Ряд технических вопросов (технические вопросы россыпью).

[SGS_67]

Старый пишет: 

SGS_67 пишет: 

Старый пишет: 

SGS_67 пишет: 
А какие параметры должны быть у такого "простого и дешёвого" движка, не хотел бы обнародовать?

Запросто. Давление в КС примерно 120-150 атм, УИ примерно 300-330 сек.

Неправильные акценты. Надо примерно так:
1. Тяга.
2. Себестоимость единицы тяги.
3. Тяговооружённость двигателя.
4. УИ.
5. "Эргономика" (Габариты, кратность включения, удобство стыковки, крепления, обслуживания и т.д.)

Тяга и габариты примерно как у РД-171. Двигатель без больших проблем должен устанавливаться на ту же ракету заменив на ней РД-171.
Сухая масса меньше чем у РД-171, может быть раза в полтора.

Тяга - ежли только примерно.
Связка 4-х существующих может дать её лишь при условии доработки.
Благо, с тех пор 50 лет прошло, можно было б чегой-то на сей счёт измыслить чуть поболе существующих модернизаций.
В крайнем случае, взять хотя бы за основу.
Их.

С габаритами так.
4 НК-33 можно примерно упихнуть в габарить РД-171.
При условии качания каждого только по одной оси.
РД-253 потребовал бы перекомпоновки.
Но.
Примерно такой, как была в раннем варианте движка, с "вертикальным" размещением агрегатов. Видимо, сперва предполагалась плотная связка.
http://lpre.de/energomash/RD-253/img/RD-253_e.jpg

В крайнем случае, можно было бы и обтекатели соорудить. На размер стола это не повлияет.

Тяговооружённость и РД-253(+), и НК-33, изначально выше РД-171 минимум в 2 раза. 

Давление в КС - это лишь производная данных величин. Вообще никуда.

Для кого как. Для Энергомаша - чуть ли не основной параметр, предмет фетиша. 

Так ты о предмете фетиша Энергомаша, или о двигателях?

Старый пишет:
Можно предположить что агрегат с меньшими удельными параметрами будет надёжнее чем с более высокими удельными параметрами. Типа двигатель обычного автомобиля надёжнее чем болида формулы 1.

Опять же.
Надёжность узла/агрегата/машины определяется их удельными параметрами только на срезе существующего уровня технологий.

ЗЫ. Кстати, что ты подразумеваешь под надёжностью?
Сдаётся, что мы снова говорим на разных языках.

 Скрытый текст:

Ну, и ващще.
Двигатель обычного автомобиля не так уж надёжнее двигателя болида Формулы-1, в заданных границах их использования. То есть, в расчётных значениях нагрузок и ресурса того, и того.
Сейчас двигатели Формулы меняют примерно раз в сезон. Тогда, как ещё 20 лет назад, - после 2-3 гранпри.
Но это действительно - край технологий. А массовый движок обычного автомобиля - вылизан просто донельзя, и производится десятками миллионов в год. Естественно, при заданных требованиях не надёжности, а ожидаемого ресурса. Автомобили с траектории не падают.

Простой пример - двигатель внутреннего сгорания современного мотоцикла.
По надёжности и ресурсу не уступает поршневому авиационному (те застряли где-то на уровне 70-х годов), по энергомассовому совершенству - выше.

[SGS_67]

Александр Хороших пишет:

Старый пишет:
Тяга и габаритыпримерно как у РД-171.Двигатель без больших проблем должен устанавливаться на ту же ракету заменив на ней РД-171.

Габариты теми же не будут. Если уменьшить давление в КС (а её размер будет определять размер двигуна в целом) при сохранении тяги, то увеличится размер двигателя.

Тем не менее, по диаметру среза сопел, и РД-171, и РД-253, и НК-33 - идентичны.

Вы, вероятно, имели в виду равенство удельных тяг (или УИ)?
Так это пустое, бросьте.
Для ДУ первой ступени, данный параметр является второстепенным.
А речь, как я понял, именно о ней.

[SGS_67]

Александр Хороших пишет: 
Один из основных. Энергомаш закладывает высокие требования к изделию и их достигает, обеспечивая при этом высокую надёжность.

Старый пишет:
Ох, о надёжности лучше не вспоминать дабы не накаркать.
А уж о стоимости - тем более.

Александр Хороших пишет:
Накаркать - понятие не техническое [IMG] 
РД-180 доказали надёжность схемы с окислительным газом из кислорода. 

И то, и то верно.
До тех пор, пока РД-180 производятся по американским стандартам QC/QA.
Ну, и цена посему соответствующая (12 млн. долл. за двигатель на 2013-14 г., емнис).
Начнём делать "для себя" - будет как всё и везде.
МСМ.
 

[SGS_67]

Старый пишет:

Александр Хороших пишет:
Так понятно, что степень расширения сопла уменьшится.
Я в голове всё представляю примерно так: чтобы получить ту же тягу при меньшем давлении, надо увеличить площадь КС, а значит, и её размеры.

А я представляю что надо увеличить площадь критического сечения. Размер форсуночнй головки остаётся прежним. 

Вопрос: а зачем надо получать ту же тягу при меньшем давлении?
Связка из 4-х упомянутых выше однокамерных двигателей вполне достаточна для подъёма ракеты типа Зенита.
РД-171 для неё - несколько избыточен.
Или речь идёт о более тяжёлом носителе?

[SGS_67]

Александр Хороших пишет:
Товарищи! Вот такой вот вопрос. Я из справочников узнал, что растворимость гелия в НДМГ по сравнению с азотом при прочих равных раз в 20 хуже. Вопрос: почему?
На работе мне ответить не смогли, сказали, что просто используют факт и всё. А мне не понятно.    По идее, атом гелия меньше, чем молекула азота. И атомов гелия должно влазить в НДМГ соответственно больше. Гелий - интертен, азот - тоже не шибко реакционноспособен.

Какая растворимость "в 20 раз" имеется в виду? Массовая или молярная?
.

[SGS_67]

Александр Хороших пишет:

Старый пишет:
Говорят чем больше разница молекулярных масс газа и жидкости тем хуже растворимость. Молекулярная масса азота гораздо ближе к молекулярной массе НДМГ чем молекулярная масса гелия. Поэтому и растворимость азота лучше.
               
                  

Владимир, скорее всего, так и есть. Но почему? Это ж всё наблюдение и не больше. Тсзть, наглядный бы механизм.
Просто очевидная модель - чем мельче атом, тем больше влезет - даёт НЕВЕРНЫЙ ответ. И, к сведению Наперстянки, не я один такой. Наши расчётчики, как я выше писал, тоже объяснить это не могут (хотя и твёрдо знают).

Это всего лишь свойство растворяемого вещества образовывать комплексные (нестойкие) соединения с растворителем.
У гелия, даже в молярном отношениии, такое свойство в НДМГ на порядок меньше, чем у азота, вследствие чрезвычайно малой поляризуемости молекулы.
Она, в отличие от азота, одноатомная .

 Скрытый текст:

Потому, кстати, гелий используют для глубоководных дыхательных смесей вместо азота.

[SGS_67]

DiZed пишет:

Наперстянка пишет:
У гелия дисперсионные силы создают сверхтекучесть кроме вязкости, как в других атомах.

гм.. честно говоря, не понимаю, что вы имеете в виду и не помню чтобы встречал такую трактовку....это да, и поэтому он сжижается при самой низкой температуре и остается жидкостью при обычном давлении вплоть до абсолютного нуля, - т.е. до температуры когда ее поведение всецело определяют квантовые эффекты. энергия молекулы в такой жидкости ниже, чем вращательные и колебательные уровни - поэтому, условно говоря, у них нет возможности, нет сил толкаться, обмениваться импульсом, и их движение становится квантово коррелированным, происходит бездиссипативно, они не мешают, не могут мешать друг другу, что синонимично сверхтекучести

Ув. DiZed, мсм, настолько глубоко не надо.
Кстати, вращательных уровней у гелия нет.

