Авторизация
или
или
Зарегистрироваться на сайте
Возник вопрос? Столкнулись с проблемой? Есть предложение?

Мы вам поможем!

Пишите нам на почту: [email protected] и мы вам ответим в ближайшее время, так же вы можете воспользоваться формой обратной связи прямо с сайта.

Последние комментарии
Сегодня, 19:32
Ого, годнота подъехала!!!
Сегодня, 18:38
Ему еще бы лапы приклеить =)
Сегодня, 15:35
Да здесь надо не сладенький чай с баранками, а пенное пиво с соленой рыбой!!!
Сегодня, 13:19
А мне нравится. Особенно тот что покрупнее. :)
Сегодня, 12:38
Почему другой. Просто ставится на морду захват, и полностью стоковый заправщик готов.
Сегодня, 12:01
Пример для укрячивания подобных габаритов в Мк3 грузовой отсек. А для стыковки в стоке можно использовать хваталку для астероидов, она тоже позволяет топливо перекачивать. Но это конечно будет уже другой крафт)
Сегодня, 11:49
ребята я не силён в заправке космических кораблей, но может объясните мне что за шланг между буровой установкой и кораблем, модами какими то устанавливается или в стоковой версии ксп есть?
Сегодня, 11:30
Да, модель предназначена для транспортировки на внешних пилонах, которые к тому же нужны при посадке. Упихать машину в каргобей - такая задача не стояла. По поводу соотношения топлива - на певой модели монопропеллент вообще не используется, бак нужен исключительно для добычи, и на старте он пустой. Без него цикл переработки вообще не стартует. Разумеется, можно было вести добычу только в пристыкованном к кораблю виде, но тогда комплекс не был бы автономным. А размеры баков - либо так, либо пришлось бы играться с TweakScale, чтобы уложиться в габариты шасси, сохранив при этом хоть какое-то подобие баланса центра тяжести. Монопропеллентный бак для этого вполне подходит. Ну а заправку крупнотоннажных кораблей да, удобнее вести в пристыкованном виде, чтобы не переливать много раз. Сатндартные докпорты не рассматривались в качестве варианта стыковки, модель не предназначалась для использования только на идеально плоских поверхностях, а управляемый при помощи Infernal Robotics докпорт - еще сложнее, чем KAS.
Сегодня, 10:16
- описание: прелестно! - оформление: замечательно! // я вот прям в восторге, почти. - Дизайн приятный, но как понимаю в мк3 каргобей полноразмерная модель не влезает, хотя мог бы и это было бы удобно. - ИМХО ОЧЕНЬ мало места для хранения продукции и странное соотношение: 750 монопропелента, 720 топлива, 880 окислителя у фулл сайза (на одном из скринов мы видим часть аппарата с 2мя S3 14400, для заправки которых понадобится 18 циклов переработки). - Необходимость КАС для слива топлива (при том что сам аппарат без модов и это отдельный плюс), или захватом на заправляемом аппарате или транспортировщике топлива от фабрики до заправляемого, так же с захватом. Хотя наследники империи вполне могли бы ввести стандарт на мелкий докпорт на высоте 2 метра над землей например, для нужд техобслуживания и заправки. Годный аппарат, но я смятении.
Сегодня, 06:03
Кыш на главную!
Сегодня, 00:21
Они запихнули тексты контрактов прям в код. Там еще много чего не в ресурсах лежит. тыц
Вчера, 22:32
Переключайся на крафтики поменьше. Это не те глюки, которые интересно смотреть. У меня такими глюками (вылетом игры) каждый запуск КСП заканчивается.
Вчера, 21:02
Вообще нетрудно. Ионник вывести можно, можно здоровенную буханку топлива. Вопрос скорее в функционале) Ну и в процентах расхода топлива. Когда половину затрачиваешь на выход на орбиту, это одно, когда 90%, а оставшиеся 10% дают отстыкованному крафту 20к дельты - другое.
Вчера, 19:51
Командный модуль, гироскоп, батареи и солнечные панели. Всё необходимое для управления, в общем)
Вчера, 19:25
Одно и то же. Уже и не интересно.
Циолковский, в вашем комментарии много текста, не несущего конструктивной критики.
Ладно, не путать не буду. Но "тормозимся тормозным", "для освежевания памяти" - хммм... Граммар наци уже в пути:)
Без сомнения эпично!
Вчера, 16:48
а что у тебя в сервисном отсеке перед ядерником?
Вчера, 12:14
Во-во. Каждый выполняет свою функцию? А то, куда ж мы пойдём. :)
Вчера, 10:14
Отличный пепелац! 10 из 10 ! ! ! P.S.: скуму можно гнать на орбите из лунного сахара. Но для этого понадобится [/s]завод по производству космического топлива М альфа[s] перегонный завод.
Вчера, 09:54
Да, пожалуй, не помешали бы)
Вчера, 09:52
Крутейший шарик получился. Надо взять технологию на заметку.
Вчера, 09:50
Отличный аппарат. А у меня ССТО вечно какие-то упоротые выходят.
Вчера, 09:49
Ха-ха! Шикарный баг. Хотели орбитальный лиф - получите орбитальную стремянку
Показать все
Список игр в нашей базе

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Виды жидкого топлива

После начальных экспериментов, когда ракеты летали на этиловом спирте, азотной кислоте, скипидаре и прочих веселых веществах, самыми распространенными стали три пары ракетного топлива: кислород/керосин, кислород/водород, несимметричный диметилгидразин/азотный тетраксид. Естественно, у каждого вида топлива есть свои плюсы и минусы, которые мы сейчас и рассмотрим. Однако, сначала мне хочется дать определение удельного импульса, которое так и не прозвучало всё это время:

Удельный импульс — это мера эффективности ракетного топлива. Согласно одному из определений, это количество секунд, в течение которых двигатель может развивать тягу 1 Ньютон, истратив 1 кг топлива. Удельный импульс измеряется в секундах или в метрах в секунду. УИ 1 с = 9,8066 м/с


Кислород/керосин. УИ 358 c в пустоте, усредненная плотность (плотность смеси в соотношении для работы двигателя) 1,036 г/см^3. Самое популярное топливо, самое простое в работе и самое освоенное. Главных недостатков два — не самый высокий УИ, и то, что кислород хранится в баках в жидком виде. На ракеты-носители иногда даже не ставят теплоизоляцию, и при старте с неё красиво падает намёрзший из воздуха лёд. Но для разгонных блоков теплоизоляция нужна и требует дополнительной массы. Также жидкий кислород нельзя хранить месяцами для коррекций орбиты. Есть любопытный физический хак — переохлажденный кислород, т.е. кислород при температуре ниже температуры кипения. Он чуть плотнее, поэтому в такой же бак его поместится больше, и он не так активно закипает при заправке. На этой паре летает очень много современных ракет-носителей — «Союз», «Зенит», «Атлас», «Фалькон».
Кислород/водород. УИ 455 с в пустоте, усредненная плотность 0.3155 г/см^3. Наибольший УИ, но есть серьезные недостатки. Жидкий водород доставляет гораздо больше проблем, чем кислород. Во-первых, из-за низкой плотности пары кислород/водород бак будет в 2-3 раза выше баков других топливных пар при том же диаметре. Во-вторых, бак надо делать с теплоизоляцией, потому что иначе жидкий водород будет активно испаряться. Даже с теплоизоляцией надо дренировать бак и подпитывать его жидким водородом практически до момента старта. Дренаж испарившегося водорода нужно отводить, потому что его смесь с воздухом взрывоопасна. Разгонный блок с этими компонентами должен отработать в течение нескольких минут, долгоживущие модификации блоков, которые жили часами, были изготовлены в единичных экземплярах и оказались сильно дороже. На этой паре летали шаттлы и «Энергия», летают «Дельта» американцев, «Ариан-5» европейцев и «H-II» японцев.
НДМГ/АТ. УИ 344 с в пустоте, усредненная плотность 1,185 г/см^3. УИ чуть ниже кислорода/керосина, очень высокая плотность, кипит при плюсовой температуре, самовоспламеняется при смешении компонентов, вроде бы мечта, а не топливо. Одна беда, НДМГ — жуткий яд. Высший класс токсичности по NFPA 704, мутаген, тератоген, канцероген. АТ тоже не подарок, но на класс опасности ниже, ядовит примерно как хлор, и растения после него хорошо растут — азотистое удобрение. К небольшим недостаткам этой топливной пары можно отнести коррозию материалов (но с этим можно бороться) и более высокую стоимость, чем у пары кислород/керосин. На ней летают «Протон», «Великий поход» китайцев и GSLV индусов. Летали «Титаны» американцев и «Ариан» европейцев, но в ракетах-носителях он постепенно будет сходить на нет. Опасность разлива сотен тонн компонентов при аварии и необходимость дезактивации участка падения отработанной ступени делает бесперспективным использование этой пары в ракетах-носителях. Но она используется в разгонных блоках и двигательных установках спутников, потому что может долго и без проблем храниться в полёте.

Геометрические размеры ступени, транспортировка

С точки зрения геометрии, максимальный объем при фиксированной площади достигается для шара. И аэродинамическое сопротивление и полная поверхность цилиндра пропорциональны квадрату радиуса, поэтому ракеты должны были бы быть достаточно невысокими и широкими. Однако, в реальности, ракеты очень тонкие и высокие. Дело в том, что увеличение диаметра увеличивает сложность изготовления и транспортировки ступени. У меня была гипотеза, что мера сложности работы со ступенью обратно пропорциональна квадрату радиуса. Я собрал данные о пусках ракет за последние двадцать лет (много пусков даст статистическую базу, а не очень большой временной диапазон не приведет к ошибке из-за изменения технологий) и построил график количества пусков в зависимости от наибольшего диаметра ступени (самого широкого бака). Что интересно, гипотеза подтвердилась:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Ещё можно вспомнить байку о том, как ширина двух древнеримских лошадей привела к ограничению полезной нагрузки «Спейс Шаттла». Это, конечно, байка, и даже отдел стандартизации NASA потрудился её опровергнуть , но общий принцип верен — задача транспортировки ставит большие проблемы для разработки ракет-носителей.

Расчеты

Я сделал документ в Google Docs. Можно посмотреть размеры ступени в зависимости от желаемой характеристической скорости, топлива и диаметра. Надеюсь, Google позволит вам скопировать данные в свой документ, чтобы поиграться с параметрами. Установленные параметры настроены на что-то похожее на универсальный блок «Дельты-IV». Обратите внимание на гораздо более высокую, чем реальная, характеристическую скорость. В реальности ещё есть потери на сопротивление воздуха, гравитацию, двигатель выдаёт меньший импульс у Земли из-за атмосферного давления и т.п.
Во втором листе документа есть данные по пускам ракет за последние двадцать лет и диаметру наибольшего бака, а также график по собранным данным.
Открыть документ

Кто как может

США повезло не только с широтой. Их космодром находится на берегу моря, и не составляет проблем привезти ступени на корабле или барже:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Слева баржа для транспортировки внешнего топливного бака «Спейс-Шаттла», по центру перевозка от причала в здание вертикальной сборки, справа транспорт «Дельта Маринер» перевозит ступени РН «Дельта-IV» и «Атлас- V»

Поэтому американцы могли возить ступени «Сатурна-V» диаметром 10,1 м и внешние топливные баки шаттлов восьмиметрового диаметра.
У европейцев космодром Куру тоже находится у самого берега, что опять позволяет использовать большие ступени — 5,4 м у «Ариан-5»:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Ну а у нас ситуация гораздо сложнее. Первую ступень Н-1 диаметром 17 метров сваривали уже на Байконуре, центральный блок «Энергии» возили на самолёте. Диаметр «Протона» фактически 4,1 м, боковые баки первой ступени присоединяются уже при сборке ракеты на Байконуре. И, по слухам в Интернете, при транспортировке блоков ракеты приходится перекрывать встречное движение по железной дороге. Вот он — тайный враг отечественной космонавтики — железнодорожный габарит:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Уже на вагонах «Ангары» с диаметром 2,9 м ясно виден индекс негабаритности — по ширине он почти предельный (5 из 6):



Железнодорожный транспорт для нас пока остается единственно доступным. Возить на самолёте дорого, да и ограничение размера присутствует. Новые специальные самолёты будут стоить сильно дороже. Собирать на месте очень дорого — надо новый завод строить. По рекам транспортировать тоже не получается — будут нужны специальные баржи для рек и корабли для движения по Северному морскому пути. Учитывая, что сейчас в «Роскосмосе» есть некоторое шевеление по поводу разработки сверхтяжелой ракеты, становится очень любопытно, какие геометрические параметры там выберут, и как её будут транспортировать?

Компоновка

Времена, когда денег в космос вливали много, и можно было строить такой инженерно-красивый «Сатурн-V», увы прошли. Теперь во всем мире мода на «летающие заборы» из универсальных модулей, которые должны быть удобными и дешевыми:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Слева направо: «Дельта-IV», «Атлас-V», «Фалкон-9», «Ангара»

При массовом производстве такие УРМ должны получаться дешевыми. Есть любопытный ролик, пусть и несколько из будущего, потому что в нём используется сварка трением, которую пока не освоили:



Кстати, сравните с предыдущим видео, построенный цех вполне узнаваем. Ещё на цех и оборудование можно посмотреть тут и тут .

Стартовые сооружения

Меня очень занимал вопрос, чем была вызвана такая странная компоновка у «Ангары» версии 1995 года?

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Не нужно думать, что эту схему делали дилетанты или «враги народа». Представьте, что на дворе первая половина девяностых. На Байконуре раздрай, Казахстан, ставший независимым, может устроить проблемы с использованием космодрома. «Протон» надо чем-то заменять. Но денег у государства ни на что нет, и масштабные проекты однозначно не получатся. А на космодроме «Плесецк» есть почти достроенный старт для РН «Зенит». «Зенит» выводит на орбиту почти четырнадцать тонн. Если сделать новую ракету в размерности «Зенита», привесив дополнительные баки, то полезную нагрузку можно увеличить. Так и появилась эта странная конструкция.
Этот же фактор уже готового стартового сооружения пророчит хорошее будущее «Союзу-2.1в» . Старты для обычных «Союзов» есть на Байконуре, Плесецке, Куру (но туда вряд ли пустят — конкуренция «Веге»), строится старт на «Восточном».
Кстати, идею параллельного расположения баков реализовали ещё в «Протоне». На первой ступени стоит один бак окислителя диаметром 4,1 м. и шесть баков горючего, на которых стоят двигатели. Получилось даже изящно — на дно бака окислителя выведены коммуникации, что сделало ненужной отдельную кабель-мачту. А первая ступень стала заметно короче, что полезно для уменьшения изгибающих нагрузок и упрощает работу с ракетой в целом. Что любопытно, эту идею и сейчас не хотят забывать — вот, например, картинка неких эскизов из доклада от ноября 2013 года:

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


вторая слева ракета — параллельно расположенные баки на первой ступени, третья слева — боковые и центральный баки для разных компонентов

Деньги

Это ограничение фактически разлито по всем остальным, потому что любое инженерное решение имеет свою цену. Для наглядности — некрасивые ракеты на КДПВ в большинстве своем стали такими некрасивыми из-за того, что использовались уже готовые блоки разных диаметров, и увеличение диаметра спутников привело к необходимости создания надкалиберных обтекателей.

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3


Первая слева ракета — «Тор — Эйбл». На уже существующую баллистическую ракету «Тор» поставили ступень «Эйбл», которую сделали для ракеты «Авангард».
Вторая — «Таурус». Под ступени ракеты «Пегас» воздушного старта поставили ступень с МБР «MX»
Третья — «Ариан-4». К сожалению, прямых предков я не нашёл, откуда она такая некрасивая появилась — неясно.
Четвертая — «Ариан-6». Переход на новые твердотопливные блоки, а верхняя ступень остается с «Ариан-5», поэтому она большего диаметра.
Пятая — «Ангара» версии 1995 года. О ней я уже говорил.

Автор оригинальной статьи: lozga или Филипп Терехов
Разрешение на публикацию статьи получено
Его страничка в ВК: http://vk.com/lozga

Ссылка на оригинал статьи.

P.S. У меня есть список интересных тем, по которым можно сделать статьи, и он ещё далеко не исчерпан.

P.P.S. Ещё будет четвёртая часть. Про двигатели и баки. Последняя статья цикла, но не последняя статья от автора. Будет еще много интересного.

З.Ы. Спасибо Админу за понимание и быструю реакцию.
    Комментарии
    Подсветить мои комментарии
    1. Roma1879 3 апреля 2014 01:19, Посетители, {repa} #1
      Завтра выложу четвёртую часть.
      +2
    2. Georgy496 3 апреля 2014 16:58, Хорошие люди, {repa} #2
      Спс, прекрасная статья.
      0
    3. Kerbi 4 апреля 2014 00:41, Посетители, {repa} #3
      молодец. хорошие, познавательные статьи. давай есчо))
      0
    Гостям запрещено оставлять комментарии.
    Вам надо авторизироваться или зарегистрироваться на сайте.
    Войти или зарегистрироваться
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.