Блок И и УРМ-2 с многократным включением

[Salo]

При использовании гелия УИ в два раза выше чем с азотом.

[Андрей Суворов]

корень квадратный из семи - это не два, а 2,65 примерно...
Ж.па, однако, в том, что полный импульс газового двигателя почти НЕ ЗАВИСИТ от его удельного импульса. Мало того, баллон содержит больше тяжёлого газа, чем лёгкого, и сам весит больше, чем газ, содержащийся в нём. То есть, полный импульс при фиксированной вместимости баллона в молях увеличивается обратно пропорционально УИ Но учитывать приходится полную массу системы.

Скажем, мой любимый баллон от ТКС весит 19 кг при объёме 36 литров и рабочем давлении 330 атмосфер. В нём содержится примерно 530 молей любого газа. Если это гелий, то это 2,12 кг, если азот - 14,8 кг, если воздух - 15,3 кг.

Располагая 2,12 кг гелия при УИ 169 с мы можем располагать 3500 Н*с, а располагая 14 кг азота при УИ 73 с мы располагаем 10000 Н*с, правда, при весе на 12 кг большем, что почти на 40% больше, чем вес гелиевой системы.

[Salo]

Т.е. азот, с точки зрения массовой отдачи, выгоднее приблизительно в два раза?

[Salo]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7057&start=0&postdays=0&postorder=asc&highlight=

ДУ СООЗ (АТИН+НДМГ)

С5.142 (8 шт.):
- тяга 2,6 кгс;
- удельный импульс непрерывный 285 с;
- импульсный режим (0,1 с) 190 с.

11Д428А (8 шт.):
- тяга 12 кгс;
- удельный импульс непрерывный 285 с;
- импульсный режим (0,1 с) 205 с.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=7057&start=15&postdays=0&postorder=asc&highlight=

В ДУ СООЗ ДМ заправляется около 118 кг (72 кг - амил, 42 - гептил, 4 - азот). В 12КРБ думаю что столько же так как там судя по фотографиям и рисункам тот же блок ДУ СОЗ разработки ТМКБ "Союз" (Лыткарино). То есть многократно отработанный на ДМе. Точно не знаю, но очень может быть.

А сухая масса ДУ СОЗ устанавливаемого на 12КРБ (и вроде бы и на ДМ)- 33 кг.

[Salo]

ДУ СООЗ производства Тураевского МКБ "Союз" по данным из справочника "Двигатели":

[Дмитрий В.]

корень квадратный из семи - это не два, а 2,65 примерно...
Ж.па, однако, в том, что полный импульс газового двигателя почти НЕ ЗАВИСИТ от его удельного импульса. Мало того, баллон содержит больше тяжёлого газа, чем лёгкого, и сам весит больше, чем газ, содержащийся в нём. То есть, полный импульс при фиксированной вместимости баллона в молях увеличивается обратно пропорционально УИ Но учитывать приходится полную массу системы.

Скажем, мой любимый баллон от ТКС весит 19 кг при объёме 36 литров и рабочем давлении 330 атмосфер. В нём содержится примерно 530 молей любого газа. Если это гелий, то это 2,12 кг, если азот - 14,8 кг, если воздух - 15,3 кг.

Располагая 2,12 кг гелия при УИ 169 с мы можем располагать 3500 Н*с, а располагая 14 кг азота при УИ 73 с мы располагаем 10000 Н*с, правда, при весе на 12 кг большем, что почти на 40% больше, чем вес гелиевой системы.

А если изменить условия задачи? И оценить затраты массы на СООЗ при одинаковой ХС (скажем, 20 м/с)?

[Андрей Суворов]

А если изменить условия задачи? И оценить затраты массы на СООЗ при одинаковой ХС (скажем, 20 м/с)?

Азот всё равно выиграет у гелия, а ксенон - у них обоих Ну, попробую. Но, подозреваю, разница будет в пределах 20% - если есть газ в баллонах высокого давления, надо использовать именно его, и не заморачиваться.

При УИ азота 700 м/с и гелия 1600 м/с, ХС в 20 м/с получается при массе рабочего тела в 3% и 1,25% от массы объекта, плюс ещё 3% либо 8,75% будут весить содержащие азот или гелий баллоны. Считая вес двигателей и трубопроводов независящим от типа газа и составляющим 0,25% массы объекта, получаем 6,25% в случае азота и 10,25% в случае гелия. На самом деле, гелиевые получатся легче, скорее всего, т.к. у гелия вязкость меньше и можно использовать меньшие диаметры.

