[image]

Каковы будут преимущества озона как ракетного окислителя

обсуждение
Теги:космос
 
+
-1
-
edit
 

class

опытный

Применяется ли такой в русской космонавтики?

/Извините за плохой русский!/
   3.6.83.6.8
+
-1
-
edit
 

class

опытный

Wyvern-2> Не имеет никаких преимуществ, за исключением ...

Спасибо!

А если водород охлаждать его до твердом состоянии?
   3.6.83.6.8
RU EvgenyVB #30.07.2010 11:14  @Энергоинверсор#30.07.2010 10:51
+
-
edit
 

EvgenyVB

опытный

class> А если водород охлаждать его до твердом состоянии?
а в камеру сгорания как подавать?
   
RU Cormorant #30.07.2010 11:23  @EvgenyVB#30.07.2010 11:14
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★☆
class>> А если водород охлаждать его до твердом состоянии?
EvgenyVB> а в камеру сгорания как подавать?

Лопатой!


водород шугообразный погуглите
   
RU Владимир Малюх #30.07.2010 11:34  @Cormorant#30.07.2010 11:23
+
-
edit
 
Cormorant> Лопатой!

Возродим профессию кочегаров! :D
   8.08.0
RU Cormorant #30.07.2010 11:37  @Владимир Малюх#30.07.2010 11:34
+
-
edit
 

Cormorant

опытный
★☆
Cormorant>> Лопатой!
В.М.> Возродим профессию кочегаров! :D

коми космические кочегары.

мой дед кочегаром на шаттле служил :D
   
+
-1
-
edit
 

class

опытный

EvgenyVB> а в камеру сгорания как подавать?

Нагрев изнутри - газов, электричество, ТЭГы, растворимые химикалы...
   3.6.83.6.8
RU Памятливый45 #30.07.2010 22:24  @Энергоинверсор#30.07.2010 08:28
+
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
Озон хорошо смотрится в газобаллонных ракетных двигателях разработки НПО "Энергия".

Там, под давлением, он может существовать с концентрацией свыше 50%.

Упакованный по три атома в молекулу кислород лучше хранится.
   7.07.0
RU U235 #01.08.2010 01:10  @Памятливый45#30.07.2010 22:24
+
-
edit
 

U235

старожил
★★★★★
Памятливый45> Упакованный по три атома в молекулу кислород лучше хранится.

Хранится озон как раз хуже, потому как метастабилен. То бишь так и стремится при любой возможости перейти из трехатомного состояния в двухатомное. Причем сопровождается этот процесс бурным выделением тепла и легко приобретает цепной, то бишь взрывообразный, характер. Поэтому озон вообще предпочитают не хранить, а при необходимости получают на месте непосредственно перед использованием.

Представь себе газ агрессивный и токсичный как фтор, да еще при этом и самопроизвольно взрывающийся от любого чиха или даже косого взгляда. Вот это и есть озон. Так что правильно varaban сказал: озон настолько неудобен и опасен, что даже при его преимуществах никто и не подумал на нем двигатель сделать, потому как сотни тонн жидкого озона в одном месте даже представить страшно, не то что осуществить в реальности.
   3.6.83.6.8

Wyvern-2

координатор
★★★★★
U235> Представь себе газ агрессивный и токсичный как фтор, да еще при этом и самопроизвольно взрывающийся от любого чиха или даже косого взгляда. Вот это и есть озон. Так что правильно varaban сказал: озон настолько неудобен и опасен, что даже при его преимуществах никто и не подумал на нем двигатель сделать, потому как сотни тонн жидкого озона в одном месте даже представить страшно, не то что осуществить в реальности.

Ну, раз уж мы в коллапласаре :D Озон хорошо растворяется в фреонах, некоторые могут при низкой температуре содержать его до 50%. Эти растворы красивы на вид (а нам это нахрена нуна? :per: ) абсолютно взрывопожаробезопасны и долгохранимы.

А сами фреоны, особенно фторсодержащие - отличные окисилители металлов, как то лития, бериллия, магния, алюминия ;)
   3.6.83.6.8

U235

старожил
★★★★★
Wyvern-2> Ну, раз уж мы в коллапласаре :D Озон хорошо растворяется в фреонах, некоторые могут при низкой температуре содержать его до 50%. Эти растворы красивы на вид (а нам это нахрена нуна? :per: ) абсолютно взрывопожаробезопасны и долгохранимы.

Сдается мне, что при такой концентрации озона этот раствор будет ничем не эффективней стопроцентного жидкого кислорода, зато будет гораздо дороже. Ну и нафига, спрашивается, все это тогда надо?
   3.6.83.6.8

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Ну, раз уж мы в коллапласаре :D

U235> Сдается мне.... Ну и нафига, спрашивается, все это тогда надо?

Бэй! Мы же за горизонтом событий :D

А вообще то, как я и говорил - самое перспективное топливо - перекись-гидрид бериллия. Самый высокий Иу, большая плотность, некриогенность и т.д. Ввиду фантастической цены такого топлива наверное найдет применение в космических бустерах различных малогабаритных АМС
   3.6.83.6.8

U235

старожил
★★★★★
Ну если только так :) . А что касается перекиси и гидрида бериллия, то я сомневаюсь, что они хоть где-то применение найдут. Для межпланетных станций гораздо интересней разного рода электрические двигатели. Там Иу на порядки больший чем у химии получается, а мощность двигателя и достаточно небольшая устраивает: там вполне можно и месяц-другой разгоняться.
   3.6.83.6.8
RU Massaraksh #01.08.2010 04:39  @varban#01.08.2010 00:31
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
U235>....Для межпланетных станций гораздо интересней разного рода электрические двигатели. Там Иу на порядки больший чем у химии получается, а мощность двигателя и достаточно небольшая устраивает: там вполне можно и месяц-другой разгоняться.

Ага. Например, при маневре на орбите Юпитера :D ЭРД как ЭРД, но двигатели БОЛЬШОЙ тяги для АМС, особенно для сложных миссий - нужны обязательно. А на маленькую станцию ЯРД не поставишь.
   3.6.83.6.8
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★☆
Wyvern-2> А вообще то, как я и говорил - самое перспективное топливо - перекись-гидрид бериллия. Самый высокий Иу, большая плотность, некриогенность и т.д.

А с чего это у перекиси/гидрида берилия самый высокий удельный импульс?
Такое может получится только в случае неучета двухфазных потерь в сопловом тракте.
Иными словами, твой источник - сомнительный :D

Посчитали небось чем-то типа Астра/Пропеп и не задумались над тем, что оксид бериллия не только не расширяется, но и отстает по температуру от продуктов сгорания.

Источник - в студио!
   5.0.375.1255.0.375.125

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
varban> Источник - в студио!

Подозреваю, что это, напр., двухтомник "Популярная библиотека химических элементов", издания чуть ли не 70-х :)

varban> А с чего это у перекиси/гидрида берилия самый высокий удельный импульс?
varban> Такое может получится только в случае неучета двухфазных потерь в сопловом тракте.

...причём в том же источнике, ЕМНИС, писалось, что несмотря на высокие характеристики, полно технических проблем - типа "засорения" твёрдой фазой и всего сопутствующего.
   3.0.153.0.15
RU Памятливый45 #01.08.2010 22:30  @U235#01.08.2010 01:10
+
-3
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
U235> Представь себе газ агрессивный и токсичный как фтор, да еще при этом и самопроизвольно взрывающийся от любого чиха или даже косого взгляда. Вот это и есть озон. .... потому как сотни тонн жидкого озона в одном месте даже представить страшно, не то что осуществить в реальности.
Я же Вам ясно сообщил, что для газобаллонного ракетного двигателя, а не
ЖРД.
То есть газ находится в газообразном состоянии в баллоне высокого давления. При наличии внешнего давления кислороду энергетически выгоднее упаковаться по три атома в молекуле, чем по два в шеренге.
При снижении давления в баллоне адиабатически снижается и температура, но она остаётся выше тройной точки.
А вот как простой кислород под давлением становится трёхатомным, это ноу-хау, которое знают на НПО "Энергия" и которое (ноу-хау) каждый участник форума может придумать своё.
Вот только делится им на откртом форуме - не советую (чтобы форум не стал "закыртым")
   7.07.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> А вообще то, как я и говорил - самое перспективное топливо - перекись-гидрид бериллия. Самый высокий Иу, большая плотность, некриогенность и т.д.
varban> А с чего это у перекиси/гидрида берилия самый высокий удельный импульс?
varban> Такое может получится только в случае неучета двухфазных потерь в сопловом тракте.
Ээээ, если бы :) Там выхлоп: окись бериллия, которая не намного тяжелее воды и чистый водород, с значительной примесью (температурка то горения у бериллия ого-го) атомарного. Если бы не двухфазные потери, то Иу был бы выше, чем у ТфЯРД :D

varban> Посчитали небось чем-то типа Астра/Пропеп и не задумались над тем, что оксид бериллия не только не расширяется...
А как интересно Пропип считает правильно составы с алюминием? Окись которого (tпл20500С и tкип 35000C) не принципиально отличается от окиси бериллия (tпл 2500 tкип 4000 )? Чудо чудесатое? :D

P.S. А первичный источник: работы Глушко по перекисно-бериллийгидридным ЖРД в 60-е годы. Но он не додумался замастырить гибридный РД ;)
   3.6.83.6.8
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★☆
Wyvern-2> А как интересно Пропип считает правильно составы с алюминием?

Никак :D
   5.0.375.1255.0.375.125

varban

администратор
★★★☆
В лучшем случае, как Астра.
Конденсированная фаза не расширяется, можно заморозить продуктов сгорания в сопловом тракте по одному или по нескольким компонентам, и все.

Однако отставание по скорости никак не учитывается.
   5.0.375.1255.0.375.125
RU U235 #02.08.2010 08:59  @Памятливый45#01.08.2010 22:30
+
-
edit
 

U235

старожил
★★★★★
Памятливый45> То есть газ находится в газообразном состоянии в баллоне высокого давления. При наличии внешнего давления кислороду энергетически выгоднее упаковаться по три атома в молекуле, чем по два в шеренге.

Не при каких разумных давлениях кислороду не выгодно переходить из обычной формы в озон. Разница в внутренних энергиях молекул слишком велика.

Как пример, атомам водорода, азота, углерода и кислорода при повышенном давлении вроде бы выгодно переходить в молекулу тротила, однако почему то происходит только наоборот, причем с генерацией просто чудовищных давлений :) . Это все равно оказывается выгоднее, чем сосуществование в конденсированной молекуле.

В общем, вы не туда с аналогиями полезли. Принцип Ле Шателье эффективно работает только на хорошо обратимых реакциях, где энергии конечных продуктов с обоих сторон уравнения реакции достаточно близки и энтропия не запрещает, типа реакции образования аммиака из азота и водорода. Превращение кислорода в озон к таким реакциям не относится. В сторону озона реакция идет трудно и только при очень больших затратах энергии(например в электрической дуге). Зато в обратную сторону реакция идет легко и запросто приобретает характер взрыва.
   3.6.83.6.8
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> А как интересно Пропип считает правильно составы с алюминием?
varban> Никак :D

Это то я знаю - и тем не менее удивляюсь точности результатов Пропип-а ;)

Вот нашел часть того, что давно читал на бумНяге:

По замыслу Глушко фторо-аммиачный двигатель должен был стать предварительным этапом к разработке фторо-водородного двигателя тягой 10 тс с удельным импульсом 464 с. Разработка проекта этого двигателя началась в 1961 г. и велась в течение нескольких лет, но так и не была завершена. Выбрав в качестве горючего водород, Глушко отказался от своего негативного отношения к этому компоненту топлива, которое он исповедовал с середины 1930-х годов. Позднее, в 1973 г., Глушко руководил разработкой проекта кислородно-водородного двигателя тягой 200 тс с удельным импульсом тяги 450 с. Став в мае 1974 г. генеральным конструктором НПО "Энергия", он завизировал в конце 1975 г. правительственное постановление на разработку ракеты-носителя "Энергия" с водородной второй ступенью и сумел довести этот ракетный комплекс, который, как известно, выполнил два успешных полета.

Параллельно с ведением опытно-конструкторских работ по созданию ЖРД на новых топливах, в ОКБ под руководством Глушко велись и научно-исследовательские работы. Приверженный идеям получения максимально возможных энергетических характеристик ЖРД путем использования высокоэффективных топлив, Глушко в начале 1960 г. организовал специальное научно-исследовательское подразделение.

Работы начались с изучения возможности создания ЖРД на топливе "высококонцентрированная перекись водорода (ВПВ) + пентоборан". По термодинамическим расчетам это топливо обеспечивало повышение величины удельного импульса тяги более чем на 25 % по сравнению с ранее освоенными высококипящими топливами и более чем на 15 % по сравнению с кислородно-керосиновым топливом. Освоение ВПВ открывало дальнейшие перспективы реализаций высококипящих топлив. В случае замены пентоборана на гидрид бериллия энергетические характеристики нового топлива мало уступают наиболее высокоэффективному среди криогенных топлив, каковым является фтор с водородом, и в то же время несколько превосходят характеристики кислородно-водородного топлива.
Во второй половине 1960-х годов были проведены расчетно-конструкторские и экспериментальные работы по изучению возможности создания двигателя на топливе "ВПВ и порошкообразный гидрид бериллия". Были получены ценные результаты по организации рабочего процесса в камере сгорания и конструкции системы подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего. К сложности освоения гидрида бериллия необходимо отнести его высокую токсичность, а также трудности с организацией процесса горения металлизированного топлива и истечения из сопла двухфазных потоков. В результате научно-исследовательских работ, проведенных в ряде НИИ и ВУЗов, были определены константы горения и оценена полнота сгорания гидрида бериллия.
Исследовалась также возможность создания ЖРД на топливе "ВПВ с керосином". Получаемая в этом случае величина удельного импульса тяги несколько уступала кислородно-керосиновому топливу, но поскольку высококипящая ВПВ имела эксплуатационные преимущества перед криогенным жидким кислородом, ВПВ рассматривалась как перспективный компонент ракетного топлива. В сравнении же с высококипящим топливом типа АТ+НДМГ отмечались не только повышение удельного импульса тяги, но и возможность радикально уменьшить трудности в решении проблемы экологической безопасности.
Общее состояние работ по перекисно-водородной тематике позволило провести проектную разработку ряда ЖРД с высокими реально достижимыми характеристиками. Эти двигатели предназначались для установки в ракеты как военного, так и космического назначения. Часть проектов была доведена до проведения огневых испытаний экспериментальных двигателей. Однако в 1976 г. КБ Энергомаш приступило к разработке кислородно-керосиновых двигателей дня космических ракет "Энергия" и "Зенит", и работы по перекисно-водородной тематике были прекращены.
Подводя итог этому направлению исследований, следует отметить, что был создан основательный научно-технический и конструкторский задел, позволяющий при необходимости создать в сжатые сроки высокоэффективные ЖРД, работающие на ВПВ в качестве окислителя. С тех пор прошло более 30 лет, и сделанный мажорный вывод не соответствует сегодняшней действительности. Ушли на пенсию или из жизни основные разработчики этой тематики, утрачено специальное технологическое оборудование, потеряны кооперационные связи со смежниками, в первую очередь с изготовителями BПB и т.д. Оказался невостребованным мощный пласт научно-технических идей и конструкторских разработок. И все-таки будущим поколениям ракетостроителей, решившим разрабатывать ракеты с перекисно-водородным окислителем, немалую помощь в работе окажут сохраняющиеся в архиве чертежи двигателей и научно-технические отчеты о проведенных работах и полученных результатах
 

Совершенно очевидно, что парится с подачей порошкообразного топлива с такими характеристиками ни к чему. Нужен ГРД, с топливом на основе (например) полиметилметакрилатных микрокапсул (порядка 100-500мкм размером) с гидридом бериллия. Такие капсулы выдерживают высокое, до 100-200атм внутреннее давление, что положительно скажется на долгохранимости гидрида бериллия - при повышении давления резко замедляется процессы термического распада гидрида. В качестве связки - тот же полибутадиен. Подачу перекиси удобно организовать через полнопоточный ТНА закрытой схемы. Пропип выдает для топлива состава: 12% полибутадиена с гидроксильными концевыми группами(НТРВ), 8% ПММА и 80% BeH2 c 90% ВПВ при давлении 75 атм вакуумный Иу порядка 4600м/сек. Плотность топливной пары при этом выше 1 :)
   8.08.0
RU Dem_anywhere #02.08.2010 13:56  @U235#02.08.2010 08:59
+
-
edit
 

Dem_anywhere

аксакал
★☆
U235> Как пример, атомам водорода, азота, углерода и кислорода при повышенном давлении вроде бы выгодно переходить в молекулу тротила, однако почему то происходит только наоборот, причем с генерацией просто чудовищных давлений :)
Не такое уж и большое там итоговое давление - 500-1000 атм, на дне океана примерно столько же... Основной эффект - за счёт ударной волны...
   3.5.113.5.11
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
-
edit
 

xyz123

новичок
Wyvern-2>>> Ну, раз уж мы в коллапласаре :D
U235>> Сдается мне.... Ну и нафига, спрашивается, все это тогда надо?
Wyvern-2> Бэй! Мы же за горизонтом событий :D
Wyvern-2> А вообще то, как я и говорил - самое перспективное топливо - перекись-гидрид бериллия. Самый высокий Иу, большая плотность, некриогенность и т.д. Ввиду фантастической цены такого топлива наверное найдет применение в космических бустерах различных малогабаритных АМС

К сожалению, бериллий крайне ядовит, что не позволяет использовать его на Земле. А в космосе, имхо, рулят ядерные двигатели, если нужна большая тяга (уи 900) или электрические + опять же ядерная силовая установка (уи вообще ограничен только запасами энергии).

Я как-то считал для прикола, если к 1 ступени Протона присобачить ядерный ускоритель, то он сможет вытащить на орбиту около 120 т, и тонн 70 можно разогнать до 2 космической скорости.
   3.6.123.6.12


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