Инерциальный "насос" для ЖРД

inquisitor> Может ли такая схема работать ТЕОРЕТИЧЕСКИ?

1 атмосфера - это 10 метров водяного столба. Соответственно, при длине ракеты 10 метров и равной длине баков (5 и 5 метров) давление подачи будет, в начале полёта, 25 атмосфер. Жопа в том, что, по мере расходования топлива, оно будет падать, хотя ускорение, по мере облегчения ракеты, будет расти, но высота столба жидкости будет падать быстрее.
Другая жопа в том, что баки при этом будут, как при обычной баллонной подаче - толстыми и тяжёлыми. Т.е. мы экономим только сам баллон и часть газа подачи - сколько-то в баки всё равно придётся надувать, иначе в них создастся вакуум, и давление подачи упадёт дополнительно. Или даже топливо закипит.

inquisitor> Может ли такая схема работать ТЕОРЕТИЧЕСКИ?

Теоретически — да.
В кожухе — нет.
(Прибор должен работать не в принципе, а в кожухе. ©)

Строишь высокую прочную башню, наверху помещаешь баки с топливом, внизу двигатель.
Уже под действием веса получишь несколько атмосфер.
Можно лететь.
Чем больше ускорение, тем больше давление, тем больше ускорение. Всё в порядке.

Только лёгкую башню надо будет с собой взять.
Вместо тяжёлых насосов.

Б.г.> 1 атмосфера - это 10 метров водяного столба. Соответственно, при длине ракеты 10 метров и равной длине баков (5 и 5 метров) давление подачи будет, в начале полёта, 25 атмосфер.

Баки делаем концентрическими, и сразу выигрываем 25 атм.

Б.г.> Жопа в том, что, по мере расходования топлива, оно будет падать, хотя ускорение, по мере облегчения ракеты, будет расти, но высота столба жидкости будет падать быстрее.

Не совсем понял. При постоянной тяге и постоянном расходе топлива, ускорение будет расти линейно, при этом высота столба будет тоже падать линейно, так что давление должно оставаться постоянным, не так ли?

Другое дело, что наращивать ускорение без конца нельзя, так как ракета развалится. Но, по-моему, для советских ракет-перехватчиков A-10 где-то мелькала цифра ускорения в 200 g, так что запас есть.

Б.г.> Другая жопа в том, что баки при этом будут, как при обычной баллонной подаче - толстыми и тяжёлыми. Т.е. мы экономим только сам баллон и часть газа подачи - сколько-то в баки всё равно придётся надувать, иначе в них создастся вакуум, и давление подачи упадёт дополнительно. Или даже топливо закипит.

Экономия системы наддува - это не так уж мало. Насчет вакуума - не думаю, что при давлении 50 атм какая-то жалкая одна атмосфера будет играть большую роль. К тому же, при таких ускорениях ракета быстро улетит вверх, где забортное давление еще ниже. А наддуть бак для предотвращения кипения можно и пиропатроном. Маааленьким

P.S. Извините, если не смогу ответить - нехорошие люди в политическом накидали мне несправедливых штрафов

inquisitor> Баки делаем концентрическими, и сразу выигрываем 25 атм.

Можно, да. Технологически несколько неудобно, но можно.

Б.г.>> Жопа в том, что, по мере расходования топлива, оно будет падать, хотя ускорение, по мере облегчения ракеты, будет расти, но высота столба жидкости будет падать быстрее.
inquisitor> Не совсем понял. При постоянной тяге и постоянном расходе топлива, ускорение будет расти линейно, при этом высота столба будет тоже падать линейно, так что давление должно оставаться постоянным, не так ли?

Предположим, что топлива осталось совсем на донышке - 1 см. Но ускорение-то увеличилось не в 5000 раз, потому что конечная масса ракеты - в лучшем случае, 1/10 начальной. Значит, давление подачи упало в 500 раз. Масса ракеты не равна массе топлива, поэтому, по мере расходования, давление падать будет обязательно.

Б.г.>> Другая жопа в том, что баки при этом будут, как при обычной баллонной подаче - толстыми и тяжёлыми. Т.е. мы экономим только сам баллон и часть газа подачи - сколько-то в баки всё равно придётся надувать, иначе в них создастся вакуум, и давление подачи упадёт дополнительно. Или даже топливо закипит.
inquisitor> Экономия системы наддува - это не так уж мало. Насчет вакуума - не думаю, что при давлении 50 атм какая-то жалкая одна атмосфера будет играть большую роль. К тому же, при таких ускорениях ракета быстро улетит вверх, где забортное давление еще ниже. А наддуть бак для предотвращения кипения можно и пиропатроном. Маааленьким

Да не такой уж он маленький будет. Кубометр воздуха при 1 атмосфере весит 1,3 килограмма. У газа из пиропатрона средняя молекулярная масса побольше будет, так что 2 кг на кубометр. Да плюс корпусные детали, да плюс устройство охлаждения и распределения газа...

Главное, что, если просуммировать весь геморрой, да ещё учесть УИ самовоспламеняющегося топлива при таком "умеренном" давлении подачи (а в камере будет едва половина от него), то обычный РДТТ может оказаться выгоднее - ведь камера ЖРД на такую тягу тоже будет достаточно тяжёлой.

Б.г.> Главное, что, если просуммировать весь геморрой...

Не мешай художнику, он так видит мир

inquisitor> Может ли такая схема работать ТЕОРЕТИЧЕСКИ?

1.Давайте развернем вопрос в другую сторону:"А вообщето можно ли разработчикам ракет не учитывать инерционные последствия от разгона ракеты на термодинамические процесссы в ракетном двигателе, который разгонят ракету?"

2. Давайте уберем из названия темы букву Ж и будем рассматривать и жидкостные и РДТТ, и ТРД, и газобаллонные РД.

При ускорении двигательной установки обязательно возрастет давление на входе в сопло пропорционально ускорению, умноженному на произведение плотности на высоту.
Например рост давления равен произведению ускорения на плотность жидкой фазы топлива в баке двигательной установке ЖРД, умноженной на высоту столба жидкости, плюс плотность газовой подушки,умноженной на высоту указанной подушки.

Но такой же расчет надо сделать и для РДТТ.
При разгоне давление на вход сопла РДТТ возрастет на произведение ускорение на плотность продуктов сгорания, умноженное на высоту камеры сгорания.

В газобаллоном реактивном двигателе и в баллоне газа для баллонов вытеснительной систем подачи копонентов топлива в ЖРД рассчеты производятся несколько сложнее.
Ускорение приводит к сжатию газов и повышеню плотности нижних слоев газа по сравнению с верхними слоями.
Поэтому расчеты плотности делаются по-слойно. Обращаю внимание, что в расчете принимают участие все слои баллона, поскольку газ заполняет весь отведенный для него объем. Кроме того при расходе газа из ускоряемого баллона необходимо учитывать изменение его температуры, связанное с адиабатическим расширением при истечении части газа из баллона и со сжатием, вызванным инерциальными силами ускорения ракеты.

Расчеты двадцатилетней давности, насколько я помню для ГБРД давали приварок в 5-10 секунд, что усложняло работу системы управления, поэтому "навар" нивелировали дросселями.

Расчеты для РДТТ носят академический характор

Теоретическая хотелка для отказа на второй и последующих ступенях ракеты от применения системы подачи компонентов топлива должна прорабатываться конструктором ракеты с учетом увеличения массы продольных элементов конструкции ракеты, снижением удельной тяги ЖРД, отсутсвием исследованй работы ЖРД на пременных давлениях.

inquisitor>> Может ли такая схема работать ТЕОРЕТИЧЕСКИ?
Б.г.> 1 атмосфера - это 10 метров водяного столба.
Никакого столба не нужно: кладем в верхней части бака поршень нужной плотности.
При постоянной перегрузке он и будет давить постоянно.
Перегрузка 50 g для управляемых ракет кажется великоватой: одна из самых удачных НАР типа С-8КОМ имеет перегрузку около 60.

G.s.> Никакого столба не нужно: кладем в верхней части бака поршень нужной плотности.
G.s.> При постоянной перегрузке он и будет давить постоянно.

Тогда он и весить будет больше, чем топливо. Давление численно равно весу. Это эквивалентно тому, что мы можем израсходовать только половину топлива. Что убивает число Циолковского, и так небольшое из-за толстых баков.

G.s.> Перегрузка 50 g для управляемых ракет кажется великоватой: одна из самых удачных НАР типа С-8КОМ имеет перегрузку около 60.

У ПРО-шных перехватчиков может быть и больше 50 же.

G.s.>> При постоянной перегрузке он и будет давить постоянно.
Б.г.> Тогда он и весить будет больше, чем топливо. Давление численно равно весу. Это эквивалентно тому, что мы можем израсходовать только половину топлива.
При чем здесь масса топлива вообще?
Давление поршня на жидкость определяется только его плотностью, высотой и перегрузкой. Площадь сокращается.
Стальной поршень высотой 10 см при перегрузке 50 же создает давление 3,8 атмосфер. А сколько надо?
Кстати, можно использовать принцип гидропресса: поршенёк сделать высоким и поместить в цилиндр малого диаметра параллельно.
Баки должны быть телескопическими.

G.s.> При чем здесь масса топлива вообще?
при том, что ставить насосы по массе на ооочень много выгоднее, чем возить тяжелую плюшку мертвого веса.

G.s.> Давление поршня на жидкость определяется только его плотностью, высотой и перегрузкой. Площадь сокращается.

Нельзя. Что давит на остальную площадь?

G.s.> Стальной поршень высотой 10 см при перегрузке 50 же создает давление 3,8 атмосфер. А сколько надо?
в 10 раз больше. Давление в камерах сгорания двигателей первой ступени должно быть атмосфер хотя бы 30, плюс потери на форсунках, плюс потери на трубопроводах, плюс, если регенеративка, потери на рубашке охлаждения.
G.s.> Кстати, можно использовать принцип гидропресса: поршенёк сделать высоким и поместить в цилиндр малого диаметра параллельно.
А что будет давить на освободившееся зеркало жидкости? она же опускается, по мере расходования. В гидропрессе объём жидкости постоянен (ну, в первом приближении).

G.s.> Баки должны быть телескопическими.

А уплотнять как?

G.s.>> Давление поршня на жидкость определяется только его плотностью, высотой и перегрузкой. Площадь сокращается.
Б.г.> Нельзя. Что давит на остальную площадь?

G.s.>> Баки должны быть телескопическими.

В таком раскладе получается, что давление создаёт верхнее днище бака. А, значит, приводной механизм, который складывает телескопический бак, и развивает всё давление подачи.

G.s.>> При чем здесь масса топлива вообще?
Bredonosec> при том, что ставить насосы по массе на ооочень много выгоднее, чем возить тяжелую плюшку мертвого веса.

Именно. Потому как плотность энергии в любом химическом топливе на порядки больше, чем энергия килограмма, упавшего с высоты топливного бака ракеты.

e=mgh, фигле. Даже при наивном расчёте для высоты бака 20 метров, то есть берём 10 для усреднения по причине расхода топлива (h линейно убывает), и считая грубо ускорение 100 м/c² (чуть более 10g), получаем 1000 Дж/кг.

Даже сраный (в прямом смысле слова — до изобретения каталитического процесса связывания азота селитру промышленно получали из дерьма) чёрный порох даёт 3000000 Дж/кг. Количество нулей верное.

Зачем, зачем при таких условиях засовывать в ракету кирпич???