500 тонн на LEO

[Shestoper]

В США этот вопрос (ракета с ПН = 500 т) рассматрывали в 60-ых:
http://www.astronautix.com/lvs/nova.htm
Много вариантов на любой вкус. Выбирайте!  

Помнится, я под влиянием этих проектов измыслил вот такой носитель для создания постоянной лунокопательной базы, межпланетных полетов, кластерных пусков тяжелых платформ на геостационар, "звездных войн", сверхтяжелых производственных ОС, и больших космических телескопов:



Стартовая масса 10000 тонн. На первой ступени - шесть 4-камерных метановых движков по 2000 тонн, на второй - шесть однокамерных 400-тонных водородников.
Ну не 5000 рублей за кг ПН, но выводить килограмм такой монстрик должен очень дешево. Двигатели планируются ненапряженные, открытой схемы, максимально надежные.

[Бродяга]

Есть ещё одна небольшая особенность.
 Если реактор выключить, то его нельзя включить снова весьма длительное время.

Это не так. Я знаю, вы хотите рассказать мне про йодную яму или что-то вроде. На самом деле, это вопрос исключительно безопасного регулирования. Для того, чтоб гарантированно избежать критичности на мгновенных нейтронах, у энергетических реакторов ограничен диапазон регулирования. Даже у наземных реакторов с ЖМТ и особенно на быстрых нейтронах совсем другие диапазоны регулирования. У ЯРД РД-0410, точнее, у его прототипа ИР-100 диапазон регулирования был 8 бета в плюс и 12 бета в минус, где бета - доля запаздывающих нейтронов. Это позволяло пустить реактор в нужный момент при любом мыслимом отравлении.

У РД-0410 в ТТТ было прописано "ресурс 3600 секунд, число включений в пределах ресурса - 4". И пускать его снова можно было хоть через час, хоть через 10 минут после глушения.

Ну в общем-то это верно, а оно не может взорваться при такой динамике реактора?
 Кстати, чем и как им управляли?

[Бродяга]

Стартовая масса 10000 тонн. На первой ступени - шесть 4-камерных метановых движков по 2000 тонн, на второй - шесть однокамерных 400-тонных водородников.

И оно развалится от звуковых колебаний.

[Бродяга]

Иначе говоря, вы просто считаете, что можно форсировать реактор?

Нет. Я говорю, что ТОПЛИВА в большом реакторе будет больше, и поверхность теплосъёма увеличится во столько раз, во сколько увеличится мощность/тяга.
 ...

Ясно, реактор прототипа был просто "слишком мелкий".

 Но, как я сказал выше, если носитель с ЯРД будет многоразовой моноступенью, доля ПН будет не выше, чем у химических ракет.

[Shestoper]

И оно развалится от звуковых колебаний.

Неа. Не развалится, всё учтено.
Двигатели ненапряженные, УИ умеренный, так что акустические нагрузки не больше, чем от 8 работающих РД-170 на Вулкане (суммарная тяга вдвое выше, но акустические нагрузки пропорциональны 4 степени числа Маха в выхлопе).

К тому же корпус достаточно мощный: вафля, подкрепленная наборным каркасом (сделать чистую вафлю диаметром 20 метров малореально - гнуть и сваривать придется 100-мм плиты).

[Shestoper]

Но, как я сказал выше, если носитель с ЯРД будет многоразовой моноступенью, доля ПН будет не выше, чем у химических ракет.

Угу, при том что ресурс ЯРД не выше, чем у ЖРД - так что через пару-тройку полетов придется менять двигатель. А его радиоактивность создаст много проблем при этой процедуре.
Да и равенство по отношению ПН к стартовой массе заправленой ракеты - это ещё не значит равенство по отношению к сухой массе конструкции. А кг конструкции во много раз дороже, чем кг топлива.

И в одноразовом варианте при пусках на LEO ЯРД нельзя просто ронять на землю, как ступени с ЖРД - понадобится в целях безопасности уводить отработавший реактор на высокую орбиту.

[Бродяга]

И оно развалится от звуковых колебаний.

Неа. Не развалится, всё учтено.
Двигатели ненапряженные, УИ умеренный, так что акустические нагрузки не больше, чем от 8 работающих РД-170 на Вулкане (суммарная тяга вдвое выше, но акустические нагрузки пропорциональны 4 степени числа Маха в выхлопе).

Ага, а ещё акустические нагрузки пропорциональны СУММАРНОЙ ТЯГЕ.
 Относительно "Вулкана"... Я в него не верю.
 Он был больше, чем Сатурн-5 или нет?

К тому же корпус достаточно мощный: вафля, подкрепленная наборным каркасом (сделать чистую вафлю диаметром 20 метров малореально - гнуть и сваривать придется 100-мм плиты).

Ракету с ПН больше чем у Сатурна-5 можно сделать только за счёт применения новых, более совершенных материалов, а не за счёт увеличения массы ракеты.
 Это давно-давно известно, с ростом массы ракеты ПН в определённый момент начинает уменьшаться.

[Lev]

Относительно "Вулкана"...  Я в него не верю.  
Он был больше, чем Сатурн-5 или нет?

Сатурн5 был и летал. Вулкана не было и быть не могло.

[Shestoper]

Ага, а ещё акустические нагрузки пропорциональны СУММАРНОЙ ТЯГЕ.
 Относительно "Вулкана"... Я в него не верю.
 Он был больше, чем Сатурн-5 или нет?

Больше. 4700 тонн стартовой массы.
8 РД-170 на первой ступени, плюс ещё работали от земли 4 РД-0120 второй ступени (компоновка пакетная).
Вот тут есть данные по Вулкану
http://www.buran.ru/htm/gubanov3.htm
в главе 38.

Это был детально проработанный проект, акустические нагрузки просчитали и разработали меры по их снижению (подача воды на старте в выхлоп ракеты).

К тому же у моей ракеты моноблочный корпус с наборным каркасом (стрингеры и шпангоуты большой высоты) должен лучше противостоять колебаниям, чем пакет на Вулкане.

Ракету с ПН больше чем у Сатурна-5 можно сделать только за счёт применения новых, более совершенных материалов, а не за счёт увеличения массы ракеты.
 Это давно-давно известно, с ростом массы ракеты ПН в определённый момент начинает уменьшаться.

Доля ПН в стартовой массе начинает уменьшаться. А абсолютная ПН очень даже растет. И будет расти примерно до 500-600 тонн. Вот больше этого вывести ракетой на ЖРД действительно малореально.
А так - и Арес-5 сейчас делают, который будет заметно тяжелее Сатурна-5. Да и наша Н-1 превосходила Сатурн-5 по тяге (4500 тонн против 3450) и удельному импульсу (на 30 сек) двигателей первой ступени - так что акустические нагрузки были ощутимо выше. И ничего, работала (падала она по другим причинам).

[Shestoper]

Относительно "Вулкана"...  Я в него не верю.  
Он был больше, чем Сатурн-5 или нет?

Сатурн5 был и летал. Вулкана не было и быть не могло.

А УКСС c возможностью пуска Вулкана конечно построили необразованные фантазеры...  

[Lev]

А УКСС c возможностью пуска Вулкана конечно построили необразованные фантазеры...

Вам, со стороны, конечно,  виднее - на сколько был реален Вулкан.
Из нутри - Вулкан был никому не нужнойт профанацией. Вулкан был типа лозунга. Бред сивой кобылы. От того, что бред сивой кобылы нарисован разными цветами - он не перестаёт быть бредом.

[Бродяга]

Ага, а ещё акустические нагрузки пропорциональны СУММАРНОЙ ТЯГЕ.
 Относительно "Вулкана"... Я в него не верю.
 Он был больше, чем Сатурн-5 или нет?

Больше. 4700 тонн стартовой массы.
8 РД-170 на первой ступени, плюс ещё работали от земли 4 РД-0120 второй ступени (компоновка пакетная).
Вот тут есть данные по Вулкану
http://www.buran.ru/htm/gubanov3.htm
в главе 38.
Это был детально проработанный проект, акустические нагрузки просчитали и разработали меры по их снижению (подача воды на старте в выхлоп ракеты).
К тому же у моей ракеты моноблочный корпус с наборным каркасом (стрингеры и шпангоуты большой высоты) должен лучше противостоять колебаниям, чем пакет на Вулкане.

Что-то я не понял, какой толк от подачи воды в выхлоп на старте.
 ИМХО ракету будут разрушать звуковые колебания в топливе внутри баков и что с этим можно сделать, совершенно непонятно.

Ракету с ПН больше чем у Сатурна-5 можно сделать только за счёт применения новых, более совершенных материалов, а не за счёт увеличения массы ракеты.
 Это давно-давно известно, с ростом массы ракеты ПН в определённый момент начинает уменьшаться.

Доля ПН в стартовой массе начинает уменьшаться. А абсолютная ПН очень даже растет. И будет расти примерно до 500-600 тонн. Вот больше этого вывести ракетой на ЖРД действительно малореально.
А так - и Арес-5 сейчас делают, который будет заметно тяжелее Сатурна-5. Да и наша Н-1 превосходила Сатурн-5 по тяге (4500 тонн против 3450) и удельному импульсу (на 30 сек) двигателей первой ступени - так что акустические нагрузки были ощутимо выше. И ничего, работала (падала она по другим причинам).

В определённой степени вы может и правы, но "за 500 тонн" я сомневаюсь, тем более, что для ракеты в 10000 тонн массы это АЖ 5% ПН — больше чем у "Энергии".
 Что касается Ареса, так он твердотопливный, а у твердотопливных ракет фактор акустических нагрузок действует в меньшей степени и возможно значительное увеличение массы ракеты.
 Если не ошибаюсь, был проект Сатурна-5 с двумя здоровенными ТТУ.

[Shestoper]

А УКСС c возможностью пуска Вулкана конечно построили необразованные фантазеры...

Вам, со стороны, конечно,  виднее - на сколько был реален Вулкан.
Из нутри - Вулкан был никому не нужнойт профанацией. Вулкан был типа лозунга. Бред сивой кобылы. От того, что бред сивой кобылы нарисован разными цветами - он не перестаёт быть бредом.

Проект этого "лозунга" детально прорабатывали сотни высококвалифицированных специалистов.
Помимо этого проекта, было много других вариантов проектов сверхтяжелых ракет и у нас, и в США. Они не были реализованы не из-за фундаментальных технических проблем, а просто из-за отсутсвия работы для таких тяжеловесов на том этапе развития космонавтики.
Да, для таких ракет есть серьёзные проблемы с акустикой. Но за счет применением комплекса мер  (минимизация числа М в выхлопе на старте, когда воздействие на носитель особенно сильное,  за счет подачи воды; активные системы подавления колебаний конструкций носителя) для ракет массой до 10000 тонн они вполне решаемы.

[Shestoper]

Что-то я не понял, какой толк от подачи воды в выхлоп на старте.
 ИМХО ракету будут разрушать звуковые колебания в топливе внутри баков и что с этим можно сделать, совершенно непонятно.

Колебания и топлива, и самой конструкции ракеты. И с этим можно много чего сделать активными системами подавления колебаний.
Но возбуждаются эти колебания именно при работе двигателей. И поэтому самое лучшее - давить источник их возникновения. А тут подача воды как раз очень помогает.

В определённой степени вы может и правы, но "за 500 тонн" я сомневаюсь, тем более, что для ракеты в 10000 тонн массы это АЖ 5% ПН — больше чем у "Энергии".

Вообще-то для ракеты, оптимизированной по мю ПН, вытащить ПН в 5% вполне реально. У той же Энергии при верхнем размещении ПН могла быть до 125 тонн.
Но конкретно "мой" носитель  имеет ПН "всего" 400 тонн - из-за небольшого УИ ненапряженных двигателей. Можно в принципе ещё немного увеличить стартовую массу, поставить по 8 двигателей на ступень и добиться ПН 500 тонн, но это остро не необходимо.

Что касается Ареса, так он твердотопливный, а у твердотопливных ракет фактор акустических нагрузок действует в меньшей степени и возможно значительное увеличение массы ракеты.
 Если не ошибаюсь, был проект Сатурна-5 с двумя здоровенными ТТУ.

Был даже проект Сатурна с четыремя ТТУ.
Вот здесь про него кое-что есть: http://www.astronautix.com/lvs/saturnv.htm
Сатурн 5-D с четыремя ТТУ - ПН 326 тонн.

[duke]

Вообще-то для ракеты, оптимизированной по мю ПН, вытащить ПН в 5% вполне реально. У той же Энергии при верхнем размещении ПН могла быть до 125 тонн.
Но конкретно "мой" носитель  имеет ПН "всего" 400 тонн - из-за небольшого УИ ненапряженных двигателей. Можно в принципе ещё немного увеличить стартовую массу, поставить по 8 двигателей на ступень и добиться ПН 500 тонн, но это остро не необходимо.

(Одноразовый?) носитель, выводящий 400 тонн, это, наверное, круто, но мне нужен многоразовый(30+ раз), выводящий 500 тонн

[Shestoper]

Не факт, что на химии такой вообще можно сделать. За счет многоразовости мю ПН резко упадет, а ПН 500 тонн и у одноразовых на грани акустического барьера.

Тогда нужен действительно ЯРД, у него при стартовой массе  ~ 10000 тонн можно селать многоразовую машину с ПН ~ 500 тонн.
Но он будет очень дорогим, масса конструкции порядка 3000 тонн.

Да и зачем, собственно, мнгогоразовость, если ресурс двигателя всего несколько полетов? Вот если удасться увеличить ресурс на порядок - тогда другое дело.

А на существующем уровне техники грамотно спроектированный одноразовик дешевле в производстве и эксплуатации получается.
Кстати даже по оптимистичным оценкам многоразовые системы дешевле одноразовых, только если число пусков более 50, иначе сложность многоразовика не окупится. Для супертяжей под такое число пусков сложно ПН найти, даже у Вас всего 30 пусков.

Ну и можно предложить систему, которая и побольше тысячи тонн вытащит на орбиту - взрыволет. Его можно и многоразоввым сделать. Но при регулярных полетах взрыволета с поверхности Земли будет очень сильное радиоактивное заражение.

[Alex_II]

(Одноразовый?) носитель, выводящий 400 тонн, это, наверное, круто, но мне нужен многоразовый(30+ раз), выводящий 500 тонн

Зачем вам все же вывод одновременно 10 ваших спутников? Почему нельзя по одному таскать? Тогда все решается проще - строить "Гурколет" и таскать по одному...

40 тонн грузоподьемность, думаю и до 50 можно довести...

[duke]

Зачем вам все же вывод одновременно 10 ваших спутников?

Можно подумать, выводить по 10 спутников на низкую орбиту - это единственное применение 500-тоннику. Можно приделать ещё одну "ступень" и выводить, например, тяжёлые грузы на орбиту Солнца. Или завод на Луну

Почему нельзя по одному таскать? Тогда все решается проще - строить "Гурколет" и таскать по одному...

300 запусков :shock:
На сколько он многоразовый? Как с надёжностью? Кстати, я так полагаю, он всё равно будет нужен

Тогда нужен действительно ЯРД, у него при стартовой массе  ~ 10000 тонн можно селать многоразовую машину с ПН ~ 500 тонн.
Но он будет очень дорогим, масса конструкции порядка 3000 тонн.

Больше 15000 рублей за кг конструкции? Кстати, первая ступень всяко не ядерная

[Alex_II]

Можно подумать, выводить по 10 спутников на низкую орбиту - это единственное применение 500-тоннику. Можно приделать ещё одну "ступень" и выводить, например, тяжёлые грузы на орбиту Солнца. Или завод на Луну

Ну, применение-то 500-тоннику найти не фокус. Фокус - это его все-таки построить...

300 запусков :shock:
На сколько он многоразовый? Как с надёжностью? Кстати, я так полагаю, он всё равно будет нужен

Ну 300 пусков и что? Не одним же аппаратом. Многоразовость, я полагаю закладывалась шаттловская - на сто пусков, но не факт что получится. Надежность - а кто его знает, он ведь не был построен. Кстати, реактор менять придется периодически.

Больше 15000 рублей за кг конструкции? Кстати, первая ступень всяко не ядерная

А почему бы и не ядерная? При условии, что местность сильно не загадит, конечно... Но если вам так уж хочется - первая ступень ТТУ типа Шаттловских или скорее от Арес-5.
15000р за кило? А что тут такого? Стоимость килограмма дорогого автомобиля... Очень вы мизерные расценки ставите - при таких и не вытанцовывается ничего  :roll:

[Shestoper]

Многоразовость, я полагаю закладывалась шаттловская - на сто пусков, но не факт что получится. Надежность - а кто его знает, он ведь не был построен. Кстати, реактор менять придется периодически.

В этом и засада - ресурс ЯРД сравнимый с ЖРД, а замена из-за радиоактивности сложнее и дороже.

А почему всё-таки не годится одноразовый носитель? 30 (и даже 50) пусков - при таком количестве вполне выгодно использование одноразовых носителей.