Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Vavanzer]

подшипник такой,

На сверхпроводниках,маг.левитации,ясное дело...

= Никакой))) Очередная утопия и фантазия несбыточная!)))  Тем боле в компактных размерах и малой массы!))
Сколько уже было сумасшедших громких проектов "оригинальных" идей, которые должны были подарить дармовое освоение космоса... Так в итоге дальше керосина и не развились. Еле еле до метана добрались))) Скоро второй запуск. Ждем с нетерпением!)))

[alex_semenov]

Vavanzer, ответьте!
Почему велосипедист всегда может повернуть руль велосипеда?
Ведь переднее колесо вращаенся и имеет ОГРОМНЫЙ момент инерции ПРЕПЯТСВУЮЩИЙ повороту колеса!
Значит? Колесо не должно поворачиваться на скости!
А оно прекрасно поворачивается!
Так как это возможно?

[Karagy]

На  скорости велогонки - колесо почти не поворачивается. Как в силу гироскопического эффекта, так и в силу инстинкта самосохранения велосипедиста, не желающего на полной скорости вылететь за руль.

[alex_semenov]

Ржу,нарисовал что то..

Спасибо. Идея ясна.
Но какой выигрыш? Смотрите. Ракета должна быть длинной и тонкой. А это не есть хорошо. Момент инерции у системы действительно будет чудовищным. И уж такую ракету положить на курс - это будет реально проблема (если она будет делать 12 оборотов/с). Полезная нагрузка (которая не вращается) всё равно должна иметь некую опору-подвес.
А какой выигрышь?
То что нет сложной муфры-переходника для подачи топлива в центробежную карусель? Ну и не нужен опорный подшипник под ЖРД? Но тягу двигателей всё равно надо как-то передавать корпусу ракеты.
Я вообще не понимаю, что за проблемы с опорным подшипником?

6000 т? То есть сила, давящая на упорный подшипник 58 800 000 Н (предположим на втулку ничего не давит). Пусть диаметр подшипника СКОЛЬЖЕНИЯ D=20 м. Ширина h=0.3 м. Площадь опоры упрощённо. пи()*D*h = 6 м². В итоге давление на опору 9800000 Па или 96,7 атм.
Что тут невозможного для инженерного решения?
Объясните!
Кстати. На каких подшипниках вращается турбина в ТРД? А в ТАН? Кто знает?

А кто-нибудь пробовал посчитать нагрузку на подшипник ТРД-турбин, когда истребитель делает, скажем, Кобру (то есть резко меняет плоскость вращения турбин в двигателе)?



Это не вилосипед! Там гироскопы-турбины вращающийся с какой скоростью? Сколько там оборотов в минуту? Какой там момент инерции?

На  скорости велогонки - колесо почти не поворачивается. Как в силу гироскопического эффекта, так и в силу инстинкта самосохранения велосипедиста, не желающего на полной скорости вылететь за руль.

Родной, ну вы сами на велосипеде когда-нибудь ездили?
И вы что реально ощущали, что руль СИЛЬНЕЙ вам сопротивляется на бОльшей скорости чем на малой?
А ну "вспоминайте руками"!
ОСОБОЙ РАЗНИЦЫ НЕТ! МАМОЙ КЛЯНУСЬ!


А знаете почему? Потому что когда вы играетесь с колесом демонстрируя всем чудовищный гиростабилизирующий момент, вы держите его ЗА ОСЬ. И вашим рукам действительно "почти невозможно" изменить плоскость вращения. Рычага почти нет. И вы чуете "волшебству силу". А руль - это хороший такой РЫЧАГ. И поэтому вам ПОФИГ сопротивление бешено вращающегося переднего колеса. Вы даже особо это не ощущаете. Гиромомента хватает для тонкой балансировки, но когда вам надо вы небольшим усилием НА РЫЧАГ руля всегда можете поменять ост вращения, преодолев стабилизирующий момент (трение с дорогой вы ощущаете на руле куда сильней).

[alex_semenov]

Последнее (и спать).



Я таки (не поверите, в первый раз!) посчитал давление, создаваемое центробежным колесом ROTON при 3 метрах радиуса и 720 оборотах в минуту.



ро-плотность перекачиваемой жидкости (кг/м³).
v - линейная скорость (м/с)
w - угловая скорость (рад/с)
n - частота оборотов (1/с)
R - радиус вращения (м)
P  - давление (Па).


Хорошая новость.
Кислород (плотность ~1141 кг/м³) подаётся колесом в камеру сгорания под давлением...  288 атм! (ВАУ!!!)
Керосин (плотность ~850 кг/м³) качаетс трехметровой каруселью под давлением 215 атм.
То есть, при очень небольших оборотах всего 12 оборотов в секунду, 6-и метровое колесо создаёт давление вполне себе приличного ЖРД закрытого цикла! То есть термический кпд ротирующего ЖРД в 70-75% вполне себе достижим!
(напомню на гагаринской ракете давление в камерах сгорания было всего то 60 атм!)
Нет!
Том Кленси не был дурак!



Она знал во ЧТО вкладывался!
Он вкладывался в стоящую идею! С явным ПОТЕНЦИАЛОМ!


Но плохая новость в том (см. формулу) что давление зависит от плотности качаемого компонента. И если у вас окислитель и топливо слишком разной плотности, то это проблема. Так например метан (~500 кг/м³) в том же колесе будет поступать в камеры сгорания под давлением всего 126 атм. Про такой флюид, как водород я вообще не говорю (71 кг/м³)
Топливо в ЖРД обычно подаётся под бОльшим давлением чем окислитель, потому что именно оно проходит через рубашку охлаждения (испытывая и большее сопротивление трения). Здесь же всё получается наоборот из-за разности плотностей. Простейший способ - дросселировать избыточное давление кислорода (и давление в камере будет по давлению наименее плотного компонента). Но может есть какое-то более изящное решение?

У меня появилась "блестящая" идея... Гм.. Но может есть более блестящие?

[Karagy]

На средней скорости обычного велосипедиста колесо вращается с частотой аж 2 герца. Видимо оно должно проявлять выдающиеся гироскопические эффекты?
Но на лабах по физике нам давали в руки велосипедное колесо раскрученое до 10 герц. Его не то-что было трудно повернуть. Его было трудно просто удержать ровно, т.к. оно прецессировало.
Во всех высокооборотистых механизмах нагрузки от гироскопических эффектов обязательно учитывается вменяемыми разработчиками.
По крайней мере - в моей вселенной.

[Vavanzer]

Vavanzer, ответьте!
Почему велосипедист всегда может повернуть руль велосипеда?
Ведь переднее колесо вращаенся и имеет ОГРОМНЫЙ момент инерции ПРЕПЯТСВУЮЩИЙ повороту колеса!
Значит? Колесо не должно поворачиваться на скости!
А оно прекрасно поворачивается!
Так как это возможно?

Да, я таких чудиков разве что в школьные времена встречал... Был один однокласник у нас.. Этакий позитивный двоешник. Очень любил изобретать, но при этом в физике был ноль, и читать ему было лень!
Но даже он понимал, в какой то там своей мере, почему мотоцикл при движении не падает, а стоит ему остановиться, то равновесие удержать крайне сложно)))
С этим товарищем постоянно происходили всякие приключения несуразные, раз в 100 чаще, чем со мной. Особенно когда после школы, мы стали заядлыми мотоциклистами!))
Яж вам всегда предлагаю проверять. Возмите колесо в руки, придайте вращение, и убедитесь сами во всех эффектах! Я специально один секретик вам не расскажу. Связанный с ним, а то на его основе начнете изобретать какой нибудь очередной космолет!)))

Кстати, да, мотоцикл на скорости поворачивает не так как машина , которая за счет поворота колеса. Он за счет крена в основном, колесо немного поворачивает. Там важнее свеситься немного в сторону поворота... А повернуть руль резко вообще почти нереально.
И еще, есть один пренеприятнейший эффект. Воблинг. Когда руль туда сюда колбасить начинает. Некий прецессионный эффект переднего колеса, возникающий по разным причинам. Штука оч опасная... Я ловил несколько раз такое, один раз даже разложился на скорости под 120 , когда руль менее чем за секунду в полный разнос пошел и мотак просто кувыркнулся через переднее колесо , и выкинул меня вперед (что собственно и спасло жизнь, +шлем еще и ровный асфальт, благодаря чему отделался сильными ушибами без переломов)
  Короч я многие законы физики познал на собственной шкуре))( Мало было мне уроков, и даже участия в школьных олимпиадах)))

[Инопланетянин]

А знаете почему? Потому что когда вы играетесь с колесом демонстрируя всем чудовищный гиростабилизирующий момент, вы держите его ЗА ОСЬ. И вашим рукам действительно "почти невозможно" изменить плоскость вращения. Рычага почти нет. И вы чуете "волшебству силу". А руль - это хороший такой РЫЧАГ. И поэтому вам ПОФИГ сопротивление бешено вращающегося переднего колеса. Вы даже особо это не ощущаете. Гиромомента хватает для тонкой балансировки, но когда вам надо вы небольшим усилием НА РЫЧАГ руля всегда можете поменять ост вращения, преодолев стабилизирующий момент (трение с дорогой вы ощущаете на руле куда сильней).
«

Недавно узнал, что велосипед держится при движении благодаря мелким поворотам руля в сторону едва начинающегося падения. И действительно на совсем малой скорости руки сами начинают сильно вилять рулём. А чем быстрее скорость велика, тем меньше требуется таких поворотов. Ну а скорость вращения колёс велика слишком мала, чтобы эффект гироскопа там играл заметную роль.

[Vavanzer]

Ну а скорость вращения колёс велика слишком мала, чтобы эффект гироскопа там играл заметную роль.

  Очень хорошо!
У вас в детстве велик был?
"Без рук" ездили?
  Или хотяб видели , как велосипедисты это делают?)))
 Там за счет микромоторики водителя все это происходит. Что в велике, что в мотаке.  Если хорошо потренироваться, то вообще можно равновесие на месте сохранять))) Трюкачи это умеют! На мотошоу даже бывают конкурсы подоьные. Кто дольше простоит на месте, или кто медленнее всех проедет не большую дистанцию!))
 А эффект гироскопа уже норм стабилизирует со скорости пешехода, 5 км/ч. Что мопедку, что велосипед.!))

Да, нормас тут физики собрались! Ладно бы дело было на школьной перемене, лет в 13-15... Тогда еще подобные споры были уместны и оправданы))

[Vavanzer]

Но на лабах по физике нам давали в руки велосипедное колесо раскрученое до 10 герц. Его не то-что было трудно повернуть. Его было трудно просто удержать ровно

   Если норм с балансировкой, там трюк еще такой прокатывает. До сих пор для меня это немного загадка и удивительное явление. То что раскрученное колесо можно держать одним пальцем за край оси, и оно не падает. Можно на край стола положить, тож прокатит...
  Чудики-альтернативщики этот эффект все пытаются задействовать в новых физических теориях и изобредениях очередных "вечных двигателей" из разряда безопорного движения))) Они считают, что это явление нарушает законы сохранения импульса и что то там еще.

[Vavanzer]

6000 т? То есть сила, давящая на упорный подшипник 58 800 000 Н (предположим на втулку ничего не давит). Пусть диаметр подшипника СКОЛЬЖЕНИЯ D=20 м. Ширина h=0.3 м. Площадь опоры упрощённо. пи()*D*h = 6 м2. В итоге давление на опору 9800000 Па или 96,7 атм.
Что тут невозможного для инженерного решения?
Объясните!

  Размеры и массу представляете себе? Уже третий раз спрашиваю)))
 Вродь 21й век, интернет под ругой, можно загуглить и посмотреть готовые решения и их характеристики!

Вы наверняка представляете себе, что 6000тыш-тонный подшипник имеет размер как подшипник от двигателя бытового пылесоса  пару тройку сантимов в диаметре)))
 

Кстати. На каких подшипниках вращается турбина в ТРД? А в ТАН? Кто знает?

  На таких, у которых размеры многократно меньше, чем размер всего двигателя с сопоом и пр лабуды в сборе)))
  Ну хотяб устройство автомобильной турбины посмотрите, в конце концов!))) Там подшипники скольжения, с постоянной прогонкой масла под давлением от маслонасоса от движка. Месяца 2 назад меняли такую, на грузовиччке BAW Феникс. Мучались с подгонкой соединений маслоподающих шлангов, тк не то нам прислали, от чуть другой версии движка, а возврату и обмену не подлежит...
 У старой турбины были разбиты втулки и сожраны лопасти. Изза нее жрала масло и толком не ехала машина...  Масло просто сразу в выпускной колектор вылетало, через зазор в подшипнике.
   У этих турбин есть один важный момент эксплуатационный. Изза которого нельзя сразу глушить двигатель, или крайне не желательно. Одна сторона  ее вала сторона работает при большой температуре, от выхлопных газов. Другая - с относительно холодным воздухом. И если резко остановить после оборотов, то вал перегревается и не охлаждается. Масло во втулке (подшипнике скольжения) перегревается и подгорает, превращается в смолу. И это оч сильно снижает ресурс.  Может и вовсе заклинить и на выброс. По этому мажно дать движку поработать в холостую пару минут, чтоб турбина остыла.
  Это так, к сведению, нашим чудо-изобретателям)))) Мож пригодится в жизни эта инфа, когда ракету начнут собирать в гараже)))

[Vavanzer]

Вот, немного инфы. Любителям подшипниковых ракет.  Только массу так и не могу узнать. Подпятники генераторов крупных гидроэлектростанций!
Там как раз назрузки 2000-3000 тонн - обычное дело!)))
https://leg.co.ua/arhiv/generaciya/gidravlicheskoe-oborudovanie-ges-i-ego-montazh-31.html

  https://energoboard.ru/information/670/

[alex_semenov]

На средней скорости обычного велосипедиста колесо вращается с частотой аж 2 герца. Видимо оно должно проявлять выдающиеся гироскопические эффекты?

Всегда должен. Вопрос лишь в величине МОМЕНТА (то есть "силе рычага" плечо L  на силу F).
Это ж что у вас за средняя скорость 2 герца?
Пусть диаметр колеса 60 см (0.6)м. Тогда v = пи()*0,6*2*3,6=11,3 км/час
Почётно же вы ездите!
Я в хорошей форме начинал кольцо (~50 км) на 22-23 км/ч  (4 Гц), а заканчивал круг 18-17 км/ч (3-3,5 Гц). Я точно знаю скорость, потому что у меня велокомпьютер стоял китайский. Максимальная скорость, до которой я разгонялся (с горки по хорошей дороге, начинало трусить и становилось стрёмно) 31-33 км/ч  (6 Гц)...

Но на лабах по физике нам давали в руки велосипедное колесо раскрученое до 10 герц. Его не то-что было трудно повернуть. Его было трудно просто удержать ровно, т.к. оно прецессировало.

...ну а 10 Гц это эквивалент скорости 56 км/час. Вы уверены что на уроке раскручивали до таких оборотов? Кстати. Колесо-реактивная турбина на ROTON должна крутится почти с той же частотой что велосипедное на вашей лабе 12 Гц (разумеется диаметр у него куда больше). И да, прицессия - вещь неприятная тут. Но вполне управляемая.

Во всех высокооборотистых механизмах нагрузки от гироскопических эффектов обязательно учитывается вменяемыми разработчиками.
По крайней мере - в моей вселенной.

Так, а кто же не хочет это учитывать? Покажите мне пальцем этого мерзавца! Мы все в него плюнем!
 
При этом механизм у нас не такой уж и высокооборотистый. 720 об/минуту это не 30 000.
Да, карусель большая. Но никак не высокооборотистая. Ну вертолёт, одним словом.
Но и вертолёт, как вы понимаете, блинчиком не летает. Маневрирует, кренится и еще как порой лихо!

Я вообще не понимаю вашего хайпа. Ракета стоит на старте вертикально. Раскручиваем двигатель-маховик (а лучше два в противоположные стороны). Она теперь ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАНА по вертикали. Начинаем подъем. До примерно 15 км (самый тяжёлый участок, до точки максимального скростного напора) она идёт строго вертикально и только потом потихоньку ложится на горизонт (нет, конечно чуть раньше но не суть). То есть "как велосипед" поворачивает очень медленно и плавно по очень большому радиусу. Ну и что за НЕПРЕОДОЛИМЫЕ проблемы то?
Я считаю что от гироскопического эффекта будет куда больше пользы (стабилизация по вертикали) ракете чем вреда! Пользу - утилизируем. Вред - преодолеем!

[alex_semenov]

6000 т? То есть сила, давящая на упорный подшипник 58 800 000 Н (предположим на втулку ничего не давит). Пусть диаметр подшипника СКОЛЬЖЕНИЯ D=20 м. Ширина h=0.3 м. Площадь опоры упрощённо. пи()*D*h = 6 м2. В итоге давление на опору 9800000 Па или 96,7 атм.
Что тут невозможного для инженерного решения?
Объясните!

Размеры и массу представляете себе? Уже третий раз спрашиваю)))

А вы не видите указанный в расчёте РАЗМЕР?
20 (пока условно так) метров для 6000 тонной раеты. Масса. Давайте прикинем. Площадь торцевой поверхности подшипника СКОЛЬЖЕНИЯ мы уже прикинули 6 м². Ну возьмите ему такую же толщину как и ширину 0,3 м (хотя не вижу в этом особой нужды). Получаем "литой" объем (который на самом деле будет не сплошной, но мы оцениваем всё по-максимому). Умножаем на плотность железа получаем МАКСИМУМ 14 тонн.
Для такой ракеты что такое 14 тонн? У Н-1 сбрасываемый обтекатель весил столько же. Но я уверен что при правильном проектировании можно получит 7 тонн легко!
Один сухой F-1 весил 9,1 тонны! А их было пять на "Сатурн-5". С механизмом подвески (распределения тяги по дну конструкции) вся двигательная система на 3000+ тонн тяги весили  >50 тонн.  То есть, вам, родной, только так МЕРЕЩИТСЯ, что подшипник будет много весить.
Да. 10 тонн  для АВТОМЕХАНИКА, на ощупь - это много. Но у нас масштаб машины несколько иной.

Это так, к сведению, нашим чудо-изобретателям)))) Мож пригодится в жизни эта инфа, когда ракету начнут собирать в гараже)))

Перестаньте глупо ёрничать. Ну ЖАЛКО же выглдет! Было бы с чего ёрничать? Глупости несусветные несёте и сами смеётесь не понятно над чем!

"Он то плакал, то смеялся, то щетинился как ёж
       Он над нами издевался!
           Ну сумасшедший! Что возьмёшь?" (с)

[Алексей Николаевич.]

Если нормально опоры сконструировать,будет плавать на том самом под давлением подающемся керосине.

[Vavanzer]

Глупости несусветные несёте и са

Странно что модераторы терпят всякие бредовые идеи тут. Давно уже списанные, или вовсе прооив всем известных законов физики продвигаемые .. Раньше сразу подзатыльники давали ... Еще чуть чуть, и фооум превратится в пожлбие тех форумов, где тусят те кто вообще школу прогуливали с первых дней, и поьом по жизни тож ничему не научились))
   Ладно, я ушел отсюда. Из этой темы. Не интересно маразм какой то читать постоянно. Убираю из закладок.

[Karagy]

До сих пор для меня это немного загадка и удивительное явление. То что раскрученное колесо можно держать одним пальцем за край оси, и оно не падает.

Нам такое показывали на тех-же лабах с массивным высокооборотистым маховиком на стержне. На самом деле оно падает по медленной спирали. А нам просто непривычем накой способ падения.

[Vavanzer]

На самом деле оно падает по медленной спирали. А нам просто непривычем накой способ падения.

Я вот тож только такое обьяснение и могу прикинуть. Тк сила не по центру опоры приложена. Больше просто нисего и не придумать. В рамках ньютоновской механики, так сказать.

[alex_semenov]

Если нормально опоры сконструировать,будет плавать на том самом под давлением подающемся керосине.

Гм... кстати, умная мысль (видно человек однозначно имел доло с керосином руками!) Если топливо - керосин, то его давления тут - с избытком для подшипника.
Хотя я планировал жидкий метан...
Интересно, а метаном можно будет смазывать подшипник скольжения?
В крайнем (самом естественном) случае смазка будет отдельно специальная и будет циркулировать. Я допускаю даже "проточную" схему. Время работы двигателя 10 минут. Я вообще допускаю что создать нужное давление для смазки (под 100 атм на 20 минут) можно ... пороховым вытеснительным генератором.
Дурная идея. Но в голову пришла. Площадь опоры подшипнаки надо уточнять. Она будет сложная и больше чем мы оценили, значит давление - меньше. В общем это - решается так или иначе. Могут быть разные и очень изящные решения.

[Vavanzer]

Если нормально опоры сконструировать,будет плавать на том самом под давлением подающемся керосине.

  Вы как балансировать собрались всю конструкцию, с большим количеством вращающейся жидкости!?)))
  Если в колесо попадает вода, оно не поддается балансировке... Испытывал это явление неоднократно!)) Причем, чем больше воды, тем сильнее проявлен эффект того, что в один момент вся она оказывается в дальней точке от оси, уже когда разбаланс пошел по полной, и центр тяжести необратимо сьежжает по максимуму...