Доступный для России супертяж

[mihalchuk]

Послеполётная дефектоскопия - вещь ещё та... Многоразовая ступень всё-таки испытывает не очент предсказуемые нагрузки на детали, которые в момент посадки могут быть местными. Все тракты двигателя тестируются элементарной опрессовкой, а вот ТНА нужно запускать, либо сложные операции, связанные с прокрутками вала, залезаниями приборами внутрь и т. д. Так что заменяемый ТНА - идея достойная. Скажем, наддув 6-8 атм, а ТНА доводит до 60.

[Shestoper]

Если все ступени насосные, то первая по определению самая дорогая. А если вытеснительная - надо смотреть, какова её доля в стоимости пуска. Может не настолько значительная, чтобы возиться с её спасением, намного общую стоимость пуска все равно не удешевим.

[Valerij]

Shestoper пишет:
Если все ступени насосные, то первая по определению самая дорогая. А если вытеснительная - надо смотреть, какова её доля в стоимости пуска. Может не настолько значительная, чтобы возиться с её спасением, намного общую стоимость пуска все равно не удешевим.

Да, но для супертяжа с вытеснительной системой подачи топлива  потребуются огромные баки, выдерживающие очень большое давление наддува. Мне нравится идея ника mihalchuk, с умеренным давлением наддува с одноразовыми умеренной мощности ТНА, которые конструктивно в данном случае могут быть даже не элементами конструкции двигателя, а независимыми агрегатами конструкции носителя. При этом некоторые двигателям ТНА может быть с оборудованием для повторного  а-ля Кузнечик, пуска, для возврата в район старта и/или для относительно мягкой посадки в воду.
   
Относительно простые первые ступени будет намного проще сделать многоразовыми. Большие одноразовые ступени по определению не сделать недорогими, а, кроме всего прочего, их строительство потребует намного больше времени, чем подготовка к новому пуску.

[Shestoper]

Valerij пишет:
Да, но для супертяжа с вытеснительной системой подачи топливапотребуются огромные баки, выдерживающие очень большое давление наддува.

Как делают вафельные баки? Гнут толстый лист, сваривают, и потом фрезеруют ячейки. А если не фрезеровать - получится прочный бак, выдерживающий большое давление. Технология производства даже проще, чем для обычных баков.

Valerij пишет:
Мне нравится идея ника mihalchuk, с умеренным давлением наддува с одноразовыми умеренной мощности ТНА

Эта схема суммируют не достоинства, а недостатки обоих схем двигателей - дороговизну ТНА и тяжелые баки вытеснилки. Если уж будет ставить ТНА, то дополнительный преднасос мало повлияет на стоиомсть, зато позволит резко облегчить баки.

Valerij пишет:
Относительно простые первые ступени будет намного проще сделать многоразовыми. Большие одноразовые ступени по определению не сделать недорогими, а, кроме всего прочего, их строительство потребует намного больше времени, чем подготовка к новому пуску.

Вторая водородная ступень с насосными ЖРД по сложности изготовления и стоимости будет как минимум не уступать первой вытеснительной (керосиновой или метановой).
Для высокой частоты пусков лучше спасать обе ступени, хоть ПН и упадет примерно вдвое. Умеренная напряженность ЖРД открытой схемы второй ступени поможет им обеспечить ресурс хотя бы на несколько полетов (в перспективе - на 10-20).
Тогда носитель лучше делать таким (разгонный блок одноразовый): http://s005.radikal.ru/i209/1308/2e/7bd31b67b578.png
Для начала можно сделать одноразовый носитель такой компоновки, а по мере увеличения частоты пусков разработать многоразовые варианты ступеней.

[Valerij]

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Да, но для супертяжа с вытеснительной системой подачи топливапотребуются огромные баки, выдерживающие очень большое давление наддува.

Как делают вафельные баки? Гнут толстый лист, сваривают, и потом фрезеруют ячейки. А если не фрезеровать - получится прочный бак, выдерживающий большое давление. Технология производства даже проще, чем для обычных баков.

