Доступный для России супертяж

Автор Shestoper, 25.07.2009 19:40:36

« предыдущая - следующая »

IlyaMoro и 3 гостей просматривают эту тему.

Aquarius

У нас в стране один раз уже разработали супер ракету с 30-ю двигателями на первой ступени. Думаю, все помнят, чем это закончилось...

Вы предлагаете с 60-ю... Ну-ну...

Shestoper

ЦитатаУ нас в стране один раз уже разработали супер ракету с 30-ю двигателями на первой ступени. Думаю, все помнят, чем это закончилось...

Вы предлагаете с 60-ю... Ну-ну...

C 24 на всех трех ступенях (у Н-1 на трех ступенях было 42).
Не путайте камеру сгорания и двигатель.

Shestoper


Alex_II

Все ничего - но один бабах на старте (или неподалеку - учитывая, что там 7-8кт) - и мы теряем не только ракету но и дорогущий старт, рассчитанный на вес в два раза больше, чем УКСС... Так что первая авария на старте станет для 450-тонника и последней...
Может все же пойти по стопам Sea Dragona? И старт не нужен и ступени можно строить сразу на судоверфях, сняв ограничения на транспортируемый диаметр... Есть конечно проблемы со стартом из воды - ну так их поди проще решить, чем старт для этого мамонта построить...
И мы пошли за так, на четвертак, за ради бога
В обход и напролом и просто пылью по лучу...

Shestoper

ЦитатаЕсть конечно проблемы со стартом из воды - ну так их поди проще решить, чем старт для этого мамонта построить...

БПРЛ с воды (даже из-под воды) стартуют. Но запустить с воду 8-килотонную бандуру - тут возможны специфические проблемы. Не скажу ничего уверенно насчет того, насколько просто их решить. Просто не знаю.
К тому же для страта с воды у ракеты наверняка потребуются специфические конструктивные особенности.
А тут можно брать почти стандартные блоки, только с усиленной конструкцией.
Старт Н-1 между прочим восстанавливали после аврии.

Shestoper

Если 450-тонник кажется слишком монструозным, то вот более скромный вариант - 280 тонн на НОО:


Стартовая масса 5250 тонн.

fan2fan

Цитата
ЦитатаЕсть конечно проблемы со стартом из воды - ну так их поди проще решить, чем старт для этого мамонта построить...
Но запустить с воду 8-килотонную бандуру

Интересно, сколько выдерживает нефтяная платформа ? Если такие здоровые бандуры будут стартовать редко, то можно покупать каждый раз новую б/у платформу для переделки под разовый старт (с тем, чтобы ее разрушение входло в программу праздника, как в случае успешного старта, так и в случае аварийного :-)).
 
В качестве гимнастики подброшу идею: 9 блоков одинаковых, квадратом (надо считать, какие наиболее выгодны для того, чтобы иметь единый диаметр на даунгрейд). Крестообразно: на углах - керосин, остальные 5 - водород, керосинки отбрасываются первыми. Керосинки = 4х740 тс , а водородники "потребное число" (надо считать) по 147,6 (РД-0120) (но допустимы и импортные RS-68). Сколько можно чего в такую впихнуть ? Керосиновые тратят почти 2,4 тонны топлива в секунду, RS-68 тратят почти 900 кг/сек, РД-0120 - почти 450. Для эффекта использования керосиновых блоков (при большом диаметре) надо максимально увеличить время работы их двигателей - без этого такой дизайн не имеет смысла...
Жертвы неизбежны ! (с)

Shestoper

Тогда семейство выглядит так:


Shestoper

Вариант с 5,5-метровыми водородными боковушками супертяжа и 7,7-метровым ЦБ по запасу топлива (1400 тонн) не имеет существенного преимущества перед ЦБ диаметром 10 метров и длиной 60 (заправка 1200 тонн).
Поэтому водородные боковушки лучше использовать тоже диаметром 7,7 метров, но укороченные, с заправкой 550 тонн и с тремя РД-0120 (как ЦБ Енисея-5). А ЦБ супертяжа будет с заправкой 700 тонн и с четыремя РД-0120, как у Энергии.
Тогда с восемью керосиновыми боковушками стартовая масса носителя будет ~5800 тонн, а заправка водородных блоков 1800 тонн.
С одной стороны не слишком большой рост стартовой массы и тяги по сравнению с детально просчитанным и осуществимым по акустическим нагрузкам Вулканом. С другой стороны, три ступени и большой запас водорода позволяют существенно поднять мю ПН - до примерно 5,7%.
ПН на НОО 320 тонн.


fan2fan

Цитата9 блоков одинаковых, квадратом

Для эффекта использования керосиновых блоков (при большом диаметре) надо максимально увеличить время работы их двигателей - без этого такой дизайн не имеет смысла...

