Однокамерный 500-т тонник с вытеснительной подачей - реально?

Автор Комодский Варан, 28.04.2016 19:46:35

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Комодский Варан

Как думаете, возможно ли сделать однокамерный ракетный двигатель с тягой около 500 тонн на вытеснительной подаче?
Топливная пара - пропан/закись азота. Охлаждение - регенеративное, пропаном. Посчитал, получилось, что для полного сгорания пропана в закиси азота на 1 кубометр пропана нужно 4 кубометра закиси азота. 
Давление в камере сгорания определяется наименьшим давлением любого из компонентов т.е. если у нас давление пропана 15 атм, а закиси 100 атм, то в КС всё равно будет 15 атм, верно? 

Как вам такая схема: давление закиси в баках 15 атм, давление пропана - около 25 атм (бак пропана в 4 раза меньше бака с закисью, поэтому его выгоднее сделать для бОльшего давления, чем бак для закиси и пускать пропан для охлаждения двигателя). Около 10 атм будет "теряться" на охлаждение двигателя, на выходе получаем по 15 атм пропана и 15 атм закиси. Наддув гелием.

Недавно прочитал исследование DARPA, там пишут, что УИ у этой топливной пары 250 сек (1 атм.) - 312 сек (вакуум). Довольно перспективное топливо с учётом его некриогенности.


Leonar

Прикольно наверное будет посмотреть на баки рн для давления в 15 атмосфер и массой в них топлива в 300...400т

Комодский Варан

ЦитироватьLeonar пишет:
Прикольно наверное будет посмотреть на баки рн для давления в 15 атмосфер и массой в них топлива в 300...400т
Самые обычные баки. Для 15 атмосфер нужна  толщина стенок 2-3 мм (для стали). А баки, расчитанные на примерно такое давление есть, в КК Аполлон была именно вытеснительная подача и двигатель на 4.5 тонн, AJ-10.

Leonar

ЦитироватьЕвгений Нету пишет:
ЦитироватьLeonar пишет:
Прикольно наверное будет посмотреть на баки рн для давления в 15 атмосфер и массой в них топлива в 300...400т
Самые обычные баки. Для 15 атмосфер нужна толщина стенок 2-3 мм (для стали). А баки, расчитанные на примерно такое давление есть, в КК Аполлон была именно вытеснительная подача и двигатель на 4.5 тонн, AJ-
Странно...а почему у ракет с тна баки на давление всего то чуть больше атмосферы имееют толщины в 5...10мм усредненные...
Может быть размер таки имеет значение?

Комодский Варан

#5
ЦитироватьLeonar пишет:
ЦитироватьЕвгений Нету пишет:
ЦитироватьLeonar пишет:
Прикольно наверное будет посмотреть на баки рн для давления в 15 атмосфер и массой в них топлива в 300...400т
Самые обычные баки. Для 15 атмосфер нужна толщина стенок 2-3 мм (для стали). А баки, расчитанные на примерно такое давление есть, в КК Аполлон была именно вытеснительная подача и двигатель на 4.5 тонн, AJ-
Странно...а почему у ракет с тна баки на давление всего то чуть больше атмосферы имееют толщины в 5...10мм усредненные...
Может быть размер таки имеет значение?
Даже не знаю... Обычный пропановый баллон рассчитан на 16 атмосфер, испытывают его при 25 атмосферах, а разрушается он при 50 атм. 
Большие ракеты эффективнее маленьких потому, что площадь поверхности бака (и соответственно его вес) растёт как квадрат, а его объём растёт как куб. Но это если пренебречь аэродинамическими потерями.

Можно ссылку на 5...10 мм? Я почему-то в поисковике натыкаюсь на алюминиевые баки с толщиной 2 мм (У Протона).

НИИзнайка

А вообще были ли достаточно мощные двигатели с вытеснительной системой ?  ЕМНИП, AJ10-138, 7,5т и то на известных самовоспламеняющихся компонентах, вроде при низких давлениях тоже проблемы со смесеобразованием-равномерностью на "невонючих" компонентах. Иначе что помешало делать если не Си Драгон, то что-то минимальное как Си Би "для души, в гараже".
Также для закиси азота, как и для перекиси водорода, просто-таки напрашивается все же открытая схема с ТНА.
И надо прогнать в программе, вроде у перекиси с пропаном УИ получше, тем более что есть английский космический опыт правда 85% перекись и керосин.

Alex_II

А сколько кстати тяга у Си Дрэгона? 3600т? Вот вам и самый большой проектировавшийся двигатель с вытеснительной подачей...
И мы пошли за так, на четвертак, за ради бога
В обход и напролом и просто пылью по лучу...

НИИзнайка

Alex_II, можно ли это назвать "проектировавшийся", скорее предпроектное предложение. Как бы это работало - вряд ли можно судить из подобия существующих достаточно мелких. А-ля"отраг" много начальных попыток в железе, а к большому глупому двигателю вообще никто не приступал, вероятно на что-то сразу натыкаются. 

silentpom

нород, я правильно понимаю, что давление в баке с системой вытеснения должно быть выше, чем в камере сгорания?

Alex_II

ЦитироватьНИИзнайка пишет:
а к большому глупому двигателю вообще никто не приступал, вероятно на что-то сразу натыкаются.
Ага, на начальные затраты сравнимые с затратами на строительство средних размеров сухогруза - это без R&D...
И мы пошли за так, на четвертак, за ради бога
В обход и напролом и просто пылью по лучу...

Leonar

Цитироватьsilentpom пишет:
нород, я правильно понимаю, что давление в баке с системой вытеснения должно быть выше, чем в камере сгорания?
вроде как да примерно впополам

Leonar

ЦитироватьЕвгений Нету пишет:
на алюминиевые баки с толщиной 2 мм (У Протона).
я примерно усредненную поверхность привел...
т.е. с учетом массы внутрибаковых "ребер жесткости и других "конструкций"" ...

октоген

Вообще тема поднята весьма интересная. Если я правильно понимаю, то у такого носителя из-за наддува вполне могут быть гладкие баки. Одна проблема: единственный летавший аналог был на вонючке и весьма мизерных размеров.  Мнится мне что носитель до 5 т на НОО вполне может быть сделан по такой схеме. Хотя бы самая дорогая первая ступень.


Тут еще следует учитывать что при стартовых массах ракеты в районе 600 и далее тонн  заметную долю стоимости пуска будет составлять стартовое сооружение и вся обвязка.


lokiby

ЦитироватьЕвгений Нету пишет:
давление закиси в баках 15 атм
А почему бы не догнать давление до 40 атм, чтобы закись стала жидкой? По идее увеличение прочности и веса бака вполне скомпенсируется уменьшением объема, а значит ракета будет меньше, нужно меньше металла на обшивку и т.п.
Не надо сверлить зубы через задний проход дрелью от Сваровски

Кубик

Представляю картину на старте, если бак закиси лопнет..
И бесы веруют... И - трепещут!

Я конечно понимаю, что сопромат сдать - жениться можно. Но прежде чем такие проекты гнать, не плохо было бы для начала хоть чуть с расчетами прочности баков ознакомиться...
КАКТОТАК
----------------------------
Моделью ракеты можно достичь модели Марса

Kap

Пропан и закись азота при атмосферном давлении кипят при -42 С и -88.5 С соответственно. Вот и пусть кипят делая автогенный наддув бака как у Фаирфлая.

Alex Degt

ЦитироватьКубик пишет:
Представляю картину на старте, если бак закиси лопнет..
А как закись спонтанно взрывается в размере цистерночки... заглядение...