Вывод - гелий хорош для наддува и плох для реактивных сопел. И второй вывод - 20 м/с для газовых двигателей - слишком много.

[Salo]

Можно сделать промежуточные выводы.

Блок СООЗ лучше всего взять стандартный от ДМ.
Можно использовать и двигатели на холодном газе, но это видимо менее эффективно.  

Заморачиваться с рулевыми двигателями на вонючке или перекиси не имеет смысла, т.к. это ведёт к появлению дополнительных компонентов, усложняет компоновку блока (дополнительные баки и трубопроводы для новых компонентов), приводит к снижению его универсальности (две версии: на ССО и НЗО) . Наилучшим в этом случае будет использование блока довыведения на вонючке, типа БВ "Волга" и стандартного Блока И.

Видимо нужно использовать кислородно-керосиновый рулевой двигатель повторного запуска.
Но здесь возникает проблема с запуском этого двигателя при небольших остатках жидкого кислорода в баке. По моим прикидкам для выведения на ССО нужно два включения и одна-две тонны топлива. Значит при последнем включении в баке ЖК будет около тонны ЖК или только 6% объёма.
Видимо нужно будет вводить промежуточное днище или бак малого объёма. :roll:

[Дмитрий В.]

А если изменить условия задачи? И оценить затраты массы на СООЗ при одинаковой ХС (скажем, 20 м/с)?

Азот всё равно выиграет у гелия, а ксенон - у них обоих Ну, попробую. Но, подозреваю, разница будет в пределах 20% - если есть газ в баллонах высокого давления, надо использовать именно его, и не заморачиваться.

При УИ азота 700 м/с и гелия 1600 м/с, ХС в 20 м/с получается при массе рабочего тела в 3% и 1,25% от массы объекта, плюс ещё 3% либо 8,75% будут весить содержащие азот или гелий баллоны. Считая вес двигателей и трубопроводов независящим от типа газа и составляющим 0,25% массы объекта, получаем 6,25% в случае азота и 10,25% в случае гелия. На самом деле, гелиевые получатся легче, скорее всего, т.к. у гелия вязкость меньше и можно использовать меньшие диаметры.

Вывод - гелий хорош для наддува и плох для реактивных сопел. И второй вывод - 20 м/с для газовых двигателей - слишком много.

Хм, для гелия масса рабочего тела у меня получается - не более 1,2% от начальной массы. А если гелий подогреть?

[Андрей Суворов]

А если изменить условия задачи? И оценить затраты массы на СООЗ при одинаковой ХС (скажем, 20 м/с)?

Азот всё равно выиграет у гелия, а ксенон - у них обоих Ну, попробую. Но, подозреваю, разница будет в пределах 20% - если есть газ в баллонах высокого давления, надо использовать именно его, и не заморачиваться.

При УИ азота 700 м/с и гелия 1600 м/с, ХС в 20 м/с получается при массе рабочего тела в 3% и 1,25% от массы объекта, плюс ещё 3% либо 8,75% будут весить содержащие азот или гелий баллоны. Считая вес двигателей и трубопроводов независящим от типа газа и составляющим 0,25% массы объекта, получаем 6,25% в случае азота и 10,25% в случае гелия. На самом деле, гелиевые получатся легче, скорее всего, т.к. у гелия вязкость меньше и можно использовать меньшие диаметры.

Вывод - гелий хорош для наддува и плох для реактивных сопел. И второй вывод - 20 м/с для газовых двигателей - слишком много.

Хм, для гелия масса рабочего тела у меня получается - не более 1,2% от начальной массы.

Ну, не будем же мы ссориться из-за 0,05%? Всё равно баллоны тяжелее гелия в несколько раз!

А если гелий подогреть?

А если поставить движок на разложении гидразина? 235 секунд и вполне умеренный вес баков. Наддув - продуктами разложения же.

[Дмитрий В.]

Ну, не будем же мы ссориться из-за 0,05%? Всё равно баллоны тяжелее гелия в несколько раз!

Хм, надо бы проверить.
А наддув продуктами разложения, по-моему, еще тяжелее. если уж ставить СООЗ на вонючуке, то лучше и использовать раб. тело по целевому назначению.

[Андрей Суворов]

Ну, не будем же мы ссориться из-за 0,05%? Всё равно баллоны тяжелее гелия в несколько раз!

Хм, надо бы проверить.

У меня только два репера есть - 36-литровый шар-баллон на 330 атмосфер рабочего, титановый, 19 кг масса, и 8-литровый на 320 атмосфер, 4,2 кг, тоже титановый. Видно, что в 1 кг титана всегда вмещается примерно 625 литров газа при Н.У. Композитный был бы легче для комнатной температуры и тяжелее для температуры жидкого кислорода. Но, даже если композитный вдвое легче титанового, получается, что в 36-литровый 19-килограммовый баллон при номинальном рабочем давлении поместится лишь 2,12 кг гелия, в 9 раз меньше массы титанового баллона или в 4,5 раза меньше массы композитного.

А наддув продуктами разложения, по-моему, еще тяжелее. если уж ставить СООЗ на вонючуке, то лучше и использовать раб. тело по целевому назначению.

Эээ! Продукты разложения гидразина имеют среднюю молекулярную массу всего 16,5 - меньше, чем у азота, вдвое. На этом, собственно, и основан довольно высокий УИ однокомпонентников на гидразине.

Кроме того, мы же наддуваем бак до 20 атмосфер этими продуктами, а не храним их в баллоне при 330 атм, их плотность при этом вполне приемлемая.

[fagot]

При столь малой ХС наддув продуктами разложения гидразина - неоправданное усложнение.

[Андрей Суворов]

Да, можно и blowdown сделать. Увеличение веса баков может компенсироваться отсутствием части элементов системы наддува и повышением надёжности.

[Salo]

А вот ещё такая мысль. Поскольку орбиты средние, то длительность баллистической паузы до достижения апогея вряд ли будет больше 3600с. Ставим бак гидразина с вытеснительной подачей и однокомпонентный двигатель ДОТ-25 для осадки топлива. И пусть он работает в непрерывном режиме.

Тяга 2,5 кгс, УИ 235 с, максимальная продолжительность включения 6000 с.
РЗТ:  2,5 кгс*3600с/235с=38,4 кг.

А в апогее запускаем рулевой кислородно-керосиновый двигатель  тягой 2 тс для выдачи апогейного импульса. Топливо у нас будет всё время находиться возле заборных устройств, не перемешиваясь с газом наддува.

[Salo]

А если изменить условия задачи? И оценить затраты массы на СООЗ при одинаковой ХС (скажем, 20 м/с)?

Азот всё равно выиграет у гелия, а ксенон - у них обоих Ну, попробую. Но, подозреваю, разница будет в пределах 20% - если есть газ в баллонах высокого давления, надо использовать именно его, и не заморачиваться.

При УИ азота 700 м/с и гелия 1600 м/с, ХС в 20 м/с получается при массе рабочего тела в 3% и 1,25% от массы объекта, плюс ещё 3% либо 8,75% будут весить содержащие азот или гелий баллоны. Считая вес двигателей и трубопроводов независящим от типа газа и составляющим 0,25% массы объекта, получаем 6,25% в случае азота и 10,25% в случае гелия. На самом деле, гелиевые получатся легче, скорее всего, т.к. у гелия вязкость меньше и можно использовать меньшие диаметры.

Вывод - гелий хорош для наддува и плох для реактивных сопел. И второй вывод - 20 м/с для газовых двигателей - слишком много.

Хм, для гелия масса рабочего тела у меня получается - не более 1,2% от начальной массы.

Ну, не будем же мы ссориться из-за 0,05%? Всё равно баллоны тяжелее гелия в несколько раз!

А если гелий подогреть?

А если поставить движок на разложении гидразина? 235 секунд и вполне умеренный вес баков. Наддув - продуктами разложения же.

Мужики, а если подогреть ЖК, газифицировать кислород и дуть им?

[Дмитрий В.]

Мужики, а если подогреть ЖК, газифицировать кислород и дуть им?

Так может, все-таки подогревать гелий (если уж он все равно на борту есть)?

[Salo]

Гелий в шар-баллонах, а это уже лишний вес. ЖК в баке по любому есть. Газификатор будет тяжелее?

[fagot]

А чем его греть?

[Дмитрий В.]

А чем его греть?

Гелий? Электричеством, думаю :roll: