Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Ужасно низкий КПД у современных ракетоносителей, есть ли другой способ..  (Прочитано 7336 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн bAD_iDEAАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 562
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Известно что более 90% массы ракеты на старте это топливо, и более 90% этого топлива тратиться на подъём самого же топлива.. Первая ступень расходует почти всю мощьность на подъём самой себя, а полезная нагрузка менее 1 %. Меня всегда интересовало есть ли альтернативный способ, что бы значительно повысить этот КПД...
Например  МБР находящиеся в шахте сначала выстреливаются пороховым зарядом на приличную высоту а потом уже включаются двигатели, т.е. первая ступень частично компенсируется пороховым зарядом.. А если говорить и пилотируемом полёте то тут то же можно что нибудь придумать, например разгонный блок на земле, коорый будет представлять либо  лифт площадку, либо пневмо пушку, либо центробежную систему которая раскрутит ракету (которая кстати будет гораздо меньше размером, без первой ступени)

Но учитывая что до сих пор летают на Королёвских ракетах, то что то мешает этому.. хотелось бы понять что..

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 5 620
  • Благодарностей: 108
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Мешает то, что керосин - дешёвый, любой разгонник при нынешней частоте стартов будет дороже.

Оффлайн M.Sergey

  • *****
  • Сообщений: 1 083
  • Благодарностей: 6
  • Все гениальное просто, но не все простое гениально
    • Сообщения от M.Sergey
    • Сонтрек - Музыка для друзей
Например  МБР находящиеся в шахте сначала выстреливаются пороховым зарядом на приличную высоту а потом уже включаются двигатели, т.е. первая ступень частично компенсируется пороховым зарядом..
Если в нее людей посадить они от перегрузок умрут. 8) Ни чего здесь не придумаешь, пока антигравитационные двигатели не изобретут, но это пока фантастика.
iOptron Photron 6" RC, Canon EOS 500D
Музыкальный стартап: sontrack.ru

Demiurg

  • Гость
Например  МБР находящиеся в шахте сначала выстреливаются пороховым зарядом на приличную высоту а потом уже включаются двигатели, т.е. первая ступень частично компенсируется пороховым зарядом..
Эх, если бы ракета этим зарядом выстреливалась километров на 50... ::)

Оффлайн bAD_iDEAАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 562
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Для современных запросов космонавтики, нам конечно вполне хватает ракет с их грузоподъёмностью, когда надо выводить относительно небольшие грузы на орбиту и совсем маленькие к другим планетам... А вот когда нам понадобиться отправить пилотируемый корабль к другим планетам да ещё и скорость ему придать побольше, тут мощёнки будет недостаточно даже у великого сатурна-5.. Надо либо искать другое топливо либо менять сами принципы космического старта..

Оффлайн Грехов Михаил

  • *****
  • Сообщений: 32 128
  • Благодарностей: 797
  • Вон с форума мракобесие, ложь, фальшь и дебилизм!!
    • Сообщения от Грехов Михаил
Уха-ха-ха!!!!  :D  КПД видете ли низкий у РН.

Если так считать, то чистый термодинамический КПД ЖРД приближается к 95-98 процентам. Какая-то доля топлива тратится на привод ТНА (процента 3-4).

Да, есть потери от того, что старт ракеты происходит в гравитационном поле. Но эти потери составляют порядка 10-13ти процентов. Есть аэродинамические потери и потери на управление РН (тоже ведь топливо тратится на всякие импульсы или от "косого" истечения газов при подвижных соплах). То, что ракета в своём большинстве массы - это топливо и окислитель, а как вы хотели? Именно засчёт выброса гигантского количества массы с высокой скоростью возможно движение в безвоздушном пространстве.  В тех же самых пассажирских реактивных самолётах - десятки тонн топлива (и им, представьте себе, приходится поднимать его на 10 км и лететь с ним на тысячи км).

В общем все реальные направления развития уже известны, но очевидно "протащить их в жизнь" не так просто.  Чтобы стартовать с земли скажем в последнее время уделяют внимание экологии. Впринципе можно изготовить ядерный двигатель, который будет излучать радиацию, будет небезопасен в применении... и так как всё-равно упадёт с первой ступенью, то есть проблема его безопасной утилизации. с учётом того, что стартов в год много (порядка 50-60-ти во всём мире+ испытания ещё) то где-то надо делать могильник. отчуждать площади. Я уж не говорю что может случится при его взрыве прямо на стартовой площадке.  Его можно применять уже только в космосе. подвергая экипаж опасности и радиации.  Можно стартануть скажем с борта самолёта (есть такой проект старта РН (правда непилотируемой) с самолёта АН-124 "Руслан" (вываливается из грузового отсека и затем включаются двигатели... по сути-самолёт порядка 0.5 от первой ступени. Есть с борта истребителя Миг-31... с высоты 30 км сразу. Но небольшую "ракетку" такую с наноспутником.

Если верить этому источнику: (а ему можно верить!)
 
http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/raketostr3/1-3.html

то по табл. 1 считаем сначала сумму характеристической скорости:

3660+4725+4120 = 12505 м/с

Считаем все потери:

1220+335+122+46+183+4,5 = 1910,5 м/с

Итого, это число от 12505 составляет 15,28%. что и требовалось доказать!  ;)
     
« Последнее редактирование: 23 Июл 2010 [12:35:26] от Грехов Михаил »
Manfrotto 055XPROB + 808 RC4 + Fujinon 16x70 FMT-SX2. TS APO 102/714 +3"Flat+HEQ-5Pro + QHY-5 + ES 20/100, ES 9/100, Radian 4. Pluto - сами знаете кто....

Оффлайн bAD_iDEAАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 562
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Уха-ха-ха!!!!  :D  КПД видете ли низкий у РН.

Если так считать, то чистый термодинамический КПД ЖРД приближается к 95-98 процентам. Какая-то доля топлива тратится на привод ТНА (процента 3-4).

Да, есть потери от того, что старт ракеты происходит в гравитационном поле. Но эти потери составляют порядка 15...20-ти процентов. Есть аэродинамические потери. То, что ракета в своём большинстве массы - это топливо и окислитель, а как вы хотели? Именно засчёт выброса гигантского количества массы с высокой скоростью возможно движение в безвоздушном пространстве.  В тех же самых пссажирских реактивных самолётах - десятки тонн топлива (и им, представьте себе, приходится поднимать его на 10 км и лететь с ним на тысячи км).

В общем все реальные направления развития уже известны, но очевидно "протащить их в жизнь" не так просто.  Чтобы стартовать с земли скажем в последнее время уделяют внимание экологии. Впринципе можно изготовить ядерный двигатель, который будет излучать радиацию, будет небезопасен в применении... и так как всё-равно упадёт с первой ступенью, то есть проблема его безопасной утилизации. с учётом того, что стартов в год много (порядка 50-60-ти во всём мире+ испытания ещё) то где-то надо делать могильник. отчуждать площади. Я уж не говорю что может случится при его взрыве прямо на стартовой площадке.  Его можно применять уже только в космосе. подвергая экипаж опасности и радиации.  Можно стартануть скажем с борта самолёта (есть такой проект старта РН (правда непилотируемой) с самолёта АН-124 "Руслан" (вываливается из грузового отсека и затем включаются двигатели... по сути-самолёт порядка 0.5 от первой ступени. Есть с борта истребителя Миг-31... с высоты 30 км сразу. Но небольшую "ракетку" такую с наноспутником.     

Если бы все думали как вы и говорили "все реальные направления развития уже известны" то мы бы из каменного века не выбрались, думали что каменный топор верх творения и ничего изобретать не нужно..

А про КПД, вы меня просто не поняли, я не имею в виду потери на трение в атмосфере и т.п., я имел в виду лшную массу которую мы вынужены поднимать вверх. Для сравнения, пушка посылая снярд, в данном случае имеет близкий к 100% КПД, т.к. до места назначения долетает та масса на котрую мы затратили энергию пороха. Если следовать только принципу реактивного движения, то мы должны нести с собой огоромную массу, что нерационально в плане расхода энергии (Самолёт кстати не так много топлива берёт по отношению к своей массе как ракета). Если бы был какой то разгонный блок на земле, то он бы расходовал энергию только на полезную нагрузку - сам аппарат + пару небольших ступеней.

Конечно на первый взгляд реализация такой системы очень не проста, но это не значит что совсем невозможна..

Demiurg

  • Гость
Если бы все думали как вы и говорили "все реальные направления развития уже известны" то мы бы из каменного века не выбрались, думали что каменный топор верх творения и ничего изобретать не нужно..
Все правильно сказано. Путей развития куча, но не меньше и проблем которые мешают по этим путям идти.

Вот например можно использовать ЭРД. Двигатели обладают огромным потенциалом, скорость истечения газов на них теоретически ограничена только скоростью света. Однако нет пока такой мощной и компактной энергоустановки, которую можно было бы запихать в ракету. Только совсем недавно пошли разговоры, что в России разрабатывается ядерный реактор для этих целей.
http://www.federalspace.ru/main.php?id=182
Вот, а вы говорите, что тут никакого прогресса нет.

Если говорить о всяких там пушках, которые выстреливают ракету и позволяют исключить из ее состава первую ступень, то я считаю это одной из самых неудачных идей. Представьте вам надо закинуть тонны три на почти сотню километров вверх. Это какой же чудовищной мощи должен быть заряд? Правильно тут говорят, что ни один космонавт таких перегрузок не вынесет.

Оффлайн VladTK

  • *****
  • Сообщений: 2 075
  • Благодарностей: 57
  • Через тернии к звездам
    • Сообщения от VladTK
Ну есть и нереактивные методы ускорения. Тот же парус например...
Celestron C6-N

Оффлайн Макар

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 29
  • Благодарностей: 0
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Макар
    • Летучий корабль
Если бы все думали как вы и говорили "все реальные направления развития уже известны" то мы бы из каменного века не выбрались, думали что каменный топор верх творения и ничего изобретать не нужно..
Все правильно сказано. Путей развития куча, но не меньше и проблем которые мешают по этим путям идти.

Вот например можно использовать ЭРД. Двигатели обладают огромным потенциалом, скорость истечения газов на них теоретически ограничена только скоростью света. Однако нет пока такой мощной и компактной энергоустановки, которую можно было бы запихать в ракету. Только совсем недавно пошли разговоры, что в России разрабатывается ядерный реактор для этих целей.
http://www.federalspace.ru/main.php?id=182
Вот, а вы говорите, что тут никакого прогресса нет.

Если говорить о всяких там пушках, которые выстреливают ракету и позволяют исключить из ее состава первую ступень, то я считаю это одной из самых неудачных идей. Представьте вам надо закинуть тонны три на почти сотню километров вверх. Это какой же чудовищной мощи должен быть заряд? Правильно тут говорят, что ни один космонавт таких перегрузок не вынесет.
Упор в С как раз очень положительный момент в этом деле, но мощности имеющихся источников энергии  не хватит, чтоб подняться на ускорителях (электро) с поверхности.

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 5 620
  • Благодарностей: 108
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Уха-ха-ха!!!!  :D  КПД видете ли низкий у РН.

Если так считать, то чистый термодинамический КПД ЖРД приближается к 95-98 процентам. Какая-то доля топлива тратится на привод ТНА (процента 3-4).
Это процент - разница с "идеальным ЖРД".
А если считать по энергии вывода (mgh+mv²/2) - то для вывода килограмма груза достаточно сжечь поллитра керосина. А в ракету его сколько заправляют?

Оффлайн Rupa

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 4
  • Благодарностей: 1
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Rupa
Ребят, я в шоке, что читаю ТАКОЕ на форуме с подобным названием.
1) Если бы полезная нагрузка первой ступени составляла 1%, тогда каким образом полезная нагрузка всей ракеты смогла бы составить тривиальные 5%. Надеюсь, bAD_iDEA, не слишком сложная арифметика для вас?
2) пороховой заряд при минометном старте частично заменяет первую ступень? С тем же успехом можно сказать, что пендель частично компенсирует энергию, затрачиваемую бегуном-марафонцем.
3) Какая центробежная система??? ты себе представляешь сопротивление воздуха на уровне моря? для справки, оно пропорционально квадрату скорости.
4) "если бы ракета выстреливалась на 50км" и "пушечный старт ракеты" - а из чего вы ее сделаете такую прочную, чтобы она пережила перегрузки при выстреле? Это же не литой снаряд, это сложная система с экранно-вакуумной теплоизоляцией, СОТРами, баками и прочим-прочим. Выигрыш с лихвой компенсируется набором массы, обеспечивающей достаточную прочность для подобного старта
5) парус - полная лажа. Достаточно глянуть его удельную тягу.
6) ЭРД или СПД - технология производства отработана, но модифицировать его не удается, т.к. никто не знает, что в нем улучшать. Темная штуковина. Разогнать на нем ракету с земли почти невозможно.
7) если считать КПД, то уж явно не по кинетической и потенциальной энергии, а по отношению тепла, выделяемого при сжигании топлива к работе, совершенной двигателем.
УЧИТЕ МАТ. ЧАСТЬ
Чуть не забыл. Ракетоноситель - это тот, кто носит ракеты. А то, что вы имели ввиду - Ракета-носитель

Оффлайн Аstrocity

  • *****
  • Сообщений: 3 095
  • Благодарностей: 39
  • Suum сuiquе!
    • Сообщения от Аstrocity
Да, с рельсотрона полезную нагрузку отправлять надо на МКС, и ни каких вам ракет. И полезный объем увеличивается т.к. экипаж и комические туристы все равно хорошо утрамбуются на старте. В чем проблемы то?  :) 
Vitaliy Schein
НПЗ-ПО 3-9х24-1

Оффлайн IceTechno

  • *****
  • Сообщений: 844
  • Благодарностей: 9
    • Сообщения от IceTechno
помнится американцы перевый спутник пытались с аэростата запустить, но что-то у них не заладилось, упал обратно)
французы вродебы тоже по этому поводу что-то разрабатывали, но до дела так и не дошло.
с самолётов сейчас вполне успешно запускают спутники, даже парочку орбитальных телескопов вывели на орбиту типа GALEX.
но это не очень распространено т.к. только 1 небольшой спутник за раз, а на нормальную ракету можно сразу группировку из нескольких подцепить...
про лифт наверно все слышали, как по мне то утопия. а если оборвётся гдето посередине то ваще капец..
но с другой стороны может это и хорошо что попасть в космос трудновато и дороговато, иначе бы всю орбиту изгадили как землю.. и так уже несколько тысяч какихто аппаратов летает, вот парочка если фрагментируется по каким-либо причниам(другой спутник, микрометеорит) то мало не покажется... лучше бы думали как за собой поубирать а не как еще больше мусора выбросить на орбиту.

p.s. помню еще несколько лет назад читал о разработке нового типа двигателя который работает как турбореактивный в атмосфере а потом как реактивный за ёё пределами если ничего не напутал... но что-то о проекте слухов нет.. или с трундостями столкнулись и отложили покачто или негр денег зажал на космос... хотя может что-то толковое сделали и засекретили.. хотя наврятли.
« Последнее редактирование: 09 Апр 2011 [01:09:26] от IceTechno »

Оффлайн Rupa

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 4
  • Благодарностей: 1
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Rupa
Помесь бульдога с носорогом еще никому не помогла. Проще повесить два двигателя и один сбросить сразу по выходу из атмосферы. Сейчас ракеты летают по таким траекториям, что разгон в атмосфере сводится к минимуму. Можно разогнаться немного, выключить двигатель, долететь до стратосферы и там уже заново включить, чтобы не тратиться на скоростной напор. Соответственно, двигатель такой едва ли пригодится. Разве что для орбитальных самолетов и тому подобного. Вот только одна проблема, ЖРД - котел с соплом, а ТВРД - набор вентиляторов. И как их совмещать?
Про космический мусор тоже думают. Вот только вывод спутников оплачивают конкретные фирмы, а вот такую дорогостоящую уборку оплачивать не будет никто, пока спутники не начнут заслонять солнце.

Оффлайн IceTechno

  • *****
  • Сообщений: 844
  • Благодарностей: 9
    • Сообщения от IceTechno
двигателями бросатся нельзя, они денег стоят  :D
это ксати причина по которой шатлы много летали а всякие "энергии" - только 1 раз на испытаниях.
т.к. шатлы бросаются баками и отстаками твердотополивных ускорителей.. а наши решили побросатся ЖРД...

Если решили разрабатывать значит смысл в этом был.. есть же еще прямоточные двигатели которые очень неплохо работают на больших высотах и скоростях.. что-то по этому направлению тоже новостей давно небыло.

Новые двигатели нужны, пока еще непонятно какие но то что нужны это точно, т.к. шатлы уже закончились, американцы решили ездить в космос на русских(потому что дешевле), а русские ездя на калинах заливают керосина в советские ракеты и всем довольны)

Цитата
Про космический мусор тоже думают. Вот только вывод спутников оплачивают конкретные фирмы, а вот такую дорогостоящую уборку оплачивать не будет никто, пока спутники не начнут заслонять солнце.
на фирмы тоже управа найдётся, вообще тупо запретить выводить спутники без средств свода с орбиты, ну и страховочку оформить на эту ситсему сразу если чо.. ну а если кто будеть дальше мусорить - угостить космодром тополем и все.. жалко чтоли.


Оффлайн Rupa

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 4
  • Благодарностей: 1
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Rupa
Ну, космические программы страхуют мягко говоря, неохотно. Твердотопливная ракета в среднем раз в 15 дороже жидкостной. Так что это еще вопрос, кто экономит. А если про шаттл - то наш возвращаемый блок "Союз" имеет надежность 99%. Так что тоже вопрос, что лучше. Подготовка космонавта денег не малых стоит. Да и престиж страны падает, если падают космонавты.

К тому же, камера сгорания довольно условно многоразовая. Каждая вторая вернется прогоревшая.

Оффлайн VladTK

  • *****
  • Сообщений: 2 075
  • Благодарностей: 57
  • Через тернии к звездам
    • Сообщения от VladTK
...5) парус - полная лажа. Достаточно глянуть его удельную тягу...
Тяга конечно невелика, но для возвращения от внутренних планет Солнечной системы как вариант можно рассматривать. Вообще автор, к сожалению, не уточнил о каких космических кораблях ведется речь: тех, которые выводят полезный груз в ближний космос или о тех, которые улетают дальше? Ясно, что эти космические аппараты имеют разные функции, конструкцию и т.д. Я, например, считаю что необходимо разрабатывать космический ускоритель элементарных частиц типа LHC. Непосредственной его целью будет конечно наука. Но его технологические наработки фактически составят половину (причем большую) для будущих двигателей межпланетных/межзвездных кораблей. А для ближнего космоса ничего лучшего космического лифта я не вижу. Да - опасно, но на Земле уже не мало исскуственных опасных мест.
Celestron C6-N

Оффлайн Rupa

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 4
  • Благодарностей: 1
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Rupa
не, космолифт тоже лажа, ветер и все прочее на земле, гравитация луны в космосе, его колбасить будет так, что мало не покажется. Элементарные частицы весят слишком мало, чтобы создать достаточный импульс, так что тоже не годятся. А парус - чтобы создать маломальски нормальную тягу, нужен будет парус площадью с луну

Оффлайн VladTK

  • *****
  • Сообщений: 2 075
  • Благодарностей: 57
  • Через тернии к звездам
    • Сообщения от VladTK
не, космолифт тоже лажа, ветер и все прочее на земле, гравитация луны в космосе, его колбасить будет так, что мало не покажется...
  На Земле есть места, где погода весьма стабильна и не доставляет проблем. То же и с сейсмичностью. С Луной конечно сложнее... Но тут уже следует поработать соответствующим инженерам.
Цитата
...Элементарные частицы весят слишком мало, чтобы создать достаточный импульс, так что тоже не годятся...
Зато их энергия ограничена только нашими возможностями. Из достигнутого ныне: в американском Тэватроне ток пучка достигает 9 мА, а энергия протонов/антипротонов 980 Мэв. Это создает тягу от пучка в 30 Ньютонов. Немного конечно, но это на три порядка превышает тягу того же паруса площадью в 1000 м2 А Тэватрон по нынешним временам не самая современная машина... К тому же мы можем не ускорять частицы на борту космического корабля, а "загружать" уже ускоренные частицы на его борт на околоземной "заправке" (инжекторном ускорителе) и постепенно расходовать их во время полета. В таком случае отношение массы "топлива" к полезной массе корабля будет крайне малым.
Цитата
...А парус - чтобы создать маломальски нормальную тягу, нужен будет парус площадью с луну
Под маломальски нормальной тягой Вы понимаете сравнимую с тягой ЖРД? Ну тогда конечно. Я же рассматриваю парус либо как вспомогательный, либо как аварийный движитель.
Celestron C6-N