Бесступенчатая ракета с отделяемыми частями конструкции

[Raul]

А надо ли вообще делить ракеты космического назначения на ступени? Предлагается обсудить вопрос о том, можно ли создать ракету с предельно большим массовым совершенством, которая не разделяется на ступени. Не одноступ, а бесступенчатую РКН, в которой вместо разделения ступеней проводится сброс более мелких элементов конструкции.

Примеры - самый первый американский Атлас, который сбрасывал два ракетных двигателя. Или вторая ступень Электрона, которая сбрасывает в океан использованные литевые аккумуляторы для привода ЭНА. Также - сброс ГО, переходников, опустевших баков с топливом, шаробаллонов, разгруженных элементов конструкции, для чего есть много практических решений и разнообразных патентов. В формуле Циолковского для многоступенчатой ракеты эти действия учитываются, как полет ракеты с большим числом ступеней, что в теории позволяет достичь предельного массового совершенства.

Первое очевидное возражение - это принципиальная одноразовость ракеты, которая "сыпется" в полете. Кому-то одноразовость, наоборот, покажется достоинством... Но если нужна частичная многоразовость, то можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть.

Второе возражение - увеличение районов падения. Предлагается, наоборот полностью избавиться от районов падения. Отделяющиеся части (OЧ) РКН можно снабдить небольшим аэродинамическим качеством и управлением в виде блока сопровождения (БС) с  GPS приемником, акселерометрами,  шаговым двигателем, аэродинамическим рулем, абляционной ТЗП, аккумулятором и системой оптимального управления - чтобы обеспечить падение ОЧ РКН на площадку ближайшего пункта приема вторсырья. При современных технологиях БС может быть недорогим и легким, а его оптимизация является интересной инженерной и математической задачей.

Третье возражение - зачем усложнять конструкцию ракеты ее саморазборкой в полете? Ну вот возникает периодически вопрос о том, как-поднять-ПН-такой-то-РН, не увеличивая число ступеней (потому что это тоже усложнение). Придумываются сплавы со скандием, композиты, все это выглядит дорого, оптимальные ступени не влезают в габарит и т.п. Если посмотреть на вопрос со стороны бесступенчатости, то, может быть, получится лучше и дешевле?

[Serge V Iz]

А какие нам, вообще, известны способы соединения деталей конструкций, которые мы можем какими-то приемлемым способом разнять?

[Плейшнер]

"Чтобы сбросить что-нибудь ненужное, нужно сначала навесить что-нибудь ненужное" 

[Юрий Темников]

ПМСМ ,с биологической точки зрения,что-то типа снятия шкуры с неубитого медведя.

[Юрий Темников]

Первое очевидное возражение - это принципиальная одноразовость ракеты, которая "сыпется" в полете. Кому-то одноразовость, наоборот, покажется достоинством... Но если нужна частичная многоразовость, то можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть.

См. Крылья для КОРОНЫ.На подьём на высоту 10 км и  и разгон до скорости звука,тратится треть топлива РН.ВС однако.

[Raul]

Есть интересная картинка о разделке бака окислителя в полете.

Вытеснение ЖК обеспечивается без наддува по принципу выдавливания поршнем, на котором стоит КГЧ. Т.е. РН укорачивается в полете. К поршню прикрепляются ножи (красные), которое режут цилиндрические вставки бака окислителя вертикально. Как только вставка разрезана сверху донизу - в дело вступают упоры (зеленые), которые отжимают сегменты вставки от нижней части бака и сбрасывают их вниз.


Вы не можете просматривать это вложение.

Предполагается, что никаких перегородок для гашения колебаний топлива и стяжек нет. Насчет реализуемости... не знаю

[Raul]

А какие нам, вообще, известны способы соединения деталей конструкций, которые мы можем какими-то приемлемым способом разнять?

Каждая конкретная потребность может решаться различными способами. И решается. Разделение частей в  полете - это конек космонавтики, не всегда оно проходит удачно... но выполняется. 

[Raul]

Первое очевидное возражение - это принципиальная одноразовость ракеты, которая "сыпется" в полете. Кому-то одноразовость, наоборот, покажется достоинством... Но если нужна частичная многоразовость, то можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть.

См. Крылья для КОРОНЫ.На подьём на высоту 10 км и  и разгон до скорости звука,тратится треть топлива РН.ВС однако.

Ставьте одноступ от Макеева на стартовую часть и разгоняйте до гиперзвука. Это не воздушный старт, это лучше.

[ZOOR]

Насчет реализуемости... не знаю

Реализовать можно всё, что карандаш нарисует

Будет ли вся байда для сбрасывания части обечаек бака "О" легче, чем данные обечайки?

[Raul]

Будет ли вся байда для сбрасывания части обечаек бака "О" легче, чем данные обечайки?

Ножики и упоры? Если только они, то это вообще невесомо.   Минус система наддува и перегородки. Бак обещает стать легче.

Ну как в итоге получится - это уравнение со многими неизвестными...

[Юрий Темников]

См. Крылья для КОРОНЫ.На подьём на высоту 10 км и  и разгон до скорости звука,тратится треть топлива РН.ВС однако.

Ставьте одноступ от Макеева на стартовую часть и разгоняйте до гиперзвука. Это не воздушный старт, это лучше.

Так это.......Это почти Сатурн получится ,или Энергия,с соответствующими проблемами. 

[Raul]

См. Крылья для КОРОНЫ.На подьём на высоту 10 км и  и разгон до скорости звука,тратится треть топлива РН.ВС однако.

Ставьте одноступ от Макеева на стартовую часть и разгоняйте до гиперзвука. Это не воздушный старт, это лучше.

Так это.......Это почти Сатурн получится ,или Энергия,с соответствующими проблемами.

Не, как такое нам поднять? Где-то тонн 700-800, максимум.

[Юрий Темников]

Ставьте одноступ от Макеева на стартовую часть и разгоняйте до гиперзвука. Это не воздушный старт, это лучше.

Так это.......Это почти Сатурн получится ,или Энергия,с соответствующими проблемами.

Не, как такое нам поднять? Где-то тонн 700-800, максимум.

Если многоразовый ,то пожалуй под 1000 т.Нее,ВС лучше .Скоро СШ взлетит,чем догонять будем?КМК только за счёт серийности и гибкости системы можно выжить.

[Raul]

Если многоразовый ,то пожалуй под 1000 т

Одноступ весит ~300 тонн, чтобы разогнать его до 1.5 км/с на керосине, потребуется ~700 тонн стартовой массы.

Скоро СШ взлетит,чем догонять будем?

У нас, кроме стартов Ангары, ничего подходящего нет. С них и будем догонять, где наша не пропадала?

[pkl]

Сбрасывать можно всё, что угодно. Например, навесной бак, как у Шаттла /но это, по сути, ступень, хотя и без двигателя/. Или стартовый двигатель, как у Атласа /но, по-моему, это тоже ступень, только без бака/. Здесь упоминали блок аккумуляторов. Я, одно время, носился с идеей одноступенчатой РН на кислороде-водорода а-ля Дельта-4. Там возникло противоречие между минимальным весом РН и необходимостью довольно толстой теплоизоляции, которое я предлагал обойти применением сбрасываемых в момент старта или сразу после него теплоизолирующих матов, как у китайцев:

Больше, наверное, ничего и не придумаешь.

Если подытожить, то можно представить себе одноступенчатую РН со сбрасываемым блоком стартовых ЖРД, как у Атласа и теплоизоляцией баков. Теплоизоляция сбрасывается при включении ЖРД или вскоре после отрыва РН от стартового стола. Спустя какое-то время сбрасываются стартовые ЖРД, по очереди или одним блоком. Что-то такое хотели сделать на основе третьей ступени Сатурна:
http://lostinthisspace.blogspot.com/2013/01/s-1d-first-stage.html

[strat]

Идея мертвая из-за необходимости увеличения степени расширения сопел двигателей на большой высоте, это очень сложно надёжно реализовать с помощью выдвижных насадков на работающем(!) двигателе. Если с остановом, раскрытием насадков и повторным запуском наверное можно, но это усложнение по сравнению с классикой, только для того чтобы чуть выиграть за счёт экономии на массе ДУ второй ступени. Надо будет ведь не только баки сбрасывать, но и ненужные стартовые двигатели, иначе будет проигрыш классике, это специальные быстроразъемные соединения, ну вы поняли...

[Raul]

Идея мертвая из-за необходимости увеличения степени расширения сопел двигателей на большой высоте, это очень сложно надёжно реализовать с помощью выдвижных насадков на работающем(!) двигателе.

Как раз по этому вопросу, чтобы не заморачиваться с насадками или аэроспайком:

можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть

[Дем]

можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть

Так это фалкон9 выходит...

[Raul]

можно составить РКН из двух частей (не ступеней) - многоразовую стартовую часть, которая набирает 1-2 км/сек и одноразовую бесступенчатую орбитальную часть

Так это фалкон9 выходит...

Соотношение масс предлагается сдвинуть в пользу орбитальной части. У Фалкона первая ступень намного тяжелее второй.

[pkl]

Идея мертвая из-за необходимости увеличения степени расширения сопел двигателей на большой высоте, это очень сложно надёжно реализовать с помощью выдвижных насадков на работающем(!) двигателе. Если с остановом, раскрытием насадков и повторным запуском наверное можно, но это усложнение по сравнению с классикой, только для того чтобы чуть выиграть за счёт экономии на массе ДУ второй ступени. Надо будет ведь не только баки сбрасывать, но и ненужные стартовые двигатели, иначе будет проигрыш классике, это специальные быстроразъемные соединения, ну вы поняли...

На RL-10 это давным давно реализовано. Не говоря уже о том, что ракета изначально будет оснащена несколькими двигателями, которые надо будет отключать в полёте, чтобы уменьшить перегрузки. Один из двигателей этой объединённой двигательной установки, тот, который будет работать до конца, можно сразу оснастить высотным соплом.