Безгенераторная схема ЖРД (по мотивам "40-ка тонника")

Wyvern-2>> А что бы энергии хватило - надо использовать двигатель с невысоким давлением в КС

Bell> Угу. Максимум передачи энергии с рубашки + минимум затрат на сжатие. Всё бы замечательно, но если энергии на стенке на порядок меньше, чем надо подать на ТНА - это уже диагноз...

Ну, "на порядок" ты хватил У 200-т тонного монстра с 250атм в камере, при 200-тах тоннах тяги КС у него диаметром 380мм - ведро! - и то мощность ТНА 44МВт, а тепло в стенке КС - 36МВт.
А вот у маленького 8-ми тонника, с давлением в КС 70атм, теплосъем 2,3МВт, а мощность ТНА - 0,63МВт. Ну и промежуточный 80-ти тонник, имеет 160атм в КС, мощность ТНА 12,85МВт, и теплосъем в 16,45МВТ.
Можно сделать вывод, что оптимальным будет давление в КС порядка 100-120атм...что интересным образом совпадает с цифрами выведенными в старом-старом споре: было расчитанно, что по критерию цена/эффективность выигрывают ЖРД закрытой схемы с давлением в КС порядка 100атм
Еще интересно, то, что двигатели с соплами внешнего расширения, несмотря на все свои преимущества, не получили распространения из за того, что охлаждаемая площадь у них больше....что в данной схеме неожиданно становиться преимуществом

Ник

Wyvern-2>>> А что бы энергии хватило - надо использовать двигатель с невысоким давлением в КС
Bell>> Угу. Максимум передачи энергии с рубашки + минимум затрат на сжатие. Всё бы замечательно, но если энергии на стенке на порядок меньше, чем надо подать на ТНА - это уже диагноз...
Wyvern-2> Ну, "на порядок" ты хватил
Я сказал "если" - речь идет о двигателях большой мощности.
А с учетом КПД на всех ступенях теплообменников, турбин, насосов - порядок и получается...

...

А.С.>> У движка в диапазоне тонна-десять тонн в стенку уходит 2-4% тепловой мощности. Во всю стенку, включая сопло и КС.
Fakir> Андрей, а откуда цифирь? Я пару недель назад тыркнулся в две-три книжки по ЖРД - и конкретных циферок не нашёл, к своему удивлению&сожалению...
Fakir> Т.е. "нутром чую", а документальных подтверждений нет

Эти цифры обусловлены в первую очередь геометрией двигателя. Но есть и другие варианты - аэроспайк, тарельчатое сопло...
Например, вот что пишут товарищи:
http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=12&prod=54

Кольцевая камера обеспечивает подогрев в тракте охлаждения выше, чем в традиционной камере с соплом Лаваля, что повышает энергетические характеристики двигателя.

 

Может в эту сторону надо двигаться?

А не факт, что при этой геометрии именно доля тепла в стенку выше (хотя может и так, конечно). Может, там какие-то теплотехнические особенности и удобства от геометрии, так что примерно то же кол-во тепла прогревает с "лучшим качеством".

Но обычно главным преимуществом тарельчатых сопел называют компактность двигателя (УИ выше на пару секунд - мелочь).


Кстати, кто тут прикалывался над ракетой Циолковского с "закрученным" соплом?!


Ничего не напоминает?

Надо отметить, что "закрученное" сопло было у Циолковского только в проекте 1914 года; после он от этой мысли отказался - и отдельно надо отметить, что сама идея не лишена изящества: использовать сами газы для стабилизации ракеты, эдакие газовые гироскопы с большой скоростью вращения, и без балластной массы. Навеяна идея, предполагаю, велосипедом (известно, что Циолковский до старости был завзятым велосипедистом) - у которого колеса являются как движителем, так одновременно и "стабилизатором" движения.
Сейчас понятно, что она непрактична и не нужна, но кто бы мог с ходу сказать об этом в 14-м?

Fakir> ...УИ выше на пару секунд - мелочь...

У ЖРД внешнего расширения , а тарельчатое сопло тоже туды, только не совсем, главное преимущество независимость импульса удельного от давления среды Т.е. один и тот же движок может давать оптимальный импульс и на Земле и в вакууме.

Ник

Bell> Вот и чудно!
Bell> Значит, надо ориентироваться на тягу 100 т...

70 тонн на камеру

Bell> ...давление до 100 атм...

Или меньше

Bell> Вот тогда будет что-то...

Так типа, и "то что надо", и давно, и всегда, и сейчас опять и снова
Но нет, естественно, как всегда
Зато Буранов, в землю живьем зарытых... эх...

Bell> Главное не забывать, что вес всех этих фреонов, емкостей, трубопроводов, теплообменников и т.п. дополнительных прибамбасов в контуре промежуточного теплоносителя будет ЧИСТО ВЫЧИТАТЬСЯ из массы ПН...

Неееееееееееее...
Это вас переклинило где-то

С первой и даже со второй ступени не прямо вычитается, а только частично

Bell>> Вот и чудно!
Bell>> Значит, надо ориентироваться на тягу 100 т...
П.З.> 70 тонн на камеру
Это не мысль, это идея! (с, анехдоть)

Ежели научиться делать безгенераторный однокамерный ЖРД скажем на 50 т, это автоматом даст нам четырехкамерный 200-тонник

Bell>> Главное не забывать, что вес всех этих фреонов, емкостей, трубопроводов, теплообменников и т.п. дополнительных прибамбасов в контуре промежуточного теплоносителя будет ЧИСТО ВЫЧИТАТЬСЯ из массы ПН...
П.З.> Неееееееееееее...
П.З.> Это вас переклинило где-то
П.З.> С первой и даже со второй ступени не прямо вычитается, а только частично
Максимальный выигрыш безгенераторника получается на минимальной тяге, а она - на верхних ступенях. На 2-й и тем более 1-й ступени вычтется конечно меньше, но и прибавится всего 3-5 сек импульса.

Bell>>> Вот и чудно!

П.З.>> С первой и даже со второй ступени не прямо вычитается, а только частично
Bell> Максимальный выигрыш безгенераторника получается на минимальной тяге, а она - на верхних ступенях. На 2-й и тем более 1-й ступени вычтется конечно меньше, но и прибавится всего 3-5 сек импульса.
Кто вам сказал, что такой двигатель будет тяжелее?
Что, теплообменник-конденсатор фреон/кислород тяжелее газогенератора, работающего под высоким давлением и высокой температурой, с огневыми трубами и системой запуска ГГ, которая сама по себе тяжелее, чем система запуска КС?
Что турбина, работающая на фреоне, тяжелее высокотемпературной туриой ГГ? (сама турн может и тяжелее, но только на кожухе можно двух-трехкратно выиграть)
Только на одном редукторе экономия массы будет большая (фреоновую турбину можно настроить на любую частоту вращения)
Так, что это еще бабушка сказала...
А фреона будет ровно столько, или даже меньше, чем остаток топлива в системе

Ник

Bell> Ежели научиться делать безгенераторный однокамерный ЖРД скажем на 50 т, это автоматом даст нам четырехкамерный 200-тонник

Сразу, вот сразу, автоматом, как у каждого уважающего себя порядочного МАНЬЯКА срабатывает мысль: а хватит ли блока с 200-тонной тягой, чтобы соответствующий ПЯТИБЛОК мог бы стать основой чисто керосинового "условного 40-тонника", а?

Нееееет, сдается мне, что придется вытягивать все 70 или "что-то около того", ибо всё исключительно на глаз отмеряем

Wyvern-2> Кто вам сказал, что такой двигатель будет тяжелее?

Хотелось бы видеть "оптимальный четырехкамерник под условный 40-тонник" прежде всего "максимально простым и надёжным"
А все остальное - во вторую очередь

Как "это ваше" с такой точки зрения?

Bell>>>> Вот и чудно!
П.З.>>> С первой и даже со второй ступени не прямо вычитается, а только частично
Bell>> Максимальный выигрыш безгенераторника получается на минимальной тяге, а она - на верхних ступенях. На 2-й и тем более 1-й ступени вычтется конечно меньше, но и прибавится всего 3-5 сек импульса.
Wyvern-2> Кто вам сказал, что такой двигатель будет тяжелее?
У аффторов все достаточно четко сказано про увеличение веса девайса.

Bell>> Ежели научиться делать безгенераторный однокамерный ЖРД скажем на 50 т, это автоматом даст нам четырехкамерный 200-тонник
П.З.> Сразу, вот сразу, автоматом, как у каждого уважающего себя порядочного МАНЬЯКА срабатывает мысль: а хватит ли блока с 200-тонной тягой, чтобы соответствующий ПЯТИБЛОК мог бы стать основой чисто керосинового "условного 40-тонника", а?
А, ты про 40-тонник...

Не, для 40-тонника тепла с камеры не хаватит на ТНА. На второй ступени - еще возможно.

П.З.>> Сразу, вот сразу, автоматом, как у каждого уважающего себя порядочного МАНЬЯКА срабатывает мысль: а хватит ли блока с 200-тонной тягой, чтобы соответствующий ПЯТИБЛОК мог бы стать основой чисто керосинового "условного 40-тонника", а?
Bell> Не, для 40-тонника тепла с камеры не хаватит на ТНА. На второй ступени - еще возможно.

почему? как я понял зависит от того, насколько мелко "расфасовать" требуемую стартовую тягу. 40-тоннику потребуется как раз штук двадцать однокамерных 70-тонных двигателей с безгенераторной схемой. чем вам не Н-1?

Harsky> 40-тоннику потребуется как раз штук двадцать однокамерных 70-тонных двигателей с безгенераторной схемой. чем вам не Н-1?

Это не наш путь! (с, В.И.Л.)

Harsky>> 40-тоннику потребуется как раз штук двадцать однокамерных 70-тонных двигателей с безгенераторной схемой. чем вам не Н-1?
Bell> Это не наш путь! (с, В.И.Л.)

да почему же не наш? если безгенераторный агрегат отличается от генераторного в сторону меньшей цены на единицу тяги, большей надежности, да при этом еще имеет пару-тройку процентов импульса в плюс, то он "вааще наше все". да еще и подсоса не будет, при таком количестве "горшков"

Bell> Не надо нам извращений с тучей камер. как на Н1. Плавали, знаем
Bell, перестаньте дуть на воду. Все схемы РН были так или иначе обосраны суровой действительностью - то дорого, это ненадежно, а временами - вообще сон разума. и ничего, летают

Bell> Хотя, если достич 70 т на камеру - можно скомпоновать по 4 камеры на 5 блоков. Хм...
Bell> Впрочем это уже оффтоп.

Это не оффтоп, так как это наше фсё

И не хм, а ага

И это не "Н-1 плавали - знаем", а "семерка", и тоже плавали и плаваем

Главное - надёжно и дёшево, дёшево и надёжно

Harsky> Все схемы РН были так или иначе обосраны суровой действительностью

А больше всего - Ангара
Самый реакционный и подлый проект за всю историю космонавтики

Подменыш, хуже любого Аполлона и Шаттла вместе взятых на порядок

Ну что им стоило выбрать правильное распределение по блокам?

П.З.> Главное - надёжно и дёшево, дёшево и надёжно

Вот ЭТО ВОТ - самое важное. Зачем я вообще поднял сию тему? А потому, что новый двигатель должен быть:
-максимально безопасным
-максимально НЕнапряженным, в той мере, в которой это не снижает резко эффективность
-максимально простым в проектировании, желательно, что бы проектирование было максимально автоматизированно.
-максимально дешевым в производстве, в идеале - из стандартных компонентов и материалов, свободно продающихся на рынке.
(некоторые специалисты считают, что успех в массовом производстве Фау-2 был обозначен тем, что один из главных компонентов ТНА - насосы - были серийно производимыми пожарными насосами, с минимальными переделками)

Данная схема и ей подобные дают возможность:
-исключить высоконапряженный узел - газогенератор
-сделать турбину низкотемпературной и низко(оптимально)оборотной(безредукторной)
-исключить необходимость двух-трехкратного превышения давления в КС в трактах. По обычной газогенераторной схеме с дожиганием максимальное давление в трактах должно быть значительно выше (в 2-3 раза) давления в КС.

Примерно так

Ник

Harsky>> Все схемы РН были так или иначе обосраны суровой действительностью
П.З.> А больше всего - Ангара
П.З.> Самый реакционный и подлый проект за всю историю космонавтики
П.З.> Подменыш, хуже любого Аполлона и Шаттла вместе взятых на порядок
П.З.> Ну что им стоило выбрать правильное распределение по блокам?

Тем не менее у Ангары идея правильная В идеале должно быть так:
-один двигатель
-один тип блока
-одна топливная пара на все ступени (оптимальным кажеться метан-LOX)
на линейку РН с массой ПН на ЛЕО от 5 до 100 тонн. Блоки и ЖРД производяться серийно, еще лучше конвеерно. По мере необходимости береться со склада необходимое кол-во блоков, на них ставиться необходимое кол-во ЖРД и собирается в МИКе нужная РН Фсё

Ник

Wyvern-2> на линейку РН с массой ПН на ЛЕО от 5 до 100 тонн. Блоки и ЖРД производяться серийно, еще лучше конвеерно. По мере необходимости береться со склада необходимое кол-во блоков, на них ставиться необходимое кол-во ЖРД и собирается в МИКе нужная РН Фсё

И сколько таких модулей на 100-тонник потребуется? OTRAG вспоминается, прости Господи!