проект Nova - 455-589 тонн на leo?

[Shestoper]

Скажите, вам вместо этого супербака не приходила в голову идея сделать ТНА на 25 атмосфер?

Вал ТНА совершает сотни оборотов в секунду. В среде с температурой сотни градусов.
Вы в курсе, по каким технологиям для него изготовляют лопатки, подшипники?

[Cepёгa]

А композитные баки намоткой не делают для космоса? Просто интересно.

[jre]

Учитывая, что на форсунках должен быть перепад где-то в несколько атмосфер, а также общие потери давления в системе подачи, у вас в камере будет вместо 25 лишь 20 атм. Удельный импульс такого ЖРД на керосине RP-1 составит 248 сек ( посчитал с помощью Астры ).  Если вы хотите такую же тягу как у F-1 то расход у вас будет где-до под 2.8 тоны.  Радиус среза сопла будет что-то около 4,5 м. То есть у вас диаметр двигуна будет под 10 метров а если мы еще захотим такую же компоновку как на Сатурне-5 то значит диаметр ракеты будет где-то под 30 метров.  

Вы посчитали УИ для вакуума для большой степени расширения, отсюда и монструозные размеры двигателя.
А речь про первую ступень.
Вот двигатель с давлением в КС 15 атмосфер, с тягой у земли 1057 тонн и диаметром 6,3 метра, на керосине и перекиси, у которого пустотный УИ 231,4 c
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/193/25.shtml

Нашли на что ссылаться!!! На материалы более 10-летней давности! С тех пор о проекте ни слуху, ни духу! И абсолютно закономерно, ибо супермощный двигатель никому не по силам!
А без двигателя никакая ракета не полетит никуда!
Нет ни одного двигателя с вытеснительной подачей на сотню тонн, и не известно вообще, возможен ли он!

[Семён Семёныч Гонтмахер]

У меня есть просьба. Посчитайте, какой будет УИ для водородного ЖРД (соотношение компонент 6:1) при давлении в КС 1 МПа и на срезе сопла 0,005 МПа.

Пожалуйста. При Km = 6 (alpha = 0.756), P = 1 МПа и давление на срезе сопла в 0.005 МПа теоретический удельный импульс равен 436 сек.

Вообще идея правильная - сверхтяжи надо делать на водороде. Для строительства например солнечных электростанций массой более 10 000 тон на ГСО потребуется большое число запусков сверхтяжелых ракет.  Из экологических соображений я только за водород - пары воды тоже конечно парниковый газ но не в такой степени как CO2.

[Lamort]

Да, я в курсе, есть такие технологии, только во что они обойдутся при изготовлении ёмкости диаметром 20 метров.

Валик наварить? В 2 копейки.

Не валик наварить, а шов сделать такой же прочности как лист.
 В общем я вам задачу поставил, нужна кубовая ёмкость по цене нержавейки, пусть толщина листа будет 2 мм, а нержавейка вообще за мой счёт.

[Lamort]

Скажите, вам вместо этого супербака не приходила в голову идея сделать ТНА на 25 атмосфер?

Вал ТНА совершает сотни оборотов в секунду. В среде с температурой сотни градусов.
Вы в курсе, по каким технологиям для него изготовляют лопатки, подшипники?

Насос на 25 атмосфер сделать не составит проблемы, скажите также, откуда у вас будут браться 25 атмосфер в баке?

[Shestoper]

А композитные баки намоткой не делают для космоса? Просто интересно.

Для МБР делают очень широко.
Особенность композитов такова, что волокна в их составе очень хорошо работают на растяжение. Поэтому их выгодно (по массе) применять для корпусов РДТТ и вытеснительных ступеней, там где высокое давление.
А корпус для криогенных компонент насосного ЖРД из композитов получится ненамного легче металлического. Поэтому эта технология неотработана. Американцы в 90-ых хотели сделать композитный водородный бак для одоступенчатого многоразового носителя. Но на испытаниях бак не показал надежность, трескался.
Непонятно, почему именно бак не довели - то ли проблема была сложной, то ли просто забросили всю многоразовую программу по причине малой эффективности Шаттла по сравнению с одноразовыми носителями.

Насколько я знаю, композиты не очень любят криогенные температуры. Не вские волокна подойдут, и не всякая матрица, чтобы не было охрупчивания.

Но если говорить про корпуса вытеснительных ступеней - там давления большие. И может быть выгодно по весу сделать внутреннюю тонкую металлическую оболочку, внутри неё теплоизоляцию. А снаружи намотать волокно. Стеклянное волоконо сравнительно дешево. Углеродное прочнее, но гораздо дороже.

Правда космические ТТУ обычно делают из стали. Но это видимо потому, что они на первой ступени их массовое совершенство не так важно.

Не знаю, насколько дороже металлического будет бак, намотанный из стекловолокна.
Знаю что делают такие баллоны для аквалангистов. Видимо цена все же не космическая.

Насчет возможности делать из стекловолокна крупногабаритные объекты (крупнее ступеней МБР) - вот 50-метровый корабль с цельным стеклопластиковым корпусом: http://korabley.net/news/bazovyj_minnyj_tralshhik_proekta_12700_aleksandrit_dlja_vmf_rossii/2011-09-20-945
Ширина корпуса 10 метров.

[Shestoper]

Пожалуйста. При Km = 6 (alpha = 0.756), P = 1 МПа и давление на срезе сопла в 0.005 МПа теоретический удельный импульс равен 436 сек.

Спасибо. Реальный видимо примерно 410-415 получится.

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Спасибо. Реальный видимо примерно 410-415 получится.

Я думаю поболее.  Ведь у вас нет потерь как при насосной подаче с выбросом генераторного газа за борт.  Потери на химическую неравновесность, неполноту сгорания  и пр. порядка процентов.  Завесное охлаждения вроде тоже делать не нужно так как водород прекрасный охладитель.

[Cepёгa]

Насколько я знаю, композиты не очень любят криогенные температуры. Не вские волокна подойдут, и не всякая матрица, чтобы не было охрупчивания.

Точно. Я про низкие температуры и забыл, полимеры их не любят.
Насчет обмотки тонкостенного шара из нержавейки - мысль хорошая, вопрос только как сделать теплозащиту достаточно твердую и легкую, чтобы на нее потом наматывать карбон или стекловолокно. Думаю тут надо делать сэндвич сталь-утеплитель-сталь и на это уже наматывать композит. Отрабатывать технологию надо, на что тоже нужны средства, а потом смотреть что выгоднее по критерию вес/стоимость.

Ну а композитные крупногабаритные яхты и катера делают достаточно давно, это не новость, вот только температуры эксплуатации там обычные.

[Shestoper]

Сделал расчет различных носителей.
Использовал следующие допущения:
1) На первый ступени вытеснительный ЖРД, давление в КС 2 МПа, среднетраекторный УИ 230 с. Давление в баках 2,5 МПа. Массовое совершенство ступени стальными сферическими баками 0,12. Со стеклопластиковыми 0,09.
2) На верхних вытеснительных ступенях давление в баках 1,5 МПа, в КС 1 МПа, УИ 410 с. Массовое совершенство ступени со стальными баками 0,15, со стеклопластиковыми 0,12.
3) Если на верхней ступени насосный ЖРД, его УИ 460 с, массовое совершенство ступени 0,1.
4) ХС носителя во всех вариантах 9,3 км/c. Распределение масс по ступеням исходя из максимизации ПН по правилу Циолковского (в соответствии с УИ ступеней).

Итак, что получилось:
1) Носитель с первой вытеснительной керосиновой ступенью со стальными баками и двумя насосными водородными ступенями  имеет мю ПН 4,7%.
2) Если все ступени вытеснительные со стальными баками (керосиновая и две водородные) - мю ПН 3%
3) Если все ступени вытеснительные со стеклопластиковыми баками - мю ПН 3,5%. Таким образом особой экономии при использовании на носителе водорода композитные баки не дают.
4) Если первая ступень вытеснительная керосиновая, вторая вытеснительная водородная, а третья насосная водородная, то мю ПН 4,1%.
5) Если носитель двухступенчатый, первая ступень вытеснительная керосиновая, вторая насосная водородная, то мю ПН 3,9%.

[Lamort]

Shestoper вы можете понять, что ваша огромная ступень с вытеснительной подачей топлива просто бредовая идея, поскольку турбонасос под такое давление будет надёжным и недорогим, а баки станут существенно проще и дешевле, не говоря уже о том, что они станут легче.

[Дмитрий В.]

Распределение масс по ступеням исходя из максимизации ПН по правилу Циолковского (в соответствии с УИ ступеней).

А это еще что за правило? :shock:

[Shestoper]

А это еще что за правило? :shock:

ПН многоступенчатой ракеты максимальна, когда отношение ХС ступеней равно отношению УИ их двигателей.

[Shestoper]

поскольку турбонасос под такое давление будет надёжным и недорогим, а баки станут существенно проще и дешевле, не говоря уже о том, что они станут легче.

Турбонасос ЖРД открытой схемы с давлением в КС десятки атмосфер - это сравнительно маломощная турбина. Но через неё расход всего пары процентов топлива. И чтобы из такого сравнительно небольшого количества рабочего тела выжать потребную мощность, делают высокоперепадную трубину со значительной рабочей температурой.
Её делают из таких материалов и она работает в таких условиях, что ни по цене, ни по надежности вытеснительному ЖРД она не конкурент.

[Дмитрий Инфан]

поскольку турбонасос под такое давление будет надёжным и недорогим, а баки станут существенно проще и дешевле, не говоря уже о том, что они станут легче.

Турбонасос ЖРД открытой схемы с давлением в КС десятки атмосфер - это сравнительно маломощная турбина. Но через неё расход всего пары процентов топлива. И чтобы из такого сравнительно небольшого количества рабочего тела выжать потребную мощность, делают высокоперепадную трубину со значительной рабочей температурой.
Её делают из таких материалов и она работает в таких условиях, что ни по цене, ни по надежности вытеснительному ЖРД она не конкурент.

Рассмотрите ещё варианты:
а) Скопировать американский F-1 - однокамерный, 700 т. с., 20 штук на первой ступени. Керосиновый или, как предлагает Дмитрий В. на метане. Иначе говоря, ближе к "Нове"!
б) Увеличить "энергиевский" ЦБ в два раза, и поставить 8 "шаттловских" ТТУ вокруг него - этакий "СуперВулкан".

[YuZeR]

Интересна тенденция: сначала 550т, затем 350, 250, и теперь уже 200.
Следующим шагом будет отказ от монстрообразной 1ст и снижение ПН до 150т - и придем к моему варианту, который я озвучил еще пару лет назад:
1ст. - 4*модернизированных ст.А от Энергии с 4-мя НК-33-Х в каждой с тягой по 200т(пендосы утверждают, что можно разогнать до 220тс);
2ст. - диаметром 10м(желательно согласовать с американцами с их 10м ступенью на Аресе), модернизированные 5*РД-0120 с 230тс в режиме с избытком кислорода.

[Дмитрий Инфан]

Интересна тенденция: сначала 550т, затем 350, 250, и теперь уже 200.

Нехорошая тенденция. Надо переломить! :twisted:

[LG]

Нафиг керосин.
Почему бы не посчитать чистый водородник-двух/трехступ на 200-300 тонн ПН на ОИСЗ?
Можно посчитать как на тех движках которые были в реале (J-2, РД-0120, RS-24 (SSME), Вулкан) так и перспективный водородный РД можно придумать тонн тяги этак на 300-600
Это будет покруче Новы, Вулкана и УР-700/900

[Дмитрий В.]

А это еще что за правило? :shock:

ПН многоступенчатой ракеты максимальна, когда отношение ХС ступеней равно отношению УИ их двигателей.

Нет такого правила. Оптимальное соотношение ХС (при максимизации Мю ПГ) есть следствие оптимального соотношения для чисел Циолковского (отношение стартовой массы ступени к ее конечной массе):

Например, для двухступенчатой РН:
Z2=S2*(1-C1/C2+C1*Z1/C2/S1), где
Сi - удельный импульс в пустоте i-ой ступени
Si - конструктивная характеристика ракетного блока i-ой ступени
Zi - число Циолковского i-ой ступени