Ракета легче воздуха

Теги:космос
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
hcube>Мне вот тут в голову пришла ценная мысль : можно сделать ракету легче воздуха.

А мне, как всегда, пришло в голову усовершенствование :p
Зачем иссушать мозги и рессурсы аэроспейса?
Берем простую ракету, подвешиваем к стратострату и пускаем в стратосферу. Там РД и запускаем :)
А водород из стратострата выпустим - поверь, это легче, чем его сжимать до давления в камере сгорания ракетного двигателя :D :D :D

Ну, как тебе твоя идея?
 

HIPER

втянувшийся
Дело не только в аэродинамической нагрузке на корпус носителя, но и в инерциальной нагрузке, если разгон проводить с очень небольшим ускорением, то время работы двигателя будет настолько большим, что его ресурса попросту не хватит, еще встает вопрос о прочности кислородного бака, к которому крепится сама ДУ. Да еще встает проблема, как обслуживать это хозяйство на земле, а так как стенка водородного бака очень тонкая, то следовательно и ТЗП нет, отсюда вытекают большие потери водорода.
Вообщем проблем гораздо больше, чем перспектив.
 

hcube

старожил
★☆
Мне вот тут в голову пришла ценная мысль : можно сделать ракету легче воздуха. И с очень некислым массовым совершенством.
Бак водорода - продолговатый пузырь из стальной пленки, настолько тонкий, что держится только за счет избыточого давления водорода в 1 атм. Снизу к нему пристыкован бак кислорода, сделанный по той же технологии, только давление в нем повыше - 2-3 атм, что дает некоторую жесткость. Да, снизу - кислород-водородный двигатель. Всё это в целом образует аэростат легче воздуха. Старт выглядит следующим образом : ракету отпускают, она всплывает до уровня 25-30 км, а дальше идет на малой тяге двигателя, компенсируя падение давления (и соответственно подъемной силы) этой тягой. На высоте в 50-70 км двигатель включается на полную мощность, и набирает орбитальную скорость. Штука сбрасывает груз с соответствующим РБ, и подходит к МКС, где ее упаковывают в чемодинчик и отправляют ближайшим шаттлом на Землю.
Всё. Можно ругать.
Убей в себе зомби!  

Strek

втянувшийся
hcube>Мне вот тут в голову пришла ценная мысль : можно сделать ракету легче воздуха. И с очень некислым массовым совершенством.
hcube>Бак водорода - продолговатый пузырь из стальной пленки, настолько тонкий, что держится только за счет избыточого давления водорода в 1 атм.

Я конечно не копенгаген в водородах разных, а с точки зрения пожарной безопасности эта штука того, не будет полыхать аки Цеппелин на заре авиации?
 
+
-
edit
 
Хм..а несмотря на всю бредовость, идея то отличная!
НЕ надо делать ее жесткой :) Пока она летит как стратостат - она мяконькая, и на Земле давление в ей - атмосферное(±), а вот на высоте 20-25 км, она не РАСШИРЯЕТСЯ, как все приличные аэростаты, а ...просто давление внутри остается ТОЖЕ, 1 атм или 1 кгсм2. Ведь именно так был сделан лунный модуль Аполло, стенку которого на Земле можно было пальцем проткнуть :) И РД у ей НИЗКОГО давления -ведь сопло можно огромное сделать. Можно еще водород ионизировать и добрать Уи за счет работы на МОЛЕКУЛЯРНОМ водороде.Так что стеночку можно сделать НАИЛЕГЧАЙШУЮ, пленочную.

Ник
Объективная реальность - вариант бреда, обычно вызывается низким уровнем концентрации алкоголя в крови.
 

hcube

старожил
★☆
Единственное НО - насколько тонкой можно сделать стенку? В современных высотных аэростатах вес стенки равен весу воздуха в объеме... правда, воздуха разряженного, на 0.1 атм. Соответственно, водорода будет по весу меньше... раз в 10, и получится массовое совершенство низкое. Соответственно, стеночка должна быть потоньше. Но не просочится ли тогда через нее водород в кислородный бак? И реально ли вообще сделать такую стенку?

Правда, в качестве ПН может выступать и сама стеночка - на нее вполне можно напылить СБ, и полученное электричество использовать для привода ТНА, например..., а на орбите порезать на полоски и использоавть для питания ПН... или порезать на две половинки и использовать как солнечный парус... или как противометиоритный щит...
Убей в себе зомби!  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
Я повторяю свой вопрос:
Какое давление в камере сгорания выбираем и как будем сжимать водород (да и кислород заодно) до такого давления?

