- Авиация и космонавтика
Добрый день, дорогие друзья. Хотя мы в Бауманке и изучали больше иностранные образцы космической техники, их "поливалкам" почти не уделяли внимание. Ибо без них нам хорошо! Смотрите короткое видео:
Итак, и в России, и в Штатах создают ракеты похожих классов. И здесь, и там технологии чем-то похожи. Более того, что-то (например, РД-180) американцы покупают у нас. Значит, если много общего, то и задачи для обеспечения безопасного и эффективного старта должны быть похожими. В чем же причина этого отличия - использования струй воды, либо отказа от них?
Давайте сначала посмотрим на роль водяных струй:
1. Струи воды охлаждают реактивные газы, защищая конструкции стартового стола.
Это самая "напрашивающаяся" причина использования американцами водяных струй при запуске двигателей ракеты, но не решающая. Хотя, действительно, вода забирает часть энергии горячих газов и это является защитой для конструкций, обеспечивающих старт. Плюс обеспечивает их пожаробезопасность.
2. "Газированная" вода, взаимодействующая с горячими газами, эффективно снижает звуковое давление от работающих двигателей.
Эта причина не менее важна, чем первая, а, может, даже более. Дело в том, что звуковое давление от двигателя и эффект отраженной звуковой волны так значительны, что это могло, например, повредить теплоизолирующие плитки в обшивке шаттлов. Всё это может нанести урон и конструкции самого двигательного отсека.
А разбрызгиваемая под большим давлением вода, с одной стороны насыщается воздушными газами (кислород, азот), с другой, взаимодействуя с реактивными газами она закипает, и это, как оказалось, хорошо нейтрализует высокое звуковое давление.
Например, при старте ракеты "Сатурн-5" звуковое давление достигало 220 децибел. А использование водяных струй помогло снизить эту величину примерно до 180 децибел.
А теперь ТРИ причины, почему у них так, а у нас не так:
- Доступность воды. Стартовые площадки США долгое время находились только во Флориде, где кругом много воды, и этот прием было легко использовать. Наш же Байконур находится в пустыне. Там, конечно, Сырдарья неподалеку, но, видимо, на нее уже были другие планы.
- Климат. Климат Флориды обеспечивает постоянные плюсовые температуры. А на Байконуре зимой может быть до -40. С замерзшей водой уже так не поработаешь! А придумывать ее подогрев, это, простите, совсем затратно и не интересно.
- Территория, населенность, требования экологии. В США в непосредственной близости от космодрома находятся заселенные территории. Поэтому необходимо "думать о соседях" и как можно эффективнее понижать шум от старта. В России и Байконур, и космодром "Восточный", и другие старты, благодаря размаху наших территорий, не так близки к густонаселенным зонам. Так что требования по шуму ниже.
А как же решается задача охлаждения двигателей, конструкции, и защиты от шумового давления на самом старте?
Дело в том, что американцы под стартовым столом создают плоскую горизонтальную поверхность газоходов. Это технологически проще. Но создает эффект отражения ударной волны, что усиливает давление на элементы конструкции. То есть звуковая волна от двигателей движется к земле (бетону), отражается и возвращается к двигателям с относительно малыми потерями энерии. Это и опасно. А вода как раз смягчает этот момент.
В России мы с самого начала строим высокие стартовые столы и газовые отражатели и газоходы специально рассчитанной геометрии, такой, чтобы звуковые волны отражались не на ракету, а вбок. Это также снижает и температуру в зоне старта, так как нет близких раскаленных поверхностей. И все прекрасно работает!
Справедливости ради стоит отметить, что водяное струйное охлаждение было и у нас применено на стартах "Энергии" и "Зенитов".
Вот такая история.
- А вы задумывались о том, почему американцы используют столько воды?
- Насколько вы довольны объяснением?
- Какие еще интересные вопросы есть по поводу конструкторских решений "у них" и у нас?
Пишите, пожалуйста, в комментариях!
И до встречи в новых заметках и статьях!