Паровая тележка

Donkey20> 1) Масса тележки приблизительно прикинута в первом сообщении (масса собственно 2-х котлов на 220атм 6304кг (расчет произведен, исходя из предела текучести стали 40кгс на мм кв. и запаса прочности 1,5)
Учитывая динамические нагрузки, коэффициента 1.5 - недостаточно. Ходовая часть, которая несет эти тонны (котел, вода, сама ходовая часть) - посчитана?

Donkey20> 2) Масса 100м троса, способного затормозить пустую тележку на расстоянии 25м (если он изготовлен из стальных нитей с пределом текучести 100кгс на мм кв., и запас прочности 2)---1,26т,
Опять же, как насчет динамических нагрузок?

Donkey20> 3) особые самолеты не нужны, а вот носовую стойку и ее крепление, возможно, придется усилить (на сухопутном самолете), а на морском, у которого она выдерживает усилие от катапульты, возможно, и не понадобится
Именно - носовая стойка, крепление - это значительное изменение конструкции самолета. Серийные самолеты не канают. Требуется как минимум серьезная доработка.

Donkey20> 5) Компрессор, холодильник, детандер, ректификатор (или как он там называется), кислородные танки с вакуумной теплоизоляцией, ЖРД с криогенным баком... Не сложновато ли вместо одной увеличенной кастрюли-скороварки?
А не всегда сложное - хуже...
Криогенные баки вовсе не нужны, ожижители воздуха - хорошо доступный коммерческий продукт... ЖРД? Ну так тут не нужно двигателя-рекордиста... Между 200с УИ и 300с - не столь принципиальная разница, как между 200с и 20с.

А у кого это УИ 20с? У паровой тележки ок.104с (при степени расширения сопла 10) а можно увеличить Fo/F1 и еще больше сделать.

ЖРД с тягой 150тс---может и не рекордист, но двигатель не слабый, как от первой ступени РН, да и температура в камере 3802К (3529град С), а не 372град С, и температура струи соответствующая, для ВПП не полезная.

Donkey20> Для разгона самолета массой ок.30т до 75м/с (270км/ч) на дистанции 75м потребная масса тележки составляет ок.10т в снаряженном состоянии (ок.7т в порожнем), масса воды ок.3т. Длина тележки с 1 баком-котлом ок. 16,2м, с 2-мя---- 8,2м.
Donkey20> Продолжительность разбега 2с, перегрузка ок. 3,8g.

Воды маловато. Она не может вся в пар превратиться, при открытии клапанов. За 2 секунды Вам понадобится 2 тонны пара. Учитывая, что теплота парообразования в 10 раз превышает количество тепла на нагрев, то в баке необходимо иметь минимум 20 тн воды. Ну и подсчитать Рейнольдс парообразования (в данном случае число Рейнольдса говорит сколько кубометров пара образуется на квадратном метре водной поверхности в секунду)
Я, конечно, здорово забыл тепловые расчёты, но помню одно эмпирическое правило. Когда взрывается котёл тепловой электростанции, то испаряется не более 40% воды. Остальная охлаждается до температуры 100гр.

Donkey20> А у кого это УИ 20с? У паровой тележки ок.104с (при степени расширения сопла 10) а можно увеличить Fo/F1 и еще больше сделать.
Кислород-керосин - не переплюнуть.

Donkey20> ЖРД с тягой 150тс---может и не рекордист, но двигатель не слабый, как от первой ступени РН, да и температура в камере 3802К (3529град С), а не 372град С, и температура струи соответствующая, для ВПП не полезная.
Так я ж про УИ говорю. То есть, и технология может быть почти топорная, и ресурс большой.

Тяга же в 150т мне кажется завышенной по независимой причине: эти 150тс надо еще к самолету приложить. Неслабо придется самолет "поправить", чтобы его за переднюю стойку с такой силой швырять можно было. Сдается мне, более разумно взять ускорение пониже... а, впрочем, и на 150тс ЖРД с баками будет весить поменее, чем котел.

Теперь, если прикинуть все аспекты затеи и сравнить...
-- по готовности котел много хуже ЖРД. Подготовка к запуску - нагрев 3т воды на 350С, при 1МВт нагревателе это 1400 секунд, причем с момента установки котла на нагрев.
-- по опасности котел много хуже ЖРД. "Заправленый" котел содержит почти на порядок больше энергии, чем заправленые же баки ЖРД, причем в самой ее опасной форме. Так, если продырявить заправленый бак с керосином или кислородом, возможен пожар со взрывом. Но если минимальные повреждения получит котел, то ВСЯ энергия (почти гигаджоуль) будет мгновенно и неизбежно превращена в механическую работу. Фугасный эффект в пересчете на МДж такой, что тротил отдыхает, а осколки от котла приятно дополнят картину.
-- по удобству применения котел много хуже ЖРД. Недогретый котел уронит самолет, перегретый - взорвет все нафиг, при этом точный контроль температуры для устройства внешнего и таскабельного и эксплуатируемого на улице, да в полевых условиях... это задача интересная. ЖРД (особенно - если некриогенные компоненты) может стоять в полной заправленым в полной готовности часами и сутками. Для котла - это "поддержка паров". Нехалявная и небезопасная.
-- топлива котел требует почти на порядок больше. Это не совсем пустяки: мы же подразумеваем, что у нас недорогой, удаленный, редко используемый аэродром (иначе почему бы раз и навсегда просто не удлиннить бы полосу и не избавиться от проблем?).
-- вода в количестве трех тонн на запуск тоже не везде имеется;
...ну и т.д.

