[image]

Кварцевая водородная горелка

Теги:космос
 
+
+1 (+2/-1)
-
edit
 

Xan

координатор

По случаю первого апреля (прошедшего) попробую поджечь! :)

Возможная самоделка на водороде с кислородом.
Несмотря на "огромные баки с водородом", УИ у водорода большой, даже если всё плохо.

"Плохо" — это (например) отношение водорода к кислороду по массе 1:2 (по объёму 8:1).
И давлении в камере всего 20 атмосфер.

При таком отношении температура получается 1800 кельвинов, что всего на 275 градусов выше рабочей температуры плавленного кварца.
Поэтому достаточно стенки чуть-чуть охлаждать и кварц будет работать бесконечно долго.
Рубашка двигателя может начинаться около критики (ниже не надо) и быть совершенно примитивной.
Лишь бы вскипятить водород.
Форсунка — просто кольцевой зазор между горячей стенкой камеры и внешней стенкой.
А в торце по оси двигателя единственная форсунка кислорода.

Стеклодув — профессия не очень редкая, хотя и реже токаря, но его можно достаточно быстро вырастить в своих рядах.
А прозрачный двигатель на стенде — это ж КЛАССНО!!! :D

Высокое давление полезно у земли, пока атмосфера густая.
Но его трудно делать.
При 20 атм УИ © от высоты (км) получается примерно такой:
0 — 333
7 — 363
12 — 379
22 — 407
29 — 422 — здесь при расширении 90.
Ну, на низких высотах надо помогать потоку отрываться, чтоб УИ не сильно терять.
Потому что на всю ракету/ступени хочется всего один двигатель.

В общем бред такой:
Огромный водородный бак сверху. В нём 3/4 водорода.
Под ним бак поменьше, в нём 1/4 водорода.
Под ним бак ещё меньше — с кислородом. Один на весь кислород.
Потом полезная нагрузка.
Потом клапаны-насосы.
И двигатель.

Перед стартом всё помещается в теплоизолированный контейнер.
И заправляется.
Кислорода не на весь объём, а в пустоту гелий для наддува. Атмосфер пять.
А водород — чтоб "из ушей потекло". И в верхней части водородного бака включается электронагреватель, чтоб нагреть 1..2% водорода градусов на 7...10.
Слой водорода вскипает и создаёт давление наддува.
Открывается нижняя крышка контейнера.
Открываются клапаны и зажигание. Пока только на наддуве.
Если всё красиво не взорвалось, то включаются насосы и давление поднимается до 20 атм.
Верхняя крышка контейнера открывается и полетели.

Теплоизоляция верхнего бака тонюсенькая, так что водород начинает греться об воздух и кипеть. И поддерживает наддув.
Водород из верхнего бака перетекает в нижний.
А когда верхний опустеет, он отстреливается и улетает вверх и в сторону.
Это, примерно, где воздуха уже совсем мало.

Вместе с баком улетают: нижний обтекатель, батарейки, силовая электроника и моторчики.
Насосы остаются, но уже не качают.
Давление в двигателе создаётся только наддувом (несколько маленьких атмосфер).

=====

Двигатель должен уметь качаться по X и Y.
Кроме того, поскольку ракета аэродинамически неустойчивая (легкий бак сверху), на обтекателе бака, на самом верху, аэродинамические рули.
   55

Полл

литератор
★★★★★
Xan> Кроме того, поскольку ракета аэродинамически неустойчивая (легкий бак сверху), на обтекателе бака, на самом верху, аэродинамические рули.
Я думал, коли ракета аэродинамически неустойчива, ей нужны стабилизаторы снизу. Все равно ты вместе с баком собираешся в том числе нижний обтекатель отстреливать.
   66.066.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Не понимаю, зачем и причём это в Космическом?
Ну ладно в Ракетомодельном, в Химии - но тут-то ...?

Xan> Стеклодув — профессия не очень редкая, хотя и реже токаря, но его можно достаточно быстро вырастить в своих рядах.

Увы, уже очень :(
А кварцедув, как ни крути - высшая квалификация стеклодува.
   51.051.0
RU spam_test #06.04.2019 20:17  @Полл#06.04.2019 18:56
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


Полл> Я думал, коли ракета аэродинамически неустойчива, ей нужны стабилизаторы снизу.
Если стабилизация активная, то нет. Выигрываем в сопротивлении, т.к. габариты меньше можно у поверхностей.
   73.0.3683.8873.0.3683.88
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


Fakir> А кварцедув, как ни крути - высшая квалификация стеклодува.
Лабораторная посуда как делается?
   73.0.3683.8873.0.3683.88
RU Бывший генералиссимус #06.04.2019 22:52  @Xan#06.04.2019 18:17
+
-
edit
 
Xan> По случаю первого апреля (прошедшего) попробую поджечь! :)
Xan> Возможная самоделка на водороде с кислородом.

Xan> При таком отношении температура получается 1800 кельвинов, что всего на 275 градусов выше рабочей температуры плавленного кварца.

Если иметь доступ к электронно-лучевой печке, можно добыть ниобия из конденсаторов, переплавить его там, и изготовить из него камеру сгорания. Её можно делать целиком неохлаждаемой, при температуре даже 2000 кельвинов ниобий держит достаточную механическую нагрузку.
Для углеводородных топлив цельнониобиевые неохлаждаемые камеры могут работать только в импульсном режиме, а для кислород-водородных, тем более, с избытком водорода, можно работать в стационарном режиме с радиационным охлаждением.
Там будет две проблемы - как заэкранировать тепловое излучение, и как теплоизолировать не-ниобиевые несущие части от ниобиевых. Графит не подойдёт, он слишком теплопроводен, а керамика боится вибрации.
   73.0.3683.8673.0.3683.86

Xan

координатор

Fakir> Не понимаю, зачем и причём это в Космическом?
Fakir> Ну ладно в Ракетомодельном, в Химии - но тут-то ...?

Водород для ракетомодельного — слишком! :)
И это уже не моделька нисколько.

Fakir> Увы, уже очень :(
Fakir> А кварцедув, как ни крути - высшая квалификация стеклодува.

Ещё остались доступные! :)
Ну и мне не кажется, что это НЕ недостижимое искусство.
   55
Это сообщение редактировалось 07.04.2019 в 05:46
KZ Xan #07.04.2019 05:46  @Бывший генералиссимус#06.04.2019 22:52
+
-
edit
 

Xan

координатор

Б.г.> Если иметь доступ к электронно-лучевой печке,

Это несколько труднее газовой горелки. :(

Б.г.> при температуре даже 2000 кельвинов ниобий держит достаточную механическую нагрузку.

Первая колонка — граммы водорода на 16 граммов кислорода;
Вторая — кельвины;
третья — УИ:
8 1799 414.8 — кварц
7 2001 422.7
6 2253 430.4 — ниобий
5 2569 436.9
4.2 2956 439.2 — оптимальный
Как видно, от большого избытка водорода теряется всего несколько процентов УИ, зато температура становится "кварцевой".
   55

Xan

координатор

Полл>> Я думал, коли ракета аэродинамически неустойчива, ей нужны стабилизаторы снизу.
s.t.> Если стабилизация активная, то нет. Выигрываем в сопротивлении, т.к. габариты меньше можно у поверхностей.

Конечно — активная.
И чем выше вперёд вынести рули, тем легче рулить.
   55

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Xan> Водород для ракетомодельного — слишком! :)

А кварцевый ЖРД - для Космического чересчур!

Xan> Ещё остались доступные! :)

Где как. В Мск зверь редкий до невозможности. Недовымерший прячется по заповедным дебрям. Живьём я видел только одного (и не кварцедува), хотя искал.
Местами умеют на готовых линиях делать разное из стекла и кварца, но очень узкую номеклатуру (типа трубки) чисто под свои нужды. Произвольной (и хитрой) формы уже не сделают.

Xan> Ну и мне не кажется, что это НЕ недостижимое искусство.

Создание Сатурна-V тоже не недостижимое искусство. Однако ж - ...

Снасть нужна. Горелки (а тут еще и без кислородного дутья фиг обойдёшься, причём горелка только водородная! как, уже нужен почти ЖРД?!).
   51.051.0
Это сообщение редактировалось 07.04.2019 в 09:04

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Xan> 8 1799 414.8 — кварц
Xan> Как видно, от большого избытка водорода теряется всего несколько процентов УИ, зато температура становится "кварцевой".

У него температура размягчения ЕМНИС где-то 1500-1700 С.
Нормальная длительная эксплуатация кварцевого изделия при температурах не выше 1100 С.
А у тебя по условию задачи нехилые такие мехнагрузки.
Как думаешь - долго ли твоя камера не расползётся нафиг под внутренним давлением хотя бы в пару атмосфер даже при 1500 С?
   51.051.0

Полл

литератор
★★★★★
Мне не нравится в предложенном проекте аэродинамически неустойчивая схема и схема отделения.
Про аэродинамику уже говорил, повторяться не буду.
По отделению. Сброс елды сверху вбок это вращающие моменты как для активной ступени, так и для сбрасываемого бака, и чтобы части не ударились друг об друга придется сильно постараться. То есть ставить двигателя увода на баке, возможно - двигателя компенсации разворачивающего импульса на ступени.
Сброс бака вперед - это гашение двигателя или перевод его в режим тления. И то, и другое - дополнительная сложность и масса.

Мое предложение - выполнить ракету с двумя сбрасываемыми водородными баками по бокам.
Это позволит уйти от аэродинамически неустойчивой схемы, сделает намного проще сброс пустых баков и топливных насосов высокого давления с АКБ (которые объединяются в один боковой блок), позволит использовать водородные баки одного размера (по 35% от потребного объема запаса водорода).
Недостатки предлагаемой схемы: увеличится мидель, то есть возрастут аэродинамические потери, усложнится схема подачи топлива, потребуется система регулировки (уравнивания) расхода.

Схема ракеты станет ближе к классической: сверху головная часть с ПН, общий бак кислорода, верхний силовой пояс - к которому крепятся верхушки боковых блоков, бак водорода, нижний силовой пояс - к которому крепятся нижние концы боковых блоков и двигатель.

У меня вопрос, как предлагается рулить по крену?
   66.066.0

Xan

координатор

Xan>> Как видно, от большого избытка водорода теряется всего несколько процентов УИ, зато температура становится "кварцевой".
Fakir> У него температура размягчения ЕМНИС где-то 1500-1700 С.

У бурановской плитки температура 1250 С.
У смеси 1:2 температура горения 1525, что на 275 выше, чем 1250.
Однако кварцевая стенка будет охлаждаться и с внешней стороны, и изнутри завесой — если горение организовать неравномерно по сечению камеры.

Fakir> А у тебя по условию задачи нехилые такие мехнагрузки.

Нагружена (на разрыв) холодная внешняя трубка.
Район критики нагружен на сжатие.
Около критики можно "вклеить" диафрагму, чтоб скорость потока водорода увеличить.

Картинка: цельнокварцевая посудина, а внизу сопловой насадок, да хоть из жестянки! :)
Его надо бы сдвигаемым сделать, чтоб движок был "всевысотный".
Прикреплённые файлы:
q.png (скачать) [435x661, 6 кБ]
 
 
   55
RU Cormorant #07.04.2019 12:53  @Бывший генералиссимус#06.04.2019 22:52
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★★
Б.г.> Если иметь доступ к электронно-лучевой печке, можно добыть ниобия из конденсаторов,

В кинескопах маска делалась из ниобия
   71.0.3578.9971.0.3578.99
RU Бывший генералиссимус #07.04.2019 13:36  @Cormorant#07.04.2019 12:53
+
-
edit
 
Б.г.>> Если иметь доступ к электронно-лучевой печке, можно добыть ниобия из конденсаторов,
Cormorant> В кинескопах маска делалась из ниобия

У меня другие сведения. Маска делалась из ковара, обеспечивавшего одинаковый ТКЛР со стеклом. Я сам проверял - в 61ЛК3Ц маска магнитилась. Мой школьный друг жил в доме, где на первом этаже была мастерская по ремонту телевизоров, и кинескопные маски тогда для меня дефицитом не были.
   73.0.3683.8673.0.3683.86

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Xan> У бурановской плитки температура 1250 С.

И причём тут Курский вокзал?

Xan> У смеси 1:2 температура горения 1525, что на 275 выше, чем 1250.

При такой температуре кварц уже поплывёт нафиг. Особенно под значимой нагрузкой.

Xan> Однако кварцевая стенка будет охлаждаться и с внешней стороны, и изнутри завесой — если горение организовать неравномерно по сечению камеры.

Охлаждаться с внешней стороны? Ты это всерьёз что ли? :eek:
1. У кварца отвратительная теплопроводность.
2. У кварца весьма низкий (на порядок ниже обычных стёкол), но всё же отличный от нуля КТР. И перепад температур выше 1000 он не выдержит.