Замечание: существующие ТНА качают жидкие компоненты, так что на них не засматривайтесь.
Просмотритесь к вентиляторам низкого давления и к турбокомпрессорам воздушно-реактивных двигателей.

Дополнительный вопрос:
Сможет ли такой пепелац (с мягким баком) работать вне атмосферы.
Допустим, что сверхпрочной и легкой пленкой нам удасться добиться давления на входе в компрессор 0.001 от атмосферного...

Еще вопрос:
В случае жесткого бака, как будет меняться давление на входе компрессора при выкачивания газа из него? Сколько газа останется в баке к моменту помпажа компрессора?

Вопросы риторические.
Ответив на них можно убедиться, что единственный мало-мальски реальный пут использования аппаратов легче воздуха - это подъем (небольших) ракет.
Кстати, помните, что одна компашка, нацелившаяся на Cats prise, планировала использовать связку иь метеобалонов для подъема ракеты на 20 km?
 
RU CaRRibeaN #18.01.2002 11:16
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Ммм, а почему бы вам для начала не сделать хоть какие-то расчеты? :)

Между прочим плотность газообразного кислорода больше плотности воздуха, а воторода там по массе в 6 раз меньше, чем кислорода.

Давайте считать, пусть ПН - 1 тонна, движок и все оборудование то же 1 тонна.

Для начала сколько кислорода/водорода надо для вывода на орбиту этих 2 тонн? Ну пусть ХС - 9 км/с (хотя гравитационные потери будут чудовищными). а импульс 4500 м/с, тогда отношение массы топлива к массе ПН 7,38, масса топлива 14,77 тонны, при соотношении компонентов 5,5:1 кислорода 12,49 тонн, водорода 2,27 тонн.

Моль кислорода при НУ весит 32 грамма, моль водорода - 2 грамма. Всего молей получиться 1525312,5, а объем в м кубических 34167. Вес соответсвующего объема воздха - 44,23 тонны, соответсвуенно подъемная сила нашего шарика с невесомыми стенками ~27,5 тонны.

Мне не хочеться заморачиваться с неявной функцией веса баков, сами считайте ее, однако для существующей системы я все же бак (он же шар) посчитаю

Итак, объем 34167 м3, что соответсвует шару радиуса 20,13 м. Как известно шар - это наилучшее решение, так что посчитаем для него пока.

Площадь этого шарика 5090 м2. Если делать из аллюминиево-магнивой пленки :) с плотностью 2,0 и толщиной 0,1 мм то вес оболочки составит 1018 кг - всего-то. НА самом деле учитывая все - раза в 2 поболее, но тоже по-божески.

Осталось только расчитать вытержит ли эта пленочка 2 тонны нагрузки внизу? Насколько жестка бужет конструкция - не наденеться ли на дижок этой медухой при разгоне. у и наконец - можно ли вообще работать в "весомости" с такой пленкой? :)
Shadows of Invasion.  

hcube

старожил
★☆
То есть сам по себе он сможет взлететь примерно до высоты, на которой давление - 1/3 атм. Сколько это бишь по стандартной таблице атмосферы?
Относительно 'наденется' - я же говорил, бак (он же пузырь) - по пропорциям примерно как у Энергии. Да и по размерам, кстати, похож. Внизу - более прочный кислородный бак, в котором избыточное давление повыше. Двигатель с низким давлением, никаких там 30-40 атмосфер! Одна, одна с половиной - вот примерно сколько. Подача топлива - инжекционная, в качестве источника давления используется кислород. По мере выработки давление, ессно, падает ;-) , тяга, соответственно, тоже ;-) , вместе с нагрузками.
P.S. Люди, какой УИ будет у такого низкодавленного двигателя? Сильно упадет?
И еще вопрос - сможет штуковина затормозить об атмосферу?
Убей в себе зомби!  
+
-
edit
 
CaRRibeaN>Итак, объем 34167 м3, что соответсвует шару радиуса 20,13 м. Как известно шар - это наилучшее решение, так что посчитаем для него пока.

А ЦИЛИНДР - лучшая форма для РН :) Кстати, подъемная сила водорода на уровне моря -1,140 кг/м3.

CaRRibeaN>Площадь этого шарика 5090 м2. Если делать из аллюминиево-магнивой пленки :) с плотностью 2,0 и толщиной 0,1 мм то вес оболочки составит 1018 кг - всего-то. НА самом деле учитывая все - раза в 2 поболее, но тоже по-божески.

Существуют МАЙЛАР, ЛАВСАН и ДАКРОН. Плотность ихняя 0,95-0,97, прочность ВЫШЕ, чем у металлов, непроницаемость достигается нанесением спецпокрытий (например тефлоновых). Кстати, дакроновый ПАРУС, который не рвут все ветра -как раз 0,1 мм толщиной. Так что 1 атм он выдержит :)

CaRRibeaN>Осталось только расчитать вытержит ли эта пленочка 2 тонны нагрузки внизу? Насколько жестка бужет конструкция - не наденеться ли на дижок этой медухой при разгоне. у и наконец - можно ли вообще работать в "весомости" с такой пленкой? :)

Так ить работают :) А в момент кады ей надо будет ракетой обернутся -у нее запасик по жесткости в 1кгсм2 будет :)
Объективная реальность - вариант бреда, обычно вызывается низким уровнем концентрации алкоголя в крови.
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
hcube>Двигатель с низким давлением, никаких там 30-40 атмосфер! Одна, одна с половиной - вот примерно сколько.

Смело :) Зато тяжелое сопло не нужно - просто дырку оставим. Так или иначе не будет достигнута критскорость.

> Подача топлива - инжекционная, в качестве источника давления используется кислород. По мере выработки давление, ессно, падает ;-) , тяга, соответственно, тоже ;-) , вместе с нагрузками.

А половина топлива останется неиспользованной :rolleyes: hcube>P.S. Люди, какой УИ будет у такого низкодавленного двигателя? Сильно упадет?

Навскидку - в разы.
Я такие давления считать не умею. Необходимое условие для моих расчетов - гарантированное достижение критскорости.
Кстати, в случае недостижения критскорости на давление в камере сгорания будет влиять внешнее давление.

Кстати, знаешь во скольку раз надо увеличивать объем камеры для сохранения тяги? В нулевом приближении - во сколько именьшил давление.
А охлаждать чем будем?
 

hcube

старожил
★☆
Не-а! Ракета-то взлетает! И давление у нее за бортом падает. Если на орбите останется 0.05 атм. в баках - это будет нормально?
И, кстати, УИ - он зависит от скорости истечения, так? А скорость зависит от температуры и соотношения давлений в КС и за бортом (давление-то за бортом того... от 0.3 атм и ниже... вплоть до нуля)? А температура - только от теплотворной способности пары кислород-водород?
Кислород для 'атмосферного' участка оно сможет, вообще-то, брать из той самой атмосферы, сквозь которую летит ;-) , так что на малой тяге можно использовать не ГРД, а ПВРД. На водороде. С одним и тем же соплом, что и у ГРД. И охлаждать тоже получится водородом - его, к примеру, при старте можно (и нужно) в баке захолодить. Или не нужно... обмерзать будет... Опять же, при расширении водород тоже должен охлаждаться...

P.S. ПН мала, зато какой блеск запуск! Практически нужен один ядерный авианосец с газгольдерами и электролизером, он же контрольный пункт. Доставляем на него оболочку, двигатель и ПН транспортным самолетом, собираем, надуваем и запускаем. Если что и рванет при включении двигателя - то в 20 километрах над головой ;-) . Можно будет выловить ПН из океана, заказать еще один ракетостат и пускать заново ;-) ). Разве только курить нельзя на борту ;-((
Убей в себе зомби!  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
Сначала надо поинтересоваться, в какой области давления горит смесь водород-кислород, а потом обдумывать детали ;)
Но в вакууме - точно не горит :)

А удельный импульс при прочьих других равных условиях зависит от отношения давления в камере и на срезе сопла в степени около 0.25.
 
+
-
edit
 
Я вот думаю, может все-таки запитать маломощный турбонасос от нормального топлива ? А на вырученные деньги создать нормальное давление в камере сгорания ?
 
RU CaRRibeaN #18.01.2002 19:07
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Nick_Crack>Существуют МАЙЛАР, ЛАВСАН и ДАКРОН. Плотность ихняя 0,95-0,97, прочность ВЫШЕ, чем у металлов, непроницаемость достигается нанесением спецпокрытий (например тефлоновых). Кстати, дакроновый ПАРУС, который не рвут все ветра -как раз 0,1 мм толщиной. Так что 1 атм он выдержит

Нашел вот - пленка как раз на одну атмосферу из дакрона весит 170 г/м2

Т.е. 5090 метров будет весить 865 кг. Если вы не верите - приводите ссылочки. Да еще надо не забыть про вес покрытия "противоводородного", иначе это дело будет на глазах сдуваться (тонкий полиэтеленовый пакет, с толщиной стенок 0,3 мм наполненый гелием при совсем не большом добавочном давлении - что-то порядка 0,1-0,2 атм сдулся за 10 часов на моих глазах, шарики из резины такой-же толщины, а то и потольще, тоже с гелием, сдувались за сутки).

Nick_Crack>Так ить работают

Так ить металлические (т.е. изначально гораздо более жесткие, чем органические пленки) стенки определенной конфигурации работают, а не аморфная конструкция. И наддув там посерьезнее - несколько атм, а не <1.

Nick_Crack>А в момент кады ей надо будет ракетой обернутся -у нее запасик по жесткости в 1кгсм2 будет

Это как это? :) Ты модуль жесткости посчитай :)

Nick_Crack>А ЦИЛИНДР - лучшая форма для РН Кстати, подъемная сила водорода на уровне моря -1,140 кг/м3

А по массе все же шарик лучше, да и цилиндр именно потому что через атмосферу прем, а так лучше шар. По весовым показателям.

Насчет подъемной силы - не забывай что там кроме водорода еще кислорода дофига, который тяжелее воздуха.
Shadows of Invasion.  
+
-
edit
 
CaRRibeaN>Это как это? :) Ты модуль жесткости посчитай :)

Нет не посчитал :) Но посчитал другое:

Пепелац "ПуХ-Тучка-Энергия"
Высота -100м (метеозонды и выше бывают)
Диаметер -20м
Объем -32000м3
Две КОАКСИАЛЬНЫЕ ОБОЛОЧКИ
Внешняя - площадь 6200м2
Внутренняя- площадь -3800м2
Масса 1м2-200гр.(170 дакрон+30 тефлон, время диффузионной безопастности - 4 часа)
Масса оболочки - 2 000 кг -2т

Объем Н2 -22000м3
Объем О2 -10000м3
Подъемная сила Н2=25 000кг -25т.
На конструкцию и ПН - 23т.
Но сей "ПуХ-Энергия" - НЕРЕАЛЕН!
Почему?

:lol:

Ник
Объективная реальность - вариант бреда, обычно вызывается низким уровнем концентрации алкоголя в крови.
 

Alek

опытный
varban>Берем простую ракету, подвешиваем к стратострату и пускаем в стратосферу. Там РД и запускаем :)

varban>Ну, как тебе твоя идея?

Это старая идея. Причем японцы уже пытались ее осуществить аж в 84 году. Только у них обломилось :) Аэростат не поднялся до расчетной высоты.
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
Если о более скромных высотах, не только японцы.
 
RU CaRRibeaN #18.01.2002 22:27
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

>Но сей "ПуХ-Энергия" - НЕРЕАЛЕН!
Почему?

Может потому что вы его не считали? %) Итак - радиус 10 м, соотвественно площадь для внешней оболочки, крышек 2*3,14*102=628 кв м, обечайки - 100*3,14*10=3140 кв м, в сумме 3768.

Откуда вы взяли число 6200 ума не приложу :)

Теперь объем, очень просто 314*100=31400

>Объем -32000м3

Согласен.

>Масса 1м2-200гр.(170 дакрон+30 тефлон, время диффузионной безопастности - 4 часа)

Как я понимаю про массу тефлона, и диффузионную безопасность высосанно из пальца по моим и подобным примерам? :)

Ну да хрен с ним.

>Масса оболочки - 2 000 кг -2т

На самом деле даже меньше.

Объем Н2 -22000м3
Объем О2 -10000м3

Из последнего можно сделать вывод, что внутренюю оболочку вы сделали радиусом 5,64 м, соответсвенно ее площадь будет 1972 кв м, вес ~400 кг.

При давлении во внешнем коаксиале 2 атм, а во внутреннем 3 атм (допустим, уж по максимуму) получаем веса
H2 - 3928 кг
O2 - 42857 кг.

