Список форумов Форум космопорта Форум космопорта
Космос и все, что с ним связано...
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Самая маленькая космическая ракета.
На страницу Пред.  1, 2
 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Техника
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
vasanov
Ветеран


Зарегистрирован: 05.05.2009
Сообщения: 1998

СообщениеДобавлено: 25 Апр 2010 [21:21]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Oleg_P писал(а):
Потому что запускать пикоспутники на экваториальные орбиты никому не надо. Почти все такие спутники запускают на полярные орбиты, и приличной частью на солнечно синхронные орбиты.
Тогда спутник пролетает над всей планетой и с любой точки планеты с ним можно связываться. Что удобно. А в случае солнечно синхронной орбиты, спутник постоянно находиться на солнце и не попадает в тень земли следовательно ему проще получать питание от солнечных батарей, которые на пикоспутниках небольшие и ограничены в мощности.

Спасибо, за разъяснения. Я еще немножечко не по теме. Странно,
почему уже много любительских спутников летают и никто не запустил web камеру с хорошим разрешением и со свободным доступом, чтоб каждый мог в реале смотреть на Землю и небо в любой момент. А то древние фотки от Googl редко обновляются и интересные моменты заретушированы. И там цензура не дремлет.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 26 Апр 2010 [08:19]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

vasanov писал(а):

Спасибо, за разъяснения. Я еще немножечко не по теме. Странно,
почему уже много любительских спутников летают и никто не запустил web камеру с хорошим разрешением и со свободным доступом, чтоб каждый мог в реале смотреть на Землю и небо в любой момент.

Пожалуйста. Smile
Потому что для того что бы постоянно иметь сигнал со спутника он должен быть все время в виду принимающей станции. А он летает вокруг всей планеты причем если это ССО, то над линией дня и ночи. Надо будет строить кучу приемных станций.
Во вторых общение со спутником как правило - 144 МГЦ или 440 МГЦ диапазоны радиолюбительские. И передать на них живое видео высокого разрешения очень проблематично.

Теоретически можно в спутник запихнуть спутниковый модем что бы он передавал инфу через другие спутниковые сети, но думаю что размещение камеры высокого разрешение, какой никакой оптики, модем приемно передающий комплекс и систем питания, довольно сложная задача для пикоспутника. Хотя наверно решаемая... Но вроде и правда никто таких орбитальных веб камер не запускал. Обычно спутники выполняют какую-нибудь задачу все таки.
Правда фотки со спутников вроде есть. Только там маленькая камера делает снимок, а потом во время сеанса связи скидывает его на землю. Но помните что скорости передачи инфы там скорее как у старых телефонных модемов, а не как у нынешнего инета. Smile Хорошо если паку килобайт в секунду. Smile Хотя сейчас с развитием телекоммуникационных технологий есть и более хорошие решения. на широкоспектровых модемах.(технология типа G3 )

Вот тут сайтик в наборами для сборки вашего пикоспутника -
http://www.cubesatkit.com/

Вроде как порядка 8000 баков за полный набор для спутника. Smile\
И их там много вариантов....
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 27 Апр 2010 [08:21]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Упрощенный эскиз ракеты.




Ракета крылатая, с треугольнымм крыльями.
Две ступени.
Стартовая масса 300 кг.
У первой ступени ЖРД на криогенных компонентах.Выполнен по схеме кольцевое сопло с центральным телом. Регенеративного охлаждения с турбонасосной подачей топлива. Он совмещен с прямоточным воздушно реактивным двигателем.

В головном обтекателе расположен бак с топливом для ПВРД, оно через форсунки распыляется вперед по ходу ракеты, при этом снижается лобовое сопротивление ракеты.
Перемешиваясь с воздухом топливо попадает в воздухозаборник, где сгорает рядом с факелом ракетного двигателя.

После выработки топлива первой ступени, на высоте порядка 70 км, происходит разделение ступеней. Сначала отделятся хвостовая часть, потом отделяется носовой обтекатель. Спустя баллистическую паузу, включаются двигатель второй ступени, и ракета выводится на орбиту, где пружинным толкателем в заданный момент отделяется ПН.

Старт ракеты производится с наклоном к горизонту с направляющей.
Зона падения первой ступени примерно 100 км от места старта. Продумывается вариант спасения первой ступени.
Управление на участке полета первой ступени - аэродинамическое.

В ракете подразумевается ширрокое применение композитных материалов.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 30 Апр 2010 [12:24]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Прикидываю эскизный расчет ЖРД, пока классической системы.

Пусть у нас топливо - жидкий кислород LOX и этилен. C2H4.
Пусть у нас давление в камере сгорания 300psi то есть 20.4 атмосферы или 2068 кПа.

Смотрим по ориентировочной таблице из википедии удельный импульс -
(можно конечно все точно посчитать но пока..)-
3053 * 0.88, получаем 2686 м\с или 274 секунды.

Если ракета имеем стартовую массу в 300 кг, и мы хотим тяговооруженность 1.5, то получается нам нужен движок с тягой 450 кг.

Тогда массовый расход двигателя будет - 450/274=1.64 кг в секунду. Smile

Смотрим из таблицы соотношение компонентов - 2.38, это масса окислителя деленная на массу горючего.

Тогда получаем, что расход Этилена будет 0.485 кг в секунду, а расход ЖК будет 1.155 кг в секунду. (проверим - 1.155+0.485=1.64 и 1.155/0.485=2.3Cool

Идем дальше -
смотрим температуру сгорания - 3486 С.
Температура в критическом сечении будет меньше температуры в КС, из за того что газ теряет энергию на ускорение до местной скорости звука а критическом сечении.

Ткрит=Ткс* 0.909 для продуктов сгорания углеводородов в кислороде.
Температуру надо брать в кельвинах...
Получим температуру в критическом сечении в 3417 К.
Давление в критическом сечении меньше давление в КС, так как там скорость потока выше (равна скорости локальной скорости звука) и будет -
Pкрит=Pкс * 0.564
То есть при давлении в КС 2068кПа, давление в критике будет 1166.35 кПа.

Зная температуру, давление, и массовый расход, а так же термодинамические параметры продуктов горения углеводородов, находим площадь "дырки" то есть площадь критического сечения. Smile

Sкрит= 0.841*m*sqrt(Tкрит)/Pкрит

получаем площадь критического сечения 0.841*1.64*58.46/1166350=0.000069 метра квадратного.

То есть радиус критического сечения равен 4.68 мм. А диаметр соответственно 9.36 мм.
Very Happy

Диаметр КС в двигателях малой тяги (до 5 кNt) обычно в 3-5 раз больше диаметра критического сечения.
Пусть у нас будет в 5 раз, тогда внутренний диаметр КС будет равен 46.8 мм или 4.68 см.

Приведенная длина КС (отношение объема КС к площади критического сечения) для малых двигателей должна быть порядка 150-250 см для того чтобы смеси хватило времени на сгорание.(от приведенной длины зависит время пребывания смеси в КС)
Пусть приведенная длина L будет равна 200см , тогда обьем камеры сгорания будет равен 137.55 см кубических. Пусть сужающаяся часть занимает порядка 10 процентов длины камеры, при диаметре камеры 4.68 см, получаем длину КС равную примерно 6.7 см.

Итого пулучили -
Топливо - LOX + C2H4
Расход - 1.64 кг в сек
Тяга 450 кг
Давление в КС 20.4 атмосферы.
Удельный импульс - 274 сек.
Диаметр КС = 4.68 см
Длина КС = 6.7 см
Диаметр Критического сечения = 9.36 мм

Площадь сопла рассчитывается с учетом требуемого расширения до внешнего атмосферного давления. Поскольку мы брали табличный уи для идеализированных процессов и расширении до атмосферного давления, то точно считать сопло сейчас нет нужды в рамках эскизного расчета... Wink для расширения до атмосферного давления оно будет небольшим...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 05 Май 2010 [11:21]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Готовые движки со сходными характеристиками существуют? Пусть керосин+кислород хотя бы.
КТДУ-80, к примеру, похож, но на "вонючке".
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 05 Май 2010 [13:20]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Boo писал(а):
Готовые движки со сходными характеристиками существуют? Пусть керосин+кислород хотя бы.
КТДУ-80, к примеру, похож, но на "вонючке".


Сильно сомневаюсь. Это пока не движок, это грубый расчет КС, только геометрии. До движка там еще далеко.

Дело в том, что на такие тяги - 3-5 килоньютона, движков на кислороде и углеводороде никому особо не надо, если это управляющие камеры то они или в довесок в центальному движку (или вообще его часть) или работают как управляющие. Например -
LR101-
Цитата:
Engine Model: LR101-11. Manufacturer Name: RS-32. Government Designation: LR101-11. Designer: Rocketdyne. Propellants: Lox/Kerosene. Thrust(vac): 5.300 kN (1,191 lbf). Thrust(sl): 4.499 kN (1,011 lbf). Isp: 246 sec. Isp (sea level): 209 sec. Burn time: 283 sec. Mass Engine: 22 kg (48 lb). Chambers: 1. Area Ratio: 5.60. Thrust to Weight Ratio: 24.77. Country: USA. Status: In Production. First Flight: 1974. Last Flight: 1982.

[/quote]

То есть работающие от наддува с низким Удельным импульсом и соответственно низкими удельными характеристиками низким давлением в КС и соответственно большими ее габаритами...
Наземный уи 209 секунд для керосина, даже не знаю - наверно порядка 5-10 атмосфер в КС.
Это расход 2.2 кг в секунду при тяге в 459 кг... да и движок 22 кг и это без ТНА... Короче при многотонных массах блоков с мелкими подсобными движками особо не заморачиваются...

Да и пары ЖК и керосин, да ЖК - метан или ЖК - этилен, довольно различны, я бы сказал сильно различны.

На метане можно сделать неплохой движок по типу керосинового, с дожиганием. То есть большой полноценный движок с высоким давлением в кс, но делать маленький движок не особо удобно, нет конечно можно...

С этиленом есть одна особенность - смесь богаче чем с керосином по соотношению примерно 2.4 против 2.6 керосина (и от метана с 3.2), но этилен в отличии от керосина холодный и значит его можно использовать для охлаждения камеры успешно(тем более что его и больше чем керосина). У него выше УИ и немного выше температура в КС.
Я так прикинул и подумал, что если делать небольшой движок не на вытесниловке, а все же с ТНА то делать надо по открытой схеме (без дожигания генераторного газа в КС), и на относительно небольшом давлении в КС порядка 20-40 атмосфер, можно сделать уже движок с неплохими удельными параметрами для такого малютки...Smile

Теоретически можно даже замкнуть тепловую систему. Но тут думать надо...

И потом я хотел попробовать посчитать разные сопла, а не обычное сопло лаваля. Хочу посмотреть что получиться с тарелкой и с центральным телом.. Причем есть идея ТНА и КС совместить в одну деталь. Wink

Короче полет фантазии на бумаге. Smile Благо справочников и книг для расчетов по теме достаточно...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 05 Май 2010 [16:25]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

У этилена температура кипения (минус) − 103.7 °C.
Хорошо, но мало. Опять проблемы, близкие к "водородникам". Или летать из Антарктиды.
На спирте тоже не полетаешь - выпьют...
Почто КДТУ-80 проигнорировали? Доработать до атмосферных условий, топливо сменить - всё же проще, чем новый движок рассчитывать. Или я сильно ошибаюсь?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 05 Май 2010 [18:15]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Boo писал(а):
У этилена температура кипения (минус) − 103.7 °C.
Хорошо, но мало. Опять проблемы, близкие к "водородникам". Или летать из Антарктиды.

Э? Не понял при чем тут водородники? И рядом не стояло...
Этилен это слабый криогаз, Температура кипения - 169.5 °К (-103.7) Температура замерзания - 104 °К (-169.2 С).
У Кислорода (слабого криогаза)- кипение - 90.19 °K (-182.9 C)
У азота 77°К то есть минус -196 °С.
Житкий азот это уже средний криогаз, так как он конденсирует кислород из окружающего воздуха.

