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 

Н2/О2 двигатель без турбокомпрессоров
На страницу 1, 2  След.
 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Техника
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 14 Фев 2008 [09:56]    Заголовок сообщения: Н2/О2 двигатель без турбокомпрессоров Ответить с цитатой

Собственно суть темы "почему нет?".
Огромная трудность разработки движков на жидком водороде - является крайне порнографично малая плотность этого топлива.
Нужно подавать в камеру сгорания жидкость измеряемую десятками кубометров в секунду. Размеры компрессоров для таких параметров потока - будут ОГОГОГО!!! И стоимость их также стремиться к ОГОГО. Wink

В итоге - я пришел к логичному заключению, что этот агрегат в двигателе лишний. Twisted Evil И его надо выкинуть. И вот интересно - что мы с этого поимеем, а что потеряем при этом?

Почему нельзя принять схему подачи криогенного топлива методом наддува баков для жидководородного двигателя? 25 атмосфер в водородном баке, 15 в кислородном. 20 в двигателе. Хм. Пошел посчитаю уи... Very Happy


Последний раз редактировалось: ruata matsu (14 Фев 2008 [11:09]), всего редактировалось 1 раз
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 14 Фев 2008 [10:13]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Посчитал пропером, УИ порядка 450сек для 20 бар в КС, в условиях космоса. Температура в КС 2500С.

Короче, себе вроде доказал, что путь верный. Осталось понять в чем ошибаюсь. Laughing

В идеале - двигатель должен получать 22,88м3 жидкого водорода и 4м3 жидкого кислорода за секунду. (редакт. - тяга при этом составит 3755тонн)
Диаметр подающей магистрали водорода - 1,2м
кислорода - 0,5м.
Давление в КС - 20бар.

Диаметр водородного бака
1вариант 20м.
2 вариант 12м. //тут толщина стенки бака получается 20см алюминия... ого.


Дополнительно посчитал для давления в камере сгорания всего в 10бар. При этом допустил газификацию водорода и жидкий ксилород. В итоге УИ=460с... То есть даже не надо поднимать особо давление в двигателе, что бы получить хорошую скорость истечения.
Таким образом - это альтернативный путь к двигателям огромной тяги. Дополнительно мы отказываемся от гигантских и очень дорогих турбокомпрессоров для перекачивания десятков кубов в секунду жидкого водорода и кислорода.
Что снижает стоимость самого двигателя.

Останется только добиться устойчивого сгорания в камере такого количества топлива и окислителя и гигантский двигатель готов!!!
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
serj
Ветеран


Зарегистрирован: 08.01.2006
Сообщения: 438
Откуда: Ukraina

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [02:56]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Гладко было на бумаге, да забыли про овраги, лучшие конструктора бьются не могут повысить тягу в ЖРД, из-за жутких колебаний в них, макс 400 т в одной камере, а вы одим махом их преодолели!!!

Потом для таких низких давлений, размер камеры и сопла получится гигантский
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1072
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [09:27]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Поправите, если я не прав - в ракетных двигателях разбираюсь только на базовом уровне. Но по логике, подача топлива с использованием упомятнутого выше "метода наддува баков", подразумевает под собой подачу в бак чего-то, что вытесняет оттуда топливо. Если так, то возникает много вопросов:

1) Это "нечно" мы везем с собой? Но оно ведь имеет вес, т.е. является для нас балластом.
2) Что это должно быть, чтобы нормально работало при температуре жидкого водорода? Гелий?
3) Расход жидкого водорода у вас почти 23 кубометра в секунду. Это значит, что в баки надо закачивать такой же объем "вытеснителя" чтобы поддерживать нужное давление. А для вкачивания в баки под давлением такого объема "вытеснителя" вам понадобится такой же турбокомпрессор. Так не проще его поставить на выходе и не городить огород?

Еще раз повторюсь - в вопросе ориентируюсь чисто на уровне бытовой логики - глубоких знаний по ракетным двигателям нет.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [10:22]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

serj писал(а):
лучшие конструктора бьются не могут повысить тягу в ЖРД, из-за жутких колебаний в них, макс 400 т в одной камере, а вы одим махом их преодолели!

Классическое ЖРД строение пошло путем увенличения давления в КС до 200атм, при чем - в газогенераторах - дошли до давлений в 500атм.

Ну это их путь. И мне он кажется очень странным.

Я же предлагаю отказаться от 50секунд в импульсе (потеря около 10%) - зато снизить нафиг давление в КС на 1000%. Кроме того - отказ от турбокомпрессора - сделает возможным добавки в окислитель таких интересностей как озон. Это - кстати - позволит поднять УИ на те-же 10%, кьторые мы теряемотказавшись от гипердавления в камере сгорания.


Цитата:
Потом для таких низких давлений, размер камеры и сопла получится гигантский
Это да. НО - большие размеры - это еще и некоторые преимущества. - например - снижаются тепловые нагрузки. Это позволяет применить более дешевые материалы и сплавы.
некий выйгрыш от большого движка - получиться в плане газо и аэродинамики.

Короче - не все так плохо. Есть и положительные моменты. Их надо обсчитать.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [10:45]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Kuasar писал(а):

Поправите, если я не прав - в ракетных двигателях разбираюсь только на базовом уровне. .

поправляю. Very Happy

Цитата:
Но по логике, подача топлива с использованием упомятнутого выше "метода наддува баков", подразумевает под собой подачу в бак чего-то, что вытесняет оттуда топливо.

да.

Цитата:
Если так, то возникает много вопросов:
1) Это "нечно" мы везем с собой? Но оно ведь имеет вес, т.е. является для нас балластом.

1. Наддуваются ВСЕ жидкостные баки ракет вне зависимости от типа подачи. Если стоит турбокомпрессор - то баки наддуваются примерно до давления в 5 атмосфер.
Так что - сама система наддува - УЖЕ имеется на любой ракете. Это необходимый балласт. При повышения давления до 20 атм - мы лишь четырехкратно увеличиваемлишь емкость баков с наддувочным агентом.


Цитата:
2) Что это должно быть, чтобы нормально работало при температуре жидкого водорода? Гелий?

газообразный водород Razz
Баки с кислородом - можно наддувать кислородом...


Цитата:
3) Расход жидкого водорода у вас почти 23 кубометра в секунду. Это значит, что в баки надо закачивать такой же объем "вытеснителя" чтобы поддерживать нужное давление. А для вкачивания в баки под давлением такого объема "вытеснителя" вам понадобится такой же турбокомпрессор. Так не проще его поставить на выходе и не городить огород?
23 куба жидкого водорода (1725кг) - заменяем на 23*20=32кг (1,8%).газообразного водорода.
Можно сообразить - что газ не нужно закачивать - его можно просто разогреть внутри бака.... Тем или иным образом. Используя тепло двигателя - или применяя некий теплогенератор.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1072
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [13:59]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

ruata matsu писал(а):
Цитата:
2) Что это должно быть, чтобы нормально работало при температуре жидкого водорода? Гелий?

газообразный водород Razz
Баки с кислородом - можно наддувать кислородом...


Понял. Дальше можно было и не объяснять Smile

Увеличение давления в баках потребует их конструкционной доработки (читай увеличения толщины стенок). Не потеряем ли мы на этой модификации больше веса чем на турбокомпрессоре?

Я тут себе представил как выглядят 23 кубометра... Это примерно объем кухни у меня дома. Нехилый объем жидкости надо прокачать за 1 секунду, смешать и сжечь в двигателе... Это ж какого размера двигатель-то будет (камера сгорания и сопло)?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [15:28]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Kuasar писал(а):

Увеличение давления в баках потребует их конструкционной доработки (читай увеличения толщины стенок). Не потеряем ли мы на этой модификации больше веса чем на турбокомпрессоре?
Я практически уверен - что криогенный бак на внутреннее давление в 20-30 атмосфер создать можно. И это не революционная - а вполне себе рутинная задача.

