Разделение ступеней РН

[Sergio]

Вставлю вои 5 копеек.

07:19 - 07:33
разделение H-IIA

[avmich]

Спасибо за помощь. Разобрался, все получилось... Мне этот вопрос нужно было подробно рассмотреть в дипломном проекте. Тема - "Проектирование РН тяжелого класса".  Сегодня защитился на 4. :)

Подробности работы - в студию :) .

[Bell]

Спасибо за помощь. Разобрался, все получилось... Мне этот вопрос нужно было подробно рассмотреть в дипломном проекте. Тема - "Проектирование РН тяжелого класса".  Сегодня защитился на 4.

А проставиться?
Везьмем текстом диплома

[Дмитрий В.]

Спасибо за помощь. Разобрался, все получилось... Мне этот вопрос нужно было подробно рассмотреть в дипломном проекте. Тема - "Проектирование РН тяжелого класса".  Сегодня защитился на 4.

Поздравления! Кто в комиссии был из "преподов"?

[Commix]

По заданию проектируемая РН должна выводить нагрузку массой 30 т на круговую орб. 400 км.  И вот что получилось:


Характеристики такие:
Стартовая масса 744 т.
3-х ступенчатый тандем с холодным разделением ступеней
Топливо:
1 ступень - жидкий кислород-керосин
2 ступень - жидкий кислород-жидкий водород
3 ступень - жидкий кислород-жидкий водород

Тяговооруженность:
1 ст - 1,14
2 ст.  - 0,71
3 ст. - 0,76

Длина - прим. 72 м.
Диаметр 1 и 2 ст.  -5,5 м
             3 ст. - 3,7 м
             ГО - 5 м.
Объем ГО - около 100 куб. м.

Вот компоновка:


По блокам 1, 2, 3 ступени соответственно:

[Commix]

А насчет комиссии могу сказать что состав довольно серьезный был. Всего 11 человек, из них 7 из ЦСКБ Прогресс. А именно зам. ген. коструктора, зам. главного инженера, начальки отделений и отделов, и просто специалисты по прочности, баллистике...

Ко мне вопросы именно по прочности были. В частности такие замечания как устойчивость баков с водородом, где давление наддува не может компенсировать сжимающие силы;
изменение диаметра переходного отсека 2 и 3 ступени ну и т.д. Еще пару слабых мест нашли)

[Дмитрий В.]

В частности такие замечания как устойчивость баков с водородом, где давление наддува не может компенсировать сжимающие силы;

Это еще почему? :shock:

[Commix]

Ну ведь давление наддува бака с водородом меньше, чем с керосином, например, поэтому нужно ставить подкрепляющие элементы: местные утолщения обечайки и т.д.

Я не прав? :oops:

[Дмитрий В.]

Ну ведь давление наддува бака с водородом меньше, чем с керосином, например, поэтому нужно ставить подкрепляющие элементы: местные утолщения обечайки и т.д.

Я не прав? :oops:

Давление наддува должно быть не меньше определенного (из условий бескавитационной работы насосов ТНА) значения. А верхнюю границу можно устанавливать произвольно, руководствуясь соображениями минимальной массы конструкции, простоты и стоимости РН.

[Bell]

Еще пару слабых мест нашли)

Жуткая тяговооруженность на старте
И что за двигатель тягой 848 т? Вулкановская модификация РД-170, как ее там?
И на 2-й ступени тяга маловата, что там за двигатель?

Вобще развесовочку бы по ступеням.


ЗЫ. Дмитрию 3-ступенчатый полуводородник - нож в сердце

Хотя, конечно мощно задвинуто...

[Commix]

1 ступень - 548.7 т.
Топливо - 509.5 т

2 ступень - 126.5 т.
Топливо - 115.9 т.

3 ступень - 39.1 т.
Топливо - 34.7

Плюс ПН 30 т.

По поводу двигателей... На первую ступень РД-171М, они чуть помощнее 170, на вторую РД-0120, а на третью - существующий двигатель не удалось подобрать, т.к. сложно было найти достаточно информации. Пусть это будет серьезная доработка РД-704 (хотя насколько я знаю он трехкомпонентный).

[kulch]

А почему на водородных ступенях днище баков совмещенное? Там же большая разница по температурам, нет? Разве где-то применялись такие решения? Или это наоборот выгодно, потому что теплоизоляция днища между водородом и кислородом по идее тоньше, чем между водородом и внешним воздухом?

[Дмитрий В.]

А почему на водородных ступенях днище баков совмещенное? Там же большая разница по температурам, нет? Разве где-то применялись такие решения? Или это наоборот выгодно, потому что теплоизоляция днища между водородом и кислородом по идее тоньше, чем между водородом и внешним воздухом?

Разница в t по любому меньше, чем у пары ЖК+керосин. А насчет применения - вспомните Сатурн-5 (2, 3 ступень) и Центавр. Там, как раз совмещенные днища. Но даже и для ЖК и керосина совмещенные днищва применяются - Атлас (до 3-го включительно) и Фальконы от Маска.

[Bell]

1 ступень - 548.7 т.
Топливо - 509.5 т

2 ступень - 126.5 т.
Топливо - 115.9 т.

Совершенство 0,084 для такой небольшой водородной ступени?
У энергиевской водородной ступени (примерно такого же размера) для ранней ЦиХовской Ангары совершенство было 0,11 и потом решили, что даже завысили. В смысле - должно было быть хуже

3 ступень - 39.1 т.
Топливо - 34.7

Еще более оптимистично...
Для водородной ступени такого размера - порядка 0,14 в лучшем случае. ЦиХ рисует КВТК "под обтекатель" с таким совершенством. А тут - нормальная ступень...
УКВБ Мнач 51 т получался 7 т сухого веса.

Плюс ПН 30 т.

Так. Получается 126,5+39,1+30 = 195,6 т в начале работы 2-1 ступени. Тяговооруженность 0,71 = тяга 139 тс. Это что за двигатель такой? Туда в самый раз РД-0120 с его 190 тс (и 3,5 т сухого веса .

По поводу двигателей... На первую ступень РД-171М, они чуть помощнее 170,

угу... на 5%.
850 т у него будет разве что пустотный импульс, а не земной

на вторую РД-0120,

дык у  него тяга номинальная 190 тс в вакууме. А можно и 200 без проблем. Откуда тогда тяговооруженность 0,71???

а на третью - существующий двигатель не удалось подобрать, т.к. сложно было найти достаточно информации.

Ну дык!
А гугль на что? А форум НК зачем?
Есть же новый Фэйри! Который РД-0146.
4 штуки туда и будет все пучком. А 5 - вообще замечательно.

Пусть это будет серьезная доработка РД-704 (хотя насколько я знаю он трехкомпонентный).

Только не это!
Тогда лучше уж 3 РД-180, в такой диаметр должны влезть треугольником (типа как на Циклоне).

[kulch]

Разница в t по любому меньше, чем у пары ЖК+керосин. А насчет применения - вспомните Сатурн-5 (2, 3 ступень) и Центавр. Там, как раз совмещенные днища. Но даже и для ЖК и керосина совмещенные днищва применяются - Атлас (до 3-го включительно) и Фальконы от Маска.

Да-да, уже посмотрел, спасибо
(Когда меня учили (Военмех), наши преподаватели очень осторожно относились к совмещенным днищам, вот я и засомневался. Там еще всякие проблемы всплывают со сложностями прочностных расчетов, с зависимостью наддувов баков и т.п.)

[Bell]

Имха у меня такая, что вопрос только в расстоянии между днищем и зеркалом в нижнем баке. А через газовую подушку теплопередача слабая.

[Commix]

По поводу масс ступеней и топлива могу сказать, что это считалось в маткаде с помощью целевой функции, решение которой сводилось к тому, чтобы минимизировать значение параметра = отношение массы блока к массе ПН, при налачии ограничений:
1. заданная масса пн
2. потребная скорость
3. уд. импульс каждой ступени
4. ограничения по числу Циолковского и конструктивной характеристике

результатом расчетаи и является оптмальное распределение масс по ступеням

[Дмитрий В.]

...
2. потребная скорость
....

Потребная ХС - константа?

[Commix]

Да, константа. Это первое что расчитывалось в проекте.

[Дмитрий В.]

Да, константа. Это первое что расчитывалось в проекте.

В таком случае, это ошибка. Потребная ХС не является постоянной - это функция высоты и наклонения орбиты, тяговооруженности ступеней, аэродинамических характеристик (в простоте - нагрузки на мидель), удельного импульса ДУ и т.п.