Народный космос-Z

Объявление

ВНИМАНИЕ.

Гости могут оставлять сообщения только на форуме "Поговорим".

Экскосмиты могут оставлять сообщения только в "РУГАТЬСЯ - СЮДА" и на собственном форуме, если таковой имеется.

ПОРТАЛ.

Освоение космоса.

Форум Космопорта--astrotema--Космодром "Плесецк"--"НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"--ОБЩЕПЛАНЕТАРНЫЙ ФОРУМ им. Королёва.Академия космоса и космонавтики--Owalon--Путешествие в космос--Сайт "Знания-сила "

Астрономия.

Астрофорум--Y-Astro

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Народный космос-Z » Освоение околоземного космоса » ГАРАЖНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА


ГАРАЖНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Сообщений 1 страница 20 из 35

1

ГАРАЖНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Вот можно на водороде ракету сделать легкую в тонн 5-6, и выводить на ней и на орбиту капсулу в пол тонны, с космонавтом, на самую и низкую орбиту. Такая вот ракета вполне поместится в гараж, и сделать вот ее вполне по силам и умельцам... Другое дело, что вот водород уж сильно очень дорог, а к тому же, большое испарение и у него, хранить его и малыми объемами - уж очень сильно и накладно будет!

Попробовать держать переохлажденный водородный газ возможно в оболочке дирижабля, а заодно и стартануть возможно с высоты 20-40 км... Но дирижабль в гараж поместится только мягкий и спущенный...

Но можно обойтись и без водорода. В частности ракета на гибридном двигателе, с жидким кислородом, и с алюминием магнием и бором в смеси с углеводородной связкой... Для алюминия, углеводорода, кислорода, УИ будет около 400 ед, и на таком движке возможно строить вот ракету весом 10-12 тонн... Большая, но в гараж и поместиться может...

А с бором вот УИ примерно 450 и будет, а для него ракета весом в 6 тонн, нормально, будет для полетов в космос человека...

Размер ракеты метров 5 длиной примерно, и диаметр около метра, кислородный бак на тонны 3 примерно, а ГРД на полторы горючего и т., типа смолы, с пол-тонной бора порошка. Сопло ГРД возможно охлаждать жидким кислородом, после чего он подается в камеру сгорания. Температура жуткая вот в камере и будет, вопрос вот в том, как защитить вот шашку от высокой температуры? Смола уж очень быстро потечет... Наверно нужно что то типа резины, она ведь не течет и прогорает долго... Вот например, молотую резину можно и использовать. Бак кислорода видимо из дюраля клепать придется, хотя лучше бы из стеклопластика, но выдержит ли стеклопластик криогенные температуры?

Ракета одноступенчатая, но с ускорителями, или ВРД с самолета, или пару РДТТ в тонну весом вместе.

А управлять ракетой наверно с помощью дополнительных сопел на ГРД и лучше.

Капсула коническая 1,8 м длиной, диаметром 1 - 1,2 м из углепластика, соединена с баком кислорода крышкой, после выхода на орбиту крышка открывается, и космонавт может находиться в баке кислорода, с заглушенным трубопроводом. При необходимости возможен выход в космос...

При необходимости, орбиту можно поднять и выше и стыковаться с космической станцией, но тогда придется мощнее сделать ускорители...

Для возращения придется кресло космонавта в капсуле переворачивать снизу вверх, иначе не спуститься... Тормозить специально не обязательно, орбита низкая и капсула сама затормозится... А перед торможением, бак и капсулу придется разделить... Проблемы с поиском капсулы могут быть большие, поскольку откуда вот у частников вертолеты, самолеты, радары, для обнаружения капсулы, и упасть вот может куда угодно, если не тормозить, а раз так, то тормозить придется...

Ну что есть желающие построить самодельную космическую ракету в гараже?

2

Сейчас дочитаю, но из того что уже прочёл:
1) водород не так уж и дорог. Всё равно изготовление ракеты во много-много-много раз превысит стоимость заправки.
2) вы как себе представляете любительский двигатель с уи 4400?  :O  Такой даже в заводских условиях сделать - задача не очень простая.

Дочитал.
Какой вы видете массу топлива?

3

Масса топлива около 4,5 т и больше с ускорителями,
водород в сто раз дешевле керосина, а бор, по-видимому гораздо дешевле,

Мощный ГРД по-видимому не сделать, а маломощный - возможно, для этого нужны и ускорители...
Такой ГРД вполне можно сделать, но будут трудности...

4

4.5 - так я и думал.
Для выхода на орбиту нужно 8.5км/с. Ракета одноступенчатая? Тогда Уи должен быть в среднем не ниже 622с (6100м/с). Если двухступенчатая при той же массе топлива ... Тогда при УИ 4500 для обеих ступеней при развесовке 6/3+2/0,6 получается около 8,54км/с (для каждой ступени первая цифра - стартовая масса, вторая - конечная). (вторая ступень - монолит с капсулой)

Я не вполне понял - Гаражная ракета - значит сделанная "на коленке", или сделанная в геометрическом объёме гаража?
Если первый вариант, то, имхо, здесь есть большая ошибка - в таких условиях лучше делать низкотехнологичную систему большей массы и объёма. Согласитесь - найти место для хранения нескольких больших бочек много проще, чем найти место для дешевого (сравнительно, разумеется) изготовление узлов.
Ведь стоимость узлов, если не ошибаюсь, растёт примерно по экспоненте от совершенства...

Отредактировано Roger Wilco (2006-07-31 22:30:35)

5

Да, безусловно двухстпенчатая, и запускаемая на высоту 180 км, примерно с экватора..
гаражная в смысле хранения, а делать придется на предприятиях, если захотим ее еще делать

6

А смысл в "гаражная - в смысле хранения" ?
Такая ракета получится существенно дороже (и ненадёжнее) менее совершенной и большей по размеру. Или это просто бзик такой - хочется маленькую ракетку?
Тогда, я не шучу, - давайте делать экологически чистый ЯРД. Как на АПЛ - два контура: "грязный" - внутренний, и чистый - наружный. Изолированные друг от друга.
Конечно, КПД такого двигшателя будет существенно ниже, по сравнению с грязным, и отношение "тяга/масса ДУ" будет много ниже, по вот поставить такое на вторую ступень (первая - твёрдые разгонники) и лети себе куда хош.

Вы как-то пытаетесь совместить несовместимое - предлагаете делать очень дорогую сложную ракету, чтобы сэкономить место на земле (цена которого по сравнению со стоимости ракеты будет вообще не видна), и в то же время предлагаете пускать с экватора (экономя 100-200 м/с УИ), хотя для такой совершенной ракеты мизерное увеличение второй ступени позволит спокойно запускать её из России.

Вы чего хотите добиться - минимального размера, или экономической эффективности? Если размера, то проект интересный, но бесполезный (хотя, военным может понравится). Если экономии - вы не с того начинаете.
Для создания экономически эффективной системы нужно построить зависимость стоимости кг ПН на НЗО от туевой хучи взаимосвязанных факторов (стоимость изготовления, стоимость обслуживания, техническое совершенство, надёжность, ограничения по материалам, технологиям и т.д. и т.д. и т.д.) и найти минимум этой функции (а лучше несколько). Затем умножить получившуюся стоимость килограмма ПН на 2..4 (запас ;) ) и посмотреть - а сильно ли мы обходим существующие системы? Если сильно - можно идти дальше. Если не сильно - можно не идти, ибо всё равно за время разработки и создания цена вырастет существенно.

Для того чтобы провести такие исследования нужна огромная толпа специалистов из всех смежных областей (двигателисты, раектчики, технологи, электрики и т.д. и т.п.) и грамотные программеры-математики, которые смогут эту лавину информации обработать с приемлемой погрешностью.

Любителям это в принципе не под силу, ибо на то они и любители что нет у них не опыта ни знаний.
А вот что для любителей реально, так это создать примитивную, сравнительно ненадёжную, но Дешевую и Рабочую систему.

Отредактировано Roger Wilco (2006-08-02 14:55:43)

7

Примитивная ракета в пятьдесят и более тонн, не будет ни проще, ни дешевле, ни надежнее микроскопической борной ракеты... А изготовить микро ракету нам гораздо проще и дешевле чем примитивную, но огромную...
Огромная толпа нужна даже для примитивной ракеты, но нам придется обходиться минимальными силами, а микро ракету проще сделать чем макро ракету...
Особенно учитывая что стартовое сооружение и оборудование для этих ракет на порядки отличается по сложности, размерам и дороговизне...
Я сам был за керосин, но с ним выходит слишком большие габариты и веса!!!
Уж лучше тогда брать водород...

Вот лучше и всего и водород и бор, но с водородом жутко плохо связываться с ним!
Поэтому наверно лучше выйдет с бороводородами, хотя они опасны очень и весьма и дорогие!
Но тем не менее, а почему бы с ними не работать?
Хотя вон литий есть еще, и литиевый и гидрид и тоже есть, но денег бешеных он видимо и стоит он!
И вот берилий тоже самое он самый мощный будет, но ужасно он и ядовит, и дорог чрезвычайно...
Ну ничего, возможно с литием проблем гораздо меньше будет чем вот с остальными, кроме бора, реактивами...
А если фтор еще и взять, то можно с литием и водородом и под 600 УИ зафинделять!...
А с бором не намного меньше можно получить, вот если и без водорода ведь его и запустить.
Гаражную ракету тонны 2 и 3 всего возможно сделать и тогда!...

8

Сдаётся мне, вы сильно заблуждаетесь.
Меньше ракета - выше техническое совершенство. За счёт чего достигается совершенство? За счёт "выжимания" из материалов и технологий всего что можно и нельзя.
Вы поинтересуйтесь хотя бы как растёт стоимость... тех же подшипников от качества. Да хрен с ними с подшипниками - просто при обработке поверхности увеличение качества поверхности (шероховатость, отклонение формы и размера) на пару квалитетов увеличивает стоимость на порядки. А разность между примитивной и совершенной системой в том числе по качеству изготовления, требованию к материалам просто огромная!
Конечно, это огромное увеличение цены несколько скомпенсирует тот факт что производство всех элементов будет, фактически, штучным... но существенного влияния этот факт не окажет.

Кроме того, выбирая сложные компоненты вы немного забываете о том, что чем выше токсичность компонента, тем строже ТБ, тем выше расходы на работу с компонентами, хранение, транспортировку...

Я ещё раз пытаюсь обратить ваше внимание - стоимость хранения, транспортировки ракеты, установки на пусковом устройстве (да и цена пускового устройства) - практически ничто по сравнению со стоимостью разработки и создания ракеты и системы хранения/заправки топлива.
Вы бы почитали в самом деле про компоненты что-нибудь. Книжкой могу поделиться, или у Dieng попросите. Там очень красочно написано про опасные стороны работы с компонентами.
Я не спец в этой области, но, полагаю, стоимость работы с керосином и тем же бором будет различаться не на один порядок.  не в пользу бора.

9

Бор не токсичен, а его большая стоимость компенсирует существенное упрощение системы, тем более что бора надо всего пол тонны...
Книги я уже просил...

С жидким водородом работать крайне трудно, и он слишком дорог, и быстро улетучивается! Тем не менее, почти весь мир переходит на жидкий водород, даже индийцы и китайцы... А дело в том, что на водороде можно строить гораздо более легкие ракеты, и существенно  меньшие по габаритам!

А построить и эксплуатировать небольшую легкую ракетку, гораздо проще, чем большие и тяжелые керосиновые и твердотопливные ракеты!

Я сам был категорически против водорода, но в связи с огромными преимуществами по массе, хочешь не хочешь, а водород надо использовать! В мире только СНГ привязано к керосиновым и др. неводородным ракетам, и очень напрасно!

Впрочем водороду есть прекрасная альтернатива - бор, гидриды, и возможно литий, фтор еще лучше, но он пока нам не по зубам... И при том, ракета с бором почти вдвое меньше ракеты на водороде! И с бором гораздо легче работать, чем с жидким водородом, и наверно он существенно его дешевле... К тому же топливо на боре и водороде, или гидридах, дает и больший удельный импульс, чем просто водород!

Особенно заметный выигрыш при запусках к Луне и планетам, там без таких топлив никак не обойтись!

Удивительно что никто, даже военные и не пытались использовать бор! Хочешь не хочешь, а вперед, к победе бора, а может даже лития!...

О ядерных двигателях и ракетах и нечего и говорить, они не могут заменить химические ракеты, поскольку нет еще ни одного приличного ядерного движка, хотя огромные силы и средства на них потратили! А те что есть, так их характеристики не очень высоки, и не дают особых преимуществ перед химией... А уж о частных ядерных ракетах и речи быть совсем не может, хотя конечно есть прекрасные проекты, которые и только частникам и по зубам...

Но тем не менее, есть еще огромные возможности для совершенствования ракет! А именно речь идет о воздушных турбо-реактивных двигателях! Опять же нет пока движков, хороших и пригодных до больших и скоростей! А те что есть, они бы могли бы дать приличные преимущества для разгона ракет до 3-4 махов!

Тем не менее, можно сделать гораздо лучшие движки на большие и скорости примерно до десятка махов! Речь вот идет о турбо-ракетных двигателях, и их собственно не надо даже изготавливать специально, а можно просто переделать обычные ВРД... УИ порядка тысячи и будет вот тогда... Гаражная ракета тонны 3 - 4 всего  выведет космонавта на орбиту...

А если на Зенит поставить турборакетные ускорители, то он сможет выодить и больше сотни тонн вот на орбиту!... Хотя ведь для него нужны особо мощные движки!

10

Книги я уже просил...

Слать на мыло?

А построить и эксплуатировать небольшую легкую ракетку, гораздо проще, чем большие и тяжелые керосиновые и твердотопливные ракеты!

Не так жестко. Если речь идёт о ракете на пол тонны ПН - для керосин-кислорода длина можт быть метров 15. Для таких габаритов особо сложный стартовый комплекс не нужет - можно сделать полностью мобильным: утром привезли, всё выгрузили, установили ракету. Днём запустили. К вечеру собрались и разъехались.

Я сам был категорически против водорода, но в связи с огромными преимуществами по массе, хочешь не хочешь, а водород надо использовать! В мире только СНГ привязано к керосиновым и др. неводородным ракетам, и очень напрасно!

Если вы обратили внимание - водородными делают преимущественно дорогое тяжелые носители. Лёгкие не спешат на водород пересаживаться.

Впрочем водороду есть прекрасная альтернатива - бор, гидриды, и возможно литий, фтор еще лучше, но он пока нам не по зубам... И при том, ракета с бором почти вдвое меньше ракеты на водороде! И с бором гораздо легче работать, чем с жидким водородом, и наверно он существенно его дешевле... К тому же топливо на боре и водороде, или гидридах, дает и больший удельный импульс, чем просто водород!

Тут сам собой встаёт вопрос - а чего же с бором никто не работает? Ах ну да - они ж все тупы-ые! :)
Надо посмотреть его физические свойства, но что-то у меня есть сильные сомнения в его низкой токсичности... наверняка есть у него какое-то пакостное свойство, не позволяющее его использовать...

А к ЯРДам вы несправедливы - харакретистики (даже тяговые, а не импульсные) у них были весьма хороши... Конечно, тяжеловаты - тяга превышала массу всего в несколько раз... Но для вторых ступеней - самое оно. Или для межпланетных полётов.

11

Бор не хотят использовать, поскольку он твердый, вон алюминий тоже весьма не плох, и весьма дешев, но его только в РДТТ испотльзуют, хотя в гибридных движках гораздо выше характеристики, и вообще с гибридными движками не умеют и не хотят работать, сложно определить скорость сгорания компонентов...
Потом, шашка может интенсивно плавиться, надо спец связку типа каучука...

12

Аллюминий используют только как добавку (если не ошибаюсь - примерно до 20% по массе).
В гибридных движках характеристики не гораздо выше, а с определением скорости сгорания - вообще проблем никаких. Вот с механизмом горения, возможно, проблемы есть... но тут я не знаю - читать надо.
А связка - она практически во всех современных топливах применяется.

13

Это как же так, чтоб скорость горения не представляла проблем, нигде подобного не встречал, разве что в РДТТ...

Никто мне подсказать не захотел, что импульс так легко и не поднять, чтоб он на небо улетел.
Металлы не дают большого импульса прироста, процентов десять и всего, поскольку портят характеристики выхлопного газа...

Поэтому единственно и остается, это использовать гидриды бора, и то лишь в сочетании с метаном. Либо бор и водород, он даст УИ почти под 500... А лучше бор и фтор, под шестисот он даст прирост, в отличие от лития, который дым дает и без водорода не работает. А фтористый вот бор есть газ и очень и хорош он для работы!

И что же вот у нас осталось и тогда?
Увы, хорошего и мало осталось и у нас, с гидридом бора вот работать очень тяжело, почти как с жидким водородом! А просто бор дает УИ примерно 400, и в сочетании с метаном - 420.

Но есть еще приличный вариант,- вот если вместо углеводорода использовать и фторопласт, а может и фреон со фтором, но без хлора! Тогда добавить можно бора до процентов 60, и импульс вот подскачет аж под 500, хотя фреон и фторопласт весьма и дорогие вот!

14

Серж, а чего это ты на гоблинском языке заговорил? Я твои посты воспринимать не могу. Так нечестно. :)

15

Долго объяснять, не хочется в подробности вдаваться, неужели трудно понимать?

О водороде
У производства ЖВ+ЖК электролизом привезённой воды есть дополнительная проблема.

При электролизе получается смесь пара- и орто- водорода. Это водороды у которых у одного спины электронов в молекуле направлены в одну сторону, а у другого спины противоположны (я запамятовал у которого как).

После сжижения этой смеси орто-водород начинает спонтанно превращаться в пара-водород.
При этом выделяется энергия котрой достаточно для полного испарения всего водорода.
Эта энергия также черезчур сильно перегрузит криосистему баков.

Созданы установки (и у нас и в США, для программ "Аполло"/"Шаттл"/"Энергия") которые принудительно превращают орто-водород в пара-водород.
Но эти установки судя по всему даже для земных условий весьма сложны, а уж для невесомости и подавно.

А.В.Полупан

Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского, г.Санкт-Петербург

Ресурсосберегающая технология при производстве параводорода

Процесс орто-параконверсии нормального водорода является обязательным этапом производства жидкого водорода, предназначенного для транспортировки и длительного хранения.
Существуют две модификации водорода: ортоводород и параводород. Они раз-личаются направлением вращения ядер, т.е. ядерными спинами. У ортоводорода ядер-ные спины имеют одинаковое направление, у параводорода - противоположное. При обычных температурах водород представляет собой смесь 75% ортоводорода и 25% параводорода. Такой водород называется нормальным. С понижением температуры доля параводорода в равновесных условиях увеличивается. При равновесии в жидком водороде содержится 98,8% параводорода и 0,2% ортоводорода, т.е. равновесный жидкий водород практически является параводородом. Процесс превращения ортово-дорода в параводород называется орто-параконверсией.
В газообразном состоянии конверсия возможна только в присутствии катали-заторов. В жидкой фазе она протекает самопроизвольно и достаточно медленно. На-пример, жидкий нормальный водород через 100 часов после начала самопроизвольной конверсии содержит 59,5% параводорода, а через 1000 часов - 92% параводорода.
Процесс орто-параконверсии является экзотермическим. При температуре ки-пения водорода Т = 20,4 К удельная теплота конверсии qк составляет 525 кДж на 1 кг нормального водорода и превышает теплоту испарения, равную 447 кДж/кг. Для уменьшения потерь жидкого водорода при хранении проводится ускоренная конверсия водорода в присутствии катализаторов на этапе ожижения. Для процесса ожижения водорода теплота конверсии является балластной, поскольку она отводится непосред-ственно в поток водорода, и в результате производительность ожижителя существенно снижается. По данным источника [1] при получении жидкого параводорода произво-дительность ожижителей уменьшается примерно на 30…40% по сравнению со случаем получения нормального водорода.

16

Можно получить прекрасное горючее из металлов и водорода.
В частности изготавливать из высокопрочных алюминиево-магниевых сплавов шарики, и заполнять их водородом под давлением в сто-двести атм. И эти шарики можно добавлять в горючее РДТТ, или в ГРД.

Можно сделать еще лучше, охладить шарики до криогенных температур, и накачивать водородом до более высоких давлений, порядка триста-четыреста атмосфер, поскольку алюминиевые сплавы сильно упрочняются при таких давлениях, и за счет охлаждения можно раз в пять нарастить плотность запасенного в шариках водорода!

Дополнительно можнодержать шарики под внешним давлением (в ГРД), и еще повысить плотность водорода...

В результате в шариках плотность запасенного водорода можно довести до примерно половины от плотности жидкого водорода!!! Алюминий, магний шариков почти не уменьшит УИ такого комбинированного топлива в отличие от чистого водорода. И шарики лучше использовать почти без связки, а в промежутки между нормальными шариками можно запихивать, вместо связки, шарики втрое меньшего размера.

Двигатель с таким топливом будет не хуже чисто водородной ракеты, но существенно проще и дешевле!

А можно еще другим способом получить металло-водородное горючее, или гидриды металлов...
В частности известно, что многие металлы, в том числе и магний, интенсивно адсорбируют водород, особенно при высоких давлениях и температурах!

Так вот можно порошки металлов магния, возможно алюминия, и лития подвергать сверхвысоким давлениям и температурам, в атмосфере водорода, который насытит порошки до высококой концентрации. Потом температура снижается, или до нормальной, или до криогенной, а потом снимается и давление...

В холодных порошках водород останется связанным и почти не будет выделяться. И эти порошки можно использовать или в РДТТ, или в ГРД, что гораздо лучше, и по УИ они будут не очень уступать жидкому водороду, поскольку металлы могут запасать весьма много водорода.

Но к сожалению, все равно понадобится связка, ухудшающая УИ, поскольку водорода в гидридах металлов не достаточно для наибольшего УИ... Вместо связки можно использовать.
метан...

Кстати говоря, есть молекулярные углеродные шарики, так называемые, букиболы, в которых можно держать водород под огромным давлением, вопрос в том, как его туда поместить, и еще вопрос насколько долго способны такие шарики удерживать водород?

17

Серж, а вы вообще движки когда-нибудь считали?

Какой будет окислитель? Если в РДТТ, то окислитель д/б в виде мелкого порошка со связкой. При "горении" вашего топлива в окислителе... частицы горючего слишком велики. Объёмы водорода будут мгновенно сгорать с эффектом типа взрыва. Металл будет плавиться медленно - массивные шарики не будут успевать прореагировать до выхода из КС. Из за множества микровзрывов заряд может потрескаться, либо будет интенсивно разрушаться поверхность горения...

Кроме того, соотношение масс металла/воодорода может оказаться (и почти наверняка окажется) очень и очень далёким от идеала, отсюда пойдут дополнительные потери УИ.

Отредактировано Roger Wilco (2006-08-10 17:53:57)

18

Речь идет о ГРД на жидком кислороде, у РДТТ слишком низкий импульс, да, микровзрывы неизбежны, но при высоком давлении в камере, их эффект будет не велик, хуже что осколки могут не успеть сгореть, и будут вылетать в сопло, нужна спец жаростойкая мелкая сетка... При кислородных температурах количество водорода будет весьма велико...
Потом, на шариках можно сделать спецнадрезы, чтоб они не взрывались, а раскрывались лепестками...

19

Не, в этом нет смысла. Посуди сам:
- плотность Водорода существенно ниже, чем у жижкого
- Много (очень много - больше массы водорода!) практически пустой массы - металл шариков. Лишь незначительная часть этого металла будет участвовать в рабочей реакции.

Обычный водородный ЖРД выглядит намного перспективнее, несмотря даже на все сложности, присущие водородникам (хотя это ещё вопрос что будет сложнее - работать с жидким водородом, или запузырить такую кучу водорода в шарики)

20

При высоких давлениях в сотни атм, и кислородных температурах плотность водорода можно прикинуть, раза в два, четыре будет ниже жидкого водорода... А это не много меньше массы шариков, и шарики можно сделать чтоб сгорали полностью...

Вот изготовить шарики не так то просто, вот есть другой вариант - проще микротрубки...


Вы здесь » Народный космос-Z » Освоение околоземного космоса » ГАРАЖНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА