РД на метане

[Salo]

http://www.npoenergomash.ru/about/news/news2_1294.html

08 октября 2013
Международный астронавтический конгресс в Пекине
.....
В работе конгресса участвовала и делегация ОАО «НПО Энергомаш». На заседании секции С4.1 В.Д.Гапонов выступил с докладом о применении высокомолекулярных добавок к компонентам жидкого ракетного топлива, а на постерной секции были представлены еще три доклада сотрудников НПО Энергомаш, посвященных лазерному зажиганию ЖРД, метановым ЖРД и новому сверхмощному ЖРД тягой 9,8 МН.
Все доклады специалистов НПО Энергомаш были высоко оценены присутствовавшими представителями различных организаций и предприятий ракетно-космической отрасли мира.  

[Salo]

АниКей пишет:

15 октября 2013, 00:01 | Армия | Алексей Криворучек    
    
 Россия создает многоразовый космический двигатель
 
 Исследовательский центр имени Келдыша к 2015 году разработает силовую установку для возвращаемых носителей
       
 Исследовательский центр имени М.В. Келдыша выиграл конкурс на создание многоразового ракетного двигателя нового поколения для Роскосмоса. Согласно техническому заданию, двигатели будут использоваться для полетов перспективных ракет, в том числе в многоразовой ракетно-космической системы первого этапа МРКС-1 «Россиянка», которую разрабатывает Центр имени Хруничева.
Агрегат должен быть готов к огневым испытаниям в составе ракеты-носителя к ноябрю 2015 года, на эти цели выделяется 579,7 млн рублей.
К созданию двигателя привлекут НПО «Энергомаш» и Воронежский механический завод.
Как сообщил «Известиям» заместитель гендиректора Центра имени Келдыша Арнольд Губерт, использование многоразовых ракет позволит удешевить космические полеты в 1,5–2 раза.
— Это понадобится, например, для сборки на орбите конструкций для полетов в дальний космос. При длительных полетах нужно будет поднимать с Земли либо 150 т разом, либо по 15–20 т несколькими ракетами, а потом производить сборку корабля уже на орбите. Но для этого рациональнее сделать не 10–20 одноразовых ракет, а 1–2 возвращаемых, — считает он.
По словам разработчика, кроме самой ракеты конструкторам предстоит продумать систему диагностики их исправности, чтобы вовремя заметить критические дефекты в конструкции. Кроме того, сейчас конструкторы решают, какое топливо для двигателя предпочесть — традиционный керосин или метан, который эффективнее, но требует охлаждения. Кроме того, генератор на основе керосина выделяет больше сажи, чем метан.
— Мы должны просчитать все физико-химические и физико-механические процессы взаимодействия продуктов сгорания топлива как между собой, как и с материалами стенок ракеты. Одно дело, когда ракета одноразовая и воздействие топлива на материал не критично, и совсем другое, когда после соприкосновения с топливом ракета будет эксплуатироваться много раз, — пояснил конструктор.
Диагностика двигателя по условиям техзадания должна проводиться без его разбора. Фактически работа по созданию двигателя разделена на два направления. НПО «Энергомаш» собирает двигатель на «космической» разновидности керосина — РГ-1. Двигатель на основе жидкого метана делают на Воронежском механическом заводе.
В обоих вариантах в качестве окислителя будет использоваться жидкий кислород.
Кроме топлива конструкторы будут выбирать и материал самой ракеты и ее конструктивных элементов.
— Предлагаются новые конструктивные схемы, новые материалы, сейчас рассматривается применение композиционных материалов в рамах и фермах, которые соединяют двигатель с ракетой, а также новые конструктивные решения двигательной установки — либо безгенераторные схемы, либо двухтурбинные. Они не являются принципиально отличными, но предлагаются новые материалы. За счет задела, который создан в Советском Союзе, мы продолжаем лидировать в углепластиках, — рассказал Арнольд Губерт.
Применение композитов в топливных баках уменьшит их вес на 35%, в камере сгорания и экранах радиационной защиты на 20%, вес ферм, рам, сопел и насадок охлаждения уменьшится на 40%.
Общий импульс тяги двигателя в безвоздушном пространстве, по расчетам конструкторов, будет не менее 3286 м/с для керосинового агрегата и 3532 м/с для образца, использующего метановое топливо. Время работы двигателя в полете составит 150 секунд.
При работе двигателя температура керосина составит 273–288 С, температура метана будет держаться на уровне 100–110 С, а окислитель будет прогреваться до 85–90 С. Наддув баков и система управления будут функционировать с помощью газообразного гелия.
В случае проявления признаков неисправностей двигатель выключится в аварийном режиме без нанесения вреда конструкции.

Читайте далее: http://izvestia.ru/news/558463#ixzz2hkmaeu00

[Veganin]

Известия пишет:
При работе двигателя температура керосина составит 273–288 С, температура метана будет держаться на уровне 100–110 С, а окислитель будет прогреваться до 85–90 С.

В каком месте такая температура компонентов?

[vlad7308]

Veganin пишет:

Известия пишет:
При работе двигателя температура керосина составит 273–288 С, температура метана будет держаться на уровне 100–110 С, а окислитель будет прогреваться до 85–90 С.

В каком месте такая температура компонентов?

наверно в баке
а температура в Кельвинах
Известия же...

[Salo]

Интересно, к 2015 году сделают сорокатонный РД0162СД, или сразу двухсоттонный РД0162?

[Mark]

Salo пишет:
Интересно, к 2015 году сделают сорокатонный РД0162СД, или сразу двухсоттонный РД0162?

Да, интересный вопрос, думаю что теперь будет РД-0162 сделаны. Потом будут многие огневые испытания и анализы которые данные будут использовать для следующих двигатели.
 
А когда будет РД-0164 ?

[Большой]

Интересно другое. в составе какой РН он будет использован?

[Salo]

Кроме Союза-5 претендентов пока не видать.

[Mark]

Математическое моделирование и экспериментальное исследование характеристик камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги на метане и кислороде, Лапицкий, Владимир Иванович, кандидат технических наук, ( наверно ето ещо не было).
http://www.dissercat.com/content/matematicheskoe-modelirovanie-i-eksperimentalnoe-issledovanie-kharakteristik-kamery-sgoraniy

Расширение сферы освоения космического пространства (навигация, связь, изучение ресурсов Земли, промышленность, разведка, телевидение, астрономия, метеорология, фармацевтика, медицина) предполагает в перспективе рост количества запускаемых искусственных спутников Земли. Становится необходимым использование ракет разных классов с полезными нагрузками от сотен килограммов до десятков тонн, не наносящих ущерба экологии околоземного пространства.

Анализ современного состояния средств выведения (СВ) [1,2] показывает, что существующие ракеты-носители (РН) по тем или иным причинам не удовлетворяют указанным требованиям. Так, производство РН легкого класса серии "Космос" прекращено, и существующий задел может быть легко использован в ближайшие 2-3 года. РН среднего класса Р-7А (Союз, Молния) используются почти 50 лет и в настоящее время прорабатываются различные варианты их замены, например РН семейства "Ангара". РН тяжелого класса "Протон" использует высокотоксичные компоненты ракетного топлива азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин (которые являются нежелательными с точки зрения экологии и промышленной безопасности), что со временем приведёт к запрещению запусков с территории Казахстана (космодром Байконур).

Таким образом, очевидна необходимость разработки программы создания ряда перспективных ракет-носителей, ключевым звеном которой являются многоразовые жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) для оснащения 1-х ступеней ракет-носителей легкого, среднего и тяжелого классов. Этому требованию отвечает ЖРД тягой 1,8.2 МН, используемый в одиночном исполнении для РН легкого класса и в составе многодвигательной установки на носителях среднего и тяжелого классов.

Специалистами ЦНИИ машиностроения, ИЦ им. М.В. Келдыша и ЦНИИ
Космических войск РФ, исходя из результатов критического анализа положительного и отрицательного опыта предыдущих разработок, сформулированы основные общие требования к ЖРД нового поколения для 1-х ступеней ракет-носителей [1], которые состоят в следующем.
1. Компоненты ракетного топлива должны быть дешевыми и экологически безопасными, иметь широкую сырьевую базу и применяться в других отраслях промышленности.
2. Двигатели должны иметь высокие энергетические характеристики, но их достижение не идет в ущерб надежности, безаварийности и стоимости.
3. Двигатель должен проходить на заводе (в случае необходимости в составе изделия) огневые контрольно-технологические испытания (КТИ) без последующей переборки.
4. Конструкция ЖРД должна быть приспособлена для диагностических и ремонтных работ, а также его межполетного технического обслуживания на техническом комплексе при многократном использовании такого двигателя. Стоимость межполетного обслуживания ЖРД должна быть минимальной.
5. Для оснащения РН тяжелого класса должна использоваться многодвигательная установка с реализацией "горячего" резервирования двигателя при выходе из строя одного или двух из них.
6. В состав ЖРД должна входить высокоэффективная система его аварийной защиты, обеспечивающая в случае необходимости безаварийное выключение двигателя (без внешнего вскрытия конструкции) не менее чем в 90% аварийных ситуаций (его отказов).
7. Конструкция двигателя должна быть приспособлена к аварийному его выключению системой аварийной защиты при наличии неисправности (отказа).
8. При отработке двигателя должно использоваться ограниченное количество экземпляров (25 - 30 ЖРД однократного применения и 10-15 -многократного).

[Mark]

Из приведенного краткого описания требований к новому ЖРД следует, что во главу угла ставятся высокая надежность и безопасность носителя при минимальных затратах, хотя и за счет некоторого снижения достигнутого к концу XX века уровня энергетического и массового совершенства двигателей и ракет-носителей.
Ключевыми решениями, влияющими на надежность и безопасность РН, как показывает анализ предшествующего опыта, являются тип принятой схемы ЖРД (с дожиганием, без дожигания) и его газогенератора (окислительный, восстановительный), уровень эффективности системы аварийной защиты в плане своевременного отключения аварийного ЖРД (без вскрытия его конструкции) и характеристики выбранных компонентов топлива.

Требованию экологичности (нетоксичности) отвечают освоенные топливные композиции: кислород+керосин и кислород+водород. Однако в настоящее время применение отечественных керосино-кислородных ЖРД, выполненных по схеме с дожиганием окислительного генераторного газа в камере сгорания, показавших высокие энергомассовые характеристики, близкие к предельно допустимым, не обеспечивают наиболее приоритетных требований к современным средствам выведения, таких как минимальная стоимость и максимальная безопасность работ. Указанное связано с тем, что материалы конструкции высокотемпературных окислительных газовых трактов кислородно-керосиновых ЖРД замкнутой схемы с окислительным газогенератором имеют повышенную склонность к возгоранию.
Переход на ЖРД с дожиганием с восстановительным газогенератором позволит преодолеть этот главный недостаток. Именно по такой схеме созданы отечественные и зарубежные кислородно-водородные жидкостные ракетные двигатели. Однако при использовании кислородно-керосинового топлива подобная схема энергетически менее выгодна, и она не позволяет реализовать многократные запуски без переборки ЖРД вследствие большого сажеобразования в трактах установки [3].

Кислородно-водородные жидкостные ракетные двигатели замкнутой и схемы имеют и другие недостатки. В частности, не решены проблемы проведения их межполетного обслуживания и КТИ без переборки. Кроме того, повышенные требования предъявляются к чистоте поступающего из баковых систем ДУ с такими двигателями топлива.

