Миниморум, часть 5

По поводу встраивания - слышал, что есть всякие оболочки к Астре. С базой данных по конкретному применению включительно.

2 Пироман: Об авторе Астры: это не Белов Б. Г., а Трусов Б. Г.

Вот что выводит мой экземпляр:

Кстати, Евгений Рошаль не имеет отношение к Астре. Это Астра плохо стерла копирайт оболочки, из-под которой ее запустил
Из билда FAR'a видно, что он у меня чуть-чуть младше Астры :o

Только что показали как с МКС спутники "НаноСат" руками запускают. Кидают выйдя в космос. прикольно.

Кармак пропагандирует кстати именно с нулевой скорости "довыводить" - с жидкостной верхней ступенью с массовым числом 15 и удельным импульсом 280-290 секунд.

Хотя я ему и пытался доказать в форуме, что это бред и фантазии

А чем идея с вертикально летящей первой ступенью так недопустимо плоха? И о каком форуме речь?

Похоже, Кармак отказался от перекиси:

Serge77> Похоже, Кармак отказался от перекиси:
Serge77> http://www.armadilloaerospace.com/n.x/Armadillo/Home/News?news_id=296

Да мы знаем уже. У нас моторы попроще. Авмич, правда, тоже желает садиться на двигателе, очень его впечатляют висящие табуретки, но я с ним не согласен. Режим висения - самый тяжёлый для СУ, наверное, даже тяжелее, чем трансзвук, мне, честно говоря, лень ломать зубы об этот режим, который в настоящих полётах вряд ли понадобится...

А ещё я в арокете разочаровываюсь.

>А чем идея с вертикально летящей первой ступенью так недопустимо плоха?
>И о каком форуме речь?

Идея с вертикально летящей первой ступенью хороша, даже очень - она обеспечивает ее спасаемость и повторное использование без организации районов падения и транспортировки обратно. Идея довывода после этого на 1 ступени тоже очень хороша, но явно нереализуема в любительских условиях.

В любительский двигатель с уи 280-290 секунд я верю слабо, в возможность достижения массового числа 15 верю еще меньше - это же чуть ли не предел, достигнутый даже в профессиональных ракетах, кроме случаев balloon tanks, который как изготавливать, так и обслуживать в любительских условиях явно не получится.

Две ступени для довывода - другое дело, перекисно-керосиновые с уи ~260 секунд и массовым числом ~8 - несколько кило нагрузки вывести смогут, при его заданном изначальном весе второй ступени 600 фунтов. Вторая ступень все равно будет падать на дальности в пару тысяч километров и из его Техаса окажется в океане. В качестве двигателя второй ступени можно применять даже Atlas LR-101 с высотной насадкой на сопле.

Форум xprizenews.org, сейчас практически мертвый.

>>А чем идея с вертикально летящей первой ступенью так недопустимо плоха?
anovikov> Две ступени для довывода - другое дело, перекисно-керосиновые с уи ~260 секунд и массовым числом ~8 - несколько кило нагрузки вывести смогут, при его заданном изначальном весе второй ступени 600 фунтов. Вторая ступень все равно будет падать на дальности в пару тысяч километров и из его Техаса окажется в океане. В качестве двигателя второй ступени можно применять даже Atlas LR-101 с высотной насадкой на сопле.

Должен сказать, что все желающие вертикально запускать первую ступень так охотно разбрасываются характеристической скоростью, что просто жуть. Фактически, они предлагают воздушный старт, только с высоты не 10 км, а 100-200. Но ведь это означает большие боковые нагрузки на конструкцию 2 и 3 ступеней - разворот по тангажу нужно выполнить за несколько секунд вблизи апогея, максимум за несколько десятков секунд, его ж нельзя начинать до того, как ракета пройдет все плотные слои атмосферы, а дальше времени остаётся совсем мало. Т.е. начинать разворот нужно не ниже 70-80 км, а к 100 км его нужно уже завершить, если ракета летит со скоростью 6 махов (2 км/с), у нас на всё про всё 10 секунд. Т.е. разворот на 9 градусов в секунду, в среднем, это примерно 15 градусов в секунду в пике и ускорения угловые не меньше 20 градусов в секунду за секунду. Т.е. треть радиана в секунду в квадрате.

Что будет с жидким топливом в таких условиях? какие нужны двигатели прижима? Разворот с работающим маршевым двигателем второй ступени не проходит, нагрузки на конструкцию ещё больше, а потери ХС за разворот превышают 100 м/с. Это при том, что мы уже положили на алтарь вертикального старта 2 км/с

Прикиньте необходимые управляющие моменты и нагрузки на конструкцию.

Двух ступеней любительского изготовления на перекись-керосиновых движках совершенно явно не хватит на достижение ХС в 8 км/с. Кроме этого, при таком варианте необходимо наличие на третьей ступени системы управления, что резко утяжеляет конструкцию.

При достижении всех 8 км/с одной ступенью (точнее, нужно 7,7 км/с - остальное нам добавит вращение Земли, да и орбитальная скорость не 8, а 7,9 км/с, но всё же, всё же...) некоторые предлагают сделать её сферической, и запускать "прямо на боку", но при этом проблемы прочности ещё острее.

Извините что вмешиваюсь тут в вашу дискуссию.
Но просто увидел несколько откровенно слабых мест в обосновании ключевых моментов конструкции.
Возмем например такое вот противоречие. Делать все предлагаеться "на коленке", т.е. максимально просто и технологично. И из этих соображений выбираеться вытеснительная система подачи. Все логично.
И ТУТ ЖЕ выбираеться давление 80!!! атмосфер для баков из КОМПОЗИТНЫХ!!! материалов(что на 99% подразумевает в домашних условиях стекловолокно+эпоксидку) с пассивацией ИЗНУТРИ!!! алюминиевой пленкой толщиной аж 0.5mm (вот прямо 0.5). Под кислоту между прочим. Азотную.

Менее пригодную к изготовлению в домашних условиях конструкцию придумать сложно.
1. 80 атмосфер - это совсем не шутки. Осколки от этого бака и брызги кислоты разлетяться на расстояние до 300 метров.
2. Как проверить его изнутри на отсутствие раковин на стыках - не скажут даже на многих серьезных фирмах. Грубо говоря под давлением инертным газом или водой + газом проверили - все Ок. Залили кислоту - рвануло. Как ИЗНУТРИ проверить РАВНОМЕРНОСТЬ ТОЛЩИНЫ нанесения пассивировки - ХЗ. Это вообще нереально где бы то ни было за очень неприличные деньги.

А если подумать в другую сторону? Чем плоха насосная система? Ничем на мой взгляд. Вот говорят, нужен турбонасос. А нафиг он нужен при расходе 3-5, ну 10 литров в секунду?
Турбонасос ставят на большие движки, ибо там нужен расход в тонны в секунду. 10 литров в секунду - это извините, расход погружного насоса для полива садовых участков. А где для него брать электроэнергию?
Ну перекись же есть у вас? Берем к примеру самый легкий движок внутреннего сгорания, желательно воздушного охлаждения. Все что нужно, это чтобы он выдавал несколько киловатт на те 200-300 секунд которые работает ЖРД. Можно авиамодельный. Можно от мопеда 50 кубов, 100 кубов, 150 наконец, или 30 киловатт примерно.
Итого получаем 50 кг а то и больше экономии веса на баках. Движок, на оси 2 центробежных насоса, рубашка охлаждения спилена начисто и вообще все лишнее, болгаркой. Вокруг головки обмотана несколько раз трубка, перекись греется, проходит любой сепаратор пара, кислород в коллектор ДВС. Можно присобачить ЛЮБОЙ генератор и использовать вообще готовые центробежные бытовые насосы с электроприводом практически без переделок, они почти полностью пластиковые и 3 минуты в кислоте проживут. Заодно можно с помощью несложной электроники управлять расходом как угодно и получить бортовой источник электричества дикой для ракеты мощности. Вес конструкции явно меньше экономии веса на баках.
Спасибо за внимание.

Кстати, ДВС кроме всего прочего как подочные продукт выдает выхлопные газы. Ими можно наддувать баки слегка. Правда в них много водяных паров. И перекись нужна с высоты километра 3-4, до этого он отлично будет работать на забортном воздухе. Но это уже усложнение, а надо бы попроще Топливо лучше родное, бензин.
Кстати, движки на перекиси и керосине применялись в торпедах времен второй мировой, и их теория очень основательно проработана. Правда там вес под сотню кг, но зато бешеные обороты и очень неплохая мощность. Надежность тоже очень высокая.

russmice>
Под кислоту между прочим. Азотную.

 

Вроде под перекись все? или я проспал уже переход на азотку?

russmice>
10 литров в секунду - это извините, расход погружного насоса для полива садовых участков.

 

Насосы конечно разные бывают, но тот что на садовых участках (не на латифундиях) используют - 10 литровое ведро дОООлго наливают. секунд 40 тосно.

russmice>
Ну перекись же есть у вас?

 

Перекись значит. Или азотка?

russmice>
несколько киловатт на те 200-300 секунд которые работает ЖРД. Можно авиамодельный. Можно от мопеда 50 кубов, 100 кубов, 150 наконец, или 30 киловатт примерно.

 

Освежи свои данные по литровой мощности ДВС, не теоретической под 400 лошадок с литра а практической. Это примерно 50-60 для мопедных, мотоциклетных. Лошадка = 736 Вт. дальше посчитай.

russmice> Итого получаем 50 кг а то и больше экономии веса на баках.

 

Неполучаем.

Про мощность модельных движков это вы сгоряча , они очень мощные, литровая мощность у рекордных до 1000лс/л

Вот для примера двигатель калильный МДС-10КР2У-С1, обьем 10кубов,вес 800гр, мощность без резонансной трубы 2.2квт при 19000об, с трубой 22000об при 2.8квт

это 299 и 380 лс на литр при маленькой мощности.

Человек же говорил о 30 КВт или 41 лс при 150 кубиках - я и написал что реальные цифры скромнее.

про рекордные ДВС можно и не вспоминать учитывая бюджет проекта.

Как будут работать рекордные ДВС в условиях сверхвысокогорья?

2 termostat :
Вообще говоря непринципиально, какое топливо и окислитель будет использоваться как основное. Необходимое количество перекиси для работы ДВС посчитать несложно. При использовании азотки с керосином потребуеться дополнительная емкость для перекиси. При использовании перекиси с керосином эта емкость не потребуеться. Вот и вся разница.

Теперь о мощности. Все расчеты для мощности ДВС основываються на
1. Работа на воздухе. Возможно с наддувом.
2. Наработка на отказ - часы (модельные двигатели), сотни часов (авиадвигатели и двигатели гоночных аффто и мото), десятки часов (скутерные моторы), десятки ТЫСЯЧ часов (майнстрим - авто, мото и т.д).
В силу второго пункта обороты, т.е. количество циклов в секунду, вообще говоря искусственно ограничивают.

Что у нас :
1. Работа на КИСЛОРОДЕ или смеси КИСЛОРОДА с воздухом. Что уже дает мощность выше в 3 раза на цикл. Эих 3х раз конечно не достичь видимо по конструкционным причнам, но близко к ним подобраться можно.
2. Наработка на отказ - сотни секунд. Или 2-3 тысячи секунд если использовать ДВС как источник энергии на всех этапах от подготовки старта. Т.е. обороты можно задрать до очень высоких пределов определяемых конструкционно.

Преимущество модельных и малых по рабочему обьему мото двигателей очевидно - высокие обороты. 19000 оборотов - это уже 20% от скорости ТУРБОМОЛЕКУЛЯРНОГО насоса. Т.е. это МНОГО. Еще одно преимущество - вес. Они изначально рассчитаны на малый ресурс, десятки часов, поэтому и так уже форсированы - > высокая удельная мощность=малый вес.


Про экономию веса на баках не вкурил. Ежу понятно, что наддутый несущий бак будет тяжелее ненаддутого.

Теперь о условиях работы. Все оборудование должно работать с высокой продольной вдоль оси ракеты перегрузкой. В условиях низкого давления между прочим. При наддувной схеме вытеснения нам понадобиться арматура, т.е. клапаны, регуляторы, редукторы и т.д. Промышленный ширпотреб брать в этом случае НЕЛЬЗЯ. С самодельными тоже все не просто. КАК поведет себя какой-нибудь регулятор давления или редуктор, когда на его рабочее тело действует перегрузка скажем 10-20g, предсказать сложно. Это зависит от:
1. Его конструкции. А они между прочим все на пружинках. Т.е. представте себе трубу длинной в метр, в которую чтото налито, и на это чтото вдоль оси трубы действует 20g. Это между прочим УЖЕ 2 атмосферы, которых нет на старте. За бортом было атмосферное давление, стало 0. Еще одна атмосфера.
2. Его ориентации относительно вектора перегрузок. Там могут использоваться всякие штоки, золотники и прочие деталюшки, изначально при проектировании оттарированные на определенные условия, а именно за ботом атмосферное давление и никаких перегрузок нет. Т.е. проще говоря заклинит какой нибудь шток и привет.

Что мы имеет для ДВС. Вообще говоря ДВС сделанное промышленным способом и форсированное, высоких знакопеременных перегрузок не боиться. Особенно модельные. Там НЕТ ничего движущегося и крутящегося кроме собственно коленвала, поршня и шатуна. С низким забортным давлением сложнее. Проблема в смазке. В ДВС сальники герметичные, и смазка идет через топливо+масло поступающее в картер для двухтактного ДВС, т.е. проблемы смазки самого ДВС нет. А вот то что будет к нему прицеплено на вал, ОБЯЗАНО иметь хоть сколько нибудь герметизированными все места где нужна смазка. Или использовать смазку рабочим телом, или использовать сухое трение. Иначе смазка будет КИПЕТЬ. Выкипит ли она вся за 200-300 сек при полностью открытых парах трения в вакууме, или нет - ХЗ. Эксперимент нужен. Современная моторная синтетика с высокой молекулярной массой я думаю не выкипит, очень длинные молекулы. На крайняк можно использовать трансмиссионное масло, какое нибудь GL-6, у него очень большая вязкость, но при кипении да еще и нагретое оно будет эквивалентно по вязкости менее вязким маслам.

Тонкий момент забыл. Если в качестве окислителя использовать в ДВС чистый кислород, будут проблемы. Во первых топливо будет гореть сразу в коллекторе и далее везде. Но при использовании перекиси чистый кислород получить не очень просто. Во вторых в кислороде горит и смазка, хорошо горит. Т.е. смазку надо будет подбирать. Зато проверить все кроме работы под пергрузками можно досконально и на несложном стенде.
Так что оптимально использовать в качестве окислителя парогаз, несепарированный или частично сепарированный. Т.е исскуственно снизить мощность на цикл. например с 3х кратного увеличения на чистом кислороде опуститься до 1.5 кратного на слегка сепарированном парогазе. Получим для того движка котрый здесь привели МДС-10КР2У-С1 3 киловатта на литр или 3 кВт/кг. И это при АТМОСФЕРНОМ давлении в коллекторе. Во как. Что нам мешает получить давление в коллекторе выше атмосферного во столько раз, сколько нам нужно?
Но даже при таких цифрах мы полум 20-30 кВт на 10 кг веса шалабушки, + горючее,+ окислитель, + что оно будет крутить (насос, генератор и т.д). Можно уложиться в 50 кг? По моему можно. Какова надежность? Эээ ... Поставьте 2, поменьше, но ИМХО и так высокая на столь короткий ресурс. В общем принципиальных пороков в такой схеме наддува я не вижу. К тому же она решает массу вопросов, например откуда брать электричество на борту, как управлять расходом в ЖРД (качайте сколько нужно=регулируйте обороты ДВС или в случае электрики еще проще, регулируйте обороты насоса).

Мда... У нас компоненты топлива - керосин и перекись водорода, азотной кислоты нет и никогда не было, равно как никогда не было и проблемы разлетающихся осколков бака и струй кипящего яда. Иными словами, вытеснительная подача по-прежнему "руль немеряный" и городить микро-ДнепроГЭС необходимости нет.
Но вот в виде отдельной исследовательской задачи мне эта проблема нравится. Товарищ russmice, ты б вот посчитал всё (начиная с обоснования величины массы в 50 кг, которую вроде получается сэкономить, мощности, которая требуется насосу, и цены и доступности ДВС на необходимую мощность), да выложил для всеобщего обозрения. Числа убеждают надёжнее, чем крики "да всё не так, да я лучше знаю!!!". А?

О.Л.> Мда... У нас компоненты топлива - керосин и перекись водорода ...

Мне нужно знать необходимое давление на срезе форсунок, обьем топлива и окислителя, секундный расход топлива, секундный расход окислителя, общее время работы.
Кстати, дык на каком давлении наддува вы сошлись? Т.е. сколько изначально давление в системе наддува? Все 5 серий осилить не смог, так что не понял какое давление выбрано в итоге.

По поводу "немерянного руля". Вытеснительная система действительно немерянный руль. При давлении в системе наддува намного больше 200 атмосфер. Например в ЗУР. Кованный шарик, внутри ОСУШЕННЫЙ воздух, давление 200-300 атмосфер. Примеры: С-75, С-125. Чем накачивать будете?
Кстати по поводу разлетающихся баков. Я видел результат взрыва ресивера компрессора как раз для накачивания системы вытеснения ЗУР 75го комплекса. По ошметкам которые остались от 25 тонной будки ловко определили что заводской брак сварки ресивера :ph34r: Хотя неофициальная версия - забыли прочистить дырку для слива конденсата, там даже летом намерзает лед, в результате где-то что-то примерзло в арматуре. Но тогда виноваты разработчики, а комиссия была от их конторы Ресивер около кубометра, давление около 200 атмосфер, дык вот куски этого ресивера и за 400 метров улетели.