200Н - Цель: Орбита

CaRRibeaN, 16.09.2003 14:27:55:

Ну к примеру - для кислород керосинового двигателя тягой в 250 кг нужен насос мощностью 30 кВт.

 

что то много
если взять удельный импульс пары в 250 то получаем расход топлива всего 1 кг/с. если давление в камере взять 80 кгс/смкв то напор должен составлять примерно 100 кгс/смкв (10 МПа)тогда требуемая. если плотность топлива приравнять к 1, то мошность для перекачки получается 10000000*0,001 = 10000 вт всего 10 квт. если взять плохой насос с кпд 80% то получим 12,5 квт
с такой задачей справятся шиберные насосы с лопастным же приводом как в пневмогайковерте.

ТНА?

И все же, нельзя ли посмотреть на удельные мощности электродвигателей?



А это как посчитанно? Через mV? А этот критерий применим?



Я кстати просчитался, я посчитал по минимуму на 25 атм, с потерями взял 30 атм и забыл перевести в МПа, т.е. все же 3 кВт, ну или чуть больше. Это получаеться нижняя граница.



Не знаю насчет типа насоса, не думал, но вот пневмопривод нам боюсь не светит Хотя черт его знает, но подозреваю что расход воздуха через n киловатный привод расход будет слишком велик.

В итоге я все же обращаю внимание, что кроме ТНА есть еще варианты, например Уайтхедовский насос который стоял на Астрид был вроде относительно прост по конструкции и весьма производителен. До ТНА РД-170 далековато, но все же.

Ну и не говоря о том, что до 40-50 атм в КС вытеснительная подача выглядит вполне даже ничего...

Тот движок, про который я говорил, был сделан мной года 4 назад и предназначался только для лабораторных испытаний. В полетной версии естественно необходимо применять LOX.
Для расчета параметров камеры я написал небольшую прогу, которая позволяет определить геометрию по рабочему давлению, температуре, давлению на срезе и т.д. или наоборот. Еще у меня есть одна программа, которая считает всю термодинамику внутрекамерных процессов, задаешь только топливо и давление, получаешь состав продуктов сгорания, температуру, скорость и т.д. в любом сечении сопла. Только проблема в том, что у меня есть лишь демо-версия, она позволяет в качестве химических элементов, входящих в состав топлива задавать лишь три бесполезных вещества, а хмырь который ее написал нехочет делиться. Я немного в ней покопался, расшифровал базу данных и заменил вещества в демо-версии на H, C и О так что керосин-кислород считать теперь можно.

 А чего это ему быть неправильным? Формулы все известны, процессы все стандартные... Расчет то будет верным, только вот где гарантия что все будет работать в штатном режиме, на который ты расчитывал и что где нибудь не возникнет сбой?

Вот об этом я и говорю,нам то больше и не надо, 50 атм за глаза хватит, даже может быть 30. Больше делать то и смысла нет, зачем перетяжелять конструкцию? Нам бы чуть чуть да немножко, да попроще импульс вытянуть ну хоть до 250-280.
С системой подачи проблем особых то и нет, баки легко делаются, кислород можно подавать давлением собственных паров, для керосина поставит небольшой ПАД.
Мне бы хотелось услышать идеи о том как и из каких материалов делать сам движок.

Это я не понял о каком таком приводе идет речь, к насосу что ли или к управлению? И о каком воздухе упоминается?

Предлагаю использовать пару метан+кислород. Импульс поднимем. А что криогенное топливо - так у нас один компонент все равно криогенный. К тому же метан аномально медленно испаряется и температуры кипения у компонентов близки.

CaRRibeaN, 17.09.2003 01:38:05:

Не знаю насчет типа насоса, не думал, но вот пневмопривод нам боюсь не светит Хотя черт его знает, но подозреваю что расход воздуха через n киловатный привод расход будет слишком велик.

 

зачем воздух, рабочим телом может быть что угодно, парогаз или газ из ПАД. преимущество таких учтройств в том что обороты не велеки (5000-7000 вместо 50000-70000 турбины) , а значит требования к конструкции гораздо ниже. да и простые они, не так уж сложно сделать в домашних условиях , а если еще и промышленность привлечь то получится легкая и мощная штуковина. Естественно она проиграет турбине в соотношении мощность/вес в несколько раз.

