РН-монстрик

[Arie]

Смотрю на регулярно возникающие обсуждения всяких носителей, и решил в честь НГ, хоть я и полный чайник предложить монстрика на обсуждение.

Дано:
- 7 блоков, длиной ~40м, диаметром ~3.5м, один расположен в центре (ЦБ), остальные по бокам (занимая всю окружность ЦБ). ПН цепляется сверху на ЦБ. Возможна установка углепластовой юбки от обтекателя, закрывающей верх ББ для снижения аэродинамических потерь и их защиты от перегрева)
- по РД-0120 на каждом блоке (ЖК/ЖВ, импульс/тяга 4463/200т в пустоте, 3500/150т на земле, сжигает 210т компонентов за 480 с), на всех блоках кроме ЦБ на кардане, качание по касательной к ЦБ, на ЦБ неподвижный
- каждый блок содержит 105 т компонентов.
- на ЦБ 4 РД-0146 на карданах по касательной вокруг РД-0120 в качестве рулевика.
- используется перелив по цепочке 1 ст (пара ББ симметричных относительно ЦБ) ->2 ст (аналогично 1ст, но пара сдвинута на 60 градусов)-> 3 ст (аналогично 2ст) -> 4 ст (ЦБ).
- отделение происходит по мере выгорания только и полностью компонентов в данной ступени (более высокие ступени остаются на момент отделения полными), время работы ступеней 1 - 67 с, 2 - 93с, 3 - 150с, 4 - 200 с, суммарное время выведения - 508 с (предел для ресурса РД-0120)
- масса пустого блока - 12-13т для ББ, 15-16т - для ЦБ (дополнительная тонна движков+на всякий) (размеры и массы блоков брал от блока Ц Энергии уменьшением объема в 6 раз, массы в 4-5 раз)
- крепление ББ к ЦБ и соседним ББ - пироболты, нагрузка передается в верхней части ступени (как на семерке)

Плюсы:
- водород Экологически чище ничего не придумаешь, в том числе при аварии. Опять же импульс.
- однотипные блоки всех ступеней, высокая серийность
- крайне простая процедура заправки (единый тип топливая для всей ступеней, просто стыкуем автоматом шланги к первой ступени, остальное  заливается используя автоматику перелива, уровень контролируется СУ по датчикам СУРТа
- так как у всех блоков тяговооруженность выше 1 возможность построения линейки (7,5,3 блоков), просто исключая нижние ступени
- с учетом большого числа ступеней перегрузки в течении всего полета должны быть в приемлемом диапазоне. При легкой ПН можно в конце работы последней ступени просто вырубать РБ-0120 дотягивать на РД-0146 (как никак 40т тяги).
- простая СУ (регулярная структура, простые алгоритмы стабилизации и СУРТа из-за хорошей управляемости и перелива соответственно)
- простой старт (ББ ставятся на кольцо вокруг дырки (газоотвода)  в бетоне, соплами в нее, ЦБ висит на них, как в полете.
- меньшая кооперация (все ДУ одного разработчика - Химавтоматики).

Минусы:
- водород
- столько там 7 РД-0120 стоят ? Хотя опять же серийность, можно сильно цену уронить.
- перелив (усложение конструкции, хотя и не особое - два по два шарнирных электроклапана на входе и выходе из ступени (для отсечки перед отделением, а на первой ступени и после завершения заправки) соответственно, два насоса для перекачки на выход, на ЦБ насосы не ставятся (обе стороны являются входами), хотя и не особо мощные (давление преодолевать не надо, не в КС качаем, наоборот откуда качаем давление выше (либо туда залили, либо наддули).
- много блоков (хотя всего на 1 больше, чем на том же Союзе (там 6), по числу камер и вовсе меньше в разы)
- ДУ на ББ работают только часть ресурса (обыдна )


А так как я полный чайник в теме у меня вопросы:
1. будет ли это летать (кто считать ракеты умеет) ?
2. если будет, то сколько вывезет на НОО (для 7,5,3 блоков)
3. и вообще поругайте/может обсудите.

[hcube]

Ну да, схема с переливом, над ней кто только не изголялся :-)

Летать будет, ПН на LEO - что-то типа 40-50 тонн. Я бы причем сбрасывал ББ в 2 этапа - сначала 4 ББ 2 параблоками, потом еще 2. Экономия на полях падения, а ПН практически не изменится.

Ну, и раз ЦБ + 2 ББ летают - это получается тандем на меньшую ПН - что-то около 20 тонн. Тоже вполне востребовано, а делать ничего не надо, 'само получается'.

Все бы хорошо, только движков производство разрушено, а если бы и нет - РД-0120 - очень дорогой девайс на единицу тяги.

Так что возможно проще сделать ЦБ - да, на водороде, а вот ББ - с переливом - на чем-то типа РД-180 или 2*НК-33. Причем перелив _кислорода_ можно сделать и для ЦБ - а это наиболее тяжелый компонент.

[Arie]

Ну да, схема с переливом, над ней кто только не изголялся :-)

Именно, потому и черная дыра

Летать будет, ПН на LEO - что-то типа 40-50 тонн. Я бы причем сбрасывал ББ в 2 этапа - сначала 4 ББ 2 параблоками, потом еще 2. Экономия на полях падения, а ПН практически не изменится.

На самом деле монстрик, при массе где-то в полтора протона. А гравпотери большие ?

Ну, и раз ЦБ + 2 ББ летают - это получается тандем на меньшую ПН - что-то около 20 тонн. Тоже вполне востребовано, а делать ничего не надо, 'само получается'.

Вот это меня и привлекло - что само получается, причем как по изделию, так и по инфраструктуре.

Все бы хорошо, только движков производство разрушено, а если бы и нет - РД-0120 - очень дорогой девайс на единицу тяги.

Странно, вроде бы серьезно рассматривают тяжелый вариант Русь-М с РД-0120 на второй ступени. А по цене - дык вроде водородники все такие, потому и пакет с переливом - чтобы нивелировать невеликую тягу и максимально ее использовать.

Так что возможно проще сделать ЦБ - да, на водороде, а вот ББ - с переливом - на чем-то типа РД-180 или 2*НК-33.

А в таком частичном варианте овчинка то выделки будет стоить ? РД-180 кстати тоже весьма недешевый, НК-33 тоже вроде как не производят

Причем перелив _кислорода_ можно сделать и для ЦБ - а это наиболее тяжелый компонент.

В принципе да. Если число блоков сохранить - то это уже не монстрик, а монстр будет, с ПН ближе к энергии, если я не ошибаюсь.

[mihalchuk]

Ну да, схема с переливом, над ней кто только не изголялся :-)

Именно, потому и черная дыра

Чёрная дыра потому, что вы коплексуете перед мнением большинства. Перелив - вполне здравая и древняя идея, достойная непредвзятого рассмотрения. Вот только воплощать её не доходят руки из-за лености ума.
Такая РН - действительно монстр, и потянет 50 т и выше, если соптимизировать степень расширения сопел на блоках. Монстр потому, что перелив нивелирует недостатки, связанные с низким УИ и невысоким массовым совершенством, а на водороде перелив технически гораздо сложнее, чем на других компонентах. И вообще водородные технологии дороже и сложнее, загрубив конструкцию, мы мало выиграем в деньгах.

[hcube]

Можно на ЦБ водород оставить как есть, а перелив делать для кислорода. Хотя на кислородном баке особо много не сэкономишь массы - механика для перелива будет тяжелее.

[Arie]

И вообще водородные технологии дороже и сложнее,

Дорогу осилит идущий - лучше водорода на старта с Земли в ближайший век вряд ли что-то будет - ЯРД все достаточно грязные, да и мощности там нужны минимум десятки ГВт для развития тяги с земли при импульсе лучше химии.

Кстати, сюда же дурацкий вопрос: а нельзя для наддува вместо гелия водород применять, хотя бы в водородных баках ? Он же вчетверо легче и уже есть, вскипятил немного на стенке КС или сопла и вперед, а баки у водорода здоровые.

И кто знает - сколько можно растворить водорода в металлах ? В том же магнии ? Плотность лучше/хуже сжиженного ?

[Дмитрий В.]

Кстати, сюда же дурацкий вопрос: а нельзя для наддува вместо гелия водород применять, хотя бы в водородных баках ?

Так и делают. И на Сатурне-5, и на блоке Ц Энергии бак водорода наддувался водородом :wink:

[SpaceR]

И вообще водородные технологии дороже и сложнее,

Дорогу осилит идущий - лучше водорода на старта с Земли в ближайший век вряд ли что-то будет - ЯРД все достаточно грязные, да и мощности там нужны минимум десятки ГВт для развития тяги с земли при импульсе лучше химии.

А в чём она - лучшесть?
Имхо - в минимуме затрат на массу, выводимую на орбиту.
И в этом плане керосин даёт водороду много очков форы, потому как водородные первые ступени хоть и будут легче, но зато будут также - 1) Дороже, поскольку сложнее и с материалами, и с процедурами работы с водородом;
- 2) Крупнее, а следовательно, опять же дороже, в том числе и в наземном оборудовании и обслуживании;
- 3) Использовать более дорогие двигатели - не только из-за того, что водородные, но ещё и из-за более крупных требуемых размеров. Причём львиная доля требуемых затрат приходится именно на этот пункт.

Так спрашивается - ну и нафига?

Если делать в наших условиях, то РН для НОО на КТ керосин+керосин оказывается ощутимо дешевле по стоимости одного кг, чем РДТТ+водород, и тем более водород+водород.

[SpaceR]

Вот РБ, да ещё работающий на доразгоне - энто совсем другое дело...
Ну, большинство и так в курсе.

[Arie]

А в чём она - лучшесть?
Имхо - в минимуме затрат на массу, выводимую на орбиту.

- чище
- энергия будет только дешеветь, а нефтепродукты - только дорожать, так что вполне возможно скоро ЖК+ЖВ электролитически полученные будет дешевле керосина.

И в этом плане керосин даёт водороду много очков форы, потому как водородные первые ступени хоть и будут легче, но зато будут также - 1) Дороже, поскольку сложнее и с материалами, и с процедурами работы с водородом;

Материалы - прошу пример, чем тот же алюминий не устраивает и вообще. А процедуры - понятно, но они станут проще, если ими заниматься

- 2) Крупнее, а следовательно, опять же дороже, в том числе и в наземном оборудовании и обслуживании;

Не вижу связи с наземным оборудованием

- 3) Использовать более дорогие двигатели - не только из-за того, что водородные, но ещё и из-за более крупных требуемых размеров. Причём львиная доля требуемых затрат приходится именно на этот пункт.

1. Двигатели станут дешевле, если производит их серийно
2. А какое отношение размеры РН к двигателю имеют отношение ? Масса - да, дык она на водороде меньше нужна.

[Петр Зайцев]

Что-то я вижу никто не подумал, на чем везти 40-метровую ступень на космодром. И сомневаюсь я, что можно вписать несколько штук РД-0146 вокруг РД-0120 при диаметре 3.5м, разве если только сопла сильно обрезать.

[Петр Зайцев]

- 3) Использовать более дорогие двигатели - не только из-за того, что водородные, но ещё и из-за более крупных требуемых размеров. Причём львиная доля требуемых затрат приходится именно на этот пункт.

1. Двигатели станут дешевле, если производит их серийно
2. А какое отношение размеры РН к двигателю имеют отношение ? Масса - да, дык она на водороде меньше нужна.

Он наверное размер баков имел в виду. А вообще тут недавно очень показательное сравнение Дельты 4 с Протоном было в теме про "сравнительные размеры РН". В общем водород у земли - маразм. Ну то есть конечно, летать будет, как и Дельта 4, но кому-то придется раскошеливатьса, а кто хочет?

[Денис Лобко]

А почему не сделать моноблочный двухступенчатый тандем на такую же массу ПН? Получится что-то типа "Дейтрона", в полтора/два раза меньше двигателей и намного проще конструкция.

Как я понимаю, всему причиной желание выпускать унифицированные ракетные блоки (как сосиски на конвейере)?

Или я не прав?

[hcube]

Движков больше получится. Тут все двигатели работают И на старте, И на участке работы '3 ступени'. Во всяком случае, для пакета схема с переливом совершенно оправдана.

Однако, я бы все-таки делал 4-ступенчатую систему, с довыведением. И на метан-кислороде. Первая ступень - 4 УРМ, 2 ступень - 2, 3 - 1. Поверх этого одного - надкалиберный водородный 'разгонник'. Если базовый движок - РД-180, то максимальная ПН - что-то типа 90-100 тонн, с НК-33 - в 2.5 раза ниже.

[Сторонний]

Он наверное размер баков имел в виду. А вообще тут недавно очень показательное сравнение Дельты 4 с Протоном было в теме про "сравнительные размеры РН". В общем водород у земли - маразм. Ну то есть конечно, летать будет, как и Дельта 4, но кому-то придется раскошеливатьса, а кто хочет?

Водородные двигатели действительно ещё и больше по размеру, сравните РД-0120 и РД-191.

 Но я с вами не соглашусь по поводу водорода на первой ступени и связи этого обстоятельства со стоимостью пуска.
 Дельта-4 и Атлас-5 делались одинаково "из соображений сделать недорогой модульный носитель" и получился примерно одинаково довольно дорогой модульный носитель, - с водородом на первой ступени и с керосином на первой ступени.

 По поводу целесообразности использования водорода у земли, - ракета "у земли" летит первые секунд 50-70 а уже на высотах свыше 10 километров высокий удельный импульс водорода работает в полной мере.

[Сторонний]

Движков больше получится. Тут все двигатели работают И на старте, И на участке работы '3 ступени'. Во всяком случае, для пакета схема с переливом совершенно оправдана.

Однако, я бы все-таки делал 4-ступенчатую систему, с довыведением. И на метан-кислороде. Первая ступень - 4 УРМ, 2 ступень - 2, 3 - 1. Поверх этого одного - надкалиберный водородный 'разгонник'. Если базовый движок - РД-180, то максимальная ПН - что-то типа 90-100 тонн, с НК-33 - в 2.5 раза ниже.

Посмотрите высоту и скорость при которой будет сброс первой пары боковушек и, я думаю, вам эта идея разонравится.