Кварцевая водородная горелка

Б.г.>> У меня другие сведения. Маска делалась из ковара, обеспечивавшего одинаковый ТКЛР со стеклом.
Cormorant> Угу. Сейчас сетку из телевизорного кинескопа магнитом пощупал - магнитится.
Cormorant> Читал про ниобий в кинескопах в статье на хабре. Возможно, в некоторых мониторах.

Если такие мониторы реально существовали, отличить от обыкновенных их было бы несложно - у них не было бы петли размагничивания вокруг экрана. Поскольку я таких не встречал, ... ...
Нет, ниобий значительно дешевле тантала, и, в принципе, на общей цене кинескопа ниобиевая маска сказалась бы чувствительно, но не катастрофически. Но - зачем?..

Xan> По случаю первого апреля (прошедшего) попробую поджечь!
Вернемся к теме.
А какая размерность самоделки предполагается?

Б.г.>>> У меня другие сведения. Маска делалась из ковара, обеспечивавшего одинаковый ТКЛР со стеклом.
Cormorant>> Угу. Сейчас сетку из телевизорного кинескопа магнитом пощупал - магнитится.
Cormorant>> Читал про ниобий в кинескопах в статье на хабре. Возможно, в некоторых мониторах.

Сейчас я припоминаю, что читал про ниобиевые маски некоторых кинескопов особо высокого разрешения, но это было в советской научно-популярной книжке, на бумаге, ещё когда я был школьником или студентом 1-го курса, и никаких следов этой книжки в интернете я найти не смог.

Xan>> По случаю первого апреля (прошедшего) попробую поджечь!
Полл> Вернемся к теме.
Полл> А какая размерность самоделки предполагается?

От нескольких килограммов на старте.
Ну, до десятков, когда можно какой-нибудь кубсат забросить.
Или 100-граммовый луноход на Луну.

Б.г.> Сейчас я припоминаю, что читал про ниобиевые маски некоторых кинескопов

Заграница Алиэкспресс нам поможет!
(Niobium пластины высокой чистоты 99.98% для лабора с бесплатной доставкой на AliExpress.com)

Полл> Сброс бака вперед - это гашение двигателя или перевод его в режим тления. И то, и другое - дополнительная сложность и масса.

Почему?
Движки на голове дёрнули бак и всё.
Клапал перелива закрылся, режим двигателя не поменялся.
Или, даже, бак отстегнулся, давлением наддува его выталкивает из соединения с нижним, и остатками газообразного водорода реактивно дёргает вперёд. В качестве бреда.

Полл> Мое предложение - выполнить ракету с двумя сбрасываемыми водородными баками по бокам.
Полл> Это позволит уйти от аэродинамически неустойчивой схемы,

Это не проблема. Если рули большие и реагируют быстро — наплевать на неустойчивость.

Полл> У меня вопрос, как предлагается рулить по крену?

В воздухе — аэрорулями.
В вакууме можно газовыми рулями, вынесенными за пределы струи, чтоб только чуть цеплялись. Так как большого момента не нужно.
Или двигателями ориентации, они всё равно нужны, чтоб в паузе не кувыркаться.

Верхний бак с батарейками и моторчиками можно сделать самоспасаемый — рули у него есть, пусть домой летит!

Кстати, если лететь на Луну, можно прямо вверх стрелять, без наклонного вывода на орбиту. Водородному баку очень недолго надо будет водород хранить.

Б.г.>> Сейчас я припоминаю, что читал про ниобиевые маски некоторых кинескопов
Xan> Заграница Алиэкспресс нам поможет!
Фигня какая-то. Фольга 50 микрон, камеру диаметром миллиметра три из неё, наверно, можно сделать...
А, если делать вытяжкой, как делают все бесшовные трубы, толщина ещё уменьшится в разы...

Полл>> Сброс бака вперед - это гашение двигателя или перевод его в режим тления. И то, и другое - дополнительная сложность и масса.
Xan> Почему?
Xan> Движки на голове дёрнули бак и всё.
Xan> Клапал перелива закрылся, режим двигателя не поменялся.
Xan> Или, даже, бак отстегнулся, давлением наддува его выталкивает из соединения с нижним, и остатками газообразного водорода реактивно дёргает вперёд. В качестве бреда.
Потому что лучшее устройство, самое надежное, самое легкое - это устройство, которого нет.
Движки увода это и масса, и дополнительная точка отказа.
Предложение сделать водородный бак высокого давления малой массы разборной конструкции, с быстро отъемным днищем я не обсуждаю, поскольку таких баков или баллонов ни разу в жизни не видел. Ты можешь исправить мою неграмотность.

Полл>> Это позволит уйти от аэродинамически неустойчивой схемы,
Xan> Это не проблема. Если рули большие и реагируют быстро — наплевать на неустойчивость.
Если рули большие - они тяжелые и создают большое аэродинамическое сопротивление. Если вдобавок ими нужно быстро рулить - требуются мощные приводы для них и много энергии для них.
Плюс потребуется ЭДСУ, способная рулить. И все это в добавок к основной системе управления, которая будет рулить носителем за атмосферой.

Xan> В вакууме можно газовыми рулями, вынесенными за пределы струи, чтоб только чуть цеплялись. Так как большого момента не нужно.
Xan> Или двигателями ориентации, они всё равно нужны, чтоб в паузе не кувыркаться.
Чтобы не кувыркаться в паузе, используется закрутка. Она же позволяет избавится от нужды в многоканальной системе управления - на старте закручиваемся с запасом, и теперь нам достаточно исполнительного элемента, отклоняющего ракету по одной оси. При большой нужде - даже лишь в одну сторону.
Заодно это же избавит от вопроса с отводом сброшенных боковых баков - их унесет центробежной силой.
Возможно, потребуется система успокоения для ПН перед отделением - но это уже второй вопрос. И у нас будет газ наддува, который можно сбросить через сопла на боку, чтобы остановить вращение носителя.

Xan> Верхний бак с батарейками и моторчиками можно сделать самоспасаемый — рули у него есть, пусть домой летит!
Моторчики придется ставить на топливной магистрали, идущей в двигатель - если ты не хочешь делать бак, рассчитанный на полное давление, которое даст насос.
Тянуть магистраль высокого давления на самый верх ракеты будет тяжело по массе.
Если же разнести электронасос высокого давления, поставив его возле двигателя, и АКБ в верхнем сбрасываемом баке, потребуется кабель высокого напряжения и разъем для расстыковки.
Это все, конечно, возможно. Но если можно обойтись без всего этого - то лучше обойтись.
А поместив электронасос с АКБ в боковой блок вместе с баком водорода, без всего этого можно обойтись.
Кстати, ресурс водородного бака высокого давления и малой массы будет малым. Особой выгоды от его многоразовости не будет.

Xan> Кстати, если лететь на Луну
Для начала предлагаю определится с масштабом носителя.


На сегодня используются кубосаты от 1 юнита до 12. Это габариты от 100х100х113,5 мм до 200х200х340,5 мм, масса от 1,33 кг до 17 кг.
Однако для кубосатов нужны транспортно-пусковые контейнеры, которые существенно добавляют и габариты, и массу, вот, к примеру, такой контейнер P-POD на 3 юнита:

Соответственно, минимальные габариты ПН около 150х150х200 мм при массе около 2 кг, максимальные - 250х250х440 мм при массе около 20 кг.

Б.г.> Фигня какая-то. Фольга 50 микрон
Как будто в гипотетических масках его больше.

Xan>> Заграница Алиэкспресс нам поможет!
Б.г.> Фигня какая-то. Фольга 50 микрон, камеру диаметром миллиметра три из неё, наверно, можно сделать...

Там не только фольга. Ссылка, вроде, была на 0.2 мм.

Ну и там всякая проволока есть и прочее.

Б.г.> Фигня какая-то. Фольга 50 микрон, камеру диаметром миллиметра три из неё, наверно, можно сделать...
Ну, всё же, во имя справедливости, там есть и 0,2 мм, а если этого мало, то есть Niobium plate ASTM B392 niobium sheet 3mm*1000mm*2000mm,Nb content(%):99.95%,free shipping-in Abrasives from Tools on Aliexpress.com | Alibaba Group

Xan>>> Заграница Алиэкспресс нам поможет!
Б.г.>> Фигня какая-то. Фольга 50 микрон, камеру диаметром миллиметра три из неё, наверно, можно сделать...
Xan> Там не только фольга. Ссылка, вроде, была на 0.2 мм.
Xan> Ну и там всякая проволока есть и прочее.

Ниобий, по сравнению с кварцем, увеличивает УИ на 7% и уменьшает водородный бак на 30%.

Стоит ли оно того — вопрос!

Xan> Картинка: ... да хоть из жестянки!

При такой конструкции и переизбытке водорода - нужен ли кварц? Особенно если внутреннюю стенку сделать решетчатой, для создания завесы.
Молибден - не лучше чем ниобий?

hsm> Молибден - не лучше чем ниобий?
У тебя есть знакомые, работающие с молибденом?

Б.г.>> Фигня какая-то. Фольга 50 микрон
s.t.> Как будто в гипотетических масках его больше.

Не знаю, коваровая маска была 100-150 мк. В зависимости от размера экрана.

Полл> У тебя есть знакомые, работающие с молибденом?

Нет, с ниобием - тоже нет. Но молибден дешевле (поиск даже на "тантал цена" результаты выдает), методы обработки - надо разработать, адекватные задаче!

Вопрос остаётся - а нужна ли такая сверхтермостойкая экзотика при таком переизбытке водорода? - Может можно контрукцией камеры обойтись более доступными материалами?

Все дальнейшие размышления, понятно, для коммерческого использования.
Хотя можно было бы сделать просто для "фана".

Полл> На сегодня используются кубосаты от 1 юнита ... масса до 17 кг.

Ну, не надо на самые большие замахиваться!
И контейнер не нужен.
И специальные требования к кубичности не нужны, поэтому спутник может быть более рационально сделан и его вес может быть меньше.
И вместо 50 килобаксов можно брать гораздо меньше!!!

Пусть нужна характеристическая скорость 11000.
Пусть УИ 4000.
e^(11/4) = 15.64
Пусть ПН = 1 кг и остаток ракеты тоже 1 кг.
Тогда стартовый вес 31.28, из них 29.28 топливо.
Его плотность при 1:2 равна 0.1917, объём 29.28 / 0.1917 = 153 литра. 13 вёдер жидкого водорода.
Если диаметр баков 250 мм, то их длина будет 3.1 метра.
Закругления баков ещё 0.25 метра, обтекатель полметра, ПН, движок — метра четыре с половиной вся ракета.

— Легко переносится одним рабом!

Полл> Если рули большие - они тяжелые и создают большое аэродинамическое сопротивление.

Пока ракета летит без косой обдувки, сопротивление рулей гораздо меньше сопротивления корпуса.
А рули как раз и нужны, чтоб направлять ракету вдоль ветра.
Интенсивно рулить они будут при переходе из одного слоя воздуха в другой, когда резко меняется направление ветра.
А это может быть порядка 70 м/с, если струйное течение подвернётся.
Но если на разведку погоды сначала отправлять квадрокоптер, то можно в такое и не вляпываться.

Полл> Если вдобавок ими нужно быстро рулить - требуются мощные приводы для них и много энергии для них.

Ну не мощнее, чем насосам!!!
Есть полно самых разных рулевых машинок. Со скоростью перекладки порядка 0.1 секунды.
Вообще, я считаю, что применять надо самую махровую бытовуху. Потому что она легче всякого "космического".

Полл> Чтобы не кувыркаться в паузе, используется закрутка. Она же позволяет избавится от нужды в многоканальной системе управления - на старте закручиваемся с запасом, и теперь нам достаточно исполнительного элемента, отклоняющего ракету по одной оси. При большой нужде - даже лишь в одну сторону.

Что-то я сильно сомневаюсь в жизненности закрутки.
И в необходимости.
Не перед стартом же закручивать?
А в полёте закручивать не проще, чем ориентировать в нужном направлении.

Мысли по микродвигателям ориентации на холодном газе привели меня к системе массой около 10 граммов.

Картинка:
Наверху рули;
Верхний бак втыкается в нижний, а в нижнем клапан;
Нижние потроха прикрыты нижним обтекателем, который сбрасывается, возможно, раньше верхнего бака;
Вместе с нижним улетают моторчики, электроника, батарейки. Вот его можно попробовать спасти.

Ну как бред?!

hsm> Нет, с ниобием - тоже нет.
Ниобий достаточно широко используется и обрабатывается.
То есть такие знакомые есть.

hsm> Вопрос остаётся - а нужна ли такая сверхтермостойкая экзотика при таком переизбытке водорода?
При термостойкой экзотике можно сократить на 30% объем бака водорода при росте ПН. При той же массе ПН можно сократить объем бака водорода и бака кислорода, массу двигателя - то есть массу носителя в общем.
Поскольку стартовая масса носителя крутится в районе тонны - сотен килограмм, смысл заниматься сокращением потребной массы водорода, кислорода и всего носителя есть.

Xan> И контейнер не нужен.
Ты хочешь замахнуться на создание нового стандарта наноспутников?

Xan> Пусть ПН = 1 кг и остаток ракеты тоже 1 кг.

Xan> Его плотность при 1:2 равна 0.1917, объём 29.28 / 0.1917 = 153 литра. 13 вёдер жидкого водорода.
Xan> — Легко переносится одним рабом!
Покажи мне бак жидкого водорода на 12 ведер, способный выдержать хотя бы 5 атмосфер, который весит 1 кг?

Xan> Пока ракета летит без косой обдувки, сопротивление рулей гораздо меньше сопротивления корпуса.
Пока ракета летит куда нужно - рули вообще не нужны. В общем, смотрю я на твой рисунок, и понимаю, что рули ты поставил на верху ракеты чисто из любви к прекрасному- ничто не мешало их поставить вместе с насосами внизу ракеты.

Xan> Что-то я сильно сомневаюсь в жизненности закрутки.
Удивительное заявление от ракетомоделиста, если я правильно помню, на самом деле.

Xan> А в полёте закручивать не проще, чем ориентировать в нужном направлении.
Намного проще. Закрутить нужно один раз. А поддерживать ориентацию нужно постоянно.
В общем, даже КА частенько закручивают именно для сохранения ориентации. А уж в легких ракетах закрутка - обычный способ.

Xan> Верхний бак втыкается в нижний, а в нижнем клапан... Ну как бред?!



Все же предлагаю определиться с размерностью носителя.
Мое ИМХО - имеет смысл брать целью максимум, 12U, 20 кг. Сокращение массы ПН в этой размерности уменьшит массу носителя совсем не линейно, то есть сокращение массы ПН на порядок, до минимума в 2 кг, скорее всего позволит сократить массу носителя всего раза в два, а может и менее.

hsm> Вопрос остаётся - а нужна ли такая сверхтермостойкая экзотика при таком переизбытке водорода? - Может можно контрукцией камеры обойтись более доступными материалами?

Ну вот если на картинке (Кварцевая водородная горелка [Xan#07.04.19 12:07]) из ниобия сделать ещё более внутреннюю стенку, чтоб часть холодного водорода текла между ниобием и кварцем, то и ниобию будет чуть легче, и кварцу.
И тогда можно будет повысить температуру и уменьшить водородный бак.

Xan>> И контейнер не нужен.
Полл> Ты хочешь замахнуться на создание нового стандарта наноспутников?

Хочу отменить стандарт кубсат.
Он же существует исключительно для попутного вывоза.
Кубы, салазки, контейнеры с пружинами, большие батарейки низзя, химию низзя.
Если стандарт отменить, спутники станут дешевле и разнообразнее, запуск станет дешевле, можно демпинговать и получать сверхприбыль!

Полл> Покажи мне бак жидкого водорода на 12 ведер, способный выдержать хотя бы 5 атмосфер, который весит 1 кг?

Не 12, а только 3. Это который в космос улетает.
А сколько пластиковая бутылка держит?
Мне кажется, примерно около того и будет.

Полл> Пока ракета летит куда нужно - рули вообще не нужны.

Как сделать, что "куда нужно"?

Полл> В общем, смотрю я на твой рисунок, и понимаю, что рули ты поставил на верху ракеты чисто из любви к прекрасному

Ты неправ. Совершенно.
К неустойчивой ракете выгоднее всего приделывать рули там, где от них требуется минимальная сила.
А это — как можно дальше от центра масс — именно тогда плечо будет максимальным, а сила минимальной.
Таки да — длиннющая палка на носу и где-то там, далеко-далеко, рули.
Или на хвосте. Но тогда палка должна быть ещё длиннее (на длину ракеты) и рули будут работать в испорченном воздухе.
Поэтому реально на носу, но без особого выпендрёжа с длинной палки.

Полл> ничто не мешало их поставить вместе с насосами внизу ракеты.

Около центра масс рули должны быть очень большими и сильными.
Потому что плечо маленькое.
Ну ты же арифметику в школе проходил!

Полл> Намного проще. Закрутить нужно один раз. А поддерживать ориентацию нужно постоянно.

Если система ориентации есть и работает, то закрутка нафиг не нужна.

Полл> А уж в легких ракетах закрутка - обычный способ.

Это от бедности. Когда нет системы ориентации.

Полл> Сокращение массы ПН в этой размерности уменьшит массу носителя совсем не линейно,

Нелинейность такая: в два раз при стартовом весе около 5 кг и ПН несколько граммов.
Так что можно не волноваться — для десятков кг на старте и килограммовой и далее ПН — практически линейно.

Xan> А сколько пластиковая бутылка держит?
до 4 с относительным сохранением формы, выше будет раздуваться, но 6 тоже держит. Но ее не накачивают криогеникой, и приведенные давления для мелких бутылок до 2л

Xan> Хочу отменить стандарт кубсат.
И миллиард долларов мелкими купюрами?
Предлагаю быть реалистами, насколько это в такой теме в принципе возможно.

Xan> Не 12, а только 3. Это который в космос улетает.
В таком разе и в расчёте требуется считать по ступеням.

Xan> А сколько пластиковая бутылка держит?
И одной атмосферы не держит.
А если в неё залить жидкий водород, то она разобъется сама от тепловой деформации.
Без нагрузки в принципе.

Xan> Как сделать, что "куда нужно"?
Закрутка на старте. Отработка тангажа после прохождения нижних слоёв атмосферы.
Может быть, потребуются стабилизаторы на сбрасываемых блоках, они же и закрутку обеспечат.

Xan> К неустойчивой ракете выгоднее всего приделывать рули там, где от них требуется минимальная сила.
Выгоднее всего в нашей размерности сделать ракету устойчивой и не крутить её в плотной атмосфере вообще.

Xan> Нелинейность такая: в два раз при стартовом весе около 5 кг и ПН несколько граммов.
Xan> Так что можно не волноваться — для десятков кг на старте и килограммовой и далее ПН — практически линейно.
Весовое совершенство крупных ракет, то есть отношение массы топлива к сухой массе - в районе 20.
Для малых ракет оно от 1 до 10.

s.t.> до 4 с относительным сохранением формы, выше будет раздуваться, но 6 тоже держит.
Что за бутылка, какой фирмы?