ДУ КА на сжатых газах, метан+кислород

[Комодский Варан]

Современные композитные баки имеют удельную массу 300 kPa*m^3/kg. Бак под давление 300 атм. объёмом 1м3 будет весить 100 кг, а при коэффициенте надёжности 1.2 - 120 кг. Плотность газообразного кислорода при давлении 300 атм и температуре -30 С равна 480 кг/м3, плотность газообразного метана при тех-же условиях равна 240 кг/м3. Соотношение О/Г = 3.4:1, плотность топливной пары равна 391 кг/м3.

Бак объёмом 9м3 будет весить 1080 кг, сможет вмещать примерно 3500 кг топлива. Хотя, называть его баком не совсем корректно. Это один единый шар-баллон с общей стенкой компонентов топлива. При полной заправке в баллоне поддерживается температура -30 С (можно меньше, тогда массовое совершенство будет лучше), по мере расходования топлива температура повышается до 30 С (можно больше).
Массу ГРД (не гибридный РД, а газовый) и прочего оборудования оценим в 120 кг. Итого масса ДУ равна 1200 кг. УИ ГРД равен 390 сек. Топливо используется не только в маршевой ДУ, но и в ДСО.

Итак, спутник с ГРД:

Спутник:      2500 кг
ДУ:               1200 кг
Топливо:      3500 кг
Итого:           7200 кг
deltaV          2550 м/с (типичная для спутника на ГСО, 1800м/с + 50 м/с*15лет)
Массовое совершенство ДУ = 1200/4700=0.255 (по современным меркам хуже не бывает)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Типичный ГСО-спутник:

Спутник:     2500 кг
ДУ:              800 кг
Топливо:     4800 кг
Итого:          8100 кг
deltaV          2550 м/с (УИ = 290 сек)
Массовое совершенство ДУ = 800/5600 = 0.143 (даже немного завышено)

Как видим, спутник с ГРД легче на 12.5%. Кроме того, он обладает рядом преимуществ:

- нетоксичное топливо
- простота конструкции
- надёжность (ГРД может работать даже на одном компоненте, хоть и с меньшим УИ)
- дешевизна (затраты на производство композитных баков окупаются отказом от НДМГ и АТ, специализированная комната для заправки не нужна)



Ваше мнение?

[Юрий Темников]

Комодский Варан пишет:
Ваше мнение?

Осталось охладить до -150! Самое то будет!

[октоген]

Интересно, только вот без действующей модели все это фантазии. Дабы не споткнуться об овраги реальности.

Да, 390сек на метане потребуют огромного сопла, вес которого не учтен. Я когда пропепом игрался на метане почему-то 390 сек не выходило. При вменяемых давлениях.  А тут должно быть ниже 390 гораздо.

[Комодский Варан]

У раптора УИ 382 сек при схожем давлении. Схема газ-газ, чему тут удивляться. Даже снижение УИ до 380 сек практически не повлияет на ХС.

[Дмитрий В.]

По какой технологии ш/б изготавливать планируется?

[Юрий Темников]

октоген пишет:
Да, 390сек на метане потребуют огромного сопла, вес которого не учтен. Я когда пропепом игрался на метане почему-то 390 сек не выходило. При вменяемых давлениях.А тут должно быть ниже 390 гораздо.

Энто же газ при нормальной Т,да еще сжатый.Вот и набегает.Но меня больше прельщает наличие отсутсвия.ТНА Особенно ежели эти газы слегка подогревать.Для стабилизации давления на входе ГРД .ИМХО неплохая идея.Ну и некстати тут будет помянут Чуб с нанотрубками,может и красивее получиться.  

[Плейшнер]

Комодский Варан пишет:
Современные композитные баки имеют удельную массу 300 kPa*m^3/kg. Бак под давление 300 атм. объёмом 1м3 будет весить 100 кг,

А бак под давлением 3 атм объемом 100 м3 тоже 100 кг, ага
Можете привести массы реально существующих сегодня баков?

[Юрий Темников]

Плейшнер пишет:
А бак под давлением 3 атм объемом 100 м3 тоже 100 кг, ага
Можете привести массы реально существующих сегодня баков?

А там соотношение еще лучше будет ,вспомните формулу: куб квадрат.Самое то для супертяжа!

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет:
По какой технологии ш/б изготавливать планируется?

Методом намотки, углеволокно+эпоксидка.

[Комодский Варан]

Плейшнер пишет: А бак под давлением 3 атм объемом 100 м3 тоже 100 кг, ага

100 м3 это шар диаметром 5.8 метров. Площадь поверхности = 105 м2 т.е. примерно 1 кг/м2. Что не нравится?

[Юрий Темников]

Комодский Варан пишет:
100 м3 это шар диаметром 5.8 метров. Площадь поверхности = 105 м2 т.е. примерно 1 кг/м2. Что не нравится?

Я ж где то говорил ,за временным застоем идет резкий рывок.Похоже время перемен приближается.На самом деле 1 кг на кубометр,чем большеобьем тем меньше вес.Я ж говорил тема для супертяжа,правда с учетом ускорений.

[Комодский Варан]

Юрий Темников пишет:

Комодский Варан пишет:
Ваше мнение?

Осталось охладить до -150! Самое то будет!

Тогда компоненты топлива станут жидкими. Я бы не охлаждал ниже -82С, иначе метан сжижится. При охлаждении с -30 до -80 градусов масса РЗТ увеличится на 26.2%.

[Юрий Темников]

Комодский Варан пишет:
Тогда компоненты топлива станут жидкими. Я бы не охлаждал ниже -82С, иначе метан сжижится.

Извини не учел влияние давления на Т сжижения, все равно охлаждать скорее всего выгодно.Но может немного снизиться УИ,Надо считать золотую середину.Возможно и часть Топлива  м б жидкой ,считать надо.Но без ТНА это гигантский плюс.

[Lunatik-k]

Я конечно мало понимаю в ракетостроении.
Но позвольте задать вопрос :
Как изменяется давление на стенки бака от придаваемого ускорения при старте с Земли ? 

[Плейшнер]

Комодский Варан пишет:

Плейшнер пишет: А бак под давлением 3 атм объемом 100 м3 тоже 100 кг, ага

100 м3 это шар диаметром 5.8 метров. Площадь поверхности = 105 м2 т.е. примерно 1 кг/м2. Что не нравится?

Как это может не нравится? Масса баков первой ступени ракеты типа Зенит три сотни кг - наоборот, в восторге.  
Так что скажете насчет "Можете привести массы реально существующих сегодня баков?"

[Комодский Варан]

Плейшнер пишет: 
Так что скажете насчет "Можете привести массы реально существующих сегодня баков?"

Существовавших могу. 

масса топливного отсека блока Ц РН «Энергия» была около 30 т (вместе с десятью тоннами невырабатываемых остатков топлива и газов наддува), что составляет примерно 4,2% от массы рабочего запаса топлива. 

© Дмитрий В.

Итого масса топливного отсека около 20 тонн. Суммарный объём баков составляет 2075 м3.
20000 кг/2075 м3 = 9.64 кг/м3. Ну привёл я вам массу бака, что дальше? 

[Плейшнер]

Комодский Варан пишет:
Итого масса топливного отсека около 20 тонн. Суммарный объём баков составляет 2075 м3.
20000 кг/2075 м3 = 9.64 кг/м3. Ну привёл я вам массу бака, что дальше?

Но Вы то обещаете баки Энергии массой 2 (две) тонны

[Комодский Варан]

Плейшнер пишет:

Комодский Варан пишет:
Итого масса топливного отсека около 20 тонн. Суммарный объём баков составляет 2075 м3.
20000 кг/2075 м3 = 9.64 кг/м3. Ну привёл я вам массу бака, что дальше?

Но Вы то обещаете баки Энергии массой 2 (две) тонны

Конкретно про Энергию я ничего не обещал. Сомневаюсь, что композитные баки применимы с ЖВ. А вот с Зенитом думаю можно что-нибудь сделать.

[Юрий Темников]

Комодский Варан пишет:
Сомневаюсь, что композитные баки применимы с ЖК. А вот с Зенитом думаю можно что-нибудь сделать.

А вот Маск почему то не сомневается.Странный мужик!

[Комодский Варан]

Юрий Темников пишет:

Комодский Варан пишет:
Сомневаюсь, что композитные баки применимы с ЖК. А вот с Зенитом думаю можно что-нибудь сделать.

А вот Маск почему то не сомневается.Странный мужик!  

Опечатка. Имел ввиду ЖВ.