Раннее применение концепции УРМ (боковые ускорители, аналогичные первой ступени)

[YYZ]

"Универса?льный рaке?тный мо?дуль («УРМ») — блок первой ступени ракеты-носителя, который, благодаря заложенным в него конструкторским решениям, может быть также использован в качестве бокового ускорителя в составе стартующей системы. Используются также названия Универсальный ракетный блок («УРБ»), Унифицированный ракетный модуль и другие похожие наименования.

Дополнительные УРМ присоединяются к ракете по бокам в случае необходимости увеличения массы полезной нагрузки, выводимой в космос. Так как первая ступень РН является наиболее массивной частью любой космической системы, унификация компонентов позволяет удешевить изготовление ракеты и упростить процедуру подготовки к старту."

Американские ракеты-носители по принципу УРМ нам обычно малознакомы - это Атлас V Хеви, Дельта IV Хеви с тремя унифицированными блоками, «Фалькон 9 Хеви» с тремя блоками.

В будущем такой будет Русь и Ангара.

Как известно, в СССР шли по пути установки формирования первой ступени из "боковушек" вокруг центрального блока - что 4 РД-107 в Р-7/Союз, что 4 РД-170 в Энергии. похоже на УРМы, но не то.

Ясно, что применение УРМ требует увеличенной прочности центрального блока, что снижает возможность унификации с боковыми ускорителями, которые делать усиленно прочными нецелесообразно.

Предположим, что видя упорство Глушко в создании более мощных кислород-керосиновых двигателей и не желая ввязываться в создание новых у Кузнецова, Королев начинает создание УРМов из 4-5 РД-107.

То есть, в виде теоретической альтернативы видится тяжелая ракета с первой ступенью из центрального УРМа и 2..3..4..5 боковыми ускорителями-УРМами.

Грузоподъемность на НОО предполагаю возможной с 2 боковыми УРМ приблизительно 20+-5 тн. Т.е. Протон не нужен.

С 4-5 УРМ (и другой II ступенью) ГП ориентировочно 30-35-40 тн (что выливается в 15-20 тн на ГПО-лунную).

LOR все равно не удастся, но куча высвобожденных ресурсов от протона и Н-1 пойдет на возможность отработки орбитальных стыковок, Салютов, лунной программы.

PS развилка может быть вообще в истории Р-7 - после многократных увеличений Политбюро нагрузки и дальности, Королев решил перекомпоновать Р-7 как набор УРМов (чтобы быть готовым к любым нагрузкам от партии - хоть 5-тонную водородную бомбу, хоть 50-100-тонную царь-боеголовку, исключив из конкуренции всякие челомеевские УР-500)

PPS Естественно продолжением является альтернатива с Луной - даже с УРМовой ракетой необходим многопуск - и ранняя отработка многофункциональной станция типа Мир на НОО (т.к. отработанная "Р-8" с УРМ позволит раньше заняться орбитальными комплексами), затем еще одна такая же станция на лунной орбите (максимально облегченный корпус с аппаратурой стыковки отправлен туда предполагаемой ракетой с УРМами, затем заполнена несколькими рейсами Прогрессов). Затем после опробывания экипажем околоземного Мира отправляется экспедиция на лунный Мир. Лунный модуль посещает Луну.

Даже если американцы "огромным прыжком для человечества" попрыгают до Луны и быстрее обратно, то долговременная советская станция на орбите с возможностью посещения в любой момент времени любой точки будет выглядеть преимущественно.

Edited 9 May 2011 by YYZ

[sergey289121]

А лунная станция кроме дополнительных расходов что дает? УРМ как мне кажется позволит СССР создать более многочисленную космическую группировку, только как бы он не загнулся от таких возросших расходов раньше чем в РИ.

[YYZ]

А лунная станция кроме дополнительных расходов что дает?

<{POST_SNAPBACK}>

возможно более надежное средство высадки (если на не решатся)

а так не настаиваю.

очевидно вариант просто полета+высадки дешевле.

мне как лунонавту было бы спокойнее, что на орбите есть что-то серьезное, чем большой орбитальный корабль.

но в целом космическая программа с УРМами чуть подешевле будет - теоретически ангару/русь можно получить еще при разработке Р-7. все остальное - луна, орбитальная, более серьезный марс - финансируется из экономии.

[Cobra]

не загнулся бы- величина космических расходов по сравнению с воеными и кормлением разных уродов была ничтожна.....

так что не сделали б 10-к тысяч танков бесполезных но программу вытянули бы..... Предметов экономии в СССР тьма....

[Че Бурашка]

Предположим, что видя упорство Глушко в создании более мощных кислород-керосиновых двигателей и не желая ввязываться в создание новых у Кузнецова, Королев начинает создание УРМов из 4-5 РД-107.

То есть, в виде теоретической альтернативы видится тяжелая ракета с первой ступенью из центрального УРМа и 2..3..4..5 боковыми ускорителями-УРМами.

Грузоподъемность на НОО предполагаю возможной с 2 боковыми УРМ приблизительно 20+-5 тн. Т.е. Протон не нужен.

С 4-5 УРМ (и другой II ступенью) ГП ориентировочно 30-35-40 тн (что выливается в 15-20 тн на ГПО-лунную).

<{POST_SNAPBACK}>

Копирую свою линейку ракет из соседней темы коллеги ВВВ:

Получается вот такая вот линейка ракет носителей со стандартной первой ступенью из пяти девяток (точнее первых ступеней девяток):

Кирдык-1

Стартовая масса ~377 тонн, две ступени. Вторая ступень: 60/5 тонн УИ=330 сек (та же первая ступень девятки с вакуумной версией РД-111) ПН=9 тонн

Кирдык-2

Стартовая масса ~400 тонн. Представляет собой Кирдык-1 с 20тонным РБ в качестве третьей ступени. ПН=12 тонн.

Кирдык-3

Стартовая масса 500 тонн. Вторая ступень 100 тонн, третья 50 тонны, четвертая 25 тонн (ну не получилось по-другому). ПН 17 тонн

Дешево (в разработке) и сердито, только вот название как бы намекает на возможные проблемы с надежностью.

Это с двигателем РД-111, который имел большую тягу и удельный импульс, но и доводили его долго. РД-107 уже в целом доведен, но УИ, а главное тяга меньше. Так что при первой ступени из 5 УРМ получите где-то ПН 15 тонн в максимуме.

А лунная станция кроме дополнительных расходов что дает?

<{POST_SNAPBACK}>

Уменьшение расходов в пересчете на миссию если этих миссий больше чем 1-2 штуки.

так что не сделали б 10-к тысяч танков бесполезных но программу вытянули бы..... Предметов экономии в СССР тьма....

<{POST_SNAPBACK}>

Если верить Вэйду, один запуск Н-1 по деньгам выходил как 20 семерок.

Естественно продолжением является альтернатива с Луной - даже с УРМовой ракетой необходим многопуск

<{POST_SNAPBACK}>

В РИ на полном серьезе обсуждался вариант полета к Луне многопуском на семерках Даже целая тема есть

Тут проблема такая. Для многопуска требуется что-бы корабль не пришел в негодность во время сборки. Решить это ресурсом агрегатов сложно даже сейчас - две трети массы составляет топливо, а оно либо испаряется, либо с невысоким УИ, плюс микрометеориты и солнечные вспышки не способствуют долгой работе остальной трети. Потому требуется минимизировать время сборки, а это можно обеспечить:

1) Дублетом-триплетом тяжелых (в случае Луны примерно 50-60 тонн) носителей с разных стартов.

2) Очередями легких ракет для которых можно свести к минимуму интервал между пусками.

В РИ была возможность реализовать второй вариант: так получилось что семерочных столов понастроили много (правда в самом Байконуре всего 2, но это поправимо) и в 69м звено из трех союзов с интервалом между стартами около суток подняли. Удалось бы обеспечить такую частотность запусков для новой ракеты хотя бы и на семерочных агрегатах не известно.

Edited 9 May 2011 by Че Бурашка

[YYZ]

РД-111, который имел большую тягу и удельный импульс

<{POST_SNAPBACK}>

странно, УИ не сильно больше. тяга да.

Удельный импульс в пустоте двигателя РД-107 , применяемой в космических исследованиях с 1957 г., составляет 314 сек. при тяге 102 т и давлении в камере сгорания 60 ата

РД-111 с четырьмя качающимися камерами для первой ступени ракеты, разработанный в 1959 — 62 гг. на кислородно-керосиновом топливе. В пустоте тяга двигателя 166 тонн, удельный импульс 317 сек. (у земли 275 сек.), при давлении в камере 80 ата.

Более высокое давление значит большую эффективность, поэтому можно конечно развивать Р-8УРМ на РД-111.

Даже целая тема есть

<{POST_SNAPBACK}>

видел видел. поэтому и упоминаю как реальное.

и на протонЕ ... ;-)

1) Дублетом-триплетом тяжелых (в случае Луны примерно 50-60 тонн) носителей с разных стартов.

<{POST_SNAPBACK}>

УРМовую на 50 тн можно как-то сделать ?

кислород-водородную II ступень наверное смысла и времени нет делать.

все-таки путь сатурна-5 и Н-1 - это чрезмерно и показушно. потом ему применение найти сложно, особенно когда в дружественном вьетнаме дети голодают.

при первой ступени из 5 УРМ получите где-то ПН 15 тонн в максимуме.

<{POST_SNAPBACK}>

Вы правильно поняли мои расчеты и предложения ?

1 УРМ - 4-5 двигателей.

т.е. 5 УРМов (1 центральный) - 20-25 двигателей

Edited 9 May 2011 by YYZ

[Че Бурашка]

УИ не сильно больше.

<{POST_SNAPBACK}>

А он (точнее скорость истечения) в показателе экспоненты.

тяга да.

<{POST_SNAPBACK}>

А тяга первой ступени задает нам стартовую массу ракеты (из оптимального отношения тяги двигателей к весу 1,5) и значит опять ПН.

видел видел. поэтому и упоминаю как реальное.

<{POST_SNAPBACK}>

Так там хотели именно на семерках. В те времена Королеву и прочим казалось что если уж и делать новую ракету, то лучше сразу сразу на 60 тонн ПН (это потом пришлось увеличить до 75, а затем уже и до 90) что бы два раза не вставать.

и на протонЕ ... ;-)

<{POST_SNAPBACK}>

На ПротонЕ таки не получится, увы. Он тогда летал раз в год по обещанию.

УРМовую на 50 тн можно как-то сделать ?

<{POST_SNAPBACK}>

Можно. Как в таймлайне коллеги СерБа - ставить на УРМ счетверенные НК-15/33. Или как ниже описано.

Вы правильно поняли мои расчеты и предложения ?

1 УРМ - 4-5 двигателей.

т.е. 5 УРМов (1 центральный) - 20-25 двигателей

<{POST_SNAPBACK}>

Ухтыш... В начале хотел написать что не впихают в ЖДгабарит, но посмотрел диаметр именно РД-108, а не семеркиного блока и понял что возможность упихивания есть.

Тогда при 20 двигателях имеем стартовую массу в 1300 тонн (2000 тс/1,5) и до 40 тонн ПН. Это пока грубая прикидка без развесовок по ступеням.

Edited 9 May 2011 by Че Бурашка

[YYZ]

не впихают в ЖДгабарит

<{POST_SNAPBACK}>

я не в курсе как сейчас УРМы и боковые ускорители Шаттлов монтируют к центральному блоку, но имхо должны на месте.

Так что 1 УРМ даже поуже должен быть, чем р-7/Союз

[SiMor]

В начале хотел написать что не впихают в ЖДгабарит,

Есть повод построить грузовой дирижабль.

[YYZ]

построить грузовой дирижабль.

<{POST_SNAPBACK}>

и сразу с него запускать ;-)

усе помещается

[Curioz]

Есть замечания

1. Теоретически можно построить РН из семи УРМ - число Пи позволяет: один блок в середине и шесть по кругу.

2. Но вот ПН вырастет не в семь раз. Недостатки пакетной схемы - низкое конструкционное число и энергомассовое совершенство. Расчётов не делал, но на пальцах кажется, что на 20 т ПН можно особо не рассчитывать. С шестью-семью УРМ разве что, и стартовой массой под тысячу тонн... Это окупается при массовом производстве стандартных блоков - "как сосиски на конвейере", и 1 кг ПН всё равно в принципе может выйти дешевле. Но как таковой, положительный эффект масштаба на пакетах не очень виден

3. Монтаж. В РИ боялись, что Р-7 повалит ветром! Здесь парусность однако побольше. Силовой набор так же придётся менять, "боковушки" крепятся за талию, а потом пожалуй всё равно подвешивать всю эту байду на фермах...

4. Но есть и плюсы. Запуск в пустоте. Оригинальная Р-7 запускала сразу все двигатели, на 1-й и 2-й (или 0-й и 1-й) ступенях т.к. не было уверенности в запуске в пустоте. К началу и особенно окончанию разработки УРМовой концепции, думаю, уже все убедились в надёжности двигателей. Итак, берём по максимуму - 7 УРМ, из них 4 запускаются на земле, двигатели оставшихся 3-х (центрального блока и 2 боковушек) снабжены высотными соплами и работают уже по сути в пустоте, где УИ выше. За счёт этого поднимаем ПН.

[YYZ]

Насчет масштабируемости

http://en.wikipedia.org/wiki/Falcon_9

9 Merlin 1C * 5,000 kN УИ 255s/304

Тяга 45 MN

Payload to LEO 10,450 kg

http://en.wikipedia.org/wiki/Falcon_Heavy

(9 Merlin 1D +( 9 Merlin 1D + 9 Merlin 1D))*5,600 kN УИ 275/304

Тяга 151,2 MN

Payload to LEO 53,000 kg

вторые ступени идентичны

в общем получается более чем линейный рост ПН на LEO

Для УРМвой Королевской конечно материалы послабее (сплавы , сварка - не трением).

В принципе проблемой является и 4-камерность РД-107, увеличивающая чрезмерно ширину.

РД-111 тоже с четырьмя качающимися камерами.

Лучше бы 1-камерный.

И, вообще, 27 двигателей Falcon Heavy все более похож на H-1 ;-(

[Curioz]

в общем получается более чем линейный рост ПН на LEO

<{POST_SNAPBACK}>

По Вэйду ПН Фэлкон-Хэви 28000, а не 53000 кг, и масса тоже почти вдвое меньше (что неудивительно - из трех 330-тонных ступеней полторы с гаком тысячи тонн никак не выйдут).

Линейность да, наблюдается. Но это всё же не Р-7 1960-х. И кроме того:

27 двигателей Falcon Heavy все более похож на H-1

<{POST_SNAPBACK}>

Ну если взять семь центральных блоков "семёрки", получаем 28 двигателей

Проблема в том, что сам по себе блок "А" взлететь вообще не мог - тяги не хватало. Даже с заменой РД-108 на РД-107 на РН из семи блоков получаем 700 т массы и всего 585 т тяги...

[Че Бурашка]

Недостатки пакетной схемы - низкое конструкционное число и энергомассовое совершенство.

<{POST_SNAPBACK}>

А это НЕ пакетная схема. Это тандем с первой ступенью из "универсальных блоков"*

*Дело в том что поскольку РД-107 не предусматривал управления рассогласованием, как на Н-1, а переработка в плане изменяемой тяги приводит к новому двигателю, блоки будут различаться по количеству и расположению рулевых камер.

Расчётов не делал, но на пальцах кажется, что на 20 т ПН можно особо не рассчитывать.

<{POST_SNAPBACK}>

Я делал. Если нет задачи упихаться в старый стол и 400-500 тонн как в соседней теме, то 20 тонн не проблема.

3. Монтаж.

<{POST_SNAPBACK}>

А это надо смотреть любимую книгу коллеги ВВВ какие там возражения по поводу полиблочного варианта Н-1 были кроме теоретически большей цены.

Проблема в том, что сам по себе блок "А" взлететь вообще не мог - тяги не хватало.

<{POST_SNAPBACK}>

Дык обрезать. Как у МБР "Партизан" коллеги хамелиона.