Ну и до кучи при температурах от 500 С кварц чувствителен к загрязнению - пылинки всякие и всё такое. Легко приводят к неоднородностям с фатальными для целостности последствиями.

Xan> Нагружена (на разрыв) холодная внешняя трубка.
Xan> Район критики нагружен на сжатие.

Пофигу, вообще любая значимая нагрузка - даже не обязательно нескомпенсированная - при таких температурах будет приводить к тому, что кварц поплывёт.
   51.051.0
+
-
edit
 

Naib

опытный

s.t.> Лабораторная посуда как делается?

Автоматом, как бутылки. Она же стеклянная, а не кварцевая. Мелочёвка типа кривых пипеток может и вручную.
   73.0.3683.8673.0.3683.86

Naib

опытный

Xan> Ещё остались доступные! :)
Xan> Ну и мне не кажется, что это НЕ недостижимое искусство.

Да как сказать...

"Волосатого" кварца полно, и паяется он не суперсложно. Без водорода точно.
А вот прозрачные кварцевые поделия - большая редкость нынче.
   73.0.3683.8673.0.3683.86

Xan

координатор

Xan>> У бурановской плитки температура 1250 С.
Fakir> И причём тут Курский вокзал?

А она из чего сделана?

Xan>> У смеси 1:2 температура горения 1525, что на 275 выше, чем 1250.
Fakir> При такой температуре кварц уже поплывёт нафиг. Особенно под значимой нагрузкой.

Я имел в виду, чтоб получить температуру стенки не выше 1250.
Ну, сделать завесу, если теплопроводности не хватает.
Увеличить количество водорода, чтоб холоднее получилось.

Ты, я вижу, не любишь бред про самодельные ракеты!!! :D
   55

spam_test

аксакал


Xan> Ты, я вижу, не любишь бред про самодельные ракеты!!! :D
Но он указывает на другое, материал то не имеет четко выраженной температуры плавления. Собственно, его при каких температурах дуют? Не случится так, что вместо двигателя получится только турбостеклодув?
   73.0.3683.8873.0.3683.88

Xan

координатор

s.t.> Но он указывает на другое, материал то не имеет четко выраженной температуры плавления.

У стеклодувов есть термин "короткое стекло". У которого рабочий интервал температуры маленький.
И кварц считается самым коротким стеклом.

Из стеклодувной книжки: температура размягчения 1500, рабочая температура 1750...1800, интервал всего 50 градусов.
Из другого источника: рабочая температура 1250.
   55

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Naib> "Волосатого" кварца полно, и паяется он не суперсложно. Без водорода точно.

Но уж всяко не без кислородного дутья.
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Xan> А она из чего сделана?

Ранняя версия да, кварцевое волокно, но там и ограничения по механическим нагрузкам чётко оговорены.
А главное - это было волокно, и тонкое. Не сплошной материал, у которого минимальный локальный дефект/изменение прочности - и привет.

Xan> Я имел в виду, чтоб получить температуру стенки не выше 1250.
Xan> Ну, сделать завесу, если теплопроводности не хватает.

...после чего вся затея сразу начинает терять смысл, не так ли?

Но есть и еще нюанс, еще раз напомню: кварц не держит перепада температур больше 1000 градусов. Даже без нагрузки.
Т.е. не пришлось бы его еще снаружи подогревать :D - теплопроводность-то низкая.

Xan> Ты, я вижу, не любишь бред про самодельные ракеты!!! :D

Угу, по обоим пунктам )
   51.051.0

Naib

опытный

Fakir> Но уж всяко не без кислородного дутья.

Разумеется.
Но вот наши стеклодавы, к примеру, вовсю поддувают кислород и при пайке обычного стекла.
   73.0.3683.8673.0.3683.86
RU Cormorant #08.04.2019 08:57  @Бывший генералиссимус#07.04.2019 13:36
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★★
Б.г.> У меня другие сведения. Маска делалась из ковара, обеспечивавшего одинаковый ТКЛР со стеклом.

Угу. Сейчас сетку из телевизорного кинескопа магнитом пощупал - магнитится.
Читал про ниобий в кинескопах в статье на хабре. Возможно, в некоторых мониторах.
   71.0.3578.9971.0.3578.99

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru