Сатурн МЛВ

Конфигурации Saturn MLV от V-1 до V-4

Ядерные конфигурации Saturn MLV Фау-1 и Фау-3

Saturn MLV — концептуальное семейство ракет , призванное стать продолжением V. Saturn MLV расшифровывается как «Модифицированная ракета-носитель».

Конфигурации транспортных средств, представляющие несколько альтернативных методов повышения мощности, были указаны Центром космических полетов Маршалла для первоначальных исследований.

Предлагаемые модификации

1. Увеличение тяги и модификация пяти ракетных двигателей F-1, используемых на первой ступени S-IC , и соответствующее увеличение емкости топливных баков.
2. Добавление шестого двигателя F-1 на этап S-IC в качестве альтернативы увеличению мощности двигателя, а также увеличение запаса топлива.
3. Использование UA1205 твердотопливных ракетных ускорителей на базе корабля Titan IIIC .
4. Дополнительные двигатели J-2 на ступени S-II, ~131 с увеличили запас топлива разгонной ступени.
5. Улучшенные или усовершенствованные двигатели верхних ступеней, такие как HG-3 , а также увеличенный запас топлива.

Базовый Saturn MLV будет включать в себя эти изменения по сравнению с автомобилем Saturn V.Первая ступень Saturn IC должна была быть удлинена на 240 дюймов (610 см) с 2 500 000 кг (5 600 000 фунтов) топлива и пятью новыми F-1A двигателями ; вторая ступень S -II должна была быть удлинена на 41 дюйм (100 см) с 450 000 кг (1 000 000 фунтов) топлива и пятью J-2 двигателями ; Третья ступень S -IVB была бы усилена, но со стандартным топливом массой 100 000 кг (230 000 фунтов) и одним двигателем J-2. ядерная двигательная установка на третьей ступени и тороидальные двигатели J-2 на второй и третьей ступени. Также исследовались

Варианты MLV

	Бустеры	1-й этап	2-й этап	3-й этап	Полезная нагрузка ЛЕО	Полезная нагрузка TLI
MLV-V-1	-	МС-ИК-1	МС-II-1	МС-ИВБ-1	137 250 кг (302 580 фунтов)	48 800 кг (107 500 фунтов)
MLV-V-1/ NERVA 1	-	МС-ИК-1	МС-II-1	-	-	55 680 кг (122 760 фунтов)
MLV-V-1/NERVA 2	-	МС-ИК-1	МС-II-1	-	-	57 359 кг (126 455 фунтов)
MLV-V-1A	-	МС-ИК-1А	МС-II-1А	МС-ИВБ-1А	145 000 кг (320 000 фунтов)	-
МЛВ-В-1/ ДЖ-2Т /200К	-	МС-ИК-1	МС-II-1- ДЖ-2Т /200К	-	-	-
МЛВ-В-1/ ДЖ-2Т /250К	-	МС-ИК-1	МС-II-1- ДЖ-2Т /250К	-	-	-
MLV-V-2	-	МС-ИК-1	МС-II-1	МС-ИВБ-2	137 250 кг (302 580 фунтов)	-
MLV-V-3	-	МС-ИК-1	МС-II-2	МС-ИВБ-2	160 440 кг (353 710 фунтов)	62 200 кг (137 100 фунтов)
MLV-V-3/NERVA 1	-	МС-ИК-1	МС-II-2	-	-	81000 кг (179000 фунтов)
MLV-V-3/NERVA 2	-	МС-ИК-1	МС-II-2	-	-	86000 кг (190000 фунтов)
MLV-V-4(S)	UA1205	С-ИК	МС-II-4(С)Б	МС-ИВБ-1	118 000 кг (260 000 фунтов)	~ 54 000 кг (120 000 фунтов)
MLV-V-4(S)-A	UA1205	МС-ИК-1	МС-II-1	МС-ИВБ-1	160 880 кг (354 680 фунтов)	~ 60 000 кг (133 000 фунтов)
MLV-V-4(S)-B	UA1205	МС-ИК-1	МС-II-1- ДЖ-2Т /250К	-	171 990 кг (379 170 фунтов)	63 160 кг (139 240 фунтов)

МС-ИК первая ступень

Схема этапов MS-IC-1 и MS-IC-1A

Рост высоты S-IC был бы ограничен 12 м (40 футов) из-за ограничений на закрытые баржи. Если бы эта проблема была решена, рост высоты был бы ограничен 14 м (46 футов) из-за ограничений вертикального монтажного крана.

Первая ступень MS -IC-1 должна была быть усилена из-за более высоких структурных нагрузок. Его также пришлось бы растянуть на 6,1 м (20 футов). Система наддува топлива должна была иметь скорость потока на 15% выше, чтобы учесть различия между двигателями F-1 и F-1A. В пустом состоянии сцена весила бы на 16 000 кг (36 000 фунтов) больше, чем S-IC.

MS -IC-1A должен был быть вариантом MS-IC-1 с шестью двигателями, каждый по отдельности более слабыми, чем двигатели MS-IC-1. Суммарная тяга была бы примерно на 1,46% выше, чем у МС-ИК-1. Из-за дополнительного двигателя угол наклона внутреннего подвеса ограничен 2,5°, а внешнего — 7,8°. Это не создало бы больших проблем с контролем. Для MS-IC-1A потребовались бы дополнительные линии питания. В пустом состоянии сцена весила бы на 8 900 кг (19 600 фунтов) больше, чем MS-IC-1, и на 25 000 кг (56 000 фунтов) больше, чем S-IC. Производство останется в основном таким же, в то время как оборудование для испытаний и сборки автомобилей претерпит серьезные изменения.

Другими изученными вариантами были MS-IC-4(S)B (растяжка 336 дюймов), MS-IC/260 (баки с топливом и топливом размещены над навесными твердотопливными двигателями), MS-IC-23(L) (растяжка 240 дюймов) и MS-IC-3B (20-футовый участок с двигателями F-1A).

МС-II вторая ступень

Схема ступени МС-II-1

Схема размещения двигателя ступени МС-II-1А

Схема ступени МС-II-2

Вариант MS-II-1 практически не изменился бы по сравнению с этапом S-II, за исключением того, что он был усилен для выдерживания увеличенных полетных нагрузок. Производство и GSE не претерпели бы серьезных изменений.

Вариант МС-II-1А должен был иметь семь двигателей J-2. Основные изменения коснулись конструкции силовой установки и тяги. Вариант должен был быть расширен, чтобы учитывать 540 000 кг (1 200 000 фунтов) топлива.

Варианту МС-II-2 пришлось бы изменить конструкцию тяги из-за перехода на двигатель HG-3 . Загрузка пороха будет увеличена максимум до 540 000 кг (1 200 000 фунтов), а длина ступени будет увеличена менее чем до 470 см (187 дюймов) или равна ей без серьезных изменений в оборудовании. Из-за двигателя HG-3 интерфейс между сценой и двигателями потребовал бы изменений. Электрические системы, системы управления топливом и системы распыления топлива также потребуют изменений.

Производственные изменения варианта MS-II-2 по сравнению с вариантом MS-II-1 были бы небольшими, если бы не увеличение диаметра питающих линий двигателя HG-3, что привело к изменениям в фитингах питающей линии баков LH2 . Изменения в баке LOX и конструкции тяги также потребовали бы изменений. Изменения GSE также потребовали бы изменений в погрузочно-разгрузочных работах и ​​транспортировке. Также потребовалось бы новое оборудование для двигательных установок. Потребовались бы изменения в оборудовании, чтобы было место для дублирующего инструмента. Тестирование потребовало бы лишь незначительных изменений в объектах.

Другими изученными вариантами были MS-II-1-J-2T-200K (длина 41 дюйм и двигатели J-2T-200K), МС-II-1-J-2Т-250К (длина 41 дюйм и двигатели J-2Т-250к), МС-II-3Б (растяжка 15,5 футов) и MS-II-4(S)B .

МС-IVB третья ступень

Различия между S-IVB и MS-IVB-1

МС-ИВБ-1А и МС-ИВБ-2

Третья ступень MS -IVB-1 имела бы тот же размер и форму, что и немодифицированная ступень S-IVB, но была бы усилена из-за большей грузоподъемности и полетных нагрузок. Насос J-2 LOX был бы модифицирован. MS-IVB-1 весил бы на 598 кг (1319 фунтов) больше, чем S-IVB. Производство MS-IVB-1 потребовало бы лишь незначительных изменений. Система повышения давления гелия заменила бы баллоны с гелием из окружающей среды на холодные и нагреватель.

MS -IVB-2 должен был представлять собой удлиненную версию S-IVB с двигателем HG-3. MS-IVB-2 также потребовал бы усиления. Конструкция тяги должна была быть заменена из-за более высокой тяги двигателя HG-3. Танк LOX получил бы дополнительный цилиндрический сегмент. Гелиевая система двигательной установки должна была быть модифицирована аналогично МС-IVB-1, но с дополнительным нагревателем. Общая переборка была бы более плоской. Из-за перехода на двигатель HG-3 насосы охлаждения LOX и LH2 были удалены. Производство потребовало бы серьезных изменений: менее половины из 52 основных инструментов остались без изменений. Модели GSE также придется существенно модифицировать, при этом менее половины из них останется неизменными.

МС -IVB-1А аналогичен МС-IVB-2, но с двигателем J-2 и тяговой структурой. У него также более тяжелые стенки резервуара и другие менее заметные изменения.

Другими изученными вариантами были MS-IVB-3B. и MS-IVB-4(S)B .

Модернизация двигателя

Некоторые конфигурации MLV потребовали бы увеличения мощности некоторых двигателей.

Повышение рейтинга F-1

В качестве альтернативы установке дополнительного двигателя рассматривалось увеличение тяги. Расследование использовало конфигурацию 1522K в качестве основы для повышения производительности. Во всех модернизированных двигателях пришлось бы использовать турбину диаметром 76 см (30 дюймов), поскольку повышение мощности было ограничено турбиной диаметром 89 см (35 дюймов), используемой в конфигурации 1552K.

Помимо 30-дюймовой турбины, конфигурация 1650K потребовала бы улучшенных рабочих колес насоса и более мощного газогенератора с более низким соотношением смеси . Конфигурация 1800K потребовала бы увеличенного диаметра рабочего колеса насоса, увеличения объема газогенератора для решения проблем с контролем температуры и снижения противодавления выхлопных газов турбины. Повышение мощности после конфигурации 1800K было бы ограничено крутящим моментом турбонасоса и критической скоростью.

J-2 Повышение рейтинга

Для исследований по повышению мощности были выбраны варианты тяги 1 000 000 Н (225 000 фунтов силы) и 1 100 000 Н (250 000 фунтов силы), при этом базовым вариантом был вариант 890 000 Н (200 000 фунтов силы).

Переход на вариант с усилием 1 000 000 Н (225 000 фунтов силы) потребовал бы изменений в турбонасосах, регулирующем клапане газогенератора, системе перепуска камеры сгорания и форсунке. Для повышения мощности до варианта 1 100 000 Н (250 000 фунтов силы) с варианта 1 000 000 Н (225 000 фунтов силы) потребовались бы изменения в турбонасосе окислителя, концентрическом регулирующем клапане газогенератора, топливном турбонасосе и каналах высокого давления, добавленных при повышении мощности.

Ядерная двигательная установка

На этапах MS-IVB использование ядерной тяги могло быть использовано для достижения более высоких характеристик транслунной инъекции .

Ракета	Транслунная инъекция	Лунная орбита	Лунная поверхность
Сатурн V (для сравнения)	42 400 кг (93 500 фунтов)	30 300 кг (66 800 фунтов)	12300 кг (27100 фунтов)
Saturn V/NERVA 1 (for comparison)	55 680 кг (122 760 фунтов)	40 200 кг (88 600 фунтов)	18 200 кг (40 200 фунтов)
Saturn V/NERVA 2 (for comparison)	57 359 кг (126 455 фунтов)	41 400 кг (91 300 фунтов)	19000 кг (41800 фунтов)
МЛВ-В-1 (для сравнения)	48 800 кг (107 500 фунтов)	35000 кг (77100 фунтов)	15000 кг (33000 фунтов)
MLV-V-1/NERVA 1	67000 кг (147600 фунтов)	48600 кг (107200 фунтов)	23000 кг (50800 фунтов)
MLV-V-1/NERVA 2	70 500 кг (155 400 фунтов)	51300 кг (113100 фунтов)	24 500 кг (54 100 фунтов)
МЛВ-В-3 (для сравнения)	62 200 кг (137 100 фунтов)	45000 кг (99000 фунтов)	20 800 кг (45 900 фунтов)
MLV-V-3/NERVA 1	81 200 кг (179 100 фунтов)	59 300 кг (130 800 фунтов)	29 100 кг (64 100 фунтов)
MLV-V-3/NERVA 2	86000 кг (190000 фунтов)	63 100 кг (139 100 фунтов)	31 200 кг (68 800 фунтов)

Из-за меньшей плотности LH2 автомобиль был бы выше. Это вызвало бы более высокие нагрузки на конструкцию, а иногда и превысило бы ограничения по высоте объекта. Считается, что более высокие структурные нагрузки можно решить без серьезных изменений. И машины V-3, и V-1 / NERVA превысили бы предел высоты в 120 м (410 футов) на 18 м (60 футов). Ограничение топлива ядерного двигателя для уменьшения высоты до 120 м (410 футов) привело бы к уменьшению полезной нагрузки TLI примерно до 14 000 кг (30 000 фунтов). Это можно было решить:

1. Использование ступеней диаметром 1010 см (396 дюймов).
2. Укорочение разгруженных баков химического топлива ступени наддува.
3. Сборка самых верхних ступеней вне VAB .
4. Использование ядерных ступеней типа «молот».
5. Увеличение высоты крюка одной ячейки VAB.

Изменения и проблемы, связанные с гусеничным транспортером, включают ограничения на дорожную нагрузку, а также расположение сервисного вооружения и контрольно-кассового оборудования.

Ссылки

• «Сводный отчет об исследовании усовершенствования модифицированной ракеты-носителя (MLV) Сатурн V» (PDF) . НАСА Центр космических полетов имени Маршалла (MSFC). 2 июля 1965 года. Архивировано из оригинала (PDF) 28 апреля 2023 года . Проверено 28 апреля 2023 г.

Внешние ссылки

• astronautix.com