Одноразовые vs многоразовые

Теги:космос
 
1 2 3 4 5 6 7 45
LT Bredonosec #12.11.2006 21:39
+
-
edit
 
ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?
Voeneuch, учи физику, манажор ))  

_B1_

опытный

Bredonosec> ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?

Можно про сопла внешнего расширения (преимущественно - штыревые сопла) почитать здесь:

Плюс-минус глава (кнопки пролистывания - внизу)

Только КПД у них такой же как у обычного сопла. Отличительная особенность сопел внешнего расширения - они, в отличие от круглых сопел, работают на расчётном (наиболее эффективном при данных условиях) режиме при перерасширении (при давлении окружающей среды выше расчётного).
То есть, при использовании таких сопел отпадает необходимость в применении сопловых насадков. Кроме того, они существенно короче и легче традиционных сопел.

Их основной недостаток, ограничивающий их применение - существенные трудности с охлаждением: поверхность такого сопла (и особенно критического сечения) намного больше чем у обычного - расхода компонентов не хватает для надёжного охлаждения.
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  
Это сообщение редактировалось 12.11.2006 в 22:10
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★

Bredonosec> ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?

В это статье 404. Страница не найдена есть подробные рисунки - но это ЖРД. А ПВРД будет выглядеть как половинка этого ЖРД.

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
LT Bredonosec #12.11.2006 23:36
+
-
edit
 
>То есть, при использовании таких сопел отпадает необходимость в применении сопловых насадков. Кроме того, они существенно короче и легче традиционных сопел.

>Их основной недостаток, ограничивающий их применение - существенные трудности с охлаждением: поверхность такого сопла (и особенно критического сечения) намного больше чем у обычного - расхода компонентов не хватает для надёжного охлаждения.
Открыл. Чувствую себя тупицей, бо и не представлял, что такое вообще возможно, и потому, что местами понимание пропадает..
насадки - это нечто встраиваемое для заранее известной работы в других условиях? Или некий механизм саморегулирования?
С поверхностью не понял: если их размер существенно меньше, почему поверхность намного больше? Понятно, что площадь поверхности критического сечения больше (в крайнем случае - околодвукратно, а так меньше), чем сопла из только внешнего контура, но по сравнению с цепочкой мелких сопел по окружности - поверхность меньше, значит, и охлаждать по идее, не должно быть тяжелее. (руководствуюсь аналогией с ТРД - на первых цепочка обычных камер сгорания, потом - постепенный переход к кольцевым)

Ник, пврд - прямоточный воздушно-реактивный? Это ж вроде просто "труба" - вход, конфузор, диффузор, в расширении впрыск и поджог топлива, и далее сопло сверхзвуковое. А половинка жрд, который понимаю как закрытую камеру сгорания (не считая 2 форсунок - для топлива и окислителя)+ сопло, это..... даж не знаю как резать, чтоб похоже на пврд вышло.
Voeneuch, учи физику, манажор ))  

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Кстати, а я вот подумал - мы все так уверенно говорим, что шаттлы, дескать, очень дорогие, просто бяка и провал.
А так ли уж они непропорционально дороги?

Ведь шаттл - это не только ценный мех, но и два, три... тьфу! то есть шаттл - это не только до 29 тонн груза (ну, пусть реально 24), но и куча астронавтов - 7 человек легко.

Вывести 30 тонн груза в пересчёте на "Протон" будет стоить порядка 60 млн. (это по нашей себестоимости, а не рыночная цена).
Но поскольку "Шаттл" - не наша птичка, сравнивать надо с их ценами - значит, выльется такая ПН не меньше, чем в 150 млн. (ежели по 5000$ за кг - среднерыночная цена)

7 человек экипажа - это два "Союза" с хвостиком. Сколько стоит пуск КК "Союз" - тайна сия велика, но судя по всему - от 20 до 60 млн. Вилка, конечно, велика, но...
Значит, 7 человек нам бы обошлись где-то от 50 до 150 млн.
Хотя и с "Союзом" сравнивать, конечно, некорректно - сравнивать надо бы с их одноразовыми кораблями, посмотрим, сколько CEV будет стоить.

Выходит, что то, что делает шаттл, одноразовыми носителями и кораблями можно сделать минимум (если у нас) за 110-200 млн.
"У них" - самый минимум за 200 млн., вероятнее, и 300 млн.

Полёт же шаттла стоит, если ничего не путаю, от 120 млню (ранние пуски, если не путаю) до 500 млн.

Шаттловские плюсы - возможность возвращения груза (хотя бы с МКС - возвращают же), бОльший по сравнению с "Союзами" обитаемый объём, более "мягкий" старт (3g против 5g), наличие манипулятора...
Может, плюсики-то стоят разницы в цене, не такой уж колоссальной?
Тем более что непонятно еще, чему та разница равна.
 

_B1_

опытный

> насадки - это нечто встраиваемое для заранее известной работы в других условиях? Или некий механизм саморегулирования?
Традиционное сопло работает в оптимальном режиме только в том случае, когда давление на срезе сопла равно давлению окружающей среды. Когда двигатель, расчитаный на работу в атмосфере покидает атмосферу - в вакууме он выдаёт мЕньший удельный импульс (и тягу), чем мог бы дать, будь у него сопло подлиннее (но в этом случае была бы меньше тяга в атмосфере).
Сопловой насадок - дополнительная (коническая) часть сопла. Когда требуется увеличить геометрическую степень расширения сопла (для увеличения эффективности работы в условиях изменившегося давления) - насадок надвигается спереди (со стороны носа ракеты) на сопло так, что образуется более длинное сопло.

> С поверхностью не понял: если их размер существенно меньше, почему поверхность намного больше?
Площадь сопла, кажется, несколько меньше, но существенно больше площадь камеры сгорания и длина периметра критического сечения - наиболее теплонагруженых участков камеры двигателя.

> но по сравнению с цепочкой мелких сопел по окружности - поверхность меньше, значит, и охлаждать по идее, не должно быть тяжелее
Собственно, на амерском движке XRS-2200 именно так и сделали. Там линейный двигатель, и камера сгорания набрана из множества небольших. Вполне себе работает.
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  
LT Bredonosec #13.11.2006 00:58
+
-
edit
 
>насадок надвигается спереди (со стороны носа ракеты) на сопло так, что образуется более длинное сопло.
ага, значит, регулируется в полете.. Жаль, на соплах РН не видал.
>Собственно, на амерском движке XRS-2200 именно так и сделали. Там линейный двигатель, и камера сгорания набрана из множества небольших. Вполне себе работает.
- и эта схема легче охлаждается, чем кольцевая (штыревая)? Периметр ведь еще больше! В (для случая касания кругов) 1,57раза (пи/2)
равно как и общая площадь камер сгорания выходит больше..
Voeneuch, учи физику, манажор ))  
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★

Bredonosec> Ник, пврд - прямоточный воздушно-реактивный? Это ж вроде просто "труба" - вход, конфузор, диффузор, в расширении впрыск и поджог топлива, и далее сопло сверхзвуковое.

А теперь РАЗРЕЖЬ ЕГО ВДОЛЬ. Оставь только верхнюю половинку, которая является нижней поверхностью самолета - его днищем

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  

_B1_

опытный

> ага, значит, регулируется в полете.. Жаль, на соплах РН не видал.
Редко применяется. В настоящее время во всём мире, емнип, используется всего несколько РН с такой примочкой.

> - и эта схема легче охлаждается, чем кольцевая (штыревая)? Периметр ведь еще больше! В (для случая касания кругов) 1,57раза (пи/2)
> равно как и общая площадь камер сгорания выходит больше..
Собственно, КС можно сделать наборной что для линейного двигателя, что для кольцевого. Площадь КС и перимерт критики при этом могут быть одинаковы (если кол-во камер одинаково).
А вот линейное сопло охлаждать легче, т.к. при равной площади выходного сечения сопла (площадь проекции поверхности сопла на плоскость, перпендикулярную оси двигателя) и длине, площадь поверхности линейного сопла больше. Следовательно, тепловой поток меньше.
Если я, конечно, ничего не путаю...
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  
DE Cormorant #13.11.2006 14:47
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★☆
Cormorant>> и двигатель чтоб "самооптимизирущийся" по типу aerospike...
Dem_anywhere> В начале и в конце сильно разная тяга нужна - на порядок минимум. Не то, чтобы единственный двигатель нельзя было настолько заоптимизировать - но массы ПН на орбите он сожрёт на порядок больше...

расчеты нельзя нигде посмотреть?
а то что сам бак легче? не возим много движков?

Dem_anywhere> Так что как минимум два.

на линейных аэроспайках тягу можно было регулировать отключением секций
A cormorant volavit postea volat praeteritum.  

_B1_

опытный

Собственно, не только на линейных - на любых двигателях с количеством камер сгорания, отличным от единицы :)
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  
+
-
edit
 

foogoo

опытный

Fakir> Кстати, а я вот подумал - мы все так уверенно говорим, что шаттлы, дескать, очень дорогие, просто бяка и провал.

Бяка и провал, не потому, что дорого, а потому, что надежность не соответствует проектной.
 
+
-
edit
 

foogoo

опытный

Fakir> 7 человек экипажа - это два "Союза" с хвостиком. Сколько стоит пуск КК "Союз" - тайна сия велика, но судя по всему - от 20 до 60 млн. Вилка, конечно, велика, но...
Fakir> Значит, 7 человек нам бы обошлись где-то от 50 до 150 млн.

А семерых за раз нужно не так уж часто.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Нужно или не нужно - вопрос отдельный. Есть мнение, что - нужно. По кр. мере иногда. Но это вопрос, повторяю, отдельный - а главное определиться: является шаттл исключительно дорогим или нет? Выходит, что похоже - нет. При всей его кривизне.

А надёжность - тоже отдельная песня. Обе катастрофы из-за рас3,14здяйства по сути, а не из-за принципиальных неустранимых дефектов конструкции.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
>подтверждают возможность создания теплогазовоздушных реактивных двигателей прямоточного типа ТГПВРД с единым принципом и системой теплогазоаэродинамического (ТГАД) разгона, марша, стабилизации и управления беспилотным летательным аппаратом (БЛА) в широком диапазоне до, сверх и гиперзвуковых скоростей полета без единого твердотельного элемента комбинированного силового устройства (КСУ) таких как: пилоны, обечайка, критическая «горбушка» и само твердотельное сопло и т.д. кроме внешней твердой поверхности самого летательного аппарата.

Любопытно в целом. Идея, похоже, восходит к Стечкину - еще он предлагал чуть не в 30-х всякие вариации на тему сжигания топлива под крылом (вроде еще на дозвуковых скоростях).

Кстати, надо отметить, что это не просто сопло внешнего расширения (даже "порезанное"), а штука, судя по всему, несколько более хитрая - близкая к тому, что называется полутепловым соплом:

Занятие 12.

УИ у этой штуки, конечно, несско похуже.
Но может быть, какие-то преимущества для ЛА в целом наиграются за сч. того, что такой движок создаст некую добавочную подъёмную силу.
Плюс вообще со всей аэродинамикой самолёта может интерферировать чёрт его знает как :)
 
+
-
edit
 

Jerard

аксакал

Я согласен Wyvern-ом в том что одноразовая система устойчивей. Дело в том что любая авария в одноразовой системе локальна. А в многоразовой нет. На примере шаттла и союзов, упал Союз (абстрагируясь от эмоций) выяснили в чем причина внесли изменения в конструкцию. Упал Шаттл выяснили причины стали вносить изменения в аппараты! Т.е. после изменений надо снова проводить полный цикл испытаний на надежность и совместимость, на уже построенных аппаратах.
Которые, надо заметить, будут выведены из эксплуатации, а деньги на них уже потрачены пуски запланированы страховые выплаты уже пошли, амортизация и износ идут, неустойки тоже. Аппарат стоит на Земле.
"Остановите Землю — я сойду" (С) Лесли Брикасс, Энтони Ньюли  
+
-
edit
 

Jerard

аксакал

А надёжность - тоже отдельная песня. Обе катастрофы из-за рас3,14здяйства по сути, а не из-за принципиальных неустранимых дефектов конструкции.
 


Отнюдь. Причина в больших накладных расходах на обслуживание. Ну в самом деле, каждый раз разбирать пакет если погода плохая, и устраивать выход в космос после каждого старта... В копеечку вылетит.
"Остановите Землю — я сойду" (С) Лесли Брикасс, Энтони Ньюли  
RU Dem_anywhere #14.11.2006 14:38
+
-
edit
 

Dem_anywhere

аксакал
★☆
Cormorant>>> и двигатель чтоб "самооптимизирущийся" по типу aerospike...
Dem_anywhere>> В начале и в конце сильно разная тяга нужна - на порядок минимум. Не то, чтобы единственный двигатель нельзя было настолько заоптимизировать - но массы ПН на орбите он сожрёт на порядок больше...
Cormorant> расчеты нельзя нигде посмотреть?
Ну если грубо - возьмём например Союз.
Начальная тяга должна быть 400т. Конечная - 30т максимум (ускорение 4g)
Тяга одного "колпака" - 22.5т
Вес движков на старте - 5.870. В конце достаточно порядка 300 кг. - т.е. 5.5 т мы тащим на орбиту за счёт ПН. А она вся 7т - т.е. не на порядок, но почти в пять раз меньше выведем.

Jerard> На примере шаттла и союзов, упал Союз (абстрагируясь от эмоций) выяснили в чем причина внесли изменения в конструкцию. Упал Шаттл выяснили причины стали вносить изменения в аппараты! Т.е. после изменений надо снова проводить полный цикл испытаний на надежность и совместимость, на уже построенных аппаратах.
Если изменения значительные - то испытания всё равно проводить надо.
Но, для многоразовых - изменения вносятся сразу во все имеющиеся корабли (стоимость х N), в то время как изготовление одноразового может даже дешевле стать.
И не факт, что изменения удасться благополучно вписать в старую конструкцию.
Например - есть задача доставить длинномерный груз. Сделать цилиндрическую вставку в БО Прогресса задача несложная, а удлинить шатл - сам понимаешь :)
 
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★

Эээээхххх! Мечты, мечты :)
А ведь поставь на космолет РД-0410 (2тонны массы с защитой, 3,6мх2м, тяга 40тонн , испытан в течении 3600сек на 3,6тонны тяги при Иу 8930м\сек) и получиться аппарат близкий по массогабаритам к Ту-160, причем с той же ПН -только на орбите ;)
И запускать ЯРД можно на высоте за 30км..

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
DE Cormorant #14.11.2006 17:24
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★☆
большая тяга потребна при вертикальном старте :)... сколько тонн тяги надо будет чтобы поднять те же 400 тонн горизонтально?...при качестве 10 это будет 40 тонн - 1 двигатель 300 кг массой.
A cormorant volavit postea volat praeteritum.  
+
-
edit
 

Бяка

имитатор знатока
★☆
Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой. Сложно привести стоимость на одинаковый вес. Стоимость пропорциональна не весу, а площади поверхностей аппаратов.Если габариты "Союза" увеличить в 2,2 раза, то его масса возрастёт в 10раз, а площадь обрабатываемых поверхностей в 4,8 раз(пусть в 5 раз). Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн. Что в 5 раз меньше, чем стоимость "Бурана".
Так что можно считать, что многоразовый орбитальный корабль в 5 раз дороже одноразового (при одинаковом уровне разработки) Стоимость его послеполётного обслуживания равна стоимости предполётного обслуживания. Учитывая всякие неизвестные факторы, можно смело считать, что многоразовый орбитальный корабль становится дешевле в эксплуатации только после обеспечения 10 пусков.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Бяка
>Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
>Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
>Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой.

Исключительно интересная цифирь!
Источником не поделитесь?

>Стоимость пропорциональна не весу, а площади поверхностей аппаратов.

>Если габариты "Союза" увеличить в 2,2 раза, то его масса возрастёт в 10раз, а площадь обрабатываемых поверхностей в 4,8 раз(пусть в 5 раз). Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн.

Ы?! Вы полностью игнорируете тот факт, что КК - это не просто железная банка, львиную долю его стоимости составляют потроха, размеры и стоимость которых либо не зависят от размера КК, либо зависят отнюдь не пропорционально площади поверхности.
Поверхностные (какой каламбур! :D ) оценки еще могут быть кое-как правдоподобны для стоимости "коробки" (хотя, скажем, на "Союзе" и "Буране" явно применяются различные технологии, значит и стоимость может сильно разниться), но никак не для КК целиком.
Скажем, сам КК "Буран" будет явно сильно дешевле "шаттла" - хотя, казалось бы, птички почти одинаковые, размер, форма и т.п., то есть по вашей логике - и стоить должны поровну. Тем не менее шаттл будет дороже хотя бы за счёт того, что на нём стоят три дорогущих SSME.

>Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн. Что в 5 раз меньше, чем стоимость "Бурана".

Одна беда - 65-тонный "Союз" это типичный сфероконь в вакууме, сделать его скорее всего нельзя, т.к. его капсулу вряд ли удастся посадить на "тряпках" ;)

Так что более-менее корректно можно сравнивать лишь затраты на выполнение одной и той же задачи при использовании "Союзов" и "Бурана". Если ваши цифры по ценам верны, то получится примерно следующее:

"Буран" - это 30 тонн ПН и до 10 чел. экипажа.
30 тонн ПН "Союзами" (в смысле, РН) - это примерно 10 млн. рублей (возьмём РН "Союз" с ПН 7 тонн за 2,5 млн.).
10 космонавтов - это больше 3-х КК "Союз". Значит, от 23 до 30 млн. руб. Плюс ракеты (вы ж наверное цифирь для собственно КК привели?) - еще 9 млн.
В сумме - от 40 до 50 млн. руб.

Но этого, конечно, еще мало для сравнения. Потому что денег стоит еще пуск "Бурана", львиная доля стоимости - "Энергия".
Без учёта этих затрат что-то сравнивать невозможно и некорректно.
 
Это сообщение редактировалось 14.11.2006 в 23:13
+
-
edit
 

Бяка

имитатор знатока
★☆
Fakir> Бяка
>>Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
>>Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
>>Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой.
Fakir> Исключительно интересная цифирь!
Fakir> Источником не поделитесь?
Стоимость Бурана - 140млн.
Стоимость Энергии-250млн.
Впервые сообщил Горбачёв. Это печаталось в газетах.
Стоимость Союза - 6,5-9млн.
Стоимость Р/Н Союз-2-2,5млн
Стоимость Прогресса-6млн.
Впервые сообщил Севастьянов. Это тоже публиковалось в газетах.
Цены даны в рублях. Расценки 1981г. Введены в действие в 1983г.

Я третий раз пишу это. В четвёртый - напишу вирус.
 
+
-
edit
 

Бяка

имитатор знатока
★☆
Fakir> Одна беда - 65-тонный "Союз" это типичный сфероконь в вакууме, сделать его скорее всего нельзя, т.к. его капсулу вряд ли удастся посадить на "тряпках" ;)
Элементарно, Ватсон. Посадить на "тряпочках" 22тн. можно. Гляньте на отработку системы посадки боковушек Энергии. А их сажать надо на много аккуратнее. Очень они тонкостенные.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Только в газетах? Жаль... Много непоняток от этого. В частности, стоимости РН - это только железка или пуск целиком?
И который Севастьянов и когда сообщил о ценах на "Союзы"?

Вообще конечно очень интересно было бы поглядеть целиком хотя бы на те газетные сообщения.

P.S. А вот угрожать не надо! :D
 
1 2 3 4 5 6 7 45

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