УВТ любительских ракет

 
RU Андрей Суворов #09.02.2005 12:32
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Предлагаемый впрыск фреона в закритическую часть сопла не имеет существенных преимуществ перед управлением четырьмя однокомпонентными микродвигателями на перекиси водорода. При специальном размещении эти четыре двигателя обеспечивают выдачу управляющих моментов по всем трём осям, отдельное управление по крену не требуется.

На схеме ниже показано предлагаемое расположение двигателей. Вид с торца ракеты. Управляющие двигатели расположены двумя парами, серый кружок в центре - маршевый двигатель. Выдача моментов по тангажу достигается включением двух двигателей в паре, по рысканию и крену- двух соответствующих двигателей в разных парах.

При этом нам не нужно иметь на борту отдельный бак для фреона, алгоритмы управления тоже у обеих систем очень близки.
Прикреплённые файлы:
 
 
RU RSR13 #09.02.2005 12:57  @Андрей Суворов#09.02.2005 12:32
+
-
edit
 

RSR13

втянувшийся
А.С.> Предлагаемый впрыск фреона в закритическую часть сопла не имеет существенных преимуществ перед управлением четырьмя однокомпонентными микродвигателями на перекиси водорода. При специальном размещении эти четыре двигателя обеспечивают выдачу управляющих моментов по всем трём осям, отдельное управление по крену не требуется.
А.С.> На схеме ниже показано предлагаемое расположение двигателей. Вид с торца ракеты. Управляющие двигатели расположены двумя парами, серый кружок в центре - маршевый двигатель. Выдача моментов по тангажу достигается включением двух двигателей в паре, по рысканию и крену- двух соответствующих двигателей в разных парах.
А.С.> При этом нам не нужно иметь на борту отдельный бак для фреона, алгоритмы управления тоже у обеих систем очень близки. [»]

Совершенно верно . Только встает задача точного дозирования количества топлива и калибровки двигателей. Для управления очень важна хорошая приёмистость движков. То есть реальный отклик на управляющее воздействие.
Скорость реакции возрастает , при уменьшении размеров движков. А ещё нужна многократность включений без стартового импульса. Нерегулируемый стартовый импульс может возникнуть , при переполнении КС перекисью в момент пуска.
Еще один вариант , для полетов маленькой длительности - оставлять движки управления включенными и менять давление подачи топлива , то есть расход.

 
RU Андрей Суворов #09.02.2005 13:55
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

RSR13> Совершенно верно . Только встает задача точного дозирования количества топлива и калибровки двигателей. Для управления очень важна хорошая приёмистость движков. То есть реальный отклик на управляющее воздействие.

Да, безусловно. Движки должны калиброваться и сортироваться. Но это достижимо легко.

RSR13> Скорость реакции возрастает , при уменьшении размеров движков. А ещё нужна многократность включений без стартового импульса. Нерегулируемый стартовый импульс может возникнуть , при переполнении КС перекисью в момент пуска.

А мы перед стартом - до подачи главной команды - подадим перекись во все четыре движка, прогреем катализатор. Даже можно от наземного источника перекиси.

RSR13> Еще один вариант , для полетов маленькой длительности - оставлять движки управления включенными и менять давление подачи топлива , то есть расход.

Тогда уж лучше газовые рули. Смотри - у нас большой движок с тягой 1 тонна и УИ 200 (условно). И четыре управляющих с тягой 50 кГ и УИ 100 (тоже условно, но циферки близкие к реальности). Большой движок на номинале расходует 5 кг топлива в секунду. Маленький - 0,5 кг. Если мы его включаем, эффективный УИ падает до 180 секунд. Так что, если мы используем для поддержания температуры катализатора расход в 25% от номинального для управляющего движка, то можно распрощаться с 10% УИ большого двигателя. При этом потери на неотклонённых газовых рулях обычно не превышают 6%.

Одна надежда - что управляющие двигатели работают не более нескольких секунд за весь активный участок. Реально - вот мы его включили на секунду - ракета начала вращаться. Она ж остановится только, если статически устойчива, и то остановится не мгновенно.

Т.е. большей частью клапаны будут открываться на минимальное надёжно контролируемое время...

Я предлагаю электроподогрев катпака. Даже подогрев его всего с 20 до 80 градусов будет убыстрять выход на режим раз в пять!
 
EE Татарин #09.02.2005 15:37
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆
А если брать перекись после системы охлаждения сопла главного двигателя, она разве не будет примерно такой температуры?
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  
RU Андрей Суворов #09.02.2005 16:13
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Татарин> А если брать перекись после системы охлаждения сопла главного двигателя, она разве не будет примерно такой температуры?

Будет. Но это довольно радикальная переделка ФГ, к тому же, это отбор до 1 кг/с (20% от номинального расхода в 5 кг/с), а, значит, изменение условий в КС маршевика.

Можно, наверное, теплообменничек поставить, чтобы греть перекись, идущую в управляющие движки, но - отдельно, отдельно!
 
EE Татарин #09.02.2005 17:19  @Андрей Суворов#09.02.2005 16:13
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆
Татарин>> А если брать перекись после системы охлаждения сопла главного двигателя, она разве не будет примерно такой температуры?
А.С.> Будет. Но это довольно радикальная переделка ФГ, к тому же, это отбор до 1 кг/с (20% от номинального расхода в 5 кг/с), а, значит, изменение условий в КС маршевика.
А.С.> Можно, наверное, теплообменничек поставить, чтобы греть перекись, идущую в управляющие движки, но - отдельно, отдельно! [»]

Ага, ясно.

Тогда действительно, греть электричеством, возможно, будет выгодней и проще. Но греть - не катпак, а греть непосредственно перекись чуть до катпака.
Если мы оптимизируем время реакции, то выгоднее прогреть 1 грамм до 300, чем 100 грамм до 80, хотя первое по энергии в 30 раз дешевле. :)
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  
PL Wyvern-2 #09.02.2005 18:19  @Андрей Суворов#09.02.2005 12:32
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
А.С.> Предлагаемый впрыск фреона в закритическую часть сопла не имеет существенных преимуществ перед управлением четырьмя однокомпонентными микродвигателями на перекиси водорода.
А.С.> При этом нам не нужно иметь на борту отдельный бак для фреона, алгоритмы управления тоже у обеих систем очень близки. [»]

Имея некоторый опыт проектирования и управления сложными системами(например строительством многоэтажного комплекса и городского квартала :)) хочу задать основной вопрос:
ЧТО ВЫ СЧИТАЕТЕ "СУЩЕСТВЕННЫМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ"?

Ник

Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
PL Wyvern-2 #09.02.2005 19:09  @Андрей Суворов#09.02.2005 13:55
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
А.С.> Одна надежда - что управляющие двигатели работают не более нескольких секунд за весь активный участок. Реально - вот мы его включили на секунду - ракета начала вращаться. Она ж остановится только, если статически устойчива, и то остановится не мгновенно.
А.С.> Т.е. большей частью клапаны будут открываться на минимальное надёжно контролируемое время...
[»]

"Оставь надежды всяк сюда входящий..." :rolleyes: Возьмите карандаш, поставьте его на палец и попробуйте поднять его от уровня пояса на уровень плеча. Сколько парирущих движений Вы сделаете? ;)

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
RU Андрей Суворов #09.02.2005 22:01
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Одна надежда - что управляющие двигатели работают не более нескольких секунд за весь активный участок. Реально - вот мы его включили на секунду - ракета начала вращаться. Она ж остановится только, если статически устойчива, и то остановится не мгновенно.
А.С.>> Т.е. большей частью клапаны будут открываться на минимальное надёжно контролируемое время...
Wyvern-2> "Оставь надежды всяк сюда входящий..." :rolleyes: Возьмите карандаш, поставьте его на палец и попробуйте поднять его от уровня пояса на уровень плеча. Сколько парирущих движений Вы сделаете? ;)

Какая разница - сколько? Сколько-то. Главное, что их суммарная амплитуда будет мала. Я ж говорю - клапаны будут открываться на минимальное надёжно контролируемое время. Я ж не уточняю, сколько циклов открытия-закрытия в секунду! Может - пять, может - семь...

Главное, чтобы время, в течение которого клапан был открыт, было бы в несколько раз меньше того времени, когда клапан был закрыт. :P
 
RU Андрей Суворов #09.02.2005 23:11
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Wyvern-2> ЧТО ВЫ СЧИТАЕТЕ "СУЩЕСТВЕННЫМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ"?

1. Радикальное упрощение технологии любого из узлов.
2. Радикальное упрощение отладки любого из узлов.
3. Уменьшение требований к точности изготовления основных узлов.
4. Удешевление проекта в целом не менее чем на 10%
5. Сокращение сроков
 
RU SAA #10.02.2005 06:48  @Андрей Суворов#09.02.2005 23:11
+
-
edit
 

SAA

втянувшийся

Wyvern-2>> ЧТО ВЫ СЧИТАЕТЕ "СУЩЕСТВЕННЫМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ"?
А.С.> 1. Радикальное упрощение технологии любого из узлов.

Если можно приведите так же по пунктам за счет чего.
Может быть наоборот имелось ввиду повышение технологичности изделия?

А.С.> 3. Уменьшение требований к точности изготовления основных узлов.

Так же как и поставили задачу, по пунктно, оцените что считается минимальным в абсолютных единицах применительно к точности, для начала для механических узлов, в порядке основных характеристик:

0. Конструкционные материалы
1. Класс точности
2. Допуски на сочленения
3. Шероховатости поверхностей
4. Термическая обработка

Хорошо бо еще спрогнозировать станочный парк в целом на котором планируется изготовление критичных, особо точных деталей и приспособлений.
Укажите, если можете. каких операци мех. обработки хотелось бы избежать.

А.С.> 4. Удешевление проекта в целом не менее чем на 10%

За счет чего?

А.С.> 5. Сокращение сроков [»]

Сроков проектирования?
Сроков подготовки технологической документации?
Сроков изготовления?
Сроков ввода в эксплуатацию?

P.S. Поймите я не издеваюсь мне хотелось бы увидеть весь комплекс мероприятий приводящий к конечному результату.
 
+
-
edit
 

Jerard

аксакал

А почему карданный подвес считается влишком сложным? По сравнению с изготовлением 4 движков и системы клапанов?
"Остановите Землю — я сойду" (С) Лесли Брикасс, Энтони Ньюли  

Fakas

опытный

Может я чего и не понял, но я бы лично посоветовал сделать аналог рулевых КС РД-107, т.е. подвесить рулевые постоянно работающие КС. Потерь импульса особых не будет и конструкция будет как минимум проверенной ;).
Sapienti sat !  
RU Андрей Суворов #10.02.2005 11:15
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Jerard> А почему карданный подвес считается влишком сложным? По сравнению с изготовлением 4 движков и системы клапанов?
Камера этих движков имеет внутренний диаметр 35 мм и точится из одной болванки на токарном станке. Катпак, конечно, посложнее, но и он вполне прост. Единственная движущаяся часть - шток клапана, всё остальное установлено жёстко.

В случае установки камеры основного ЖРД на кардановом подвесе придётся ставить, во-первых, сильфоны на топливные магистрали на полное давление подачи (около 80 атмосфер, или 8 МПа), чтобы камеру можно было качать. Во-вторых, нужен сферический упорный подшипник (разве что шаровую опору от восьмёрки приспособить, сами мы такое сделать не в состоянии). Понадобится усиление конструкции КС двигателя, т.к. нагрузки на него перестанут быть осесимметричными.

Понадобятся две рулевых машины, и, да, да, - четыре клапана, которые будут управлять гидравликой. Ибо чисто электромеханический привод будет слишком тяжёл. С учётом источников электричества - особенно.

 
RU Андрей Суворов #10.02.2005 11:21  @Fakas#10.02.2005 10:57
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Fakas> Может я чего и не понял, но я бы лично посоветовал сделать аналог рулевых КС РД-107, т.е. подвесить рулевые постоянно работающие КС. Потерь импульса особых не будет и конструкция будет как минимум проверенной ;). [»]

Потери импульса будут всё равно :) Т.к. увеличение расхода на 40% не компенсируется увеличением тяги на 20%.

Маленькая камера, имея тягу 5% от большой, потребляет 10% топлива, т.к. имеет ВДВОЕ меньший УИ - она однокомпонентная.

Нет, если у нас всё получится, (тьфу-тьфу-тьфу), то мы рассмотрим вариант первой ступени с четырьмя камерами а-ля миниморум, качаемыми по одной оси. Но на машине с одним таким движком делать кардан - это самоубиться.
А сделать маленькие двухкомпонентные движки ещё сложнее для нас.
 
+
-
edit
 

Jerard

аксакал

Понятно.
"Остановите Землю — я сойду" (С) Лесли Брикасс, Энтони Ньюли  
PL Wyvern-2 #10.02.2005 15:04  @Андрей Суворов#09.02.2005 23:11
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> ЧТО ВЫ СЧИТАЕТЕ "СУЩЕСТВЕННЫМИ ПРЕИМУЩЕСТВАМИ"?
А.С.> 1. Радикальное упрощение технологии любого из узлов.
А.С.> 2. Радикальное упрощение отладки любого из узлов.
А.С.> 3. Уменьшение требований к точности изготовления основных узлов.
А.С.> 4. Удешевление проекта в целом не менее чем на 10%
А.С.> 5. Сокращение сроков [»]

МАМА!!! :blink:

Вы же сами ниже перечислили:
Камера этих движков.... точится... на токарном станке.
Катпак, конечно, посложнее....
Единственная движущаяся часть - шток клапана
Т.е. вы предлагаете вместо: стандартной емкости с френом, стандартных коротких трубок и стандартных клапанов
разработать совершенно другой РД, не маленькой , кстати, тяги, испытать его, уменьшить надежность системы УВТ вообще и получить на выходе: +КС с соплами+длинные, спец.обработанные трубки для подвода перекиси, + систему крепления этих ЖРД к корпусу и...+те же самые клапана???? :blink::unsure: :o
А то, что нужно фреон с собой "везти" , так ведь и перекись расходуемую на УВТ тоже надо везти. И импульс у такого ЖРД будет около 1000м\сек, а у системы впрыска, он в пересчете, равен импульсу основного ЖРД.
Подумайте..

Ник
P.S. Я не даром спросил про "СУЩЕСТВЕННЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА". Т.к. если вы это делаете для удовольствия, то я с Вами согласен! Надо делать ЖРД управления, сам бы этим занялся :)
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
RU Андрей Суворов #10.02.2005 15:30
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Wyvern-2> Единственная движущаяся часть - шток клапана
Wyvern-2> Т.е. вы предлагаете вместо: стандартной емкости с френом, стандартных коротких трубок и стандартных клапанов
Wyvern-2> разработать совершенно другой РД, не маленькой , кстати, тяги, испытать его, уменьшить надежность системы УВТ вообще и получить на выходе: +КС с соплами+длинные, спец.обработанные трубки для подвода перекиси, + систему крепления этих ЖРД к корпусу и...+те же самые клапана???? :blink::unsure: :o
Wyvern-2> А то, что нужно фреон с собой "везти" , так ведь и перекись расходуемую на УВТ тоже надо везти. И импульс у такого ЖРД будет около 1000м\сек, а у системы впрыска, он в пересчете, равен импульсу основного ЖРД.

Демагогия.

Чем ОДНИ трубки будут отличаться от ДРУГИХ? Чем ОДНИ клапаны будут отличаться от ДРУГИХ? Они будут работать при одинаковых давлениях, и длина у них будет примерно одинакова.

Ни один бак, летящий на ракете, не является СТАНДАРТНЫМ. Он либо специально изготовлен, либо значительно модифицирован. Каждый ЛИШНИЙ бак - это ЛИШНИЙ геморрой.

У системы впрыска импульс не равен имульсу основного ЖРД. Возникающая в сопле ударная волна снижает УИ основного двигателя вполне заметно. На "Титанах" применялся впрыск четырёхокиси азота, там из-за того, что альфа меньше оптимума у большинства смесевых топлив, и уж заведомо меньше единицы, получалась некая прибавка тяги, но средний УИ всё равно падал, из-за того, что четырёхокиси на полёт нужно было весьма заметное количество.

Модификация сопла основного ЖРД гораздо сложнее, при нашей трубочной конструкции, чем изготовление четырех камер из болванок. Дело в том, что диаметр отверстия, через которое должен происходить впрыск, превышает толщину стенки трубки, а, значит, за этой дыркой будет "аэродинамическая тень" для охладителя, а, значит, стенка сопла будет перегреваться.

Почему это использование микро-ЖРД уменьшит надёжность системы в целом? Из-за трубочной рубашки охлаждения мы не можем сделать буртик для увеличения площади паяного шва, чтобы сделать крепление трубки впрыска более надёжным, а у микро-ЖРД из-за его точёной монолитной конструкции может быть использована дуговая сварка в аргоне, что даст нам достаточный запас прочности.

В конце концов, оцените, сколько фреона нужно для ракеты со стартовой массой 600 кг, тягой основного двигателя у земли 1,1 тонны, диаметром 0,43 м, если считать, что максимальный рабочий момент эквивалентен отклонению камеры основного движка на 5 градусов?

Перекись, да, действительно, для УВТ нужно с собой везти, но она находится в общем большом баке, масса которого изменится незначительно или вообще не изменится, при увеличении массы перекиси на 2-4%

А разрабатывать ДРУГОЙ РД, так получилось, начали даже раньше, чем ТОТ... ;) Когда мы соорганизовались в группу, оказалось, что проекты входят друг в друга, как частицы паззла...
 
RU CaRRibeaN #10.02.2005 17:52
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

>А разрабатывать ДРУГОЙ РД, так получилось, начали даже раньше, чем ТОТ...


Хочу отметить, что он называется 500Н и активно обсуждается в соседних топиках :)
Shadows of Invasion.  
PL Wyvern-2 #10.02.2005 20:50  @Андрей Суворов#10.02.2005 15:30
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★

А.С.> Модификация сопла основного ЖРД гораздо сложнее, при нашей трубочной конструкции, чем изготовление четырех камер из болванок.
[»]

Согласен. Это единственный серьезный аргумент.
Но, вообще то непонятно, почему у вас охлаждается ВСЯ поверхность сопла? Для перекисного двигателя вообще то,IMHO, было бы достаточно крит.сечения и 1\4 сопла за ним. Нет? А "юбку" вообще из композитов скрутить. Значительный выигрыш в массе...
А фреона надо в принципе, меньше, чем перекиси для ЖРД управления.

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
RU Андрей Суворов #02.03.2005 15:39
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Да. Я забыл упомянуть про управление разнотягом, т.е. дифференциальным дросселированием.
Если дело дойдёт до многоступенчатой ракеты :), то на первой ступени будет минимум четыре движка. Их можно дифференциально дросселировать, тем более, что перекисно-керосиновые движки отлично управляются по одному керосину :)
Так что программный разворот по тангажу можно делать именно разнотягом, а быстрые возмущения парировать таки микродвигателями на перекиси, всё равно они нужны для управления по крену, и на большой ступени их нужно восемь... Хотя, подумав, можно обойтись и четырьмя. Но тогда потери 30%
 

RLAN

старожил

Не думаю, что кто то меня переубедит в том, что для 4х движков оптимальная схема такая (см). Управление каждой камерой (или неохлаждаемым сопловым насадком) по одной оси. Привод - сервомотор или от давления наддува пневмоцилиндр.
Прикреплённые файлы:
PIC4.JPG (скачать) [14,2 кБ]
 
 
 
RU Андрей Суворов #02.03.2005 16:22
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

RLAN> Не думаю, что кто то меня переубедит в том, что для 4х движков оптимальная схема такая (см). Управление каждой камерой (или неохлаждаемым сопловым насадком) по одной оси. Привод - сервомотор или от давления наддува пневмоцилиндр.

Качать камеру большого ЖРД - не для любителей. А неохлаждаемого соплового насадка у нас не будет на первой ступени.

Кстати, у 8К99 четыре двигателя или один двигатель с четырьмя соплами?
 

RLAN

старожил

Вроде один движок и 4 сопла.

Но я настаиваю на том, что качание камеры на одной оси намного проще реализуемо (для конструкции, типа вашей), чем впрыск, и, тем более, система рулевых камер.
Не говоря уже о потере у.и.
Про кардановый подвес не говорю, тут сложность возрастает существенно.
Но, все равно, думаю, проще.
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
-
edit
 

avmich

координатор

Нам рулевые камеры сейчас кажутся проще. На каждую нужен всего один управляемый клапан. В то время как качаемая камера маршевого ЖРД... во-первых, как крен парировать? Во-вторых, это подшипник, воспринимающий тонну тяги, рулевые машинки (есть идеи, как это сделать?)...

А как 4 камеры одного ЖРД получают топливо под давлением? От одного ТНА идёт через оси подвеса?
 

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