Поясню - при штатной краткосрочной работе 4х блоков с РД-170 у остальных 5 в момент разделения ступеней оказывается низкий запас тяги РД-0120 относительно рациональной массы топлива, поскольку за время работы керосиновой ступени водородная выработает меньшую часть топлива (кроме варианта с RS-68; украино-американский супертяж :-)). Интересно, в какой диаметр можно вписать 4 РД-0120 ? И то же ли это, что и 2 или 3 ? В 6 можно ? (всего 20, 15 или 10 - по 4, 3 или 2 на 5 блоках; чем больше, тем менее выгодно топливо расходуется, схема предполагает отключение части двигателей при отстреле первой ступени)
 
Единственно что для меня как ламера трудно рассчитать, а не сможет ли разгонять ракета  ПН до 2кс за 2 ступени ? Вдруг выйдет соблазнительная ракета "Отлет", которую нельзя будет эффективно использовать для запуска груза на LEO, но зато порядка 100 тонн на отлетную траекторию со сравнительно небольшой стартовой массой ...
 
Да, варианты при штатных сроках работы РД-170 (150 сек):
 
"Украино-американский": 1-ая ступень (ускорители) - 4 блока А от Энергии, 1450 тонн в заправленном виде, тяга - 2960 тс; основная ступень - 5 блоков с RS-68, 1100 тонн, тяга 1500тс (т.е. общая тяга почти 4500 тонн, при их массе 2550 - первые две ступени работают буквально 4 1/4 минуты !). Вроде чуть ли не 250 тонн на LEO выкинет - ? Удобство - все можно сделать в блоках диаметра 5 метров от Дельты... Назовем это "Арес-7" :-)
 
Российско-украинский (и казахский) "Отлет": те же 4 блока А ускорители, основная ступень - 5 блоков с 2-3-4-мя РД-0120, но вот рассчитать потребные характеристики не могу. Вроде надо по 4 РД-0120 на блок с точки зрения соотношения тяговооруженности/расхода топлива - 20 штук дают 2940 тс на старте, заправлять надо тонн по 350 на блок (всего 1750 + 150 т масса самих блоков), при отстреле ускорителей оставить работать по 1 двиглу на блок, остальные отключить (но не знаю, насколько практично - сужу по расходу топлива; сложно, видимо, сконструировать ступень с 4-мя двигателями массой по 3,5 тонны и общей массой не более 30 тонн, диаметром 6 метров, под заправку 350 тонн криогенного топлива)... Повышение тяги до 5900 тс на старте (по сравнению с Энергией) дает возможность поднять общий взлетный вес до 3450 тонн. Или надо меньше двигателей ставить - но тогда они не выработают топлива (либо отключать 1 из 3х, а не 3 из 4х, для повышения тяги 2-ой ступени, этот вариант я не прикидывал). В момент отстрела блоков А и при выключении 15 из 20 криогенных двигателей будет потеряно 2670 тонн массы (блоков А + выработано криогенного топлива 20 двигателями - но вот как посчитать точно набранную скорость раз тратились разные виды топлива ? - что-то много выходит, более 4,6 км/с, завысил УИ, видимо), далее 780 тонн вроде 5 двигателей РД-0120 могут вытянуть (при средних значениях тяги, между уровнем моря и вакуумом, т.к. это еще атмосфера, но большая высота), причем в итоге вроде выйдет аж 2-ая кс с запасом для ПН 100 тонн...
 
Правда, в этой схеме используются 2 вида блоков: "А" и 6-метровых (причем последние - с уникальными характеристиками). Если использовать криогенные 3,9 метровые, тогда будет всего 5 РД-120, с заправкой порядка 175 тонн на каждый блок (общая их масса - 1000 тонн) - тогда странным образом у меня опять вышло 100 тонн ПН на отлет на 2-ой кс при стартовой массе всего в 2580 тонн :-).  Вот такой ламерский "конструктор" :-). Возможно, здесь я завышаю УИ и второй ступени тоже :-)  - там РД-0120 не полностью отрабатывают возможное время, т.к. топливо кончится.

С точки зрения надежности 1-ая схема ИМХО лучше (т.к. есть возможность выбрать, какие двигатели отключить) - но это если возможно запихнуть несколько двигателей в такую маленькую ступень, в "Энергии" ведь был бОльший диаметр...
 
Но вообще неплохо было бы, если такая космонавтика была бы возможна :-). Жаль, красивых картинок не умею рисовать - тогда б ужО ! :-)
Жертвы неизбежны ! (с)

Shestoper

ЦитатаИнтересно, в какой диаметр можно вписать 4 РД-0120 ? И то же ли это, что и 2 или 3 ? В 6 можно ?

В 6 метров можно вписать только 2 РД-0120.

ЦитатаЕдинственно что для меня как ламера трудно рассчитать, а не сможет ли разгонять ракета  ПН до 2кс за 2 ступени ?

Может. Но будет маленькоая доля полезой нагрузки в стартовой массе (мю ПН). Формулу Циолковского никто не отменял. Даже с водородом до 11 км/c оптимальнее разгоняться в три ступени.
 
 
Цитата"Украино-американский": 1-ая ступень (ускорители) - 4 блока А от Энергии, 1450 тонн в заправленном виде, тяга - 2960 тс; основная ступень - 5 блоков с RS-68, 1100 тонн, тяга 1500тс (т.е. общая тяга почти 4500 тонн, при их массе 2550 - первые две ступени работают буквально 4 1/4 минуты !). Вроде чуть ли не 250 тонн на LEO выкинет - ? Удобство - все можно сделать в блоках диаметра 5 метров от Дельты... Назовем это "Арес-7" :-)

Такую мю ПН не получить даже на чисто водородном "Дейтроне".
ПН будет примерно вдвое меньше, в районе 125-130 тонн.
 
ЦитатаРоссийско-украинский (и казахский) "Отлет": те же 4 блока А ускорители, основная ступень - 5 блоков с 2-3-4-мя РД-0120, но вот рассчитать потребные характеристики не могу. Вроде надо по 4 РД-0120 на блок с точки зрения соотношения тяговооруженности/расхода топлива - 20 штук дают 2940 тс на старте, заправлять надо тонн по 350 на блок (всего 1750 + 150 т масса самих блоков), при отстреле ускорителей оставить работать по 1 двиглу на блок, остальные отключить (но не знаю, насколько практично - сужу по расходу топлива; сложно, видимо, сконструировать ступень с 4-мя двигателями массой по 3,5 тонны и общей массой не более 30 тонн, диаметром 6 метров, под заправку 350 тонн криогенного топлива)... Повышение тяги до 5900 тс на старте (по сравнению с Энергией) дает возможность поднять общий взлетный вес до 3450 тонн. Или надо меньше двигателей ставить - но тогда они не выработают топлива (либо отключать 1 из 3х, а не 3 из 4х, для повышения тяги 2-ой ступени, этот вариант я не прикидывал). В момент отстрела блоков А и при выключении 15 из 20 криогенных двигателей будет потеряно 2670 тонн массы (блоков А + выработано криогенного топлива 20 двигателями - но вот как посчитать точно набранную скорость раз тратились разные виды топлива ? - что-то много выходит, более 4,6 км/с, завысил УИ, видимо), далее 780 тонн вроде 5 двигателей РД-0120 могут вытянуть (при средних значениях тяги, между уровнем моря и вакуумом, т.к. это еще атмосфера, но большая высота), причем в итоге вроде выйдет аж 2-ая кс с запасом для ПН 100 тонн...

Тащить с собой до орбиты отключенные двигатели нерационально, они тяжелые.
Такая высокая тяговооруженность для водородного блока с заправкой в 350 тонн совершено не нужна. Достаточно 2 двигателей. Да больше в 6 метров и не вписать.
На старте вполне достаточна тяговооруженность в районе 1,2-1,4. На этапе работы второй ступени - 0,7-0,8.

Был бы нормальный носитель из 3 блоков с двумя РД-0120 (заправка по 350 тонн) и 4 блоков с РД-170 (заправленная масса тонн по 400).
ПН в районе 150-160 тонн.

Lev

ИМХО говорить о доступном для России супертяже сейчас невозможно  вообще. Сейчас Россия не та страна, чтоб делать и эксплуатировать супертяж.
Российский супертяж можно представить себе сейчас только в грамотно сконструированных терминах средних ракет, . Россия - слишком мелкая по своим возможностям страна, чтоб могла себе позволить оптимальный конструктивно супертяж. Вообще говоря, Россия по своим возможностям в принципе не может позволить себе супертяж.
Российский "ублюдочный" супертяж может только вырасти из технологий среднетяжа. Не более. Т.е. 60-тонник Все что дальше - мечты не имеющие отношения к реальной российской действительности и к российским финансам. ИМХО.
Делай что должен и будь что будет

Shestoper

ЦитатаИМХО говорить о доступном для России супертяже сейчас невозможно  вообще. Сейчас Россия не та страна, чтоб делать и эксплуатировать супертяж.
Российский супертяж можно представить себе сейчас только в грамотно сконструированных терминах средних ракет, . Россия - слишком мелкая по своим возможностям страна, чтоб могла себе позволить оптимальный конструктивно супертяж. Вообще говоря, Россия по своим возможностям в принципе не может позволить себе супертяж.
Российский "ублюдочный" супертяж может только вырасти из технологий среднетяжа. Не более. Т.е. 60-тонник Все что дальше - мечты не имеющие отношения к реальной российской действительности и к российским финансам. ИМХО.

В принципе не может себе позволить супертяж к примеру Белоруссия. Вот она - действительно слишком мелкая для этого страна.
Россия же не может плозволить себе супертяж не в принципе, а конкретно сегодня. Точнее даже он просто останется без работы, если бы и существовал. ПН под него в в ближайшие годы не предвидится.

Что касается технологий среднетяжа - это смотря как делать среднетяж. Зенит тоже среднетяж, однако супертяж на РД-170 и с зенитовскими боковушками возможен совсем не ублюдочный.
Что России нужно делать сегодня - 30- и 60-тонник с РД-170 и РД-0120. Это вполне реализуемо.
А дальше на тех же двигателях уже можно создавать 125-тонник и 300-тонник.

Lev

ЦитатаВ принципе не может себе позволить супертяж к примеру Белоруссия. Вот она - действительно слишком мелкая для этого страна.
Россия же не может плозволить себе супертяж не в принципе, а конкретно сегодня.
Конкретно сегодня - это конкретно в ближайшие много лет. При этом применительно к задачам супертяжа - возможности РФ и Беларуси не так сильно различны на фоне возможностей супертяжа. И той и той он не нужен и избыточен в принципе.
Вот что возможно может сделать Россия - заложить некие технологии (самолет-носитель, мощный водородный движок, большой диаметр - может не все вместе) которые  могут использовыться в среднетонном носителе, который по-любому полетит, и который в перспективе (при необходимости и при минимальных доработках) можно перенести ну пусть не на супертяж, но хотя бы на 60-тонник.
Делай что должен и будь что будет

Shestoper

ЦитатаВот что возможно может сделать Россия - заложить некие технологии (самолет-носитель, мощный водородный движок, большой диаметр - может не все вместе) которые  могут использовыться в среднетонном носителе, который по-любому полетит, и который в перспективе (при необходимости и при минимальных доработках) можно перенести ну пусть не на супертяж, но хотя бы на 60-тонник.

Только скорее не в среднем носителе, а всё-таки в тяжелом. Причем и 60-тонник может быть вполне коммерчески востребован и быть не такой далекой перспективой.

fan2fan

Упс, совсем упустил, что речь конкретно о РФ, а не об "отечественном" (для постсоветского человека это может быть и Украина :-)), поэтому прошу прощения за флуд... Ну, если только действительно закупать RS-68 (если в США их будут мало использовать; бартер -им РД-180, оттуда эти ;-))
 
Цитата
ЦитатаЕдинственно что для меня как ламера трудно рассчитать, а не сможет ли разгонять ракета  ПН до 2кс за 2 ступени ?
Может. Но будет маленькоая доля полезой нагрузки в стартовой массе (мю ПН). Формулу Циолковского никто не отменял. Даже с водородом до 11 км/c оптимальнее разгоняться в три ступени.
...
Тащить с собой до орбиты отключенные двигатели нерационально, они тяжелые.
...
Достаточно 2 двигателей. Да больше в 6 метров и не вписать.
...
На старте вполне достаточна тяговооруженность в районе 1,2-1,4. На этапе работы второй ступени - 0,7-0,8.
...
Был бы нормальный носитель из 3 блоков с двумя РД-0120 (заправка по 350 тонн) и 4 блоков с РД-170 (заправленная масса тонн по 400).
ПН в районе 150-160 тонн.

Но если единственная цель супертяжа - 2-ая кс, то почему нет ? Ведь в 2 ступени до 2-ой кс может оказаться выгоднее, чем в 3, хоть и массы больше (т.е. ПН больше при меньшей стоимости за счет простоты конструкции).
 
А временное снижение тяги у РД-0120 возможно, чтобы не выключать ? Вон у Дельты-Хэви это штатный режим запуска для центрального блока (написано, что снижают до 58 % для экономии топлива). Кроме того, если тяговооружености в 0,7-0,8 достаточно для 2-ой ступени (я-то думал, что нужно более 1), то и нечего огород с 2-мя двигателями и большими диаметрами - все блоки по 3,9 или 4,1 метра. Возможны варианты: либо 7 (3 водородных+4 керосин - шестигранником, т.е. 3 в ряд и по 2 в промежутки), либо 9, квадратом.
 
А в 4,1 метра 2 НК-33 влезает ? Если да, то исходя из расхода топлива возможны унифицированные некриогенные ступени с заправкой где-то по 370 тонн, общей массой, видимо по 410 тонн каждый (как для РД-170, так и для 2 НК-33). 7 блоков дают тягу 2960 тс от 4 РД и 1170 от 6 НК, что дает стартовую массу до 3175 при тяговооруженности 1,3 (и далее, кажется, она всегда более 1), т.е. через 150 сек РД сбрасыаются, а НК еще 200 сек. работают. Но все же не очень понимаю, как посчитать итоговую скорость и ПН, если УИ работающих одновременно двигателей разный... Завышенный вроде результат выходит - около  200 тонн на LEO, чуть ли не 300, но до 100 тонн топлива все равно на довывод уйдет; да и, думаю, нечто подобное уже неоднократно было на форуме :-). Но вроде похоже на характеристики скоростей ступеней Сатурн-5 (у нас - чуть хуже), т.е. у нас 1-ая ступень х/с - порядка 3,6 км/с, всего - порядка 8,2 км/с (на 200 м/с меньше, но у Сатурна на 2-ой ступени почти столько же - "потери на управление", не знаю, можно ли сэкономить на этом).
 
Да, нефтяные платформы, опирающиеся на дно (если действительно наметить их в качестве одноразовых стартов), имеют массу по несколько десятков тысяч тонн (рекордные - свыше полумиллиона тонн, когда глубина в несколько сот метров). Думаю, такая Данных о количестве выводимых из эксплуатации платформ пока не нашел, т.е. возможны ли по коммерческим соображениям одноразовые стартовые комплексы или нет... А то было бы соблазнительно - и сборочный цех и ЦУП на корабле (тоже б/у супертанкере)...
Жертвы неизбежны ! (с)

Shestoper

ЦитатаНо если единственная цель супертяжа - 2-ая кс, то почему нет ? Ведь в 2 ступени до 2-ой кс может оказаться выгоднее, чем в 3, хоть и массы больше (т.е. ПН больше при меньшей стоимости за счет простоты конструкции).

Вторая космическая не будет единственной целью супертяжа. Основной, но не единственной. Скажем марсианский корабль удобнее перед отлетом собирать на околоземке из отдельных блоков, хоть и сверхтяжелых.
Для вывода орбитальных станций супертяж тоже пригодится.

А при разгоне до второй космической две ступени слишком сильно уступают трём по мю ПН - для вывода одинаковой нагрузки двухступенчатый носитель получается слишком большим и дорогим.
Вот на околоземку с использованием водорода - тут две ступени действительно оптимальны по стоимости носителя, хотя и чуть хуже по мю ПН, чем три ступени.

Потому мой гипертяж и трехступенчатый, что на отлетные траектории он будет чаще выводить ПН, чем на LEO.

 
ЦитатаА в 4,1 метра 2 НК-33 влезает ?

Влезают без проблем.

ЦитатаЕсли да, то исходя из расхода топлива возможны унифицированные некриогенные ступени с заправкой где-то по 370 тонн, общей массой, видимо по 410 тонн каждый (как для РД-170, так и для 2 НК-33). 7 блоков дают тягу 2960 тс от 4 РД и 1170 от 6 НК, что дает стартовую массу до 3175 при тяговооруженности 1,3 (и далее, кажется, она всегда более 1), т.е. через 150 сек РД сбрасыаются, а НК еще 200 сек. работают. Но все же не очень понимаю, как посчитать итоговую скорость и ПН, если УИ работающих одновременно двигателей разный... Завышенный вроде результат выходит - около  200 тонн на LEO, чуть ли не 300, но до 100 тонн топлива все равно на довывод уйдет; да и, думаю, нечто подобное уже неоднократно было на форуме :-). Но вроде похоже на характеристики скоростей ступеней Сатурн-5 (у нас - чуть хуже), т.е. у нас 1-ая ступень х/с - порядка 3,6 км/с, всего - порядка 8,2 км/с (на 200 м/с меньше, но у Сатурна на 2-ой ступени почти столько же - "потери на управление", не знаю, можно ли сэкономить на этом).

То, что Вы сейчас предложили - почти двойник проекта Виктории-К.
7 блоков по 420 тонн. На четырех - РД-170 (первая ступень). На двух - РД-180 (вторая). На центральном - РД-190. Все двигатели запускаются одновременно и работают разное время (что естественно при разном потреблении топлива, перелива между блоками нет).
ПН на LEO - 110 тонн.
 
ЦитатаДа, нефтяные платформы, опирающиеся на дно (если действительно наметить их в качестве одноразовых стартов), имеют массу по несколько десятков тысяч тонн (рекордные - свыше полумиллиона тонн, когда глубина в несколько сот метров). Думаю, такая Данных о количестве выводимых из эксплуатации платформ пока не нашел, т.е. возможны ли по коммерческим соображениям одноразовые стартовые комплексы или нет... А то было бы соблазнительно - и сборочный цех и ЦУП на корабле (тоже б/у супертанкере)...

Технически это в принципе реализуемо. Но экономически - дешевле будет старт и МИК на земле построить.
Ведь просто списанную платформу нельзя сразу использовать как старт, нужна серьёзная переделка.

Вован Сидорыч

ЦитатаПодавлен грандиозностью замысла :oops:
А если еще боковушки на боковушки цеплять шоб было два кольца боковушек....
"Аргументы нужны вам, а не мне." (с)  Бродяга

Lev

ЦитатаТолько скорее не в среднем носителе, а всё-таки в тяжелом. Причем и 60-тонник может быть вполне коммерчески востребован и быть не такой далекой перспективой
О! О том и говорю. Некие технологии, которые будут применимы к супертяжу - но останутся и без супертяжа.
Делай что должен и будь что будет

Shestoper

ЦитатаО! О том и говорю. Некие технологии, которые будут применимы к супертяжу - но останутся и без супертяжа.

Именно. Это и есть системный подход и перспективное развитие.

Американцы вон зарубили свои Сатурны, но сохранили инфраструктуру и десятилетия пускали с неё неэффективные Шаттлы. Зато сейчас у них есть оборудование для больших диаметров, есть МИК, есть циклопический установщик и старт, есть сверхмощные ТТУ. Со всем этим хозяйством супертяж сделать относительно легко и просто, когда возникнет надобность.

А прямо сегодня начинать разработку супертяжа России конечно не стоит - мы просто не сделаем в ближайшие годы те ПН, для которых он нужен.