ракета до Земли

au> Ник, давай в другом месте с пушками, снарядами...
Почему? (как ответишь, сразу замолчу)
Или есть данные, что невозможно создать пушку с начальной скоростью снаряда в 2380м\сек, со стволом рассчитанным на 10+ выстрелов массой менее 50кг?

Ник

Что же касается долгохранимых топлив, какой УИ у пары N2H4-FClO3? Если больше, чем у АТ-НДМГ, то, может, и стоит заморачиваться с двухкомпонентником, если такой же - лучше однокомпонентный.

Потому что тут не место. Этот топик для конкретного решения конкретной задачи и выяснения дважды конкретных деталей.

au>> Сделал 4 литра гелия. Посчитать толщину бака с наскока не удалось Точнее удалось, но вышел явный перелёт по толщине. 4 литровых шарика рядом с соплом:
А.С.> Насколько я понимаю, если шарики разместить целиком в баке гидразина, то потребная толщина стенки уменьшится - ибо перепад давления уменьшится на 15 атмосфер. Ну, или столько, сколько мы сочтём нужным держать в баке до полёта. Только нужно помнить, что гидразина поместится меньше, размер тора придётся несколько увеличить, например, за счёт уменьшения внутренней дырки.

Да я так пробовал, только бак распухает в стороны, и что хуже всего — вверх (т.е. вместе с ним весь робот распухает=тяжелеет). Дырка внутренняя уже в размер движка (даже не его сопла, а прочих деталей) - 75мм. Можно, конечно, но тогда не будет дармового нагрева гелия от сопла, да и объём в том месте будет неиспользован, а больше его ничем не занять. Всё в целом менее компактно выйдет. Можно попробовать конечно.. но надо узнать какая толщина стенки будет - я сам не в курсе дела. Формула есть какая-то для этого? Я посчитал "по понятиям" и ужаснулся - вышло от 4 (бета-титан на пределе, или бериллий) до 6кг (хорошая сталь, или титан похуже), стенки толстые как бронеплита - 7мм и больше. Ясное дело что это перегиб получился Там всё такое миниатюрное, что эта цифра влияет на компоновку

Восьмилитровый стальной ШБ от "Союза" (11Ф615) с рабочим давлением 320 и испытательным 480 весит 4 кг. Уменьшение диаметра вдвое приведёт к уменьшению ёмкости в восемь раз, т.е. как раз до одного литра. При этом площадь стенок снизится вчетверо, а потребная толщина - тоже вдвое. Итого будет 0,5 кг. Но это при 320 атмосфер, нам же нужно 500, так что, видимо, 0,75 кг на баллон и 3 кг на все четыре - похоже на правду.

Придётся снижать давление в движке...

Андрей, посмотрите эту (корявую до ужаса, но) очень информативную в плане химии прогу: Rocket Engine Specific Impulse Program

А материал какой в том баке? Точнее его плотность и UTS.
Я считал для тора - там понятнее. Представил что это (в сечении, т.е. пределе) кольцо, которое растягивается за счёт давления газа. Ниже скрипт. Для шара тоже можно представить такое "кольцо" на его экваторе. Но я попробовал повторить ваш бак (предположив что он алюминиевый), и не получилось, так что думаю расчёт неверный.
% Тороидальный бак
dOut = 54; % внешний диаметр тора
dInn = 7; % внутренний диаметр тора
dens = 5.09; % плотность материала
pTor = 500* 0.102; % давление в баке, МПа
mUTS = 1500; % UTS, MPa

rOut = dOut / 2; %см
rInn = dInn / 2; %см
vTor = 1/4 * pi² * (rOut + rInn) * (rOut - rInn)²; %см3
sTor = pi² * (rOut² - rInn²); %см2
thic = sTor * pTor / (mUTS * pi*dOut); %см
tens = sTor * pTor / (thic * pi*dOut); %МПа
mTor = dens * thic * sTor; %кг

fprintf(1, '\nОбъём бака: %2.2fл\nМасса бака: %2.3fкг\nВысота бка: %2.2fсм',...
vTor/1000, mTor/1000, rOut-rInn);
fprintf(1, '\nНагрузка: %2.0fМПа\nТолщина: %2.3fсм\n', tens, thic);

Для шара:
% Сферический бак - размер и масса
% 9.7/5/0.05 = 0.48/0.074

dOut = 16;
dens = 2.7;
pSph = 500* 0.102; % давление в баке, МПа
mUTS = 290; % UTS, MPa

rOut = dOut / 2; %см
vSph = 4/3 * pi * rOut³; % см³
sSph = 4 * pi * rOut²; % см²
thic = sSph * pSph / (mUTS * pi*dOut); % см
tens = sSph * pSph / (thic * pi*dOut); % МПа
mSph = dens * thic * sSph; % кг

fprintf(1, '\nОбъём бака: %2.2fл\nМасса бака: %2.3fкг', vSph/1000, mSph/1000);
fprintf(1, '\nНагрузка: %2.0fМПа\nТолщина: %2.3fсм\n', tens, thic);

в сфере напряжение в два раза меньше, чем в бесконечном цилиндре при том же радиусе и давлении. Тор - это, фактически, цилиндр с замкнутыми друг на друга торцами.

Материал у этих шариков - какая-то сталь. Мне даже говорили, что титан у стали выигрывает в шар-баллонах только при криогенных температурах, а при комнатной баш на баш выходит.

Титан очень разный бывает, как и сталь — ничего так не скажешь кто у кого выигрывает. В общем пора провести ревизию масс - таблица прицеплена.
Если расчёт верный (в чём я всё так же сомневаюсь в сторону завышенных цифр), то бериллиевые ШБ экономят 1.5 кг (3.5 вместо 5.0). Клапаны нужны полегче чем по 0.5кг, в них 2кг уходит при нынешних цифрах - больше чем на бак гидразина. Конструктив движка из лёгкого материала (бериллий - куда технологичнее чем С-С для такой тонкой работы), а не как у ЕАДС (2.7кг весь движок - понятно, Ариан не почувствует разницы). Блок баллонов очень прочный - можно использовать как силовой элемент для крепления клапанов сопел ориентации (прямо на них) и движка (он там буквально вплотную к ним). Арматура тогда будет минимальной длины - около 20см до каждого сопла.

Кстати, если уж был помянут турбонасос, который неизбежно работает от химической батарейки, то что если ли наддув бака реализовать за счёт химического же аккумулятора давления без лишней механизации? Например, некий бачок (буферный, небольшой совсем, на нужное рабочее давление) подпирается газогенераторными пиропатронами по мере расходования газа из него. Например, гидрид алюминия (AlH3, кристаллический) разлагается при 150С — это 100г уже нагретого водорода с 1кг гидрида, управлять процессом просто, и никаких толстых баков, редуктора, потерь на диффузию. Нужно сгенерировать в сумме 2000 литров газа (при 1атм) - это 1.8кг гидрида алюминия (при полном разложении). Гелий с баллоном "пока" 3.5+0.35=3.85кг, более чем в два раза или на 2кг тяжелее. Можно нагрев гидрида устроить и от сопла, хотя это тонкая работа. Есть ещё лития гидрид на эту роль, но у него температура разложения 689С, и он менее плотный (0.78г/см3), зато 12.5% водорода по массе = 1.44кг гидрида на 2000л=180г водорода. И это чистый водород, он вроде больше всего ценится у ракетчиков
Снизу прицеплен эскиз с таким газогенератором. С учётом отсутствия потерь на диффузию, масса гидрида для 2000л газа снизилась до 1.5кг. Синим вокруг сопла показан этот объём плюс 250см3 пустот для выхода газа и стекания алюминия, чтобы с ним не получилось как с резко открытой встряхнутой бутылкой газировки Буферный бачок не показан — в принципе при грамотной конструкции газогенератора он вырождается (когда темп генерации равен расходу газа в системе при поддержании рабочего давления - тонкая работа, но всё предсказуемо).

А.С.> в сфере напряжение в два раза меньше, чем в бесконечном цилиндре при том же радиусе и давлении.

А формула для напряжения есть? Всё бы и прояснилось, а то пока 3.5кг сантиметрового бериллия в 4 ШБ — экстрим и перетяж.

Да формула-то очень простая.
Для сферы:
σ=pR/2δ
Для цилиндра:
σ=pR/δ
Где σ - напряжение, p - давление, R - радиус, δ - толщина оболочки.

Вы еще забыли про любительский способ создания наддува, когда наддув осуществляется от баллона выс.давления в малых парных баках поочередно, а топливо храниться в большом баке с низким давлением.

Ник
А вот кому баллончики - OOO "NPO POISK Ltd"

Ник, тут проблема как раз в баллоне высокого давления (гелий 500атм) — он выходит тяжеловат (3.5-5кг). Хочется либо чтобы он полегчал либо чтобы вообще без него (но это дерзко и от большой нужды). Топливо и так хранится в большом баке с низким (15атм) давлением.
По ссылке баллоны не годятся — что с тем "органопластиком" станется после нескольких лет в лунном вакууме авторы небось сами не знают. А материал у них даёт 2.5кг на 2л баллон при 216атм.

Wyvern-2> Вы еще забыли про любительский способ создания наддува, когда наддув осуществляется от баллона выс.давления в малых парных баках поочередно, а топливо храниться в большом баке с низким давлением.
Пневмонасос расходует больше газа наддува, чем классический наддув. Он позволяет сэкономить на весе топливного бака, поскольку тот не находится под высоким давлением, но тут проблема в весе баллона с гелием, а он только увеличится от такой схемы.

Жизнь налаживается
Посчитанные "по понятиям" баки были перегибом, как я и подозревал. Откорректированная сводка по массам ниже. На СА (пустой) сейчас выходит от 8 до 10кг - вот почему жизнь налаживается Раз такое дело, то весь прочный конструктивный титан можно заменить на однотипный хитрый (SP-700) - этот сплав (тоже неслабый!) специально разработан для SPF/DB, так что бак, баллоны, гелиевые сопла и конструктив движка можно формовать и крепить этим методом в цельную деталь — экономия массы на всяком крепеже, и ничего не отвалится при стартах. Фактически это "литая" конструкция с прочностью формованной.
Кстати, у бака (40атм) ограничивающим фактором стала "тоньшина" стенки, так что забил её 0.5мм с нагрузкой заметно ниже предельной для материала.
Так ценный груз в СА может и удвоиться до 2 кг.
Глядишь и ракетоносец окупится... Впрочем он при желании и с 1кг окупится

Сводка по массе и картинка прилагаются (СА похорошел).