигателей по моему настолько очевидно что и говорить не о чем.