Этилен и кислород можно держать в баках с общей стенкой. Причем этилен будет переохлажден и даже не будет кипеть а наоборот немного подмерзнет на стенке.(чуть чуть). Кислород замечательно храниться даже без термо изоляции. Но ничего не мешает его немного переохладить жидким азотом, что бы не испарялся...

По сравнения с водородом, который вымораживает весь воздух, проблем вообще нет. Smile

И жидкий кислород и жидкий азот - широко доступные и недорогие газы. Жидкий этилен тоже весьма распространен - цена порядка 500-600 баксов за тонну.(Правка!: уточнил цену, оказалось спутал с ценой жидкого кислорода, цена Этилена 870 евро за тонну!)

Цитата:

Почто КДТУ-80 проигнорировали? Доработать до атмосферных условий, топливо сменить - всё же проще, чем новый движок рассчитывать. Или я сильно ошибаюсь?

Ну во первых я мало про него знаю, я все таки не ракетный специалист, а просто "интересующийся". Smile
Во вторых это высотные камеры с соплом на 153 расширения...
В третьих это камеры на НДМГ/АТ.
В четвертых это вытесниловка с 8-9 атмосферами в КС.
и вроде как оно весило 300 кг с лишним...
Что из этого двигателя можно использовать для кислород-этиленового движка?
Меняем топливо - уже меняется весь двигатель. Я уже не говорю про смену давления в КС и добавку ТНА.... Smile

В КДТУ-80 баки наддувались гелием из специального бака высокого давления (300 атмосфер), причем я точно не знаю, но видимо давление наддува в баках было порядка 15-20 атмосфер.(9 в камере плю 4-6 на форсунки, плюс парочку на трубопроводы и я не в курсе какое там было охлаждение...)

Для маленькой ракеты использовать такую тяжелую конструкцию с кучей прочных баков, большой КС (малое давление) следовательно более тяжелой... низким УИ .... наверно конечно можно, но я хотел что-то более хитрое.

Был такой двигатель на вонючке -
11Д442 он же корректирущий двигатель КРД442

Вроде как тяга 447 кг открытая схема с давлением в КС 38 атмосфер и уи 317.
Но он был высотным, многократного включения (100) с временем работы в 2000 секунд и весил 52 кг.

Что-то мне подсказывает, что если делать с выдумкой, движок из современных материалов, да еще и однократного включения и с тарельчатым скажем соплом можно массу движка уменьшить раз в 6-7.

Отношение 447/52=8.6 ну никуда не годиться.. Надо хотя-бы 450/7.5=60 ну или около того.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Oleg_P
Ветеран


Зарегистрирован: 07.02.2006
Сообщения: 334
Откуда: зарубежье

СообщениеДобавлено: 20 Май 2010 [11:43]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Кстати, посчитал я тут еще парочку вариантов двигателей и понял что что-то не сходиться, видать где то небольшая ошибка закралась...
Наверно дело в том, что я считал по буржуйской методичке где все формулы под фунты дюймы и всякие британские тепловые единицы... Я конечно все переводил. Но видимо что-то пропустил. Короче забил и теперь все считаю тупо по газодинамике как учили Ландау и Лившиц. Smile

Как посчитаю маленький красивенький движок - выложу расчет и обоснования...

А в расчете движка выше я ИМХО забыл учесть молярную массу продуктов сгорания в критике.... Ладно теперь буду точнее считать....
Да и приведенную длину камеры брал все де не для этих компонентов, если оба компонента крио, то приведенная длина будет нужна меньше...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Germeticus
Новичок


Зарегистрирован: 25.09.2008
Сообщения: 37

СообщениеДобавлено: 23 Авг 2010 [17:43]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

А вот старая добрая идея. Поднимамать такую мини ракету на воздушном шаре, а потом от него избавляться. Для оболочки использовать современные технологии. Рекорд кстати 53 км. Может ракета получится довольно легкой?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 27 Авг 2010 [13:27]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Это для суборбитальников главное - высота подъема, им же до 100 км добрался - и космонавт! Laughing
Для орбитальных пусков определяющим фактором является начальная скорость, так что лучше МиГ-31Д и ракета класса "Ишим" к нему.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Техника Часовой пояс: GMT + 2
На страницу Пред.  1, 2
Страница 2 из 2

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах