Правильно ли мы строим ракеты?

[rain]

Мне нужен только тормозной импульс. Дальше - аэродинамическое торможение, как у спускаемого аппарата "Союза". Спуск парашютный. То есть двигателями я почти не работаю на посадку. Всё сделает родная атмосфера. В том и дело, что я не хотел повторять трюк спэйсов с ракетной посадкой. Сложность, посадочные опоры, лишнее топливо... зачем всё это?

"Это всё" от непроходимой глупости, не иначе. Они же "ну тупые" и еще у них негров линчуют.
Для "только тормозного импульса" Союз тащит на орбиту ~900 кг топлива в приборном отсеке, из ~7 тонн своей полной массы. Из ~3 тонн массы спускаемого аппарата - 510 кг масса парашютной системы. И всё это только для того, что-бы вернуть на поверхность 3-х человек и ~100 кг груза.
Вам, к примеру, нужно вернуть на поверхность четыре РД-107 (1,3 тонны каждый) и один РД-108 (1,4 тонны) = итого 6,6 тонн. И это без учета площади Вашего "конуса", где всё это хозяйство вместе с отсеком для полезной нагрузки размещено будет, массы необходимых конструкционных материалов, и массы необходимой на всю эту площадь термозащиты.
То, что попов для освящения, в звании не меньше подполковника, звать будем, это понятно. Не пойму сколько воздушных шариков подвязывать, дабы всю эту байду на орбиту поднять? Не подскажете?

[bob]

"Это всё" от непроходимой глупости, не иначе. Они же "ну тупые" и еще у них негров линчуют.
Для "только тормозного импульса" Союз тащит на орбиту ~900 кг топлива в приборном отсеке, из ~7 тонн своей полной массы. Из ~3 тонн массы спускаемого аппарата - 510 кг масса парашютной системы. И всё это только для того, что-бы вернуть на поверхность 3-х человек и ~100 кг груза.

У Шаттла масса теплозащиты и посадочные расходы ещё выше. Парашютная система "Ареса" в "Констеллейшн" тоже. Представьте себе небольшую разницу - защитить металлокерамикой всё днище большого корабля вместо абляционной защиты днища только одной ступени, как предложено. Или вернуть на паращютах первую ступень "Ареса" вместо небольшой второй, этакую многослойную стальную трубу длиной полсотни метров. Представьте себе массу парашютной системы "Ареса". Уж не знаю, какая она точно, но явно на порядок больше, чем у "Союза". Так что уж не знаю, кого там линчуют, и где глупость. Но всё это уже проходили. Причём в многократно увеличенных масштабах. Я же думаю как раз о минимизации потерь, по результатам предыдущих опытов. В общем-то опытов неудачных. Поэтому их и закрыли навсегда. Теперь надо придумать опыт удачнее и проще. И, главное, намного дешевле.

Вам, к примеру, нужно вернуть на поверхность четыре РД-107 (1,3 тонны каждый) и один РД-108 (1,4 тонны) = итого 6,6 тонн. И это без учета площади Вашего "конуса", где всё это хозяйство вместе с отсеком для полезной нагрузки размещено будет, массы необходимых конструкционных материалов, и массы необходимой на всю эту площадь термозащиты

Шаттл возвращал намного больше.

[rain]

У Шаттла масса теплозащиты и посадочные расходы ещё выше. Парашютная система "Ареса" в "Констеллейшн" тоже. Представьте себе небольшую разницу - защитить металлокерамикой всё днище большого корабля вместо абляционной защиты днища только одной ступени, как предложено. Или вернуть на паращютах первую ступень "Ареса" вместо небольшой второй, этакую многослойную стальную трубу длиной полсотни метров. Представьте себе массу парашютной системы "Ареса". Уж не знаю, какая она точно, но явно на порядок больше, чем у "Союза". Так что уж не знаю, кого там линчуют, и где глупость. Но всё это уже проходили. Причём в многократно увеличенных масштабах. Я же думаю как раз о минимизации потерь, по результатам предыдущих опытов. В общем-то опытов неудачных. Поэтому их и закрыли навсегда. Теперь надо придумать опыт удачнее и проще. И, главное, намного дешевле.

А у подводной лодки водоизмещение больше, вот. А если ледокол запустить то он нам еще и льда с астероидов мимопролетающих наколет. 
При чём тут шаттл и парашютная система Ареса? Шаттл сам по себе, по мановению волшебной палочки на орбиту залазит, на собственных двигателях? Не бустеры ттрд 70% взлетной тяги развивают? Ок.
Где в вашей схеме крылья? площадь крыльев? и т.д и т.п
Т.е, другими словами - своей детско/глуповатой схемой с возвращением всего одним куском, на парашутегах, с орбиты и первой космической 8 км/с, вы заранее поставили себя в глупое и проигрышное положение. Не понимая что только парашютная система добавит ~17% к массы спускаемого аппарата, не говоря о массе необходимого топлива (еще ~13-20%), массе термозащиты, и т.д и т.п.
Сами как думаете, почему все РН как минимум двух-трехступенчатые? Инженерам нравится двигатели и баки стоимостью в миллионы по степям и весям разбрасывать?
И вот теперь, когда у вас забрезжило смутное понимание, что на парашутегах с орбиты, всё далеко не так просто и выгодно как казалось, в ответ на наводящие вопросы начинается юление о шаттлах и величине надоев в средних широтах. Очень замечательный метод ведения дисскусии.

[Змей Петров]

rain, логика bob-а, проста и понятна.
Если возвращали целый Шаттл, то вторую ступень вернуть всяко гораздо проще.
А вы какие-то подводные лодки, ледоколы сюда тянете...
Ругаетесь зачем-то.

Шаттл сам по себе, по мановению волшебной палочки на орбиту залазит, на собственных двигателях? Не бустеры ттрд 70% взлетной тяги развивают?

Вторая ступень тоже не сама по себе на орбиту залазит, как вы выражаетесь

[Змей Петров]

Создание надежного теплообменника-газификатора-корпуса бака  это еще та ого-го задачка, на решение которой придётся потратить значительную часть бюджета разработки.

А что там такого уж сложного? Трубки теплообменника одновременно выполняют роль силового набора.
Топлива подается ровно столько, что бы поддерживать заданную температуру корпуса.

Тем более смысла в этом особого нет, наоборот надо закладываться на простые, надежные решения, и не бояться уменьшения мю ПН для многоразовых систем.

Я думаю, тут, как и везде надо искать некую золотую середину.

[rain]

rain, логика bob-а, проста и понятна.
Если возвращали целый Шаттл, то вторую ступень вернуть всяко гораздо проще

Ок, не вопрос. Давайте, на примере того-же Фалкона 9, просветите, простоту возвращения второй ступени, т.к вы похоже тоже чего-то не понимаете:
Итак на высоте 70 км и скорости 2 км/с, первая ступень составляющая 70% стоимости запуска, и несущая 9 двигателей из 10,  практически выработала топливо и дальше не нужна. Т.е варианта действий у нас 2 (два).
1. Отцепляем  первую ступень в свободное падение и машем рукой вслед уходящей вверх 100 тонной второй ступени с одним двигателем оптимизированным для ваккума и полезной нагрузкой. Пытаемся посадить то что еще можно посадить пока скорость/энергия сборки не стала неприемлемой.
2. Приходят два уважаемых товарища bob и Змей Петров, и говорят: вы все дураки и не лечитесь, ничего отцеплять не нужно, продолжаем разгон уже не нужных девяти двигателей и их обвязки до первой космической. Вторую ступень потом вернуть всяко гораздо проще.
Вы не подскажете каким макаром возвращение второй ступени потом станет "гораздо проще"? и почему до этой простоты еще никто не додумался?

[Змей Петров]

Приходят два уважаемых товарища bob и Змей Петров, и говорят: вы все дураки и не лечитесь,

Это скорее по вашей части

т.к вы похоже тоже чего-то не понимаете:

Естественно. Никто не понимает всего. Даже такие умники как товарищи bob и Змей Петров.
Так давайте разбираться. Только желательно без линчевания негров)

Итак на высоте 70 км и скорости 2 км/с, первая ступень составляющая 70% стоимости запуска, и несущая 9 двигателей из 10,  практически выработала топливо и дальше не нужна. Т.е варианта действий у нас 2 (два).1. Отцепляем  первую ступень в свободное падение

Почему в свободное? А парашюты на что?

2.  ничего отцеплять не нужно, продолжаем разгон уже не нужных девяти двигателей и их обвязки до первой космической.

Это кто же такое предложил?

Вторую ступень потом вернуть всяко гораздо проще.

Вы сознательно или интуитивно упускаете важный момент - проще чем что? - чем вернуть целый Шаттл, а с ними десятки лет возились и не жужжали. А тут всё гораздо проще.

Вы не подскажете каким макаром возвращение второй ступени потом станет "гораздо проще"?

По моему выше всё объяснено доступно и понятно.
Мало того, возвращение второй ступени с орбиты запросто может оказаться ещё проще, чем первой с 70км.

и почему до этой простоты еще никто не додумался?

И Шаттл и даже Р-7 тоже не сразу полетели, т.е. всему своё время. Вопрос должен назреть и созреть

Да, вы там упоминали про крылья. Какие крылья вы имеете в виду?

[bob]

Где в вашей схеме крылья? площадь крыльев? и т.д и т.п
Сами как думаете, почему все РН как минимум двух-трехступенчатые?

Зачем в предложенной схеме крылья? Вообще-то ракета описана двухступенчатая. Но ничто не мешает в неё заложить и больше ступеней.

вы похоже тоже чего-то не понимаете:
Итак на высоте 70 км и скорости 2 км/с, первая ступень составляющая 70% стоимости запуска, и несущая 9 двигателей из 10,  практически выработала топливо и дальше не нужна. Т.е варианта действий у нас 2 (два).

Никак не могу взять  в толк, зачем Вы предлагаете отбрасывать работающие двигатели. Они были бы бесполезным балластом, если бы не работали. Тогда их надо было бы отбрасывать вместе с баками. В описанной схеме компоновки масса многоступенчатой ракеты уменьшается только за счёт массы отбрасываемых баков. Двигатели от начала и до конца полёта остаются на месте. Но отбрасываемые баки от них отключаются.

[rain]

Почему в свободное? А парашюты на что?

Ох уж эти парашюты. Ок. Где расчёт массы парашютов?
К слову, масса парашютной системы бустера ттрд шаттла 4 тонны, для того чтобы долбануть о воду 91 тонную летающую пороховую бочку, рассчитанную на давление и температуру горящей топливной смеси внутри себя. Так же неплохо было бы увидеть данные о полезности морской воды для жрд и посадке их на воду с скоростями в районе 21 м/с.

Это кто же такое предложил?

"Это" предложено в самом начале обсуждения топикстартером. Например можно ознакомится с приложенной на первой странице темы картинкой.

Вы сознательно или интуитивно упускаете важный момент - проще чем что? - чем вернуть целый Шаттл, а с ними десятки лет возились и не жужжали. А тут всё гораздо проще.

А вы сознательно или интуитивно упускаете важный момент: "при чём тут вообще Шаттл". В контексте названия темы "Правильно ли мы строим ракеты?" и обсуждения в плане "вот у них там за бугром дураки и вообще спэйсэксы, и не только они,  всё делают не правильно", и удешевления стоимости выведения груза на орбиту. Экономическая целесообразность применения Шаттлов будем обсуждать? Практика не всё еще по местам расставила?

По моему выше всё объяснено доступно и понятно.
Мало того, возвращение второй ступени с орбиты запросто может оказаться ещё проще, чем первой с 70км.

Прощу прощения, я глаза протираю уже в четвертый раз, но всё еще не вижу где именно в ваших ответах всё "уже объяснено доступно и понятно".
В принципе за сим, думаю, дискуссию можно и закончить.

[rain]

Зачем в предложенной схеме крылья?

А зачем вы (в простонародье это называется переводить стрелки) начинаете рассказывать о массе спускаемой с орбиты Шаттлом? Вот и интересуюсь, мож в проекте какие изменения внезапно произошли, крылья там отросли? не? вы же в курсе что Шаттл нагрузку на крылья спускал?

Никак не могу взять  в толк, зачем Вы предлагаете отбрасывать работающие двигатели. Они были бы бесполезным балластом, если бы не работали. Тогда их надо было бы отбрасывать вместе с баками. В описанной схеме компоновки масса многоступенчатой ракеты уменьшается только за счёт массы отбрасываемых баков. Двигатели от начала и до конца полёта остаются на месте. Но отбрасываемые баки от них отключаются.

В толк вы не можете взять, потому как описана реальная схема работы, реального фалкона 9, а не ваши наивные фантазии.
А на предмет не надо ничё сбрасывать, везём дальше на орбиту - это вы с ув. Змей Петров побеседуйте. Уверен, найдёте общий язык.

[bob]

Ох уж эти парашюты. Ок. Где расчёт массы парашютов?
К слову, масса парашютной системы бустера ттрд шаттла 4 тонны

Так возьмите парашютную систему "Ареса". Её хватает на возвращение толстой стальной трубы длиной полсотни метров с высоты семидесяти километров. Давайте на этапе эскиза не погрязать в расчётах. Давайте предположим, что мы пользуемся готовой системой, взятой с "Ареса", со склада. Допустим, они ещё там лежат после закрытия "Созвездия". Не напомните, сколько она весит?

"Это" предложено в самом начале обсуждения топикстартером. Например можно ознакомится с приложенной на первой странице темы картинкой.

Вообще говоря, вся двигательная установка сохраняется до конца полёта. Это верно. Отбрасываются только ненужные баки. Но почему Вы решили, что двигатели при этом отключаются? Зачем?
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,142482.msg3667712.html#msg3667712

[rain]

Так возьмите парашютную систему "Ареса". Её хватает на возвращение толстой стальной трубы длиной полсотни метров с высоты семидесяти километров. Давайте на этапе эскиза не погрязать в расчётах. Давайте предположим, что мы пользуемся готовой системой, взятой с "Ареса", со склада. Допустим, они ещё там лежат после закрытия "Созвездия". Не напомните, сколько она весит?

Я вам могу напомнить, что первая ступень ""Ареса", со склада", это переделанный твердотопливный бустер от Шаттла. 70% от стоимости которого - набитое в него твердое топливо. Именно он плюхается в океан на парашютегах. Вы бы и писали в таком случае в названии темы - перевод космонавтики на твердое топливо.
Вот кстати, а не подскажете, у фалкона стоимость топлива 200К или 300К $ от общей стоимости запуска в ~60 миллионов $ ?

[bob]

могу напомнить, что первая ступень ""Ареса", со склада", это переделанный твердотопливный бустер от Шаттла. 70% от стоимости которого - набитое в него твердое топливо. Именно он плюхается в океан на парашютегах. Вы бы и писали в таком случае в названии темы - перевод космонавтики на твердое топливо.

А ступень на жидком топливе парашютами спускать запрещено? Причём здесь твёрдое топливо? Читайте выше: схема предложена для жидкостной ракеты. А парашюты можете прикинуть от "Ареса". Или парашют для твердотопливной ракеты перестал подходить для жидкостной?

А вы сознательно или интуитивно упускаете важный момент: "при чём тут вообще Шаттл". В контексте названия темы "Правильно ли мы строим ракеты?" и обсуждения в плане "вот у них там за бугром дураки и вообще спэйсэксы, и не только они,  всё делают не правильно", и удешевления стоимости выведения груза на орбиту. Экономическая целесообразность применения Шаттлов будем обсуждать? Практика не всё еще по местам расставила?

С шаттлом практика всё расставила по местам. Он стал больше не нужен. Но это была система совсем под другие задачи и совсем другой концепции. И почему Вас так беспокоит, что "дураки" именно за океаном. За наших не хотите вступиться? Вообще, я предположил, что всю концепцию носителя вполне можно пересмотреть в принципе. И за океаном, и здесь.

[bob]

Вот теперь начинаем прикидку в приближённых цифрах.
Попробуем заменить РН "Зенит":
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%82-2_(%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%B0-%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C)
Количество ступеней 2-3
Длина 57-59,6 м
Диаметр 3,9 м
Стартовая масса 444,9-462,2 т
Масса полезной нагрузки
 — на НОО 13,7 тонн

Первая ступень
Маршевый двигатель ЖРД РД-171
Тяга 8 180 кН
Удельный импульс 337 с
Время работы 150 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород
 
Вторая ступень
Маршевый двигатель ЖРД РД-120
Рулевой двигатель ЖРД РД-8
Тяга РД-120 — 912 кН (РД-8 — 79,5 кН)
Удельный импульс 349 с
Время работы 315 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород
 
Третья ступень — Разгонный блок ДМ-SLБ
Маршевый двигатель ЖРД РД-58М
Тяга 84,9 кН
Удельный импульс 352 с
Время работы 650 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород

РН "Зенит-Икс" по рекомендуемой мной схеме на замену:

Количество ступеней 2-3
Длина 80 м
Диаметр основания 4 м, диаметр головного обтекателя 0,5 м
Стартовая масса 444,9 т-462,2 т
Масса полезной нагрузки
 — на НОО ?? тонн

Первая ступень
Маршевый двигатель отсутствует
Время работы 350 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород

Вторая ступень
Маршевый двигатель ЖРД РД-171
Время работы 100 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород
 
Третья ступень — Разгонный блок ДМ-SLБ
Маршевый двигатель ЖРД РД-58М
Тяга 84,9 кН
Удельный импульс 352 с
Время работы 650 с
Топливо RP-1 / LOX
Горючее керосин RP-1
Окислитель жидкий кислород

Сэкономленная масса высвободившегося двигателя второй ступени "Зенита" РД-120 (1285 кг) https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%94-120 должна быть использована для размещения дополнительной теплозащиты возвращаемой ступени, резерва топлива для тормозного импульса и увеличения массы парашютной системы.

Теперь остаётся понять, не съест ли масса теплозащиты и двигателей второй возвращаемой ступени слишком много от полезной нагрузки. Масса СА "Союз" - 3 тонны, диаметр - 3 метра, длина - около 3 метров. Увеличиваем площадь его оболочки так, чтобы покрыть 4 метра диаметра на 4 метра высоты второй ступени. Получается 5 тонн. И из топливного запаса надо вычесть две тонны на тормозной импульс. Масса возвращаемого РД-171 9750 кг.  РД-120 (1285 кг)  в плюс - он сэкономлен. Итого вернуть надо 15,5 тонн. А выводили 14. Итого полезная нагрузка равна - минус 1,5 тонны. Не сходится. Маршевый двигатель очень тяжёлый. Он сопоставим по массе с "Союзом", и сам, без теплозащиты, съедает больше половины полезной нагрузки. Так что идея не срослась. Из-за массы двигателя и теплозащиты. Примерно то же самое будет с любой другой ракетой. Проблема в массе стартовых двигателей. Она сопоставима с полезной нагрузкой.
Идея лопнула, а жаль.

[Змей Петров]

Ох уж эти парашюты. Ок. Где расчёт массы парашютов?

Так вы же сами выше цифры/проценты приводили.

К слову, масса парашютной системы бустера ттрд шаттла 4 тонны, для того чтобы добануть о воду 91 тонную летающую пороховую бочку, рассчитанную на давление и температуру горящей топливной смеси внутри себя.

Ну так мы сажаем пустую вторую ступень, которая не испытывает таких нагрузок.

Так же неплохо было бы увидеть данные о полезности морской воды для жрд и посадке их на воду с скоростями в районе 21 м/с.

Не усложняйте. Что им сделается. ЖРД штука крепкая.

Цитата: Змей Петров от Сегодня в 12:20:19Это кто же такое предложил?"

"Это" предложено в самом начале обсуждения топикстартером.

Не увидел там ни слова про то, что первую ступень надо тянуть на орбиту(какая же она тогда первая??)

"при чём тут вообще Шаттл".

При том, что с ним мудохались десятки лет, а тут всё гораздо проще. Если бы усилия с Шаттлами применить в полезное русло - всё бы уже работало.

В контексте названия темы "Правильно ли мы строим ракеты?" и обсуждения в плане "вот у них там за бугром дураки и вообще спэйсэксы, и не только они,  всё делают не правильно"

А это кто сказал? Кроме вас?

Прощу прощения, я глаза протираю уже в четвертый раз, но всё еще не вижу где именно в ваших ответах всё "уже объяснено доступно и понятно".

Может со зрением проблемы?

В принципе за сим, думаю, дискуссию можно и закончить.

Если аргументов больше нет, то можете заканчивать.

[rain]

Отбрасываются только ненужные баки. Но почему Вы решили, что двигатели при этом отключаются? Зачем?

Зачем РН Союз четырёхступенчатый, а не скажем одноступенчатый с одним большим-большим двигателем? Возможно затем что ваши познания о предмете обсуждения на уровне пятилетнего мальчика.
Вы вообще в курсе что ждр дросселируются в очень узком диапазоне? Не как вы представляете - захотел дал газу, захотел сбросил до нуля.
Вот именно по этому 9 двигателей развивающих на старте тягу в 40 тонн в секунду каждый, в самый раз для подьёма и начального набора скорости всего ракетоносителя массой в 550 тонн. И слишком дохрена для 100 тонной второй ступени, для которой достаточно тяги одного двигателя.
Попробуйте подумать почему так.

[Змей Петров]

двигателей развивающих на старте тягу в 40 тонн в секунду каждый

А это как понимать?
Вы имеете в виду тягу 40 тонн силы? Тогда при чем тут секунды?

[Грехов Михаил]

Боб, при всем уважении к вам в том числе как и к "менеджеру лекций" на Астрофесте мне порой кажется, что некие темы вы выдумываете в состоянии глубокого похмелья или выпивки.... или дурь какую потребляете... То ли вы действительно странный человек по натуре, то ли вы "засланный казачок" на форуме для его возбухания и популярности. Уж больно много за вами всяких тем заведено в плане "а почему бы не альтернативным образом или как-то по-другому". От звездолетов до рыбалке на Европе.

[crazy_terraformer]

Идея лопнула, а жаль.

Появятся гибридные двигатели, использующие атмосферный кислород, можно будет на массе баков с кислородом сэкономить. Или двигатели работающие только на атмосферном кислороде, тогда их придётся сбрасывать.

[Змей Петров]

Появятся гибридные двигатели использующие атмосферный кислород

Увы, на скоростях больше пары км/c ВРД перестают работать.