Доступный для России супертяж

[Дмитрий В.]

А вот тебе

Уже давно для ЖК-ЖВ достигнуто отношение Мтопл отсека/Мрзт порядка 0,05 (см. 11К25Ц и ВТБ шаттла). А при использовании Алюминий-литевых сплавов и композитов для криогенных баков есть перспективы улучшения до 0,035...0,04.

А если для водородного бака магниевый сплав использовать, а толщину листа/вафли не менять? Или сделать лист в 1,5 раза толще и шпангоуты убраь, оставить только стрингеры. Так масса не сократится?

А магниевый сплав-то зачем? Стрингеры без опоры в виде шпангоутов - деньги на ветер. Тогда уж стрингеры убрать, а шпангоуты оставить - они всяко устойчивость баков обеспечат.

[Бичпакет]

наличия производства водорода на Востоке

Но на С-5 нет водорода, водород был на S-V.

[Бичпакет]

А магниевый сплав-то зачем? Стрингеры без опоры в виде шпангоутов - деньги на ветер. Тогда уж стрингеры убрать, а шпангоуты оставить - они всяко устойчивость баков обеспечат.

Нуу, разве толщина вафли определяется одними лишь прочностными требованиями? Если так, то да, магний не нужен. А если толщина избыточная, но определяется ограничениями технологии фрезерования...вот в этом случае сплав можно заменить на менее прочный магниевый, выиграв в массе.
А второй вариант с толстым листом: идея была такая что раз лист толще, то можно сделать монокок, от шпангоутов отказаться. Ну а стрингеры остаются

[Владимир Шпирько]

наличия производства водорода на Востоке

Но на С-5 нет водорода, водород был на S-V.

Союз-5 аналог Зенита. Который в свою очередь унифицирован с блоками А РН "Энергия".

[Бичпакет]

Союз-5 аналог Зенита. Который в свою очередь унифицирован с блоками А РН "Энергия".

Что то фигня, что это фигня. Вот Амур-СПГ тоже фигня, но хоть на метане и с посадочными ногами, и днища совмещённые. Союз-5 это прогресс лишь в умах тех кто видел зениты, а потом их потерял, и вот это значит "наша великая утрата". Да какая же это утрата?! 
Амур-СПГ вон такой же почти, да только ещё лучше. Радуйся метанчику-то! Нет, не буду радоваться, буду по Зениту горевать. Мдаа...
Я бы лучше по Протону горевал, Протон был и красив и технически совершенен

[Кот Бегемот]

Вот Амур-СПГ тоже фигня, но хоть на метане и с посадочными ногами, и днища совмещённые.

У иртыша тоже совмещенные. 

[Бичпакет]

Вот ваш "Блок А" для супертяжа, а про Союз-5 лучше забудьте

[Бичпакет]

Вот Амур-СПГ тоже фигня, но хоть на метане и с посадочными ногами, и днища совмещённые.

У иртыша тоже совмещенные. 

Хехех там 2 днища, хоть и совмещённые. А у Союза-5 одно 

Спойлер

можно было бы сделать

[свернуть]

[Кот Бегемот]

Вот ваш "Блок А" для супертяжа

Тут есть мааленький нюанс для этого "блока А" нет двигателя и неизвестно когда будет (и будет ли вообще).

про Союз-5 лучше забудьте

Наоборот пора вспомнить скоро первый старт.Ждем-с

[Дмитрий В.]

А магниевый сплав-то зачем? Стрингеры без опоры в виде шпангоутов - деньги на ветер. Тогда уж стрингеры убрать, а шпангоуты оставить - они всяко устойчивость баков обеспечат.

Нуу, разве толщина вафли определяется одними лишь прочностными требованиями? Если так, то да, магний не нужен. А если толщина избыточная, но определяется ограничениями технологии фрезерования...вот в этом случае сплав можно заменить на менее прочный магниевый, выиграв в массе.
А второй вариант с толстым листом: идея была такая что раз лист толще, то можно сделать монокок, от шпангоутов отказаться. Ну а стрингеры остаются

Что значит "толщина" вафли? Толщина ребра в продольном или кольцевом направлении или толщина полотна? Вся геометрия вафельного "фона" выбираеся из соображений прочности/устойчивости (с соблюдением технологических ограничений". Лизин, Пяткин Вам в помощь. А если уж параметры вафли определяются технологическими ограничениями (вафля избыточна), то тогда нужно переходить к гладким бакам. Вот там стрингеры нафиг не нужны, а шпангоуты могут пригодиться для обеспечения устойчивости, например, при наземной эксплуатации.

[Дедан]

А магниевый сплав-то зачем? Стрингеры без опоры в виде шпангоутов - деньги на ветер. Тогда уж стрингеры убрать, а шпангоуты оставить - они всяко устойчивость баков обеспечат.

Нуу, разве толщина вафли определяется одними лишь прочностными требованиями? Если так, то да, магний не нужен. А если толщина избыточная, но определяется ограничениями технологии фрезерования...вот в этом случае сплав можно заменить на менее прочный магниевый, выиграв в массе.
А второй вариант с толстым листом: идея была такая что раз лист толще, то можно сделать монокок, от шпангоутов отказаться. Ну а стрингеры остаются

Что значит "толщина" вафли? Толщина ребра в продольном или кольцевом направлении или толщина полотна? Вся геометрия вафельного "фона" выбираеся из соображений прочности/устойчивости (с соблюдением технологических ограничений". Лизин, Пяткин Вам в помощь. А если уж параметры вафли определяются технологическими ограничениями (вафля избыточна), то тогда нужно переходить к гладким бакам. Вот там стрингеры нафиг не нужны, а шпангоуты могут пригодиться для обеспечения устойчивости, например, при наземной эксплуатации.

Блистеры вам в помощь. Трехслойные типа гофрокартона,или пятнашками,на лазерной сварке.Заодно и охлаждение можно наладить.

[Бичпакет]

Что значит "толщина" вафли? Толщина ребра в продольном или кольцевом направлении или толщина полотна? Вся геометрия вафельного "фона" выбираеся из соображений прочности/устойчивости (с соблюдением технологических ограничений". Лизин, Пяткин Вам в помощь. А если уж параметры вафли определяются технологическими ограничениями (вафля избыточна), то тогда нужно переходить к гладким бакам. Вот там стрингеры нафиг не нужны, а шпангоуты могут пригодиться для обеспечения устойчивости, например, при наземной эксплуатации.

Например толщина полотна. Если достаточно 1,5мм, а у нас 3мм (технологические ограничения), то из магниевого сплава будет тоже 3мм, но по массе это эквивалентно алюминиевым 2мм. Полотно станет в 1,5 раза легче. Рёбра при этом придётся увеличить, но на рёбра-то приходится меньшая часть массы такой "неоптимальной" вафли?
Значит в итоге, всё-таки, масса может и уменьшиться, это вопрос дальнейшей проработки.
Что касается "так и делайте сразу гладкие баки". Вафля может быть избыточная, но она может быть недостаточно избыточная для того чтобы переходить на гладкие баки. В итоге на алюминиевом сплаве мы вынуждены продолжать сидеть на неоптимальной толстой вафле. А на магниевом сплаве можем уже сделать гладкий бак (за счёт толщины листа и жёсткости). Масса будет ≈та же, а вот сложность производства упадёт. Тоже, чем не вариант?
Про ненужность стрингеров на гладких баках всё равно пока понять не могу. Речь же не о второй ступени, а о всей ракете. Разве стрингер не усилит бак к осевым нагрузкам?

[Бичпакет]

Блистеры вам в помощь. Трехслойные типа гофрокартона,или пятнашками,на лазерной сварке.Заодно и охлаждение можно наладить.

Я бы, честно говоря, делал гладкие баки из толстого магниевого листа. Там операций будет раз в 5 меньше, чем городить вафельное полотно, или "трёхслойные типа гофрокартона" блистеры. В 5 раз меньше операций ->в 1,5 раза ниже цена. В чём неправ?

[Дедан]

Блистеры вам в помощь. Трехслойные типа гофрокартона,или пятнашками,на лазерной сварке.Заодно и охлаждение можно наладить.

Я бы, честно говоря, делал гладкие баки из толстого магниевого листа. Там операций будет раз в 5 меньше, чем городить вафельное полотно, или "трёхслойные типа гофрокартона" блистеры. В 5 раз меньше операций ->в 1,5 раза ниже цена. В чём неправ?

Вафля и гофр прочнее жёстче и легче. К слову. Однажды держал в руках закрылок от истребителя.  Там шестигранные соты  ,всё клеёное к обшивке. Практически ничего не весит и очень прочный. КМК блистер можно изготавливать сразу в форме трубы.Почти сосиска.

[Дмитрий В.]

Что значит "толщина" вафли? Толщина ребра в продольном или кольцевом направлении или толщина полотна? Вся геометрия вафельного "фона" выбираеся из соображений прочности/устойчивости (с соблюдением технологических ограничений". Лизин, Пяткин Вам в помощь. А если уж параметры вафли определяются технологическими ограничениями (вафля избыточна), то тогда нужно переходить к гладким бакам. Вот там стрингеры нафиг не нужны, а шпангоуты могут пригодиться для обеспечения устойчивости, например, при наземной эксплуатации.

Например толщина полотна. Если достаточно 1,5мм, а у нас 3мм (технологические ограничения), то из магниевого сплава будет тоже 3мм, но по массе это эквивалентно алюминиевым 2мм. Полотно станет в 1,5 раза легче. Рёбра при этом придётся увеличить, но на рёбра-то приходится меньшая часть массы такой "неоптимальной" вафли?
Значит в итоге, всё-таки, масса может и уменьшиться, это вопрос дальнейшей проработки.
Что касается "так и делайте сразу гладкие баки". Вафля может быть избыточная, но она может быть недостаточно избыточная для того чтобы переходить на гладкие баки. В итоге на алюминиевом сплаве мы вынуждены продолжать сидеть на неоптимальной толстой вафле. А на магниевом сплаве можем уже сделать гладкий бак (за счёт толщины листа и жёсткости). Масса будет ≈та же, а вот сложность производства упадёт. Тоже, чем не вариант?
Про ненужность стрингеров на гладких баках всё равно пока понять не могу. Речь же не о второй ступени, а о всей ракете. Разве стрингер не усилит бак к осевым нагрузкам?

Очевидно, что если толщина определяется не прочностью, а технологией, то выбирать надо конструкционный материал с более низкой плотностью (или, при той же плотности, с более низкой стоимостью). Это одно из правил конструирования. Но нюансы в том, что:
а) технологические ограничения для сварных соединений ближе к 1,5...2,0 мм, а при высокой культуре производства и меньше.
б) если превалируют технологические органичения, то вафля не нужна, потому что при таких ограничениях баки уже можно делать гладкими - их несущая способность вкупе с давлением наддува вполне достаточна для того, чтобы выдержать критическую сжимающую нагрузку (а вафля нужна только когда есть достаточно сильное сжатие, и чем больше сжимающая сила, тем эффективнее в весовом отношении применение вафли).

Просто стрингер не может обеспечить  в общем случае (в частном может - при очень короткой обечайке) устойчивость баков, поскольку без подкрепления шпангоутами его критические напряжения потери общей устойчивости быстро падают. Поэтому стрингеры (в зависимости от его сечения) подкрепляют шпангоутами с шагом 600...1000 мм (плюс-минус). При этом, для того, чтобы шпангоут мог играть роль опоры, его изгибная жёсткость (E*J) должна быть где-тона порядок выше, чем у стрингера.

[garg]

Метан/кислород по массе от 1/3,5-3,6 у нас, до 1/3,8 у Маска.

Вовсе нет. Соотношение компонентов, дающее оптимальный удельный импульс, это 1/3,5 для второй ступени и 1/3,3 для первой

1/3,3 для первой или уровня земли? Уровень земли очень быстро пропадает. И на самом деле большую часть импульса первая ступень получает уже в условиях гораздо ближе к вакуумным.
Так что я думаю, что как никто не делал движки на соотношение 1/3,3, так никто и не будет.
По второй ступени тоже интересно -а чего же это у Маска с его  1/3,8 самый высокий импульс с приличным отрывом, понятно что давление и степень расширения выше конкурентов, но первое дает пару, тройку секунд на фоне остальных , второе 7-8. А опережение конкурентов на сколько? Не поделитесь?
И еще маленький плюс - 1/3,8 - плотнее  на ~ 2% ,

 440 кг/м3 - это точно,? в каких условиях? Я нашел  480. По метану большой разброс даже по наименьшей плотности(против которой вы не возразили и даже с вашими 1/3,3 больше 85% не вырисовывается никак). По наибольшей - мало и тоже венигрет разных цифр.

[Бичпакет]

Благодарю за подробный ответ! Правильно понимаю, что если делать пакет из 4-х блоков на H2/O2 по схеме: блоки однобаковые, центральный блок залит O2, вокруг 3 блока с H2, то боковые блоки как раз и можно сделать из магниевого сплава с гладким баком? 
Это при условии, что тяга двигателей приложена к центральному блоку

[Бичпакет]

1/3,3 для первой или уровня земли

Для низкой степени расширения: 15, 20

[Бичпакет]

440 кг/м3 - это точно,? в каких условиях? Я нашел  480. По метану большой разброс даже по наименьшей плотности(против которой вы не возразили и даже с вашими 1/3,3 больше 85% не вырисовывается никак). По наибольшей - мало и тоже венигрет разных цифр.

Так я считал кислород, переохлаждённый до 60-65 Кельвин. Плотность брал 1,28. Максимальная плотность у жидкого кислорода кстати 1,3.
У нас же разговор был про схему с однобаковыми блоками. Раз нет совмещённых днищ, то температуру в баках можно брать любую. Из этих соображений, имеет смысл переохлаждать максимально сильно. 
У Раптора действительно соотношение компонентов 3,8? Полагаю, это по той же причине, по которой Маск задирает давление: хочет нарастить массу ракеты, не увеличивая её диаметр. 
Если 3,8 то при соотношении 3,4 УИ должен подрасти секунды на 2-3. Но dV ракеты при этом снизится. Это вывод из моих собственных очень примерных расчётов по водороду. Оказывается, выгоднее заправлять даже вторую ступень водородной ракеты с соотношением О2/H2 = 6, чем с соотношением 5,5. Даже притом что УИ снижается на 4-5 сек.
По Раптору, при соотношении 3,4 у него ещё и тяга понизится, т.к. выхлоп станет менее плотным. А Маск совсем обезумел насчёт тяги-то, это у него прям пунктик

[garg]

Ну так тяга - это еще и ТВР. И чем выше ТВР - тем выше массовое совершенство. А оно может выиграть поболее чем пару сек импульса.
Опять таки вы считали по оптимуму импульса. Но почему все остальные разработчики движков, особенно для 1-х ступеней - берут соотношение выше вашего? Я не помню соотношения ниже 3,5. Правда и выше 3,6 кроме Маска никто не заявлял вроде. Так что я исходил из того что есть сейчас по факту в разработке.

Ну и возвращаяськ тому с чего мы начинали - параблоки монобаков столь разных по плотности топлив - при исчерпании топлива, центровка масс будет смещаться поперек баков, правда от края к центру, но в принципе это не важно -все равно это лишний геморой при возврате. Это при ракетодинамическом возврате. А при самолетном - оно кувыркнуться должно не раз - один бак существенно тяжелее другого параблок должен у вас падать плашмя - иначе боюсь хрен вы выйдете из пике или штоплора в который эта хрень закрутится  если входить в атмосферу ребром или торцом.
И да. жесткому пакету аля протон - необязательно иметь баки равной длинны, если вторая ступень как и в Протоне - двухбаковая монососиска/сарделька. А не как в УР-700 еще один пакет. Это если вам не нравятся баки разного диаметра (какое же это убожество жаловаться на оснастку под диаметр, это песец деградации).
И лететь 3-х бак будет лучше  с меньшими крылышками. И без всяких рисков столкнуться с вторым параблоком