Вот что нашел на http://www.roscosmos.ru/RK_Forum_Mess.asp?recID=129&TemaID=46&CommID=22
"Суть двигателя заключается в том, что у.и. в нем не зависит от молярной массы. Значит в качестве топлива можно воспользоваться, например, чистым аллюминием, добиться у.и. 800с и выводить на орбиту до 30% от стартовой массы.
Возпользуюсь вашим советом и пока не буду открывать свои, возможно, секреты.
Однако некоторые секреты все же придется открыть для того, чтобы показать свою компетентность или наоборот:) Думаю, они общеизвестны для специалистов по РД.
Примером будет абсолютно непрактичный способ повышения у.и., но этот пример имеет некоторое отношение к моей основной идее. Зная, как тяжело читать длинные посты, изложу по возможности короче.
Для начала я вывел две формулы:
Скорость истечения газа из сопла
v^2=(2*T*P0*ln(P/P0))/(ro0*T0)
v^2=(2*T*P0*ln(m/m0))/(ro0*T0)
T0=273,15 градусов Кельвина
P0 - давление газа при выходе из сопла
P - давление на входе в сопло
ro0 - плотность газа при нормальных условиях.
m - масса газа в сопле
m0 - масса газа впереди сечения газа, скорость которого мы измеряем
Зависимость плотности от давления и температуры ro=(ro0*T0*P)/(T*P0)
Формула для давления проверена для топлив, у.и. которых мне известен. Совпадение хорошее.Вторая формула нужна, чтобы показать, что P/P0=m/m0.
Я не буду приводить их вывод. Замечу лишь, что они следуют из следующих формул:a*dl=v*dv, dF=dm*a,dF=dP/s.
А вот сам непрактичный пример, вкратце.P0 в случае ниже, это давление на выходе из трубы подающей топливо или окислитель в камеру сгорания. Суть этой непрактичной идеи заключается в том, что компоненты горения сначала разгоняются в трубе перепадом давления. В результате скорость истечения является суммой скорости истечения компонент из труб и скорости, развиваемой газом в камере сгорания и сопле.v=v1+v2. Извиняюсь за самовольную терминологию.
(1.0) dm=ro_n*P*T_n*s*dl/T*P_n
Из первой формулы
dP=P0*(e^((v^2)*ro_n*T_n/(2*T*P_n)))*ro_n*T_n*v*dv/(T*P_n)
для удобства далее x=e((v^2)*ro_n*T_n/(2*T*P_n))
из второй формулы
dm=m0*x*ro_n*T_n*v*dv/(T*P_n)
Подставляя все это дело в (1.0) и интегрируя, получим длину трубы для заданного перепада давлений.
l=m0*T*P_n*ln(P/P0)/(s*P0*r0_n*T_n)
s - везде сечение.
Для перепада давления с 400 атм до 200атм и температуры компонент в трубе около 1000 градусов получим длину труб примерно 6м для топлива с температурой горения 2600 градусов, молекулярной массой около 30 и у.и., соответственно, 274.5.
Из формулы для давления компоненты в трубах разгонятся примерно до 615 м/сек. Значит суммарный у.и. будет 274.5+61.5=336 с. примерно.
Вот пока все. Если вы сочтете, что мои знания достаточны для изложения путевых идей, то надеюсь, моя основная, пока секретная идея, будет в дальнейшем услышана.
Смотрите так же http://terreduzenix.mybb.ru/ темы "Сверхдешевая космическая ракета" и в "Галерее" рисунок полностью многоразового КК.
С уважением,
Зеленков Николай Степанович."
Прокомментируйте плиз, кто разбирается...
Откройте, например, книгу Л. И. Седова "Механика сплошной среды", т. II, 1976, с. 131 и сотрите пост. И так на форуме хватает мусора.
ЦитироватьОткройте, например, книгу Л. И. Седова "Механика сплошной среды", т. II, 1976, с. 131 и сотрите пост. И так на форуме хватает мусора.
Еще бы понять как его стереть или хотя бы в черную дыру перебросить :\
ЦитироватьСуть двигателя заключается в том, что у.и. в нем не зависит от молярной массы.
:|
А я то подумал, что опять будут про атомарное топливо втирать!
ЦитироватьЦитироватьОткройте, например, книгу Л. И. Седова "Механика сплошной среды", т. II, 1976, с. 131 и сотрите пост. И так на форуме хватает мусора.
Еще бы понять как его стереть или хотя бы в черную дыру перебросить :\
Надо нажать на кнопку "Правка" исходного сообщения, выделить его курсором и нажать кнопку "Del". И текст исчезнет :? Вместо него можно вставить указанную мной ссылку на этот классический учебник. Или на любой другой :)
Ну, допустим молярную массу как-нибудь можно обскакать. А разве алюминий дает больше энергии сгорания?
ЦитироватьНу, допустим молярную массу как-нибудь можно обскакать.
Не хотел бы показаться скептиком но...
как именно "обскакать"? Имхо - только повышением температуры.
ЦитироватьЦитироватьНу, допустим молярную массу как-нибудь можно обскакать.
Не хотел бы показаться скептиком но...
как именно "обскакать"? Имхо - только повышением температуры.
Я просто спросил, где этот принцип - внутри или снаружи закона сохранения энергии.
С уважением,
Зеленков Николай Степанович.
Это участник нашего форума zenix. Может, у него и спросить?
Это вряд ли.
Он, насколько я помню, во многих местах не вполне согласен с классической теорией ракетных двигателей.
Впрочем, пусть копает. Вдруг чего выйдет - хуже не будет :)
ЦитироватьЭто вряд ли.
Он, насколько я помню, во многих местах не вполне согласен с классической теорией ракетных двигателей.
Впрочем, пусть копает. Вдруг чего выйдет - хуже не будет :)
Будет. Он не копает, а закапывает, приближая новое средневековье и смущая незрелые умы. Лучше бы варил зелье из каких-нибудь крыс и, скажем, кладбищеннской земли, что лет 500 назад любили делать его духовные отцы.
Нарушая законы сохранения, ничего не найдёшь.
ЦитироватьОн не копает, а закапывает, приближая новое средневековье и смущая незрелые умы. Лучше бы варил зелье из каких-нибудь крыс и, скажем, кладбищеннской земли, что лет 500 назад любили делать его духовные отцы.
Какой вы, однако, злой. :roll:
Практически 470с на водороде практический предел.
Больше 500с только экзотика Li-H-F или Be-H-O, но она вряд ли когда-нибудь найдет практическое применение.
Если верить последним Королёвским, в детонационных движках обещают до 700 с. Правда, я из кратких тезисов так и не понял, в чём суть - возможно, дело в том, в частности, что термодинамический цикл получается более выгодным.
ЦитироватьЦитироватьОн не копает, а закапывает, приближая новое средневековье и смущая незрелые умы. Лучше бы варил зелье из каких-нибудь крыс и, скажем, кладбищеннской земли, что лет 500 назад любили делать его духовные отцы.
Какой вы, однако, злой. :roll:
Практически 470с на водороде практический предел.
Больше 500с только экзотика Li-H-F или Be-H-O, но она вряд ли когда-нибудь найдет практическое применение.
"Не могу молчать"
Л. Н. Толстой
Я не злой, я справедливый :evil: Нечего малолеток совращать ложными идеями. И так накатывает сплошной вал глупости, и интернет его многократно усиливает.
А насчёт максимальных удельных импульсов - правильно. Почти. Не 470 и 500 с, а 4.7 и 5 км/с. И это простое следствие закона сохранения энергии, а также импульса и расхода :)
ЦитироватьЕсли верить последним Королёвским, в детонационных движках обещают до 700 с. Правда, я из кратких тезисов так и не понял, в чём суть - возможно, дело в том, в частности, что термодинамический цикл получается более выгодным.
Выгоднее 100%?
Может, 700 - это с использование какой-то топливной экзотики. Которую удаётся в данной схеме использовать?
ЦитироватьМожет, 700 - это с использование какой-то топливной экзотики. Которую удаётся в данной схеме использовать?
Вроде бы, химических реакций для пары окислитель-восстановитель с удельной энергией в районе 25 МДж/кг в принципе не бывает. Конечно, водород - это 120 МДж/кг, но, пара водород-кислород - уже всего 13.3 МДж/кг, и sqrt(2x13.3) = 5.16 км/с.
Может быть двигатель - ядерный детонационный :?
Или с эжекцией...Потому, что для полноценного ВРД, даже и детонационного, :lol: 7 км/с - это слишком мало.
Как я смог понять в детонационных двигателях топливо (рабочее тело) действительно может вылетать со скоростью 8 км/с. Но вот засада - далеко не всё топливо... :(
ЦитироватьКак я смог понять в детонационных двигателях топливо (рабочее тело) действительно может вылетать со скоростью 8 км/с. Но вот засада - далеко не всё топливо... :(
Может быть...Но кому и зачем это надо? :?
ЦитироватьЦитироватьКак я смог понять в детонационных двигателях топливо (рабочее тело) действительно может вылетать со скоростью 8 км/с. Но вот засада - далеко не всё топливо... :(
Может быть...Но кому и зачем это надо? :?
Наверно никому. Поэтому и не применяются...
ЦитироватьЕсли верить последним Королёвским, в детонационных движках обещают до 700 с. Правда, я из кратких тезисов так и не понял, в чём суть - возможно, дело в том, в частности, что термодинамический цикл получается более выгодным.
Нельзя верить. Что-то они недоговаривают, но за счёт химической энергии без повода внешней энергии такое невозможно. Или речь идёт об УИ в воздухе? Но тогда это не достижение.
ЦитироватьЦитироватьОн не копает, а закапывает, приближая новое средневековье и смущая незрелые умы. Лучше бы варил зелье из каких-нибудь крыс и, скажем, кладбищеннской земли, что лет 500 назад любили делать его духовные отцы.
Какой вы, однако, злой. :roll:
Практически 470с на водороде практический предел.
Больше 500с только экзотика Li-H-F или Be-H-O, но она вряд ли когда-нибудь найдет практическое применение.
Больше 500 с даёт ДУ на основе ЭоРД (с производством и накоплением конденсата, получаемого из топлива). Если поднять температуру в теплообменнике, то 700 с потянет, хотя технически это на грани возможного. Но время работы будет ограничено. Можно его увеличить ещё ради спортивного интереса, если получать на воду, а, например, раствор гидрооксида лития. Но кому он нужен в космосе?
Некоторые металлы дают сильное энерговыделение, но это энергия твёрдого вещества, образование просто молекул оксидов (пар) даёт значительно меньшее энерговыделение. В потоке газа оксиды металлов образуют твёрдые частицы, которые отстают и не успевают отдать тепло. В результате энергия топлива используется хуже и УИ не вырастает до желаемой величины. Логика подсказывает такой способ:
ЖРД имеет хитрый теплообменник, в котором сгорают металлы и нагревают водород. Оксиды металлов получаются в виде охлаждённых частиц подходящего размера и свойств, затем подаются в КС или сопло, где хорошо, почти идеально разгоняются газом, не успевая при этом нагреться. Тогда получится по-настоящему высокий УИ, для водорода с алюминием - до 550 с, с другими металлами можно и больше. Но до 700 с очень далеко. Как создать такой ЖРД, не имею представления, но если кто осилит задачу, произойдёт революция в средствах выведения.
Но, судя по описанию, Зеленков предлагает что-то иное, и едва ли возможное (если здесь нет какой-то хитрости, например, с подсчётом УИ).
ЦитироватьНо, судя по описанию, Зеленков предлагает что-то иное, и едва ли возможное (если здесь нет какой-то хитрости, например, с подсчётом УИ).
Да ничего он не предлагает, неужели не видно - высосанные из пальца ошибочные, не имеющие физического смыслы формулы, и ошибочные выводы из них. И это для классической кристалльно ясной задачи.
ЦитироватьЦитироватьМожет, 700 - это с использование какой-то топливной экзотики. Которую удаётся в данной схеме использовать?
Вроде бы, химических реакций для пары окислитель-восстановитель с удельной энергией в районе 25 МДж/кг в принципе не бывает. Конечно, водород - это 120 МДж/кг, но, пара водород-кислород - уже всего 13.3 МДж/кг, и sqrt(2x13.3) = 5.16 км/с.
Может быть двигатель - ядерный детонационный :?
Или с эжекцией...Потому, что для полноценного ВРД, даже и детонационного, :lol: 7 км/с - это слишком мало.
Озон + водород - экологически чистое ракетное топливо!
Угу, озон, да. Ага.
Вы бы почитали каково с ним работать :roll:
А так, спору нет - очень гут.
ЦитироватьУгу, озон, да. Ага.
Вы бы почитали каково с ним работать :roll:
А так, спору нет - очень гут.
Приятнее всего работать с охлажденным пивом!
Наливаешь, пьешь!
А не возможен здесь такой вариант? :
Камера в виде глухой трубы с небольшим расширением к соплу. Окислитель подается от начала с неполным количеством топлива, сгорание не полное. По ходу движения топливо впрыскивается дополнительно, окончательное догорание происходит уже ближе к соплу.
Что это дает: место в камере сгорания, где максимальное давление не совпадает с местом с максимальной температурой. Компаненты с большей молярной массой разгоняются постепенно не встречая таких препядствий, как шейка.
Может такой ход и позволит увеличить УИ, конечно если окажутся оправданными его размеры и масса.
ЦитироватьА не возможен здесь такой вариант? :
Камера в виде глухой трубы с небольшим расширением к соплу. Окислитель подается от начала с неполным количеством топлива, сгорание не полное. По ходу движения топливо впрыскивается дополнительно, окончательное догорание происходит уже ближе к соплу.
Что это дает: место в камере сгорания, где максимальное давление не совпадает с местом с максимальной температурой. Компаненты с большей молярной массой разгоняются постепенно не встречая таких препядствий, как шейка.
Может такой ход и позволит увеличить УИ, конечно если окажутся оправданными его размеры и масса.
Еще раз, по слогам: (Isp)maxmax = sqrt(2hmax), где hmax - начальная энтальпия газовой смеси, которая, если пренебречь небольшой начальной энтальпией компонент топлива, равна удельной энергии химической реакции за вычетом удельной теплоты конденсации продуктов сгорания. Например, для стехиометрической (это когда компоненты подобраны так, что реагирую полностью) смеси водород-кислород h = 120/(8 + 1) = 13.3 МДж/кг, и (Isp)maxmax = sqrt(2x13.3) = 5.16 км/с вне зависимости от манипуляций с "шейкой", которая является не препяДствием, а лакомством.
Спасибо, вроде втолковали, проще говоря не хватает калорийности химического топлива, чтоб разогнать массу отработавшего топлива до больших скоростей. (упрощенно)
Я правельно понял?
ЦитироватьСпасибо, вроде втолковали, проще говоря не хватает калорийности химического топлива, чтоб разогнать массу отработавшего топлива до больших скоростей. (упрощенно)
Я правельно понял?
Слово "калорийность", на мой взгляд, то ли архаично, то ли жаргонно, лучше, наверное, что-то вроде "энерговыделения", но, в принципе, Вы поняли правильно. Банальный закон сохранения энергии :)
ЦитироватьСлово "калорийность", на мой взгляд, то ли архаично, то ли жаргонно, лучше, наверное, что-то вроде "энерговыделения"
Удельная энергия горения - так еще лучше.
Да, с химией особенно не разбежишься. Разве что с гиперзвуковыми реактивными двигателями будет прорыв, а из ЖРД уже выжали практически все, что можно.
нет, ну, правда, тут же уже предлагали жечь кислород-водородное топливо, греть водород в теплообменнике, выпускать его через сопло, а воду конденсировать, направлять обратно в бак, и объявить полезным грузом - ведь, действительно, всё равно воду на орбиту возим тоннами!
Если вода - и вправду полезный груз, то тогда УИ 800 вполне достижим :)
Цитироватьнет, ну, правда, тут же уже предлагали жечь кислород-водородное топливо, греть водород в теплообменнике, выпускать его через сопло, а воду конденсировать, направлять обратно в бак, и объявить полезным грузом - ведь, действительно, всё равно воду на орбиту возим тоннами!
Если вода - и вправду полезный груз, то тогда УИ 800 вполне достижим :)
Сделайте одолжение - посчитайте, какой нужен расход кислород-водородного топлива на, допустим, 1 тонну тяги на водороде (УИ водорода возьмите какой хотите).
И нам скажите. А мы вам спасибо скажем :)
А что тут считать? Для тяги в 1 тонну ЖРД на кислород-водороде нужно 2,2 кг в секунду вместе кислорода и водорода. При вдвое большем УИ тепловая мощность двигателя тоже будет больше вдвое при той же тяге. Значит, нужно 4,4 кг в секунду для нагрева + 1,1 кг в секунду для выхлопа. Итого УИ, посчитанный по классической формуле окажется в 2,5 раза ниже, а не выше.
Несколько спасает то, что в таком двигателе нужно жечь ровно по стехиометрии, а в "классическом" ЖРД весьма заметный избыток водорода - значит, средняя плотность топлива не уменьшится, да и УИ, посчитанный по классической формуле, упадёт не в 2,5, а, скажем, ровно в 2 раза.
Но теперь - смотрите!
Допустим, нам нужно перевести с LEO на транслунную траекторию 40 тонн полезной нагрузки, из них 20 тонн воды для лунной колонии. Для этого нам нужно - с классическим кислород-водородным ЖРД - тоже примерно 40 тонн топлива. Итого стартовая масса на LEO - за 80 тонн.
Теперь что получится с таким "синерЖРД" - масса "сухой" ПН останется той же, для того, чтобы её разогнать к Луне при "синерЖРДшной" схеме нужно будет в 2,7 раза больше топлива, чем масса сухой ПН, итого 20+54=74 тонны на LEO.
Уже выигрыш. Не говоря о том, что воды на транслунную траекторию мы забросим не 20 тонн, а больше 30.
ЦитироватьЦитироватьСлово "калорийность", на мой взгляд, то ли архаично, то ли жаргонно, лучше, наверное, что-то вроде "энерговыделения"
Удельная энергия горения - так еще лучше.
Я хотел как попроще :) , да и не всегда топливо горит, то есть окисляется.
ЦитироватьДа, с химией особенно не разбежишься. Разве что с гиперзвуковыми реактивными двигателями будет прорыв, а из ЖРД уже выжали практически все, что можно.
Максимально возможный на практике удельный импульс водородно-кислородных двигателей (нормальной схемы :) ) в вакууме - около 4.7 км/с.
А по поводу ВРД - необходим не меньший прорыв и для двигателей, работающих на нижнем участке разгонной траектории АКС.
Нижний участок траектории самый затратный. Но если первую ступень делать на ВРД, то она эффективно сможет работать на два десятка километров. А дальше включай вторую ступень.
При использовании в первой ступени ЖРД (при последовательной схеме) вторая ступень начинает работу уже на высоте сотни километров и скорость уже около двух км/с.
Более эффективно получается.
Однако будь первая ступень с ВРД многоразовая (лутьше все таки с вертикальным взлетом), тогда можно ждать какой то эффективности.
ЦитироватьОднако будь первая ступень с ВРД многоразовая...
http://synerjetics.ru/article/art1996.htm
ЦитироватьЦитироватьнет, ну, правда, тут же уже предлагали жечь кислород-водородное топливо, греть водород в теплообменнике, выпускать его через сопло, а воду конденсировать, направлять обратно в бак, и объявить полезным грузом - ведь, действительно, всё равно воду на орбиту возим тоннами!
Если вода - и вправду полезный груз, то тогда УИ 800 вполне достижим :)
Сделайте одолжение - посчитайте, какой нужен расход кислород-водородного топлива на, допустим, 1 тонну тяги на водороде (УИ водорода возьмите какой хотите).
И нам скажите. А мы вам спасибо скажем :)
Нужно знать теплоёмкость водорода при температурах, обеспечивающих такой УИ или, ещё лучше - энтальпию. При образовании воды из жидких компонентов выделяется энергия 15,1 МДж/кг, энтальпия жидкого водорода - 4440 кДж/кг. По моим оценкам, УИ 800 с практически недостижим из-за ограничений прочности материалов стенок теплообменника (здесь будет температура около 2500К или выше), разве что делать движок с небольшой тягой. Кроме того, ресурс его работы ограничен массой запасаемой воды.
Вообще, начиная где-то с 1100К масса теплообменника начинает нелинейно возрастать, поэтому такой ЖРД на чистом водороде едва ли будет эффективным.
Если вы не знакомы с этим ЖРД, посмотрите здесь:
enextec.ru > Средство доставки
, где найдено пожалуй единственное приемлемое решение. Эффективность такого двигателя тем больше, чем больше доля конечной массы в общей массе аппарата, т. е. - он больше подходит для многоразовых и близких к одноступенчатым средств. Так как водород практически сильно не нагреть, то он подаётся в камеру сгорания вместе с кислородом, а его нагрев увеличивает УИ ЖРДУ. Для неэкзотических конструкционных материалов при относительно простой конструкции достигается УИ до 530 с или немного более. Но наиболее оптимальный УИ, соответствующий максимальной массе ПГ, может быть несколько ниже максимального, например, 510 с.
Информация для специалистов:
Результаты расчета показывают, что каркасом Al4H6 является искаженный тетраэдр, образованный атомами алюминия. Атомы водорода в гидриде образуют четыре терминальные связи Al–H и две мостиковые связи Al–H–Al. Большое расстояние между энергиями ВЗМО и НСМО нейтрального гидридного кластера Al4H6 (1.9 эВ) в сочетании с существенным значением энергии его сгорания (при сгорании 1 моль этого вещества должно выделиться в 2,6 раза боль-ше энергии, чем при сгорании 1 моль метана) позволяют говорить о том, что пока еще неполученный гидрид алюминия может представлять собой перспективный материал для ракетного топлива.
Источник: Science, 2007, 315, 356