Двухтопливный угарно-водородный двигатель для Марса

[Буцетам]

Блин, если бак просто обмотан слоями ТИ, то это не ЭВТИ и все дальнейшее не имеет смысла.

Разумеется это ЭВТИ! ЭВТИ это изделие, "маты ЭВТИ". Бак обматывают, бак летит в космос  ЭВТИ выполняет свою функцию.
Потом прилетает на Марс, и перестаёт выполнять. Но изделие не перестаёт быть изделием, оттого что его поместили в другие условия.
Так откуда 0,5 атм на сжатие?

[AlexNB]

Попробую объяснить еще раз. На Луне или полете в вакууме "просто намотанная на бак ТИ" в некоторой степени как ЭВТИ работать будет. Вопросы возникают при посадке на Марс (или атмосферные планеты). В этом случае возможны 2 варианта.
1.1 Если Ваша "ЭВТИ" была без внешней герметичной и силовой оболочки, то углекислый газ пройдет через слои изоляции и начнет конденсироваться и замерзать на поверхности бака (температура 20К) превращая его просто в бак без теплоизоляции.
1.2 Если сами слои изоляции были герметичны, то давлением атмосферы -600Па (это 60 кГс/м2 - многослойка, дай бог, на порядок меньшее выдерживает) они (слои при толщине порядка 5 мкм с шагом ~0.5мм) прижмутся (между слоями еще вакуум) к стенке бака и опять же бак станет просто баком без ТИ. Если при этом они еще и повредятся, то см. п. 1.1.
2.1 Если "ЭВТИ" - реально ЭВТИ (т.е. с вакуумом между слоями 10-4 ртс и ниже), то для работы в атмосфере Марса должна иметь жесткую наружную оболочку которая работает на УСТОЙЧИВОСТЬ от внешнего давления 600Па (это примерно эквивалентно РАСЧЕТНОМУ давлению до 0.5 атм для бака диаметром 2-3 м и больше работающему на растяжение), иначе она (внешняя оболочка) деформируется и прожмет слои ТИ к поверхности бака, т.е. ЭВТИ перестанет работать как ТИ.
2.2 Если же наружная оболочка герметичная, но легкая, не работающая на устойчивость, то (чтобы передать внешнее давление на наддутый внутренний бак) объем ТИ нужно заполнить газом с давлением превышающем наружное раза в полтора, т.е. ~1000Па и который не будет сжижаться на поверхности бака имеющем температуру 20К, т.е. гелием. При этом теплопроводность такой изоляции по сравнению с реальной ЭВТИ увеличится примерно в 1000 раз. В этом случае пенопласт или  пенополиэтилен или нечто подобное будет лучше многослойной изоляции.
 Исходя из вышенаписанного, судя по всему, для Марса, водород нужно хранить в баках самого ЛА, совершившего посадку, при этом криогенные баки должны быть вкладными, можно без ЭВТИ, для облегчения, но с вакуумированием. Наружный бак воспринимает внешнее давление, внутренний - легкий (наддутый) работает на растяжение. Может быть сделан даже из полимера с напыленной металлизацией.
Если же ТИ все таки будет из пеноматериалов (в попытке уменьшить массу наружной оболочки т.к. пенопласт вполне может передать наружное давление на наддутый внутренний бак без сильного увеличения своей теплопроводности), то нужна оптимизация по массе с учетом массы криогенных холодильников и СБ в следствие повышенного, по сравнению с реальной ЭВТИ, теплопритока к баку.

[Буцетам]

Попробую объяснить еще раз

Уууухх а точно надо?

Если Ваша "ЭВТИ" была без внешней герметичной и силовой оболочки

Да ЛЮБАЯ ЭВТИ всегда без герметичной оболочки!! Мы говорим о космических аппаратах а не о сосудах Дьюара для Земли. Космические аппараты обматываются матами ЭВТИ - и всё. Никаких прочных оболочек! Нигде! Никогда!

Если "ЭВТИ" - реально ЭВТИ (т.е. с вакуумом между слоями 10-4 ртс и ниже), то для работы в атмосфере Марса должна иметь жесткую наружную оболочку которая работает на УСТОЙЧИВОСТЬ от внешнего давления 600Па (это примерно эквивалентно РАСЧЕТНОМУ давлению до 0.5 атм для бака диаметром 2-3 м и больше работающему на растяжение),

Что он несёт? Я ничего не понимаю. Неужели так сложно сказать "да, я написал фигню про 0,5атм на сжатие, баку не нужна никакая силовая оболочка"?
Честно, я не хочу продолжать балаган, и не буду

[Буцетам]

Двухтопливный угарно-водородник можно неплохо так объединить с другой моей идеей, которая называется "сверхнадёжный водородный полувытеснитель".
Напомню что это такое, это ЖРД по циклу, где ТНА есть только по линии Г. По линии О - вытеснение: бак, труба и пара клапанов. Нет кислородного насоса и кислородной турбины, опасность взрыва радикально снижена. Вот такой (сверхнадёжный) двигатель и нужен человеку в отдалённых от Земли местах.
Чтобы схема была рабочей, объём бака О должен быть минимальным. Поэтому "сверхнадёжный водородный полувытеснитель" именно водородный, лишь у водорода бак О не просто меньше бака Г, а в разы меньше. Соответственно, меньше и штраф от того что бак вытеснительный, толстый и тяжёлый.
Но, как я уже поведал в первом посте этой темы, пара CO/O₂ обладает таким же свойством, бак О в три раза меньше бака Г.
Привод ТНА, на мой взгляд, лучше всего делать на газе отбираемом из камеры сгорания. Цикл tap-off

[nonconvex]

Двухтопливный перегарный - это интересно!

[garg]

То что ЭВТИ перестанет работать на марсе совсем из-за конденсации углекислоты на стенках я понял. Согласен.
НО

сли "ЭВТИ" - реально ЭВТИ (т.е. с вакуумом между слоями 10-4 ртс и ниже), то для работы в атмосфере Марса должна иметь жесткую наружную оболочку которая работает на УСТОЙЧИВОСТЬ от внешнего давления 600Па (это примерно эквивалентно РАСЧЕТНОМУ давлению до 0.5 атм для бака диаметром 2-3 м и больше работающему на растяжение), иначе она (внешняя оболочка) деформируется и прожмет слои ТИ к поверхности бака, т.е. ЭВТИ перестанет работать как ТИ.

Но вот с величиной прочности в 0,5 атмосферы на РАСТЯЖЕНИЕ - не согласен. Если эвти сделать сотовой - то думаю она будет многократно легче бака на 0,5 атмосферы на РАСТЯЖЕНИЕ.
Ну и да - сначала AlexNB писал вначале - про НАРУЖНЫЕ  0,5 атмосферы, а в последнем объяснении переобулся - про прочность эквивалентную - и для внешних 0,006 атмосферы равными приписал уже ВНУТРЕННИЕ 0,5 атмосферы.
Это первая  явная ошибка, за которую он не пояснил по человечески.
Ну и с внутренним баком из пленки - это лажа - на Марсе гравитация таки есть и гидростатическое давление этот шарик порвет, тем более с учетом внутреннего давления паров сжиженого водорода - т.к. там не меньше 7 кПа будет. Так что еще и внутренний бак должен быть весьма прочным.

Засыпка реголитом в пространство эвти без герметизации тоже не спасет - углекислота все так же будет свободно проникать внутрь и конденсироваться на стенках бака, а потом в порах насыпки.

Так что изоляция только пенная или сотовая будет работать

[Буцетам]

Засыпка реголитом в пространство эвти без герметизации тоже не спасет - углекислота все так же будет свободно проникать внутрь и конденсироваться на стенках бака, а потом в порах насыпки.

Так что изоляция только пенная или сотовая будет работать

Засыпка не в пространство между слоями. А в специальный промежуток между баком и ЭВТИ. Сначала в этом промежутке ничего нет, а после посадки туда засыпают реголит. 
СО2 пусть конденсируется! Он забьёт поры в засыпке и после этого конденсироваться перестанет.

[garg]

Теплопроводность вырастет.

[Буцетам]

Теплопроводность вырастет.

Вырастет но всё равно это будет изоляция. Впрочем, непонятно как потом этого слоя засыпки избавляться перед взлётом.

Тогда поступим по-другому: половину теплоизоляции наберём из ЭВТИ, а половину из вакуумированных самонесущих панелей c порошком.Толщину панелей подобрать так, чтобы на их наружной поверхности температура была выше -125°С (температура конденсации CO2). Внутри бака -192°C, так что масса панелей будет не столь и велика. Плотность у них низкая, 200кг/м³.
https://ru.supertech-vip.com/products/vacuum-insulation-panel-vips-based-on-fumed-silica/

[Дем]

Да ЛЮБАЯ ЭВТИ всегда без герметичной оболочки!! Мы говорим о космических аппаратах а не о сосудах Дьюара для Земли. Космические аппараты обматываются матами ЭВТИ - и всё. Никаких прочных оболочек! Нигде! Никогда!

Ну вообще говоря смотрим на Цигнус - у него снаружи прочная оболочка. А под ней теплоизоляция.
Ничто не запрещает внешнему слою быть толстым и прочным, хотя конечно изолировать он от этого лучше не будет. Но и хуже - тоже.

[Giperion121]

Вообще судя по новостям, американцы на Марсе будут пользоваться ядерным реактором, а не солнечными панелями, который даст энергию для наработки метана, и на его охлаждение. 

[Дмитрий В.]

Вообще судя по новостям, американцы на Марсе будут пользоваться ядерным реактором, а не солнечными панелями, который даст энергию для наработки метана, и на его охлаждение.

если

[Dulevo]

Реактора для Марса не существует. Для обычной экспедиции нужно минимум 160 кВт. Таких реакторов нет. Есть  Kilopower с 1 кВт.

Чтобы нужный реактор появился через несколько лет - нужно чтобы шла его разработка. А про это не слыхать. Kilopower например разрабатывался 7 лет.


И если высадка произойдет в начале 30-х - она будет без реактора.

[Буцетам]

Ну вообще говоря смотрим на Цигнус - у него снаружи прочная оболочка. А под ней теплоизоляция.

Это метеоритная защита, не выдумывайте

[Буцетам]

Вообще судя по новостям, американцы на Марсе будут пользоваться ядерным реактором, а не солнечными панелями, который даст энергию для наработки метана, и на его охлаждение.

Да чем ни пользуйся, всё равно у угарного газа самая низкая цена dV (в Джоулях затраченной на выработку топлива энергии / м/с приращения скорости)

[Старый]

Вообще судя по новостям, американцы на Марсе будут пользоваться ядерным реактором, а не солнечными панелями, который даст энергию для наработки метана, и на его охлаждение.

Судя по новостям американцы на Марсе не будут пользоваться ничем. 

[AlexNB]

То что ЭВТИ перестанет работать на марсе совсем из-за конденсации углекислоты на стенках я понял. Согласен.
НО

сли "ЭВТИ" - реально ЭВТИ (т.е. с вакуумом между слоями 10-4 ртс и ниже), то для работы в атмосфере Марса должна иметь жесткую наружную оболочку которая работает на УСТОЙЧИВОСТЬ от внешнего давления 600Па (это примерно эквивалентно РАСЧЕТНОМУ давлению до 0.5 атм для бака диаметром 2-3 м и больше работающему на растяжение), иначе она (внешняя оболочка) деформируется и прожмет слои ТИ к поверхности бака, т.е. ЭВТИ перестанет работать как ТИ.

Но вот с величиной прочности в 0,5 атмосферы на РАСТЯЖЕНИЕ - не согласен. Если эвти сделать сотовой - то думаю она будет многократно легче бака на 0,5 атмосферы на РАСТЯЖЕНИЕ.
Ну и да - сначала AlexNB писал вначале - про НАРУЖНЫЕ  0,5 атмосферы, а в последнем объяснении переобулся - про прочность эквивалентную - и для внешних 0,006 атмосферы равными приписал уже ВНУТРЕННИЕ 0,5 атмосферы.
Это первая  явная ошибка, за которую он не пояснил по человечески.
Ну и с внутренним баком из пленки - это лажа - на Марсе гравитация таки есть и гидростатическое давление этот шарик порвет, тем более с учетом внутреннего давления паров сжиженого водорода - т.к. там не меньше 7 кПа будет. Так что еще и внутренний бак должен быть весьма прочным.

Засыпка реголитом в пространство эвти без герметизации тоже не спасет - углекислота все так же будет свободно проникать внутрь и конденсироваться на стенках бака, а потом в порах насыпки.

Так что изоляция только пенная или сотовая будет работать

Как Вы себе представляете сотовую ЭВТИ с хорошей теплоизоляцией, нужной для водорода, если даже обычная ЭВТИ с проставками из крупноячеистой стеклосетки (стенки стеклосетки перемежаются в слоях и не имеют сплошного канала для теплопередачи) не самая лучшая. А что будет с теплопроводностью при сплошных стенках сотовых ячеек? Нужно считать.
   Нет, не переобулся, изначально подразумевался эквивалент, но написал не корректно, здесь мой косяк. Крупная оболочка работающая на устойчивость  - это еще тот гемор. Изначально хотел написать, что такая оболочка нагруженная внешними 600Па, будет рассчитываться на толщину стенки как оболочка работающая на 0.5 атм. от внутреннего давления. 
   Приношу извинения Буцетаму, вероятно, из-за этого некорректного предложения у нас получилась напряженная полемика, больше вмешиваться не буду.
   На счет полимерного бака, например, СВМПЭ, с наружи армированный сеткой из его же нитей (прочность 10 ГПА или 500 км разрывной длины).

[Буцетам]

Крупная оболочка работающая на устойчивость  - это еще тот гемор. Изначально хотел написать, что такая оболочка нагруженная внешними 600Па, будет рассчитываться на толщину стенки как оболочка работающая на 0.5 атм. от внутреннего давления. 

Ок, теперь понятно! Но я думаю, всё-таки выход есть. Проставки можно увеличить, сделать их в виде крупных сот 15-20 см. В пустотах между стенками сот будут лоскуты ЭВТИ. А сами стенки держат на себе экран. Раз экран (в плане механической нагрузки) разделён на 15-20 см участки, то и толщину его можо уменьшить.
Соты делаются из спечённого порошка с порами, что-то вроде синтактической пены, но с пористым связующим. Прочность будет достаточная, а вот теплопроводность - приближаться к теплопроводности вакуумно-порошковой изоляции, ниже чем у стекловолокна

[Буцетам]

Угарный газ это единственное безводородное горючее которое вообще реально применять. Ещё есть дициан, но он во-первых в жидком виде бомбанёт, во-вторых забьёт форсунки от полимеризации, в-третьих температура в камере 4500 градусов

[Prokrust]

Угарный газ это единственное безводородное горючее которое вообще реально применять. Ещё есть дициан, но он во-первых в жидком виде бомбанёт, во-вторых забьёт форсунки от полимеризации, в-третьих температура в камере 4500 градусов

Нуу, здесь имеет смысл остановится на циане. Поустойчивее будет. Идеальный пустотный УИ = 360. На 18 меньше чем у керосина.
Для Марса конечно бесполезен.
Для Венеры - тоже не сказать что так уж нужен, летать можно только на угарном газе, вывести много не получится, но для возврата людей хватит. Ну будет ракета массы Фалкон выводить только половину из того что на Земле, ну и что.
Технически таки можно сделать одноразовую 2-ступень на циане. Форсунки один раз думаю отработают свое. Так что подумать, оценить что лучше можно
PS.
В любом случае поставка топлива с Венеры на орбиту невозможна,  в отличие от Марса.