40-тонник: ищем оптимальное решение.

[fagot]

Можно в принципе сделать и однокамерный 1500-тонник, если КС будет с центральным телом, кольцевая. При этом центральное тело можно охлаждать метаном. За счет того, что метан хороший хладоген, а двигатель с умеренным давлением в КС (то есть тепловые потоки тоже умеренные) - может получиться вполне работоспособный агрегат.
Недостаток двигателей с центральным телом (сложность охлаждения критического сечения КС) можно превратить в достоинство: если удасться обойтись без газогенератора, нагревать метан в системе охлаждения КС до такой температуры, что это даст возможность обеспечить работу ТНА. Двигатель-то у нас не  напряженный, мощность ТНА (относительно расхода топлива) нужна умеренная. Возможно давление в КС атмосфер 100 таким образом можно будет получить (на безгазогенераторных движках c обычной КС такие давления недостижимы, не хватает мощности теплового потока от КС для привода ТНА ).

На двигателе такой тяги 100 атмосфер без ГГ и с центральным телом получить проблематично.

[hcube]

С двухблочным вариантом (по сути, это уменьшенная в 4 раза 'Гроза') по моему надо на свободные нижние узлы крепления УРМ просто повесить блоки ТТУ - 2 штуки. Скажем, 4 ускорителя в блоке, время горения каждого - 20 секунд. На старте инициируется 2 ускорителя, затем еще 2 и так далее до 80-й секунды. Это дает одновременно САС ракеты (при нештатке активируются одновременно все бустеры и утаскивают ракету со старта) и повышение тяги при сходе со стола.

Еще хочу заметить, что применение водорода именно в пакете большого выигрыша не дает. Т.е. ПН пакетной схемы скажем с 1 РД-0120 и 4*НК-33, сопоставима со схемой с тем же РД-0120, но в тандеме с первой ступенью на тех же 4*НК-33. Падение на 20% стартовой массы практически полностью компенсируется уменьшением аэродинамических потерь и ростом УИ водородника, а также уменьшением массы (почти) выходящей на орбиту второй ступени. В то же время, общая масса ступеней уменьшается и заправка недешевым водородом - тоже.
Вот в тандеме или на третьей ступени пакетной схемы - да, водород рулит.

[sychbird]

Техника всегда стоит на подставке экономики.

Отсюда впросы:
1. С какого космодрома.
2. Если с Восточного, то нужны проектные параметры строящейся автомобильной трассы до ближайшего порта. Суть вопроса: какой максимальный диаметр баков допустим для перевозки Автопоездом.
3. Возможен ли вариант с частичной транспортировкой по Амуру.

[hcube]

Да любой можно. Просто он снизу не должен цеплять за землю, а сверху - за контактную сеть. Есть по дороге нет мостов и тоннелей, габарит ничем не ограничен. А вот если есть - то как правило более 5-6 метров провезти не получится. Поэтому даже при морской или воздушной транспортировке все-таки лучше больше чем этот диаметр не закладывать.

[Дмитрий В.]

Еще хочу заметить, что применение водорода именно в пакете большого выигрыша не дает. Т.е. ПН пакетной схемы скажем с 1 РД-0120 и 4*НК-33, сопоставима со схемой с тем же РД-0120, но в тандеме с первой ступенью на тех же 4*НК-33. Падение на 20% стартовой массы практически полностью компенсируется уменьшением аэродинамических потерь и ростом УИ водородника, а также уменьшением массы (почти) выходящей на орбиту второй ступени. В то же время, общая масса ступеней уменьшается и заправка недешевым водородом - тоже.
Вот в тандеме или на третьей ступени пакетной схемы - да, водород рулит.

Водород в пакетной схеме дает тот же выигрыш по мюПГ, что и во всех других схемах. Но, кроме прочего, в пакетной схеме 40-тонника водородный блок без проблем делается в диаметре 4,1 м.

[hcube]

Эээ... если я правильно понимаю, то, допустим у нас есть 2 ББ по 25 метров на 230 тонн заправки каждый с чем-то типа РД-180. Плюс центр с РД-0120. Центр должен иметь заправку порядка 200 тонн. Интегральная плотность водорода - 0.33 тонны на кубометр. Т.е. длина бака должна составлять без учета переходных отсеков что-то типа 45 метров. С учетом, да плюс двигатели - не менее 50 метров - ровно в 2 раза длинее чем блоки первой ступени. При этом удлинение бака составит 12 единиц. А ведь еще есть обтекатель ПН - это еще метров 15 как минимум. Итого - 65 метров. У Протона что-то типа 45, если не ошибаюсь. Причем носитель получается довольно хиленький - тонн на 30 ПН, не больше.

Если же мы применяем пакетную схему с 2 ББ и ЦБ диаметра 4.1, ЦБ - длиной 45 метров, ББ - 25 метров, поверх ЦБ ставим 10-м водородную ступень на 50 тонн массы с 2 11Д57, то при почти том же габарите (и вероятно близкой сухой массе) РН мы получаем наши 40 тонн ПН.

[Дмитрий В.]

Да, длина с ГО будет под 70 м, у Протона без ГО около 44, с длинным ГО как раз под 70. В общем , возможно. Диаметр ББ 2,9 м. Хотя лично я сейчас хочу посмотреть метан на ББ диаметром от 2,9 до 4,1 м и водородный центр диаметром до 5,5 м. Прикидки дают массу ПГ 41 т при стартовой порядка 690 т.

[fagot]

Такой длины лучше уж "тризенит" Старого, и без всякого водорода.

[hcube]

Не. Тризенит фиговая РН. У него надо на ЦБ ставить РД-180, тогда будет нормально. А с 3*РД-170 - очень фиговое распределение ХС по ступеням. А с РД-180 на ЦБ получится тот же пакет, только масштабированный вверх в 2 раза, и без водорода - порядка 50 тонн ПН примерно, при стартовой массе более 1300 тонн. А с водородом можно получить 100 тонн из 2000.

[fagot]

Не. Тризенит фиговая РН. У него надо на ЦБ ставить РД-180, тогда будет нормально. А с 3*РД-170 - очень фиговое распределение ХС по ступеням. А с РД-180 на ЦБ получится тот же пакет, только масштабированный вверх в 2 раза, и без водорода - порядка 50 тонн ПН примерно, при стартовой массе более 1300 тонн. А с водородом можно получить 100 тонн из 2000.

Она двухступенчатая, 1-я ступень - жесткий пакет. И вместо семейства РД-170 там применяется его упрощенный аналог. А стартовая масса сама по себе мало что значит, главное стоимость.

[hcube]

У тризенита и так-то вторая ступень недоразмерена. А тут будет вообще задница. Т.е. можно и ЖП, но тогда в качестве второй ступени надо ставить еще одну первую ;-).

Говорю же - РД-180 по размеренности самый рулез. Две первые ступени, две вторые, и вся линейка от 15 до 100 тонн закрыта - с одного СК причем. Трехблочный носитель тянет 45 тонн, одноблочный 15, семиблочный - 100. Плюс вариации.

[Дмитрий В.]

Такой длины лучше уж "тризенит" Старого, и без всякого водорода.

Дело-то не в длине. тризенит, по идее того же Старого, примено на 30 т рассчитан, при стартовой массе около 1000 т (ну, да Старый даже на 1200 закладывался). Соответственно, 3 движка тягой по 500-600 тс на первой ступени + ЖРД тонн на 120-150 на 2-й. С водородом, тяга минимум в 1,5 раза ( а то и в два, если обе ступени водородные)меньше.

[Васил Жеков]

Как никак - "Енергия" с двух ускорителей Конечно немного оптимизированная под актуальньих технологиях. Ето смотрится найлучше с економической стороне...

[SpaceR]

Говорю же - РД-180 по размеренности самый рулез. Две первые ступени, две вторые, и вся линейка от 15 до 100 тонн закрыта - с одного СК причем. Трехблочный носитель тянет 45 тонн, одноблочный 15, семиблочный - 100. Плюс вариации.

Ну так я примерно такую РН и описал, еще на 6-й странице темы - по крайней мере применительно к задаче спроектировать именно 40-тонник. Единственно, что на мой взгляд все же более удачной получится РН с 3й ступенью на водороде - это существенно увеличит массу ПГ.
А минимальный моноблочный носитель на базе боковушки сможет дать 17-18т на НОО - как раз наиболее подходящая РН для нового ПКК.

Кстати, так называемый "тризенит Старого" в реальности  был детально разработан в КБ "Южное" еще в середине 80-х годов, и тоже как семейство с 3-4-5 боковыми блоками на базе одноразовых блоков А.

[Вадим Семенов]

Если, допустим, у нас стоят 400-тонники на всех УРМ, то масса боковушек будет порядка 230 тонн, масса ЦБ - 450, масса третьей ступени - 100, масса четвертой/РБ - 50. С 50-тонным разгонником к Луне уходит порядка 50 же тонн.

Унифицировать лучше по бакам. Соответственно при одинаковых баках на ББ получается 800 т. тяги, 2 двигателя. Унификация по числу двигателей не есть гуд и вот почему:

При этом, одна боковушка с 'легкой' третьей ступенью дает порядка 15 тонн ПН. При стартовой тяге в 400 тонн стартовая масса получается 305 тонн - даже лучше чем у семерки. Cо второй ступенью на метане - 10 тонн.

Маловато это для геостационарной лошадки. А вот если ББ 450т. массы и 800 т. тяги плюс водородная третья ступень, то это уже ~26т. ПГ -- хороший перспективный геостационарный носитель.

При этом полутораступенчатая трехблочная конфигурация БЕЗ водородной третьей ступени (практически учетверенная Ангара-3П) дает на НОО ~40т. Экономия одной ступени удешевляет запуск. При необходимости ее можно добавить использовать в качестве разгонника на ГСО, к Луне и на отлетные траектории.

[Вадим Семенов]

К слову сказать, для перевозки ББ пакета движение останавливать не надо. При плотности компонентов метан-кислород равной 0.75 т/м3, и внутреннем диаметре бака 3.8 метра получаем длину бака на 210 тонн топлива равной 25 метрам (для метан-кислорода совмещенные днища возможны и желательны). Плюс двигательная установка и межбаковые переходники - еще 2 метра. Итого получаем 27 метров. Что как раз укладывается в габарит ЖД платформы.

Вот ЦБ - да. Его так транспортировать не получится, только в пределах космодрома. Сухая масса ЦБ вероятно получается порядка 40 тонн, это вполне 'подьемно' для транспортной авиации, скажем для того же ВМ-Т.

Его можно транспортировать по частям. Отдельно бак кислорода и бак горючего с двигателем. На космодроме стыковать. Ничуть не сложнее сборки первой ступени Протона.

[hcube]

Первое. 15-тонник с КРБ-12 и довыведением позволяет получить на ГПО ту же массу, что сейчас туда кидает Протон. Для более тяжелых - парный запуск на 45-тонном носителе с КВРБ увеличенной вместимости.

Второе. Слишком большая размеренность блока (если и центр и боковушки диаметром 5,5 метров) приводит к тому, что мы теряем легкий носитель - раз (центр сам по себе не летает) и у нас 'прореживается' ряд ПН - т.е. вместо 15-30-45-55-65-90-100 мы имеем 20-40-60-100-130-160. И полностью теряется возможность для его ЖД транспортировки - так возить надо только ЦБ и только для среднего и тяжелого вариантов, а так - все УРМы.  Да и в трех и более УРМном варианте получается слишком низкая относительная тяга второй ступени в пакете - 1/12 от тяги первой ступени в 7-УРМ варианте. Это значит, что бОльшая часть ХС ложится на первую ступень и ракета получается неоптимальная.

Да - и водород там есть конечно, но на третьей ступени. На первых двух - метан.

[fagot]

Кстати, так называемый "тризенит Старого" в реальности был детально разработан в КБ "Южное" еще в середине 80-х годов, и тоже как семейство с 3-4-5 боковыми блоками на базе одноразовых блоков А.

В общем-то у них только название одинаковое.

[fagot]

У тризенита и так-то вторая ступень недоразмерена. А тут будет вообще задница. Т.е. можно и ЖП, но тогда в качестве второй ступени надо ставить еще одну первую :wink:.

Вторая ступень естественно оптимального размера, блока первой она все же поменьше будет.

[fagot]

Дело-то не в длине. тризенит, по идее того же Старого, примено на 30 т рассчитан, при стартовой массе около 1000 т (ну, да Старый даже на 1200 закладывался). Соответственно, 3 движка тягой по 500-600 тс на первой ступени + ЖРД тонн на 120-150 на 2-й. С водородом, тяга минимум в 1,5 раза ( а то и в два, если обе ступени водородные)меньше.

Может и 35 тонн вытянет. А тяга она разную стоимость имеет.