Обсуждение космических программ
8,766,914
39,472
|
_taras_ ( Слушатель ) |
| 28 дек 2016 22:05:07 |
просьба
новая дискуссия Дискуссия 2.340Можно поподробнее расписать в чем преимущества и недостатки двигателей работающих на метане?
КОММЕНТАРИИ (249)
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 28 дек 2016 22:37:28 |
Плюсы:
- более высокий удельный импульс;
- при отработке нет проблем вымывания остатков компонентов, они газифицируются в отличие от керосина и НДМГ;
- относительно недорогой компонент.
Минусы:
- тоже криогенный компонент;
- низкая плотность.
И ещё. Минус, который может стать плюсом. Близкая к О2 температура в жидком состоянии позволяет реализовать схему единого топливного отсека с промежуточным днищем (как на боевых ракетах, работающих на АТ +НДМГ).
- более высокий удельный импульс;
- при отработке нет проблем вымывания остатков компонентов, они газифицируются в отличие от керосина и НДМГ;
- относительно недорогой компонент.
Минусы:
- тоже криогенный компонент;
- низкая плотность.
И ещё. Минус, который может стать плюсом. Близкая к О2 температура в жидком состоянии позволяет реализовать схему единого топливного отсека с промежуточным днищем (как на боевых ракетах, работающих на АТ +НДМГ).
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 28 дек 2016 23:20:26 |
Максимально подробно вряд ли получится. Вкратце примерно так
Преимущества перед парой "кислород-керосин"
- более высокий удельный импульс, но тут есть один нюанс, максимальный УИ ( Энергомаш заявлял 371 единицу против 331 на керосине) получается на чистом метане, который еще нужно получить. При наличии примесей от 2% и выше УИ стремительно падает. При работе на СПГ там разницы практически нет 356 единиц у РД0162 против 359 у РД0124;
- возможность реализации более надежной схемы с дожиганием восстановительного газа или безгенераторной схемы;
- возможность реализации схемы "газ-газ" без второго ГГ;
- более высокие охлаждающие свойства криогенного компонента, значит более надежное охлаждение или более высокие параметры рабочего процесса в камере;
- отсутствие необходимости сложных технологических процессов по очистке внутренних полостей двигателя от керосина после ОИ или применения по назначению, что здорово удешевляет задачу создания многоразовых двигателей.
Недостатки:
- взрывоопасность;
- меньшая плотность;
- теоретически, вроде бы, пара "кислород-метан" более склонна к возникновению ВЧ-неустойчивости;
- второй криогенный компонент здорово усложняет (и удорожает) наземное технологическое оборудование.
Как-то так...
Преимущества перед парой "кислород-керосин"
- более высокий удельный импульс, но тут есть один нюанс, максимальный УИ ( Энергомаш заявлял 371 единицу против 331 на керосине) получается на чистом метане, который еще нужно получить. При наличии примесей от 2% и выше УИ стремительно падает. При работе на СПГ там разницы практически нет 356 единиц у РД0162 против 359 у РД0124;
- возможность реализации более надежной схемы с дожиганием восстановительного газа или безгенераторной схемы;
- возможность реализации схемы "газ-газ" без второго ГГ;
- более высокие охлаждающие свойства криогенного компонента, значит более надежное охлаждение или более высокие параметры рабочего процесса в камере;
- отсутствие необходимости сложных технологических процессов по очистке внутренних полостей двигателя от керосина после ОИ или применения по назначению, что здорово удешевляет задачу создания многоразовых двигателей.
Недостатки:
- взрывоопасность;
- меньшая плотность;
- теоретически, вроде бы, пара "кислород-метан" более склонна к возникновению ВЧ-неустойчивости;
- второй криогенный компонент здорово усложняет (и удорожает) наземное технологическое оборудование.
Как-то так...
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 28 дек 2016 23:54:44 |
Дык, там-же всё одно - криогенка. Разделить по фракциям. Ну да, лишняя операция. Зато у нас этого метана, как у дурака фантиков. А тот керосин из какого-то уникального месторождения нефти гонят. Или синтезируют из того-же метана. Т.е. тоже не всё просто.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 00:12:50 |
Стоимость всех компонентов топлива, заправляемых в ракету на уровне 1-го процента от стоимости пусковой услуги.
А вот исчо одна "линия" (в добавок к жидкому кислороду) в составе НК - это весьма серьезное удорожание стоимости КРК.
А вот исчо одна "линия" (в добавок к жидкому кислороду) в составе НК - это весьма серьезное удорожание стоимости КРК.
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 01:08:59 |
Ну, дык, 40 сек требуют жертв? Это-ж больше 10%. "У нас и за меньшее убивали"...
Понятно, что часть сожрёт объём-вес бочки. Но всё-же. Упоротые, вон, жыженый гидроген в первую ступень льют...
Понятно, что часть сожрёт объём-вес бочки. Но всё-же. Упоротые, вон, жыженый гидроген в первую ступень льют...
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 01:23:03 |
А всё остальное?
Сколько этих самых "единиц" импульса убъют озвученные недостатки?
Сколько бабок надо заложить на строительство если не новых Ск и НК, то их модернизацию?
Это я всё не к тому, что метановые ЖРД есть фигня на постном масле, а к тому, что надо"...учиться, учиться и учиться..." считать, считать и считать, как завещал нам великий Ленин.
ИМХО, метановые ЖРД мне кажутся весьма симпатичным направлением, но не более того.
Сколько этих самых "единиц" импульса убъют озвученные недостатки?
Сколько бабок надо заложить на строительство если не новых Ск и НК, то их модернизацию?
Это я всё не к тому, что метановые ЖРД есть фигня на постном масле, а к тому, что надо
ИМХО, метановые ЖРД мне кажутся весьма симпатичным направлением
|
|
Alexxey ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 13:05:01 |
А были ли уже в истории метановые ЖРД? Имеется в виду не опытные/экспериментальные, а серийные?
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 00:13:00 |
Может и не просто, только согласовывая ТЗ на тот же РД-0162, для очень высокого показателя удельной в включили оговорку по чистоте метана. Из очень простого расчета - требуемой чистоты метана в требуемых количествах нет и не предвидится. А на нет и суда нет. Для метана худшего качества и СПГ установили куда более скромные (зато реально достижимые) значения УИ
|
|
caSmith ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 10:45:51 |
Т.е. один двигатель в зависимости от топлива может давать разный импульс? И система управления может это отрабатывать? И для легкой нагрузки можно брать дешевый спг, а для тяжелой (+ до 10 %) - чистый метан?
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:38:29 |
Ну строго говоря, каждый экземпляр ЖРД каждый раз дает разный удельный импульс. Есть такое понятие - приведение параметров к номинальным условиям. Без приведения, кстати сугубо расчетной операции, для конкретных условий работы (реальной температуре КРТ) удельный импульс каждый раз будет разный.
Система управления может практически все
Ей-то какая разница? Если предельно упрощенно, СУ считает параметры орбиты при условии выключения двигателя на текущем такте работы. Как только они совпадают с заданными при нормированном рассогласовании выдается команда на выключение ДУ. Если б было по другому, у нас бы, до кучи, был бы еще один завал Протона в этом году.
Там разница будет копейки. Вы не совсем правильно поняли пример. Согласовывается ТЗ, заказчик устанавливает величину параметра, устанавливает с запасом, под себя. Исполнитель, зная, что заказчик "перезаложился на четвертого валета" стоит перед выбором
а) согласиться;
б) отказаться;
в) согласиться, но с оговорками.
При этом параметр задан на верхнем пределе, еще большой вопрос, получится или нет. Можно конечно годами бодаться, но нет ТЗ, значит нет договора, значит нет финансирования.
В этой ситуации по критичным параметрам, бывает и соглашаются. Исходя из простого расчета, скорректируем позже, куды ему болезному деваться спустя шесть лет. В данном случае, оговорку вводили из следующего резона - производства метана требуемой чистоты нет, отработку начинаем на том, что есть, подтверждаем на том, что есть. Вот столько то на СПГ гарантируем. Плюс еще второй смысл, мы готовы производство метана требуемой чистоты организовать у себя - только дайте денег.
Примерно так.
Цитата: ЦитатаИ система управления может это отрабатывать?
Система управления может практически все
Ей-то какая разница? Если предельно упрощенно, СУ считает параметры орбиты при условии выключения двигателя на текущем такте работы. Как только они совпадают с заданными при нормированном рассогласовании выдается команда на выключение ДУ. Если б было по другому, у нас бы, до кучи, был бы еще один завал Протона в этом году.Цитата: ЦитатаИ для легкой нагрузки можно брать дешевый спг, а для тяжелой (+ до 10 %) - чистый метан?
Там разница будет копейки. Вы не совсем правильно поняли пример. Согласовывается ТЗ, заказчик устанавливает величину параметра, устанавливает с запасом, под себя. Исполнитель, зная, что заказчик "перезаложился на четвертого валета" стоит перед выбором
а) согласиться;
б) отказаться;
в) согласиться, но с оговорками.
При этом параметр задан на верхнем пределе, еще большой вопрос, получится или нет. Можно конечно годами бодаться, но нет ТЗ, значит нет договора, значит нет финансирования.
В этой ситуации по критичным параметрам, бывает и соглашаются. Исходя из простого расчета, скорректируем позже, куды ему болезному деваться спустя шесть лет.
В данном случае, оговорку вводили из следующего резона - производства метана требуемой чистоты нет, отработку начинаем на том, что есть, подтверждаем на том, что есть. Вот столько то на СПГ гарантируем. Плюс еще второй смысл, мы готовы производство метана требуемой чистоты организовать у себя - только дайте денег.Примерно так.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 18:07:26 |
Надо смотреть, какое наведение осуществляет СУ. Терминальное, или функциональное.
И, тем более, надо знать какя это ступень? Последняя или за ней исчо будет ...
И, тем более, надо знать какя это ступень? Последняя или за ней исчо будет ...
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 01:41:05 |
Да без разницы. Никакая СУ удельный импульс не считает. Да вот кстати вопрос, как ракетчики использует значение удельной, указанное в формуляре двигателя?
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 01:53:54 |
Параметры двигателя со всеми его разбросами, как и все остальные разбросы (отклонения "сухой" массы, точность заправки, весьма немалые погрешности определения АДХ и т. д. ...) закладываются монтекарлятся баллистиками в расчете энергетики.
Индивидуальные данные конкретного движка вводятся как ИД в СУ и с их учетом разрабатывается РБД в целом и Данные на Пуск (и ПЗ соответственно тоже).
СУ, имея информацию от СУРТ и от ДУ считает реальный расход (ей удельный импульс сам по себе не нужен) на единицу тяги и прогнозирует.
Это, если идет терминальное управление. Если функциональное, то "просто" жмет до набора этого самого функционала (все разбросы заложены в ГЗ).
Как-то так.
Примечание: расчет ГЗ (Гарантийных Запасов топлива) - это одна из принципиальных и важнейших задачбаллистического проектирования ракеты ракетного комплекса.
Индивидуальные данные конкретного движка вводятся как ИД в СУ и с их учетом разрабатывается РБД в целом и Данные на Пуск (и ПЗ соответственно тоже).
СУ, имея информацию от СУРТ и от ДУ считает реальный расход (ей удельный импульс сам по себе не нужен) на единицу тяги и прогнозирует.
Это, если идет терминальное управление. Если функциональное, то "просто" жмет до набора этого самого функционала (все разбросы заложены в ГЗ).
Как-то так.
Примечание: расчет ГЗ (Гарантийных Запасов топлива) - это одна из принципиальных и важнейших задач
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 02:20:42 |
Исчо заправочная и объемная сводки. И увязать их - это как увязать план завода по валу объему товарной продукции с планом по нормочасам.
Короче, корпускулярно-волновой дуализм - это детский лепет на фоне увязки этих сводок. Тем более, что тут не дуализм, а триолизм.
Короче, корпускулярно-волновой дуализм - это детский лепет на фоне увязки этих сводок. Тем более, что тут не дуализм, а триолизм.
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 11:41:01 |
Ну то такэ... Если до сих пор такой чистоты метан не был нужен ,то, ессно, никто его массово не готовил. Партия скажет, "надокуплю", появится.
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:09:22 |
Угу, возможно. Правда вот с водородом до сих пор пока не раздуплились...
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:17:58 |
Дык, кому тот водород нужен? В товарных количествах. Где наши водородные ступени?
"У нас в магазинах чорную икру спрашивают? Нет? Вот видите, нет спроса!!(С)
"У нас в магазинах чорную икру спрашивают? Нет? Вот видите, нет спроса!!(С)
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:43:28 |
У нас нет водородных ступеней, потому что нет производства водорода в потребных количествах и нет транспорта для транспортировки водорода от мест его возможного производства до мест его потребления. РД-0146 по крупном - готов. Нам не нужен РБ класса "Центавр"?
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:50:09 |
Да ну... Это лошадь впедери телеги.
А что нам "нужно-не нужно", то я и раньше не понимал, а щас, вообще утерял нить. Какие-то Федераццыи, супертяжи, базы на Луне... Какой Центаур нужен? Для чего?
Так понимаю, что целостной федеральной программы нет, а есть ккое-то рефлексивное дёрганье на внешние раздражители.
А что нам "нужно-не нужно", то я и раньше не понимал, а щас, вообще утерял нить. Какие-то Федераццыи, супертяжи, базы на Луне... Какой Центаур нужен? Для чего?
Так понимаю, что целостной федеральной программы нет, а есть ккое-то рефлексивное дёрганье на внешние раздражители.
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 13:14:12 |
В двух словах. Нам нужен современный разгонный блок, которого нет. КВТК (КВРБ), это шанс получить такой РБ. И ФКП здесь абсолютно ни причем. Начало работ по КВТК это далекий 2006 год. Еще до Федераций, супертяжей и всего остального. Он реально нужен. Надеюсь, что всё-таки будет...
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 13:56:15 |
Ну, вот, я смотрю, снаружи, на это б*ядство уже скока лет и целостной программы не осчучаю. Мож вам, изнутри, понятнее, но я всех этих подводных течений не чувствую. РН , РБ нужен для конкретных задач, а таких озвученых программ нет(на моё ИМХО).Вот норот и шарахается, попутно осваивая средства.
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 02:25:05 |
Целостной программы нет. Но КВТК это не "рефлексивное дёрганье на внешние раздражители", а вполне объективная необходимость. К сожалению сроки реализации по КВТК постоянно переносятся.
|
|
caSmith ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 10:20:17 |
А этот пресловутый КВТК, он ведь для Ангарей. Вся его жутконеобходимость декларируется (для обывателей) полетом на Луну. А на сайте мутно про: "существенно расширить возможности ракеты космического назначения (РКН) тяжелого класса «Ангара-А5» по одиночному и групповому выведению космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты".
"В чем сила, брат?" Если не бредить на тему луны.
Да, ещё один момент, стоить только создание такого чуда будет нам больше 12 ярдов, помимо уже потраченного. Как я понял, это без затрат на инфраструктуру использования.
"В чем сила, брат?" Если не бредить на тему луны.
Да, ещё один момент, стоить только создание такого чуда будет нам больше 12 ярдов, помимо уже потраченного. Как я понял, это без затрат на инфраструктуру использования.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 12:26:29 |
И где это декларировали необходимость КВТК именно для полета на Луну? Полет на ГСО, например, - вполне себе достойная цель без всякой Луны.
|
|
Foxhound ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 18:12:16 |
По моему там по всему постоянно сроки переносятся. То ли с планированием беда, то ли с реализацией.
|
|
Alexxey ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 13:45:00 |
Однако в разных местах можно встретить и "liquid oxygen / liquid methane". Потому и спросил.
|
Icevit ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 13:51:50 |
Я так понимаю, есть "разные места", а есть даташит с официального сайта фирмы-разработчика, где прописан тип топлива "Сжиженный природный газ".
Там у них многое под экономию денежных знаков заточено и СПГ в этом плане совершенно логичен.
Там у них многое под экономию денежных знаков заточено и СПГ в этом плане совершенно логичен.
|
|
Icevit ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 14:06:29 |
Многоразовость и прочие метановые ништяки. Выше в ветке обсуждали. Да и пока это лишь прожект.
|
|
Superwad ( Слушатель ) |
| 29 дек 2016 15:36:21 |
Не вижу сильно больших технических (и экономических) проблем с очисткой метана до требуемых величин (думаю, чистота в 99 % будет более чем достаточно). Причем не сильно удорожая холодильное оборудование.
Температура кипения метана -163 градуса, а этана - 104 градуса, т.е. разделить их не представляется большого труда, да и экономика будет неплохая - очень большая разница в кипении.
Сама технология ожижения подразумевает под собой трех ступенчатую систему охлаждения - на каждой ступени будут отделяться свои высоко кипящие фракции. Просто будет чуточку более сложными тарельчатые колонны для разделения смесей. Единственное, что может остаться не разделенным - это гелий. Хотя если правильно отбирать жидкую фракцию из колонны, то можно получить почти 100 % чистоту метана.
Температура кипения метана -163 градуса, а этана - 104 градуса, т.е. разделить их не представляется большого труда, да и экономика будет неплохая - очень большая разница в кипении.
Сама технология ожижения подразумевает под собой трех ступенчатую систему охлаждения - на каждой ступени будут отделяться свои высоко кипящие фракции. Просто будет чуточку более сложными тарельчатые колонны для разделения смесей. Единственное, что может остаться не разделенным - это гелий. Хотя если правильно отбирать жидкую фракцию из колонны, то можно получить почти 100 % чистоту метана.
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:04:58 |
Я не очень большой специалист в области получения криогенных компонентов требуемой чистоты. Поэтому может и проблем нет, а может есть Во всяком случае в Ваших рассуждениях есть небольшой изъян. Вот состав СПГ
У азота температура кипения сильно пониже чем у метана. Так что 99% просто за здорово живешь может и не получиться.
| Показатель | Норма, % |
| Объемная доля метана | 92±6 |
| Объемная доля этана | 4±3 |
| Объемная доля пропана и более тяжелых углеводородов | 2,5±2,5 |
| Объемная доля азота | 1,5±1,5 |
| Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы | не более 0,005 |
У азота температура кипения сильно пониже чем у метана. Так что 99% просто за здорово живешь может и не получиться.
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 12:15:54 |
Дык и прекрасно. Азот-гелий уйдёт в газовой фазе недожыженого. Это-ж как самогонный аппарат на ректификационной колонне. Тока температуры не 50-70 градусов, а мала-мала ниже. Причём, кислород холодить надо сильнее, а его в воздухе не 92%, а 18. Но справляются.
|
|
перегрев ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 13:06:52 |
Уважаемый mse, азот и гелий (откуда Вы там берете гелий?!) в газовой фазе пойдут стройными рядами прямо в жидкую фазу метана. Там же как, в детандерах, ожижили пропан, убрали, ожижили этан, убрали, ожижили метан, и тут сюрпрайз, в этом метане неожиженный азот. Его как и куда убирать? И это, просьба, не Вы, не я не являемся специалистами в области получения криогенных компонентов. Имеет ли смысл изобретать сфероконические сценарии решения малоизвестной нам обоим технологической задачи?
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 30 дек 2016 13:52:12 |
Ну, обычно, делается наоборот. Ожижается метан, а всё остальное, неожыженое, в сад. А что ожыжилось, делится самогонным аппаратом. 
Кстате, природный газ, это главное месторождение гелия. Имана отсюда он проистекает, в промышленных масштабах. Теперь и у нас.
http://orenburg-dobycha.gazprom.ru/press/news/2014/07/222/
Кстате, природный газ, это главное месторождение гелия. Имана отсюда он проистекает, в промышленных масштабах. Теперь и у нас.
http://orenburg-dobycha.gazprom.ru/press/news/2014/07/222/
|
Salo ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 19:08:50 |
Амурский ГХК должен отгружать в Китай метан 98% чистоты. И он строится как раз между Свободным и Углегорском.
|
|
Salo ( Слушатель ) |
| 31 дек 2016 18:57:52 |
Ну если сравнивать высотные версии с земными, тогда конечно.