ЖРД почти во всем лучше. И РТТД, ИМХО, будет по многим параметрам еще лучше ЖРД... Выкидываем ненужную тележку и имеем то, что имеем.

Строго ИМХО: идея забавная, но технически и практически не реализуема.

Татарин> — по готовности котел много хуже ЖРД. Подготовка к запуску - нагрев 3т воды на 350С, при 1МВт нагревателе это 1400 секунд, причем с момента установки котла на нагрев.
Нужна не вода а пар. Значит энергии в 10 раз больше. 14 000 сек. Почти 4 часа.

Татарин>> — по готовности котел много хуже ЖРД. Подготовка к запуску - нагрев 3т воды на 350С, при 1МВт нагревателе это 1400 секунд, причем с момента установки котла на нагрев.
Бяка> Нужна не вода а пар. Значит энергии в 10 раз больше. 14 000 сек. Почти 4 часа.
Нет-нет. Именно перегретая до 375С вода.
То, что она не вся выкипит, Donkey20, надеюсь, учел.

Татарин>>> — по готовности котел много хуже ЖРД. Подготовка к запуску - нагрев 3т воды на 350С, при 1МВт нагревателе это 1400 секунд, причем с момента установки котла на нагрев.
Бяка>> Нужна не вода а пар. Значит энергии в 10 раз больше. 14 000 сек. Почти 4 часа.
Татарин> Нет-нет. Именно перегретая до 375С вода.
Татарин> То, что она не вся выкипит, Donkey20, надеюсь, учел.
Не надо надеяться. Достаточно прочитать первый постинг. Ему нужно 3 тн. пара, вот он и вскипятил 3 тн. воды. Теплота фазового превращения учтена не была.

Татарин>>>> — по готовности котел много хуже ЖРД. Подготовка к запуску - нагрев 3т воды на 350С, при 1МВт нагревателе это 1400 секунд, причем с момента установки котла на нагрев.
Бяка> Бяка>> Нужна не вода а пар. Значит энергии в 10 раз больше. 14 000 сек. Почти 4 часа.
Татарин>> Нет-нет. Именно перегретая до 375С вода.
Татарин>> То, что она не вся выкипит, Donkey20, надеюсь, учел.
Бяка> Не надо надеяться. Достаточно прочитать первый постинг. Ему нужно 3 тн. пара, вот он и вскипятил 3 тн. воды. Теплота фазового превращения учтена не была.
Тогда и вовсе опаньки.

Если мне память не изменяет, то теплота перехода порядка 400кДж/кг (в два с фигом раза меньше, чем в нагретой воде). Но по массам - хана котенку: не три тонны воды, а все шесть-семь. И котел - не 7 тонн, а раза в два тяжелее.

Не... нафиг надо...

А можно ещё проще.
Сбрасывемый ракетный ускоритель, со своим баком и парашютом.

sergey_manakov> А можно ещё проще.
sergey_manakov> Сбрасывемый ракетный ускоритель, со своим баком и парашютом.
A зачем бак и парашют? С бомбардировщика "Мираж-4", например, все ускорители (4шт.) после взлета просто так сбрасывались, на фиг.

Уважаемые Татарин и Бяка!
При 374град С (нагревание под самую критическую точку) удельная теплота парообразования 115кДж/кг, для 3т это Е1=345000кДж. Теплоемкость воды 4,19кДж/кг*град, Е1 соответствует разность температур 27,44град.


При 370град С удельная теплота парообразования 438кДж/кг, для 3т Е2=1314000кДж, Е2 соответствует разность температур 104,5град.
Отчего бы всей воде не выкипеть?

А вдруг я и вправду что-то напутал? Иначе почему до сих пор не применили, хотя бы в опытных образцах? Ведь сколько курьезных способов вертикального и укороченнго взлета опробовали!

Уважаемый Татарин, а что Вы так настаиваете на ЖРД, да еще с криогенными компонентами? Если я не ошибаюсь, криогенные ЖРД в военной технике не применяются примерно с начала 60-х годов, а в Америке вообще никакие ЖРД на не используются в военных ракетах с начала 70-х. После появления РДТТ большой тяги ниша ЖРД, тем более криогенных---космос.
С уважением, Donkey

Donkey20> Уважаемые Татарин и Бяка!
Donkey20> При 374град С (нагревание под самую критическую точку) удельная теплота парообразования 115кДж/кг, для 3т это Е1=345000кДж. Теплоемкость воды 4,19кДж/кг*град, Е1 соответствует разность температур 27,44град.
Donkey20> При 370град С удельная теплота парообразования 438кДж/кг, для 3т Е2=1314000кДж, Е2 соответствует разность температур 104,5град.
Donkey20> Отчего бы всей воде не выкипеть?

Число Рейнолдса считать надо. Чтобы определить поверхность парообразования. Вам же кавитационный взрыв не нужен? А я формулу не помню.
Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/ кг х°С ; удельная теплота парообразования воды L = 2,26 х 10 6 Дж/ кг
3000 кг*2,26*1000000=6.780.000 кдж._ колич. энергии, необходимой для испарения 3 тн воды при 374 град.
3000кг*4,2кдж/кг*374град=4.712.400кдж.-колич. энергии, необходимой для нагрева воды с 0 до 374 град.

Уже ясно, что вся вода не испарится, даже если остатки до 0 град. остынет.

Да, факт, подвела меня память... Действительно - 2.3МДж. Столько не запасти.

Уважаемый Бяка, "удельная теплота парообразования воды
L = 2,26 х 10⁶ Дж/ кг"---это при 100град С! А при 370град С---438кДж/кг (в 5,15 раз меньше), при 374град С---115кДж/кг (в 19,6 раз меньше).

Была похожая тема (только совсем наоборот) в "Научно-техническом форуме" по поводу конденсации воздуха Задачка по термодинамике: сжижение воздуха

Donkey20> Уважаемый Бяка, "удельная теплота парообразования воды
Donkey20> L = 2,26 х 10⁶ Дж/ кг"---это при 100град С! А при 370град С---438кДж/кг (в 5,15 раз меньше), при 374град С---115кДж/кг (в 19,6 раз меньше).

Диаграмм Рамзина под рукой нет? Там бы глянуть.

Ну хорошо. С ростом температуры энергия фазового перехода уменьшается. Насколько я помню, при определённой температуре и давлении эта энергия равна нулю.

Остался маленький вопросик. Площадь "зеркала" парообразования.

Бяка> Диаграмм Рамзина под рукой нет? Там бы глянуть.
Есть Диаграмма J-d влажного воздуха
А что с ней делать, если она предназначена для ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, а у нас тут чистый водяной ПАР и вода?

Бяка> 1) Ну хорошо. С ростом температуры энергия фазового перехода уменьшается. Насколько я помню, 2)при определённой температуре и давлении эта энергия равна нулю.
Бяка> Остался маленький вопросик. 3) Площадь "зеркала" парообразования.

1)это действительно хорошо (см.график)

2)при 374,15град С и 225,65атм (критические параметры)

3) точно определить---надо в книжке искать площадь сечения цилиндра наклонной плоскостью. Примерно 0,3-0,4м кв. А что дальше с ним (зеркалом) делать? Интуитивно я чувствую, что чем больше поверхность испарения, тем быстрее испаряется, но это при нормальных (более-менее) условиях, например, в чайнике. А у нас не совсем чайник (если это только не я), Р=220атм

Вот и чудненько. Начиная с 374,15 градусов свойства воды и пара не отличаются. Чтобы работать с газом и не заморачиваться с фазовыми превращениями, необходимо, чтобы конечная температура газа(пара) была не ниже 374,15градусов.
Из школьного курса физики известно, что при сжатии газа в 2 раза, температура увеличивается на 273 градуса, а при расширении - уменьшается. Конечное давление в реактивной струе - 1 атмосфера. Температура - 375 градусов цельсия. Осталось определить необходимую температуру воды в баке, до дросселирования.

Получаем те же 220 атмосфер и 375 градусов. И конструкцию сопла в виде трубы постоянного диаметра, заглушенную с одного конца.

Сейчас схожу в магазин, а по дороге подумаю.

"Конечное давление в реактивной струе - 1 атмосфера." Это почему? Давление в камере 220атм, степень расширения сопла 1:10, пр-с считаем адиабатическим (на самом деле он политропный, но это слишком сложно), Рвых=12,4атм

А почему бы не совместить?
Т.е. в сопло идёт водо-кислород-керосиновая смесь, оптимальную температуру выхлопа надо считать, но возможно - чуть больше 100°...

Dem_anywhere> А почему бы не совместить?
Dem_anywhere> Т.е. в сопло идёт водо-кислород-керосиновая смесь, оптимальную температуру выхлопа надо считать, но возможно - чуть больше 100°...

Уважаемый Dem_anywhere, конечно, это можно, схема отработанная на парогазовых торпедах (для питания двигателя), однако не простая, много там всего (четверной клапан, парогазогенератор, трубопроводы и т.д.)


Вообще, все предлагают вместо паровой тележки что-нибудь другое: кто связку огромных ДТРД, кто ЖРД от ракеты-носителя,паргазовую установку...
Чувствую, не понравилась моя СЛИШКОМ ПРОСТАЯ тележка уважаемым участникам форума. Печально.

Dem_anywhere> оптимальную температуру выхлопа надо считать, но возможно - чуть больше 100°...

Температуру можно регулировать в широких пределах за счет настройки того самого четверного клапана

Ее с катапультой скрестить надо, мобильной.