>импульс вытянуть ну хоть до 250-280

Это много. У Кармака в первых прогонах вышло около 200. При примерно 240 уже можно в две ступени с Z~15 на обеих уложиться.

40-50 в КС, мне кажется, тоже много. Тут бы 20 в КС иметь, или до 40 в баках.

avmich, 17.09.2003 11:44:13:

>импульс вытянуть ну хоть до 250-280

Это много. У Кармака в первых прогонах вышло около 200. При примерно 240 уже можно в две ступени с Z~15 на обеих уложиться.

40-50 в КС, мне кажется, тоже много. Тут бы 20 в КС иметь, или до 40 в баках.

 

ГРД на паре LOX+сапожный клей при давлении 40 атм теоритически выдает до 300-320 сек.
Вопрос - ЗАЧЕМ морочиться с ЖРД?

Ник

<ГРД на паре LOX+сапожный клей при давлении 40 атм теоритически выдает до 300-320 сек.
Вопрос - ЗАЧЕМ морочиться с ЖРД?>

Verno! Proshe, deshevle y nadezhnei.
 Tol'ko v real'nom pervom motore stoit raschityvat' na 200-230.

 А кто сказал, что ГРД сделать проще чем ЖРД? А как насчет массового совершенства? По любому необходимо охлаждать сопловой тракт проточным методом, а иначе уж РДТТ проще состряпать. А как в этом самом ГРД управлять вектором тяги?

Эта мысль здравая, так как в случае криогенных компонентов оба их можно подавать давлением собственных паров, что унифицирует конструкцию баков и делает ненужным присутствие ПАД-а.

40 в баках это то что нужно, с ними в камере можно до 25-30 дотянуть

Я думаю 240 цифра реальная, на первой ступени импульс на земле может быть правда чуть по меньше, но зато на верхней можно и 260 и 280 получить если постараться, а влияет изменение импульса 2-ой ступени по сравнению с 1-ой в несколько раз больше.
Работать надо и еще раз работать. Необходима технология производства движка с рубашкой охлаждения.

zs3000, 17.09.2003 19:43:18:

Эта мысль здравая, так как в случае криогенных компонентов оба их можно подавать давлением собственных паров, что унифицирует конструкцию баков и делает ненужным присутствие ПАД-а.

 

Если ты имеешь в виду давление за счёт испарения из-за притока тепла через стенки бака, то не получится, это слишком медленное испарение и неконтролируемое. Или ты будешь делать систему контролируемого подогрева?

И был испытан? А можно параметры поподробнее, фотки? Интересно как ты сделал форсунки, и почему же не задумывался об охлаждении?



Дык есть же астра и ПРОПИП?



Я это и имел в виду.



280 нам не грозит совершенно, даже вакуумный. Вакуумный 250 - м.б.



ПАД - это слишком много геммороя, лучше просто баллон с гелием например или азотом.



Какой именно движок. Если двухкомпонентный - то сталь-медь, больше вроде не из чего.



Насосу, ты уже и на УВТ замахиваешься? Не разу не прожгя ни одного ЖРД?



Пневмопривод насоса.



Хрень редьки не слаще, это фактически ТНА со всеми его проблемами, путь упрощенная версия, но проблемы все равно на месте. Я не думаю что в обозримом времени даже американские любители сделают такое.



Почему это ты думаешь так? ) УИ первых кислород-керосинок был чуть выше 200 с, почему ты считаешь, что у нас получиться лучше, чем у Глушко?

>Необходима технология производства движка с рубашкой охлаждения.

Технология в принципе есть, только не для нас она, с пайкой в вакуумных камерах. Можно представить себе и попроще технологию, с шлицевым соединением и т.п. Вопрос пока для меня скорее не в технологии а в расчете каналов, а дальше уж думать.

zs3000, 17.09.2003 19:43:18:

>ГРД на паре LOX+сапожный клей при давлении 40 атм теоритически выдает до 300-320 сек. Вопрос - ЗАЧЕМ морочиться с ЖРД?
 А кто сказал, что ГРД сделать проще чем ЖРД?

 

Грубо говоря - ГРД это ОДИН баллон а не два.
1. Сопловый тракт - неохлаждаемый, как и в РДТТ(только проще - нет абразива )
2. УВТ - впрыском в закритику сбрасываемого через предохранительный клапан кислорода - 4 автомобильных клапана, управляемых прямо МК.

Еще вопросы? Отвечу

Ник

Конечно я имел ввиду контролируемый подогрев (датчик давления-процессор-нагреватель), а иначе как еще поддерживать постоянное давление подачи?

Я же уже писал, что испытывать не решился. Фотки будут как я в Россию приеду. Форсунок было всего 2, для газообразного кислорода струйная, для керосина- центробежная, сделаны из обычного латунного болта: просверливаетися центральное отверстие, просверливается тангенциальное отверстие, припаивается твердым припоем подводящая трубочка.

А какой геморой-то с ПАД-ом то? Его сделать проще чем газобалонную систему, низкотемпературных составов полно всяких, корпус иожно намотать, теплозащита там лажовая совсем нужна, так как нет эррозионного разрушения. и не нужно редуктора как в случае с баллоном.

А именно потому что после Глушко больше чем полвека прошло, если ты заметил, то я стараюсь базироваться на новейшие разработки и не пытаться делать то от чего все со временем отказались во всем мире. Необходимо использовать наработанные знания, которые наша цивилизация получила за годы освоения космоса, а не стараться сделать что-то, с чего начинал Королев.
Причем это вовсе не значит что что-то более совершенное есть более сложное.
Все что я предлагаю используется серийно, отработано и хорошо себя зарекомендовало, по моему не стоит закладывать в какой-либо новый проект идеи, на которых были построены первые ЖРД, вместо этого надо посмотреть что было сделано за прошедшие годы и как из этого получить выгоду.
>280 нам не грозит совершенно, даже вакуумный. Вакуумный 250 - м.б.
Беру пару керосин-кислород, соотношение 1:2.5, в камере 30 атмосфер, на выходе из сопла 1 атмосфера. Закладываю это все в одну из лучших в мире программ расчета, получаю результат: скорость газа на выходе из сопла 2682 м/с (равна импульсу т.к. давление на выходе равно атмосферному). Потери в реальных ЖРД около 5-6%, заложим в наш движок 15%. и того: 232 единиц удельной тяги на земле.
Беру пару керосин-кислород, соотношение 1:2.9, в камере 30 атмосфер, на выходе из сопла 0.05 атмосфер. скорость газа на выходе из сопла 3378 м/с с учетом потерь (20% т.к. движок меньше и потери больше) 275 единиц уд. тяги при давлении среды 0.05 атм.
С потерями я думаю перезаложился, так как программа учитывает диссоциацию и другие реакции между продуктами сгорания в сопле. Остаются потери на отвод тепла в стенки, неравномерность поля скоростей и торможение потока у стенок. Точные значения будут ясны после испытаний готового движка.

Согласен. Потому и спрашивал.

> А какой геморой-то с ПАД-ом то? Его сделать проще чем газобалонную систему, низкотемпературных составов полно всяких

Меня такие составы всегда интересовали как идеи для низкотемпературных ракетных топлив. Какие составы ты знаешь?

Имелось в виду, что нужно 240 на земле. Понятно, что в вакууме будет больше, но это уже было учтено. Кстати, у меня Пропип выдаёт на земле 240 и в вакууме 300 с УИ - разброс выглядит слишком большим может, ошибка где...



Прожёгши. По-моему .



>Хрень редьки не слаще, это фактически ТНА со всеми его проблемами, путь упрощенная версия, но проблемы все равно на месте. Я не думаю что в обозримом времени даже американские любители сделают такое.

Вообще-то любители делают ТНА, другое дело, что на это не нужно сразу рассчитывать. Тут вытеснительную подачу бы сделать - на орбиту, конечно, вряд ли улетишь, но хоть первый движок прожжёшь. Опять же, насос можно и не турбинный сделать.

Steyr AUG>ТНА на дому построить невозможно!


А почему, интересно?

Любители уже давно делают "в гаражах" турбореактивные двигатели - и не только в США, но и по всему миру. Как с использованием промышленных колес турбин и компрессоров (от турбонаддувов), так и полностью самодельных.
Некотрые из недавних любителей даже бизнесы открыли - "киты" для авиамоделистов продают, запчасти, балансировочные приспособления и т.д.
Диски микротурбин на заказ делают

ТНА в принципе не сильно от ТРД отличается. Так что тому, кто имеет доступ к станкам, изготовление простого ТНА вполне по силам.

[html_a href='http://astronautix.com/stages/diamant1.htm' target='_blank']http://astronautix.com/stages/diamant1.htm

Хм, оказывается, Диамант на первой ступени имел вытеснительную подачу... УИ 221 с... Чудеса... Может, так 3 ступени проще окажутся?..

А мне вот эта ссылка понравилась - к сожалению OFF

http://astronautix.com/lvfam/russiles.htm

Вытеснительная с ПАДом и высококипящими компонентами.

Ой как интересно ! Я опять отвлекся, а тут опять кучу всего наговорили !

Мне тяжело судить о преимущества ГРД перед ЖРД, поскольку я этим вопросом специально не занимался, но скажу только, что в декабре прошлого года был произведен пуск какой-то ракеты, которая считается чуть ли не самой крутой разработкой НАСА, так вот эта ракета имела ГРД. Более того - в статье, которую я читал, говорилось, что эта технология считается чуть ли не самой передовой (не считая Aerospike ) и вообще - будущее в небольших носителях - за ГРД.

Часть проблем создания ГРД и ЖРД - совпадают. Но есть много разного. ГРД выглядит проще. Но только выглядит.

Насчет технологии - я не знаю, что себе думают москвичи, но я купил год назад в "Библио-Глобусе" книжку которая называется открытым текстом: "Технология производства ЖРД". Там описаны заводские технологии и нюансы производства ЖРД, ТНА, ПАД, баков, регуляторов... Я понимаю, что книжка - одно, а реалии - другое, НО! Без высокотехнологичной производственной базы - в любом случае далеко не поедешь! А некоторые технологии из тех, которые там описаны, можно повторить в обычных заводских условиях.

И еще одно - для того, чтобы что-то Сделать, нужно это Делать!

Нельзя понять почему такой двигатель не работает, до тех пор, пока он не сделан в метале и не испытан.

Нельзя бесконечно обговаривать одно и то же. Нужно ставить ДОСТИЖИМУЮ цель, обсуждать проблемы ФИКСИРУЯ РЕЗУЛЬТАТЫ и ФОРМИРУЯ ВИД ИЗДЕЛИЯ, после чего, когда все согласны и замечания начали повторятся - значит проект готов для реализации в металле. Понятное дело, это сложнее, чем говорить . Понятное дело, что это не так просто. Но это интересно ! И именно поэтому мы здесь сегодня собрались!

Может не хватать средств, может не хватать ресурсов. Если не хватает средств - нужно искать более дешевое решение. Если не хватает ресурсов или не доступна технология - нужно искать доступ к технологии или изменить изделие, чтобы использовались доступные технологии. В моем случае, например, наиболее дефицитным ресурсом является время. Но когда есть время - я что-то делаю.

По моему скромному мнению одним из слабых мест НЕКОТОРЫХ ТЕМ форума является отсутствие реальных разработок. Нельзя обсуждать форсунку, которая никогда не будет сделана! Вернее, можно, но до бесконечности !

Обратите внимание на темы, где есть реальные разработки - например двигатель с торцевым горением и испытательный стенд. Есть реальные разработки, так и обсуждение гораздо более предметное!!!!

Вот! Выговорился! И чего это меня понесло !

Ой! И действительно! Я посмотрел на таблицу мощностей модельных электродвигателей и был немножко обескуражен. Все не так радужно, как я думал.

Реальный двигатель наибольшей разумно доступной мощности выглядит примерно так:

мощность двигателя с редуктором 2:1 - 300 Вт
обороты на валу редуктора - около 7000-10000 об/мин
вес - 300 гр.
вес аккумуляторной баттареи 300мАh - около 300 гр.
стоимость - около 67 Евро



Тогда, если пойти от мощности насоса в 300 Вт, получается тяга в 25 кг !
Сергей посчитал, что тяга 250 кг - это расход 1 литр в секунду. Тогда тяга 25 кг - расход 100 грамм в секунду. Время работы 30 сек - 3 литра.

300 гр - мотор
500 гр - грубо эл. аккумуляторы
600 гр - насос топл/окисл
1000 гр - камера сгорания
300 гр - арматура

4000 гр - баки+корпус
3500 гр - топливо+окислитель

Всего получается 10200 грамм масса ракеты
Весовое совершенство: 1.9

Т.е. - медленно, но взлетим !

Ну в том -то вся и проблема, что мы не можем строго следовать сложившейся технологии, а значит оставаться в рамках наработанной эмпирики. С другой стороны, поскольку мы не профессионалы, мы не можем и отклонения прикинуть. Посему получаеться, что сложный движок будет делаться с большим запасом, в т.ч. по УИ. Прописная истина, но некоторые в нее упорно верить не хотят.



Кстати организационно и это весьма не просто.



Большая проблема в том, что все мы разбросаны по континенту, у всех нас разные возможности, интерес то вспыхивает то гаснет, врямя то есть, то нет.



Поэтому наш с авмичем проект минималистичен, но все равно постоянно натыкаемся на проблемы - например никелевую сетку нужных размеров негде достать.



Очень грубо. Если взять хорошие по всем параметрам литий ионки, то необходимые нам 0,4 Вт*ч со всеми потерями (наверняка понадобяться преобразователи) можно взять с 100 грамовой баттарейки, только вот отдать ток в 50 скажем ампер она при всем желании не сможет.



Меньше 2 g никак не годиться, у нас однако аэродинамическая или гироскопическая стабилизация, а значит нам надо минимум 50 м/с при сходе с рельсы. Если рельса 5 м - то скорость будет 45 м/с - может и хватит. Однако это все на пределе.

Плюс мне не очень понятно, как 2 литра кислорода иметь точно к моменту запуска? перекись хоть можно расходомером учитывать при заливке, а кислород?

CaRRibeaN, 19.09.2003 16:48:06:

Меньше 2 g никак не годиться, у нас однако аэродинамическая или гироскопическая стабилизация, а значит нам надо минимум 50 м/с при сходе с рельсы. Если рельса 5 м - то скорость будет 45 м/с - может и хватит. Однако это все на пределе.

 

Эта проблема - на самой верхушке айсберга и может быть просто решена применением твердотопливных ускорителей (ускорителя) с целью придания ракете скорости необходимой для аэродинамической стабилизации.

Могу подкинуть еще темку для размышения - "прямоточка".

Polnostyu soglasen, tolko vot chto ti predlagaesh v kacestve okislitelya? S soedineniyami azota I svyazivatsya ne hochu, perekis toje ne bezopasna. Krome LOX nicego i ne ostaetsya. Da i pora uje s nim nauchitsya rabotat to, Korolev eshe v 30-e godi eto delal, trudno predstavit kakoe oborudovanie togda u nih bilo.

Vot i I o tom je, nu i chto chto v jrd 2 baka, esli osvoil tehnologiu izgotovleniya, to hot 1 hot 10 - raznici netu.
A vot kakie misli po povodu togo, chtobi ognevuu stenku dvigatelya vipolnit kak odno celoe iz medi metodom galvanoplastiki?
>И еще одно - для того, чтобы что-то Сделать, нужно это Делать!
Eto samoe glavnoe! Nado raschitivat, delat ispitivat, vnosit popravki, delat, ispitivat!
Nu ved ne tak to slogno v konce koncov etot dvijok sostrypat, dlya nacala vse chto nam nujno-eto lish dvijok s rubashloy ohlagdeniya, cherez kotoruu budem propuskat obichnuu vodu iz krana. Rashod zavedomo v neskolko raz bolshe i ohlagdenie budet obespecheno. Metodom galvanoplastiki mojno sdelat i kameru i soplo i kanali i forsunki goruchego, vse v odnom kuske metalla. Potom podkrepit vse narujnoy obolochkoy, vvintit 3 centrobejnih forsunki okislitelya i vse!
P.S. Sorry za bukvi, I s hati, gde kirilicu na klave nacarapal, uje uehal.

При некотором не совсем раздолбайском подходе - очень даже ничего.



Для начала бы неплохо ТЗ написать на параметры, и посчитать хотя бы самые прикидочные величины, типо потребной скорости/расхода через каналы рубашки охлаждения, геометрию камеры и внутренней стенки. Это как раз требует минимум усилий.



Так, а подробнее? Форсунки из меди делать - не самая лучшая идея. Вообще мне не очень ясны преимущества гальванопластики... почему бы просто не взять медный кусок и обработать на фрезере?



Да вообще элементарно, гыгы, но только вот элементарно это все, когда на форуме пишешь. Даже посчитать на газодинамику, термодинамику и прочность - и то не каждый сделает. Железяки сделать, а уж тем более испытать...