Миниморум, часть 3

avmich>Хорошо, тогда сначала объясни, какое отношение вопрос имеет к делу.

 

Поясняю. Пользовал я в совковое время промышленный электрический генератор гремучего газа. Кислород и водород получаются в одной и той же ёмкости, потом гидрозатвор, потом шланг к горелке. Рабочее давлени е в системе около 2ати. Горелка - обычная полая игла. Скорость потока такова, что фронт горения не проникает за горелку. В момент выключения газа, понятно, скорость потока падает, поэтому может взорваться весь трубопровод. Для исключения такой неприятной ситуации в головке горелки имелся ещё один затвор в виде таблетки из бронзовой крошки. Очень удобный агрегат был. Почти как микроплазма.

avmich>Так мы пришли к исходной схеме. И откуда следует, что эта форсунка не будет гаситься потоком? Нам пока что неочевидно.

 

К исходной - это к какой? Без форсунки что ли?
Форсунка незагасима, потому что горение внутри полости её головки ничем негорящим загасить не удастся - оттуда всё выдует нахрен. А давление на срезе форсунки будет никак не меньше давления на срезе смесителя, так что, в объёме КС не найдётся вещества, способного переть против движения горячего газа в форсунке. Автоген гасил кто-нибудь? А головку его горелки кто-нибудь видел? Тормозные же проточки на форсунке всего лишь для того, чтобы эффективность поджога была больше - пламя и холодные компоненты взаимодействуют дольше при бОльшей пропорции горячего газа.

Блин, уже "рука бойца колоть устала...." Пойду перекусить.

Ты понимаешь принципиальное отличие гремучего газа от смеси разложенной перекиси с керосином? Температура. Перекись разлагается экзотермически. Керосин вспыхивает внутри, фронт горения ему не нужен. Разложенная перекись - это пар и кислород, при температуре сотни градусов Цельсия... Керосин вспыхнет внутри форсунки, без всякого поджига извне. Так что твой пример с гремучим газом неприменим.

avmich>Ты понимаешь принципиальное отличие гремучего газа от смеси разложенной перекиси с керосином?
НЕ ПОНИМАЮ. В гремучем газе скорость реакции так же по экспоненте зависит от температуры, как и в смеси керосина с перекисью. Гремучий газ и называется гремучим, потому что некисло детонирует. Отмазки нащщёт лавинообразного разложения перекиси не катят. Там такая же экспонента. Хоть экзотермически, хоть эндотермически перекись разлагается - это по барабану. Любую такую прибавку/убавку экспонента сожрёт и не поперхнётся.
Вощщем, НЕТУ никакого принципиального отличия, за исключением того, что реакция жидкого керосина с кислородом - поверхностная, а гремучего газа -объёмная. Но и это не в пользу версии о чрезвычайной реактивности перекиси с керосином.
Ещё момент. Ацетилен, как известно, тоже может взорваться и без участия внешнего окислителя, в этом отношении он похлеще перекиси, потому что скорость реакции увеличивается не только с температурой, но ещё и с давлением (как и в гремучем газе, но не в перекиси). Тем не менее, автогены с успехом используются более ста лет. УФ-излучение, которое имеется в некислом количестве в той же голове горелки, при всём при том, является катализатором разложения ацетилена.

НЕ ПОНИМАЮ.

 

Гремучий газ может идти по трубке какое-то время. Ему всё же как-то поджечься надо. Изначально температура у него невысокая. Перекись с керосином вспыхивает мгновенно, это как спичку поднести, даже хуже.

Ещё раз, гремучий газ - хоть и экспонента по распространению горения - сам по себе не вспыхивает. Перекись с керосином (разумеется, разложенная перекись ) - вспыхивает сразу.

Иными словами, ты можешь с объёме 1 л иметь гремучий газ в течение многих секунд. А разложенную перекись с каплями керосина - не больше миллисекунд. Вот и разница.

Вопрос не в скорости распространения фронта горения. Вопрос - в скорости вспыхивания. Это разные вещи.

Про ацетилен я не знаю.

Вот ты говоришь, гремучий газ горит по фронту, а наша смесь - по объёму. И даже знаешь, почему. А то, что керосин вспыхнет в объёме катализатора, понять не хочешь.

Ну хорошо, давай так. Керосин вспыхнет вблизи окончания катализатора, где уже много горячего кислорода. Прогреет таблетку - она мала, времени много не займёт. Тепло ускорит катализ перекиси, соответственно, газообразный кислород получится выше по потоку. Когда горение будет достаточно глубоко в катализаторе (это недолго ждать), газы не будут успевать выходить, пойдёт повышаться давление. И взрыв.

В этом принципиальное отличие фронтального горения от объёмного. Для предотвращения фронтального нужно отдалять фронт. С объёмным ничего не сделаешь, если не уберёшь компонент - но тогда нет катализа. Грубо говоря, разложенная перекись - гипергольна с керосином а газообразный холодный кислород с водородом - нет.

avmich>Вот ты говоришь, гремучий газ горит по фронту, а наша смесь - по объёму.
Не говорю я этого. Я говорю, что керопекись горит по поверхности раздела компонентов, а гремучий газ в объёме.
Как бы там перекись не разлагалась, выкладки на пальцах не канают. Всегда можно сделать такую скорость потока, что скорость реакции будет меньше.

> Для исключения такой неприятной ситуации в головке горелки имелся ещё один затвор в виде таблетки из бронзовой крошки.

Стандартная конструкция газового огнепреградителя для малых расходов. Действие основано на пропускание газовой смеси через поры размером заведомо меньше критического зазора.
Есть десятки таких конструкции, но все - для газовых смесей окислитель-горючее.
Для жидких смесей окислитель-горючее у них чересчур высокое гидросопротивление.
Смешение жидких окислитель-горючее не используются в практике не только потому, а главным образом потому что у них объемный запас энергии как у конденсированного взрывчатого вещества. Скорость детонации - несколько километров в секунду, ударная волна мощная, зона сплошного разрушения - несколько диаметров заряда, скорость разлета осколок оболочки - половина до треть скорости детонации.

Иными словами, трубопровод, по который течет такая смесь можно (и должно) рассматривать как удлиненный осколочный боеприпас с неизвестным моментом сртабатывания.

Не говорю я этого. Я говорю, что керопекись горит по поверхности раздела компонентов, а гремучий газ в объёме.

 

Катализатор - это тонкие каналы. Пропуская оба компонента, ты смешиваешь их. Поэтому кероперекись горит в объёме. Она вспыхивает в объёме - потому что во многих точках объёма высокая температура.

Всегда можно сделать такую скорость потока, что скорость реакции будет меньше.

 

Да не в этом дело. Дело в том, что реакции не надо никуда успевать - она начнётся там, где есть кислород. А это значит, внутри катализатора...

Ладно, оставим .

varban>Есть десятки таких конструкции, но все - для газовых смесей окислитель-горючее.
Ну, значит керосин выводим за пределы катализатора, а из таблетки прут смесь перекиси и кислорода.

К слову, если перекись так опасна, чё ж вы дремлете? Мало того, что охлаждение на ней собрались делать, да ещё с керосином внутри ФГ смешивать хотите, да в жидкой фазе! Не противоречит ли это вашим аргументам против форсунки? Катализатор-катализатором,а от нагрева перекись прекрасно разлагается, я пробовал.

Ладно, почитай внимательно всю тему, там все ответы есть .

Разве что вот - мы не собираемся смешивать перекись с керосином внутри ФГ, иначе как в двухкомпонентной форсунке. Но то другое дело. Жидкая фаза, конечно, в данном случае препятствует зажиганию - компонентам ещё выкипеть надо.

avmich>Ладно, почитай внимательно всю тему, там все ответы есть .

 

Это дело мне офигенно интересно, поэтому я давно прочитал всё с начала.

avmich>Разве что вот - мы не собираемся смешивать перекись с керосином внутри ФГ, иначе как в двухкомпонентной форсунке.

 

А как же центробежный смеситель из дисков? Это ж не форсунка.

Serge77>Соли октановой кислоты С7Н15СООН
Serge77>Резинаты - это соли канифоли.
А канифоль случайно не является в основном этой октановой кислотой? Просто в моем справочнике все сиккативы резинаты, октоатов нет, вот я и подумал.
Serge77>Может быть это в горячем неограниченно? Есть точные данные?
Какие точные данные? Растворимость в граммах для взаимно неограниченно растворимых веществ? Итак, я утверждаю что стеараты натрия, кальция, алюминия неограниченно растворимы в бензине. На основании личного опыта. Со стеаратом натрия легко можно проверить кинув в бензин кусок недорого туалетного мыла. Я так пасту для разжигания костра в походах делал.
Данные из литературы: "Лакокрасочные материалы, технические требования и контроль качества. М., Химия, 1977. Том 2" Раздел Разные материалы. Сиккативы:
Раствор линолеата марганца. Раствор в уайт-спирите. Содержание нелетучих веществ 58%.
Раствор резината марганца. Раствор в уайт-спирите. Содержание нелетучих веществ 47%
Сиккатив свинцово-марганцевый линолеатный. Раствор в смеси органических растворителей (уайт-спирит, сольвент нефтяной, ксилол и тяжелый растворитель). Содержание нелетучих веществ 34%
Сиккатив 7640. Раствор сплава резината кобальта с высыхающим маслом со свинцово-марганцевым линолеатом в уайт-спирите. Содержание нелетучих веществ 61%.
Также есть резинат кальция, но он в виде порошка поставляется и готовится на месте.
Я вообще пока ты про стеарат меди не сказал, думал, что они все неограниченно растворимы в неполярных растворителях. Но я попробую сделать электролизом грамм пять, сам хочу посмотреть. Он какого цвета, зеленый?
Serge77>А как ты узнал, что ты получил именно стеарат марганца?
Ну если что-то другое может получится из смеси стеарина и диоксида марганца, то может и не стеарат. Но то что реакция прошла видна по изменившимся физ. свойствам конечного продукта. Он менее плавкий и в холодном состоянии более твердый.
GOGI>> Если я омылю кислоту щелочью, она со стеаратом не будет взаимодействовать?
Serge77>Не понял, что ты имеешь в виду.
Ну у меня смесь стеарата, кислоты и продуктов окисления и термодеструкции. Я думаю прокипятить с щелочью для омыления кислоты. Потом прокипятить с водой для удаления щелочи, просушить и растворить в бензине. Вот мне нужно знать, не испортит ли щелочь стеарат марганца.
Serge77>С такой загораться точно не будет. Значит можно провести только качественное сравнение: сделать разные катализаторы и сравнить их действие, выбрать лучший.
Что гореть не будет я и сам понял :-(, а может и . Не может быть такого, что при разной концентрации перекиси разные соли катализируют по разному?

GOGI>А канифоль случайно не является в основном этой октановой кислотой?

Нет, посмотри формулу канифоли в энциклопедии на Ракетной мастерской.

GOGI>Какие точные данные? Растворимость в граммах для взаимно неограниченно растворимых веществ? Итак, я утверждаю что стеараты натрия, кальция, алюминия неограниченно растворимы в бензине. На основании личного опыта. Со стеаратом натрия легко можно проверить кинув в бензин кусок недорого туалетного мыла.

Если есть личный опыт - так и пиши, это тоже точные данные. Что ещё кроме мыла растворял? Насколько чистые были вещества?

GOGI>Данные из литературы: "Лакокрасочные материалы, технические требования и контроль качества. М., Химия, 1977. Том 2" Раздел Разные материалы. Сиккативы

Да, советские сиккативы в основном на канифоли. Вот про линолеаты не слышал, признаюсь. Это соли линолевой кислоты, это аналог стеариновой, только с двойными связями.

А вот импортные, которые сейчас в основном продают (во всяком случае те, что я нашёл с составом в интернете), почему-то на октоатах. Ещё октоаты (в основном кобальта) используются как катализаторы для отверждения полиэфиров.

GOGI>Я вообще пока ты про стеарат меди не сказал, думал, что они все неограниченно растворимы в неполярных растворителях.

Я тоже так думал, я как раз хотел растворить стеарат меди в связке, как катализатор горения топлива. Не получилось. А потом нашёл в справочнике, что самые растворимые в гексане - это соли кислот С6 - С8.

GOGI> Но я попробую сделать электролизом грамм пять, сам хочу посмотреть. Он какого цвета, зеленый?

Сине-зелёный, больше к синему. Делать нужно так: к раствору стеариновой кислоты в кипящем спирте прибавить раствор ацетата меди в кипящем спирте, при охлаждении выпадает стеарат.

Serge77>>А как ты узнал, что ты получил именно стеарат марганца?
GOGI>Ну если что-то другое может получится из смеси стеарина и диоксида марганца, то может и не стеарат.

Ээээ... Получиться может что угодно. Ведь как минимум марганец должен восстановиться с +4 до +2, значит часть стеариновой кислоты окислилась, получились те самые пахучие осколки. Насколько полно прореагировал марганец - неизвестно. С чем именно он связался - неизвестно. Наверное там много целевого продукта, но для изучения катализа такой продукт точно непригоден.

GOGI>Ну у меня смесь стеарата, кислоты и продуктов окисления и термодеструкции. Я думаю прокипятить с щелочью для омыления кислоты.

Стеарат и любые соли марганца сразу дадут гидроксид, он быстро окислится воздухом до чёрного MnO2.

GOGI> Не может быть такого, что при разной концентрации перекиси разные соли катализируют по разному?

Точно не скажу, но думаю, что такое маловероятно.

Serge77>Если есть личный опыт - так и пиши, это тоже точные данные. Что ещё кроме мыла растворял? Насколько чистые были вещества?
Так я сразу это написал. Только не очень понятно. Насколько чистые они были не знаю, но вначале я делал с реактивной стеариновой кислотой и солями металлов. Потом попробовал на мыле и убедился, что по комплексу нужных мне свойств (растворимость в бензине и степень загустевания) они аналогичны сделанным из чистых веществ.
Serge77>это аналог стеариновой, только с двойными связями.
Вот я подумал, что стеарат марганца тоже должен растворяться.
Serge77>А потом нашёл в справочнике, что самые растворимые в гексане - это соли кислот С6 - С8.
Что за справочник, там есть еще что-нибудь полезное по этой теме? С6 это кажется капроновая? А С7, С8?
Serge77>Делать нужно так: к раствору стеариновой кислоты в кипящем спирте прибавить раствор ацетата меди в кипящем спирте, при охлаждении выпадает стеарат.
Где я возьму столько кипящего спирта? Да и боюсь я дома спирт кипятить. А чем плохо взять раствор стеарата натрия и смешать с раствором скажем сульфата меди? Или тем же электролизом?
Я кстати не знал, что стеариновая кислота кислота в спирте растворяется.
Serge77>Ээээ... Получиться может что угодно.
А вдруг такой продукт будет обладать супер-реактивными свойствами? Шучу, просто у меня нет оксида марганца (II), а попробовать хочется, потому что мне кажется, что не получится. Уверен, что надо пробовать с кислотами с меньшей молярной массой.
Какие еще металлы стоит попробовать? Сходу думается, что железо и свинец, но свинец тяжелый, а если бы железо было хорошим катализатором, зачем тогда марганец? Может хром, у меня есть кусок небольшой.
Кстати, если скажем оксид хрома (какая нибудь) лучший катализатор, чем оксид марганца (какая нибудь), это значит, что и другие соли этих металлов будут обладать пропорциональной активностью (я сам не понял, что написал, русского не хватает). С оксидами то будет проще выяснить самый активный в этом плане металл.
Serge77>Стеарат и любые соли марганца сразу дадут гидроксид, он быстро окислится воздухом до чёрного MnO2.
Жаль, я думал что раз не растворяется в воде, так не будет с щелочью взаимодействовать.
И еще, как каталитическую активность сравнивать? Бурность выделения пузырьков не очень хороший показатель.
И как называется раздел химии, который все эти растворимости изучает, хоть теории немного поднабраться.

GOGI>Какие еще металлы стоит попробовать? Сходу думается, что железо и свинец, но свинец тяжелый, а если бы железо было хорошим катализатором, зачем тогда марганец? Может хром, у меня есть кусок небольшой.

Нержавейки, не содержащие марганца, практически не катализуют разложение перекиси. Чистый металлический алюминий и малоуглеродистая сталь считаются наиболее пригодными для хранения перекиси.

У Кларка примерно так сказано: возьмите наугад любое вещество, и шансы 50 на 50 (или лучше), что оно катализирует перекись .

avmich>У Кларка примерно так сказано
А кто такой Кларк?
И кстати, "Миниморум" это что такое?

Кстати, а каков текущий дизайн ракеты целиком? Я ведь так понимаю, что хотя конечно оно будет эволюционировать, когда начнет летать хоть что-то, какое-то представление о том, чем ЭТО должно быть, есть?

Сколько будет ступеней? Будут ли ТТ ступени или все на ЖРД?

Вот John Carmack из Armadillo считает, что ТТ - вообще бяка, его ракета-носитель будет двухступенчатой при каких-то нереальных, на мой взгляд, характеристиках верхней ступени (типа Isp 300 секунд и массового числа 10)...

Насколько сложна технология разделения ТТ ступеней для любительских условий? Скажем хитрый пакет типа Jupiter-C с кучей однотипных пороховых ракет примитивной конструкции (там были Sergeant-Junior) - можно это в любительских условиях повторить? Если да - то тогда вполне можно обойтись 1 жидкостной ступенью... Ведь ТТ ступени даже с "крутыми" для любителей характеристиками (типа массового числа 4-7 и удельного импульса 220-240 секунд с вакуумным соплом) должны быть куда проще, чем жидкостные...

anovikov>Кстати, а каков текущий дизайн ракеты целиком? Я ведь так понимаю, что хотя конечно оно будет эволюционировать, когда начнет летать хоть что-то, какое-то представление о том, чем ЭТО должно быть, есть?
anovikov>Сколько будет ступеней? Будут ли ТТ ступени или все на ЖРД?
anovikov>Вот John Carmack из Armadillo считает, что ТТ - вообще бяка, его ракета-носитель будет двухступенчатой при каких-то нереальных, на мой взгляд, характеристиках верхней ступени (типа Isp 300 секунд и массового числа 10)...

Тут у нас с авмичём расхождения. Я за реалистические массовые числа, а он за ТНА и т.д.
Первая ракета, безусловно, будет одноступенчатой, со стеклопластиковыми баками, с лейнером для обеспечения герметичности (алюминиевым, скорее всего). В баках будет давление в районе 55-58 атмосфер, в баке перекиси будет ещё полиэтиленовый или лавсановый сепаратор, потому что наддуваться он будет парогазом - продуктами каталитического разложения перекиси же. Керосиновый бак будет наддуваться газом из шар-баллона. Стартовая масса будет в районе 550 кг, конечная - в районе 190 кг, при вертикальном пуске есть надежда, что она достигнет высоты в 100 км.

ЕСЛИ ЭТО ЧУДО ПОЛЕТИТ, мы будем строить другую ракету, первая ступень которой будет составлена из четырех вышеописанных блоков. Вторая ступень - один такой блок, с высотным насадком на сопле, для повышения УИ. Но у неё будут третья и четвертая ступени. Третья будет уменьшенной версией второй, с двигателем с аблятивным покрытием и уменьшенным давлением в камере и баках. Тяга должна быть снижена наполовину.

Четвертая ступень, видимо, всё же будет твердотопливной. При надлежащих параметрах четвёртой ступени ПН весом около 1 килограмма может выйти на орбиту высотой около 160 км.

Разделение первой и второй, а также второй и третьей ступени может быть только горячим. Четвертая запускается после баллистической паузы порядка 3 минут

anovikov>Насколько сложна технология разделения ТТ ступеней для любительских условий? Скажем хитрый пакет типа Jupiter-C с кучей однотипных пороховых ракет примитивной конструкции (там были Sergeant-Junior) - можно это в любительских условиях повторить? Если да - то тогда вполне можно обойтись 1 жидкостной ступенью... Ведь ТТ ступени даже с "крутыми" для любителей характеристиками (типа массового числа 4-7 и удельного импульса 220-240 секунд с вакуумным соплом) должны быть куда проще, чем жидкостные...

Смесевое топливо с УИ выше 200 секунд не так-то просто для любительского изготовления, особенно, в масштабах сотен килограммов. А вот небольшую верхнюю ступень можно сделать.

Андрей вечно на форуме на меня жалуется . На самом деле о ТНА, соплах с внешним расширением, кевларовых намотках - а вот теперь, похоже, ещё и о центробежных форсунках - я говорю в первую очередь теоретически, чтобы не расслабляться . Достижимость прежде всего, поскольку лучше, чтобы плохо, но было, чем хорошо, но не было.

А вот сам Андрей иногда улетает высокоо-оо-о . Эта его четырёхступенчатая конструкция - мало того, что технически сложна (вообще, для любителей многоступенчатые ракеты сложны; возникает, скажем, классический, ещё королёвский вопрос - как надёжно запускать следующую ступень на высоте), так ещё и совершенно малоподъёмна эксплуатационно. Или организационно. Или даже юридически, это с какой стороны посмотреть.

Хотя местами мне и кажется, что он перезакладывается. Аж до нереалистично малых значений . Мне кажется, что нам скорее, после того, когда - и если - жидкостная ракета оторвётся от земли - а она оторвётся без системы управления, на пассивной стабилизации и т.п. - понадобится какой-то способ поддерживать равновесие. И на этот счёт тоже уже немало копий поломано, и даже, например, выпилен макет газового руля из графита . Мне достаточно близка философия Кармака - всё жидкостное, многоразовое, перекисное - возможно, потому что какое-то время общался с такими ракетчиками. Ну, а что будет на самом деле - посмотрим, и, боюсь, нескоро . Вдвоём это быстро не получается .

А пока что - Андрей не написал - сегодня у нас была скромная, но полезная рабочая сессия, количество готовых трубок дошло до 17 (напомню, на всю камеру нужно 60). Кроме того, пообсуждали форсунки и пришли к выводу, что, сообразно возможностям, делать практически схему FILAS-а, с небольшими модификациями. Теперь главный кандидат на реализацию - форсуночная головка из бронзы, с 37 впаянными бронзовыми же струйными форсунками, по 4 канала перекиси и 1 каналу керосина на каждую, кроме 18 периферийных - в них по 3 канала перекиси. Вдобавок ещё по периферии думаем сделать ряд керосиновых форсунок, для улучшения охлаждения . Впрочем, это тоже пока обдумывается.

Ну, делать 6 жидкостных блоков - это сказки. Это точно нереально, забейте. Хотя бы потому что прикиньте какова должна быть пустая масса блока третьей ступени - слишком маленькая...

Тогда ИМХО оптимальный вариант (если нельзя сделать много ТТ ступеней) - две жидкостные + ТТ третья. Каково может быть массовое число любительской ракеты на твердом топливе? Запас ХС хотя бы в 3 км/с можно сделать?