Я конечно не такой спец в кислородно водородных...ммм. ГазРД, но соотношение коспонентов 1:11 мне кажеться завышенным :) Как вариант - сделать оболочки равного давления - тогда получиться соотношение как раз нормальное :) наверное на это и проектировалось :) Итак - окончательно кислорода 21428

Окончательно вес заправленной баковой системы - ~1000+~500+25356=26856

>Подъемная сила Н2=25 000кг -25т.

Гм, я заправил при большом давлении, у меня при объеме 32000 м3 получился вес ~30000 кг, с ПН если считать, то подъемная сила ~11500 кг.

Кстати при массовом совершенстве 30/5=6 удельный импульс потребный для выхода на орбиту 551 американская секунда :) Придеться наш шарик фтором надувать :D :D :D :D :D

Представляете что будет если на этот шарик сядет птичка, и он лопнет? :D :D :D
Shadows of Invasion.  
+
-
edit
 
Как интересно :) Оказывается, если газ сжижить, то металлические баки будут сравнимы по весу с пленкой для того же количества газа при небольшом избыточном давлении. Никогда бы не подумал... :eek:
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
ratman> Я вот думаю, может все-таки запитать маломощный турбонасос от нормального топлива ?

Не насос; насос - для жидкостей.
Придется компрессор пришпингаливать.
Получится как раз турбореактивный двигатель с одной турбиной и с друмя компрессорами.

ratman> А на вырученные деньги создать нормальное давление в камере сгорания ?

Мало этих денег будет... Послушайте старого человека - отвяжитесь от этого пузыря на высоте и запускайте нормальную ракету. Заодно поднимется намного выше - не будет ограничена объемом баков. Ведь оболочки стратостратов наполняют на 1/10 на земле...
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
hcube>P.S. Люди, какой УИ будет у такого низкодавленного двигателя? Сильно упадет?

Взял одно и то же топливо и посчитал для двух случаев:

1) Рк = 4 МРа, Ра = 0.001 МРа . Температура в камере - 3782 К, полный импульс - 3486 m/s

2) Pк = 0.1 МРа, Ра - 0.001 МРа. Температура в камере - 3289 К, полный импульс - 2943 m/s

Лень бымо считать для водорода/кислорода, но соотношение будет то же самое. Если не хуже - я там не буду 4 МРа закладывать, а 50 ;)
 

hcube

старожил
★☆
Ну и пусть сдувается. Пока оно стоит на старте, ее можно поддувать. Хоть в реальном масштабе времени - электролизеры никто не отменял. А когда оно взлетело... все равно больше часа вывод на орбиту не займет, как ни крути.
Относительно коаксиальных балонов - IMHO будет хуже, чем упрочненный балон кислорода 'внизу', в 'классической' Энергиевской компоновке. Да, баллон нужен будет прочнее, зато его можно сделать сферическим - выигрыш в площади и распределении нагрузок. Еще, правда, нужен двигатель... но он явно будет проще, чем таковые у Энергии или Шаттла. Никаких ТНА, здоровенное одноразовое сопло из углепластика, с абляционной теплозащитой. Вокруг сопла - тор для служебных систем и ПН. Вся эта бяка расчитана на работу с давлением в КС от 2х до 0.1 атм. И, соответственно, внешним давлением от 0.3 до 0.01. Более того, такую бяку можно попробовать сделать 'на заднем дворе', криогенка ей не нужна, ТНА не нужен, баки не нужны... нужен дакрон и клей ;-) , ну еще немного состава для обмазывания сопла и КС... из того же дакрона ;-)
Убей в себе зомби!  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
Неохлаждаемый абляционный двигатель будет работать не сильно долго. Секунд 100...300. А ты о часах говоришь :rolleyes: ----
А мой ракетчик где-нибудь сидит
и мыслит в миллионах и в парсеках... :p
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
Но раз давление в камере сгорания определилось, задайте тягу.
Посчитайте массовый расход компонентов.
О перепаде давления в смесительной головке спросим Факаса или сами примем 30% от камерного давления.
Из перепада давления и расход оцените размеры трубопровода. Я не буду отнимать это удовольствие у вас... скажу, что вас ждет сюрприз ;)

А, удельный импульс выше 3000 брать не стоит ;)
 

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru