Пластиковая ракета

[Дем]

Вот подумалось - ведь прочность современных пластиков ничуть не уступает прочности люминя - но в то же время плотность у них в разы ниже. Одновременно и сварка проблем не представляет.
почему бы ракету не делать из них?
Единственная загвоздка - с морозостойкостью, есть ли пластик, который при -200С себя хорошо ведёт?
Но бак керосина из пластика можно сделать запросто, притом любого диаметра - просто выдуть.
А всякие межбаковые и прочие несущие пассивные конструкции - можно делать из аналога пенопласта, но с высоким давлением газа в пузырьках. И никакого фрезерования-клёпки, просто в форму залил и всё.

[Fed]

25 лет назад будучи студентом я на практике препарировал корпус рдтт метра 2 в диаметре. если мне не изменят мой склероз - от тополя.

он был из борпластика намотан. полностью.

[Lamort]

Пластиковые РДТТ давным-давно делают, были и разработки криогенных баков из композитов с металлической гильзой.

 Как все новые технологии в ракетостроении это идёт туго.

[октоген]

Дем


Криогенные баки из композитов  стоят дорого, а уменьшение массы дают мизерное. Всякие стыки, крепления  и отводы съедают выгоды от композитов. Японцы с этими композитами наработались вдоволь, но их носители от этого лучше и серийнее не стали.ПМСМ композиты годятся только для навесных баков керосина, типа "ушастой ангары" раннего периода, безотносительно того что там в навесных баках планировалось. Ну и силовых конструкций разгонных блоков. Вот там скорее всего их уже и применяют в реальности.


Пока у нас в гражданской промышленности не будут массово эти самые композиты применяться, не будет их и в космической технике. Где же возьмутся инженегры знающие тонкости конструирования композитных изделий, если нет собственного массового серийного производства.

[Salo]

На Протоне М практически все сухие отсеки из композитов. Ну и ГО конечно.

[Pavel]

А я по названию было подумал, что речь пойдет про подобные ракеты  

[Андрей Суворов]

Ещё в 2008 году в "Популярной механике" вышла наша с Игорем Афанаьсевым статья как раз про это.
Её можно найти в электронном архиве журнала.
Просто "Тополь" имел обечайки движков из стеклопластика, а днища из металла. У "Тополя-М" движки цельномотаные, как и у ракеты БЖРК.
Но пионеры, конечно, американцы, Х-248 в 1959 году был уже стеклопластиковый, и запускал "Пионеры", простите за каламбур. И обтекатель у "Тор-Эйбл" тоже был стеклопластиковый. С переменным, правда, успехом, но - это уже больше полувека назад!

[Monoceros]

Интересно, а трубопроводы, ТНА никто из композитов не делал? :roll:

[Андрей Суворов]

Интересно, а трубопроводы, ТНА никто из композитов не делал? :roll:

"Читайте книгу, там всё написано" (с) Д.В. Сивухин или Е.И. Манаев, не помню
в той статье как раз и написано про керамоматричные композиты, из которых собираются делать колёса турбин для ТНА и газогенераторы. Пока серийно применяющихся таких нету. но пытаются, да, и, видимо, скоро на геостационарных спутниках появятся ДУ с ТНА из керамики.

[Apollo13]

Еще можно вспомнить историю с композитным баком X-33:

http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_X-33

NASA cancellation
Construction of the prototype was some 85% assembled with 96% of the parts and the launch facility 100%[3] complete when the program was canceled by NASA in 2001, after a long series of technical difficulties including flight instability and excess weight.
In particular, the composite liquid hydrogen fuel tank failed during testing in November 1999. The tank was constructed of honeycomb composite walls and internal structures to reduce its weight. A lighter tank was needed for the craft to demonstrate necessary technologies for single-stage-to-orbit operations. A hydrogen fueled SSTO craft's mass fraction requires that the weight of the vehicle without fuel be 10% of the fully fueled weight. This would allow for a vehicle to fly to low earth orbit without the need for the sort of external boosters and fuel tanks used by the Space Shuttle. But, after the composite tank failed on the test stand during fueling and pressure tests, NASA came to the conclusion that the technology of the time was simply not advanced enough for such a design. While the composite tank walls themselves were lighter, the odd hydrogen tank shape resulted in complex joints increasing the total mass of the composite tank to above that of an aluminum-based tank.[6]
NASA had invested $922 million in the project before cancellation and Lockheed Martin a further $357 million. Due to changes in the space launch business—including the challenges faced by companies such as Globalstar, Teledesic, and Iridium and the resulting drop in the number of anticipated commercial satellite launches per year—Lockheed Martin deemed that continuing development of the X-33 privately without government support would not be profitable.

Continued research
After the cancellation in 2001, engineers were able to make a working liquid oxygen tank out of carbon fiber composite.
On September 7, 2004, Northrop Grumman and NASA engineers unveiled a liquid hydrogen tank made of carbon fiber composite material that had demonstrated the ability for repeated fuelings and simulated launch cycles.[7] Northrop Grumman concluded that these successful tests have enabled the development and refinement of new manufacturing processes that will allow the company to build large composite tanks without an autoclave; and design and engineering development of conformal fuel tanks appropriate for use on a single-stage-to-orbit vehicle.[8]

[Иван57]

Единственная загвоздка - с морозостойкостью, есть ли пластик, который при -200С себя хорошо ведёт?

Нагуглил:

http://dv-expert.ru/laboratornoe-oborudovanie/kriogennyj-boks-i-shtativ/heathrow+scientific/krioboksy-arctic-square--polikarbonat
Криобоксы Arctic Square®, поликарбонат
http://www.mami.ru/science/autotr2009/scientific/article/s09/s09_09.pdf
Влияние низких температур на динамические вязкоупругие свойства поликарбоната

Правда поликарбонат, говорят, до -100 С, но криобоксы для жидкого азота из него вроде как делают...
И формулы у поликарбоната и кевлара похожи...

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E5%E2%EB%E0%F0
"
...
Температурные свойства

Кевлар сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (196 °C), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее.

При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах (430—480 °C). Температура разложения зависит от скорости нагрева и продолжительности воздействия температуры. При повышенных температурах (более 150 °C) прочность кевлара уменьшается с течением времени. Например, при температуре 160 °C прочность на разрыв уменьшается на 10—20 % после 500 часов. При 250 °C кевлар теряет 50 % своей прочности за 70 часов.[2]
...
"

[Salo]

Интересно, а трубопроводы, ТНА никто из композитов не делал? :roll:

"Читайте книгу, там всё написано" (с) Д.В. Сивухин или Е.И. Манаев, не помню
в той статье как раз и написано про керамоматричные композиты, из которых собираются делать колёса турбин для ТНА и газогенераторы. Пока серийно применяющихся таких нету. но пытаются, да, и, видимо, скоро на геостационарных спутниках появятся ДУ с ТНА из керамики.

Мне почему-то кажется, что ограничатся СПД и ионниками. :wink:

[PIN]

"Вега" разве не намотана из полимерного волокна почти вся?

[SpaceR]

Да и в "Протоне-М" всё активнее переходят на углепластиковые сухие отссеки.

Основная проблема композитных конструкций - высокая стоимость и слабая ремонтопригодность, что увеличивает затраты на отбраковку (если она случается).
А выигрыш по массе не всегда это оправдывает. К примеру, экономия массы на трубопроводах довольно мала.

[Дем]

Ну это понятно, что по мелочам много не выиграешь.
А вот если основные конструкции пусть и из не столь экстремальных, как углепластик, композитов делать - то может интересно получится. Прочных органических волокон много. И даже если стекловолокном армировать - плотность у него всё равно меньше, чем у алюминия.

[Lamort]

Кстати, почему именно композиты, можно придумать другие интересные технологии.

 Например делать бак на основе бесшовной трубы нужного диаметра.

[Ded]

Кстати, почему именно композиты, можно придумать другие интересные технологии.

 Например делать бак на основе бесшовной трубы нужного диаметра.

Вы имеете в виду прессованную (или "тянутую") трубу? Не уверен, что это технологически возможно на таких диметрах.

И варить все равно придется (шпангоуты всякие).

[Lamort]

Вы имеете в виду прессованную (или "тянутую") трубу? Не уверен, что это технологически возможно на таких диметрах.

И варить все равно придется (шпангоуты всякие).

Да, я имею в виду именно выдавливаемую трубу.

 А в чём вы видите проблему для больших диаметров кроме стоимости? По-моему это тем проще сделать, чем толще стенка.

[Ded]

Вы имеете в виду прессованную (или "тянутую") трубу? Не уверен, что это технологически возможно на таких диметрах.

И варить все равно придется (шпангоуты всякие).

Да, я имею в виду именно выдавливаемую трубу.

 А в чём вы видите проблему для больших диаметров кроме стоимости? По-моему это тем проще сделать, чем толще стенка.

Вы когда-нибудь видели процессы прессования или протяжки? Здесь проблема не в стоимости а в технологической реализации.

[Lamort]

Вы когда-нибудь видели процессы прессования или протяжки? Здесь проблема не в стоимости а в технологической реализации.

Нет, живьём не видел, технологию представляю только умозрительно.

 А в чём проблема сделать плунжер и матрицу диаметром 4 метра?