Теперь вспоминаем давление наддува, которое этот бак должен выдержать, и диаметр этого бака - и какова должна быть толщина стенки такого бака?
Кроме того, при таком диаметре, вероятно, лучше будет пойти по пути Маска - приваривать стрингеры к относительно тонкой оболочке.
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Мне нравится идея ника mihalchuk, с умеренным давлением наддува с одноразовыми умеренной мощности ТНА

Эта схема суммируют не достоинства, а недостатки обоих схем двигателей - дороговизну ТНА и тяжелые баки вытеснилки. Если уж будет ставить ТНА, то дополнительный преднасос мало повлияет на стоиомсть, зато позволит резко облегчить баки.

Я говорил об умеренном давлении наддува, то есть таком давлении, при котором не придется городить тяжелые баки. ТНА в данном случае как раз и есть те самые "преднасосы", только повышающие давление до нескольких десятков атмосфер.
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Относительно простые первые ступени будет намного проще сделать многоразовыми. Большие одноразовые ступени по определению не сделать недорогими, а, кроме всего прочего, их строительство потребует намного больше времени, чем подготовка к новому пуску.

Вторая водородная ступень с насосными ЖРД по сложности изготовления и стоимости будет как минимум не уступать первой вытеснительной (керосиновой или метановой).
Для высокой частоты пусков лучше спасать обе ступени, хоть ПН и упадет примерно вдвое. Умеренная напряженность ЖРД открытой схемы второй ступени поможет им обеспечить ресурс хотя бы на несколько полетов (в перспективе - на 10-20).

В принципе - согласен, но, может быть, стоит посчитать вариант с метановой второй ступенью? Супертяж для строительства МЭКа будет иметь первоначальным адресом НОО, МЭК будет строиться там. Вторую ступень, ИМХО, будет не удобно "ронять в воду", да может не оказаться в нужном месте достаточно большого водоема. Не придется ли делать ее крылатой, в расчете на посадку на аэродром?
     
Но, ИМХО, сейчас любой супертяж, не опирающийся на коммерческие ракеты будет не только для России, но и для любой другой страны недоступным.

[Shestoper]

Valerij пишет:
Теперь вспоминаем давление наддува, которое этот бак должен выдержать, и диаметр этого бака - и какова должна быть толщина стенки такого бака?

Для стального бака при умеренной для стали прочности на разрыв 900 МПа, запасе прочности 1,8, при давлении в баке 20 атмосфер толщина стенки сферического бака 0,001 диаметра. Для 20-метрового бака - 20 мм.

Valerij пишет:
Кроме того, при таком диаметре, вероятно, лучше будет пойти по пути Маска - приваривать стрингеры к относительно тонкой оболочке.
 

На второй ступени. Баки первой внутреннее давление стабилизирует так, что лучше и не надо.

Valerij пишет:
Я говорил об умеренном давлении наддува, то есть таком давлении, при котором не придется городить тяжелые баки. ТНА в данном случае как раз и есть те самые "преднасосы", только повышающие давление до нескольких десятков атмосфер.
 

Преднасосы с ТНА повышают давление на несколько атмосфер, чтобы в основных насосах кавитации не было. Давление наддува в баках обычно десятые доли атмосферы.

Valerij пишет:
В принципе - согласен, но, может быть, стоит посчитать вариант с метановой второй ступенью?

При вытеснительной первой мю ПН просядет очень сильно.

Valerij пишет:
Вторую ступень, ИМХО, будет не удобно "ронять в воду", да может не оказаться в нужном месте достаточно большого водоема.

Если пускать с Дальнего Востока на восток - при трехступенчатой конфигурации свалится где-то на долготе Гаваев. При двухступенчатой - сделает виток и уронить можно в районе Курил. Но даже если падать на сушу - можно мягко сесть вертикально, без крыльев. Ступень с сухой массой тонн 500 на крыльях непросто посадить, да и толстая она слишком для горизонтального полета с приемлемым аэродинамическим качеством.

Valerij пишет:
Но, ИМХО, сейчас любой супертяж, не опирающийся на коммерческие ракеты будет не только для России, но и для любой другой страны недоступным.

А если коммерческие ракеты будут опираться на супертяж? Водород у нас сейчас не испльзуют, а надо.

[Shestoper]

Если посмотрть на проекты многоразовых носителей (ту же Энергию-2) - при полной многоразовости ПН падает примерно втрое.
Изготовление многоразового носителя в разы дороже, чем одноразового той же массы.
Многое зависит от стоимости межполетного обслуживания. Но часть предстартовых операций выполняются одинаково, одноразовый носитель запускаем или многоразовый.

Если  межполетное обслуживание многоразового носителя в три раза дешевле, чем изготовление и пуск одноразового, то при любой частое пусков и при любом ресурсе многоразового одноразовый носитель будет дешевле. Даже если считать начальное  изготовление многоразового носителя бесплатным, один пуск многоразового выводит в 3 раза большую ПН и стоит в 3 раза дороже - паритет по цене вывода кг.
Помню читал про Шаттл, что стоимость повторного использования ТТУ с учетом спасения - 40% от стоиомсти производства одноразового ТТУ. А ведь ТТУ простые и система спасения у них максимально простая, падение на воду с парашютом. Система с ЖРД и мягкой посадкой будет сложнее и потребует более серьёзной диагностики. Но даже для шаттловских ТТУ не выполнено условие, чтобы межполетное обслуживание стоило менее 33% изготовления отноразового ТТУ.
Так что на существующих технологиях рентабельность полностью многоразовых систем очень сомнительна.

[Valerij]

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Теперь вспоминаем давление наддува, которое этот бак должен выдержать, и диаметр этого бака - и какова должна быть толщина стенки такого бака?

Для стального бака при умеренной для стали прочности на разрыв 900 МПа, запасе прочности 1,8, при давлении в баке 20 атмосфер толщина стенки сферического бака 0,001 диаметра. Для 20-метрового бака - 20 мм.

То есть при давлении в баке 90 атмосфер - 90 мм, явно за гранью. А ТНА 90 атмосфер создаст шутя. Но на самом деле нужно считать варианты.
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Кроме того, при таком диаметре, вероятно, лучше будет пойти по пути Маска - приваривать стрингеры к относительно тонкой оболочке.

На второй ступени. Баки первой внутреннее давление стабилизирует так, что лучше и не надо.

В следующем абзаце вы пишете о давлении наддув в десятые доли атмосферы.....
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Я говорил об умеренном давлении наддува, то есть таком давлении, при котором не придется городить тяжелые баки. ТНА в данном случае как раз и есть те самые "преднасосы", только повышающие давление до нескольких десятков атмосфер.

Преднасосы с ТНА повышают давление на несколько атмосфер, чтобы в основных насосах кавитации не было. Давление наддува в баках обычно десятые доли атмосферы.

Я это понимаю, но в данном случае предложение как раз и состоит в том, что бы одноразовый, заменяемый перед каждым полетом ТНА достаточно умеренной мощности стал одноразовым агрегатом, входящим не в состав двигателя, а в состав ступени. Так его будет проще менять.

А нужен ли этому ТНА предварительный насос и величина давления наддува в баках - это вопрос к вам. Считать надо.
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
В принципе - согласен, но, может быть, стоит посчитать вариант с метановой второй ступенью?

При вытеснительной первой мю ПН просядет очень сильно.

А если как предлагается, с одноразовым ТНА умеренной мощности?
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Вторую ступень, ИМХО, будет не удобно "ронять в воду", да может не оказаться в нужном месте достаточно большого водоема.

Если пускать с Дальнего Востока на восток - при трехступенчатой конфигурации свалится где-то на долготе Гаваев. При двухступенчатой - сделает виток и уронить можно в районе Курил. Но даже если падать на сушу - можно мягко сесть вертикально, без крыльев. Ступень с сухой массой тонн 500 на крыльях непросто посадить, да и толстая она слишком для горизонтального полета с приемлемым аэродинамическим качеством.

Вторая ступень с сухой массой 500 тонн, садящаяся после одновиткового полета - это нечто.....
Не перебор ли?
       

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Но, ИМХО, сейчас любой супертяж, не опирающийся на коммерческие ракеты будет не только для России, но и для любой другой страны недоступным.

А если коммерческие ракеты будут опираться на супертяж? Водород у нас сейчас не испльзуют, а надо.

Это спор о курице и яйце. Интересно, где, когда, и на какой коммерческой нагрузке потребуется вторая ступень сухой массой в пятьсот тонн?

[Дмитрий В.]

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
Теперь вспоминаем давление наддува, которое этот бак должен выдержать, и диаметр этого бака - и какова должна быть толщина стенки такого бака?

Для стального бака при умеренной для стали прочности на разрыв 900 МПа, запасе прочности 1,8, при давлении в баке 20 атмосфер толщина стенки сферического бака 0,001 диаметра. Для 20-метрового бака - 20 мм.

Ошибочка: при таких параметрах толщина будет 40 мм.

[Shestoper]

Дмитрий В. пишет:
Ошибочка: при таких параметрах толщина будет 40 мм.

Для цилиндра. А я хочу подвесные сферы, как на Н-1. Для вытеснительной ступени только. Посчитал ещё раз - для сферы 20.

[Shestoper]

Valerij пишет:
Интересно, где, когда, и на какой коммерческой нагрузке потребуется вторая ступень сухой массой в пятьсот тонн?

Не знаю. Но RS-68 на коммерческих носителях используют, а я хочу водородник схожей размерности.

Valerij пишет:
А если как предлагается, с одноразовым ТНА умеренной мощности?
 

54 ТНА на ступени...

Valerij пишет:
В следующем абзаце вы пишете о давлении наддув в десятые доли атмосферы.....
 

Для ступени с насосными ЖРД.

Valerij пишет:
 
То есть при давлении в баке 90 атмосфер - 90 мм, явно за гранью. А ТНА 90 атмосфер создаст шутя. Но на самом деле нужно считать варианты.
    

Такое давление создается внутри РДТТ МБР, но там корпуса композитные. Разница в УИ у земли при давлении 20 и 90 атм. - примерно 60 с.
Немало, но выше и акустические нагрузки. Причем с ростом УИ они растут в четвертой степени.
А ХС первой вытеснительной ступени я думаю делать небольшой, примерно как у ТУ Шаттла. Дальше разгонять будет водород в две ступени.

[Дмитрий В.]

Shestoper пишет:

Дмитрий В. пишет:
Ошибочка: при таких параметрах толщина будет 40 мм.

Для цилиндра. А я хочу подвесные сферы, как на Н-1. Для вытеснительной ступени только. Посчитал ещё раз - для сферы 20.

Для сферы - да.

[Shestoper]

Дмитрий В. пишет:
Для сферы - да.

Для Сатурна-5 гнули люминивую плиту толщиной 50 мм, для Энергии 40 мм. Судостроители для ледоколов используют листы до 40-60 мм.
Значит высокопрочные стальные листы по 20-30 мм можно гнуть без особых технологических ужасов, не как отковывали для круглых барбетов линкоров выпуклые 500-мм плиты.  

Есть вариант и без подвесных баков обойтись. Тогда цилиндрическая часть несущих баков кроится из листов той же толщины, что и сферические днища, но на цилиндр дополнительно наматывается слой стальной ленты. Тонкая нагартованная лента может быть значительно прочнее толстого листа (по удельным показателям, понятно).

[Павел73]

Shestoper пишет:

Дмитрий В. пишет:
Ошибочка: при таких параметрах толщина будет 40 мм.

Для цилиндра. А я хочу подвесные сферы, как на Н-1. Для вытеснительной ступени только. Посчитал ещё раз - для сферы 20.

Стальной бак массой 100 т?!  И это только бак...

[Дмитрий В.]

Павел73 пишет:

Shestoper пишет:

Дмитрий В. пишет:
Ошибочка: при таких параметрах толщина будет 40 мм.

Для цилиндра. А я хочу подвесные сферы, как на Н-1. Для вытеснительной ступени только. Посчитал ещё раз - для сферы 20.

Стальной бак массой 100 т?!    И это только бак...

Тю! Для Шестопера - это не масштаб

[Дем]

Кубик пишет:
А ещё - ультразвуковой и гамма - дефектоскопы...и т.д.

дефектоскоп необязательно пихать в движок, можно смотреть снаружи (залив движок жидкостью для звукопроводности)

Shestoper пишет:
Эта схема суммируют не достоинства, а недостатки обоих схем двигателей - дороговизну ТНА и тяжелые баки вытеснилки.

Умеренное давление (до 5 атм) необходимо просто для того, чтобы баки не смялись под тяжестью вышестоящих ступеней.

Shestoper пишет:
Помню читал про Шаттл, что стоимость повторного использования ТТУ с учетом спасения - 40% от стоиомсти производства одноразового ТТУ. А ведь ТТУ простые и система спасения у них максимально простая, падение на воду с парашютом.

ТТУ простой, а вот очистка его от остатков топлива и новая заливка - сложные.

Shestoper пишет:
Для цилиндра. А я хочу подвесные сферы, как на Н-1. Для вытеснительной ступени только. Посчитал ещё раз - для сферы 20.

Для сферы - добавь ещё толщину того, на чём она висеть будет. Там в сумме все 50 выйдут запросто.

[Valerij]

Shestoper пишет:
Не знаю. Но RS-68 на коммерческих носителях используют, а я хочу водородник схожей размерности.

Это на второй ступени? Круто.
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
А если как предлагается, с одноразовым ТНА умеренной мощности?

54 ТНА на ступени...

У тебя 54 двигателя на первой ступени?
   
Кстати, можно ссылочку на подробное описание твоего гиганта?
     

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
В следующем абзаце вы пишете о давлении наддув в десятые доли атмосферы.....

Для ступени с насосными ЖРД.

Здесь я согласен с Дем:
   

Дем пишет:
Умеренное давление (до 5 атм) необходимо просто для того, чтобы баки не смялись под тяжестью вышестоящих ступеней.

Shestoper пишет:

Valerij пишет:
То есть при давлении в баке 90 атмосфер - 90 мм, явно за гранью. А ТНА 90 атмосфер создаст шутя. Но на самом деле нужно считать варианты.

Такое давление создается внутри РДТТ МБР, но там корпуса композитные. Разница в УИ у земли при давлении 20 и 90 атм. - примерно 60 с.
Немало, но выше и акустические нагрузки. Причем с ростом УИ они растут в четвертой степени.

Ну, 90 на выходе из насоса - это 40-50 в КС.
     

Shestoper пишет:
А ХС первой вытеснительной ступени я думаю делать небольшой, примерно как у ТУ Шаттла. Дальше разгонять будет водород в две ступени.

Во первых, как же ты собирался вернуть вторую ступень по этой схеме после одного витка. Во вторых, жидкостную ступень сам бог велел сделать с большей ХС. Прежде всего потому, что иначе овчинка выделки не стоит.

[Alex_II]

Valerij пишет:
Да, но для супертяжа с вытеснительной системой подачи топливапотребуются огромные баки, выдерживающие очень большое давление наддува.

Ну не такое уж и большое... У незабвенного Sea Dragona начальное давление в баках было 32 атм для керосина и 17атм для кислорода. К концу работы первой ступени (81с) оно должно было падать примерно до 14атм... Учитывая толщину стенок баков монстра - это вообще ни о чем...

[Кубик]

:cry:

Дем пишет:

Кубик пишет:
А ещё - ультразвуковой и гамма - дефектоскопы...и
т.д.

дефектоскоп необязательно пихать в движок, можно
смотреть снаружи (залив движок жидкостью для звукопроводности)

Оригинальное понимание принципа работы...разве что залить металлом :cry:

[Юрий Михайлович Темников]

Главный вопрос наверное не этом по моему очень глупо Топить 2юли 3ю ступень Имещую стоимость  несколько кило баксов за килограмм..Легче добавить чуть -чуть  чтобы использовать потом почти бесплатно.Извиняюсь за шрифт что не  то нажал.