Разгонный блок на ЯРД для луной программы

[Shestoper]

Прикинем, какие выгоды даст использование ЯРД (рабочее тело водород) в разгонных блоках для старта с околоземной орбиты.
Для разгонного блока вполне допустима тяговооруженность ~ 0,1, так что низкая тяговооруженность ЯРД не критична.
Масса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.
При придании блоку на околоземной орбите ХС 3 км/c при использовании ЯРД доля ПН может составлять более 60%, а не 40-45%, как при использовании ЖРД.

[Bell]

Масса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.

Вы наверно хотели сказать 75%?

15% это где-то для метана скорее

[Shestoper]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

[Aquarius]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

ну так то ж для ракетоносителя...

а на РБ - дело совсем другое. Тут только поддержание теплового режима при длительном полёте сколько съест...

[Bell]

ну так то ж для ракетоносителя...

Да, у ракетоносителей все совсем по-другому
У них вообще вместо водородных баков ракетоносилки

[Bell]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

А кислородный - 50?

[Shestoper]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

А кислородный - 50?

Нолик надо убрать. 5,741. Менее 1% от массы кислорода.

http://buran.ru/htm/gubanov3.htm

Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.

[sychbird]

То Shestoper

А какой ЯРД Вы принимали для оценки отношения массы двигателя на единицу тяги?

[Shestoper]

Да хотя бы РД-0410.

Для разгонного блока это совершенно непринципиально, там большая тяга не является необходимой. При мико-тягах ЭРД потребная ХС возрастает заметно, а при уровне тяговооруженности, достижимом для твердофазных ЯРД - рост ХС по сравнению с ЖРД несущественен.

[Nikopol]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

ну так то ж для ракетоносителя...

а на РБ - дело совсем другое. Тут только поддержание теплового режима при длительном полёте сколько съест...

Кто сказал про "длительный полёт" ?

Запустили ПН одним запуском Протона, проверили что всё работает нормально,
запустили бак с ЖВ вторым запуском Протона, состыковались,
и вперёд, к Луне/Марсу/Плутону.

Бак должен обеспечить сохранность ЖВ в течении максимум суток.
Какого массового совершенства можно достичь в таких условиях ?

[Shestoper]

Нужно использовать переохлажденный шугообразный водород. Он за несколько часов ожидания на орбите только таять постепенно начнет.

Само ожидание вовсе не является необходимым. Разгонный блок с ПН вполне может выводиться одним пуском супертяжа.
Но освоение более-менее длительного хранения водорода всё равно надо - для будущего марсианского полета без стыковок на орбите не обойтись.

[Зомби. Просто Зомби]

Последним концептуальным достижением в этом направлении был запуск ПН вместе с баком с водородом, ТФЯРД-буксир при этом (многоразовый) находится на орбите ожидания

20 тонн ПН + 20 тонн H2-бак, схема, получается, примерно заменяет 60-тонник, в 1 + 1 / (коэффициент многоразовости РБ) - пуск выводя ту же нагрузку

"Стремительная" стыковка и моментальный старт связки, с тем, чтобы выработать запас водорода, не позволив ему существенно выкипеть

Плюс - в ПН небольшой запас гидразина, перекачиваемый в буксир, чтобы обеспечить маневр выхода РБ на орбиту ожидания после аэродинамического торможения

РБ выводит ПН только на траекторию "свободного возвращения", дальше она уже "своим ходом"

[sychbird]

Да хотя бы РД-0410.

Для разгонного блока это совершенно непринципиально, там большая тяга не является необходимой. При мико-тягах ЭРД потребная ХС возрастает заметно, а при уровне тяговооруженности, достижимом для твердофазных ЯРД - рост ХС по сравнению с ЖРД несущественен.

Но  Вы привели численную оценку в % ПН от массы РБ. Не используя какое-либо значение массы ЯРД, хотя бы относительное, получить достоверное оценочное значение невозможно :roll:

Я бы понял, прямое указание на РД-0410. "А хотя бы" порождает "смутные сомнения" :wink:

[Bell]

14 копейками тонн весил водородный бак на Энергии, при массе водорода 100 тонн.

А кислородный - 50?

Нолик надо убрать. 5,741. Менее 1% от массы кислорода.

http://buran.ru/htm/gubanov3.htm

Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.

Я собсно чего придираюсь? Сдается, что оценка Мкон ЯРБ шибко занижена.
Весь блок Ц весил около 70 т. Двигатели 14 т, бак ЖВ 14,4, ЖК 5,7, межбак 6,3, а где остальные 30 т? Почему этих "потерянных 30 т" не должно быть на ЯРБ?

[Андрей Суворов]

Масса баков для водорода - порядка 15% от содержащегося в них рабочего тела.

Вы наверно хотели сказать 75%?

15% это где-то для метана скорее

Ну, давайте прикинем ещё по "Центавру" и третьей ступени Сатурна-5. Получатся примерно те же циферки, несмотра на куда меньшие размеры.

[Shestoper]

Весь блок Ц весил около 70 т. Двигатели 14 т, бак ЖВ 14,4, ЖК 5,7, межбак 6,3, а где остальные 30 т? Почему этих "потерянных 30 т" не должно быть на ЯРБ?

Никто никуда не теряется.  
Есть ещё масса двигательного отсека, трубопроводов, системы управления, системы наддува баков, невыработанных остатков топлива.

Что касается блока с ЯРД - при малой тяге ЯРД для водородного блока масса пустого блока как 0,25 к массе заправленного - вполне достижимое значение.

[frigate]

Очень рекомендую доклад НАСА 1968 года, в котором оценивались для РБ с ядерным двигателем (Isp=825 сек) и  для криогенного РБ с кислородно-водородными двигателями (Isp=460 сек):
- гравитационные потери Delta V (м/сек) как функция от тяговооруженности РБ (Т/W) для траектории вывода к Луне (TLI манёвр);
- время работы двигателя  как функция от тяговооруженности РБ для траектории вывода к Луне;
- гравитационные потери Delta V (м/сек) как функция от тяговооруженности РБ (Т/W) для траектории вывода на геостационарную орбиту;
- время работы двигателя  как функция от тяговооруженности РБ для траектории вывода на геостационарную орбиту;

Title:      Finite-thrust transfers to synchronous orbit and translunar injection
Author(s):    Schreiber, A. L.
Abstract:    No Abstract Available
NASA Center:    NASA (non Center Specific)
Publication Date:    Sep 4, 1968
Document Source:    CASI
Online Source:    View PDF File
Document ID:    19790072359
Accession ID:    79N71867
Publication Information:    Number of Pages = 10
Report Number:    NASA-CR-73517
Contract-Grant-Task Number:    NASW-417
Price Code:    A02
Keywords:    EARTH-MOON TRAJECTORIES; SPECIFIC IMPULSE; THRUST-WEIGHT RATIO; TRANSFER ORBITS; APOGEES; CIRCULAR ORBITS; EARTH ORBITS; EQUATIONS OF MOTION; FUEL CONSUMPTION; FUEL FLOW; GRAVITATION; INJECTION; SYNCHRONOUS SATELLITES;
Accessibility:    Unclassified; No Copyright; Unlimited; Publicly available;
Updated/Added to NTRS:    2005-10-27

[sychbird]

Интересное сообщение разместил Salo от 27.04:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=9104&start=390

ИМХО, интерес представляет участие в создании производства "Росатома"
Одно из возможных объяснений: наличие серьезных ОКР по созданию РБ на ЯРД.

P.S. Может автор темы исправит грамматическую ошибку в назании?
Как "корапь" назовете, так он и поплывет.

[Wyvern]

Shestoper пишет:
 

Bell пишет:
 

http://buran.ru/htm/gubanov3.htm

Масса сухой конструкции бака жидкого водорода - 14,365 т, бака жидкого кислорода - 5,741 т, межбакового отсека -6,26 т. Рабочий запас топлива блока 703,643 т, в том числе жидкого кислорода 602,775, жидкого водорода 100,868 т. Объем бака жидкого кислорода 552 м3, объем бака жидкого водорода 1523 м3.

Если чукь-чукь подумать, то можно прийти к интересному умозаключению:
5,741 тонны/552и3 = 104кг/м3
14,365 тонны/1523м3 = 94 кг/м3
Т.е. 1 м3  бака для криогенного топлива весит ~100кг (проверьте по баку Шаттла )
А для длительного хранения нужен просто криокулер+источник энергии. Можете прикинуть - но зуб даю , что для 20 тонн водорода криокулер будет потреблять 1-2кВт*ч и весить максимум 100кг

[Dude]

P.S. Может автор темы исправит грамматическую ошибку в назании?
Как "корапь" назовете, так он и поплывет.

Кораль - это загон для муфлонов!
 :lol: