Блок И Союза 2-1б в качестве РБ на ССО

[Salo]

Вот такая идея:

Для вывода на LEO у Союза 2-1б используется Блок И с РД-0124. Для вывода на ССО, высокоэлиптические орбиты ("Молния", "Меридиан"), высокие круговые ("Глонасс") и на отлётных траекториях используется вариант Союза 2-1б с РБ "Фрегат", т.е. четырёхступенчатый вариант.
В случае высокоэллиптических орбит, "Глонасс" и отлётных траекторий это оправдано, но в случае ССО (средние орбиты) это кажется избыточным.  У "Космоса 3М" вторая ступень позволяет выводить ПН на ГСО, а у "Зенита 3SL" третья ступень (Блок ДМ) выводит  ПН на ГПО.
Пробовал подобрать подходящий РБ для замены третьей ступени у "Союза 2-1б". Единственным подходящим мог бы быть Блок ДМ, но у него диаметр 3,7м.
В связи с этим возникла идея использовать в этом качестве Блок И переделав его в РБ. Первое , что бросается в глаза это слишком большая для РБ тяга (30 тс). Попробовал подобрать оптимальную тягу маршевой ДУ с точки зрения гравпотерь. Для расчётов использовал спредшит Ратманаи параметры орбиты спутника Меtор-А (масса 4093 кг, перигей 826,3 км, апогей 852,9 км, наклонение 98,73 град).  
Оптимальной получилась тяга 15 тс. ПН 3341 кг.
Использование двухимпульсной схемы выведения с повторным запуском ДУ позволит я думаю увеличить ПН ещё больше.
Для получения такой тяги нам нужна половина РД-0124 (две камеры сгорания) и система многократного запуска. Для этого можно установить СОЗ от блока ДМ и запас высококипящего топлива в дополнительных баках с вытеснительной подачей.
 КС нужно установить на карданный подвес ( можно от РД58М) с целью управления по тангажу и рысканию. Поскольку КС две, то управление по крену можно организовать без дополнительных сопел. Гелий используется в Блоке И для первоначального наддува баков. В дальнейшем баки наддуваются подогретым кислородом и охлаждённым выхлопом газогенератора. В случае использования Блока И в качестве РБ это вряд ли возможно, т.к. в промежутке между включениями двигателя давление наддува будет падать за счёт охлаждения газов. Нужно перейти на наддув гелием на всём протяжении работы блока. Этот приведёт к увеличению рабочего запаса гелия. Но нет худа без добра конечная масса блока упадёт за счёт меньшего веса гелия в баках по сравнению с кислородом и выхлопом газогенератора. Кроме того гелий нужен для раскрутки бустерных насосов для захолаживания двигателей перед повторным запуском.
БЦВМ на блоке И стоит, нужно только изменить программу. Сухая масса Блока И 2597 кг (вместе с ХО), а РБ ДМ имеет сухую массу 3420 кг, в том числе массу отделяемых в полёте элементов - 1090 кг .

Ругайте

[ratte07]

А если два РД-58?

[Salo]

У РД-58М больше габариты (высота 2300, максимальный диаметр 1200) и вес (310 кг один, 620 кг два).
У РД0124 с четырьмя камерами  высота 1575, максимальный диаметр 2400, вес 450 кг.
УИ у РД0124 выше (359с против 353с), тяга примерно одинакова(7,5 и 8 тс).

[ratte07]

У РД-58М больше габариты (высота 2300, максимальный диаметр 1200) и вес (310 кг один, 620 кг два).
У РД0124 с четырьмя камерами  высота 1575, максимальный диаметр 2400, вес 450 кг.
УИ у РД0124 выше (359с против 353с), тяга примерно одинакова(7,5 и 8 тс).

Наверное, больший вес - цена за несколько включений. Плюс РД-58 в том, что он есть и именно для таких задач и предназначен.

[ratte07]

Как вариант - один РД-58. На баках блока И.

[Salo]

Одного РД58М  мало- растут гравпотери и падает ПН (Блок И в 1,4 раза тяжелее ДМ). Многократное включение обеспечивает СОЗ и Бустерные насосы в баках, ну может быть ещё система зажигания.
Кроме того в варианте РД0124А (для Ангары) предусмотрено двукратное включение двигателя. ТНА для половинки РД0124 тоже есть , т.к. вариант с двумя обрезанными камерами используется в качестве РА в РД0155.
Главное использование половины РД0124 позволяет сохранить все габаритные и посадочные размеры Блока И, а освободивщееся от двух камер сгорания место и экономию веса (230 кг) можно использовать для размещения СОЗ, запасов топлива и дополнительного оборудования. Кроме того поскольку оси КС маршевого двигателя находятся расположены на максимально-возможном расстоянии( по-диаметру) возможно в дальнейшем использовать раздвижные сопловые насадки.

[Salo]

О СОЗ здесь http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7057&start=0&postdays=0&postorder=asc&highlight=

ratte07 писал:

ДУ СООЗ (АТИН+НДМГ)

С5.142 (8 шт.):
- тяга 2,6 кгс;
- удельный импульс непрерывный 285 с;
- импульсный режим (0,1 с) 190 с.

11Д428А (8 шт.):
- тяга 12 кгс;
- удельный импульс непрерывный 285 с;
- импульсный режим (0,1 с) 205 с.

и здесь  http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7057&start=15&postdays=0&postorder=asc&highlight=

mescalito писал:

В ДУ СООЗ ДМ заправляется около 118 кг (72 кг - амил, 42 - гептил, 4 - азот). В 12КРБ думаю что столько же так как там судя по фотографиям и рисункам тот же блок ДУ СОЗ разработки ТМКБ "Союз" (Лыткарино). То есть многократно отработанный на ДМе. Точно не знаю, но очень может быть.

А сухая масса ДУ СОЗ устанавливаемого на 12КРБ (и вроде бы и на ДМ)- 33 кг.

[Дем]

Пробовал подобрать подходящий РБ для замены третьей ступени у "Союза 2-1б". Единственным подходящим мог бы быть Блок ДМ, но у него диаметр 3,7м.

А что в этом страшного? При диаметре обтекателя ПН до 4м?

[ratte07]

Одного РД58М  мало- растут гравпотери и падает ПН (Блок И в 1,4 раза тяжелее ДМ). Многократное включение обеспечивает СОЗ и Бустерные насосы в баках, ну может быть ещё система зажигания.
Кроме того в варианте РД0124А (для Ангары) предусмотрено двукратное включение двигателя. ТНА для половинки РД0124 тоже есть , т.к. вариант с двумя обрезанными камерами используется в качестве РА в РД0155.
Главное использование половины РД0124 позволяет сохранить все габаритные и посадочные размеры Блока И, а освободивщееся от двух камер сгорания место и экономию веса (230 кг) можно использовать для размещения СОЗ, запасов топлива и дополнительного оборудования. Кроме того поскольку оси КС маршевого двигателя находятся расположены на максимально-возможном расстоянии( по-диаметру) возможно в дальнейшем использовать раздвижные сопловые насадки.

Есть еще вопрос с управляемостью. Я так понимаю, что камеры РД0124 качаются в одной плоскости.

[Salo]

Немножко выше Salo:

КС нужно установить на карданный подвес ( можно от РД58М) с целью управления по тангажу и рысканию. Поскольку КС две, то управление по крену можно организовать без дополнительных сопел.

[Salo]

Пробовал подобрать подходящий РБ для замены третьей ступени у "Союза 2-1б". Единственным подходящим мог бы быть Блок ДМ, но у него диаметр 3,7м.

А что в этом страшного? При диаметре обтекателя ПН до 4м?

ПН будет примерно такая же, но поскольку РБ ДМ имеет больший диаметр и другую длину   потребуется переделывать установщик и кабельмачту. Старт потеряет универсальность.
Кроме того БЦВМ стоит у Союза 2-1б в межбаковом отсеке Блока И и по кабелям проложенным в гаргроте управляет исполнительными механизмами первой и второй ступени. Поэтому РБ  ДМ тоже придётся переделывать под функцию управления всей ракетой-носителем.

[fagot]

У "Космоса 3М" вторая ступень позволяет выводить ПН на ГСО

Это опечатка такая?

Гелий используется в Блоке И для первоначального наддува баков. В дальнейшем баки наддуваются подогретым кислородом и охлаждённым выхлопом газогенератора.

Это в обычном блоке И, на Союзе-2-1б используется только гелий, так что тут проблемы нет.

Кроме того гелий нужен для раскрутки бустерных насосов для захолаживания двигателей перед повторным запуском.

Там стоят струйные насосы, но я думаю захолаживания и не требуется.

А вы кстати не проверяли, какую ПН дает спредшит для стандартного блока И на ту же орбиту и на низкую орбиту?

[Salo]

По-поводу Космоса 3М букву "Г" считать буквой "С"
 :oops:
На низкую орбиту высотой 200 км и наклонением 51,7 град  ПН  8367 кг.
На ССО (перигей 826,3 км, апогей 852,9 км, наклонение 98,73 град)   1920 кг.

[ratte07]

Немножко выше Salo:

КС нужно установить на карданный подвес ( можно от РД58М) с целью управления по тангажу и рысканию. Поскольку КС две, то управление по крену можно организовать без дополнительных сопел.

В общем, новый двигатель.

[Salo]

В общем -да!
Но при этом используются готовые камеры сгорания, подходящий кардан от РД58М, существующий ТНА от рулевых агрегатов  РД0155К.
Ферму можно оставить разместив на ней СОЗ и баки с  вонючкой. Видимо нужен будет новый газогенератор и бустерные насосы. Хотя можно взять от Блока ДМ поставив их попарно, ведь тяга одной КС близка к РД58М.
ОСИ конечно придётся проводить. Зато сам блок И с системой управления остаётся почти без изменений, нужно  только вправить"мозги" СУ и добавить датчики ориентации.
 Кстати попутно решается вопрос затопления третьей ступени в удалённых районах Тихого океана, а не там где получится, например над территорией США.

[Salo]

Из соседней ветки  http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7557&start=45&postdays=0&postorder=asc&highlight=

Кстати, у блока "И" масса на тонну меньше чем у центавра, при почти той-же заправке....

и как теперь можно утверждать что водородники по массовому совершенству догнали керосиновые?

а наши водородники, как уже заметили, центавру проигрывают..... так вот приходится ждать пока они центавру перестанут проигрывать!

Ну-ка, расскажите нам про Центавр и блок И...
Читаю Шумилина: На РН Атлас-2AS ступень Центравр с двумя ЖРД RL-10A-4-1 имеет массу 18,8 т, в том числе масса топлива -17,1 т. То есть масса конструкции 1,7 т.
Смотрим Вэйда про Атлас-3Б (там двухдвигательный Центавр по заправке близок к блоку И): "Stage Number: 2. 1 x Centaur IIIB Gross Mass: 22,960 kg. Empty Mass: 2,130 kg."
Читаем НК номер 3 за 2006 год (статья Самый мощный Атлас для самой быстрой АМС) – там про Атлас-5 (правда Центавр - однодвигательный): стартовая масса ступени 22,7 т, а масса пустой ступени 1,91 т.
Что там у нас у блока И? На память: сухая масса 2300 кг (у Союз-2 несколько больше), а конечная масса  блока И на Союз-2 -  где-то под 2700 кг, если не больше. Заправка – примерно 22 тонны.
Вот и сравнивайте!

Дмитрий , Вы приводили по Блоку И Союза-2 следующие данные: РЗТ 22713кг и конечная масса 2743 кг.

По Блоку И Союза ФГ  http://www.roscosmos.ru/video/STMA-4.pdf

Масса заправленного 25,3т.
Сухая масса 2,41т.

[Salo]

Для сравнения Блок ДМ:

Разгонный блок "ДМ" имеет сухую массу 3420 кг, в том числе массу отделяемых в полёте элементов - 1090 кг; массу КА, выводимых на ГСО, - до 2600 кг; заправляемый запас компонентов топлива - 15050 кг; тягу двигателя 11Д58М в пустоте - 8550 кгс и удельную тягу (в пустоте) - 361 с.

И ещё

Разгонный блок "ДМ" комплектуется коническим и цилиндрическим переходниками, которые связывают его с РН. При отделении РБ от третьей ступени РН конический переходник отделяется вместе со ступенью, а через некоторое время сбрасывается и ци-линдрический переходник. Масса сухого блока без сбрасываемых элементов - 2200 кг, максимальная длина - 6,26 м, максимальный диаметр - 4,1 м, масса КРТ и газов - 15 095 кг.

Поскольку у Блока И ХО тоже сбрасывается конечная масса у Блока И и ДМ практически одинаковая (около 2,2-2,3т), при том что сухая стартовая масса меньше в 1,3 раза (2597 кг против 3420 кг), а РЗТ в 1,5 раза больше (22,5т против 15т). :wink:

[ratte07]

Для сравнения Блок ДМ:

Разгонный блок "ДМ" имеет сухую массу 3420 кг, в том числе массу отделяемых в полёте элементов - 1090 кг; массу КА, выводимых на ГСО, - до 2600 кг; заправляемый запас компонентов топлива - 15050 кг; тягу двигателя 11Д58М в пустоте - 8550 кгс и удельную тягу (в пустоте) - 361 с.

И ещё

Разгонный блок "ДМ" комплектуется коническим и цилиндрическим переходниками, которые связывают его с РН. При отделении РБ от третьей ступени РН конический переходник отделяется вместе со ступенью, а через некоторое время сбрасывается и ци-линдрический переходник. Масса сухого блока без сбрасываемых элементов - 2200 кг, максимальная длина - 6,26 м, максимальный диаметр - 4,1 м, масса КРТ и газов - 15 095 кг.

Поскольку у Блока И ХО тоже сбрасывается конечная масса у Блока И и ДМ практически одинаковая (около 2,2-2,3т), при том что сухая стартовая масса меньше в 1,3 раза (2597 кг против 3420 кг), а РЗТ в 1,5 раза больше (22,5т против 15т). :wink:

Наследство Л3 - семисуточный ресурс. Если делать РБ для ГСО, сейчас закладываются на 9 часов.
В общем-то большая масса ДМ - это отчасти плата за ресурс и включение в невесомости, отчасти перетяжеление (в наследство от Л3).
Т.е. блок И тоже потяжелеет, будучи переделанным в РБ, но не настолько, как ДМ. :wink:

[ratte07]

Кстати, потенциал ДМ для ГСО до 3,4 т ПН. Если все вылизать.

[Старый]

Если блок И оснастить системами ориентации, повторного запуска, радиоуправления, электропитания и др. и пр. необходимых для работы в качестве РБ то его сухой вес превысит вес ДМ. Кроме того РБ обязательно должен быть "толстым", и именно это ухудшает массовые характеристики.