Правильно ли мы строим ракеты?

[bob]

Вот, кстати, почему я категорически настаиваю на пакетном отделении в сборе назад и пакетном парашютном спуске всех ускорителей первой ступени в сборе:
http://www.uhta24.ru/novost/?id=11455&page=1
В таких условиях, как по ссылке, её многоразовой не сделать. Все блоки должны быть в сборе и садиться в ровную степь, так чтобы можно было подъехать с автокраном.

[Константин ВАРБ]

Вот, кстати, почему я категорически настаиваю на пакетном отделении в сборе назад и пакетном парашютном спуске всех ускорителей первой ступени в сборе:

А как дальневосточная лиственница  гореть будет в пожароопасный сезон, то не хуже мещерских торфяников.
Но вот как я понял сверхлёгких и сверхмощных двигателей всё же  как не было так и нет.

[mikeRmen]

Но вот как я понял сверхлёгких и сверхмощных двигателей всё же  как не было так и нет.

Не было, нет и скорее всего не надо. Неплохие многоразовые системы вывод на орбиту вырисовываются на основе многоразовых метановых движков. И основные проблемы сейчас не в энергетике топлива и движков, а в прочности и ресурсе ступени. Вся эпопея Маска с посадками ступеней говорит о том что сложность проблемы явно преувеличена и вполне решаема без всяких эксклюзивных технологий.

По поводу капсулирования  движков и возврата на землю только их.
Думал я думал, как это выгоднее всего делать и вот до чего додумал. Сама идея возвращать только двигатели отталкивается от того, что двигатели это самая дорогая часть РН. Но это утверждения верны для двигателей семейств подобных РД-170, SSME. То есть для рекордных по характеристикам движкам, повторное использование которых возможно только после переборки и ремонта. Доля же недорогих РД с умеренными характеристиками, в цене ракет гораздо меньше.  Например 9 Мерлинов стоят 9 млн., что составляет примерно 15% от стоимости пуска. У гипотетической серийной Ангары стоимостью 80 млн. стоимость 5 РД-191 первой ступени будет 30-40 млн. или 37-50% стоимости пуска, но возможность их повторного использования под большим вопросом.

В итоге может получиться так. Спасение только двигателей + изготовление ступени+сборка окажется в итоге дороже, чем просто спасение всей ступени.

[bob]

В итоге может получиться так. Спасение только двигателей + изготовление ступени+сборка окажется в итоге дороже, чем просто спасение всей ступени.

Спасение баков второй ступени в любом варианте чрезмерно накладно. Даже шаттл с этим не справлялся. Первую ступень из ТТРД спасём с небольшой высоты. Во второй - только двигатели, насосы и автоматику. Бакам придётся откинуться.

[mikeRmen]

Я вообще думаю что вторую ступень или не спасать вообще, или как-то использовать на орбите. На порошок для 3д принтеров пускать    А вот первую спасть целиком, в том числе и для того чтобы отказаться от полей падения и всех этих мероприятий, связанных с экологами и прочими тушканчиками. В общем ждем года 2, там все буде понятно. Я думаю придется мировым ракетостроителям, снова пересматривать концепции своих перспективных носителей.

А ТТРД, ну их нафиг. Я очень слабо представляю их массовую, дешевую и  безопасную эксплуатацию.

[bob]

А ТТРД, ну их нафиг. Я очень слабо представляю их массовую, дешевую и  безопасную эксплуатацию.

Ну, на шаттлах-то они и использовались. Это самая удачная тема именно первой ступени для возвращаемых челноков. Я сейчас, после изучения всего  материала, проб и ошибок в этой теме, уже практически не вижу альтернативы пакету ТТРД-ускорителей в качестве первой ступени. Их многоразовость разработчики шаттла гарантировали до десятка перезапусков. А я мечтаю даже скромнее: всего где-то о восьмикратном пуске одной сборки до списания.

P.S. А теперь вопрос. У меня вторая ступень это четыре РД-120. Как считают глубокоуважаемые доны: выдержат ли эти РД восьмикратный прожиг? Если не выдержат, то что можно было бы порекомендовать для их замены из отечественных двигателей?

P.S.S. Сейчас поискал. Вообще мой случайный выбор случайным образом оказался удачен.

"...РД-120 имеет уровень надежности не ниже 0,992, каждый экземпляр двигателя проходит ресурсное контрольно-технологическое огневое испытание с последующей поставкой заказчику без переборки, при этом гарантированный ресурс – не менее пяти рабочих ресурсов сверх штатного.
Значительные запасы работоспособности основных агрегатов и изделия в целом позволили создать на его основе форсированную на 10% по тяге модификацию с обеспечением уровня тяги 93 тс и с гарантийным запасом еще 5% и довести ресурс по времени работы одного двигателя до 4260 с, а по числу включений – до 19, что позволяет рассматривать РД-120 как основу для создания многоразового ЖРД. Эти работы были выполнены в 2001- 2003 гг. Четыре экземпляра РД-120 прошли 28 ОСИ с наработкой 8135 с. Первый пуск РН «Зенит-38Ъ> с форсированным РД-120М по программе «Морской старт» успешно выполнен в июне 2003 г.."

И, что ещё важно - существует вариант с укороченным соплом малого диаметра в блоке с рулевыми, что особенно важно для снижения размеров сборки и уменьшения площади и массы теплозащитного экрана спускаемой капсулы:

"...Также спроектирована и испытана (два ОСИ) «земная» модификация РД-120К (с коротким соплом), предназначенная для первых ступеней перспективных РН. Двигатель с коротким соплом имеет одну основную и две (или четыре) рулевые камеры для управления полетом ракеты..."

В общем - идеальный вариант для заявленных мной целей.

http://www.xliby.ru/transport_i_aviacija/vzlyot_2008_04/p46.php

Одна беда - серийный выпуск двигателей был налажен в ПО «Южный машиностроительный завод» в г. Днепропетровск (Украина). Похоже, их больше нигде не собирают.

[Змей Петров]

А ТТРД, ну их нафиг. Я очень слабо представляю их массовую, дешевую и  безопасную эксплуатацию.

В войсках используются повсеместно. И в общем безопасно.

[anovikov]

Только проблема с у.и. используемых в войсках ТРДД... Для каких-нибудь "искандеров" нет проблем, а посмотрите на забрасываемый вес "Тополя" и его массу. И с хранением проблемы - растрескиваются.

[bob]

И с хранением проблемы - растрескиваются.

А мы снаряжённые ускорители и не собираемся хранить. У нас чисто гражданский беспилотный шаттл для периодического выведения новых ИСЗ на орбиту. Пока нового контракта на запуск нет, все компоненты лежат на складе не заправленые, естественно.

[Змей Петров]

anovikov, так и задачи разные.

[bob]

Насчёт пилотируемых расширений проекта для их любителей, возвращаясь к теме https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101023.msg2151606.html#msg2151606 . Мне не очень нравится сама идея долговременных модульных орбитальных станций, которые в первые же годы превращаются в свалку старого оборудования, которое невозможно выбросить, и в изношенное ведро с гайками, которое необходимо беспрерывно чинить, чтобы оно не рассыпалось на лету ("Мир" и МКС - живые тому примеры). Поэтому - мысль следующая. Постоянной станции на орбите не держать, а запускать в этом режиме предложенный выше челнок, каждый раз набивая его новой начинкой, в зависимости от необходимости в новой серии опытов. Огромные опустевшие навесные баки второй ступени невольно наводят на мысль вернуться к проекту фон Брауна «Orbital Workshop» - переделки верхней ступени ракеты-носителя в орбитальную станцию. Спускаемая капсула от "Союза" устанавливается на дно нижнего грузового отсека (напомню, он теперь внизу ракеты, а не наверху, как обычно бывает). Сам отсек используется как для оборудования, так и для комфортного размещения экипажа при искусственной гравитации. Опустевший огромный кислородный бак исходно, при постройке, оснащается переходным люком, внутренней лестницей, и в последующем используется для размещения оборудования силами экипажа после выхода на орбиту (после того, как он опорожнится от окислителя в процессе выведения носителя на орбиту). Для создания искусственной гравитации вся почти стометровая в длину конструкция раскручивается вокруг поперечной, а не продольной, как в большинстве аналогичных проектов, оси (как предложено участником по приведённой ссылке). Таким образом, центральная часть опустевшего бака, оказавшаяся в центре вращения, используется для экспериментов при микрогравитации, грузовой отсек - для сна, приёма пищи и отдыха при земном уровне гравитации, а остальной объём - по усмотрению (уж в объёме здесь недостатка нет, он заведомо больше всего, что когда-либо запускалось обитаемого). Проведя на орбите несколько недель и проведя все опыты, космонавты садятся в спускаемую капсулу от "Союза" и приземляются. Отдельная спускаемая капсула с двигателями и приборной частью второй ступени спускается рядом. А остальное (баки, СЖО и отработавшее оборудование) - сгорает в атмосфере. То есть, временная орбитальная лаборатория запускается сразу вместе с экипажем и с понадобившейся для текущей серии опытов новой начинкой. Получается вариант "Союза" с обитаемым орбитальным отсеком размером с небоскрёб. Если возникнет желание потратить грузовые корабли для периодического поднятия орбиты и доставки необходимых грузов, можно сделать станцию и классической долговременной - модульной, многократно посещаемой. Это кому как нравится.

P.S. Кстати, вот ещё один очень близкий по сути старый проект, но без применения искусственной гравитации:
"...Планировалось, что станция MOL будет доставляться на орбиту ракетой-носителем Титан IIIC вместе с космическим кораблём «Джемини B», на борту которого должен был находиться экипаж из двух астронавтов. Астронавты в течение 30 дней проводили бы наблюдения и эксперименты, затем покидали бы станцию. Станция MOL была одноразовой и рассчитана на работу только одного экипажа..."
https://ru.wikipedia.org/wiki/Manned_Orbiting_Laboratory
Все перечисленные черты в нём присутствуют: станция выводится в качестве последней ступени вместе с космонавтами и со спускаемой капсулой в сборе. Срок работы - до месяца. Ну, можно и побольше.

[Dem]

Мне не очень нравится сама идея долговременных модульных орбитальных станций, которые в первые же годы превращаются в свалку старого оборудования, которое невозможно выбросить, и в изношенное ведро с гайками, которое необходимо беспрерывно чинить, чтобы оно не рассыпалось на лету

Тут просто надо повышать модульность - т.е. сам модуль станции должен представлять собой чистое шасси для установки оборудования.
А всё прочее, включая даже двигательную подсистему - отдельными демонтируемыми блоками.

Плюс ещё диаметр модуля. Чтобы в нём было удобно работать - в центре должен быть коридор 2*2 метра.
А при диаметре в 4м толщина оборудования получается никакая. Надо не менее 5.6 метра.

[crazy_terraformer]

Мне не очень нравится сама идея долговременных модульных орбитальных станций, которые в первые же годы превращаются в свалку старого оборудования, которое невозможно выбросить, и в изношенное ведро с гайками, которое необходимо беспрерывно чинить, чтобы оно не рассыпалось на лету

Тут просто надо повышать модульность - т.е. сам модуль станции должен представлять собой чистое шасси для установки оборудования.
А всё прочее, включая даже двигательную подсистему - отдельными демонтируемыми блоками.

Плюс ещё диаметр модуля. Чтобы в нём было удобно работать - в центре должен быть коридор 2*2 метра.
А при диаметре в 4м толщина оборудования получается никакая. Надо не менее 5.6 метра.

Так и надо. Отбрасываемые модули в случае необратимого повреждения (пожара,дыры от метеоритов, неуничтожаемые  или трудноуничтожаемые колонии микроорганизмов и пр.), съёмное оборудование  удобное для переноски в одноразовый грузовой корабль для сброса в атмосферу.
Не мешало бы увеличить размер станций и количество экипажа, что послужит более глубокой специализации космонавтов, разделению функций ремонтника и исследователя.

[bob]

модуль станции должен представлять собой чистое шасси для установки оборудования.
А всё прочее, включая даже двигательную подсистему - отдельными демонтируемыми блоками.
Плюс ещё диаметр модуля. Чтобы в нём было удобно работать - в центре должен быть коридор 2*2 метра.
А при диаметре в 4м толщина оборудования получается никакая. Надо не менее 5.6 метра.

А чем плох пустой бак из под окислителя диаметром около девяти метров, который предложен? Внутри лесенка, кронштейны под крепёж. Вроде, всё на месте. Долезаем до середины, и крепим, что угодно.

