Ракета, которая нам нужна (УР-700)

[korund]

Долгое время, читая этот форум у меня создавался образ об идеальной ракете с оптимальными характеристиками:
1. Две последних ступени тандем, все предыдущие пакет + боковые ускорители.
2..... И САМОЕ ГЛАВНОЕ. В проекте должена быть реализована система перелива топлива. Принцип такой: При старте работают все двигатели кроме последней ступени, но горючие забирается не из каждой ступени отдельно, а сначала из боковых ускорителей (при отсоединении ускорителя(пары) баки всех остальных ускорителей и ступений должны быть полны). По такому же принципу отсоединяются и ступени до последних двух.
3. Боковые  ускорители разных модификаций с разным объемом
4. Вопрос по многоразовости ускорителей (ступеней) - вопрос открытый.
5. На орбиту можно выводить 120-180тонн
6. Универсальность последней ступени

Какие плюсы я я вижу:
1. Большая эффективность системы перелива топлива, в зависимости от многоразовости ступеней и ускорителей прибывка к ПН 10-70%
2. Разные размеры ускорителей позволяют выводить нужную ПН
3. Универсальность последней ступени всегда позволяет поставить наверх нечто буранообразное, клиперообразное, союзообразное, луноэкспедиционное и т.д. (в любой момент можно слетать на Луну или еще куда нибудь)
4. Более легкая сборка непосредственно на космодроме.

И именно в Р-700 все это реализовано в максимальном объеме:
http://kuasar.narod.ru/history/ussr-moon-program/lk-700.htm
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/200/36.shtml

Необычная форма УР-700 (она была сравнительно короткой и толстой) диктовалась комбинированной схемой: блоки первой и второй ступеней соединялись «пакетом», второй и третьей – «тандемом». Для соблюдения принципа поблочной транспортировки по железной дороге все несущие блоки ракеты имели диаметр обечайки 4.1 м и радиусы сфер днищ 2.265 м – как освоенные в производстве заводом им.М.В.Хруничева блоки УР-500.

Первая ступень включала шесть блоков, связанных попарно, вторая – три, связанных в пакет. Третья создавалась на базе первой ступени УР-500, располагалась над второй ступенью и включала центральный блок и три навесных бака.

На каждом из девяти блоков нижних ступеней стоял РД-270. Для улучшения энергомассовых характеристик впервые в отечественном ракетостроении планировалось реализовать сложную, но оригинальную схему с переливом топлива в ходе полета. При старте включались двигатели первой и второй ступеней, причем ЖРД второй расходовали топливо из баков перелива, расположенных в передней части блоков первой ступени. К моменту отделения первой ступени баки второй были полны.

По одному из вариантов проекта, все баки окислителя и горючего первой ступени были попарно соединены между собой («закольцованы») так же, как и баки второй ступени. Комплексная система управления расходованием топлива обеспечивала практически полную выработку его компонентов.

Третья ступень состояла из центрального блока окислителя с диаметром 4.1 м и трех подвесных блоков горючего с диаметром 1.6 м. Двигательная установка ступени состояла из трех РД-254.
После выработки топлива из основных и переливных баков первой ступени, три спаренных блока отводились с помощью РДТТ в стороны от второй ступени с предварительным поворотом на угол 15–20°. После окончания работы вторая ступень отбрасывалась назад против полета с помощью РДТТ разделения.

Проектирование носителя УР-700 велось в филиале №1 ОКБ-52, ныне – КБ «Салют», входящее в ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Комплекс УР-700 – ЛК-700 имел высоту 76 м и максимальный поперечный размер 17.6 м. При стартовой массе 4823 т он должен был выводить на опорную орбиту высотой 200 км полезный груз массой 151 т и на отлетную траекторию – 50 т. Для его запуска предполагалось использовать... немного модифицированный, но уже построенный стартовый комплекс ракеты Н-1 на Байконуре!

[korund]

[Дмитрий Виницкий]

Корунд, никому не нужна ракета на вонючке. Только вам. Но вам - простительно

[Shestoper]

Тут, насколько я понимаю, пропагандируется не тип топлива, а плюсы пакетной компоновки из унифицированных блоков.
Такие плюсы действительно существуют.
Однако имеются и минусы:

1) Очень сложная динамика ракет из большого числа блоков, в связи с чем их трудно расчитывать.
2) Невысокое массовое совершенство подобной конструкции.
3) Пункт 2 усугубляется пунктом 3: при разных размерах и числе ускорителей нагрузки как на центральный блок, так и на блоки ускорителей меняются в широких пределах.  Поэтому нельзя просто взять блок от легкого носителя и использовать на тяжелом - развалится. Нужно усиливать конструкцию. А это значит, что унификация блоков будет далеко не 100%, в основном за счет использования одинаковых двигателей и оборудования для производства блоков одного диаметра.
Блок от более тяжелого носителя можно с меньшим числом переделок использовать в более легком, но он будет существенно перетяжелен. Так что выгоднее всё же ограничивать унификацию блоков.
4) Для тяжелых и сверхтяжелых носителей крайне желательно использование на верхних ступенях водорода. Из-за его малой плотности неприменима схема, когда боковые блоки крепятся к одному центральному того же диаметра (точнее теоретически применима, но распределение ХС по ступеням будет неоптимальным). Нужно либо делать ЦБ увеличенного диаметра (как на Энергии), при этом пакет относительно простой, но нужна оснастка для производства минимум двух диаметров и выгоды от унификации блоков уменьшаются. Либо собирать сам центральный блок из нескольких блоков, как на УР-700. А такой пакет, как я уже писал, черезвычайно сложно расчитать, и на практике он никогда не применялся.
5) При железнодорожной транспортировке блоков уже при стартовой массе ракеты 4500 тонн пакет получается крайне сложным. При такой же массе, но с водородом на верхних ступенях объем будет существенно больше и ещё больше понадобится блоков.
А ведь никто не сказал, что нам не могут понадобиться ракеты большей массы.

Так что использование блоков, пригодных для перевозке по жд, целесообразно (и то не всегда) только для относительно небольших ракет, тяжей и "маленьких супертяжей". При использовании водорода и ПН 150-200 и более тонн проще потратиться на освоение больших диаметров.

[freinir]

Тут, насколько я понимаю, пропагандируется не тип топлива, а плюсы пакетной компоновки из унифицированных блоков.
Такие плюсы действительно существуют.
Однако имеются и минусы:

1) Очень сложная динамика ракет из большого числа блоков, в связи с чем их трудно расчитывать.
2) Невысокое массовое совершенство подобной конструкции.
3) Пункт 2 усугубляется пунктом 3: при разных размерах и числе ускорителей нагрузки как на центральный блок, так и на блоки ускорителей меняются в широких пределах.  Поэтому нельзя просто взять блок от легкого носителя и использовать на тяжелом - развалится. Нужно усиливать конструкцию. А это значит, что унификация блоков будет далеко не 100%, в основном за счет использования одинаковых двигателей и оборудования для производства блоков одного диаметра.
Блок от более тяжелого носителя можно с меньшим числом переделок использовать в более легком, но он будет существенно перетяжелен. Так что выгоднее всё же ограничивать унификацию блоков.
4) Для тяжелых и сверхтяжелых носителей крайне желательно использование на верхних ступенях водорода. Из-за его малой плотности неприменима схема, когда боковые блоки крепятся к одному центральному того же диаметра (точнее теоретически применима, но распределение ХС по ступеням будет неоптимальным). Нужно либо делать ЦБ увеличенного диаметра (как на Энергии), при этом пакет относительно простой, но нужна оснастка для производства минимум двух диаметров и выгоды от унификации блоков уменьшаются. Либо собирать сам центральный блок из нескольких блоков, как на УР-700. А такой пакет, как я уже писал, черезвычайно сложно расчитать, и на практике он никогда не применялся.
5) При железнодорожной транспортировке блоков уже при стартовой массе ракеты 4500 тонн пакет получается крайне сложным. При такой же массе, но с водородом на верхних ступенях объем будет существенно больше и ещё больше понадобится блоков.
А ведь никто не сказал, что нам не могут понадобиться ракеты большей массы.

Так что использование блоков, пригодных для перевозке по жд, целесообразно (и то не всегда) только для относительно небольших ракет, тяжей и "маленьких супертяжей". При использовании водорода и ПН 150-200 и более тонн проще потратиться на освоение больших диаметров.

Про сложность расчёта смешно читать - классный аргумент!!!

Про утяжеление и разваливание тоже интересно. Двигатель одинаков, то надо приложить мозги чтобы нагрузки сильно не скакали. И обычно на лёгком (одноблочном) носителе нагрузки бывают поболее, чем в составе тяжёлого.

Про распределения ХС по ступеням тоже прикольно..... эта задача глубоко не линейная, так просто сказать нельзя.

[Shestoper]

Про сложность расчёта смешно читать - классный аргумент!!!

Про утяжеление и разваливание тоже интересно. Двигатель одинаков, то надо приложить мозги чтобы нагрузки сильно не скакали. И обычно на лёгком (одноблочном) носителе нагрузки бывают поболее, чем в составе тяжёлого.

