Новый российский космический корабль

[gals]

Сейчас все корабли на двигателях (мягкой посадки) садятся.

  Поинтересуйтесь, какая скорость гасится ДУ мягкой посадки "Союза" - дело отнюдь не в технологиях.

2. Топливо которое используется для САС это то же топливо которое используется для орбитальных маневров. Раз САС сработала - то на орбиту уже не полетели, этот запас и тратиться. А если нормально вышли на НОО дальше для изменения параметров орбиты используется как раз этот запас.

  Формула Циолковского вам помощь - посидите - прикиньте требуемые запасы топлива.

[Serrgee]

Формула Циолковского вам помощь - посидите - прикиньте требуемые запасы топлива.

Я не знаю какую дельту скорости надо закладывать для полетов и скорость развиваемую сас, поэтому прикинул на примерах.

Пара цитат :

1.
Двигательная установка САС корабля "Союз" представляет собой установку из РДТТ трех типов (см. рис. на первой странице обложки) . В верхней части системы расположен многосопловой РДТТ отделения САС и обтекателя, защищающего корабль от аэродинамического нагрева во время прохождения ракетой плотных слоев атмосферы. Непосредственно к обтекателю крепится основной РДТТ (тяга 750 кН, масса топливного заряда 1 т) с 12 соплами, развернутыми под углом 30, к продольной оси РН. Под обтекателем этого двигателя находятся четыре РДТТ управления, которые обеспечивают разворот и увод спускаемого аппарата и орбитального отсека корабля в сторону от опасной зоны,
В результате срабатывания САС корабль может подниматься на высоту до 1200 м и отбрасываться от места старта на расстояние до 3 км (в зависимости от направления ветра).

От себя: так же нашел массу сас союза - около двух тонн в целом. Подчеркну - масса основного топливного заряда тонна !

2.
В ПАО также размещены баки с топливом. В самых первых «Союзах» они вмещали 500 кг топлива, у Союза-ТМ — 880 кг, у ТМА — 900 кг. В ПАО установлены баллоны высокого давления (около 300 атм) с гелием для наддува баков.

Вот смотрите - массы основного заряда ттрд (тонна) и масса топлива для орбитального полета (девятьсот килограмм) вполне сопоставимы. Это при том что удельный импульс жрд как правило выше чем ттрд. Так что работа САС на топливе для орбитального полета очень даже подходит.

[Serrgee]

Поинтересуйтесь, какая скорость гасится ДУ мягкой посадки "Союза" - дело отнюдь не в технологиях.

Конечно это двигатели часть парашютной системы. И они гасят минимум. Но тут ведь так же есть парашют и гасить так же будут это минимум, просто не нужны отдельные двигатели - это экономия массы.
А в более далеком будущем - с реактивной посадкой - сейчас корабль таскает с собой парашютную систему , а там массы , на сколько помню тонны две - вот вместо этой массы парашютов будет масса топлива на посадку.
У нас же Зарю проектировали именно с ней, да и Маск свой Дракон мечтает сделать в далеком будущем именно таким. Но это уже дальнейшие шаги развития системы. Сейчас бы очень хорошо было, если бы наши решились профинансировать разработку единой двигательной установки.

[gals]

Бесполезно делать выводы по грубым аналогам. Надо рассматривать конкретные данные. При посадке пороховиками гасится скорость около 10м/с. При свбодном спуске надо гасить около 200-250 м/с. Очень критичным при этом становится надежность каждого из движков. Двигатели мягкой посадки на "Союзе", кстати, отказывали, кажется, пару раз. Учтите, что при работе Сас имеет скорость срабатывания движков- здесь рдтт лучше. В общем, задача многопараметрическая и нужно работать с цифрами,а не рассуждениями.

[Dem]

Маск планирует, что его движки при посадке будут работать 30 секунд на тяге 10% = 6.5т
При уи 300 расход составит 650 кг.  Ускорение 300-400 м/с

[Serrgee]

Бесполезно делать выводы по грубым аналогам. Надо рассматривать конкретные данные. При посадке пороховиками гасится скорость около 10м/с. При свбодном спуске надо гасить около 200-250 м/с. Очень критичным при этом становится надежность каждого из движков. Двигатели мягкой посадки на "Союзе", кстати, отказывали, кажется, пару раз. Учтите, что при работе Сас имеет скорость срабатывания движков- здесь рдтт лучше. В общем, задача многопараметрическая и нужно работать с цифрами,а не рассуждениями.

Даже спорить не буду. Вы правы что это сложная и опасная в освоении часть будущей системы. Но во первых нет предложения ввести ее сразу - главное сама единая двигательная установка. И второе - если она с парашютами будет годами летать нормально , с длительной хорошей наработкой. А так же появится желание или даже необходимость перейти на реактивную посадку - вот так это можно будет сделать - такая единая установка плюс катапультные кресла от бурана для подстраховки, как второй эшелон безопасности. Вводить все сразу кучей было бы конечно авантюрой.

По вопросу скорости срабатывания - Маск делает именно так, и похоже НАСА его концепция устраивает - сертификацию и заказ на разработку пилотируемого дракона он получил. У нас корабль Союз так же летает на гептиле, куча ракет от военки до гражданки, опыт огромный. Думаю что это вопрос только решимости и желания сделать новое.

[Serrgee]

Похожее решение было реализовано на ВА ТКС.

Поискал еще по вашей наводке  http://cosmopark.ru/ur500/tks.htm  вот тут куча фоток. Кстати сама капсула получается более приплюснутой, почти "круглой комнатой" , а не конусом. Конус формируется из установленного выше. Можно будет и объем герметичного отсека увеличить, если не уменьшать высоту, а просто увеличить диаметр верхнего среза конуса "Федерации".

[anovikov]

В истории космонавтики легко найти примеры когда жизни людей доверялись единственному двигателю - например в "Аполлонах" это были даже 2 двигателя - посадочного и взлетного модулей (не SM, потому что при его отказе его можно было заменить двигателем LM, как это было сделано в A-13). А там от двигателей требовались ещё и высокие удельные характеристики, а не только высочайшая надёжность, тут этого нет, движок вполне может быть очень дубовым с у.и. скажем 250с, чисто радиативным охлаждением и самой дубовой форсуночной головкой, естественно с подачей наддувом гелием.. Ну будет 1200 кг топлива, а не 900. А такие сейчас кстати, даже однокомпонентные движки есть, например для MKV такой двигатель был создан, и выходит на режим он ну очень быстро, чуть ли не за 5 мс. Ломаться в нём практически нечему.

[Serrgee]

 А в предлагаемой схемой с дублированием движков все в порядке - нет смысла ставить один движок - там же гептил и вытеснительная система - то есть движок простейший. Такие двигатели могут быть небольших размеров и недорогие. И так же расположены по кругу на вершине мачты.

Штук 12 к примеру. Как сас работают все 12. В космосе только 2 или 4, как тяговые. Если какая то пара отказала - быстрое автоматическое переключение на другую пару. Так что тут с надежностью получается все очень красиво.

[gals]

ускорение 300 м/с

великолепно! С каких плр ускорение стало в м/с измеряться?  на штанге, в космосе, гептильные двигатели? Вы понимаете, что советуете? - Поверхность корабля покроется пленкой из нескоревших остатков топлива!

[Serrgee]

Не покроется. Если бы все было так плохо гептил никогда бы не использовали в системах причаливание и ориентации на кораблях к МКС (двигатели смотрят в самые разные стороны, а двигатели подтормаживания вообще на цель (станцию)). Все там нормально сгорит, а даже если что и останется то просто испариться в вакуум.

[Serrgee]

Единственное что из проблем приходит в голову - это центр тяжести смещенный выше. Где то читал что и в нашей спускаемой капсуле и у американцев специально докладывали утяжеление что бы правильно его выставить (чисто паразитный груз).

Но тут есть сразу несколько вариантов:
первый - на верхушке мачты у двигателя небольшой конус. Он сыграет роль стабилизатора и заодно защитит двигатели на спуске.
второй - активное использование двигателей. Сейчас это и так есть , что бы капсула спускалась под углом работают двигатели  ориентации, на сколько помню, там получается этакое хитрое скольжение в атмосфере с небольшой закруткой. Тут двигателям надо будет работать побольше, но они и сильнее.
третье - в случает отказа части систем на сходе с орбиты предусмотреть аварийный сброс мачты ду - тогда парашюты должны быть в основании системы, и центр тяжести после сброса встать на точку для неуправляемого спуска.

[gals]

Как раз покрывается: поверхность кк и мкс вблизи двигателей причаливвния и ориентации сильно загрязнена продуутами выхлопа двигателей. Их тяга - килограммы, а вы предлагаете обдувать корабль движками с суммарной тягой в сотни килограммов.

[Грехов Михаил]

Во.... видите слева рыжие пятна....Оно и есть от выхлопов двигателей. Продукты взаимодействия гидразина и амина.

[Serrgee]

Как раз покрывается: поверхность кк и мкс вблизи двигателей причаливвния и ориентации сильно загрязнена продуутами выхлопа двигателей. Их тяга - килограммы, а вы предлагаете обдувать корабль движками с суммарной тягой в сотни килограммов.

Во.... видите слева рыжие пятна....Оно и есть от выхлопов двигателей. Продукты взаимодействия гидразина и амина.

Спасибо за информацию... , даже не представлял. Значит с этим просто смирились. Но все таки тогда лучше поискать другую топливную пару. Есть ли такие с самовоспламенением, без токсичности топлива и продуктов горения ? Пусть даже гораздо более дорогие - в корабле топлива от силы тонны, в отличии от ракеты носителя.

[Грехов Михаил]

Смирились. Все-равно станция не вечна. А на её срок эксплуатации хватит вполне эксплуатационных характеристик. Хотя я лично не совсем понимаю, почему бы не использовать сменные щитки-дефлекторы. Менять их раз в 3...5 лет и ставить новые-чистые.

Можно. Керосин и кислород. Но но жидкий кислород подолгу хранить сложно. Малореально в условиях станции. водород и кислород-еще более малореально. Такие виды топлив только для старта РН. Приготавливаются непосредственно перед стартом и заливаются. Кроме того гидразин и амин самовоспламеняется даже в условиях вакуума. Это хороший плюс для простоты. Просто "смешать, но не взбалтывать". А тут надо что-то мутить с зажиганием еще.  Таких топлив, в виде высококипящих компонентов в жидком виде и с выходом безобидных газов или аэрозолей, не образующих налета или вредного воздействия на поверхность увы, нет.

Надо еще отметить, что это ядовитое топливо. И принято его хранить только в баках снаружи станции. Без единого захода каких-либо трубопроводов внутрь жилого гермообъема. Так что если потеря герметичности, то космонавты не потравятся/

Тут тоже видно даже получше:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/ISS-26_ATV-2_Johannes_Kepler_docks_to_Zvezda.jpg

[Serrgee]

По ядовитости это понятно, оно не только токсично, но еще и с свойствами накопления в организме, плюс канцероген, плюс мутаген с акцентом на следующем поколении. Поэтому от него и отказываются на ракетах носителях. Я даже не представлял что там такие следы на станции и что с этим смерились.

По окислителю понятно - можно использовать высококонцентрированную перекись водорода. Она еще и монотопливо на катализаторе. Раньше ее в системе управления Союза использовали. Вполне надежно.
Но тут проблема даже не в подборе топлива как таковом, а именно в подборе самовоспламеняющегося. Сейчас по быстрому поискал - везде это либо гидразин или его "соседи" в топливных смесях.
То есть либо систему зажигания мутить, что очень бы не хотелось, либо что то самовоспламеняющееся и нетоксичное к перекиси искать.

[Грехов Михаил]

Перекись и спирт. Перекись разлагается на катализаторе с образованием паров воды и кислорода. Кислород сжигает спирт. Так ФАУ-2 летала. Но не самовоспламеняется. Пересись плохо-в высококонцентрированном виде - неустойчива. Того и гляди саморазложение будет. Да и двигатель маломощный (энергия сжигания спирта тратится на нагрев паров воды). И систему зажигания все-равно мутить.

Кстати.... помимо ДМП в СА так все рассчитано, что при посадке мнется днище, если ДМП не сработали. Кроме этого под каждым креслом-шток для космонавтов. Он взводится перед приземлением.... и потом методом разрезания тонкостенной трубки вдоль демфируется ускорение торможения при несработавших ДМП.

А высота срабатывания определяется по отсвету гамма-высотомера от Земли от радиоактивного изотопа в днище. Так что после посадки прямо перед днищем стоять не рекомендуется.  Перво-наперво специально обученный человек быстро-быстро на этот изотоп ставит заглушку. Потом безопасно.

https://www.youtube.com/watch?v=rRUtod1ffQE 

[Serrgee]

А как на счет горения на катализаторе ?

Когда используется как монотопливо перекись она разлагается на катализаторе. Что если пойти дальше ? Подаем на платиновый катализатор перекись и керосин. По идее мы должны сразу же получить разложение высококонцентрированной перекиси с подъемом температуры на более чем 500 градусов. И каталитическое горение керосина в кислороде. Получим туже систему самовоспламенения компонентов топлива.

[Грехов Михаил]

А кто сказал, что надо именно платиновый катализатор? Катализатором для перекиси служит оксид марганца. Оно он не является катализатором для горения кислорода и керосина. Равно как и платина. Платина -катализатор реакции кислорода и водорода. С керосином не выйдет. Может оксид хрома. Он вроде со спиртом. Но реакция эта медленная и тихая. Медленное продувание окислителя и топлива сквозь губчатый катализатор. А в ЖРД необходимо довольно приличный расход. А для такого расхода надо делать целую емкость с катализатором. Да и он пока нагреется, раскалится. А нам надо импульсно пыхать. Да и дополнительную воду греть почем зря...  То есть целые технические проблемы и особенности.

Перекись разлагается кстати на катализаторе с подьемом температуры градусов на 100 по Цельсию. Ну может чуть выше. Ни о каких 500 градусах не может быть и речи. То есть самовоспламенения не будет.