[Фантазер]

[quote author=crazy_terraformer Плюс ещё диаметр модуля. Чтобы в нём было удобно работать - в центре должен быть коридор 2*2 метра.
А при диаметре в 4м толщина оборудования получается никакая. Надо не менее 5.6 метра. [/quote]
В старые добрые собирали огромные бочки из клепок,некоторые больше 100 лет стоят.Все ваши проблемы от несовершенства технологий.Даже на Земле не строят дома для месячного проживания-уж больно накладно.С баками другая проблема,бак это бак,там нет ни противометеоритной защиты,ни приличной термоизоляции,нет иллюминаторов,узлов крепления внешнего оборудования,да многого другого,что придумают господа инженера.Ну а оборудование и так и привозят и увозят.Надувнушки это вообще от бедности,хотя могут быть полезны при ЧС.Есть правда для них еще применение.В них при солидном размере и пониженном давлении ,в облегченных скафандрах можно собирать бочки и другую крупногабаритную технику.Были такие спутники "Эхо 1-2,правда с очень низким давлением,только для раздувания.

[crazy_terraformer]

Надувнушки это вообще от бедности,хотя могут быть полезны при ЧС....В них при солидном размере и пониженном давлении ,в облегченных скафандрах можно собирать бочки и другую крупногабаритную технику.

Вся МКС построена и содержится на небольшие средства по сравнению с военным бюджетом.
Я бы не сказал, что они могут быть полезны только при ЧС и для сборки техники. Они лёгкие, складываются и занимают меньше места.Часть слоёв могут быть чем-то вроде кевлара. Что мешает в космосе навесить дополнительную защиту от метеоритов. Или использовать их, если не для постоянного проживания то, как временное жилище для сборки крупной станции или корабля.

[crazy_terraformer]

С баками другая проблема,бак это бак,там нет ни противометеоритной защиты,ни приличной термоизоляции,нет иллюминаторов,узлов крепления внешнего оборудования,да многого другого,что придумают господа инженера.

Для станции с роботизированными внешними устройствами модификация баков в модули может стать обыденной задачей. Пока финансирование будет на низком уровне космонавтике придётся, фигурально выражаясь, уметь подковать блоху.
Противометеоритную защиту можно навесить снаружи в космосе и термоизоляцию добавить, если не достаточно криогенной теплоизоляции для топлива или окислителя. Иллюминаторы пусть будут в пристыкованном модуле или их можно прорезать и вставить.Узлы крепления можно приклеить или приварить в вакууме.

[mikeRmen]

 Идеи использовать выведенную на орбиту ступень в качестве модуля станции, сто лет в обед. Вот только при всей её заманчивости, там всё не так шикарно. Стоимость бака-модуля, получается значительно выше чем просто бака. А соотношение запуска просто ракет к запуску модулей станции, делает абсолютно экономически невыгодным разработку такого решения. И оборудование станции не устаревает и не портиться так быстро как Вы описывает, если бы это было так пилотируемой космонавтики по экономическим причинам не было бы в принципе. Экономически может быть обосновано использование ступеней как буксиров или разгонных ступеней после перезаправки или как основа для орбитальных топливных хранилищ.

РД-120 нифига не многоразовый двигатель.Там его еще допиливать надо. А значит смыла больше  потратить эти же средства на метановые проекты.

[Dem]

С баками другая проблема,бак это бак,там нет ни противометеоритной защиты,ни приличной термоизоляции,нет иллюминаторов,узлов крепления внешнего оборудования,да многого другого,что придумают господа инженера.

А по сути - пока просто не предоставлялось возможности.
Третья ступень от "Союза" - два сфероида диаметром 2.5м.  Нафиг не надо.
От Протона - замаешься от вонючки отмывать.
Фалькон по сути первый, кого приспособить можно.

[Фантазер]

[quote author=Dem А по сути - пока просто не предоставлялось возможности.
Третья ступень от "Союза" - два сфероида диаметром 2.5м.  Нафиг не надо.
От Протона - замаешься от вонючки отмывать.
Фалькон по сути первый, кого приспособить можно.
[/quote]
Вонючка испарится в космосе при открытом люке за несколько часов.Но речь не о том,для того ,что-бы где то жить всего один вариант :времянки собираемые из всего что под рукой,или привозимые издалека ,в которых можно существовать пока не будет выстроено нормальное жилье и не просто Изнакурнож,а нормальная инфраструктура для нормальной жизни работы и отдыха.Из абы чего этого не построишь.Будем надеяться,что у нас все впереди.