USS/УКС - новый корабль снабжения (прожект)

[RadioactiveRainbow]

Очередной прожект корабля на замену Союзов (РН и КК) и Прогрессов.
Да, шило в известном месте присутствует! Просто меня убивает перспектива летать на этих дровах ещё пол века. Не верю (и переубедить меня невозможно) что нельзя летать проще/дешевле и вообще лучше!

Прожект ещё менее амбициозный и новаторский. Фактически, принципиально новго в нём и нету ничего!


Итак:
Universal supply ship - Универсальный корабль снабжения.
Задачи - обеспечение орбитальных объектов экипажем и/или грузами (доставка/возвращение), ВКД.

Идеология: За основу взят CEV - один герметичный объём, довольно большой. Экипаж до 6 (в пределе - 8 ) человек (с минимумом ПН).
Масса ПН в грузовом (без экипажа) варианте - ...ну, пусть будет 2 тонны в гермообъёме.


Состав:

1я ступень:
Сухая масса - 42 тонны
Масса топлива - 335 тонн
ДУ - 4хНК-33 (при расчётах принимался УИ 2900 м/с)
дельта V - 3500 м/с

2я ступень - служебный модуль КК:
Сухая масса - 9 тонн
Масса топлива - 72 тонны
ДУ - 1хНК-39 (при расчётах принимался УИ 3430 м/с)
дельта V - 5500 м/с
Запас орбитальной ХС в составе КК - 100..300 м/с

Командный модуль - СА.
Полная орбитальная масса - 9 тонн
Запас ХС собственный - 50..150 м/с

САС
Масса полная - 6 тонн.
Сбрасывается после отработки 1й ступени.

Итого:
Стартовая масса - 473 тонны
Стартовая тяговооруженность - 1,3
Отношение длина/диаметр (обе ступени и СА одного диаметра - 5м)  ~5


Описалово:
Два двигателя первой ступени закреплены жестко, два качаются в двух плоскостях.
Стартует РН на 4х двигателях. После достижения заданной перегрузки (4, например) два жестко закреплённых двигателя отключаются. Полёт продолжается на двух качающихся двигателях до выработки топлива первой ступени.
Одновременно с отделением первой ступени сбрасывается САС.
Вторая ступень в составе КК работой маршевого двигателя выводит корабль на начальную орбиту. Далее невыработанные остатки топлива сливаются, дальнейшее маневрирование происходит с использованием ДУ орбитального маневрирования служебного модуля. Эта же ДУ используется для управления по крену во время работы маршевой ДУ второй ступени.
После выполнения миссии на орбите служебный модуль (вторая ступень) производит торможение КК, отделяется и, далее, сгорает в атмосфере.
СА приземляется (приводняется) на парашютах.

Альтернативные варианты:
а) Сам командный модуль обладает значительным (150-400м/с) запасом ХС. Вторая ступень (облегчённая, ввиду отсутствия ДУ орб маневрирования) выводит СА на начальную орбиту, затем отстреливается и сбрасывается в атмосферу. Дальнейшие орбитальные операции (довыведение/маневрирование/торможение) проводятся, собственно, командным модулем.
б) Командный модуль обладает существенным запасом ХС. Служебный модуль сбрсывается и "топится" в атмосфере после использования существенной части ХС (после вывода КК к объекту, например). Маневрирование возле объекта и торможение перед спуском осуществляется ДУ СА.


Плюсы с точки зрения дилетанта:
Всего 5 "больших" двигателей.
Всего 3 "куска" (не считая САС).
Капсула, а не "крылан" (возможно, многоразовая).
Большой (по сравнению с КК Союз) экипаж или ПН.
Первые два плюса, по идее, должны давать невысокую стоимость эксплуатации.

Минусы:
Ну, это, по традиции, оставляю вам. Развлекайтесь.  
Один уже нашел - носитель практически индивидуальный. Не лезет в идеологию модульных РН. Хотя, поставить на него кислород-водородную вторую ступень - получится неплохая альтернатива Зениту.

Дополнения:
СА, возможно, с шлюзовым отсеком для ВКД вне состава орбитального комплекса (при проведении ремонтных работ спутников, например).


P.S.
Ну, если вам и это не понравится - фтопку прожекторство.
А если понравится - нарисую картинок

[STEP]

ВОО! С картинок и надо было начинать  

[Дмитрий В.]

Все хорошо, только небольшие замечания:
1)Заменить НК-33 на один РД-180.
2)Заменить НК-39 на РД-0124 и вообще в качестве 2-й ступени использовать блок И с Союза-2.
3)Диаметр ступеней сделать 4,1м (если КК нужен большего диаметра, ставим соответствующий переходник).
Получим при Мст=300т ПН на орбите 185*185 км около 10 т ПН.
Перегрузку на 1-й ступени ограничиваем дросселированием РД-180.
И будет Вам счастье! :lol:

[avmich]

Все хорошо, только небольшие замечания:
1)Заменить НК-33 на один РД-180.

Зачем? Дешевле (ли)? Или надёжнее (ли)?.. Или производить проще (ли), так как на потоке?

2)Заменить НК-39 на РД-0124 и вообще в качестве 2-й ступени использовать блок И с Союза-2.

Зачем? Те же варианты? Или что-то ещё?

3)Диаметр ступеней сделать 4,1м (если КК нужен большего диаметра, ставим соответствующий переходник).

А это зачем? Давайте сэкономим на площади мтенок, соответственно, массе. Возить ступени будем авиатранспортом. Какие возражения?

Мне больше страшными выглядят замечания, что носитель - новый, под одну задачу.

Два закреплённых ЖРД лучше раскрепить, тогда при отказе одного получается лучшая взаимозаменяемость.

Подумать о повторном использовании первой ступени. Под это: 1) перекосить циклограмму, чтобы первая ступень заканчивала работу побыстрее и поближе 2) при этом снизить ПН.

Самое главное! Найти организацию, кому этот носитель был бы выгоден. Если Роскосмос - а на то похоже - то найти людей, которых надо поставить во главе Роскосмоса. Найти, зачем это нужно хозяевам Роскосмоса (России) - без последнего не получится. Найти обоснования (это, конечно, отчасти работа роскосмосовцев...) зачем эту штуку надо делать (при наличии эпопеи Ангары).

Если заинтересовывать этой штукой частников - то найти таковых, которые могут вложить деньги в такой проект. По-моему, проще Роскосмос раскрутить на альтернативу Ангаре. Надеюсь ошибиться.

[Дмитрий В.]

НК-33/39 серийно не производятся и вряд ли будут производиться. РД-180 производится серийно и имеет хорошую статистику. Диаметр 5 м избыточен для носителя с ПН=8-10 т и требует изменения способа транспортировки. Баки (да и другие отсеки) диаметром 5 м будут тяжелее, чем при диаметре 4,1м.
РД-0124 начал производиться и, в отлиие от НК-39, прошел летные испытания. Для диаметра 4,1 м и 2,66 м - есть оснастка.
Блок первой ступени диаметром 4,1 м проще переделать в боковушку для РН бОльшей размерности.

[serb]

зачем эту штуку надо делать (при наличии эпопеи Ангары).

Эта штука как раз в дырдочку между А1.2 и А3 попадает

[Димитър]

зачем эту штуку надо делать (при наличии эпопеи Ангары).

Эта штука как раз в дырдочку между А1.2 и А3 попадает

А в этой дырочке Союз и Союз-2 находятся.  :twisted:

[Димитър]

НК-33/39 серийно не производятся и вряд ли будут производиться. РД-180 производится серийно и имеет хорошую статистику.

По этому вопросу имеются и другие мнения:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=187605#187605

[RadioactiveRainbow]

Вот как выглядит первоначальный проект:


РД-180 не хочу. Во-первых, вчерашняя авария уверенности в нём не добавила.
Во-вторых, имхо, дорого. Мне кажется, если восстановить производство НК-хх -
они будут обходиться существенно дешевле.
Да и вообще они мне симпатичны.
РД-170/180/191, имхо, слишком напряжные.

Двигатель второй ступени... ну не знаю - хотелось бы чтобы на РН стояли двигатели одной конторы.
Маршевые по крайней мере. Не знаю зачем, но чисто интуитивно так кажется.


Пардон - сейчас подожму размер рисунка.
Длина ракеты от кончика САС до среза сопл - 40 метров (+-)
Диаметр - 5м. Внутренний диаметр баков - 4,8м.

[RadioactiveRainbow]

Баки (да и другие отсеки) диаметром 5 м будут тяжелее, чем при диаметре 4,1м.

А я-то всегда думал, что чем ближе форма баков к сфере - тем меньше масса...
Век живи - век учись

Два закреплённых ЖРД лучше раскрепить, тогда при отказе одного получается лучшая взаимозаменяемость.

Согласен.
Насчёт спасаемой первой ступени - сомневаюсь.
Ну, если только на парашюте опускать ступень на баки - и потом повторно использовать только двигатели - это ещё можно.
А впрочем - надо ещё подумать. В первую ступень я заложил довольно низкое массовое совершенство...

[Дмитрий В.]

Мне самому нравятся Кузнецовские движки и не очень нравятся РД-170/180/191. Но, увы, будем реалистами: ЖРД «Энергомаша» - это единственные современные ЖРД большой тяги на УВГ, выпускаемые серийно. Восстановление производства НК может потребовать годы времени и миллиарды долларов капитальных вложений. Надо заново восстановить кооперацию: «Моторостроитель», «Металлист», «Салют», СНТК - это только Самарские заводы. Не уверен, что оснастка сохранилась в полном объеме. Умерли или разбежались по рынкам квалифицированные рабочие, а оставшиеся – предпенсионного возраста (ну, а молодежь, как водится, больше думает о «бабах и пиве» J). Так что, имхо, надо пользоваться тем, что есть. Кстати, на НК претендует еще и «Воздушный старт» (а, вдруг, состоится???).

[avmich]

НК-33/39 серийно не производятся и вряд ли будут производиться. РД-180 производится серийно и имеет хорошую статистику.

По сути, на это уже ответили.

Диаметр 5 м избыточен для носителя с ПН=8-10 т

Что значит "избыточен"? Можно обойтись меньшим? Так и 4,1 тогда избыточен.

Непонятен довод.

и требует изменения способа транспортировки.

Для несуществующей ракеты нет способа транспортировки, поэтому менять нечего. А для новой можно выбрать как широко применяемый - ЖД - так и менее широко - авиационный. Какие основания выбрать именно ЖД?

Дмитрий, я всё понимаю, и не придираюсь. Но хотелось бы посмотреть непредвзято. Какие резоны именно по железке возить?

Баки (да и другие отсеки) диаметром 5 м будут тяжелее, чем при диаметре 4,1м.

Вот это непонятно почему :) . Вроде, чем ближе к сфере, тем теоретически выигрышнее ;) .

РД-0124 начал производиться и, в отлиие от НК-39, прошел летные испытания.

Можно и РД-0124. Но я Вам и доводы за НК наберу, не волнуйтесь. Пока вопрос - чем так хорошо проведение лётных? Ну, подумаешь, слетал разок, и что? Не выглядит крупным аргументом "за".

Для диаметра 4,1 м и 2,66 м - есть оснастка.

Мне кажется :) что делая новый пилотируемый КК, не стоит слишком уж цепляться к имеющейся оснастке. Чай, не 20-й век на дворе.

Блок первой ступени диаметром 4,1 м проще переделать в боковушку для РН бОльшей размерности.

Интересный довод. А подробнее?

[avmich]

Мне самому нравятся Кузнецовские движки и не очень нравятся РД-170/180/191. Но, увы, будем реалистами:

А тема-то Вам сильно реальной кажется? Прошу прощения, конечно? :)

Темы (некоторые) на форуме, на мой взгляд, делятся по двум категориям: "что практически можно и неплохо бы" и "что хорошо и теоретически возможно". Вот эта скорее вторая.

ЖРД «Энергомаша» - это единственные современные ЖРД большой тяги на УВГ, выпускаемые серийно. Восстановление производства НК может потребовать годы времени и миллиарды долларов капитальных вложений.

Ну, может и не потребовать...

Надо заново восстановить кооперацию: «Моторостроитель», «Металлист», «Салют», СНТК - это только Самарские заводы.

А роль участников кооперации - этих, хотя бы, перечисленных - в чём, конкретно? Интересно.

Не уверен, что оснастка сохранилась в полном объеме.

Хороший довод сделать улучшенный вариант...

Умерли или разбежались по рынкам квалифицированные рабочие

Зато из тех, кто не умер, выше процент владеющих, скажем, Автокадом... и его альтернативами.

, а оставшиеся – предпенсионного возраста (ну, а молодежь, как водится, больше думает о «бабах и пиве» J). Так что, имхо, надо пользоваться тем, что есть. Кстати, на НК претендует еще и «Воздушный старт» (а, вдруг, состоится???).

Во! так как раз и понадобится поточное производство НК-33. Лишний повод задуматься об этом.

[STEP]

Я немного не понял. Корабль будет двигаться по орбите с пустыми баками второй ступени? Или у него ДУ как у ВА в переднем отсеке. Тогда как стыковаться будем?
Т.е. ракета, это дело наживное. Спроектируем. А вот корабль как то мне пока не ясен.

[avmich]

Что же касается НК - не хочется школу терять. Даже если от неё и мало что осталось - лучше поддержать, чем наоборот. Самара - единственная, кроме Москвы, имеющая почти полный ракетный цикл. Это дорогого стоит.

[avmich]

Мне лично несимпатична "капсульность" корабля :) . Опять же, на дворе 21-й век... а у капсул ограничения по качеству, так сказать, работы. Они, конечно, дешевле и, вероятно, несколько надёжнее - но не тот век на дворе.

Надо делать крылатые самоориентирующиеся тела - а-ля Бор-4. Потерять ещё ПН - если надо, сделать ракету побольше, оно того стоит. Такие аппараты и с Луны будут возвращаться, зато сколько плюсов...

[RadioactiveRainbow]

Фактически, чисто РН получилась как некая замена Союзу:
снять со второй ступени оборудование для работы на орбите (кроме ДУ управления по крену), САС - и на НЗО эта птичка потащит тонн 11-13.
С кислородно-водородной второй ступенью, соответственно, ещё больше.

Конечно, ракета перетяжелена - масса ПН всего 2.5% от стартовой.
Зато ракета сравнительно недорога в изготовлении (низкое массовое совершенство, малое количество двигателей) и эксплуатации (опять же, низкое массовое совершенство, одинаковая оснастка для обеих ступеней).

Я немного не понял. Корабль будет двигаться по орбите с пустыми баками второй ступени? Или у него ДУ как у ВА в переднем отсеке. Тогда как стыковаться будем?

Да, корабль на орбите оказывается с пустыми баками маршевой ДУ.
Для ДУ орбитального маневрирования (она же ДУ ориентации) предусмотрены отдельные баки (сферические синие и оранжевые) на второй ступени. Кроме того, сама капсула имеет двигатели и запас топлива.

Т.е. ракета, это дело наживное. Спроектируем. А вот корабль как то мне пока не ясен.

А ясность в том, что вторая ступень РН является по совместительству агрегатным отсеком КК.

Мне лично несимпатична "капсульность" корабля . Опять же, на дворе 21-й век... а у капсул ограничения по качеству, так сказать, работы. Они, конечно, дешевле и, вероятно, несколько надёжнее - но не тот век на дворе.

:lol:
На вас не угодишь!
Крылья вам не нравятся - тяжелые и вообще.
Капсула вам тоже не нравится - подавай хайтек 21го века...
 :lol:

[STEP]

Т.е. корабль таскает за собой пустые баки и не нужную маршевую ДУ??? Может тогда и первую ступень не сбрасывать?  

[RadioactiveRainbow]

Т.е. корабль таскает за собой пустые баки и не нужную маршевую ДУ???

Угу. Попытка снизить стоимость и увеличить надёжность уменьшением количества "кусков". При этом, конечно, теряем немного ПН.
Именно немного, т.к. орбитальные манёвры требуют не так много топлива.

Может тогда и первую ступень не сбрасывать?  

Не будем доводить идею до абсурда  :wink:

[STEP]

Ну, не знаю. Совместить системы управления КА и второй ступени, это грамотно., и ... не ново. Но на сколько увеличится надежность всей системы, если из нее удалить четыре пироболта с толкателями и один разъем для кабеля??? И из-за этого таскать тонны бесполезного железа??? :shock: