Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[alex_semenov]

Кстати, а никто не хочет обсудить идею бакардийского космодрома?



В чём, суть. Вкратце. Мы не роем гигантский  котлован для газоотвода....



Маск ведь тоже хитрит со своим свехтяжем. Мало ему высоты его карандаша, так он его еще попытался поставить как можно выше на бетонные опоры (которые у него всё-таки поплыли)...



Бакардийская ракета короткая и толстая. И по-идее можно было бы пойти по тому же пути. Но зачем повторять (да еще и неудачный опыт)?
Маск собирается садить ракету опять на стол (на лапы). Поэтому башня обслуживания неподвижная (если взрыв - ей достанется) и в общем-то неудобная (башня должна накрывать ракету как "домик" со всех сторон, для этого наезжая на неё сбоку и отъезжая на край стартового круга как можно дальше. При этом никакой заправки с башни не надо осуществлять.)
У бакардийцев посадка ступени назад осуществляется "по-старинке" (уже) на бетонный вертолётный "пяточок" (где-то пол км в диаметре). Далее пустую первую ступень поддомкрачивают и рядом специальных тягачей перемещают к центру пяточка. На стартовое кольцо, которое утоплено заподлецо с бетонном ровной круглой площадки. Снизу по центру к специальному осевому разъему (как на "Протоне") подключается кабель-заправочный агрегат (вся заправка - снизу через осевые топливные магистрали). Далее на ракету наезжает (по рельсам) башня обслуживания обхватывая ее со всех сторон (на рисунке показан минимальный вариант, но по идее ракета должна полностью скрываться в башне обслуживания). Ракета проходит все необходимые процедуры межполётного обслуживания и контроля. На слетавшую первую ступень сверху ставится новая вторая ступень (по-сути башня и есть МИК), если надо дополнительно обслуживается вторая ступень. В конце - баки захолаживаются, если экспедиция пилотируемая, в корабль садится экипаж и башня отъезжает на безопасное расстояние.
А пока башня отъезжает на край пяточка, начинается подъем ракеты на высоту 8-мого этажа нормальной девятиэтажки (девятиэтажка показана для сравнения) домкратами. Башня отъехала, домкраты поднялись на 25-30 метров. Эти гидравлические домкраты, которые вообще есть гениальная бакардийская идея приводить в движение... водой (гидродомкрат). 12 домкратов поднимают кольцо и пустую ракету на стартовую высоту и там фиксируются. Сразу же начинается заправка через нижний центральный подводящий канал всех ступеней (тут отдельная проблема - заправка верхней ступени, сквозь дно-тепловой экран? в обход?) переохлажденными компонентами топлива.
Напомню, что до Маска садить экипаж в незаправленную ракету запрещалось. Но так как переохлаждённые компоненты не терпят длительного нахождения на старте (особенно у первой ступени) то правила изменили. И действительно, если у вас есть нормальная система САС и экипаж всё это время находится в предстартовом положении (2-3 часа), готовясь к пуску, то нафик, какая разница? Всё равно перед стартом людей они там находятся часами! Сначала часы заправки, потом часы предстартовой подготовки?...
Если что? Всё равно вся надежда на САС.
Тем более, что если заправлять быстро по королёвски (как это планировалось на P-9 да и на Н-1 от части) то времени потребуется не много.
Заправка закончена. Двигатель пущен на холостых (из домкратов распыляется внутрь кольца немного  воды). Когда происходит максимум тяги и отрыв ракеты от кольца, домкраты снимаются с фиксации, открываются многочисленные водные каналы и кольцо начинает оседать под собственным весом, разбрызгивая накопленную внутри колон воду, создавая мощную водную завесу (обеспечивая сохранность домкратов и глуша шум старта).
Ракета ушла, кольцо опустилось. Старт закончился (разбрызганна по бетону не испарившаяся вода стекается в специальную ливнёвку и утилизируется).
Как безумная бакардийская идея?
Они - действительно чокнутые!  Верно? Бакардийцы!
 

[Karagy]

Показатель для Airbus H175 составляет 6000 м

Применительно к H175 - это не статический потолок - он туда вскарабкался с разгона за 6 минут занимаясь рекордами на скорость подъёма.
В брошюре от аирбаса https://mediaassets.airbus.com/pm_38_379_379534-me2hgd9vsv.pdf , например, указано 15000 ft что соответствует примерно 4570м.

[alex_semenov]

Блин. И тишина. Ну хоть кто-нибудь спросил, а как снимать с этой дуры экипаж, если старт отменили (ну там выявились неполадки в ходе предстартовой проверки)?
Ну не САСом же?
 
Надо же тогда топливо слить, дуру (пустую) на домкратах опустить, башню обслуживания подкатить. Людей снять. Это же несколько часов!

[Karagy]

Могут сами спуститься по натянутому наклонному тросу. (кто в детстве так не катался?) Но им потом обратно забираться. Так что башня всё равно подъедет.

[alex_semenov]

Могут сами спуститься по натянутому наклонному тросу. (кто в детстве так не катался?) Но им потом обратно забираться. Так что башня всё равно подъедет.

Не, если на сегодня полёт отменили, то это уже отменили. Не бывает такого, что, ой, парни, мы поторопились, давайте назад карабкайтесь.
Да была идея что-то типа надувного трапа или рукавов у Бурана.



Насколько я понимаю, вот эти наклонные толстенные трубы - это как раз "горки" для быстрого спуска людей если что (вот-вот полыхнёт).



Хотя могу ошибаться. Я знаю что такое было предусмотрено.
Нормального САС для экипажа же не было. Да и персонал мог еще оставаться.
В общем. В нашем бакардийском случае нужна, видимо отдельная спецбашня, снимать людей. Так как площадок 4, такая высокая башня на особый случай понадобится одна. Кстати, если сделать отдельно посадочную башню для экипажа, а отдельно обслуживания, то можно экипаж снимать-садить когда угодно. На самом деле ракета невысокая и даже поднятая на домкратах она будет не выше чем модуль Аполлон на вершине Сатурн-5.
Главная идея - не рыть нуннели газоотволов, а просто поднять ракету перед стартом повыше.
Всё-так что-то правильное в этом "безумии" (ясно что у них просто не было уже другого рабочего старта и они использовали 36 площадку для меньшей по длине ракеты, запустив ее "с подставки") есть:



Но согласитесь. Насколько "чище" старт! Без всех этих особых вихрей -буранов по всей округе!

[Алексей Николаевич.]

Чтобы не строить эти башни и небоскрёбы.
Бетонируем колодец в земле. Туда воду. И сверху плавающий поршнеобразный понтон, вес Виманы держащий,вместе со столом.
Глубина - без воды корабль вровень с площадкой,космонавты и обслуга спокойно ходят туда сюда.
Можно даже сам корабль привезти и присоединить почти перед стартом,после всех проверок носителя.
После заправки перед стартом, накачиваем воду в тот колодец,понтон поднимается и стол стартовый становится как положено,ракету приподняв.
Башня не нужна тогда.
Да и работать видимо полегче,выравнивая нужный уровень ракеты с площадкой. И заправлять.
Дорого но солидно.

[alex_semenov]

Чтобы не строить эти башни и небоскрёбы.
Бетонируем колодец в земле. Туда воду. И сверху плавающий поршнеобразный понтон, вес Виманы держащий,вместе со столом.
Глубина - без воды корабль вровень с площадкой,космонавты и обслуга спокойно ходят туда сюда.
Можно даже сам корабль привезти и присоединить почти перед стартом,после всех проверок носителя.
После заправки перед стартом, накачиваем воду в тот колодец,понтон поднимается и стол стартовый становится как положено,ракету приподняв.
Башня не нужна тогда.
Да и работать видимо полегче,выравнивая нужный уровень ракеты с площадкой. И заправлять.
Дорого но солидно.

Вау! ВОТ! То что надо! Ваша фамилия, Александ Николаевич? Бакардия вас не забудет! Назовём это система ... фамилия?

