Trägerrakete Angara

Gasdynamisches System des Angara Startkomplexes für PTK Raumschiff

Das Startsystem für bemannte Raumschiffe erfordert besondere Entwicklungen als auch Massnahmen um die akustische Belastung für den Träger und insbesondere für die Kosmonauten in grenzen zu halten.

Für das neue Angara Startkomplex für bemannte Raumschiffe in Wostotschny, wurden folgende Analysen gemacht:

1) Vollständiger Testzyklus von Modellen des Gasdynamischen Systems in Plessezk, basierend für den Zenit Träger, der nicht für Starts von bemannten Raumschiffen vorgesehen ist. 

2) Getestet wurde auch das neue Gasdynamische Schema der Geometrie der Gasableitung, entwickelt für die RUS-M Trägerrakete in Verbindung mit dem PTK Raumschiff, unter Beibehaltung der Geometrie der Öffnungen im Plessezk. 

Das Gasdynamische System der Startanlage in Plessezk, in Verbindung mit strengen Vorschriften über die Höhe der akustischen Belastungen auf den bemannten Raumschiffen, kann nicht verwendet werden.
Daraufhin hat TSNIIMASH eine neue Variante für die bemannte Version der Angara entwickelt. Um die Geometrie der Abgase zu validieren, wurden experimentelle Untersuchungen der Gasdynamik beim Start am Stand des PVK FGUP TSNIIMASAH mit Modellen in Masstab von 1:30 getestet.

Das neue System bietet eine volle Ableitung von Gasflammen von der Trägerrakete und reduziert die Ebenen der akustischen Belastungen in der Nutzlast um 2 Dezibel. Es ist ein erstklassiges  Wasserversorgungssystem vorgesehen, das die akustische Belastungen auf den Träger und das Raumschiff beim Start reduziert als auch die Wärmebelastung der Anlage.

Zu Vergleich, der Start vom Plessezk hätte eine akustische Belastung von 151 Dezibel ergeben.

Quelle: A.Safronow/TSNIMASH

Akustische Belastung von 151 Dezibel
Hallo Gast-N,

... reduziert die Ebenen der akustischen Belastungen in der Nutzlast um 2 Dezibel. ...
Zu Vergleich, der Start vom Plessezk hätte eine akustische Belastung von 151 Dezibel ergeben. ...

kannst du den Abstand ermitteln, in dem die 151 dB gemessen wurden und sind es Druck- oder Leistungs-Werte, gibt es ggf. ein Diagramm?

Beste Grüße, HausD

@ HausD

Zunächst, es handelt sich um Werte die aus Simulation der Statkomplexe berechnet wurden. Dazu noch folgende Auszüge der gasdynamischen Arbeit an der Angara :

Исследования газодинамики старта РКН «Ангара» потребовали большого объема экспериментов  на маломасштабных стендах ЦНИИмаш (более 700 испытаний), 14 пусков   на крупномасштабном стенде (КМИ) КБТМ с моделями РКН и ПУ масштаба    М 1:5  и обеспечили  исходными данными по всем видам нагрузок на РКН и ПУ этапы эскизного и рабочего проектирования.

Als auch noch:

Программа исследований газодинамики старта предусматривала:

- всесторонние исследования на моделях в масштабе М 1:30 на лабораторных стендах У-2ГД, ТТ  ЦНИИмаш  газодинамических процессов при всех характерных траекторных ситуациях, включая аварийные;

- всесторонние исследование ударно-волновых процессов на режимах ПСТ, ГСТ, АВД  как для условий «сухого» пуска, так и с использованием ввода воды в струи системами различной конструкции на горячих (3400К) установках УВ-102, УВ-104 ЦНИИмаш;

- всесторонние исследование теплового воздействия на РКН и ПУ на моделях масштаба М 1:11 установки ПВК ЦНИИмаш с параметрами пограничного слоя струй, близкими к натурным;

- всестороннее исследование параметров акустического воздействия на РКН, включая КГЧ, при работе ДУ РКН.

Der Stoff ist sehr umfangreich, komme aber noch auf das Thema zurück.

...

Zitat

Программа исследований газодинамики старта предусматривала:

- всесторонние исследования на моделях в масштабе М 1:30 на лабораторных стендах У-2ГД, ТТ  ЦНИИмаш  газодинамических процессов при всех характерных траекторных ситуациях, включая аварийные;
...

...

Wie ich sehe, sind auch Simulationen am Modell im Maßstab 1:30 gemacht worden.
Bei Schalluntersuchungen werden dann auch die Frequenzen verdreißigfacht, damit die Wellenlängen dem Modell-Maßstab entsprechen.

Zu den 151 dB, von denen ich annehme, dass es der Schallleistungspegel ist, hier ein Vergleich:
150 dB entsprechen 1000 W akustischer Schallleistung, +3 dB ergeben das Doppelte.
Die Werte von "leisen" Raketen (wie die Sojus-FG) liegen bei 170 dB, was 100 000 W sind, und den "lauten" (wie Proton ) mit 180 dB, entsprechend 1 000 000 W. Jedes Watt an akustischer Schallleistung, das vermieden werden kann, steht als Antriebsleistung zur Disposition.
Ganz vermeiden lassen sich diese akustischen Verluste sicher nicht, doch der Unterschied zwischen 100 000 W und nur 1000 W sind schon bemerkenswert.

Gruß, HausD

Proton vs. Angara

Nach Information von ONPP Technologia, Obinsk, werde die Angara in grossen Umfang aus Polymer-Verbundwerkstoffen bestehen. Dazu kurz:

1) Bei Angara werden 20 Prozent mehr Verbundwerkstoffe eingesetzt als bei Proton-M Trägerrakete.
 
2) Im Vergleich zu Proton-M, haben sich die Eigenschaften der Materialien zweimal verbessert.

Die Starkosten für 1kg Nutzlast liegen bei 20000 Dollar, deshalb kann schon die Senkung von 10g die Kosten beim Start und Betrieb senken, so der Direktor des Obinsker Untenehmens. Im Vergleich zum Alluminium ist die Dichte von Carbon um die Hälfte kleiner und langlebig wie Stahl.

Bei allen beiden Träger ist die Nutzlastverkleidung, alle oberen Fächer komplett aus Kohlefasern hergestellt. Die Verkleidung mit den Materialien und deren Zusammensetzung dienen als eine gute Lärmschutzvorrichtungen für die Nutzlast, da beim Start ein akustische Belastung von mehr als 100 Dezibel auftritt und die Nutzlast ist sehr empfindlich.

Bei Verwendung von Alluminium wurden die Innenwände mit 50cm starken Matten als Lärmschutzvorrichtung ausgelgt. Führte zu Erhöhung der Starkosten und Senkung der Nutzlast.

Zur Zeit wird in Chrunischw und Technologia an nuen Nutzlstverkleidungen für schwere Träger gearbeitet.
Es ist auch möglich die Kohlefaser-Struktur so zu verändern, das der Ausdehnungskoeffizient null ist.

http://sdelanounas.ru/blogs/16338/

Eine Frage:
Wie wird der akustische Schallpegel von den Kosmo/Astronauten beim Start und Flug empfunden? Gibt es da deutliche Wahrnehmungsverschiedenheiten bei den Insassen?
Vieleicht eine komische Frage, doch wie hört sich so ein Start in einer Sojus Kapsel oder dem doch erheblich gößeren Shuttle überhaupt an?
Sind da Erfahrungsberichte vorhanden..ein Video kann das wohl kaum richtig wiedergeben.

Gruss

Hallo Paul,

... Wie wird der akustische Schallpegel von den Kosmo/Astronauten beim Start und Flug empfunden?  ...

Die Kosmo/Astronauten haben einen relativ günstigen Platz - ganz oben mit 300 t "Dämmmaterial" zwischen sich und der "Schallquelle", dem Triebwerk.
Für einen Beobachter, der in gleicher Entfernung neben dem Triebwerk stehen würde, wäre es dagegen schon gesundheitsschädigend. (Aber dieser oberirdische Teil ist beim Start menschenleer, die Beschäftigten sind im Bunker und Kameras sind fernbedient...)
Aus meiner Erfahrung beim Start einer Sojus kann ich sagen, dass in rund 1,4 km Entfernung die Schallwellen nicht nur zu hören sind, sondern auch mit dem Körper als leichte "Bauchmassage" empfunden werden, da auch Infraschall vom Triebwerk ausgesendet wird.
Das alles zusammen macht die weiter oben erwähnten Schallleistung aus.
In der Sojus-Kapsel ist dieses Vehältnis von hörbarem und nur noch mechanisch empfindbarem Schall auch vorhanden, aber in so einer abgeschwächten Form, wie man sie (ev.) von einem Flug kennt, es ist ja auch die Kommunikation der Insassen möglich. (Diskos sind da lauter)...
Sobald die Rakete in größere Höhen aufsteigt und damit in dünnerere Luft ist, wird auch die Ausbreitung des Luftschalls weniger und es ist nur noch der Körperschall des Triebwerks, der über die Strukturen der Rakete in die Kapsel übertragen wird zu hören. (Man hört also das "Summen" der Motoren)...
Ein weiterer Aspekt ist, wie die Gesundheit der Kosmo/Astronauten bezüglich des Hörens ist. Der Mensch hat gegen zu hohen Schallpegel einen Schutzmechanismus im Innenohr. Die Gehörknöchelchen können bei Überbelasung des Trommelfells einen Sicherheitsmodus einnehmen, der verhindert, dass das Nervensystem (Schnecke) zerstört werden kann.
Diese Fähigkeit ist bei den Menschen natürlich  nicht gleich gut ausgebildet. Daher wird vor ihrem Einsatz bei den Kosmo/Astronauten auch daraufhin eine entsprechende medizinische Untersuchung gemacht. (... wie z.B. bei Piloten oder Tauchern.) 

Gruß, HausD

Russland und Kasachstan haben sich jetzt über die Weiterführung des Baiterek-Projekts geeinigt. Wie seit längerem spekuliert wird dabei jetzt statt der Angara die Zenit als Trägerrakete eingeplant. Praktisch soll also eine neue Zenit-Startrampe für kommerzielle Operationen in Baikonur entstehen.
http://en.rian.ru/world/20130213/179445371/Kazakhstan-Russia-Compromise-on-New-Space-Port.html

Am 20. Februar hat Energomash einen weiteren erfolgreichen Test eines RD-191 durchgeführt. Dieses Mal ging der Test nur über 30s.

Hallo,

Dazu die Meldung bei NPO Energomasch: http://www.npoenergomash.ru/about/news/news2_949.html

Wenn ich das richtig verstehe, geht es um die Zertifizierung der Produktion des RD-191  beim VMZ ( Воронежский механический завод) 
http://vmzvrn.ru/main.php?id=38  .
Werden auch die Brennkammern dort gebaut? Hört sich fast so an.

Oder macht die Brennkammern Metallist Samara, steht so auf deren Webseite:
http://www.metallist-s.ru/products.htm

Und Proton PM baut angeblich auch noch mit am RD-191 mit.
http://www.protonpm.ru/creator/production/produce_and_services/pg1/85/

Verwirrend 

Korrekt, der jetzige Test diente zur Zertifizierung der VMZ-Produktion und ja, VMZ baut auch die Brennkammer.
Metallist Samara hat wohl nur Prototypen gebaut, die Serienfertigung soll VMZ übernehmen.
Proton-PM baut andere Teile des RD-191, ist aber nur Zulieferer für VMZ soweit ich weiß.

Mahlzeit!

... VMZ ( Воронежский механический завод) ...

VMZ? Also ich lese dort Woroneschskiy Mechanitscheskiy Sawod -- also WMS.
Ebenfalls verwirrend 

Gruß
Peter

Unterschied englische Transskription/ deutsche Transskription mal wieder ... is leider wirklich verwirrend manchmal

Mahlzeit!

Zitat von: GerdW am 22. Februar 2013, 19:04:26

... VMZ ( Воронежский механический завод) ...

VMZ? Also ich lese dort Woroneschskiy Mechanitscheskiy Sawod -- also WMS.
Ebenfalls verwirrend 

Gruß
Peter

Sorry irgendwo hatte ich mal die Abkürzung "VMZ" gelesen. Das nächste mal schreibe ich
Woronescher mechanisches Werk oder so. 

@websquid , Vielen Dank für die Aufklärung   

Bei Iswestija gibts ein Interview mit Alexander Seliwerstow (Direktor von Khrunichev). Hier mal ein paar Aussagen:

-Fertigstellung des Startkomplexes in Plessezk ist vielleicht noch im März
-In diesen Tagen beginnt Khrunichev mit finalen Tests der Angara-1.2PP vor der Versendung nach Plessezk
-90% der Komponenten für die erste Angara 5A sind bei Khrunichev, die Fertigstellung und Start noch in diesem Jahr ist damit möglich
-Der aktuelle Preis eines RD-191 beträgt 240 Mio Rubel. Dies ist viel zu teuer, daher müssen die Preise in der Serienfertigung drastisch gesenkt werden. Andernfalls wäre die Angara nicht kommerziell konkurrenzfähig (beim aktuellen Preis entsprechen 5 RD-191 dem Gesamtpreis einer Proton-Rakete)
-Die Angara soll Basis für den nächsten bemannten Träger sein. Studien laufen bei Khrunichev, ein genaues Konzept wird erstellt, sobald Energia die technische Dokumentation des neuen Raumschiffs übergibt (Energia und Khrunichev müssen miteinander reden... das klappt sicher ganz toll *hust*)


http://izvestia.ru/news/544683

Ich hab für die beiden Erstflüge (A1.2PP und A5) eigene Threads eröffnet, da es ja mittlerweile doch konkrete Hardware etc gibt.

Angara 1.2PP: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=11619.0
Angara-A5: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=11620.0

Hier sollte es idealerweise um die weitere Systementwicklung oder auch den Stand des Startkomplexes gehen.

Am 20. März wurde der fünfte von sechs geplanten Akzeptanztests für das von VMZ gefertigte RD-191 erfolgreich durchgeführt.

http://www.npoenergomash.ru/about/news/news2_998.html

Und jetzt gabs den 6. Test dieser 3. von VMZ gefertigten Brennkammer. Damit ist VMZ als Produktionsfirma jetzt voll qualifiziert. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur zukünftigen Serienfertigung.

http://www.npoenergomash.ru/about/news/news2_1005.html

VMZ = Воронежская механическая завода (ВМЗ) = Woronescher Mechanische Fabrik = WMF 

Wobei das in diesem Thread zumindest schon vorher mal geklärt wurde... nicht so wie im anderen heute

Eine interessante Aussage findet sich hier:
http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=70

Улучшение характеристик РН осуществляется путем замены одного четырехкамерного двигателя РД0124А тягой 30 тс «спаркой» из двух однокамерных двигателей РД0125А суммарной тягой 59 тс.

Verbesserung der Leistung der Trägerrakete durch Wechsel von einem Vierkammer-Triebwerk RD-0124A mit Schub 30t auf zwei Einkammer-Triebwerke RD-0125A mit insgesamt 59t Schub.

Bezieht sich auf die Angara und lässt sich wohl so deuten, dass dieses Upgrade wohl mittelfristig definitiv kommen wird für die Angara. Vielleicht wird die ja doch mal sinnvoll bezahlbar mit RD-193 und RD-0125

In diesem Blogeintrag gibts Bilder aus Plessezk:
http://sdelanounas.ru/blogs/31806/

Der Startplatz:


Was hier liegt müsste meiner Ansicht nach das Strukturmodell der Angara sein, das Flugexemplar ist ja noch nicht in Plessezk eingetroffen:

http://www.interfax.com/newsinf.asp?pg=2&id=412350

Der erste Raketenstart der neue Angara-Rakete wird 2014 im Kosmodrom Plesetsk stattfinden, nicht 2013 wie früher geplant war, sagte Generaloberst Oleg Ostapenko, der stellvertretende Verteidigungsminister Russland.
"Wenigstens hoffen wir für das Jahr 2014," sagte Ostapenko.

Ich weiß nicht wieso, aber ich kann mir ein Grinsen nicht verkneifen... 

Gruß, Klaus

Verschiebungen der Erststarts...
Heute die Meldung bei NovKos, dass die Zahl der Arbeiter von 400 auf 600 erhöht werden soll am Startkomplex...
Der neue Fertigstellungsplan wird vor Ort vom Khrunichev-Generaldesigner (und weiteren hohen Tieren) überwacht...

Für mich klingen diese Meldungen alle sehr danach, dass beim Bau der Startrampe massiv gepfuscht wurde und die Rampe tatsächlich nicht geeignet ist für Starts, so wie sie jetzt da steht. Längere Zeit lief alles im Zeitplan, dann wurde das Strukturmodell der Rakete geliefert und einige Zeit danach wird dann plötzlich der Erststart so massiv verschoben.

Das ganze Theater in Plessezk ist ein Elend wenn man bedenkt, dass die Angara-Rakete selbst bereits 2011 (!!!)  final getestet und für flugbereit erklärt wurde.

http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/8586/