Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Кубик]

dmitryskey пишет: Нужно продолжать двигаться в этом направлении, ибо во всех остальных мы либо уже отстали, либо отстанем в ближайшие лет 5. И если кто-то сможет серьезно
организовать процесс и получить результат

Не сравнил бы с ядерным проектом..там масштаб не то, что материального размаха, а в первую очередь научного подхода..Первый реактор Ферми и эти лабораторные образцы ДЖРД не сравнимы по возможностям масштабирования, совершенствования и внедрения в практику..

[dmitryskey]

Кубик пишет: 
Не сравнил бы с ядерным проектом..там масштаб не то, что материального размаха, а в первую очередь научного подхода..Первый реактор Ферми и эти лабораторные образцы ДЖРД не сравнимы по возможностям масштабирования, совершенствования и внедрения в практику..

Ну, с другой стороны, и личность масштаба Берии не хотелось бы привлекать к делу :-)

[Владимир Шпирько]

Zveruga пишет:
Самое простое объяснение, если вы потратите меньше окислителя (из-за понижения стехиометрического соотношения), то УИ однозначно вырастет. Так как в формуле УИ топливом называется смесь горючего с окислителем.

Еще раз для особо умных. Стехиометрическое соотношение для данных компонентов - величина постоянная - . Для двух компонентов соотношение может быть от 0%/100% до 100%/0%все компоненты реагируют полностью. Но только при стехиометрическом соотношении оба компоненты могут прореагировать полностью. Для других соотношений можно и нужно использовать другие наименования - например: наилучшее соотношение, оптимальнейшее соотношение, суперофигительное соотношение и.т.п. Не надо использовать слова за то, что они длинные и не понятные.

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
рабочий двигатель по цене ХХХХХХХ.хх представить

Таки какие проблемы? Давайте дождёмся выводов ФПИ.

[Алексей Любопытный]

Владимир Шпирько пишет:
Еще раз для особо умных.

В реальных двигателях никогда не достигается цифр выведенных теорией! Хватит рассматривать идеальные системы.

[vlad7308]

Зверюга такая зверюга 

[Кубик]

Zveruga пишет: В реальных двигателях никогда не достигается цифр выведенных теорией! Хватит
рассматривать идеальные системы.

Антиресна.. а что вы рассматриваете - не теоретические изыски? Прикиньте по самой грубой схеме (это для "чайников" так объясняют "нескомпенсированную силу"), исходя из размеров днища и давления в КС, тягу..и где там давление детонации пристроить? Оно в процесс сгорания уходит, но не в создание тяги, а то бы двигатели раз в десять и ещё похудели..Вот докажут эффективность короткого пути сгорания на практике - ну, аплодисменты, призы..

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
Антиресна.. а что вы рассматриваете

Удельный импульс в вакууме водородных ЖРД. 
Ракета Дельта-4, двигатель RS-68, УИ 409 с. 
Ракета Энергия, двигатель РД-0120, УИ 455 с. 

А должен быть 560 с! 

Удельный импульс в вакууме керосиновых ЖРД. 
Ракета Энергия, двигатель РД-170, УИ 338 с. 
Ракета Фалькон-9 ФТ, двигатель Мерлин 1Д+ Вакуум, УИ 347 с. 
А должен быть 430 с! 

Куда делся импульс? 

КПД современных ЖРД 70-80%!

[Кубик]

Zveruga пишет:
Удельный импульс в вакууме водородных ЖРД.
Ракета Дельта-4, двигатель RS-68, УИ 409 с. Ракета Энергия, двигатель РД-0120, УИ 455 с.
А должен быть 560 с!
Удельный импульс в вакууме керосиновых ЖРД. Ракета Энергия, двигатель РД-170, УИ 338 с.
Ракета Фалькон-9 ФТ, двигатель Мерлин 1Д+ Вакуум, УИ 347 с.
А должен быть 430 с!

Куда делся импульс? КПД современных ЖРД 70-80%!

И откуда такая "научная основа" - "должен быть"? Детонация в мозгу? http://www.liveinternet.ru/users/dejavu57/post383532864/ вполне ..успокаивающий препарат для таких ретивых.. http://baumanpress.ru/books/446/446.pdf

[Арнольд Ткачёнок]

                    Последний удар газовой детонации
                    The final blow of gas detonation
А.А.Ткаченок
     Статья имеет целью из ныне действующей теории сгорания горючих смесей исключить понятие особого детонационного сгорания, которого нет и быть не может, но по которому наука всё ещё продолжает исследования(134г.) и поиск условий, создающих это «загадочное» сгорание.
    Более века назад исследователи сгорания горючих смесей в трубах экспериментально получили высокие скорости распространения фронта пламени, достигающее 1000-3500 м/c. Выход движущегося в глубь трубы фронта пламени на столь высокие скорости обосновали переходом при определённых условиях обычного сгорания в особое детонационное. «Фронт детонационной волны представляет собой резкий градиент давления и температуры, так что втекающая во фронт свежая смесь быстро сжимается, нагревается и воспламеняется» ( стр. 430). [2]
    Выход на детонационное сгорание, согласно технической литературы, возможен при сгорании горючей смеси в трубе с одним заглушенным торцом и длиною 60 диаметров. Одновременно в трубе с открытыми торцами определяют скорость сгорания смесей углеводородных топлив, которая в тысячи раз оказывается меньше скорости детонационного сгорания. Начальная температура горючей смеси, оказывающая значительное влияние на скорость сгорания, в обеих трубах одинакова. В чём же тогда заключаются особенности тупикового сгорания, и возможно ли существование детонационного сгорания с его столь высокими характеристиками? Если проанализировать процесс сгорания смеси в трубе любого диаметра с открытыми торцами, то он проходит следующим образом. Фронт пламени смеси, воспламенившейся у одного из открытых торцов, движется вглубь трубы. Фронт пламени, как очаг сгорания, представляет собой границу, отделяющую смесь от продуктов сгорания, имеющих высокую температуру и соответствующую плотность. Очаг сгорания одновременно является очагом повышенного давления, которое побуждает к движению на выход продуктов сгорания и смеси через другой открытый торец трубы. Сопротивление движущихся на выход потоков, в свою очередь, формируют величину давления в очаге сгорания. Скорость движения потоков в обе стороны от очага сгорания зависит от их плотности и расстояния до выхода. Нарастающее расстояние прохода продуктов сгорания способствует нарастанию скорости выхода смеси за пределы трубы, и скорость сгорания оказывается завышенной. Зависимости скоростей потоков от диаметра и плотности газов при разности давления в 1 мм вод.ст. на 1 м трубы выглядят следующим образом: при диаметре 25 мм – 3,757м/c, а при диаметре 100 мм – 9,757m/c. При плотности газа 1г/л(стр. 104). [1] А наиболее лёгкие водородно-кислородные смеси, разбавленные водородом в соотношении 4H2+0,5O2=H2O+3H2, имеющие плотность смеси 0,238 г/л и продуктов сгорания 0, 2677 г/л будут иметь скорости при диаметре 25 мм, соответственно, - 15,78 м/c и 14 м/с, а при диаметре 100 мм – 41 м/с и 36,4 м/с.
    Время сгорания смеси в трубе сократится во много раз, если воспламенение смеси будет произведено одновременно по всей длине трубы. В этом случае сгорание смеси произойдёт за время прохода фронтом пламени по диаметру трубы, т.е. произойдёт поперечное сгорание смеси. При одновременном воспламенении по всей длине трубы с двух диаметрально противоположных сторон, время сгорания смеси добавочно сократится вдвое. Проход фронта равен радиусу. При одновременном кольцевом воспламенении у стенки трубы сгорание добавочно сократится из-за более стремительного нарастания температуры смеси, подогреваемой сходящимся к центру кольцевым фронтам пламени. Центральный продольный слой смеси, подогреваемый сходящимся к центру кольцевым фронтом пламени, сгорит особенно стремительно и одновременно по всей длине трубы 10, 100...м с поочерёдным прохождением всех трёх фаз сгорания, имеющих каждая свой температурный порог и с последовательным образованием, согласно технической литературе, 1.-СО, 2.-H2O, 3.-CO2. В соответствии с этой схемой тепловой баланс реакции сгорания для CH4(любого углеводорода) выражается следующим образом.
CH4         +      2O2        =       CO    +       2H2O       +       CO2    =     8589кал./л.
932кал.                 _1313,8      5161,6кал.    3045,6кал.
                         932
                         381,8кал.
Образование СО сопровождается незначительным количеством тепла, так как большая его часть расходуется на распад (роспуск) молекул углеводорода. Последующие - вторая и третья превышают по теплу первую фазу соответственно в 6,76 и 8 раз, сокращая время фазовых переходов.
     Если горючая смесь в трубе длиною 10, 100...м одновременно достигнет температуры каждой фазы сгорания, то начало каждой фазы реакции одновременно начнётся по всей длине трубы. Если на одном конце трубы температура достигнет фазовой с опозданием на 0,1 с., то скорость прохода трубы началом фазовых реакций окажется равной 100, 1000... м/с. На стр.166-169 [2] фотокадры Д 1-12, отражающие скоротечные заключительные фазы сгорания в д.в.с. смеси, достигшей температуры фазовых реакций в остаточных объёмах, ошибочно преподносятся как детонационные волны со скоростями распространения 1300-1700 м/с. В действительности это всего лишь воспламенение объёмов смеси, достигшей температуры фазовой реакции, скорость которой определяется разностью температур смеси в различных точках объёма. При сгорании смеси в трубе с одним заглушенным торцом, при длине равной 60 диаметрам, согласно технической литературе, сгорание в остаточных тупиковых объёмах выходит на детонационное сгорание. Детонационное сгорание – это сгорание смеси с высокой скоростью, достигающей 3532 м/с. Детонационная волна – это прослойка сгорающей смеси с давлением до 18 кг/см2 и температурой до 3583 К (стр.435-439). [2] Возможно ли существование подобных величин при открытом торце трубы? Поршневые компрессионные кольца в д.в.с. подлежат замене при зазоре в замках свыше 0,6 мм, из-за потери компрессии(давления). Скорость поршня в д.в.с. ограничена недостаточной скоростью сгорания заряда смеси, имеющей исходную температуру близкую и даже превышающую температуру воспламенения. Время сгорания заряда смеси в д.в.с. находится в пределах 0,005 – 0,002 с, что соответствует скорости сгорания при диаметре камеры сгорания (цилиндра) 80 мм. 0,08 : 0,005 = 16 м/с, 0,08 : 0,002 = 40 м/с, что соответственно 221 и 88 раза меньше скорости 3532 м/с.
     Максимальная скорость детонационного сгорания 3532 м/с получена в водородно-кислородных смесях, разбавленных водородом в соотношении 4H2+0,5O2=H2O+3H2 (стр.435-439)[2]. Разбавление смеси водородом до такого соотношения, наращивая скорость детонационного сгорания, одновременно снижает температуру в очаге сгорания в 3,5 раза. Дальнейшее разбавление водородом останавливает реакцию сгорания. Разбавление смеси кислородом H2 + 2,5O2 = H2O + 2O2, повышая плотность в 4, 6 раза, снижает скорость детонационного сгорания до 1707 м/с. В обеих реакциях температуры в очаге сгорания примерно равны и близки к предельной, прекращающей сгорание.
     Приведённые примеры и сравнения, выражающие невозможную энергетическую независимость и другие противоречия, исключают существование особого детонационного сгорания смесей углеводородных топлив, а определённые исследователями скорости 3532 – 1707 м/с (стр.435-439) [2], выражают не скорость сгорания, а скорость фазового воспламенения в тупиковых остаточных объёмах при достижении температуры фазовых реакций. Экспериментальное сгорание в трубе длиной 100 м будет продолжаться десятки секунд, но не расчётные – 100 : 3532 = 0,03с, 100 : 1707 = 0,06с.
     В соответствии с вышеизложенным, сгорание смесей в трубах с одним заглушенным торцом проходит следующим образом. Фронт пламени, при воспламенении у открытого торца, движется вглубь трубы. Очаг сгорания представляет собой зону повышенного давления, величина которого формируется сопротивлением трубы движущемуся на выход потоку продуктов сгорания, который на выходе добавочно тормозится сопротивлением окружающей среды. Нарастающая длина прохода продуктов сгорания наращивает сопротивление и, соответственно, давление в очаге сгорания, которое одновременно сжимает смесь в тупиковой части трубы, способствуя движению фронта пламени на смесь. Движущийся на сжатие поток смеси тормозится сопротивлением трубы в пристеночном слое, в котором одновременно близостью холодной стенки замедляется реакция сгорания, и фронт пламени в серединных слоях выходит вперёд, создавая условия для кольцевого поперечного более объёмного сгорания смеси. Нарастающие объёмы продуктов сгорания наращивают соответственно скорость потока, суммарное сопротивление выхода и давление в очаге сгорания. Нарастающее давление движет фронт пламени за уплотняющейся смесью, способствуя нарастанию объёма поперечного сгорания смеси, имеющей в тупике наибольшее избыточное давление. При экспериментальном сгорании смеси в трубе звук выстрела нарастающий. Это свидетельствует о том, что центральный продольный тупиковый слой, подогреваемый сходящимся к центру кольцевым фронтом пламени, сгорает особенно стремительно с соответствующим стремительным нарастанием давления, осуществляющим интенсивный выброс продуктов сгорания (выстрел).
   Всё вышеизложенное может быть кратко выражено следующим образом. При сгорании горючей смеси в трубе с одним заглушенным торцом, из-за нарастающего отставания фронта пламени в пристеночном слое, при сжатии смеси, продольное сгорание смеси в тупиковых остаточных объёмах выходит на кольцевое поперечное, при котором фронт пламени от стенки трубы движется к центру. Величина протяжённости (объёма) кольцевого поперечного сгорания нарастает с уменьшение плотности смеси, наращивая скорость прохождения фазовых реакций.
     Таким образом, всё вышеизложенное исключает существование особого детонационного сгорания смесей углеводородных топлив с его разновидностями, теориями, нереальными и  противоречивыми характеристиками, созданными за 134 года.
  Д.в.с. -  двигатель внутреннего сгорания
    1 кал.= 4,19 Дж.    
    1 мм вод. ст. = 10 Па
Литература:
1. «Газоснажение», Э.Х.Одельский, 1966г
2. «Горение, пламя и взрывы в газах»    Б.Льюис, и  Г. Эльбе.
М: изд-во иностр. лит., 1948.
Автор:            А.А.Ткаченок  ,  8 января 2016.
Беларусь        210027 г.Витебск, пр-т Строителей 7-1-118,
                         т. +375 212 516078.

[Maks]

Арнольд Ткачёнок пишет:
Последний удар газовой детонации
              The final blow of gas detonation
...

этa чушь опровергнута экспериментами.Так как вы забыли про спиновую детонацию

[Арнольд Ткачёнок]

морская свинка пишет:

Арнольд Ткачёнок пишет:
Последний удар газовой детонации
              The final blow of gas detonation
...

этa чушь опровергнута экспериментами.Так как вы забыли про спиновую детонацию

[Арнольд Ткачёнок]

     Конкретными критическими возражениями по существу поддержите свою «чушь» (как вы изволили выразиться). И подписывайтесь, не прячьтесь.
     Из рекомендаций гражданской обороны.
     При не прямой световой вспышке ядерного взрыва (в эпицентре миллионы градусов) постарайтесь найти ближайшее укрытие от последующей взрывной волны.
     А вот скоростная  «детонационная» волна сгорающей прослойки горючей смеси для поиска укрытия на расстоянии 14 км оставляет только 4 секунды.  А толовая шашка (75 г) перебивает  ж.д. рельс . И вот эти виды энергии, не сравнимые по мощности, не способны создать в воздушной среде волну подобную детонационной – 18 ата, 3583К (согласно тех. лит.).
    Мифического детонационного сгорания горючей смеси, со всеми его разновидностями, нет и быть не может.
    В трубе длиной 60 диаметров у заглушенного торца произведите одновременное многоточечное воспламенение горючей смеси и получите выстрел подобный «детонационному».
    Мужества честности и порядочности всем, кто должен и вынужден принять новые истины.

[Юрий Темников]

Арнольд Ткачёнок пишет:
В трубе длиной 60 диаметров у заглушенного торца произведите одновременное многоточечное воспламенение горючей смеси и получите выстрел подобный «детонационному».
Мужества честности и порядочности всем, кто должен и вынужден принять новые истины

Детонационное горение-Лысенковщина!!??

[Кубик]

Юрий Темников пишет: Детонационное горение-Лысенковщина!!??

Чтоо? Коров шоколадом и печеньем кормить? Да я.. :evil:

[korund]

"Прямая вспышка ядерного взрыва", "4 секунды на поиск укрытия" - ну что за детский лепет?
Неправильно вы доказываете, что управляемой детонации не существует.
Надо примерно так:
"После разгрома фашистской германии тех немцев которые занимались ЖРД отправили в штаты делать балистические ракеты, а тех кто занимался детонационным горением расстреляли"

[korund]

Но в этот раз думаю будет наоборот.

[korund]

avmich пишет: 
Нас больше интересует УИ, чем полнота сгорания. Вовсе необязательно сжигать топливо целиком, если несгоревшее топливо - как это бывает в большинстве, если не во всех ЖРД - повышает УИ.

Оптимум УИ в зависимости от избытка одного из компонентов зависит от давления. 

Амвич ну что вы плетете?
Ну как УИ может быть больше от несгоревшего топлива, ну вы же окончательно ё....... (споткнулись, упали, ударились головой о что-то твердое)
В ЖРД топлива заливают больше потому что иначе не получается поднять давление в КС. Если компоненты близки к стехиометрии то горение перерастает в детонацию при более низком давлении (благодаря ВЧ) и бабах...
Если вместо избытка топлива заливать воду эффект будет примерно таким же или даже лучше.
Но поскольку заливать воду - это очевидный идиотизм, то заливают больше топлива

[korund]

mihalchuk пишет:
Теоретически как-будто так. Вот только что из этого можно извлечь? Отход от стехиометрии в ЖРД значителен для керосина, менее значителен для метана, для водорода прибавка УИ при детонации будет невелика (правда, плотность вырастет заметно, но не критично). В-общем, по этому критерию ДЖРД с водородником будет трудно бороться (теоретически - подчёркиваю), с керосинником - может быть. И где здесь революция в средствах выведения?

Революция будет тогда когда те кто не ухом не рылом в детонационном горении пойдут улицы подметать, а их туфтовтиратели заготавливать снег для следующих олимпийских игр.
Итак самые очевидные плюсы детонационного горения:
1. стехиометрия компонентов - более высокий УИ при прочих равных.
2. Используется больший перепад давления для полезной работы (нет проблемы недорасширения-перерасширения). Что сильно улучшает удельную тягу.
3. бОльшая часть энергии содержится в ударной волне, которая в момент детонации совершает бОльшую часть работы.
4. Скорость детонации в разы быстрее горения, поэтому КС в разы меньше и соответственно легче можно обойтись без сопла лаваля а при плоской спиральной детонации вообще без сопла.
Соответственно не нужно никаких завес и демпферирования ВЧ.
5. Давление в ТНА в разы меньше - ТНА меньше, легче, дешевле.
6. Возможность создания гиперзвукого гибридного прямоточного детонационного двигателя.
   и т.д.

[korund]

Кубик пишет:

Zveruga пишет: А что такое КС?

    :cry:  Конституционный Суд, блин..  

Да уж...
- В чем сила брат?
- В ньютонах