Про распределения ХС по ступеням тоже прикольно..... эта задача глубоко не линейная, так просто сказать нельзя.

Поинтересуйтесь что на это скажет профессиональный конструктор ракет, скажем Дмитрий В, который много лет этому делу отдал.
И что он думает про унификацию блока А Энергии и первой ступени Зенита.
И будет ли ему смешно, если ему предложат посчитать динамические нагрузки в корпусе УР-700.
Вы услышите много интересного.

[freinir]

Много кто чего думает....
На Энегрии тоже много чего сделать могли.... на Ангаре например у УРМ-1 в составе тяжёлой РН осевые эквивалентные нагрузки не больше чем в составе лёгкой РН. К тому же масса не всегда является главным показателем.
Считать всегда сложно, но это не аргумент.
Кстати, динамику УР-700 и считали и испытывали, ещё тогда ))

P.S. Shestoper а Вы собственного мнения не имеете?
И насколько я помню, Дмитрий В. работал в отрасли около 3-4 лет.....

[Дмитрий В.]

Поинтересуйтесь что на это скажет профессиональный конструктор ракет, скажем Дмитрий В, который много лет этому делу отдал.
И что он думает про унификацию блока А Энергии и первой ступени Зенита.
И будет ли ему смешно, если ему предложат посчитать динамические нагрузки в корпусе УР-700.
Вы услышите много интересного.

Ну, начнем с того, что я уже 17 лет не профессиональный конструктор ракет (последняя зарплата - расчет в ноябре 1991-го) :cry:
Во-вторых, динамика конструкции пакета действительно сложнее, чем у тандемного моноблока. В том числе и из-за наличия перекрестных связей (например, изгиб ББ в тангенциальной плоскости может вызвать крутильные колебания ЦБ). Но это не значит, что расчет представляет собой неразрешимую задачу: метод конечных элементов и мощные компы рулят). Сам я динамику конструкции не считал, и не приведи Господь - утрёхаешься конечно-элементную модель составлять! :twisted:
Снижение массового совершенства блока А (конечная масса без средств спасения примерно 50,8 т) по сравнению с блоком 1-й ступени Зенита (конечная масса около 32 т) вызвано, как учетом многократного применения, так и "неудобной" силовой схемой верхнего пояса связи - эквивалентная осевая сила (сжимающая) примерно втрое выше тяги РД-170. Но в других случаях, можно силовую схему значительно улучшить, тогда ничего страшного не будет :wink:

[Старый]

Что примечательно, такая ракета как Сатурн-5 ИМ не нужна.

[Дмитрий В.]

Что примечательно, такая ракета как Сатурн-5 ИМ не нужна.

Ну, да, мелковата - Арес-5 подавай (если до него дойдет конечно :roll: )!

[freinir]

Конечно очень красивая идея с переливом.... но пока нормально её реализовать не получилось.... только на Бриз-М

[Дмитрий В.]

Конечно очень красивая идея с переливом.... но пока нормально её реализовать не получилось.... только на Бриз-М

Да, особо и не пытались, похоже. Кстати, в Бриз-М перелив как организован? Из нижней части сбрасываемого блока баков в верхнюю часть центрального блока? Или как?

[freinir]

Конечно очень красивая идея с переливом.... но пока нормально её реализовать не получилось.... только на Бриз-М

Да, особо и не пытались, похоже. Кстати, в Бриз-М перелив как организован? Из нижней части сбрасываемого блока баков в верхнюю часть центрального блока? Или как?

Да впринципе просто.... из торового бака оба компонента передавливаются в центральный..... вобщемто всё. Конечно из заборника торового в.... можно сказать и верхнюю часть центрального.
Кстати, на Фрегате-СБ тоже перелив должен быть.

[Дмитрий В.]

Кстати, на Фрегате-СБ тоже перелив должен быть.

Было бы интересно посмотреть на схему перелива, там ведь торовый бак снизу. Интересно, тоже "из бака в бак" или прямиком в двигатель? :roll:

[freinir]

Кстати, на Фрегате-СБ тоже перелив должен быть.

Было бы интересно посмотреть на схему перелива, там ведь торовый бак снизу. Интересно, тоже "из бака в бак" или прямиком в двигатель? :roll:

Думаю там и правда скорее всего не перелив, а напрямую в двигатель...

[korund]

Что примечательно, такая ракета как Сатурн-5 ИМ не нужна.

