Страшный зверь ВОДОРОД.

Автор Гусев_А, 03.12.2007 17:03:28

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Дмитрий В.

ЦитироватьНа первой ступени водород и не нужен, если применить там метан.
У земли УИ водорода относительно невелик - всего 355 секунд, у метана он выигрывает всего 25-30 секунд. А массовое совершенство метановой первой ступени выше - так что при равной стартовой массе метаново-водородной и чисто водородных ракет и равной заправленной массе первых ступеней водородная ступень будет иметь преимущество в ХС всего 100-150 м/c . При этом сухая масса и размеры первой водородной ступени будут намного больше, чем метановой.
Вот в вакууме, где у водорода можно получить УИ 470 секунд (с высотным соплом) - там водороду нет альтернативы, он выигрывает у метана почти 100 секунд.
И что из этого, по-Вашему, следует? :wink:
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Shestoper

Что на первой ступени оптимален метан, на второй - водород. Тем более что сейчас самый дешевый способ получения водорода - разложение метана, всё равно надо метан задействовать в отрасли.

Гусев_А

Может лутьше переходить на единые компаненты топлива для всех ступеней, а не грамоздить на старте и то и это и еще что нибудь. Я думаю лучшая формула это пакет с переливом на водороде. Один тип ЖРД и на 1-й и на 2-й ступени.

Дмитрий В.

ЦитироватьЧто на первой ступени оптимален метан, на второй - водород. Тем более что сейчас самый дешевый способ получения водорода - разложение метана, всё равно надо метан задействовать в отрасли.
Не-не-не! Вы видимо непоняли, или я нечетко спросил. Сформулирую вопросы по-другому:
- каковы, по Вашему мнению, следствия того, что У ЗЕМЛИ УИ водородника всего лишь на 25-30 с выше (вспомним формулу Циолковского - в ней УИ берется пустотный)?
- с точки зрения какого критерия метан оптимальнее?
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

L_Pt

Bell
ЦитироватьВообще-то в промышленности водород получают в основном разложением метана. Это намного дешевле электролиза.
Когда речь идет о промышленном крупнотоннажном производстве с последующим получением аммиака/метанола – безусловно.  Но когда мы говорим о потребностях в небольшом количестве (сотни/тысячи тонн в год) чистого водорода – электролизы определенно  выгоднее. Не надо тяжелой очистки от СО, намного меньше капитальные затраты, время запуска и остановки производства стремиться к нулю (в отличии от газовых конверсионных апаратов, предназначенных для непрерывной работы) – нам ж водород нужен порциями эпизодически.
В конце концов, водород для Энергии получали именно электролизом.

Старый
ЦитироватьИ телевизоры и компьютеры тоже будут работать на водороде? Ну вы, блин, даёте!
Кто-то сказал, что на все 100%?
К выше написанному другими участниками на эту тему добавлю:
- водород гораздо лучше при передачи на большое расстоянии – магистральные газопроводы (в особенности для такого газа с очень низкой вязкостью) гораздо эффективней магистральных ЛЭП.
- водород относительно легко концентрируется в запас, как минимум, если сравнивать с электричеством, что архиважно как для переносных приборов так и для глобальной энергетики. Электромобили пока так и остаются диковинкой из-за очень низкого запаса хода, электроэнергия ночью стоит в несколько раз дешевле (для промышленности), чем в час пик (вечером).

Конечно, удобство разводки и использования электрики при малых мощностях никто опровергать не собирается. Т.е. водородная энергетика подразумевает замену магистральных ЛЭП водородными трубопроводами вплоть до районных/городских подстанций.

Нефть и тому подобное тут абсолютно непричем.

Дмитрий В.
ЦитироватьИ что из этого, по-Вашему, следует?  
Снова трехкомпонентник?

Alex_II

ЦитироватьА просто розетку никак нельзя? ;) Ведь эти тепловые станции и АЭС они и счас испытывают проблему неравномерной нагрузки. А водорода не производят. И както обходятся...
Хорошо там где розетка есть и электричество бесперебойно. А вот там где свет имеет привычку отрубаться часов так на 12 или вообще отсутствовать как класс - я уже и спирт в ноуты заливать согласен  :oops:  Метиловый конечно - если будет этиловый - компам хрен достанется.
И мы пошли за так, на четвертак, за ради бога
В обход и напролом и просто пылью по лучу...

Дмитрий В.

ЦитироватьДмитрий В.
ЦитироватьИ что из этого, по-Вашему, следует?  
Снова трехкомпонентник?
Ни в коем случае! 3-хкомпонентник возможен, но по сравнению с чистым водородным блоком преимуществ не дает, или они мизерны и не оправдывают усложнения конструкции.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Shestoper

ЦитироватьНе-не-не! Вы видимо непоняли, или я нечетко спросил. Сформулирую вопросы по-другому:
- каковы, по Вашему мнению, следствия того, что У ЗЕМЛИ УИ водородника всего лишь на 25-30 с выше (вспомним формулу Циолковского - в ней УИ берется пустотный)?

Следствия такие, что метан может обеспечить почти равную ХС первой ступени при равной массе заправленной ступени с водородом - за счет большего массового совершенства метановых баков.

Цитировать- с точки зрения какого критерия метан оптимальнее?

При сравнении с водородом - меньшая стоимость заправки, меньшая сухая масса и габариты (и стоимость) первой ступени, что упрощает ещё сборку, транспортировку и стартовый комплекс. Минус - система заправки двумя видами горючего усложняется.
При сравнении с керосином у метана в плюсе стоимость (ненамного) и УИ (значительно). Массовое совершенство метановой ступени по сравнению с керосиновой уменьшается незначительно.

fagot

ЦитироватьНа первой ступени водород и не нужен, если применить там метан.
У земли УИ водорода относительно невелик - всего 355 секунд, у метана он выигрывает всего 25-30 секунд. А массовое совершенство метановой первой ступени выше - так что при равной стартовой массе метаново-водородной и чисто водородных ракет и равной заправленной массе первых ступеней водородная ступень будет иметь преимущество в ХС всего 100-150 м/c . При этом сухая масса и размеры первой водородной ступени будут намного больше, чем метановой.
Однако вы сравниваете двигатели слегка в неравных
Вот в вакууме, где у водорода можно получить УИ 470 секунд (с высотным соплом) - там водороду нет альтернативы, он выигрывает у метана почти 100 секунд.
И какие по-вашему существуют фундаментальные причины, чтобы относительный выигрыш водорода на земле был настолько меньше, чем в пустоте? :wink: Только сравнение двигателей в неравных условиях может привести к таким выводам.

fagot

Цитироватьвспомним формулу Циолковского - в ней УИ берется пустотный
Может хотя бы интегральный? :wink:

fagot

ЦитироватьПри сравнении с водородом - меньшая стоимость заправки, меньшая сухая масса и габариты (и стоимость) первой ступени, что упрощает ещё сборку, транспортировку и стартовый комплекс. Минус - система заправки двумя видами горючего усложняется.
При сравнении с керосином у метана в плюсе стоимость (ненамного) и УИ (значительно). Массовое совершенство метановой ступени по сравнению с керосиновой уменьшается незначительно.
Метан имеет все недостатки водорода и не имеет главного достоинства - существенно большего УИ, ибо 15-20 секунд - это не та величина, ради которой стоит возиться с криогенным горючим.

Дмитрий В.

Цитировать
Цитироватьвспомним формулу Циолковского - в ней УИ берется пустотный
Может хотя бы интегральный? :wink:
Нет. По определению идеальная располагаемая ХС (рассчитываемая по ф-ле Циолковского)- это максимальная скорость которую ракета может достичь, двигаясь прямолинейно В ПУСТОТЕ только под действием силы тяги (ну, может и не буквально сформулировал, но близко к смыслу). Соответственно УИ берется пустотный. Разница между УИ в пустоте и у земли учитывается в потерях ХС на статическое противодавление.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Дмитрий В.

Цитировать
ЦитироватьНе-не-не! Вы видимо непоняли, или я нечетко спросил. Сформулирую вопросы по-другому:
- каковы, по Вашему мнению, следствия того, что У ЗЕМЛИ УИ водородника всего лишь на 25-30 с выше (вспомним формулу Циолковского - в ней УИ берется пустотный)?

Следствия такие, что метан может обеспечить почти равную ХС первой ступени при равной массе заправленной ступени с водородом - за счет большего массового совершенства метановых баков.

Цитировать- с точки зрения какого критерия метан оптимальнее?

При сравнении с водородом - меньшая стоимость заправки, меньшая сухая масса и габариты (и стоимость) первой ступени, что упрощает ещё сборку, транспортировку и стартовый комплекс. Минус - система заправки двумя видами горючего усложняется.
При сравнении с керосином у метана в плюсе стоимость (ненамного) и УИ (значительно). Массовое совершенство метановой ступени по сравнению с керосиновой уменьшается незначительно.
Иными словами, переведя на инженерный язык, Вы утверждаете, что метановая первая ступень обеспечивает более низкую стоимость пуска при равной массе ПГ или, что тоже самое, меньшую удельную стоимость выведения. Так? Если так, то я с Вами согласен, с одной лишь оговоркой - это безусловно верно в ситуации проектирования РН с "нуля" (когда заново надо создавать ЖРД, СК и т.п.). Но картина может кардинально измениться, когда, к примеру, у нас уже есть готовые водородные ЖРД, а метановые надо создавать заново.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Shestoper

ЦитироватьОднако вы сравниваете двигатели слегка в неравных
И какие по-вашему существуют фундаментальные причины, чтобы относительный выигрыш водорода на земле был настолько меньше, чем в пустоте? :wink: Только сравнение двигателей в неравных условиях может привести к таким выводам.

Дело в малой плотности продуктов сгорания водорода (как следствие малой молекулярной массы) и больших потерях на противодавление. У земли УИ существующих водородных движков не выше 355 с. А ведь РД-0120 и SSME - двигатели с высокими удельными параметрами. Это пустотный УИ у них можно повысить, если применить насадок на сопло (сейчас они начинают работать у земли, так что степень расширения ограничена). А вот импульс у Земли особо не поднимешь.

Дмитрий В.

Цитировать
ЦитироватьОднако вы сравниваете двигатели слегка в неравных
И какие по-вашему существуют фундаментальные причины, чтобы относительный выигрыш водорода на земле был настолько меньше, чем в пустоте? :wink: Только сравнение двигателей в неравных условиях может привести к таким выводам.

Точно не знаю, подозреваю что дело в малой плотности продуктов сгорания водорода (как следствие малой молекулярной массы).
Но факт есть факт - у земли УИ существующих водородных движков не выше 355 с. А ведь РД-0120 и SSME - двигатели с высокими удельными параметрами. Это пустотный УИ у них можно повысить, если применить насадок на сопло (сейчас они начинают работать у земли, так что степень расширения ограничена). А вот импульс у Земли особо не поднимешь.
Легко! Уменьшаем степень расширения  - приземный УИ растет, пустотный - падает. Так же как и у любого ЖРД, не только водородного.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Shestoper

ЦитироватьИными словами, переведя на инженерный язык, Вы утверждаете, что метановая первая ступень обеспечивает более низкую стоимость пуска при равной массе ПГ или, что тоже самое, меньшую удельную стоимость выведения. Так? Если так, то я с Вами согласен, с одной лишь оговоркой - это безусловно верно в ситуации проектирования РН с "нуля" (когда заново надо создавать ЖРД, СК и т.п.). Но картина может кардинально измениться, когда, к примеру, у нас уже есть готовые водородные ЖРД, а метановые надо создавать заново.

Именно так. И с учетом того, что водородную инфраструктуру у нас все равно надо восстанавливать, а летать на LEO на существующей химии мы будем ещё минимум полвека (каких-то подвижек с атомарным водородом и прочей экзотикой пока не предвидится), имеет смысл заоодно создать и метановую инфраструктуру.

Shestoper

ЦитироватьЛегко! Уменьшаем степень расширения  - приземный УИ растет, пустотный - падает. Так же как и у любого ЖРД, не только водородного.

Мда? А сколько тогда можно выжать из водородника вблизи земли? Секунд 370?

Тогда преимущества метана уменьшаются. Близкой ХС первой ступени (при прочих равных условиях) на нём уже не получить. Но думаю экономически метан на первой ступени все равно выгоднее, с учетом его дешевизны.

fagot

ЦитироватьДело в малой плотности продуктов сгорания водорода (как следствие малой молекулярной массы) и больших потерях на противодавление. У земли УИ существующих водородных движков не выше 355 с. А ведь РД-0120 и SSME - двигатели с высокими удельными параметрами. Это пустотный УИ у них можно повысить, если применить насадок на сопло (сейчас они начинают работать у земли, так что степень расширения ограничена). А вот импульс у Земли особо не поднимешь.
Так я и думал, что вы их приведете в пример. Это высотные двигатели, работающие от земли, сделаны так потому, что лететь им приходится до самой орбиты и интегральный УИ несмотря на большие потери на земле все равно выше. Относительные потери на перерасширение не зависят от молекулярной массы продуктов сгорания.

fagot

ЦитироватьМда? А сколько тогда можно выжать из водородника вблизи земли? Секунд 370?
RS-68 c открытой схемой, никудышным давлением в камере и абляционным охлаждением сопла легко дает 360 секунд - больше, чем ССМЕ, если обрезать сопло у ССМЕ, он и 380 секунд выдаст.

Shestoper

Цитировать
ЦитироватьМда? А сколько тогда можно выжать из водородника вблизи земли? Секунд 370?
RS-68 c никудышным давлением в камере и абляционным охлаждением сопла легко дает 360 секунд - больше, чем ССМЕ, если обрезать сопло у ССМЕ, он и 380 секунд выдаст.

Пожалуй вытянет. Особенно если оснастить двигатель первой ступени высотным насадком, и выдвигать его выше 20 км - тогда средний УИ для первой ступени может быть в районе 380.
А для верхней ступени - в районе 470 секунд.
Тогда нужно крепко подумать и посчитать, может быть водород и на первой ступени выгоднее.