[DiZed]

SGS_67 пишет:
Ув. DiZed, мсм, настолько глубоко не надо.
Кстати, вращательных уровней у гелия нет.    

угу, и у молекулы (одноатомной) отдельно взятой и колебательных нет, только электронные. и в газовой фазе его энергетика отлично моделируется идеальным газом и тремя степенями свободы. но, насколько я представляю, квантование уровней у жидкого гелия, т.е. у конденсированной фазы, описывается как фононы (что можно интерпретировать как колебательные уровни квазичастицы), и ротоны (анаологи вихрей, которые опять же интерпретируются как вращательные). хотя это конечно да, уже совершенно не по сабжевому вопросу

[DiZed]

про растворимости -  я на досуге прикинул  цифры, вспомнив молодость ; ) -
если по табличным данным, то энергия Гиббса сольватации гелия в гексадекане, ДМСО и бензоле соответственно 20.9, 25.9 и 23.5 кдж/моль. У азота соответственно 16.6, 23.3 и 19.1. т.е. отличаются  на dG=2.6 ...4.3 килоджоуля. тогда отношение растворимостей сN2/cHe=exp(dG/RT) или  3 .. 6 раз в мольных (или объемых)долях, или 20..40 раз в массовых. Вообще говоря, если в таких оценках попадаем в порядок - это уже хорошо ; ). Т.е. да, растворимость гелия на порядок ниже азтоа - это следует полагать системным правилом.
если нет справочных данных - оценить свободные энергии сольватации можно из корреляционных уравнений; для дисперсионных взаимодействий там линейная зависимость от молекулярного объема, а еще лучше - от молекулярной рефракции; поскольку рефракция - это взаимодействие света с электронными оболочками вещества, и поляризуемость, отвечающая за дисперсионные вз-действия - тоже способность электронных оболочек к взаимодействию. MR=M/d*(n^2-1)/(n^2+2), n - показатель преломления, d-плотость. у гелия рефракция MR вроде ок. 0.54 , у азота - 6.2 (см^3/моль). уравнение для стандартного растворителя циклогексана имеет вид dG=15-0.74*MR, и получаем ~ 15 для гелия и 11 для азота; разница та же - ок. 4-х килоджоулей, что дает тот же примерно порядок в абсолютных растворимостях при нормальных условиях.
считал на коленке из первых попавшихся данных, поэтому никаких претензий на точность, только для иллюстрации - что из чего растет. Т.е. общая идея - для инертной молекулы энергия сольватации определяется дисперсионными взаимодействиями и пропорциональна ее объему (молекулярная рефракция тоже имеет размерность объема), абсолютная растворимость газа экспоненциально зависит от свободной энергии сольватации его молекул в растворителе.  Оценка абсолютных растворимостей так получается обычно плюсминискилометр, т.е. практически бессмысленной, но сопоставление для двух не слишком разных веществ (иногда) более-меее корректно ; ) - ну и есть более точные (но и более муторные) модели

[Штуцер]

DiZed пишет:
Т.е. да, растворимость гелия на порядок ниже азтоа - это следует полагать системным правилом.

А еще и скорость звука в гелии выше. 
Это тоже известно давно и используется в РКТ.

[DiZed]

Штуцер пишет:
А еще и скорость звука в гелии выше.
Это тоже известно давно и используется в РКТ.

угу, молекула легкая; но это хорошо считается теоретически, и в водроде еще выше. а вот растворяться водород должен лучше чем гелий

[SGS_67]

DiZed пишет:

SGS_67 пишет:
Ув. DiZed, мсм, настолько глубоко не надо.
Кстати, вращательных уровней у гелия нет.    

угу, и у молекулы (одноатомной) отдельно взятой и колебательных нет

Это была просто подначка. Для следующей порции попкорна.
Итак, Вы собираетесь растворять в НДМГ гелий в конденсированном состоянии, я правильно понял?  

 хотя это конечно да, уже совершенно не по сабжевому вопросу

Изначально так.
Прочитайте ещё раз вопрос, пожалуйста.

[SGS_67]

DiZed пишет:

Штуцер пишет:
А еще и скорость звука в гелии выше.
Это тоже известно давно и используется в РКТ.

угу, молекула легкая;

Лёгкая, и что из этого следует?

а вот растворяться водород должен лучше чем гелий

Почему?

[DiZed]

сабжевый вопрос подразумевал растворение гелия в нгмд при температурах несопоставимых с абсолютным нулем; никакого значения квантовые эффекты и квантование уровней там играть не будут, взаимодействие его с растворителем всецело определяется дисперсионными силами.
ответвление про низкие температуры обозначило тов. наперстянка; я исключительно пытался уловить смысл фразы "у гелия дисперсионные силы создают сверхтекучесть кроме вязкости".
если хотите поговорить за степени свободы в растворе - то в конденсированном состоянии (в т.ч. в растворе) рассматривать индивидуальную молекулу нельзя, надо бы - весь ансамбль, но достаточно рассматривать молекулу и ее окружение как некую квазичастицу, которой можно приписать и колебательные, и вращательные степени свободы, и которая обменивается энергией фононами; эффективная масса и размер такой квазичастицы будет в несколько раз выше, чем собственно молекула. т.е. да, поскольку гелий в растворе сольватирован - то не должен рассматриваться как одноатомная молекула, но как часть молекулярного комплекса, и соответственно может и в хороводе участвовать. т.е. про одноатомную молекулу и соответственно отсуствие вращательных и колебательных степеней свободы можно говорить только в газовой фазе, в конденсированной это теряет смысл. но еще раз - да, на сабж это никак не влияет.

[DiZed]

SGS_67 пишет:
Лёгкая, и что из этого следует?

а вот растворяться водород должен лучше чем гелий

Почему?  

1 - ну это несерьезно..  потому что скорость звука в газе пропорциональна (корню) из отношения показателя адиабаты к молекулярной массе; первое больше у водорода, второе - у гелия, соответственно оба фактора определяют обозначенное соотношение.

2 - про расторимость - я выше писал; у водорода существенно больше молекулярный объем (и молекулярная рефракция) и соответственно поляризуемость; свободную энергию сольватации можете смело полагать линейно зависящей от этих параметров, я выше корреляцию привел (только тссс.. это секретная формула, в учебниках пока не найдете ; ), можете количественно оценить, мне лень..

[Наперстянка]

DiZed пишет:
сабжевый вопрос подразумевал растворение гелия в нгмд при температурах несопоставимых с абсолютным нулем; никакого значения квантовые эффекты и квантование уровней там играть не будут, взаимодействие его с растворителем всецело определяется дисперсионными силами.
ответвление про низкие температуры обозначило тов. наперстянка; я исключительно пытался уловить смысл фразы "у гелия дисперсионные силы создают сверхтекучесть кроме вязкости".
если хотите поговорить за степени свободы в растворе - то в конденсированном состоянии (в т.ч. в растворе) рассматривать индивидуальную молекулу нельзя, надо бы - весь ансамбль, но достаточно рассматривать молекулу и ее окружение как некую квазичастицу, которой можно приписать и колебательные, и вращательные степени свободы, и которая обменивается энергией фононами; эффективная масса и размер такой квазичастицы будет в несколько раз выше, чем собственно молекула. т.е. да, поскольку гелий в растворе сольватирован - то не должен рассматриваться как одноатомная молекула, но как часть молекулярного комплекса, и соответственно может и в хороводе участвовать. т.е. про одноатомную молекулу и соответственно отсуствие вращательных и колебательных степеней свободы можно говорить только в газовой фазе, в конденсированной это теряет смысл. но еще раз - да, на сабж это никак не влияет.
за что еще поговорить хотите? ; ) попкорн я тоже люблю, да

Из википедии: "Дисперсионные силы универсальны (то есть проявляются во всех случаях), так как они обусловлены взаимодействием атомов и молекул друг с другом за счёт их дипольных моментов, собственных или взаимоиндуцированных. Считается, что дисперсионная энергия не имеет классического аналога и определяется квантово механическими флуктуациями электронной плотности. Мгновенное распределение заряда одного атома или молекулы, характеризуемое мгновенным дипольным моментом, индуцирует мгновенный дипольный момент в другом атоме или молекуле[2]". И того, я вижу, что дисперсионная сила есть проявление квантовой силы, причем они не синонемичны, а идентичны. Я тоже считаю, что дисперсионная энергия есть квантованная энергия. Правда у меня в нашем грешном мире ничего мгновенно совершаться не может со всеми вытекающими синусоидальными последствиями, но то, что в в мире дисперсионного "хаоса" все упорядочено свойствами квантованных переходов, этажей и полок, то это для меня очевидно. Поэтому, строго говоря, сверхтекучесть не есть ответвление от физики плазмы.

[DiZed]

Наперстянка пишет: ...

пардон, но вы валите все в кучу. и некоторые сочетания терминов у вас выглядят.. стохастическими - плюс уводят тему в глубокий оффтоп; я вообще не предполагал ничего кроме подкинуть для Александр Хороших инфу из области, с которой профессионально знаком. но я ценю ваш интерес!  я и сам на этом форуме слегка залип, потому что весьма далекая область - но занятно! особенно последнее время, когда в теме космических полетов новая движуха обозначилась.

 по сабжу - насколько я представляю, в общем случае просто нет необходимости для введения дисперсионных взаимодействий в модель сверхтекучести; хотя бы потому, что этот эффект и в очень разреженных газах  наблюдается - а на таких дистанциях диполь-дипольные взаимодействия немыслимы. при этом я могу придумать ситуацию, когда они (со)участвуют: сверхтекучесть гелия-3, актомы которого сами по себе фермионы, но образуют при сверхнизких температурах пары наподобие куперовских и в таком виде обретают способность формировать конденсат Бозе-Эйнштейна. вот там в качестве механизма взаимодействия при образовании пар ничего кроме дисперсионных взаимодействий мне в голову не приходит; но так ли это - понятия не имею, и сильного желания разбираться - тоже, это весьма далеко от области моих интересов (хотя много ближе, чем ракетаня техника).. в отличие от сольватации и всех ее механизмов ; )

[Штуцер]

DiZed пишет:
я вообще не предполагал ничего кроме подкинуть для Александр Хороших инфу из области, с которой профессионально знаком.

Скажите, а теоретически какие газы хуже всего растворимы в азотном тетраоксиде и несимметричном диметилгидразине, а какие газы растворяются лучше всего?
При условиях: температура от 5 до 30 град Цельсия, давление 2 кг/см2 и  15 кг/см2.
Где то у меня отложилось, что некоторые фреоны растворяются достаточно хорошо.

[DiZed]

я наверное размашисто сформулировал; я профессионально знаком с областью "межмолекулярные взаимодействия в растворах" и работал преимущественно с неполярными растворителями, в рамках подхода по экспериментальному вычленению энергетических параметров отдельных составляющих сольватации (дисперсионных, специфических, водородных связей, гидрофобного эффекта), поэтому на оракула не претендую ; ) - тем более что знаю цену подобным прогнозам. поэтому когда мне нужен подходящий растворитель для нового вещества - я беру батарею бутылок, и начинаю пробовать - почти как тот эдиссон ; ). обычно это эффективнее, чем сразу начинать возиться с громоздкими формулами на основе часто сомнительно определенных параметров. но фреоны да, должны растворяться существенно лучше того же азота, - в первом приближении пропорционально опять же их мольному объему.. вот только они будут в N2O4 стабильны? разве что сильно фторированные.. я бы так сразу их туда совать не стал, ожидая, что и фосген может попереть ; ). и в НДМГ.. все же кислота и основание льюйсовы, смола не полезет?  менее растворимое чем гелий вы вряд ли что найдете

[DiZed]

ну и следует учитывать, что растворение газа в жидкости - это одно, а жидкости в жидкости - другое; если расторяемый компонент, как некоторые фреоны, может образовывать при данных температуре и давлении жидкую фазу - то его предельная концентрация в расторителе будет ограничена образованием фазы жидкого фреона, расслоением системы (и может оказаться очень низкой)