[Mark]

В работе [1] предложено три варианта выхода из создавшегося положения.
Первый вариант. Применять для оснащения перспективных средств выведения только кислородно-водородные ЖРД закрытой схемы с восстановительным газогенератором. Недостатком этого варианта является относительно большие размеры топливных баков 1-й ступени РН из-за низкой плотности водорода, что, несомненно, усложнит доставку указанной ступени на космодром, а при транспортировке тяжелого носителя моноблочной компоновки может оказаться непреодолимым препятствием. Кроме того, потребуется на порядок увеличить масштабы использования криогенного, взрывоопасного и дорогого горючего, каким является жидкий водород.
Второй вариант. Использовать в составе 1-й ступени ракеты-носителя кислородно-керосиновые ЖРД открытой и полуоткрытой схем с более заметной потерей удельного импульса. Приемлемость такого решения продемонстрировали США при создании 1-й ступени РН "Сатурн V" с двигателями F-1. К недостаткам этого варианта следует отнести сложную и дорогостоящую технологию "очистки" (от керосина и сажи) конструкции ЖРД и ракетного блока после огневых контрольно-технологических испытаний товарного двигателя, а затем и ракетного блока в целом (без последующих его переборок).

Третий вариант. Приступить к созданию и использованию кислородно-метанового ЖРД. Новое горючее обладает в рассматриваемом аспекте рядом важных преимуществ перед керосином при сохранении широкой сырьевой базы и дешевизны. К их числу относятся:
- возможность создания замкнутой схемы жидкостного ракетного двигателя с восстановительным газогенератором;
- более высокие энергетические характеристики ракет (на 5 - 10% большая масса полезного груза при одинаковой массе ракеты);
- более высокая экологическая чистота продуктов сгорания и компонентов, не образующих при аварийных проливах взрывоопасных оксиликвитов, которые могут возникнуть в топливе "керосин-кислород";
- существенное упрощение технологии "очистки" конструкции ЖРД (и ракетного блока) после огневого контрольного технологического испытания, а, возможно, и полное ее исключение из-за криогенности (самоиспаряемости) обоих компонентов топлива; это преимущество следует считать решающим при переходе в будущем на использование многоразовых транспортных систем;
- лучшие охлаждающие свойства метана;
- более низкую стоимость метана (втрое меньше чем у керосина).

Недостатками метана как горючего являются:
- возможность сажеобразования;
- криогенность жидкого метана (потребуется создание систем захолаживания, ожижительных установок);
- меньшая плотность метана, что обусловит некоторое увеличение массы конструкции ЖРД, которое компенсируется его более высоким удельным импульсом;
- большая взрывоопасность метана (потребуется введение дополнительных мер контроля среды);
- необходимость высокой степени очистки метана, в зависимости от используемого месторождения;
- приспособление имеющейся инфраструктуры, средств транспортировки и хранения криогенных компонентов топлива под метан, не исключая создание вновь некоторых элементов и арматуры.

На основании анализа опубликованных данных [3-5] можно сделать вывод о том, что, учитывая неизбежность в ближайшем будущем перехода к созданию и использованию многоразовых ракет-носителей, комплексное решение проблем их безопасности, надежности и многоразовости наиболее полно может обеспечить только использование кислородно-метановых жидкостных ракетных двигателей любой схемы, кроме закрытой с окислительным газогенератором. Созданный на этой основе ЖРД будет отвечать практически всем вышеуказанным требованиям, предъявляемым к двигателям XXI в.
 Внедрение метанового горючего также даёт возможность решить следующие задачи по повышению эффективности эксплуатации ракетного комплекса на природном углеводородном горючем:

- обеспечить внедрение самых эффективных методов контроля изготовления товарных двигателей и ракетных блоков - огневых контрольно-технологических испытаний без последующих их переборок, а также высокую надежность ракет-носителей любого класса с первого пуска;
- создать благоприятные условия для перехода к многоразовым средствам выведения;
- снизить затраты на наземную огневую отработку ЖРД за счет увеличения числа его испытаний с использованием одного комплекта материальной части; сокращение числа двигателей для наземной отработки и снижение стоимости товарных двигателей;
- уменьшить затраты на создание и содержание необходимой наземной инфраструктуры для работы с жидким метаном в рамках финансирования разрабатываемой общегосударственной программы его внедрения.

[Alexandr_A]

Salo пишет:
Интересно, к 2015 году сделают сорокатонный РД0162СД, или сразу двухсоттонный РД0162?

И еще вопрос, будет ли сделан уменьшенный МРКС целиком? Как недавно писали:
http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic13809/

Учитывая техническую сложность и новизну, создаваемой техники, опираясь на отечественный и иностранный опыт, обоснована необходимость создания летного демонстратора, представляющего собой уменьшенную копию ВРБ. Демонстратор можно изготовить и оснастить всеми штатными бортовыми системами, не проводя специальную подготовку производства. Такой летательный аппарат позволит проверить в реальных условиях полета все ключевые технические решения, заложенные в полноразмерном изделии, сократив технические и финансовые риски при создании штатного изделия.

Затраты на демонстратор могут быть оправданы благодаря его уникальным способностям выводить на высоту до 80 км по баллистической траектории объекты массой более 10 т, разгоняя их до скорости, превышающей скорость звука в 7 раз, и возвращаться на аэродром для повторного запуска. Изделие многоразового применения, созданное на его базе, может иметь важное значение не только для разработчиков гиперзвуковых летательных аппаратов.

[Mark]

Alexandr_A пишет:
И еще вопрос, будет ли сделан уменьшенный МРКС целиком? Как недавно писали:

Нет смысла и не логично.
Демонстратор будет созданы только до отработки технологии ВРБ носителя МРКН.
1- С начала будут масштабированные лётные демонстраторы с РД-0162СД.
2- Потом полномасштабный демонстратор ГЛИ.
3- На конец будет системный демонстратор.

[Mark]

Guess Who Else is Developing a LOX Methane Engine, 24.10.2013

 
CASC — the China Aerospace Science and Technology Corporation — reports it has reached a milestone in its development of a new LOX methane rocket engine.
 
"Recently, a new generation of methane liquid oxygen rocket engine ignition system-wide test to be successful for the first time, signifying that our LOX methane engine development has reached the international advanced level," according to a story by China Space News published on the CASC website

http://www.parabolicarc.com/2013/10/24/guess-developing-lox-methane-engine/comment-page-1/

[Mark]

600kN LOX/Methane Rocket Engine Development, Mr. Jiguo Sun, Beijing Aerospace Propulsion Institute, Prof. Nan Zhang, Beijing Aerospace Propulsion Institute, Mr. Weibin Wang, Beijing Aerospace Propulsion Institute, 2011.

Liquid oxygen (LOX) /liquid methane (LCH4) propellants combination has higher performance characteristics, lower cost and well reusability. LOX/methane rocket engine is investigating and developing widely in the world. Research and development of a 600kN class LOX /methane liquid rocket engine was initiated recently in China. For the engine, one of the main aspects will be the development of a thrust chamber technology. A number of experiments at subscale level were conducted to study and evaluate methane/LOX gas-liquid and liquid-liquid injection combustion performance, combustion efficiency and instability, soot formation etc. The cooling characteristics of methane were investigated by a thrust chamber calorimeter with supercritical and subcritical methane flow field in heated rectangular channel with strong wall temperature differences. A methane/oxygen turbine pump together with a LOX/methane gas generator was hot tested to validate their consistency. A LOX/methane thrust chamber, including injector head and combustion chamber, was designed and fabricated. The 600kN LOX /methane rocket engine was based on a LOX/LH2 rocket engine excepting the newly designed LOX/methane thrust chamber and gas generator. Totally 4 hot firing tests ，67 seconds accumulatively, were carried out successfully for the LOX/methane engine in January 2011 with pressure in main combustion chamber range from 10.1~10.5 MPa. Both experimental and theoretical analysis indicates our 600kN LOX/methane rocket engine has good combustion stability and convenient maintenance. Therefore, LOX/methane engine is a good choice for future space transportation.

Жидкий кислород (LOX) / сочетание ракетного топлива жидкого метана (LCH4) имеет более высокие эксплуатационные характеристики, снижения затрат и хорошо многократного использования. LOX/метана ракетный двигатель расследование и широко развивающихся в мире. Исследования и разработки 600kN класса LOX /methane жидкого ракетного двигателя было недавно начато в Китае. Для двигателя один из основных аспектов будет развитие технологии камеры тяги.
 
Экспериментальные и теоретические анализ показывает, что наши 600kN метана LOX ракетный двигатель имеет хорошее сгорание стабильности и удобное обслуживание. Таким образом двигатель LOX/метан является хорошим выбором для будущих космических транспортных систем.

http://www.iafastro.net/iac/archive/browse/IAC-11/C4/1/10008/

[Петр Зайцев]

"- обеспечить внедрение самых эффективных методов контроля изготовления товарных двигателей и ракетных блоков - огневых контрольно-технологических испытаний без последующих их переборок, а также высокую надежность ракет-носителей любого класса с первого пуска;"  -- Для этого никакого метана не надо. На Фальконе так и делают с простым керосином.

[Salo]

http://www.spacenews.com/article/launch-report/37859spacex-could-begin-testing-methane-fueled-engine-at-stennis-next-year
SpaceX Could Begin Testing Methane-fueled Engine at Stennis Next Year

By Dan Leone | Oct. 25, 2013


Each of the two stands at E-2 — one is for horizontal engine mounting (above), one for vertical — is rated for 100,000 pounds of thrust, according to the Stennis website. Credit: NASA photo
 
  WASHINGTON — Leveraging a $1.1 million incentive from NASA and the Mississippi Development Agency, Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) plans to begin testing components of a methane-fueled engine called Raptor at the Stennis Space Center in Mississippi early next year.
Hawthorne, Calif.-based SpaceX will perform these tests at Stennis' E-2 test facility, which will require an upgrade to accommodate the full Raptor engine — a closed-loop methane-oxygen concept SpaceX is working on for missions to deep space. The upgrades would be funded by SpaceX, NASA and the Mississippi Development Authority.
"We are looking to test the whole engine at Stennis, but the first phase starts with the components," SpaceX spokeswoman Emily Shanklin said in an Oct. 25 email. "The E-2 stand at Stennis is big enough for components, but we would need a bigger stand for the whole Raptor."
The E-2 complex was designed for advanced materials testing for the defunct National Aerospace Plane, a horizontal-takeoff-and-landing, single-stage-to-orbit concept that was jointly funded by NASA and the Defense Department before being canceled in 1993. NASA last used the complex in 2012 to test chemical steam generators, agency spokeswoman Rebecca Strecker wrote in an Oct. 25 email.
Each of the two stands at E-2 — one is for horizontal engine mounting, one for vertical — is rated for 100,000 pounds of thrust, according to the Stennis website. SpaceX's Raptor engine is designed to generate more than 661,000 pounds of thrust in a vacuum, Shanklin said.
SpaceX founder and Chief Executive Elon Musk has mentioned Raptor before, sometimes in connection with notional plans to colonize Mars. The Raptor name has been applied to multiple SpaceX concept engines, including one that would have been fueled by hydrogen.
The current Raptor concept "is a highly reusable methane staged-combustion engine that will power the next generation of SpaceX launch vehicles designed for the exploration and colonization of Mars," Shanklin said. "The Raptor engine currently in development is the first in what we expect to be a family of engines."
Staged combustion, also called closed-loop combustion, will be a new trick for SpaceX. The company's Merlin family of kerosene-fueled rocket engines, currently in use on its Falcon 9 rocket, use an open-cycle, gas-generator configuration. Given identical fuel-oxidizer mixtures and propellant flow volumes, a closed-loop engine is more efficient than one with an open loop configuration.
SpaceX has not disclosed how much money it will spend on test stand enhancements at Stennis. Shanklin said only that the company's investment would be "significant."
The Mississippi Development Authority, using a tranche of funding from state bond issues, is putting up $500,000 for E-2 modifications, according to Manning McPhillips, chief administrative officer for the authority. NASA will put up as much as $600,000, Strecker told SpaceNews.
Testing will not begin until SpaceX and Stennis sign a Space Act Agreement that sets the ground rules, including usage fees, for the company's activities on government property. Exact terms are still being hashed out, Strecker said.
"Negotiations are in the preliminary stages, with final execution ... expected in the near future," Strecker said. "The Reimbursable Space Act Agreement will operate under a full-cost recovery model requiring SpaceX to pay NASA for all costs associated with the activity."
SpaceX's main rocket-testing facility is near McGregor, Texas. Shanklin would not say whether any Raptor testing had already been done there, or why future tests should be performed at Stennis.
One of Stennis' advantages is its isolation — there are no neighbors to complain about noise, as there are in McGregor.
"Stennis has an 125,000 acre (5,060 square kilometer) acoustic buffer zone, which means you can test anything 24-7," McPhillips said in an Oct. 24 phone interview.
"This is the beginning of what we hope is a long-term relationship with SpaceX," McPhillips said.
Stennis has been testing rocket engines since NASA's earliest days. Most recently, the center hosted testing of the J-2X, a hydrogen-fueled engine conceived to power the upper stage engine of the Space Launch System NASA is building. However, NASA has not identified any mission that requires a J-2X, and the engine is to be mothballed once the current round of testing is complete.
SpaceX will not be the only "new space" company to test at Stennis. Blue Origin, the quiet Kent, Wash., firm bankrolled by Amazon.com founder Jeff Bezos, tested the combustion chamber for its 100,000-pound-thrust, hydrogen-fueled BE-3 engine at Stennis in 2012.
Although no major U.S. manufacturer besides SpaceX has announced plans to build a methane-fueled rocket engine, Shanklin noted that "any upgrades we make will remain with the test stand" and that "the improvements we'll make to the stand are not custom to Raptor, and could be used for testing of other methane engines."

[Salo]

http://www.nasaspaceflight.com/2013/10/spacex-press-abort-test-raptor-engine/

SpaceX Raptor:
Key to SpaceX's Martian exploits is likely to be a new engine known as the Raptor.
Raptor would provide a major sea-change in SpaceX's propulsion, given it is set to be powered by methane and liquid oxygen (LOX), as opposed to the RP-1 kerosene and LOX currently employed with Falcon 9′s Merlin engines.

 Although the engine – first referenced in 2009 – was initially cited for a role powering an Upper Stage, it appears that the Raptor is now serving as the main engine for the first stage of a new, yet-to-be-formally-announced rocket.
Very few details have been released by SpaceX, even when directly queried by this site earlier this year. However, the announcement of an agreement with the Stennis Space Center has revealed the company is indeed working on the development of the Raptor.

Under a future engine testing agreement, SpaceX will upgrade the E-2 test stand at Stennis with methane capability.
"This agreement supports SpaceX's efforts for continued engine research and development in parallel with our growing operational testing programs," noted Gwynne Shotwell, SpaceX President. "We are excited to bring this R&D program to Stennis, and we look forward to a long term relationship with the center and the state of Mississippi."
The only detail about the engine in the release noted it will be capable of generating nearly 300 tons of thrust in vacuum, around four times more powerful than the Merlin 1D.
However, it is possible a Raptor engine set could become the baseline for a huge future rocket to be used by SpaceX for missions to Mars, along with a potential role with a Mars ascent stage.
As such, Raptor could be focused on a future role with the Mars Colonial Transporter (MCT) architecture.
Per the near-term goals, infrastructure improvements at the E-2 test stand will begin upon execution of the announced agreement, with testing expected to start in early 2014.

[Salo]

http://vpk-news.ru/articles/17542

Уралкриомаш: в космос из Нижнего Тагила

В основе успеха – развитое производство, высококвалифицированный персонал, мощное конструкторское бюро

 Елена Горинова
 
 Нижний Тагил, где находится головное предприятие – ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод», – это родина первого паровоза и крупнейший поставщик грузового подвижного состава для железных дорог России и стран СНГ, город-танкоград, который дал стране и миру огромное количество боевых машин – одних из лучших на планете. Однако мало кто знает, что начало космической эры также во многом было заложено на тагильской земле.
Знаменательный полет Юрия Гагарина не состоялся бы без ОАО «Уралкриомаш» – предприятия, входящего в структуру корпорации УВЗ. Тагильские специалисты принимали участие во всех отечественных космических программах. Здесь были разработаны подвижные заправочные средства для ракет-носителей, которые обеспечили запуски не только корабля «Восток-1», но и первых спутников, а также реализацию программ «Энергия-Буран» и «Морской старт».

В космос – на жидком кислороде
В 1946 году в результате разработки боевых ракет дальнего радиуса действия, начавшейся под руководством Сергея Королева, был создан ракетно-ядерный щит страны и открыты перспективы практического освоения космического пространства. Для новой техники требовалось большое количество жидкого кислорода – окислителя топлива, поэтому в начале 50-х годов с развитием космических исследований в Советском Союзе возникла потребность в средствах транспортировки по железной дороге больших количеств жидкого кислорода, что оказалось невероятно сложной задачей. Опыт создания железнодорожных цистерн для перевозки криогенных жидкостей в стране отсутствовал. Решение этой острой проблемы было возложено на Уралвагонзавод.


Коллаж Андрея Седых

Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР в составе ГУП «Уралвагонзавод» имени Ф. Э. Дзержинского 1 октября 1954 года было образовано особое конструкторское бюро – ОКБ-250 по криогенной технике и наземному стартовому оборудованию во главе с главным конструктором Мефодием Веремьевым, позже ставшее самостоятельным предприятием – ОАО «Уралкриомаш». По сути работы по созданию криогенной цистерны начались на два года раньше. Поэтому уже в том же году коллективом группы конструкторов была разработана документация на новую железнодорожную цистерну для перевозки жидкого кислорода – изделие 8Г52. Серийное производство новинки, стартовавшее тогда же, знаменовало рождение в стране новой отрасли – криогенного транспортного машиностроения.
Сложность решенных задач была невероятно высока. Жидкий кислород вступает в реакцию со многими металлами и быстро испаряется. Поэтому для внутреннего сосуда цистерны был подобран не вступающий во взаимодействие с жидким газом алюминиевый сплав АМцС. Еще одним его достоинством была отличная свариваемость. Пространство между внутренним сосудом цистерны и внешним кожухом набивалось теплоизоляционным материалом – мипорой.
В 1954 году будущий академик Сергей Королев выдал криогенщикам Уралвагонзавода технологическое задание на создание средств заправки (8Г117) и дозаправки (8Г118) жидким кислородом знаменитой космической ракеты Р-7. В 1956-м на УВЗ началось производство средств заправки жидким кислородом космических ракет-носителей. С их помощью в августе 1957 года на космодроме Байконур была испытана межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 – выдающееся достижение отечественного ракетостроения, которая до сих пор выводит на околоземную орбиту космические корабли и спутники Земли. Подвижные заправочные средства (заправщики и дозаправщики жидкого кислорода и азота) для ракеты Р-7 с мощными криогенными насосами обеспечили успешные запуски целого ряда искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций и космического корабля «Восток» с первым космонавтом Юрием Гагариным на борту.
Когда первые и самые трудные задачи были решены, заложены основы технологии криогенного производства, заводские специалисты начали работать над надежностью своих изделий. Изоляция криогенных сосудов была несовершенна, часть содержимого цистерн испарялась еще во время пути. Иногда они приходили на космодром полупустыми. Тогда ОКБ-250 был освоен вакуум – лучший в природе изолятор. В то время ни одно предприятие не имело опыта по изготовлению больших сосудов с вакуумной изоляцией.
Первым авторским свидетельством на изобретение, которое получила группа специалистов ОКБ-250, стало свидетельство на устройство цистерны 8Г513 с вакуумно-порошковой изоляцией. Она явилась прототипом для нового поколения современных криогенных цистерн и кардинально решила проблему потери жидких кислорода и азота при перевозке с пяти до 0,2 процента в сутки.
Следующим этапом развития криогенной техники явилось создание стационарных комплексов на космодромах для хранения и заправки космических кораблей жидким кислородом и азотом. Они использовались для запуска ракетно-космической системы (РКС) «Союз» и оказались гораздо надежнее и эффективнее прежних передвижных заправочных средств.
Одним из выдающихся достижений ОКБ-250 в 60-е годы стало создание железнодорожных цистерн для перевозки жидкого водорода – самого эффективного, но чрезвычайно взрывоопасного ракетного топлива. Новая задача по сложности намного превосходила предыдущие. Температура жидкости лишь на 20 градусов выше абсолютного нуля, требуется суперизоляция с более глубоким вакуумом. Начатая в 1966-м работа завершилась созданием цистерны ЖВЦ-100. В ней был осуществлен совершенный принцип изоляции – экранно-порошково-вакуумный. Цистерна ЖВЦ-100 в 1969–1972 годах была успешно использована в космической программе изучения Луны «Н1-ЛЗ», а ее усовершенствованные модификации – в грандиозной программе по запуску ракетно-космической системы (РКС) «Энергия-Буран».
Эта многоразовая РКС стартовала 15 ноября 1988 года. После орбитального полета в беспилотном варианте корабль «Буран» совершил автоматическую посадку на аэродром с точностью в несколько сантиметров. Уралкриомашевцы к этому триумфу готовились около десяти лет. Созданная на УВЗ система энергопитания «Бурана» является прообразом энергетических комплексов межпланетных кораблей будущего. При запуске использовалась также разработанная и изготовленная тагильчанами система обеспечения РКС «Энергия-Буран» азотом.
Еще одна интересная страница космической летописи криогенного производства – «Морской старт». Специалисты тагильского Уралкриомаша разработали и изготовили средства хранения и заправки топливом ракеты «Зенит». Участие в этой международной программе стало лучшим доказательством востребованности уникального конструкторского и технологического опыта, накопленного предприятием.

Перспективы развития
ОАО «Уралкриомаш» сегодня – многопрофильное, стабильно развивающееся предприятие, один из лидеров по производству специализированной железнодорожной криогенной техники на «пространстве 1520». Предприятие работает во всех направлениях и с различными потребителями: выпускает продукцию для нужд железнодорожных перевозчиков и нефтегазовых компаний, Роскосмоса и отечественного ОПК. ОАО «Уралкриомаш» предоставляет заказчику полный комплекс услуг: начиная от генерации идеи, разработки принципиальных схем и конструкторской документации, производства с обязательным контролем качества на каждом этапе работ и заканчивая шефмонтажом, гарантийным, постгарантийным и сервисным обслуживанием.

Коллаж Андрея Седых
Наличие такого предприятия в рамках корпорации, безусловно, предоставляет УВЗ ряд конкурентных преимуществ перед другими серийными предприятиями – изготовителями подвижного состава.
В 2011-м ОАО «Уралкриомаш» совместно с ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» была выработана стратегия развития на 2012–2015 годы. Предприятие на этот период определило для себя амбициозные планы по расширению линейки производимой продукции: как криогенной, так и средств для транспортировки различных жидких продуктов. Также в планах предприятия постепенная, без ущерба для производства, но значительная модернизация существующих мощностей и строительство новых объектов.
Одна из приоритетных целей новой маркетинговой политики – выход на новые рынки. Это важно как для ОАО «Уралкриомаш», так и для научно-производственной корпорации УВЗ в целом. Исторически криогенное предприятие было ориентировано на отечественного потребителя и страны бывшего Советского Союза. Но сейчас ведется активная работа по расширению географии поставок продукции.
Таким образом, прогнозируется, что наличие в структуре корпорации ОАО «Уралкриомаш» позволит УВЗ выйти на новые инновационные наукоемкие и высокотехнологические рынки, в том числе и зарубежных стран. Это рынки оборудования криогенных газов стран СНГ, развивающиеся рынки сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа стран СНГ, Ирана, Пакистана, Афганистана, рынки единичного специализированного криогенного оборудования.

Криогенное машиностроение
Почти за 60 лет деятельности в ОАО «Уралкриомаш» накоплен огромный опыт разработки и изготовления специализированных железнодорожных цистерн для перевозки различных газов в криогенном сжиженном состоянии. Предприятие является монополистом в России и странах СНГ в этой отрасли, потому основным направлением деятельности была, есть и остается разработка и изготовление транспортных средств и стационарных емкостей – продукции криогенного машиностроения.
В криогенных железнодорожных цистернах и контейнерах-цистернах производства ОАО «Уралкриомаш» возможно перевозить различные криогенные жидкости: кислород, азот, аргон, водород, сжиженный природный газ, этилен. Производство контейнеров-цистерн одобрено Российским морским регистром судоходства, что позволяет перевозить в них жидкости и газы автомобильным, железнодорожным и водным транспортом, в том числе в международном обращении. Диапазон объемов котлов выпускаемых железнодорожных цистерн и контейнеров-цистерн – от 10 до 52 кубических метров. Ведутся работы по расширению номенклатурного ряда как железнодорожных цистерн, так и контейнеров-цистерн.
Помимо железнодорожных и криогенных цистерн ОАО «Уралкриомаш» производит емкостное оборудование для хранения криогенных продуктов с геометрическим объемом сосуда до 250 кубических метров, холодные газификаторы, криогенные трубопроводы. В общем, ОАО «Уралкриомаш» изготавливает продукцию, обеспечивающую процесс транспортировки, слива/налива, хранения и газификации криогенных жидкостей.
Одним из крупнейших проектов в этом направлении является строительство космодрома Восточный. Естественно, что акционерное общество как производитель криогенного емкостного оборудования не остается в стороне от реализации данного проекта. Уралкриомаш будет изготавливать системы доставки компонентов топлива для ракеты-носителя «Союз-2», в дальнейшем, после 2015 года – для ракеты-носителя «Ангара». Объем заказов большой.
В 2013–2015 годах для Роскосмоса необходимо разработать и изготовить заправочную систему, в том числе 16 стационарных емкостей, арматуру. Также в рамках этого проекта за эти годы планируется произвести до 30 единиц специализированных криогенных железнодорожных цистерн модели 15-558С-04. Кроме того, поступил заказ на изготовление и поставку в данный период 47 аналогичных цистерн для Министерства обороны.
Вагон-цистерна 15-558С-04 – это улучшенный вариант модели нового поколения 15-558С-03, предназначенной для перевозки жидкого кислорода. Первые два опытных образца были изготовлены в 2012 году. Ее особенностью по сравнению с предыдущей моделью – 15-558С-01 является то, что разрабатывалась она под конкретные требования заказчика – Федерального космического агентства. Главным условием при создании изделия стало увеличение объема перевозимого груза. При этом необходимо было соблюсти железнодорожные габариты и применить базовую платформу производства Уралвагонзавода – железнодорожную платформу с двухосными тележками модели 18-100. Со всеми задачами конструкторы Уралкриомаша успешно справились.
В свою очередь в вагоне-цистерне 15-558С-04 планируется увеличение времени сохранения продукта с 30 до 60 суток за счет применения суперизоляции, а также использование в наружной оболочке нержавеющей стали вместо бюджетного варианта из черного металла.
В цистернах для перевозки жидкого кислорода можно транспортировать и другие жидкие газы: аргон, азот. Помимо космической отрасли они востребованы в металлургическом производстве, а также частными компаниями, торгующими продуктами разделения воздуха. Дополнительно прорабатывается вопрос изготовления цистерн модели 15-558С01 для замены отработавшего срок эксплуатации подвижного состава гражданских предприятий.
Еще одна серьезная ниша в криогенной отрасли – создание стационарных хранилищ для воздухоразделительных установок. Сегодня складывается парадоксальная ситуация, когда на предприятиях Урала строятся кислородно-азотные заводы, а хранилища для них предполагается везти из Китая. Уралкриомаш планирует занять эту нишу и поставлять стационарное оборудование уральским заводам.
Таким образом, на период 2013–2015 годов производственные мощности ОАО «Уралкриомаш» по криогенному направлению будут полностью загружены.
Дальнейшей перспективой для ОАО «Уралкриомаш» может стать производство изделий для транспортировки и хранения сжиженного природного газа. Сегодня в мире активно развивается производство контейнеров-цистерн для сжиженного природного газа. Например, в Соединенных Штатах, где активно развивается добыча сланцевых газов, месторождения в основном небольшие и тянуть трубопровод просто невыгодно. Оптимальный способ транспортировки – использование контейнеров.
Аналогичная ситуация и в России, где есть отдаленные поселки, к которым экономически нецелесообразно вести трубопроводы. Поэтому доставлять туда природный газ надо либо в сжатом, либо в сжиженном состоянии, но выгоднее в последнем.
Поскольку сжиженный природный газ является криогенной жидкостью с температурами, близкими к температурам жидкого кислорода и жидкого азота, Уралкриомаш имеет большой потенциал в области создания средств для транспортировки, хранения, заправки и газификации сжиженного природного газа (СПГ).
Для этого в ОАО «Уралкриомаш» разрабатываются криогенный танк-контейнер КЦМ-40/0,8 и впервые в России – железнодорожный вагон-цистерна для перевозки сжиженных этана, этилена и природного газа модели 15-712. Кроме контейнеров-цистерн для сжиженного природного газа открытое акционерное общество «Уралкриомаш» разработало техническую документацию на автоцистерну, варианты средств хранения сжиженного природного газа, газификатор сжиженного природного газа.

Другие направления
В 90-е годы финансирование на космические исследования резко сократилось. Это вынудило коллектив тагильских криогенщиков искать заказы на разработку и изготовление несвойственной им ранее продукции, в том числе для агропромышленного и топливно-энергетического комплексов. Поставили на производство мини-пивзавод, установки для заморозки пищевых продуктов парами жидкого азота, установки для сублимационной сушки овощей и фруктов методом вакуумирования, установки для сушки древесины. В это же время были созданы установки для тушения пожаров, разработаны и изготовлены цистерны для перевозки продуктов нефтепереработки, сжиженной углекислоты, железнодорожные цистерны для светлых нефтепродуктов. Производством цистерн и контейнеров-цистерн для нефтепродуктов предприятие занимается и сегодня.
Освоение и производство некриогенной продукции активно продолжается. Одной из главных задач для ОАО «Уралкриомаш» является выход на новый перспективный рынок железнодорожного подвижного состава для сжиженных углеводородных газов.
В рамках этого направления в 2012 году Уральским конструкторским бюро вагоностроения – структурным подразделением корпорации – была разработана новая цистерна модели 15-588-01. Ее изготовление и сертификацию взял на себя Уралкриомаш. Цистерна также установлена на железнодорожной платформе с двухосными тележками модели 18-100, которую производит Уралвагонзавод.
Спрос на данную модель очень высок и ежегодно составляет порядка 15 тысяч единиц. Такая востребованность объясняется двумя факторами. Во-первых, отечественный парк цистерн для СПГ сильно устарел: под списание подходит около 30–40 процентов парка. Во-вторых, в России и СНГ увеличивается добыча нефти, газа и продуктов их переработки, а значит, растет потребность в их перевозке. Крупные переработчики нефти неоднократно делали запросы в ОАО «Уралкриомаш» по поводу таких цистерн.
Благодаря увеличенному объему котла, повышенной грузоподъемности и другим параметрам цистерна 15-588-01 имеет наилучшие показатели среди конкурентов. Планируется, что объемы производства цистерн модели 15-588-01 будут масштабными.
В настоящее время передано на Уралкриомаш с головного предприятия корпорации производство химических цистерн модели 15-157-02. Для криогенного предприятия химическая цистерна стала новым видом продукции. Несмотря на новизну и сжатые сроки, их производство успешно освоено и изделия изготавливаются. Новые цистерны соответствуют всем необходимым условиям. Поскольку среда гидроксида натрия очень агрессивна, особые требования предъявляются к качеству сварных швов и прочности конструкции. Но по признанию специалистов акционерного общества, для них освоение химических цистерн не стало сверхзадачей, так как разработка и производство криогенного оборудования намного сложнее и выше классом. А благодаря высокому научно-техническому потенциалу и гибкому технологическому процессу ОАО «Уралкриомаш» способно мобильно перестраиваться на выпуск новой продукции.
В 2010 году ОАО «Уралкриомаш» совместно с ОАО «Кузнецов» и ОАО «ВНИИЖТ» вошло в Книгу рекордов Гиннесса, разработав и изготовив тендерную емкость для газотурбовоза ГТ-1. Это новый вид тягового подвижного состава, который в качестве движителя использует газовую турбину, а в качестве топлива – СПГ. Его эксплуатация, как подчеркивают экономисты, в четыре раза дешевле, чем использование дизеля. Этот проект реализован в рамках программы инновационного развития ОАО «РЖД» по переводу тягового подвижного состава на альтернативные источники энергии. Работы в рамках данного проекта продолжаются.
ОАО «Уралкриомаш» – предприятие необычное. Из-за слишком большого опытного производства его нельзя отнести к НИИ или КБ. Но при этом нельзя назвать и заводом, потому что в состав его входит мощное конструкторское бюро. Такой удачный симбиоз и делает ОАО «Уралкриомаш» уникальным предприятием с высочайшим потенциалом и большими перспективами.

[Salo]

Уралкриомаш: IV Международный железнодорожный салон "EXPO 1520".

Машино- и приборостроение » Железнодорожное машиностроение 19.09.2013 в 11:59 | INFOLine, ИА (по материалам компании) | Advis.ru

Представители ОАО "Уралкриомаш" в составе делегации ОАО "НПК "Уралвагонзавод" приняли участие в работе IV Международного железнодорожного салона "EXPO 1520". На открытой экспозиции ОАО "НПК "Уралвагонзавод" был представлен новый железнодорожный вагон-цистерна модели 15-588-01, изготовленный в ОАО "Уралкриомаш". Вагон-цистерна, предназначенный для перевозки сжиженных углеводородных газов, 06 сентября был сертифицирован Регистром сертификации на федеральном железнодорожном транспорте. Данная модель имеет увеличенный до 86 м3 объем котла и на сегодняшний день является единственной в СНГ, соответствующей требованиям приложения №2 Соглашения о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС) в части повышенных требований безопасности к применяемой сливо-наливной и предохранительной арматуре. Новый вагон-цистерна разработан Уральским конструкторским бюро вагоностроения ОАО "НПК "Уралвагонзавод", экипажная часть вагона-цистерны комплектуется платформой, изготавливаемой вагоносборочным производством ОАО "НПК "Уралвагонзавод". Участие в проекте подразделений ОАО "НПК "Уралвагонзавод", имеющих значительный позитивный опыт работы в области проектирования и производства транспортных емкостей, позволит предложить потребителям подвижной состав с повышенными технико-коммерческими показателями. Так же на выставке было представлено еще одно изделие ОАО "Уралкриомаш" - криогенная емкость для хранения сжиженного природного газа, установленная на газотурбовозе ГT1h №002. Это уже вторая емкость, изготовленная в ОАО "Уралкриомаш" по заказу ОАО "РЖД" для использования в новом виде тягового подвижного состава – локомотивов, работающих на сжиженном природном газе. Первая емкость используется на газотурбовозе ГT1h №001, успешно проходящем эксплуатационные испытания на Свердловской железной дороге. Наблюдать работу газотурбовоза ГT1h №001 можно было на динамической экспозиции IV Международного железнодорожного салона "EXPO 1520".

Источник: http://www.advis.ru/php/view_news.php?id=8771CA6F-2428-5A4E-A041-D8CDC89FFC71