Метан вместо водорода

Д.В.>> Далеко не всегда.
Д.Ж.> Оболочка бака — в основном.

Вовсе нет. Гладкие оболочки, полностью разгруженных от сжатия, остались в основном на верхних ступенях, где сжимающая эквивалентная сила невелика. У современных ракет на первых ступенях почти сплошь вафельные или стрингерные оболочки, работающие именно на сжатие.

Д.В.> Вовсе нет. Гладкие оболочки, полностью разгруженных от сжатия, остались в основном на верхних ступенях, где сжимающая эквивалентная сила невелика. У современных ракет на первых ступенях почти сплошь вафельные или стрингерные оболочки, работающие именно на сжатие.

Каким образом стрингеры меняют способ нагрузки оболочки на обратный? Стрингеры увеличивают устойчивость баков и уменьшают плескание топлива. Вафельные конструкции к тому же повышают местную устойчивость и могут служить теплоизоляцией.

Оболочка бака всегда работает на растяжение. Но это не единственная нагрузка на бак, конечно.

Д.Ж.> Каким образом стрингеры меняют способ нагрузки оболочки на обратный? Стрингеры увеличивают устойчивость баков и уменьшают плескание топлива.

Элементарно, Ватсон! Подкрепленные оболочки обладают более высокими критическими напряжениями. Значит, лучше переносят сжатие, что открывает возможность снижения давления наддува до минимально необходимого. А также упрощает наземную эксплуатацию. А вот плескание топлива стрингеры никакк не уменьшают. Для этого используются демпфирующие перегородки.

Д.Ж.> Вафельные конструкции к тому же повышают местную устойчивость и могут служить теплоизоляцией.

Местная устойчивость повышается у любых ортотропно-подкрепленных оболочек. А вот использование вафли в качестве "теплоизоляции" - это "открытие"! Поздравляю!

Д.Ж.> Оболочка бака всегда работает на растяжение. Но это не единственная нагрузка на бак, конечно.

Оболочка бака может в разные моменты полета быть разгруженной от сжатия а может и нет, если мы имеем в виду осевые усилия. Растягивающими будут только кольцевые от внутреннего давления (хотя тоже не всегда: при наземной эксплуатации в отсутствие наддува оболочка может и сложиться от внешнего избыточного давления).

Д.В.> Подкрепленные оболочки обладают более высокими критическими напряжениями. Значит, лучше переносят сжатие...

Это хорошо, но вопрос о другом.

Д.В.> что открывает возможность снижения давления наддува до минимально необходимого. А также упрощает наземную эксплуатацию.

Если бак не наддувать, оболочка работает на растяжение. Гидростатическое давление с перегрузкой — несколько сот тонн силы. Не только, но именно так по большей части.

Д.В.> А вот плескание топлива стрингеры никакк не уменьшают. Для этого используются демпфирующие перегородки.

Как-то уменьшают. Еще и перегородки используют.

Д.В.> Местная устойчивость повышается у любых ортотропно-подкрепленных оболочек. А вот использование вафли в качестве "теплоизоляции" - это "открытие"! Поздравляю!

Велика ли честь? Как подкрепление оболочки меняет способ нагрузки?

Д.В.> Оболочка бака может в разные моменты полета быть разгруженной от сжатия а может и нет, если мы имеем в виду осевые усилия. Растягивающими будут только кольцевые от внутреннего давления (хотя тоже не всегда: при наземной эксплуатации в отсутствие наддува оболочка может и сложиться от внешнего избыточного давления).

То есть стрингеры не причём, зато есть "разные моменты полёта". Но в первые "моменты" нагрузки наиболее велики и они растягивают оболочку бака. Когда бак пуст, но наддув не дали, тогда собственной устойчивости бака в пустоте может хватить, чтобы выдержать приложенную тягу. Но конструкция бака рассчитана на растягивающий способ нагрузок.

Пожалуй, мои вопросы к вам кончились. Верите ли, но в дирижаблях те же сложности. И стрингеры с вафлями, а растяжение оболочки. Стрингеры, а не оболочка, на них работают на изгиб, но не только.

Подумал ещё и дошло, вроде, что вы хотели выразить. Что подкрепленный бак может выдержать основные сжимающие и изгибающие нагрузки. Что раньше часто баки были не несущими.

Но это не касается оболочки бака. Она всё-равно работает на растяжение, в основном.

Д.Ж.> Если бак не наддувать, оболочка работает на растяжение.
Это если на него сверху ничего не ставить.
Д.Ж.> Гидростатическое давление с перегрузкой — несколько сот тонн силы. Не только, но именно так по большей части.
Обечайка (цилиндрическая часть) работает на сжатие в продольном направлении, так как на неё снизу давит двигатель, а сверху - верхние ступени и полезная нагрузка.

Можно наддувом компенсировать это усилие, чтобы оболочка и в продольном направлении работала на растяжение, но при этом снизу обечайка становится более толстой, а, значит, и более тяжёлой.

Если у нас подкреплённая стенка, можно уменьшить давление наддува до значения, определяемого не устойчивостью, а рабочим режимом ТНА.

Д.Ж.> Если бак не наддувать, оболочка работает на растяжение. Гидростатическое давление с перегрузкой — несколько сот тонн силы. Не только, но именно так по большей части.

Все бы хорошо, но... По ходу полета компонент расходуется и без наддува часть неподкрепленной оболочки сложится. И, самое главное, к концу полета ступени гидростатическое давление стремится к нулю, тогда как из-за прогрева компонента давление на входе в насосы к концу полета надо увеличить, иначе - кавитация. Поэтому без наддува "ни туды, и ни сюды".

Д.Ж.> Как-то уменьшают.

"Как-то" - да. но величина "второго порядка малости".

Д.Ж.> Велика ли честь?

Ну, Вы первый обнаружили теплоизоляционные свойства "вафельного" полотна.

Д.Ж.> Как подкрепление оболочки меняет способ нагрузки?

Никак. Оно меняет способ ВОСПРИЯТИЯ нагрузки.

Д.Ж.> То есть стрингеры не причём, зато есть "разные моменты полёта". Но в первые "моменты" нагрузки наиболее велики и они растягивают оболочку бака. Когда бак пуст, но наддув не дали, тогда собственной устойчивости бака в пустоте может хватить, чтобы выдержать приложенную тягу. Но конструкция бака рассчитана на растягивающий способ нагрузок.

Конструкция бака рассчитывается на комплекс нагрузок, которые могут быть как растягивающими, так и сжимающими. Все это достаточно подробно описано в доступных в сети учебниках по конструкции, прочности и строительной механике ракет. Наддув, кстати, дают перед стартом, он так и называется - "предстартовый наддув".

Б.г.> Это если на него сверху ничего не ставить.

А если поставить, то оболочка не работает на растяжение?

Б.г.> Обечайка (цилиндрическая часть) работает на сжатие в продольном направлении, так как на неё снизу давит двигатель, а сверху - верхние ступени и полезная нагрузка.

И на растяжение, а еще на сдвиг. Есть изгибающие нагрузки.

Б.г.> Можно наддувом компенсировать это усилие, чтобы оболочка и в продольном направлении работала на растяжение, но при этом снизу обечайка становится более толстой, а, значит, и более тяжёлой.

Какое это? А если наддува нет, гидростатические силы пр перегрузке пропадают?

Б.г.> Если у нас подкреплённая стенка, можно уменьшить давление наддува до значения, определяемого не устойчивостью, а рабочим режимом ТНА.

И вдруг устойчивость. А как же сжатие? Всё, теперь не работает?

Д.В.> Все бы хорошо, но... По ходу полета компонент расходуется и без наддува часть неподкрепленной оболочки сложится. И, самое главное, к концу полета ступени гидростатическое давление стремится к нулю, тогда как из-за прогрева компонента давление на входе в насосы к концу полета надо увеличить, иначе - кавитация. Поэтому без наддува "ни туды, и ни сюды".

Или не сложится. Или не будет кавитации. И вообще, причём тут многие разные сущности, когда исходный вопрос прост?

Д.В.> "Как-то" - да. но величина "второго порядка малости".

Вы бы перестали изрекать. Или первого. А вот только что и вовсе не влияла.

Д.В.> Ну, Вы первый обнаружили теплоизоляционные свойства "вафельного" полотна.

До вас, если быть точным.

Д.В.> Никак. Оно меняет способ ВОСПРИЯТИЯ нагрузки.

Принимаю ответ: никак.

Д.В.> Конструкция бака рассчитывается на комплекс нагрузок, которые могут быть как растягивающими, так и сжимающими. Все это достаточно подробно описано в доступных в сети учебниках по конструкции, прочности и строительной механике ракет. Наддув, кстати, дают перед стартом, он так и называется - "предстартовый наддув".

Исходный вопрос, где вы влезли, был замечательно прост. Вы на него ответили теперь: растягивающие нагрузки не пропадают, а работает против них оболочка бака. Остальное высокоумие неуместно. Стыдно быть неуместным.

Д.Ж.> Или не сложится. Или не будет кавитации. И вообще, причём тут многие разные сущности, когда исходный вопрос прост?

Если оболочка гладка - сложится всенепременнейше из-за ничтожных критических напряжений. К тому же - не забываем - по Вашим условиям наддува нет. и над зеркалом жидкости будет вакуум. Что вообще, само по себе приведет к вскипанию компонента. И у каждого насоса есть минимально необходимое давление на входе, ниже которого кавитация неизбежно. Именно поэтому баки всех ракет наддувают.

Д.Ж.> Вы бы перестали изрекать. Или первого. А вот только что и вовсе не влияла.
Приведите хоть один пример эффективного демпфирования колебаний жидкости вафельным полотном. Вы высосали эту нелепую идею из пальца, а теперь пытаетесь ее отстоять? Успеха не будет.

Д.В.>> Ну, Вы первый обнаружили теплоизоляционные свойства "вафельного" полотна.
Д.Ж.> До вас, если быть точным.

Вах! Я вообще таких идей не высказывал. Если не вы "аффтар", извольте привести ссылку на источник, в котором говорится об особых теплоизолирующих свойствах "вафли".

Д.В.>> Никак. Оно меняет способ ВОСПРИЯТИЯ нагрузки.
Д.Ж.> Принимаю ответ: никак.


Д.Ж.> Исходный вопрос, где вы влезли, был замечательно прост. Вы на него ответили теперь: растягивающие нагрузки не пропадают, а работает против них оболочка бака. Остальное высокоумие неуместно. Стыдно быть неуместным.

Не Вы ли сделали утверждение - нелепое - что оболочки баков ВСЕГДА работают на растяжение? Да или нет?

Б.г.> Обечайка (цилиндрическая часть) работает на сжатие в продольном направлении, так как на неё снизу давит двигатель, а сверху - верхние ступени и полезная нагрузка.
Б.г.> Можно наддувом компенсировать это усилие, чтобы оболочка и в продольном направлении работала на растяжение, но при этом снизу обечайка становится более толстой, а, значит, и более тяжёлой.

Кстати, можно довольно просто оценить "что больше", взяв за пример всё тот же "Зенит".

В конце работы первой ступени тяга 800 тонн, она передаётся через оболочку баков первой ступени. Будем считать диаметр бака 4 метра, - удобное число, для него и площадь и длина окружности 4 "пи", около двенадцати квадратных метров и метров соответственно.

Длина окружности представляющей собой сечение оболочки бака 12 метров, через неё передаётся, - ну допустим, 90% тяги, двигатель и низ бака тоже что-то весят.
0,9*800/12 = 60 тонн/м. - Метровое сечение оболочки испытывает усилие на сжатие в 60 тонн.

Так как площадь тоже около 12 квадратных метров, для того, чтобы "передавить" усилие на сжатие потребуется давление в баке тоже около 60 тонн на квадратный метр. Тогда метровый сегмент бака будет разрывать сила равная давлению помноженному на диаметр бака, - 60*4 = 240 тонн, соответственно усилие на разрыв этого сегмента будет 120 тонн.

Если не ошибаюсь, у "Зенита" довольно обычное давление наддува около 2-х атмосфер, так что оболочка прекрасно работает на сжатие и не складывается.

По ходу дела пришла идея, - а нельзя ли в жидком метане растворить водород, который заодно и будет газом наддува?

Д.Ж.> Спорьте со Старым на другом форуме.

Размечтался, глупенький.
Вас тут и без меня ощипают.

Д.Ж.>> Спорьте со Старым на другом форуме.
Старый> Размечтался, глупенький.
Старый> Вас тут и без меня ощипают.

Чисто ради интереса, - Старый сейчас "метанщик" или нет? Когда-то давно был "антиметанщик", но кто его знает.

Старый> Размечтался, глупенький.
Старый> Вас тут и без меня ощипают.

Вот именно, выразить лучше трудно. Вот и продолжайте друг друга ощипывать. Это так увлекает.

Lamort> По ходу дела пришла идея, - а нельзя ли в жидком метане растворить водород, который заодно и будет газом наддува?

Вряд ли много возмет до насыщения, а под конец работы нужно давление создать в пустом баке почти. Не хватит. Да и разделять их непонятно как. В общем идея недостаточно сумасшедшая. Лучше посмотрите на керосиновую шугу в жидком кислороде, там все преимущества однокомпонентника, причем без катализатора

Lamort>> По ходу дела пришла идея, - а нельзя ли в жидком метане растворить водород, который заодно и будет газом наддува?
zaitcev> Вряд ли много возмет до насыщения, а под конец работы нужно давление создать в пустом баке почти. Не хватит. Да и разделять их непонятно как.

Так всегда нужно создавать давление наддува в почти пустом баке, а водород имеет меньшую объёмную массу, чем даже гелий, а заодно ещё и топливом является.

zaitcev> В общем идея недостаточно сумасшедшая. Лучше посмотрите на керосиновую шугу в жидком кислороде, там все преимущества однокомпонентника, причем без катализатора

Зачем же делать механическую смесь, если можно сделать химическую смесь? К примеру, можно взять нитрометан или что-то тому подобное.

Прикиньте, температура горения аж 4000 градусов.

Lamort> По ходу дела пришла идея, - а нельзя ли в жидком метане растворить водород, который заодно и будет газом наддува?

Идея не нова. Еше американцы в "Брилиантовых камушках" для изобарического наддува топливного бака использовали изобутан- пропановую смесь. Я повторил расчеты - получил поразительно стабильное давление при адиабатическом шестикратном изменении объёма вытеснительной смеси.
Было желание перейти от C3- C4, к С2-С3, С1-С2, Н-С1, Не-С1, но поскольку патента на способ использования смесей для вытеснения и самовытеснения у нас не было, работа не получила дальнейшего развития.
Кстати , сосед испытал на себе смесь С1-С3-С4.
То есть в бутан-пропановый баллон на станции кудесники добавили метан.
Пока был мороз- метан был растворен в тяжелых фракциях.
Когда баллон внесли в дом и подключили к плите-метан испаряясь уходил в плиту. Но когда прекратили использовать газ баллон разорвало.

Д.Ж.> Каким образом стрингеры меняют способ нагрузки оболочки на обратный? Стрингеры увеличивают устойчивость баков и уменьшают плескание топлива. Вафельные конструкции к тому же повышают местную устойчивость и могут служить теплоизоляцией.
Д.Ж.> Оболочка бака всегда работает на растяжение. Но это не единственная нагрузка на бак, конечно.
Я собсно выделил Не смущает противоречие самому себе? ))
Или вы полагаете, что здесь кто-то не учил механику, и не помнит, что понятие устойчивости относится исключительно к относительно тонким конструкциям, работающим на сжатие?
Или, быть может, кто-то забыл физику в пределах 6 класса средней школы, где проходят понятия равнодействующей силы? Если на некое тело воздействует несколько сил одновременно, то результирующая равня геометрической сумме векторов? И соответственно, если результирующая требует усиления на устойчивость, то говорить про растяжение - мягко говоря, неумно?

>В России задумались о создании ракеты-носителя на природном газе.

А до сегодняшнего дня в России ни у кого даже мысли о том не было.