Вот. Я переживал что придётся делать эти колонны, гидравлика. Вечные с ней проблемы... Это всё не вечно... ВОТ! Надо вырыть колодец! Идея доведена до СОВЕРШЕНСТВА! То, чего ей не хватало!!! Всё замкнулось!
Идеально!
При этом сразу мысль... А что если поднимать уже заправленную ракету?
Считаем.
Это 6000 тонн. Плюс сама рама, 6500 тонн. Значит что бы всплыло нужно полностью затопить понтон на 6500 м³ (1 м³ воды - тонна). Пусть диаметр -20 м. Тогда высота цилиндра-понтона поршня.... гм 20 метров. То есть глубина колодца нужна 25 метров башня плюс 20 метров - длина понтона... Гм... 45 метров. Не есть хорошо. Хотя... Но вот если поднимать-опускать ракету пустую (как и задумывалось с начала), скажем всё, понтон, башня плюс пустая ракета (условно 600 тонн), пусть с запасом плавсредство в 1500 тонн,  высота понтона 4,7, пусть 5 метров. Тогда глубина колодца 25+5 =30 метров. После подёма, понтона с пустой ракетой мы фиксируем его в боковых пазах. Ракета стала на стопор. Жестко (это необходимо) и теперь можем её залить топливом (суть в чём? топливо - переохлаждённое и желательно сразу после заливки- стартовать, то есть заправлять лучше уже в поднятом состоянии).
Кстати. Понтон (если снять фиксаторы) с заправленной под горлышко ракетой будет тонуть и давить на жидкость в колодце (выдавливая ее и нехило так... Гм... А нельзя ли это давление как-то  использовать как насос для подачи воды в разбрызгиватели при старте? Нужно же очень много воды для разбрызвивания. Для этого на стартах ставят водонапорную башни...

Но у нас водонапорная башня здесь, под стартом! Надо подумать (возможно ничего не получтся... ну и бог с ним ! Возьмём воду из классической водонапорной башни)
И еще. Хорошо бы иметь реку или запруду и перепад в эти самые 30 метров что бы сама река работала и опускала-поднимала стартовый стол...
Получилось бы очень изящно! Хотя, за неимением можно придумать что-то посложней, но в целом такое же гидротехнически простое.
Надо думать.
Сейчас нарисую как я увидел идею.

[Алексей Николаевич.]

Диаметр дать побольше 20 метров можно. Подобные сооружения (вроде барж,понтонов или кессонов),инженерам Земли известны,знакомы. Затруднений не должно быть.

[alex_semenov]

Диаметр дать побольше 20 метров можно. Подобные сооружения (вроде барж,понтонов или кессонов),инженерам Земли известны,знакомы. Затруднений не должно быть.

Смысл в чём?
У меня изначально космодром - плоская площадка то ли диаметром то ли радиусом 500 м. Этакая вертолётная бетонка. На неё садится ступень как у Маска.
Плюс-минус.



Села. Теперь ее надо горизонтально оттащить на стартовое кольцо. Да, стартовое кольцо может быть шире основания ракеты. Но тогда при подъеме эта шайба окажется поднятой и выхлоп ракеты будет по ней хлестать. Оно надо?
Да и вообще. Нет смысла заправлять ракету, а потом поднимать. Надо поднять, выставить вертикально, а потом заправить. Это - разумно. Тем более что заправлять мы однозначно ее будет снизу. По-протоновски. С нижнего осевого узла. По тем же осевым каналам, по которым потом это топливо пойдёт в двигатель при полёте. Так что понтон-поршень 5 м высотой - вполне достаточно! Учтите. Что бы понтон всплыл, количество воды в колодце должно быть не меньше всплывающей массы. В общем тут нужно додумывать всю эту гидротехнику. Но мысль с колодцем совершенно правильная! Абсолютно.
Алексей Николаевич. Мне нужна ваша фамилия.
Назвать домкрат вашим именем.




Кстати. Шутки шутками... А ведь ИДЕЯ! Красивая, целостная концептуально. Оригинальное решение проблемы газоотвода и глушения шума. Теперь на нашей башне мы точно расположим фонтанчики воды самым лучшим образом и будем идеально глушить шум старта!
И нам не нужны глубокие газовые лотки рассчитанные на мощные газовые потоки!
Разбрызганная не испарившаяся вода стекает в колодец!

КАК ТЕБЕ ТАКОЕ, МАСК?
 

[Александр Овчар]

Так что понтон-поршень 5 м высотой - вполне достаточно! Учтите. Что бы понтон всплыл, количество воды в колодце должно быть не меньше всплывающей массы. В общем тут нужно додумывать всю эту гидротехнику. Но мысль с колодцем совершенно правильная! Абсолютно.

Ну если собрались рыть шахту, то сделайте ее больше и заполните топливом. Пусть понтон-ПОРШЕНЬ полезную работу совершит, подсобит ракете с первой космической.  Может тогда вертолетная приблуда и не потребуется.  Скажем топливо, что горит в воде. И вода может быть не водой, вовсе.

[Karagy]

Ну если собрались рыть шахту, то сделайте ее больше и заполните топливом.

Это что-бы для наверняка, если что-то пойдет не такъ!

[Александр Овчар]

Ну если собрались рыть шахту, то сделайте ее больше и заполните топливом.

Это что-бы для наверняка, если что-то пойдет не такъ!

Не помню, возможно были проекты паровых ракет. Пар - как источник движущей силы. Очень Глупые Носители, было такое?

[petrovich1964]

главное достоинство ротирующего ЖРД (если оно действительно есть)

Насколько я помню вентилятор получает мощность от того что двигатели на ободе стоят под углом. Часть мощности двигателя идёт на то чтобы тянуть ракету вверх. Другая часть мощности реактивного двигателя используется для вращения вентилятора. Вентилятор испольузет эту мощность чтобы тянуть ракету вверх.
Будет ли прибавка тяги или же КПД винта сожрёт часть мощности и тяга окажется ниже? 

[petrovich1964]

Не помню, возможно были проекты паровых ракет.

Вы забыли  Mike Hughes (Mad Mike) ?
https://www.youtube.com/watch?v=dDtTSlZ5PIQ

[alex_semenov]

Насколько я помню вентилятор получает мощность от того что двигатели на ободе стоят под углом. Часть мощности двигателя идёт на то чтобы тянуть ракету вверх. Другая часть мощности реактивного двигателя используется для вращения вентилятора. Вентилятор испольузет эту мощность чтобы тянуть ракету вверх.
Будет ли прибавка тяги или же КПД винта сожрёт часть мощности и тяга окажется ниже? 

Я вот тут вот всё считал.
Да, вентилятор тут посчитан "грубо" и не учтено что тяга его с ростом скорости будет падать.
Но статическое висение тут посчитано.
Как раз на создание 3600 тс тяги нужно 5,6 ГВт (мы сейчас ограничимся 1000 тс и 1 ГВт) плюс 0,6 ГВт - работа насосов, подающих топливо. Угол наклона сопел получился 17+ градусов (если мы хотим иметь кпд турбины =1). "Остаточная" тяга по оси тоже подсчитана.
Так что в момент зависания над стартом - всё ок.
Другое дело динамика. Разгон. Но мы уже начали вносить коррективы в схему и добавили третий прямоточный контур.
Если вентилятор гонит воздуг со скоростью звука на точке перехода ракеты через сверзвук он автоматом отключится так как сверхзвуковой конуз "захлопнет" к нему дозвуковые окна. Но у нас есть теперь сверхзвуковой контур прямоточки, который разбавляет выхлоп ЖРД и тоже добавляет тягу. И КПД как раз прямоточки со скоростью растёт. То есть падение тяги вентилятора мы собираемся компенсировать ростом тяги от прямоточки.
В сущности всё пришло к тому, к чему приходят все попытки использовать атмосферу. Трехрежимный полёт. Дозвук, сверхзвук и ракета (что бы не выходить на проклятый гиперзвук от греха подальше). Мы просто не используем крылья, как обычно это принято. Они просто не нужны.

[Алексей Николаевич.]

Пусть понтон-ПОРШЕНЬ полезную работу совершит, подсобит ракете с первой космической.

Это уже близко будет к той давно придуманной не нами красоте,что я писал как то здесь.
Шахта,в ней вода,поршень с суперамортизаторами,сверху корабль пустой,без людей.
На дне - чистый термоядерный заряд.
Там и вовсе не надо ракету включать,корабль на орбиту выбросит.
А там экипаж сядет в него и погнали на Марс...
Но в этой теме тоже флуд,(я вот схлопотал давеча,боюсь уже)...

[Алексей Николаевич.]

Абсолютно.

Чуть чуть побольше высоту поршня стоит нарисовать. А то как то мозг не доверяет что большая ракета на довольно малом по объёму понтоне поднимется.)) Вот его бы раза в два выше ,этот цилиндр?))

[alex_semenov]

Абсолютно.

Чуть чуть побольше высоту поршня стоит нарисовать. А то как то мозг не доверяет что большая ракета на довольно малом по объёму понтоне поднимется.)) Вот его бы раза в два выше ,этот цилиндр?))

Она же пустая. То есть раз в 10 (минимум) весит меньше чем полная. То есть всего ~ 600 тонн. А я попловок прикинул на 1500 тонн. Так что всё нарисовано нормально.
Когда поршень всплыл полностью, он стал на упоры (я показал коричневые уголки), когда ракету станут заполнять эти упоры не дадут поршню начать тонуть.
Я вот думал, что если бы там всё было герметично в колодце и поршне, то мы могли бы чуть прижав поршень массой заполненной ракеты создать давление в колодце для напора воды в фонтаны. Но это будет морока (герметизация такого большого поршня). Пусть просто будет поплавок. Мы дадим водяную завесу из напорной башни. Как это обычно и делается. Не стоит мудрить.  Тем более, что когда ракета уйдет вверх, давление упадёт. А нам как раз в это время нужен самый большой фонтан воды. Так что пусть будет водонапорная башня как обычно.
Бармин и так завидует полёту нашей мысли!

[Karagy]

А когда построят - сделать рацпредложение и заменить воду сжатым воздухом!

[Александр Овчар]

Пусть понтон-ПОРШЕНЬ полезную работу совершит, подсобит ракете с первой космической.

Это уже близко будет к той давно придуманной не нами красоте,что я писал как то здесь.
Шахта,в ней вода,поршень с суперамортизаторами,сверху корабль пустой,без людей.
На дне - чистый термоядерный заряд.
Там и вовсе не надо ракету включать,корабль на орбиту выбросит.
А там экипаж сядет в него и погнали на Марс...
Но в этой теме тоже флуд,(я вот схлопотал давеча,боюсь уже)...

Я так и думал. Зачем ядренные силы? Люди пусть летят на Союзах, а ресурсы для космической логистики можно стрелять с ускорением 10-100g. Вот результаты расчета.

Поршень диаметром 50 метров. С ракетой весит 10 000 тонн = 10*8 кг. Пусть эти 10 кт полетят с ускорением 30 м/с  до набора скорости 1 км/с.  Потребуется 33 секунды. Пройденный путь = 17 км. (это глубина шахты).

10 кт, на 1 км/с имеют кин_энергию = 5 ТДж, и потребуется мощность движущих сил (пара)  от 0,15 ТВатт.

Если стрелять в боевом режиме, с ускорением 500 м/с то глубина шахты = 1 км. Мощность привода = 2,5 ТВт.

что такое 1 км /с ? Это результат работы 1 ступени ракеты, в принципе. Протон тратит 400 тонн, Н-1 тратит примерно 2000 тонн. Вычитаем из начальных 10 000 тонн (ракета+поршень) массу 1 ступени и получаем автоматом Полезную Нагрузку на уровне 2000 тонн.

Да, нам на космодроме надо построить Тепловую Машину мощностью 2,5 ТВатт и шахту (газовый цилиндр) диаметром 50 метров и длинной (глубинной) 1 км. Так как наши 10 кт полетят с ускорением 500 м/с, то тяга мотора нужна = 5*10⁹ Н. Делим на площадь поршня d50 m = 2000 м²    и находим давление в цилиндре 2,5 МПа = 25 атм. (25 бар, Карл!!).
Наземный мотор - это просто водяной турбонасос на 25 бар, что должен за время разгона прокачать через шахту порцию ВОДЫ = массой (ха-ха) всего 2000 тонн/сек = 4000 тонн за 2 сек.
И на это потребуется мощность привода на уровне 2,5 ТВт при глубине шахты = 1км или 150 ГВт при глубине шахты 16 км.
==Теперь можно подумать = у нас есть 2000 тонн ПН = и всего то надо оставить 1 ступень за космодроме + источник энергии мощность 2,5 ТВт. (без учета к.п.д). Найдем такое?