Вопросы примерно такие:
1) как у водородных баков с массовым совершенством - по сравнению с другими компонентами?
2) насколько водородная инфраструктура сложнее и дороже, например, кислородной?
3) имеет ли смысл городить водородный носитель с атмосферным (0,05МПа) УИ порядка 3000-3500 м/с (306-356с)?
3,5) А если стоимость двигателя снизить раз эдак в несколько?
ЦитироватьВопросы примерно такие:
1) как у водородных баков с массовым совершенством - по сравнению с другими компонентами?
2) насколько водородная инфраструктура сложнее и дороже, например, кислородной?
3) имеет ли смысл городить водородный носитель с атмосферным (0,05МПа) УИ порядка 3000-3500 м/с (306-356с)?
3,5) А если стоимость двигателя снизить раз эдак в несколько?
1)С весовым совершенством все в порядке - относительная масса водородного топливного отсека раза в 1,5-2 похуже, чем у керосиновых ТО, см. книгу Б.И. Губанова на www.buran.ru - там есть глава, посвещенная водородным ТО.
2) Кто бы знал! В 1990 году ЖК стоил примерно 40 руб/тонна, а ЖВ под 1000 руб/тонна.
3) Имеет. Смотри тему "Водородная Ангара", только, чтобы УИ водородного ЖРД сделать 306 с надо сильно "постараться", а вто 350-370 с - это легко! :wink:
ЦитироватьВопросы примерно такие:
1) как у водородных баков с массовым совершенством - по сравнению с другими компонентами?
2) насколько водородная инфраструктура сложнее и дороже, например, кислородной?
3) имеет ли смысл городить водородный носитель с атмосферным (0,05МПа) УИ порядка 3000-3500 м/с (306-356с)?
3,5) А если стоимость двигателя снизить раз эдак в несколько?
По поводу 3,5) у меня есть подозрение, что что бы стоимость двигателя снизить раз эдак в несколько, его надо делать и эксплуатировать. А пока на него только любуются, он и ведет себя как драгоценность.
Хм-м-м...
4) Какая доля стоимости ЖРД приходится на камеру?
Имеет ли смысл городить огород с водородным двигателем с таким УИ, ради уменьшения стоимости камеры двигателя (неохлаждаемая камера из простых и доступных материалов)? :(
-----------------------------------------------------------------------------------
:idea:
-----------------------------------------------------------------------------------
Холодный кислород-водородный жидкостной ракетный двигатель.
Суть идеи: в камеру сгорания ракетного двигателя подаются кислород и водород, при коэффициенте избытка окислителя порядка 0,1-0,2. То есть продукты сгорания получаются с большим избытком горючего (водорода).
Температура в камере сгорания при этом колеблется в пределах 500-1500К.
Благодаря большому значению R продуктов сгорания, обусловленному большим количеством водорода, даже при сравнительно небольших температурах достигается удельный импульс порядка 3000-3800 м/с (306-387с).
Столь низкая температура в КС позволит уменьшить проблемы с организацией охлаждения камеры двигателя (вплоть до создания неохлаждаемых камер из обычных конструкционных материалов (стали, алюминиевые сплавы) для низких температур или жаропрочных материалов для более высоких температур).
Резкое уменьшение проблем с охлаждением позволит уменьшить стоимость камеры двигателя, а так же заняться разработкой двигателей с более эффективными соплами с центральным телом (кольцевые, внешнего расширения и т.п.), основная сложность при разработке которых заключалась именно в организации охлаждения.
Преимущества:
1) резкое уменьшение стоимости камеры двигателя и существенное уменьшение стоимости ДУ в целом при достаточно высоких характеристиках
2) возможность создавать двигатели с соплами внешнего расширения - более эффективными и лёгкими
3) возможность изготавлени двигателей с применением более простых технологий (вплоть до ручной ковки сопел ;)
Недостатки:
1) Водород. Сильно криогенный (хорошо хоть не токсичный) компонент с чрезвычайно малой плотностью (70 кг/м^3 (!)). Отсюда следуют все прочие недостатки:
1.1) необходимость создания кислород-водородной инфраструктуры на стартовом комплексе.
1.2) пониженное массовое совершенство баков (из-за низкой плотности жидкого водорода).
1.3) проблемы, связанные с низкой температурой ЖВ (теплоизоляция баков, влияние низкой температуры на прочность материалов и т.д.)
1.4) сложная сама по себе задача создания ТНА для жидкого водорода (опять же, благодаря низкой плотности водорода - требуется 2-3-4 ступени насоса).
2) существенная зависимость температуры от коэффициента соотношения окислителя. Шаг влево - резкая потеря УИ. Шаг вправо - расстрел на месте. Точнее, резкий рост температуры в КС со всеми вытекающими.
Замечания:
1) Параметры двигателя оценивались с помощью програмы для термодинамического расчёта Астра. Програма имеет проблемы с точностью расчётов при низких значениях коэффициента избытка окислителя. Однако, при указаных значениях (0,1-0,2), точность представляется приемлимой (По словам моего преподавателя по Общей теории ракетных двигателей, имеющего, судя по всему, немалый опыт работы с програмой).
2) На приложеном графике (http://globalproject.narod.ru/archives/A.GIF) показана зависимость температуры продуктов сгорания и удельного импульса от коэффициента избытка окислителя. График температуры не зависит от давления в КС. Для удельного импульса представлены два графика - для давления в КС 1МПа и 10МПа (10 и 100 атм, соответственно).
3) По причине П.1 к температуре и УИ при значениях коэффициента избытка окислителя менее 0,1 следует относиться с известной осторожностью.
Примеры:
а) при температуре в КС Тк=793К (520С) и давлении в КС Pк=1МПа, УИ составляет 3078м/с. А при той же температуре, но давлении 10МПа УИ составляет 3364 м/с. Камеру двигателя можно изготовить из обычной стали.
б) при температуре в КС Тк=940С (~1210К) и давлении в КС Рк=5Мпа, УИ составляет 3673м/с.
Камеру сгорания можно изготавливать из жаропрочной стали.
Замечание к примерам:
1) В примерах представлены значения УИ при давлении окр. среды 0,01МПа (0,1атм).
2) Представленные в примерах значения УИ получены в результате термодинамического расчёта. При тех же значениях температур и давлений реальный двигатель, очевидно, будет иметь несколько более низкие значения УИ.
У меня была на эту тему идея.
На станциях водород из Электрона выпускают за борт. Если разложить ещё немнгого воды то полученый "лишний" кислород можно сжечь с водородом и получить тягу с высоким УИ сравнимым с УИ гидразинового топлива. Так как сгорание будет происходить с большим избытком водорода (в два-три раза больше чем в обычных двигателях) то можно сделать простенькую неохлаждаемую камеру сгорания работающую на газообразных Н2 и О2.
Здесь - http://www.mai.ru/dep/k202/engines.htm - упоминается неохлаждаемый кислород-водородный движок, сделанный в МАИ. Не думаю, что стоит очень дорого... Работает на газифицированных компонентах.
Основной недостаток идеи - для двигателя той же тяги понадобится примерно втрое больше водорода, чем для двигателя с обычным соотношением компонентов. Соответственно втрое возрастет объем водородных баков, которые и так не отличаются высоким массовым совершенством, так же увеличится и водородная инраструктура. Объем же кислородных баков уменьшится всего раза в полтора, хотя они и так невелики. Баки с совмещенными днищами сделать уже вряд ли получится, если только в разных диаметрах. Всё в те же три раза станет мощнее водородный ТНА, а так как мощность его и в обычном двигателе больше чем у кислородного, он будет тяжелее, а упрощения тут не произойдет. Зато затраты топлива на его привод возрастут и возрастут потери УИ, хотя они будут относительно меньше, чем в обычном двигателе. Закрытую схему делать смысла нет, так как дожигать в КС практически нечего. Ну и наконец из-за худшего УИ и массового совершенства масса ракеты для той же ПН существенно возрастет и вряд ли будет лучше, чем у керосиновой. Выигрыша не будет даже для верхних ступеней. Ну а поскольку камера составляет далеко не всю стоимость двигателя и тем более ракеты в целом, городить огород смысла нет.
ЦитироватьЗакрытую схему делать смысла нет, так как дожигать в КС практически нечего.
И главное западло - по расширительной (безгазогенераторной нагревной) схеме ТНА не сделаешь... :( :)
Не, ну а как насчёт утилизации водорода через двигатель на газообразных компонентах?
Интересно, сколько водорода образуется в Электроне на станции с тремя человеками? Если увеличить раза в полтора-два то хватит чтоб орбиту поддерживать?
ЦитироватьИ главное западло - по расширительной (безгазогенераторной нагревной) схеме ТНА не сделаешь... :( :)
Ну это априори - товарищ категорически не хочет охлаждать КС. Да если бы и захотел, при такой-то температуре это какая же понадобится поверхность теплообмена?! Но ТНА это еще ничего, я как представлю себе эти баки :)
ЦитироватьНе, ну а как насчёт утилизации водорода через двигатель на газообразных компонентах?
Интересно, сколько водорода образуется в Электроне на станции с тремя человеками? Если увеличить раза в полтора-два то хватит чтоб орбиту поддерживать?
Ежели водород дармовой, то конечно другое дело. Однако посчитаем. В 7-м НК писали, что Электрон потребляет поллитра воды в день на человека, значит 3 человека - полторашка. Из каждого килограмма воды получается 111 г водорода. Чтобы получить УИ порядка 300 секунд нужно соотношение где-то 2:1,6, то есть 1/10 образующегося кислорода пойдет в двигатель, итого с 1 кг воды получаем 200 г топлива и нам нужно на 10 % больше воды, чтобы было чем дышать. Лишние 11 г водорода в принципе тоже можно использовать в двигателе. Тогда в месяц получится 9,5 кг топлива при экипаже в 3 человека или 19 кг при шести человеках при перерасходе воды 4,5 или 9 кг соответственно. Значит при УИ 300 секунд ХС будет примерно 0,15 или 0,3 м/c в месяц. Плюс конечно понадобятся баллоны для газов и компрессоры, но они невелики. Сколько реально требуется, не знаю, но на Прогрессе топлива привозят по тонне, тогда эти газы -капля в море, при том что достаются не бесплатно.
Но вообще конечно можно с этим водородом поэкспериментировать - использовать его в плазменном или гелиотермическом двигателе. Тяги конечно будут невелики, зато УИ высокий.
ЦитироватьЭлектрон потребляет поллитра в день
Если б это был спирт я б его убил! Впрочем космонавты убили бы его раньше... :)
ЦитироватьТогда в месяц получится 9,5 кг топлива при экипаже в 3 человека
Ужас какой! Ну почему так мало то... :(
Конец идее... А какая красивая идея была... :(
А может это, специально разлагать воду образующуюся от мочи и пота? Туда воду сотнями кг возят, должно много получаться. Электричества конечно пожрёт море, но не надо топливо возить. Может чего получится, а?
ЦитироватьОсновной недостаток идеи - для двигателя той же тяги понадобится примерно втрое больше водорода, чем для двигателя с обычным соотношением компонентов.
Есть такое дело... :(
То есть, фактически, массовое совершенство втрое уменьшится...
ЦитироватьБаки с совмещенными днищами сделать уже вряд ли получится, если только в разных диаметрах.
А мне кажется получится...
ЦитироватьВсё в те же три раза станет мощнее водородный ТНА, а так как мощность его и в обычном двигателе больше чем у кислородного, он будет тяжелее, а упрощения тут не произойдет. Зато затраты топлива на его привод возрастут и возрастут потери УИ, хотя они будут относительно меньше, чем в обычном двигателе. Закрытую схему делать смысла нет, так как дожигать в КС практически нечего.
Но ведь и существенного усложнения не произойдёт? А закрытую схемку сделать можно... наверное. Если кислый газ с полным расходом кислорода на турбинку пустить...
ЦитироватьНу и наконец из-за худшего УИ и массового совершенства масса ракеты для той же ПН существенно возрастет и вряд ли будет лучше, чем у керосиновой. Выигрыша не будет даже для верхних ступеней. Ну а поскольку камера составляет далеко не всю стоимость двигателя и тем более ракеты в целом, городить огород смысла нет.
Хм. Да, проблем оказалось больше, чем казалось сначала... Впрочем, я не стал бы так сразу категорично отвергать. Надо поближе посмотреть... :?
ЦитироватьИ главное западло - по расширительной (безгазогенераторной нагревной) схеме ТНА не сделаешь...
А это, пардон, почему? :shock:
ЦитироватьА мне кажется получится...
С обычным соотношением компонентов - и то не всегда получается, а тут очень сомнительно, если только в разных диаметрах их делать, но это лишнее усложнение конструкции, а выигрыш в массе уменьшается.
ЦитироватьНо ведь и существенного усложнения не произойдёт? А закрытую схемку сделать можно... наверное. Если кислый газ с полным расходом кислорода на турбинку пустить...
Можно и с кислым и со сладким газом - но какой в этом смысл? При коэффициенте избытка окислителя 0,1 у кислого газа в КС изменяется только R, а температура остается постоянной, а у сладкого вообще ничего не меняется - тогда зачем огород городить, проще сделать открытую схему с восстановительным ГГ, а так как параметры газа в нем и в КС одинаковы, то потерь УИ по сравнению с закрытой схемой не будет. В случае дожигания при альфа 0,2 температура газа в КС повысится всего в полтора раза при окислительной схеме и еще меньше при восстановительной, поэтому потери УИ при открытой схеме будут невелики и закрытую делать опять-таки нецелесообразно. Но впрочем это просто особенность такого двигателя, а не его недостаток. Зато возможен двигатель "бескамерной" схемы - все топливо направляется в ГГ, а отработавший на турбине газ - в сопло.
ЦитироватьХм. Да, проблем оказалось больше, чем казалось сначала... Впрочем, я не стал бы так сразу категорично отвергать. Надо поближе посмотреть...
Так мы этим и занимаемся :wink:
ЦитироватьА это, пардон, почему?
Потому что тогда придется охлаждать КС, а вы не хотите :wink: Ну и из-за низкой температуры в КС понадобится слишком большая площадь теплообмена, больше, чем реальная площадь камеры.
ЦитироватьЕсли б это был спирт я б его убил! Впрочем космонавты убили бы его раньше... :)
То-то он подозрительно часто дохнет :)
ЦитироватьА может это, специально разлагать воду образующуюся от мочи и пота? Туда воду сотнями кг возят, должно много получаться. Электричества конечно пожрёт море, но не надо топливо возить. Может чего получится, а?
Говорят, что для получения 90 г водорода нужно 5 кВт*ч электроэнергии - вот и считайте, выгодно это или нет :wink:
ЦитироватьГоворят, что для получения 90 г водорода нужно 5 кВт*ч электроэнергии - вот и считайте, выгодно это или нет :wink:
Там счас солнечных батарей налепят - лес! Куда энергию девать? ;)
Ладно, давайте так.
Отдаём 5 кВт на топливо. Это 800 г в час, 20 кг в день, 600 кг в месяц. Уже изрядно.
Отбираем только тот кислород который нужен на дыхание, остальное в двигатель. Низкотемпературный двигатель отменяем, сжигаем почти при стехиометрии (за вычетом того кислорода который на дыхание).
Двигатель делаем с радиационно-инерционным охлаждением. То есть толстые стенки которые за несколько секунд работы двигателя не успевают нагреться до опасной температры а потом час остывают.
А 600 кг в месяц да ещё с УИ 450 сек это изрядно. Прогресс меньше привозит.
Так годится? ;)
ЦитироватьУ меня была на эту тему идея.
На станциях водород из Электрона выпускают за борт. Если разложить ещё немнгого воды то полученый "лишний" кислород можно сжечь с водородом и получить тягу с высоким УИ сравнимым с УИ гидразинового топлива.
Эта идея описана у Тимната (стр. 277) с cсылкой на статью в Prop. & Power 1985 года, как раз для ОС и именно с совмещением с электролизером системы жизнеобеспечения.
По их данным, ДУ с двумя камерами тягой по 133 Н и шестью - по 2 Н (все работают на газообр. H2 и "лишнем" газообр. O2) может полностью обеспечить потребности ОС в поддержании орбиты.
Старый разумно рассудил: все отработанное жидкое и газообразное в топку. Можно мысль развить дальше: все густые и даже твердые отходы деятельности экипажа (и весь мусор) разлогать до газа и в топку, как третью компаненту. Хоть это и не водород, но вклад в общее дело БУДЕТ, пусть и с меньшим суммарным УИ.
А про охлаждение КС: затрат на это в полете нет, запускай компаненты топлива по каналам охлаждения и ВСЕ, хоть и стоимость самого двигателя на этом возрастает, но ведь почти все двигатели так охлаждают, все отработано.
Кстати да.
Подумалось: реального выигрыша для реальных РН почти нет...
А вот для любительских суборбитальников... :)
Для них что нужно? ЧТобы попроще, подешевле и понадёжнее. Высокий УИ не критичен, ведь ХС нужне менее 2 км/с.
8)
ЦитироватьЛадно, давайте так.
Отдаём 5 кВт на топливо. Это 800 г в час, 20 кг в день, 600 кг в месяц. Уже изрядно.
Отбираем только тот кислород который нужен на дыхание, остальное в двигатель. Низкотемпературный двигатель отменяем, сжигаем почти при стехиометрии (за вычетом того кислорода который на дыхание).
Двигатель делаем с радиационно-инерционным охлаждением. То есть толстые стенки которые за несколько секунд работы двигателя не успевают нагреться до опасной температры а потом час остывают.
А 600 кг в месяц да ещё с УИ 450 сек это изрядно. Прогресс меньше привозит.
Так годится? :wink:
Да уж, впечатлился я этими 5-ю киловаттами, а посчитать поленился. Значит выходит такой расклад: Прогресс привозит в среднем 290 кг топлива в расчете на месяц и при троих членах экипажа 200 л воды на месяц. За счет высокого УИ топлива будет нужно меньше где-то в полтора раза, т.е. 195 кг в месяц. 45 литров уйдет в Электрон, а остальные 155 в конце-концов превратятся отходы и их можно разлагать на водород и кислород плюс 5 кг водорода с Электрона. Тогда понадобится дополнительно всего 35 кг воды в месяц. Ну конечно всю воду из отходов использовать не удастся :), но даже если ее возить специально, можно сэкономить где-то 95 кг в месяц, а в идеальном случае 255 кг, реальные цифры будут где-то между этими значениями, интересно бы узнать, сколько они выбрасывают жидких отходов. В расчете на один Прогресс экономия будет от 285 до 765 кг, однако если учесть, что 250 "лишних" кг в ОДУ Прогресса выкинуть нельзя, то меньше, ну и для маневров уклонения целесообразнее использовать его двигатели. Так же при соотношении 1:6,5 УИ может быть несколько ниже 450 секунд, но ненамного. Часть жидких отходов скорее всего прямо в электролизер заливать не удастся, но можно их как-нибудь очистить. На электролиз необходима мощность около 1200 кВт*ч в месяц, что не очень много. Очевидно, что при 6 человеках дополнительной воды скорее всего не понадобится и экономия будет максимальной.
Если емкостное охлаждение дополнить термостойкими покрытиями, то можно и двигатели ориентации на газ перевести и увеличить время работы основного двигателя, хотя при этом конечно понадобятся баллоны большей емкости.
Ключевой вопрос - надежность и ресурс электролизера. У Электрона с этим не очень - и ломается часто и ресурс всего полгода, хотя отрабатывал он обычно больше. И еще важный момент - на скольких человек рассчитан Электрон, тогда можно было бы оценить массу электролизера.
По воде баланс будет полный т.к. кроме той воды что привозят в воду ещё превращается часть пищи.
Единственная проблема - надо будет извлекать и кудато девать соли содежащиеся в урине.
Однако скорее всего всётаки ничего не выйдет. Счас на станции нет замкнутого цикла по воде и её приходится возить. Если сделать полную регенерацию воды из конденсата и из урины то воду возить не надо будет. Но и выкидывать через двигатели соответственно тоже нельзя. Так что всё равно прийдётся возить - или топливо или дополнительную воду.
Хотя воды потребуется раза в полтора меньше врядли это оправдает затраты электроэнергии и всю эту мороку с электролизёрами/баллонами...
Ну раз уж тема перетекла на экономию грузопотока на станцию...
Самое простое и выгодное, это избавиться от доставки кислорода (не важно, в виде O2 или воды). Один электролиз этого не позволяет, если пища достаточно сухая, даже если использовать воду из жидких отходов и не учитывать потери воды и кислорода (со сбрасываемым CO2, водородом, твёрдыми отходами; при шлюзовании).
Для примера можно рассмотреть углеводы - основной компонент пищи:
CH2O + O2 -> CO2 + H2O (метаболизм в организме)
добавляя электролиз, получаем
O2 + 2 CH2O -> 2CO2 + 2H2
или
H2O + CH2O -> CO2 + 2H2
То есть требуется либо кислород, либо влажность пищи не должна быть меньше 40%. Это для углеводов, для жиров и белков всё гораздо хуже.
Но избытка воды/кислорода на станции легко добиться при использовании конверсии CO2 в метан, столь нелюбимого здесь процесса:
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
Процесс преобразования углеводов на станции при этом:
2CH2O -> CO2 + CH4
а утечки и проблемы с белками и жирами покрываются влажностью пищи.
Метан можно использовать как топливо, если привезти кислород. Или попробовать подобрать электрический двигатель с метаном как рабочим телом. Или пойти дальше:
CH4 + O2 -> C(сажа газовая) + H2O
В результате из пищи(углеводы) получаем топливо и окислитель:
2 CH2O -> C + O2 + CH4
Только мало. Где-то полкило на человека в день. Наверно, экономически невыгодно разводить химзавод на станции при экипаже из всего лишь шести человек.
ЦитироватьХолодный кислород-водородный жидкостной ракетный двигатель.
Суть идеи: в камеру сгорания ракетного двигателя подаются кислород и водород, при коэффициенте избытка окислителя порядка 0,1-0,2. То есть продукты сгорания получаются с большим избытком горючего (водорода).
Температура в камере сгорания при этом колеблется в пределах 500-1500К.
Благодаря большому значению R продуктов сгорания, обусловленному большим количеством водорода, даже при сравнительно небольших температурах достигается удельный импульс порядка 3000-3800 м/с (306-387с).
а почем-бы не применять "найтрокс" ? тот что "веселящий газ" и тот что применяют для стритрейсинга ?
в нем и кислород есть и азот - так вот азот как раз регулирует температуру (снижает) горения.
Рутан, кстати - в космос летал на гибридной ракете - там жидкий "найтрокс" и переработанные павтопокрышки :) в качестве углеродного топлива ...
ЦитироватьГоворят, что для получения 90 г водорода нужно 5 кВт*ч электроэнергии - вот и считайте, выгодно это или нет :wink:
У вас старые данные... это при стандартном электролизе. а вот есть примеры как дешево и сердито - причем с примерами реализации:
http://jlnlabs.imars.com/bingofuel/index.htm
Вот тесты:
http://jlnlabs.imars.com/bingofuel/html/bfr11.htm
...
There is 46% of H2 in the synthetic gas generated by the BingoFuel Reactor, so it produces about 83 liters per hour of H2. The BingoFuel Reactor produces 2.3 times more H2 gas than a common electrolyser.
The fuel mixture produced by the BingoFuel Reactor is about 1080 liters per hour, a common 1 cell electrolyser produces about 54 liters per hour ( at 20°C ) of mixture of H2 and O2, so the BingoFuel Reactor produces 20 times more of fuel mixture than a common electrolyser.
...
вот "закольцованная схема"
http://jlnlabs.imars.com/bingofuel/html/bfr5hpgen.htm
Как самому сделать подобный генератор
http://jlnlabs.imars.com/bingofuel/html/aquagen.htm
Состав получаемого газа:
Below, an analysis of this gas conducted by the NASA :
------------------------------------
Hydrogen 46.483 %
Carbon Dioxide 9.329
Ethylene 0.049
Ethane 0.005
Acetylene 0.616
Oxygen 1.164
Nitrogen 3.818
Methane 0.181
Carbon Monoxide 38.370
------------------------------------
Цитироватьа почем-бы не применять "найтрокс" ? тот что "веселящий газ" и тот что применяют для стритрейсинга ?
в нем и кислород есть и азот - так вот азот как раз регулирует температуру (снижает) горения.
Маловероятно. УИ гораздо сильнее зависит от температуры и R, чем от всего прочего.
То что я предлагал только потому и получило такой УИ при Т<1000К, что водорода там много больше чем кислорода, и R у ПС где-то получается почти 2000.
Азот тяжелый, и сильно уронит этот параметр, а если ещё и температуру опустить...
Хотя, можно, конечно посчитать... Из чисто академического интереса.
Да прибудет со мной Астра. :)
Хочу предложить одну рюшечку к "холодному" двигателю: если температура в камере сгорания 500'С, то после расширения в сопле в сто раз, температура упадет как бы не в три раза (за целый вечер не смог найти в интернете показатель адиабаты водорода). Может даже до комнатной?
Предложение такое: потратить еще немного кислорода путем добавления в расширяющуюся часть сопла, чтобы и в нем температура по всей длине была 500 градусов. Этим мы вкатим в рабочее тело в три (?) раза больше энергии и импульс чуть подрастет.
Крайний случай совмещенного днища - маленький бак целиком внутри большого :)
ЦитироватьУ вас старые данные... это при стандартном электролизе. а вот есть примеры как дешево и сердито - причем с примерами реализации:
Так этим примерам уж сто лет в обед - синтез-газ и биогаз давным-давно получают. Но тут есть одна проблема - необходимы вода и кислород, на МКС же с этим напряженка, а вот электроэнергия более доступна. В принципе конечно можно использовать эту технологию для утилизации твердых отходов, но вряд ли выгода будет велика, зато появится лишний и не очень безопасный аппарат .
ЦитироватьСостав получаемого газа:
Below, an analysis of this gas conducted by the NASA :
------------------------------------
Hydrogen 46.483 %
Carbon Dioxide 9.329
Ethylene 0.049
Ethane 0.005
Acetylene 0.616
Oxygen 1.164
Nitrogen 3.818
Methane 0.181
Carbon Monoxide 38.370
Для сжигания опять же нужен кислород, его нужно привести и хранить, а УИ вряд ли превысит "вонючку". Так что в целом для МКС процесс невыгоден.
ЦитироватьХочу предложить одну рюшечку к "холодному" двигателю: если температура в камере сгорания 500'С, то после расширения в сопле в сто раз, температура упадет как бы не в три раза (за целый вечер не смог найти в интернете показатель адиабаты водорода). Может даже до комнатной?
Показатель адиабаты водорода 1,4.
ЦитироватьПредложение такое: потратить еще немного кислорода путем добавления в расширяющуюся часть сопла, чтобы и в нем температура по всей длине была 500 градусов. Этим мы вкатим в рабочее тело в три (?) раза больше энергии и импульс чуть подрастет.
Энергию нужно подводить в КС, а в сверхзвуковой части сопла расширение по адиабате выгоднее, чем по изотерме.
ЦитироватьКрайний случай совмещенного днища - маленький бак целиком внутри большого :)
Это можно - добавив изоляции, сэкономим на длине переходника, конструкция правда усложнится. Но бак водорода мы никак не уменьшим :(
ЦитироватьПоказатель адиабаты водорода 1,4
Выходит, что из 500'С после расширения в сто раз получается -60'С? Выхлоп заморозит старт? :-\
Цитироватьрасширение по адиабате выгоднее
Вообще-то все зависит от условий задачи. Это верно, если задана энергия, которую надо оптимально потратить. Тогда сначала нагрев, потом адиабатическое расширение. Даже во "взрослом" двигателе не сжигают весь водород, т.е. не используют всю энергию. А в холодном считается, что энергии безмерно. Энергия здесь растет пропорционально весу кислорода, а вес всей заправки растет гораздо медленнее, т.к. кислорода << чем водорода. Ну и температура в двигателе ограничена. Значит оптимальным будет расширение по изотерме.
Вот, например, в паровых двигателях температура пара в котле ограничена, и его подогревают между ступенями расширения. Термодинамически процесс неоптимальный, но конкретный КПД растет.
ЦитироватьВыходит, что из 500'С после расширения в сто раз получается -60'С? Выхлоп заморозит старт? :-\
Старт как-нибудь переживет, а вот если вода в выхлопе замерзнет, то УИ упадет. Но при предложенном давлении в КС такого расширения не обеспечить - только в вакууме.
ЦитироватьВообще-то все зависит от условий задачи. Это верно, если задана энергия, которую надо оптимально потратить. Тогда сначала нагрев, потом адиабатическое расширение. Даже во "взрослом" двигателе не сжигают весь водород, т.е. не используют всю энергию.
Во "взрослом" двигателе дело не в температуре, а в УИ - избыток водорода позволяет его повысить. Очевидно в данном случае добавление кислорода только понизит УИ.
ЦитироватьА в холодном считается, что энергии безмерно.
Как это безмерно, мы ведь ее не из вакуума берем :wink:
ЦитироватьЭнергия здесь растет пропорционально весу кислорода, а вес всей заправки растет гораздо медленнее, т.к. кислорода << чем водорода.
Даже в этом двигателе вес кислорода больше веса водорода, но это в общем неважно, т.к. тяга тоже растет.
ЦитироватьНу и температура в двигателе ограничена. Значит оптимальным будет расширение по изотерме.
Это только в данном кривом двигателе она ограничена, а в нормальных двигателях вполне охлаждение можно обеспечить, поэтому выгоднее сразу сжечь весь потребный водород в КС и не морочиться. В пределе получится, что в целом у нас то же самое соотношение компонентов, но с гораздо худшим УИ.
Еще раз о кривом (вообще-то он мне нравится). Спору нет, его УИ принципиально ниже, чем у предельного. Вопрос был - компенсирует ли его суперпростота снижение характеристик. R. Rainbow посчитал для Т=500 импульс=306м/с. Интересно посчитать, насколько же его поднимет изотермическая схема.
ЦитироватьЕще раз о кривом (вообще-то он мне нравится). Спору нет, его УИ принципиально ниже, чем у предельного. Вопрос был - компенсирует ли его суперпростота снижение характеристик. R. Rainbow посчитал для Т=500 импульс=306м/с.
Однозначно не компенсирует и дело не только в низком импульсе, но и в гораздо худшем массовом совершенстве. Да и зачем иметь водородные проблемы при УИ ниже чем у "вонючки"?
ЦитироватьИнтересно посчитать, насколько же его поднимет изотермическая схема.
Тут трудно сказать, но схема существенно ухудшает главное достоинство двигателя - его простоту. Усложнение произойдет из-за необходимости подвода дополнительного кислорода и обеспечения хорошего перемешивания его с основным потоком и равномерного сгорания. А вот с горением этого кислорода возникнут проблемы, так как для самовоспламенения температура слишком низка.
ЦитироватьНу раз уж тема перетекла на экономию грузопотока на станцию...
Но избытка воды/кислорода на станции легко добиться при использовании конверсии CO2 в метан, столь нелюбимого здесь процесса:
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
Процесс преобразования углеводов на станции при этом:
2CH2O -> CO2 + CH4 а утечки и проблемы с белками и жирами покрываются влажностью пищи.
Метан можно использовать как топливо, если привезти кислород. Или попробовать подобрать электрический двигатель с метаном как рабочим телом. Или пойти дальше:
CH4 + O2 -> C(сажа газовая) + H2O
В результате из пищи(углеводы) получаем топливо и окислитель: 2 CH2O -> C + O2 + CH4
Только мало. Где-то полкило на человека в день. Наверно, экономически невыгодно разводить химзавод на станции при экипаже из всего лишь шести человек.
Да зачем химзавод? Человек сам "вырабатывает" метан! Достаточно небольшой трубочки, вставленной в соответствующее место... И в двигатель... Представляете процедуру уклонения? "Все члены экипажа дружно заняли свои рабочие места и приготовились к работе. Пуск! Зажигание! Промежуточная! Главная! Фух... с облегчением вас, то есть с уклонением, дорогие космонавты..."
А уж как при этом будет проходить отбор в космонавты... Просто песня...
У идеи есть существенный изъян - с такой системой подачи невозможно обеспечить более-менее приличное давление в КС.
Думаю, никак не более 5 атм.
А настолько низкое давление на УИ скажется более чем. :?
ЦитироватьЦитироватьЕсли б это был спирт я б его убил! Впрочем космонавты убили бы его раньше... :)
То-то он подозрительно часто дохнет :)
ЦитироватьА может это, специально разлагать воду образующуюся от мочи и пота? Туда воду сотнями кг возят, должно много получаться. Электричества конечно пожрёт море, но не надо топливо возить. Может чего получится, а?
Говорят, что для получения 90 г водорода нужно 5 кВт*ч электроэнергии - вот и считайте, выгодно это или нет :wink:
Так надо обращаться не к сказочникам.
ЦитироватьЦитироватьЛадно, давайте так.
Отдаём 5 кВт на топливо. Это 800 г в час, 20 кг в день, 600 кг в месяц. Уже изрядно.
Отбираем только тот кислород который нужен на дыхание, остальное в двигатель. Низкотемпературный двигатель отменяем, сжигаем почти при стехиометрии (за вычетом того кислорода который на дыхание).
Двигатель делаем с радиационно-инерционным охлаждением. То есть толстые стенки которые за несколько секунд работы двигателя не успевают нагреться до опасной температры а потом час остывают.
А 600 кг в месяц да ещё с УИ 450 сек это изрядно. Прогресс меньше привозит.
Так годится? :wink:
Да уж, впечатлился я этими 5-ю киловаттами, а посчитать поленился. Значит выходит такой расклад: Прогресс привозит в среднем 290 кг топлива в расчете на месяц и при троих членах экипажа 200 л воды на месяц. За счет высокого УИ топлива будет нужно меньше где-то в полтора раза, т.е. 195 кг в месяц. 45 литров уйдет в Электрон, а остальные 155 в конце-концов превратятся отходы и их можно разлагать на водород и кислород плюс 5 кг водорода с Электрона. Тогда понадобится дополнительно всего 35 кг воды в месяц. Ну конечно всю воду из отходов использовать не удастся :), но даже если ее возить специально, можно сэкономить где-то 95 кг в месяц, а в идеальном случае 255 кг, реальные цифры будут где-то между этими значениями, интересно бы узнать, сколько они выбрасывают жидких отходов. В расчете на один Прогресс экономия будет от 285 до 765 кг, однако если учесть, что 250 "лишних" кг в ОДУ Прогресса выкинуть нельзя, то меньше, ну и для маневров уклонения целесообразнее использовать его двигатели. Так же при соотношении 1:6,5 УИ может быть несколько ниже 450 секунд, но ненамного. Часть жидких отходов скорее всего прямо в электролизер заливать не удастся, но можно их как-нибудь очистить. На электролиз необходима мощность около 1200 кВт*ч в месяц, что не очень много. Очевидно, что при 6 человеках дополнительной воды скорее всего не понадобится и экономия будет максимальной.
Если емкостное охлаждение дополнить термостойкими покрытиями, то можно и двигатели ориентации на газ перевести и увеличить время работы основного двигателя, хотя при этом конечно понадобятся баллоны большей емкости.
Ключевой вопрос - надежность и ресурс электролизера. У Электрона с этим не очень - и ломается часто и ресурс всего полгода, хотя отрабатывал он обычно больше. И еще важный момент - на скольких человек рассчитан Электрон, тогда можно было бы оценить массу электролизера.
Что-то юмор не понял,какие киловаты могут быть при производстве водорода в самой обеспененой углеводородами стране,в чем прикол то?
Вопрос специалистам (если возможно прикинуть сходу,то есть очень примерно): Какие минимальный вес,размер и тягу должна иметь камера полностью из сплава молебден 80% - тантал 20% (по массе),если давление на форсунки - 700атм,расход горючего соответствует рабочему ресурсу в 1000 сек.,полный расход горючего 2000т за 600сек(3,33 т/сек),все внешнее охлаждение осуществляется водородом,который далее поступает в газогенератор,охлаждение всей насосной системы водородом,который тоже отправляется в газогенератор,с которого газ подается на оптимальную по количеству ступеней турбину из того же материала,и далее - в отдельное сопло. Внутреннее охлаждение полностью на водороде(пристеночные форсунки на водороде). Форсунки однокомпонентные ( диаметр отверстий не более 2 мм ). Внутреннее покрытие - тантал 50 мкм . Критическое сечение - стандартно-оптимальное. Двигатель для нулевой высотной отметки. Ребра охлаждения примерно такие же,как у РД-107,но соответствуют расходу водорода на внешнее охлаждение Давление в баках соответствует переохлажденным кислороду и водороду. Интересно посмотреть,как влияет на вес и размеры хорошая прочность хорошего в обработке материала материала.
ЦитироватьУ меня была на эту тему идея.
На станциях водород из Электрона выпускают за борт. Если разложить ещё немнгого воды то полученый "лишний" кислород можно сжечь с водородом и получить тягу с высоким УИ сравнимым с УИ гидразинового топлива. Так как сгорание будет происходить с большим избытком водорода (в два-три раза больше чем в обычных двигателях) то можно сделать простенькую неохлаждаемую камеру сгорания работающую на газообразных Н2 и О2.
Лучше греть водород дугой или электрическим разрядом в газе при низком давлении. Без всякого кислорода. Тогда УИ 900-1000 наверно можно получить. Водород нигде не накаплива, а сразу после электрона в двигатель. Использовать в качестве двигателя малой тяги в постоянном режиме для поддержания орбиты. Либо опять же в качестве двигателя малой тяги при межпланетном перелете.
ЦитироватьОднако скорее всего всётаки ничего не выйдет. Счас на станции нет замкнутого цикла по воде и её приходится возить. Если сделать полную регенерацию воды из конденсата и из урины то воду возить не надо будет...
Полностью замкнуть цикл по воде не получится, если только не разлагать углекислый газ на кислород и углерод. Потому что часть поступившего с водой кислорода в процессе метаболизма превращается в углекислый газ, а он отправляется за борт. Соответственно, неизбежно придется отправлять за борт соответствующую ему часть водорода. Либо возить недостающий кислород в баллонах, что еще хуже, чем в виде воды. Даже реакция Сабатье лишь уменьшит потери по воде в два раза, но не исключит полностью - там часть водорода выбрасывается в виде метана. Только разложение углекислого газа на катализаторе при температуре ~1000К на кислород и сажу с выбросом чистой сажи за борт может замкнуть цикл. Но это еще тот геморой. Так что можно смело считать, что источник водорода в том или ином количестве на борту есть :)
ЦитироватьВопрос специалистам (если возможно прикинуть сходу,то есть очень примерно): Какие минимальный вес,размер и тягу должна иметь камера полностью из сплава молебден 80% - тантал 20% (по массе),если давление на форсунки - 700атм,
А это давление чем создаётся? Если сжиганием основных компонентов, то вынужден разочаровать - начиная с давления 400 атмосфер перед форсунками даже при замкнутой схеме УИ падает из-за неидеальности насосов и турбины.
А тут вообще предлагается двигатель открытой схемы - а в нём оптимальное давление всего атмосфер 150, дальше затраты компонентов на привод ТНА растут быстрее, чем увеличивается УИ камеры за счёт роста перепада давлений.
ЦитироватьЦитироватьВопрос специалистам (если возможно прикинуть сходу,то есть очень примерно): Какие минимальный вес,размер и тягу должна иметь камера полностью из сплава молебден 80% - тантал 20% (по массе),если давление на форсунки - 700атм,
А это давление чем создаётся? Если сжиганием основных компонентов, то вынужден разочаровать - начиная с давления 400 атмосфер перед форсунками даже при замкнутой схеме УИ падает из-за неидеальности насосов и турбины.
А тут вообще предлагается двигатель открытой схемы - а в нём оптимальное давление всего атмосфер 150, дальше затраты компонентов на привод ТНА растут быстрее, чем увеличивается УИ камеры за счёт роста перепада давлений.
Надеюсь,вы не подумали,что,упоминая о отходящем сопле от турбины насоса,я предполагал развернуть это сопло в противоположную здравому смыслу сторону. Естественно,я предполагаю оптимальную для водорода(с точки зрения элементарного чувства гармонии)схему шести камерного двигателя,в котором по центру находится ТНА с соплом,примерно равным по диаметру среза в отношении сопла камер двигателя. Как вы правильно заметили по схеме,я безмерно далек от мысли заправлять камеру горячими кислородом и,тем более,водородом. Вы пишете о затратах на привод ТНА,но даже убогая турбина истребителя может ставить вертикально корпус самолета,что же тогда говорить о малой эфективности тяги от насоса,который приходится на шесть камер. Налицо имеется значительный запас по форсированию турбины. Теперь о 400атм.: вы пишете о неидеальности ТНА,но водород и кислород,наверное,в смысле текучести-вязкости не одно и тоже,- водород то можно и посильней сжать,тем более,если полые лопатки турбины охлаждать жидким водородом с последующей максимально полной реакцией этого водорода перед соплом ТНА. Так же надо иметь в виду,что,чтобы максимально использовать прочностные свойства выше упомянутого узумительного сплава,необходимо максимально высокое давление водорода на пристеночных форсунках,так как это дает прямую возможность увеличить размеры камеры. Ясно,что водород и кислород должны иметь разное давление. Если увеличить давление в камере выше 150 атм на старте и на начальном участке полета первой степени,то затраты на ТНА при такой схеме двигателя должны вполне оправдаться,глвное,обеспечить достаточное регулирование подачи топлива. Вообще,цифра 150 атм. взята,как я понял,для бронзовых стенок,но речь то идет о супер-пупер камере.
А 600 секунд работы двигателя - это откуда?
5 канал, Невзоров навеял? :wink:
ЦитироватьЕстественно,я предполагаю оптимальную для водорода(с точки зрения элементарного чувства гармонии)схему шести камерного двигателя
А вот это вообще конгениально!
ЦитироватьЯсно,что водород и кислород должны иметь разное давление
Вы имеете ввиду на входе в форсунки, или в других точках?
ЦитироватьЦитироватьА тут вообще предлагается двигатель открытой схемы - а в нём оптимальное давление всего атмосфер 150, дальше затраты компонентов на привод ТНА растут быстрее, чем увеличивается УИ камеры за счёт роста перепада давлений.
Надеюсь,вы не подумали,что,упоминая о отходящем сопле от турбины насоса,я предполагал развернуть это сопло в противоположную здравому смыслу сторону.
При чём тут это? Если вы сожгли определённое количество водорода в кислороде, вы получили определённое, не больше и не меньше, количество тепловой энергии.
Эта энергия и идёт на перекачку компонентов, и, чем больше потребное давление и расход, тем больше и нужно энергии.
Но невозможно преобразовать всю полученную тепловую энергию в механическую - к.п.д. турбины зависит от разности температур на её входе и выходе. К.п.д. насосов тоже не может быть 100%.
Поэтому оказывается выгодным, сколько бы ступеней ни было в турбине, не сбрасывать отработанный парогаз через своё сопло, а вернуть его в основную камеру сгорания, чтоб он улетел с максимальной возможной скоростью.
ЦитироватьЕстественно,я предполагаю оптимальную для водорода(с точки зрения элементарного чувства гармонии)схему шести камерного двигателя,в котором по центру находится ТНА с соплом,примерно равным по диаметру среза в отношении сопла камер двигателя.
Гармония-гармонией, а первична тут термодинамика. Шесть камер не имеют большого смысла. Технически это возможно, но выигрыша никакого, по сравнению с одной, двумя или четырьмя камерами не даёт. Многокамерные установки при той же тяге имеют большую массу, но меньшую длину.
ЦитироватьКак вы правильно заметили по схеме,я безмерно далек от мысли заправлять камеру горячими кислородом и,тем более,водородом. Вы пишете о затратах на привод ТНА,но даже убогая турбина истребителя может ставить вертикально корпус самолета,что же тогда говорить о малой эфективности тяги от насоса,который приходится на шесть камер.
Тут говорить ничего и не нужно - можно просто посчитать. Например, мощность турбины ТНА РД-107 составляет 5500 лошадиных сил при давлении в камере 60 атмосфер и расходе топлива 327 кг/с. При этом к.п.д. керосинового насоса примерно в полтора раза больше, чем водородного. Удваиваете тягу - удваиваете расход - удваиваете мощность. Удваиваете давление - тоже удваиваете мощность, а тяга от этого растёт едва на 7%, и то, только у Земли, а в пустоте разницы 2%.
ЦитироватьТеперь о 400атм.: вы пишете о неидеальности ТНА,но водород и кислород,наверное,в смысле текучести-вязкости не одно и тоже,- водород то можно и посильней сжать,тем более,если полые лопатки турбины охлаждать жидким водородом с последующей максимально полной реакцией этого водорода перед соплом ТНА.
При чём тут это? Энергия всё равно ниоткуда не возьмётся, кроме как из химической реакции между кислородом и водородом.
ЦитироватьВообще,цифра 150 атм. взята,как я понял,для бронзовых стенок,но речь то идет о супер-пупер камере.
Нет, эта цифра от материала камеры не зависит. Для открытой схемы вовсе не зависит, для замкнутой зависит, но очень слабо.
ЦитироватьА 600 секунд работы двигателя - это откуда?
5 канал, Невзоров навеял? :wink:
ЦитироватьЕстественно,я предполагаю оптимальную для водорода(с точки зрения элементарного чувства гармонии)схему шести камерного двигателя
А вот это вообще конгениально!
ЦитироватьЯсно,что водород и кислород должны иметь разное давление
Вы имеете ввиду на входе в форсунки, или в других точках?
600 сек - многоразовость и степень унивенрсальности первой ступени,а точнее,единого водородного бака. Что касается давления,то логично предположить,что оно одинаково как на входе в
форсунки,так и после насоса. При шести камерах отсутствует поворот камер,так что колебаний давления при симметрии трубопроводов не предвидится.
Обычно все выведение (все три ступени) укладываются в 550 - 650 с.
Что значит у 6 камер отсутствует поворот?
Колебания давления (кстати где?) не зависят от симметрии.
ЦитироватьЦитироватьВообще,цифра 150 атм. взята,как я понял,для бронзовых стенок,но речь то идет о супер-пупер камере.
Нет, эта цифра от материала камеры не зависит. Для открытой схемы вовсе не зависит, для замкнутой зависит, но очень слабо.
Может все же не совсем не зависит от материала,так как ограничение давления в камере происходит из-за диссоциации пара при 2500гр.С по оси камеры.Но мощный пристенный слой холодного водорода должен резко ограничить диссоциацию в критическом сечении. При достатогчно большом охлаждении газа на входе в сопло поверхностным слоем водорода не должно быть угрожающей диссоциации,но тогда откуда могут быть эти категоричные 150 атм,если для разных материалов стенки надо иметь разный пристеночный слой?
В РД-171-180-191 при давлении в 260 атм нет завесы. :P
ЦитироватьЦитироватьЦитироватьВообще,цифра 150 атм. взята,как я понял,для бронзовых стенок,но речь то идет о супер-пупер камере.
Нет, эта цифра от материала камеры не зависит. Для открытой схемы вовсе не зависит, для замкнутой зависит, но очень слабо.
Может все же не совсем не зависит от материала,так как ограничение давления в камере происходит из-за диссоциации пара при 2500гр.С по оси камеры.
Давление в камере определяется, как правило, давлением, создаваемым насосом. Можно и 700 атм иметь в камере - просто при этом насосы будут больше энергии потреблять, и либо ракета тяжелее станет (источники энергии возить), либо УИ упадёт (если энергию брать из топлива).
Иными словами - диссоциация пара на давление не влияет.
Да, и ещё - наивысшее давление у топлива - сразу после насосов. Проходя по различным трубам, давление падает :) - в частности, падает в рубашке охлаждения, которая, я так понимаю, планируется в обсуждаемом двигателе. К форсункам доходит уже гораздо меньшее давление, чем вышло из насосов. Да, насосы могут производить разное давление для разных компонентов - но при входе в камеру, после форсунок, давления должны быть одинаковы - это же одна и та же камера.
ЦитироватьПри достатогчно большом охлаждении газа на входе в сопло поверхностным слоем водорода не должно быть угрожающей диссоциации,но тогда откуда могут быть эти категоричные 150 атм,если для разных материалов стенки надо иметь разный пристеночный слой?
Потому что, ещё раз, давление от диссоциации не зависит. Можно иметь малое давление и большую диссоциацию, можно наоборот.
ЦитироватьВ РД-171-180-191 при давлении в 260 атм нет завесы. :P
Очень рад за изобретателей материала стенки, наверняка он из высоко теплопроводящего тяжелого углерода с медью. Осталось только догадаться о плавном синтезе новой структуры.
ЦитироватьДавление в камере определяется, как правило, давлением, создаваемым насосом. Можно и 700 атм иметь в камере - просто при этом насосы будут больше энергии потреблять, и либо ракета тяжелее станет (источники энергии возить), либо УИ упадёт (если энергию брать из топлива).
Иными словами - диссоциация пара на давление не влияет.
Да, и ещё - наивысшее давление у топлива - сразу после насосов. Проходя по различным трубам, давление падает :) - в частности, падает в рубашке охлаждения, которая, я так понимаю, планируется в обсуждаемом двигателе. К форсункам доходит уже гораздо меньшее давление, чем вышло из насосов. Да, насосы могут производить разное давление для разных компонентов - но при входе в камеру, после форсунок, давления должны быть одинаковы - это же одна и та же камера.
ЦитироватьПри достатогчно большом охлаждении газа на входе в сопло поверхностным слоем водорода не должно быть угрожающей диссоциации,но тогда откуда могут быть эти категоричные 150 атм,если для разных материалов стенки надо иметь разный пристеночный слой?
Потому что, ещё раз, давление от диссоциации не зависит. Можно иметь малое давление и большую диссоциацию, можно наоборот.
Если насосы дудут потреблять больше энергии,то что есть эта энергия?- Это энергия на трение турбинный лопаток(в основном),из-за этого топливо нагревается и нагретым уходит в камеру,то есть,энергия на трение ступеней насоса никуда не пропадает,а идет на нагрев газа в камере. В этой открытой схеме,как писалось,после насоса часть водорода через "рубашку" основной камеры идет в газогенератор,только кислород здесь минует охлаждение основной камеры,попадая из насоса в камеру. Повторяю,энергия на трение лопаток насоса и трубопровода зря не пропадает,нагретое из-за этого топливо дополнительно подогревает газ в камерах,увеличивая давление и тягу . Роль замкнутой схемы выполняет дополнительная камера (со своим соплом), пристыкованная к ступенчатой части турбины. Никакая энергия на трение даром не пропадает,- она,в конечном счете,пребразуется в кинетическую энергию отходящего газа,или из основных шести сопел,или из дополнительного сопла ТНА, причем,тяга от этого сопла ТНА примерно такая же,как и от основной камеры. В некотором смысле,это и есть замкнутая схема,если абстрактно совместить сопло ТНА и все шесть сопел от основных камер. Преимущество здесь в том,что более холодный водород лучше охлаждает камеры,чем мог бы охлаждать кислород,- и все,по выходу из рубашки этот водород образует с кислородом на входе в газогенератор восстановительную смесь,которая дожигается в кислороде уже за турбиной. ТНА с соплом образует,в сущности,турбореактивный двигатель с форсированием газа на выходе турбины.
Хорошо. А что делать с тем, что в ТНА газ на турбине гораздо холоднее, чем газ в камерах сгорания? Вылетая холодным после турбины через сопло, газ - поскольку не был хорошенько разогрет - уходит с малым УИ. Вот и потери.
Насос, может, потерь особо и не вносит. А вот турбина, которая этот насос должна крутить...
ЦитироватьХорошо. А что делать с тем, что в ТНА газ на турбине гораздо холоднее, чем газ в камерах сгорания? Вылетая холодным после турбины через сопло, газ - поскольку не был хорошенько разогрет - уходит с малым УИ. Вот и потери.
Насос, может, потерь особо и не вносит. А вот турбина, которая этот насос должна крутить...
А вы разве не обратили внимание на выше указанный сплав молебден-тантал?С чего вы взяли что температуру в газогенераторе нельзя поднять? Турбинные лопатки,охлаждаеме переохлажденным водородом,поданным прямо из насоса,позволят поднять температуру в генераторе более 2 тысяч градусов. Это уже не холодный газ,тем более,что он перед соплом дожигается кислородом по избытку водорода.
А чем это отличается от замкнутой схемы с дожиганием восстановительного ГГ газа кроме чудовищной температуры в ГГ и в турбине?
ЦитироватьА чем это отличается от замкнутой схемы с дожиганием восстановительного ГГ газа кроме чудовищной температуры в ГГ и в турбине?
Это очень похоже на замкнутую схему,если не брать во внимание ступени турбины,но главноее то,что на турбину все ж-таки подается "чудовищное давление ГГ газа пусть и с "чудовищной"температурой,- значит,насосом производится "чудовищная" работа.
ЦитироватьВ РД-171-180-191 при давлении в 260 атм нет завесы. :P
"ЖРД РД-170 (11Д521) и РД-171 (11Д520) ... Внутреннее охлаждение обеспечивается тремя поясами щелевых завес в докритической части камеры сгорания. Через них на стенку подается около 2% горючего в виде пленок, испаряющихся и защищающих ее от тепловых потоков, которые в критическом сечении сопла достигают величин порядка 50 МВт/м2. ... " - http://www.lpre.de/energomash/RD-170/ Неужели знатоки тоже могут ошибаться? :lol:
Вот только сейчас понял,что водород-кислородный ТНА имеет самую высокую удельную мощность,- из-за превосходного охлаждения ступеней турбины. Это значит,что при достаточно большом превосходстве таких ТНА над ТНА с другим горючим весь кислород-водородный двигатель для первой ступени выглядит очень обещающим,особенно,для четырех(и даже шести)камерных двигателей. А сама турбина может давать очень существенную тягу.Во как. :!:
ЦитироватьВот только сейчас понял,что водород-кислородный ТНА имеет самую высокую удельную мощность,- из-за превосходного охлаждения ступеней турбины. Это значит,что при достаточно большом превосходстве таких ТНА над ТНА с другим горючим весь кислород-водородный двигатель для первой ступени выглядит очень обещающим,особенно,для четырех(и даже шести)камерных двигателей. А сама турбина может давать очень существенную тягу.Во как. :!:
Остаётся за кадром самый интересный вопрос - почему, мучаясь с температурой на лопатках десятилетиями, никто не подумал применить такое простое решение.
:)
ЦитироватьЦитироватьВот только сейчас понял,что водород-кислородный ТНА имеет самую высокую удельную мощность,- из-за превосходного охлаждения ступеней турбины. Это значит,что при достаточно большом превосходстве таких ТНА над ТНА с другим горючим весь кислород-водородный двигатель для первой ступени выглядит очень обещающим,особенно,для четырех(и даже шести)камерных двигателей. А сама турбина может давать очень существенную тягу.Во как. :!:
Остаётся за кадром самый интересный вопрос - почему, мучаясь с температурой на лопатках десятилетиями, никто не подумал применить такое простое решение.
:)
А чего там мучаться то?В радоне поры лазером выжег,и все,а сплав вольфрам-рений в водороде температуру держать будет хорошо,останется только немного дожечь водород после лопаток для КПД тяги.Вобщем,просто не надо тупить.
В чём поры выжег? В радоне? :wink:
ЦитироватьВ чём поры выжег? В радоне? :wink:
В металле в присутствии газа. Надеюсь,для чего нужен этот газ,больших мудрствований ни у кого не вызовет,в том числе и у шутов.
А почему так не делают уже?
ЦитироватьЦитироватьВ чём поры выжег? В радоне? :wink:
В металле в присутствии газа. Надеюсь,для чего нужен этот газ,больших мудрствований ни у кого не вызовет,в том числе и у шутов.
Не шуты в таких случаях пишут в среде радона. на остальных сие правило не распространяется. :roll:
А почему именно в радоне? Аргон, ксенон и криптон не подходят? :wink:
И тупить Вам действительно пора прекращать. :P
ЦитироватьА почему так не делают уже?
Конечно,вариант тут далеко не единственный. К примеру,если лопатку делать составную,- из полых трубок квадратного и прочее профиля,то для создания охлаждающих каналов можно применить карбидизированные волокна на основе вольфрама,сделать на них наслоение иридия,и при изготовлении форм для трубок задействовать такие волокна в качестве заполнителя охлаждающих газовых тонких каналов,причем,в переменном нужном напрвлении. При заполнении в вакууме пустот этих форм для лопаток жидким металлом(скажем,сплавом рения) образуются каналы,заполненные этим волокном,а металлическое покрытие на карбиде волокна нужно для лучшей связки металла лопатки с волокном при заполнении металлом формы. Потом,после удаления форм трубок, вольфрам волокон вытравится в кислоте и получятся полые каналы. Замечательным является то,что волокна можно расположить в самых разных направлениях,и не обязательно в растянутом состоянии. Ай да я,мне аж самому понравилось. :mrgreen:
Так почему так не делают-то уже?
ЦитироватьТак почему так не делают-то уже?
Есть возможность уже применять достаточно тонкие углеродные волокна высого качества. Можно соткать из волокон целую турбинную ступень(вместе с опоясывающим все лопатки внешним кольцом),при применении волокон можно избежать их продольного сжатия,если использовать связывающий лопатки ступени пояс,с другой стороны,антицентробежные стягивающие кольца-пояса могут сжиматься не только за счет растягивающего механического напряжения лопаток,но и за счет давления газа между стенкой цилиндра и внешней поверхностью стягивающего кольца на это кольцо в радиальном направлении(и здорово охлаждаться),что позволит не растягиваться кольцу при его супер вращении. Пояс в цельной ступени будет растягивать лопатки и препятствовать и краевым сжатиям.Естественно,в лопатках должны быть центральные,древовидные и прочие охлаждающие газоходы. Думается,что на углеродные волокна следует также наслоить тугоплавкий металл в антифрикционных межволоконных целях.Возможно заполнение межволоконного пространства пористыми углеродными материалами(из бывших полиуглеводородных цепей и прочее) Применение многослойного карбидо-углеродного вволокна выглядит очень перспективным. Можно подумать о структуре волокна применительно к их работе в составе ступени турбины.
Узкие специалисты - они порою такие узкие, что прям йой...