РД на метане

[vlad7308]

Копатыч пишет:
Мне, вот, интересно: а почему Маск выбрал именно метан? У метана плотность низкая, не больше 450 кг/м3 (в жидком состоянии). И получается, что топливо имеет эффективную плотность около 850 кг/м3. Если же использовать этан или пропан (последний-лучше), то за счёт возросшей плотности топлива (950 и 1020 где-то) ПН растёт! Понятно, что этан и пропан переохлаждены до точки замерзания.
Есть ещё и непредельные углеводороды: этилен, пропилен и бутилен. Все они лучше метана. Последние два, как и пропан, можно содержать при температуре ниже 90 К, что соответствует жидкому кислороду То есть сделать бак с совмещённым днищем и без всякой теплоизоляции на днище.

Далее, если производить топливо на Марсе (о чём говорит нам Маск), то нужно где-то брать водород. Водород, ясное дело - из воды. Есть там на Марсе вода, нет воды - всё это вилами по воде писано. Так что чем меньше потребуется водорода, тем лучше. Углерод и кислород доступны в любых количествах - из атмосферы. Метан же - прямо чемпион по содержанию водорода: соотношение H/C = 4. Любые углеводороды лучше метана в этом плане. Причём значительно.

У кого какие мнения?

а зачем мнения, если есть расчеты и ответы
метан имеет более высокий УИ (что как раз нивелирует его низкую плотность) и не дает сажи

[Буцетам]

vlad7308 пишет:

а зачем мнения, если есть расчеты и ответы  
метан имеет более высокий УИ (что как раз нивелирует его низкую плотность) и не дает сажи

Так есть расчеты, в том-то и дело. Для переохлажденного пропана плотность побеждает УИ. Про остальные горючие (этан, бутилен) сказать сложнее, но вот этилен и пропилен лучше метана и по плотности и по удельному импульсу.

[Salo]

УИ лучше только у этилена, да и то на пару секунд.
А вот что будет с коксом в рубашке и сажей в сладком ГГ думаю сами догадываетесь.

[vlad7308]

Копатыч пишет:

vlad7308 пишет:

а зачем мнения, если есть расчеты и ответы    
метан имеет более высокий УИ (что как раз нивелирует его низкую плотность) и не дает сажи

Так есть расчеты, в том-то и дело. Для переохлажденного пропана плотность побеждает УИ. Про остальные горючие (этан, бутилен) сказать сложнее, но вот этилен и пропилен лучше метана и по плотности и по удельному импульсу.

что значит "плотность побеждает УИ"?
ИМХО это выражение имеет смысл только при массовом совершенстве, равном некоторой константе. А почему оно обязано быть равно константе?

А главное преимущество метана, насколько я понимаю - это отсутствие сажеобразования в схеме с ДВГГ.

[Буцетам]

Salo пишет:
УИ лучше только у этилена, да и то на пару секунд.
А вот что будет с коксом в рубашке и сажей в сладком ГГ думаю сами догадываетесь.

У этилена и УИ и плотность выше. У пропилена УИ почти одинаков с метаном, плотность значительно выше.
Что же до сажи, то и камеру охлаждать и "газ генерировать" можно при помощи кислорода. 11Д58МФ - яркий пример того, как кислородное охлаждение увеличивает УИ. Ну а кислый газогенератор стоит везде: на Энергии (100% надёжность), на Атласе V (100% надёжность), На Ангаре и KSLV (100% надёжность двигателя), на BE-4 тоже он будет.

Но я согласен с вами, должно быть Маск выбрал метан потому что у Раптора два газогенератора, один из которых - сладкий. Тем не менее, не понимаю, в чём преимущество метана у двигателя кислой схемы?

P.S. На этиленовой ракете можно устроить саботаж, подбросив в бак катализатор Циглера-Натта. Будут куски полиэтилена и ракета никуда не полетит. Но есть ведь пропан, который не полимеризуется!
Что же до массового совершенства баков, а почему вы думаете, что если в баки залили больше топлива (объём тот же, но плотность выше), то баки придётся упрочнять? Разница ведь невелика, не больше 20% (это при средней плотности "пропан-кислород" в 1020 кг\м3, а "метан-кислород" - 850 кг\м3). Материал для баков, насколько я понимаю, берут из некоего сортамента. И никто не будет заказывать заводу-изготовителю небольшую партию листа в 3,25 мм, если завод делает только 3 и 3,5. Возьмут 3,5мм и коэфициент запаса по прочности будет избыточен. Вот как раз в таких случаях можно при той же толщине стенки залить вместо метана пропан (утрирую).

Да и если совмещённые днища делать, то для метана теплоизоляция на общем днище нужна, а для пропана - нет, т.к. пропан замерзает при 85 К, а не при 91 К как метан (кислород кипит при 90 К).

[Bell]

Копатыч пишет:
У этилена и УИ и плотность выше. У пропилена УИ почти одинаков с метаном, плотность значительно выше.

Вы реально думаете, что это вам первому в голову пришло, а все остальные дураки?
Всевозможные топливные пары исследуют уже несколько десятков лет.

Берите ПРОПЕП и считайте сами, если не верите на слово. Этан и пропан хуже метана и керосина.


ЗЫ. Даже просто с точки зрения обычного здравого смысла, первая мысль, которая должны прийти в голову нормальному человеку - эти соединения давно и всем известны, почему же их не применяют, в чем причина? Может что-то в них не так?
Почему вам такая простая мысль в голову не приходит?

[Bell]

Копатыч пишет:
Тем не менее, не понимаю, в чём преимущество метана у двигателя кислой схемы?

Преимущество не у "ракеты", а у освоенной технологии и теоретической базы разработки и производства керосиновых двигателей на кислом газе.
Конкретно Энергомашу проще разработать двигатель на кислом метане, поскольку они имеют массу наработок на кислом керосине.

[Salo]

Копатыч пишет:

Что же до сажи, то и камеру охлаждать и "газ генерировать" можно при помощи кислорода. 11Д58МФ - яркий пример того, как кислородное охлаждение увеличивает УИ. Ну а кислый газогенератор стоит везде: на Энергии (100% надёжность), на Атласе V (100% надёжность), На Ангаре и KSLV (100% надёжность двигателя ), на BE-4 тоже он будет.

А какая надёжность на Зените? А на Антаресе? Что касается 11Д58МФ, то пусть он сначала ОСИ пройдёт.

[Salo]

Копатыч пишет:

P.S. На этиленовой ракете можно устроить саботаж, подбросив в бак катализатор Циглера-Натта. Будут куски полиэтилена и ракета никуда не полетит. Но есть ведь пропан, который не полимеризуется!
Что же до массового совершенства баков, а почему вы думаете, что если в баки залили больше топлива (объём тот же, но плотность выше), то баки придётся упрочнять? Разница ведь невелика, не больше 20% (это при средней плотности "пропан-кислород" в 1020 кг\м3, а "метан-кислород" - 850 кг\м3). Материал для баков, насколько я понимаю, берут из некоего сортамента. И никто не будет заказывать заводу-изготовителю небольшую партию листа в 3,25 мм, если завод делает только 3 и 3,5. Возьмут 3,5мм и коэфициент запаса по прочности будет избыточен. Вот как раз в таких случаях можно при той же толщине стенки залить вместо метана пропан (утрирую).

Да и если совмещённые днища делать, то для метана теплоизоляция на общем днище нужна, а для пропана - нет, т.к. пропан замерзает при 85 К, а не при 91 К как метан (кислород кипит при 90 К).

Все углеводороды, кроме метана, тяжелее воздуха, что чревато повышенной взрывоопасностью.
И потом, если у Вас окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то чем Вас не устраивает керосин?

[Буцетам]

Всем отвечу , что:
1) считал я в RPA (то же, что и PROPEP)
2) этан и пропан хуже метана только по УИ. Чтобы оценить всю ракету в целом, ни пропеп, ни рпа не подходят.
3) в курсе, что много топлив было исследовано. Но вы не можете утверждать, что переохлаждённый пропан/кислород хуже керосина/кислорода. Он лучше, но его не используют. Потому что МОЖНО сидеть на привычном керосине. И раз уж стали разрабатывать ракеты на метане, то неплохо бы понять, почему метану нет альтернативы?!!
4) про надёжность. Летает Атлас? Летает! Значит можно надёжный двигатель сделать и на кислом газе. Так вот если уже принято решение делать такой двигатель (BE-4), то чем метан лучше этилена? Я не понимаю, чем.
5) охлаждение кислородом - вещь новая. Как будут испытания, так и посмотрим. А пока сказать наверняка, что не работает, нельзя. Статьи на эту тему были, даже опыты были. Как охладитель кислород весьма хорош, вероятность возгорания рубашки - небольшая.

[Буцетам]

Salo пишет:
И потом, если у Вас окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то чем Вас не устраивает керосин?

Ну если можно сделать и окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то керосин - заведомо не лучший выбор. Керосин даёт меньший УИ чем, к примеру, пропилен. Для вакуумных двигателей секунд на 7, немало! А плотность топлива та же самая, что у пропилена (охлажденного) - кислорода.

[Буцетам]

керосин, керосин...тьфу    . На Марсе где его добудете? Или додекан делать, как заместитель керосина? Да уж пропан или пропилен - куда проще делать. А в метане слишком много водорода,непрактичный он для Марса, о чём я уже писал    .

P.S. Это опять про Маска, метан и Марс

[Salo]

Копатыч пишет:
5) охлаждение кислородом - вещь новая. Как будут испытания, так и посмотрим. А пока сказать наверняка, что не работает , нельзя. Статьи на эту тему были, даже опыты были. Как охладитель кислород весьма хорош, вероятность возгорания рубашки - небольшая.

C охлаждения кислородом начинал ГИРД, его предлагали мельниковцы кузнецовцам в начале 60-х. Кислородом охлаждается ГГ в РД-171-180-191. Им же охлаждалась КС 11Д57. Но от предложения делать 11Д58МФ с кислородным охлаждением Рачук открестился как чёрт от ладана. Наверное что-то знает.

[Salo]

Копатыч пишет:

Salo пишет:
И потом, если у Вас окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то чем Вас не устраивает керосин?

Ну если можно сделать и окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то керосин - заведомо не лучший выбор. Керосин даёт меньший УИ чем, к примеру, пропилен. Для вакуумных двигателей секунд на 7, немало! А плотность топлива та же самая, что у пропилена (охлажденного) - кислорода.

Для вакуумных  двигателей лучше водород. Там, кстати и плотность большой роли не играет.

Копатыч пишет:
3) в курсе, что много топлив было исследовано. Но вы не можете утверждать, что переохлаждённый пропан/кислород хуже керосина/кислорода. Он лучше, но его не используют. Потому что МОЖНО сидеть на привычном керосине. И раз уж стали разрабатывать ракеты на метане, то неплохо бы понять, почему метану нет альтернативы?!!

Чем он лучше?

[Искандер]

Еще один не существенный, но нюансик - метана в природе много больше и его проще производить искусственно. В Германии даже рассматривали возможность аккумулирования избытков энергии электростанций в производства метана для автотранспорта в т.ч. Можно еще вспомнить проект Зубрина..

[vlad7308]

Копатыч пишет:
переохлаждённый пропан

кстати, переохлажденная криогеника - это свои дополнительные проблемы
решаемые, но дополнительные

[Serge]

vlad7308 пишет:

Копатыч пишет:
переохлаждённый пропан

кстати, переохлажденная криогеника - это свои дополнительные проблемы
решаемые, но дополнительные

Любые переохлажденные углеводородные топлива, включая метан и т.д. по своей криогенности не сложнее жидкого кислорода. Если вы работаете с ним, вы спокойно работаете и с углеводородами. Кроме того эти технологии давно отработаны и массово используются в промышленности. А вот водород другое дело , там слишком глубокая криогенника и все становиться дороже. Так что , что с метаном что с другими углеводородами проблемы не будет.

Метан все таки лучше за счет его большого количества как полезного ископаемого. В разговоре об очистке топлива приводили примеры скважин где уже на уровне добычи метан идет чистоты пригодной для ракетных двигателей.

[vlad7308]

Serge пишет:

vlad7308 пишет:

Копатыч пишет:
переохлаждённый пропан

кстати, переохлажденная криогеника - это свои дополнительные проблемы
решаемые, но дополнительные

Любые переохлажденные углеводородные топлива, включая метан и т.д. по своей криогенности не сложнее жидкого кислорода.

ключевое слово - "переохлажденные", а не криогеника

[Seerndv]

Копатыч пишет:
Да уж пропан или пропилен - куда проще делать. А в метане слишком много водорода,непрактичный он для Марса, о чём я уже писал .

- это поэтому тонна пропилена в три раза дороже тонны сжиженного газа (метана) ?  

[Serge]

vlad7308 пишет: 
ключевое слово - "переохлажденные", а не криогеника

Ну , все таки водород кипит при тех температурах, при которых и кислород и пропан или метан будут твердыми веществами. Так что там все равно разница большая. А до каких температур его планируют переохлаждать ? ему же в двигатель идти.