С вами очень тяжело сприть, особенно мне, человеку весьма мало разбирающимся в ракетах, и совсем немного в космонавтике в общем.
Так что поспорте лучше с человеком, который намного больше меня понимает в ракетах

К тому времени, когда наша программа Н1-Л3 была закрыта и проект УР-700 с кораблем ЛК-700 был положен в архив, у нас с Челомеем установились вполне нормальные отношения. На одном из очередных собраний нашего академического отделения, пригласив меня в буфет «на стакан чая с печеньем», Челомей задал неожиданный вопрос:

— Признайтесь, если бы лет десять-двенадцать назад приняли бы мое предложение по УР-700, мы бы сейчас имели и лунный, и марсианский носитель, который никто бы не мог закрыть. Три ступени УР-700 отработаны и теперь всем нужны.

Я должен был признать, что идея предложенного в 1965 году носителя УР-700 имела свои преимущества. За основу новой ракеты принималась уже находившаяся в эксплуатации трехступенчатая УР-500К. УР-500 в качестве второй ступени устанавливалась на разрабатываемую первую ступень, которая состояла из девяти блоков с одним двигателем РД-270 в каждом. Общая тяга двигателей первой ступени у Земли составляла 5 760 тс. Это позволяло вывести на орбиту ИСЗ полезный груз массой до 140 тонн.

— Мы бы имели носитель, не уступающий «Сатурну-5», но с тем преимуществом, что три верхние ступени всегда находятся в серийном производстве, независимо от лунной программы, — говорил Челомей.

В этом смысле он был прав.

http://militera.lib.ru/explo/chertok_be/30.html

[Старый]

Так что поспорте лучше с человеком, который намного больше меня понимает в ракетах

Зачем спорить? Он же вам сказал: "В этом смысле".

[Shestoper]

Набирать супертяжи только из железнодорожно транспортируемых блоков - это может и красиво в теории, но на практике очень неудобно.

Во-первых, двигатели.
F-1, РД-170, РД-270 - они ещё в железнодорожный габарит влезут. А более мощные (порядка 1000 тонн тяги и более) - уже нет.
Но это ограничение, хотя и неприятное, но не смертельное - движки по 600-800 тонн тоже в принципе годятся. Хотя для супертяжей и желательны помощнее - увеличивается надежность и уменьшается стоимость ДУ.

Во-вторых (и это главное) - ПН. Для большинства типов ПН  супертяжа железнодорожная транспортировка не годится. Значит нужно доставлять на космодром тяжелую крупногабаритную ПН другим способом. А почему тогда этот способ не использовать и для транспортировки ступеней? Их сухая масса не сильно отличается от массы ПН.

В общем как ни крути, а при эксплуатации супертяжей в габаритах "двух лошадиных задниц" никак не поместиться.

[freinir]

Набирать супертяжи только из железнодорожно транспортируемых блоков - это может и красиво в теории, но на практике очень неудобно.

Во-первых, двигатели.
F-1, РД-170, РД-270 - они ещё в железнодорожный габарит влезут. А более мощные (порядка 1000 тонн тяги и более) - уже нет.
Но это ограничение, хотя и неприятное, но не смертельное - движки по 600-800 тонн тоже в принципе годятся. Хотя для супертяжей и желательны помощнее - увеличивается надежность и уменьшается стоимость ДУ.

Во-вторых (и это главное) - ПН. Для большинства типов ПН  супертяжа железнодорожная транспортировка не годится. Значит нужно доставлять на космодром тяжелую крупногабаритную ПН другим способом. А почему тогда этот способ не использовать и для транспортировки ступеней? Их сухая масса не сильно отличается от массы ПН.

В общем как ни крути, а при эксплуатации супертяжей в габаритах "двух лошадиных задниц" никак не поместиться.

Ну если завод делать на космодроме, то вообще проблем нет.
А если завод классический, то думаю лучше с ограничением для ЖД.
Удобно - не удобно.... надо голову с мозгами приложить и думаю всё возможно сделать.

[Петр Зайцев]

Во-вторых (и это главное) - ПН. Для большинства типов ПН  супертяжа железнодорожная транспортировка не годится. Значит нужно доставлять на космодром тяжелую крупногабаритную ПН другим способом. А почему тогда этот способ не использовать и для транспортировки ступеней? Их сухая масса не сильно отличается от массы ПН.

Вы забыли про плотность объекта. Большинство нагрузок (за исключением разгонных ступеней) довольно плотны, и стало быть могут быть скомпонованы для перевозки авиатранспортом. Если говорить о временах УР-700, то Ан-22 доставлял тепловоз. Стало быть, компонуем ПН по виду тепловоза. В худшем случае нужно будет собрать ее из двух половинок в МИК-е. А ступени вы же видели какого размера у супертяжей. Очень живая тема была в форуме про 5- и 6-метровые.
-- Pete