А вот - создать компрессор - способный перемещать такие объемы жидкого водорода - ... что то меня эта задача несколько пугает. Да и цена этого агрегата - будет немаленькой.
На данный момент - я считаю такую задачу просто невыполнимой.

Kuasar писал(а):

Я тут себе представил как выглядят 23 кубометра... Это примерно объем кухни у меня дома. Нехилый объем жидкости надо прокачать за 1 секунду, смешать и сжечь в двигателе... Это ж какого размера двигатель-то будет (камера сгорания и сопло)?

Да большим. И огромным.
но тяга - ведь тоже не детская. 3800 тонн - это как 20 самых мощных н2/о2 движков современности.
Стартовый вес комплекса - около 10000тонн.
Вес ПГ - 1000тонн.

Ну и почему бы - движку не быть размером ОГОГО каким? Cool
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Денис
Новичок


Зарегистрирован: 20.11.2007
Сообщения: 41

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [16:37]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

to ruata matsu

давление до 250 атм поднимают только для двигателей первой ступени, чтобы повысить отношение рк/pa. и там водород не применяют из-за низкой плотности.
И вообще для давлений в камере сгорания до 60 атм и при не очень больших расходах целесообразно применять вытеснительную систему подачи, при больших секундных расходах надо анализировать, что целесообразнее. В ракете важен не только удельный импульс, но и отношение массы заправленной к массе конечной. Прикинь теперь массу аккумулятора давления для своей ДУ, и массу ТНА. Делай вывод сам.
И при таких высоких тяг, однокамерный двигатель лучше не делать.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2008 [20:59]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Ребят, всё просто. Посчитайте массу бака, выдерживающего такой наддув и сравните с массой компрессора.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
serj
Ветеран


Зарегистрирован: 08.01.2006
Сообщения: 438
Откуда: Ukraina

СообщениеДобавлено: 16 Фев 2008 [21:43]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Вы и на 400 т не сумеете сделать, американцы каким то образом исхитрились, а у наших только 200 т вышло, и то с огоромными выкрутасами и хитростями - попробуйте сами повторить...
А более вообще никто не способен делать...
Стенка что - то слишком толстая вышла или ошиблись или не самый прочный алюминий взяли, кстати есть сплавы упрочняющиеся при низких температурах...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1072
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 18 Фев 2008 [10:13]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Boo писал(а):
Ребят, всё просто. Посчитайте массу бака, выдерживающего такой наддув и сравните с массой компрессора.

О чем я и говорю. Вроде в космических КБ тоже не идиоты сидят...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 18 Фев 2008 [10:53]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Денис писал(а):
to ruata matsu
давление до 250 атм поднимают только для двигателей первой ступени, чтобы повысить отношение рк/pa. и там водород не применяют из-за низкой плотности

ДЛя н2/о2 движков - давление в камере поднимают более 200 для достижения равновесия в горении. То есть для поднятия УИ.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 18 Фев 2008 [10:56]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Boo писал(а):
Ребят, всё просто. Посчитайте массу бака, выдерживающего такой наддув и сравните с массой компрессора.

Неа. Все очень непросто. Стоимость ТК (компрессора) растет в геометрической прогрессии при увеличении его размера. Стоимость бака - растет в гораздо меньшей степени.

Кроме того - вполне реально - что создание ТК таких размеров - просто невозможно.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 18 Фев 2008 [10:58]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

serj писал(а):
Вы и на 400 т не сумеете сделать, американцы каким то образом исхитрились, а у наших только 200 т вышло, и то с

Американцы - создали н2/о2 движек на 2000тонн тяги. С большим давлением в КС и большим и дорогим ТК.
В итоге - двигло получилось таким дорогим, что даже НАСА не по карману. Одна авария - и все, нафик тема закрыта...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 18 Фев 2008 [11:02]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Kuasar писал(а):

О чем я и говорю. Вроде в космических КБ тоже не идиоты сидят...
Еще раз повторюсь - Все не просто. Все очень не просто. Решение о создание ТАКОГО комплекса - должно приниматься на гораздо более высоком уровне - чем КБ. А КБ - только потом примут задачу к рассмотрению.
А до принятия такого решения - нужно создать и обосновать план - график запусков грузов. И решить - ЧТО же это будут за грузы...

Т.е. решение такого уровня - может принять только глава государства... Rolling Eyes
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
serj
Ветеран


Зарегистрирован: 08.01.2006
Сообщения: 438
Откуда: Ukraina

СообщениеДобавлено: 19 Фев 2008 [00:33]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Шутки шутишь, где ты видел движок на 2000 тонн?!!! Я ни в одном списке не видел, хотя может если многокамерный....
От ТНА лучше отказаться даже для маломощных движков, ибо ТНА слишком дорог, мои проекты почти все на наддуве.
Но ваш движок десяти тысячетонную ракету никак не потянет...
Посчитайте сопло, вполне вероятно, что его выходной диаметр сильно превысит 20 м....
Посчитайте стоимость жидкого водорода, 100 баксов за литр!!! При таких ценах даже ТНА - мелочь.....
Глава государства точно не подпишет, как наши, Ющенко, Тимошенко отказались.... Их Путин даже малые ракеты не хочет оплачивать...
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Денис
Новичок


Зарегистрирован: 20.11.2007
Сообщения: 41

СообщениеДобавлено: 19 Фев 2008 [20:17]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

ruata matsu писал(а):


Дополнительно посчитал для давления в камере сгорания всего в 10бар. При этом допустил газификацию водорода и жидкий ксилород. В итоге УИ=460с...


как это понимать "допустил газификацию водорода и жидкий киcлород. В итоге УИ=460с..." ??

Говорю ещё раз, что при больших расходах вытеснительная система подачи становится неконкурентоспособной по сравнению с насосной. Масса систем наддува (газового аккумулятора давления)при таких ЧУДОВИЩНЫХ расходах будет столь большой, что приращение скорости которая даст твоя водородной ступень будет меньше чем если бы мы применили более плотное и дешевое горючее (керосин) . Смысл тогда применять водород?

Применяя водород, стараются конструкцию делать как можно легче, а ты утяжеляешь её.

всего 25 атм в баке, а в камере 20 атм? 5 (атм) а не слишком ли мал перепад?
На одну только КС для охлаждения перепад в очень приблеженном случае =0,35*рк = 7 атм, + форсунки, + агрегаты ПГС + магистрали...


Последний раз редактировалось: Денис (19 Фев 2008 [21:25]), всего редактировалось 1 раз
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Денис
Новичок


Зарегистрирован: 20.11.2007
Сообщения: 41

СообщениеДобавлено: 19 Фев 2008 [21:16]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Можно конечно использовать в качестве наддува, газогенераторы, работающие на основных компонентах топлива или на твердом топливе (ПАД), это значительно снизит сухую массу аккумулятора давления, но тут много проблем. Это не облегчает массу баков, топливо криогенное, поэтому трудно рассчитать реальные процессы в топливных баках при контакте топлива с горячим газом. Возможны отклонения секундной дозы газа от номинала, и будет большая трудность с регулированием. Это все снижает надежность.
Я думаю с такими расходами эту систему никто делать не будет.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
ruata matsu
Ветеран


Зарегистрирован: 17.02.2005
Сообщения: 830
Откуда: Uk

СообщениеДобавлено: 26 Фев 2008 [12:28]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Денис писал(а):

всего 25 атм в баке, а в камере 20 атм? 5 (атм) а не слишком ли мал перепад?

Это хороший вопрос. Все зависит от форсунок. Нужны соответствующие форсунки... И похоже - их придется с нуля придумывать...

Денис писал(а):

На одну только КС для охлаждения перепад в очень приблеженном случае =0,35*рк = 7 атм, + форсунки, + агрегаты ПГС + магистрали...
Главное с форсунками определиться. А там можно запас небольшой в 10 бар заложить. Very Happy
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 1, 2  След.
Страница 1 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