Posted 10 Jul 2016 (edited) После воскурения материалов по гидросистеме автокранов у меня возник вопрос по... ракетам. Дело в том, что существуют вполне стабильные составы не содержащего металлов монотоплива типа керосин + тетранитрометан + флегматизаторы с теоретическим удельным импульсом 400с и даже больше. Есть и не такие ядовитые, менее мощные но близкие по эффективности к паре керосин-кислород при высокой плотности порядка 1,6-1,7 (у керосина 0,8-09, у кислорода 1,1-1,2). Ими очень интересовались военные в 70е-80е, но никуда приткнуть не смогли - все достаточно безопасные в обращении рецептуры это гели, которые крайне тяжело подавать вытеснением и абсолютно невозможно подавать турбонасосом. Но сейчас аккумуляторы, силовая электроника и электродвигатели могут весить раз в 5 меньше, а аксиально-поршневые насосы прекрасно справятся с подачей и распылением гелей. При этом им абсолютно наплевать на кавитацю, они позволяют плавно регулировать расход при неизменном давлении и допускают частичный отказ. Источники тока сейчас тоже неплохо продвинулись. Так вот, никто не пробовал сделать ракету, в которой такое топливо подавалось бы поршневым насосом с электроприводом? Edited 10 Jul 2016 by Нкоро_ Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Хочу уточнить, что Вы имеете в виду: электропривод турбонасосного агрегата в ЖРД или реактивной использование струи рабочего тела, разгоняемого электрически. Если второе, то я не так давно производил расчёты подобной системы и получил, что в самом оптимальном случае, мы придём к удельному импульсу около 400 секунд- не выше! Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 (edited) Хочу уточнить, что Вы имеете в виду: электропривод турбонасосного агрегата в ЖРДДа. Точнее, электропривод поршневого насосного агрегата - турбиной или центробежным насосом вменяемых размеров такое топливо не подать.в самом оптимальном случае, мы придём к удельному импульсу около 400 секундА что, мало? При в полтора раза меньшем баке и производящихся миллионами компонентах системы подачи, не потерять в эффективности это просто прекрасно. Хотя подозреваю, это невозможно - батареек таких нет. Edited 10 Jul 2016 by Нкоро_ Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Я, при прочтении названия темы, подумал, что речь пойдет о ракетах с электрореактивными двигателями. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Я, при прочтении названия темы, подумал, что речь пойдет о ракетах с электрореактивными двигателями.Изменил название. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Так вот, никто не пробовал сделать ракету, в которой такое топливо подавалось бы поршневым насосом с электроприводом?Хоббиты пробуют прямо сейчас Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Но сейчас аккумуляторы, силовая электроника и электродвигатели могут весить раз в 5 меньше,Электродвигатели меньше весить не стали. В перспективе тоже такого не просматривается, ввиду отсутствия новых ферромагнетиков с высокой удельной энергоемкостью. Ими очень интересовались военные в 70е-80е, но никуда приткнуть не смогли - все достаточно безопасные в обращении рецептуры это гели, которые крайне тяжело подавать вытеснением и абсолютно невозможно подавать турбонасосом.Спасибо Меченому, зарубили тему в году 88-89 практически на финише. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Хоббиты пробуют прямо сейчасСпасибо! Спасибо МеченомуВо всех других странах мира тоже он развалил? Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Во всех других странах мира тоже он развалил? Судя по характеристикам носителей там особо этим и не заморачивались. Максимум на уровне лабораторных исследований. У нас остановили на стадии производства опытно-экспериментальных партий топлива прошедшего огневые испытания. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Судя по характеристикам носителей там особо этим и не заморачивались. Максимум на уровне лабораторных исследований.Это не так. Точно известно что у американцев демонстраторы летали в 1985, а у немцев в 1999. Насколько мне известно - и те и другие пытались вытеснять гель поршнем с помощью сжатого газа, это не прошло из-за невозможности изготовить большую ракету с давлением наддува бака в десятки и даже сотни атмосфер. Именно решить проблему наддува и призвана решить подача поршневым насосом. Если у нас снизу сосет 100 атмосфер, то нет нужды сверху подавать столько же, достаточно чтобы вакуума не образовывалось. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Это не так. Точно известно что у американцев демонстраторы летали в 1985, а у немцев в 1999. Насколько мне известно - и те и другие пытались вытеснять гель поршнем с помощью сжатого газа, это не прошло из-за невозможности изготовить большую ракету с давлением наддува бака в десятки и даже сотни атмосфер. То что было у нас предполагалось для применения на уже существующих носителях. Решили проблему вязкости. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 То что было у нас предполагалось для применения на уже существующих носителях.У нас есть существующие носители на жидком монотопливе? Точно? Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 У нас есть существующие носители на жидком монотопливе? Точно?Написал же, тему зарубили, хотя практически все требования ТТЗ военных были выполнены. Насколько знаю к ней больше не возвращались. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Во всех других странах мира тоже он развалил?В известном смысле да. Устранив причину для разработки. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 (edited) Написал же, тему зарубили, хотя практически все требования ТТЗ военных были выполнены. То что было у нас предполагалось для применения на уже существующих носителях. Взаимоисключающие параграфы, не? В известном смысле да. Устранив причину для разработки.Не сходится - с прекращением ХВ наоборот, должны были обратить больше внимания на удешевление вывода. И в итоге обратили, тот же Маск. Edited 10 Jul 2016 by Нкоро_ Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Не сходится - с прекращением ХВ наоборот, должны были обратить больше внимания на удешевление вывода. И в итоге обратили, тот же Маск.Так это удорожание вывода, сравнительно с кислород-керосин. Преимущество - можно долго держать заправленным в готовности. А это для военных. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 (edited) Так это удорожание вывода, сравнительно с кислород-керосин.А точно удорожание? Исключение теплоизоляции и перегородок из баков (гель не разбрызгивается) и сокращение их размеров, использование выпускаемых миллионами батарей и гидронасосов вместо штучных турбонасосов, радикальное упрощение инфраструктуры космодрома - это как раз то что теоретически может многократно компенсировать удорожание топлива на несколько процентов. Edited 10 Jul 2016 by Нкоро_ Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Взаимоисключающие параграфы, не? Да ни разу. Горючка прошла стендовые испытания с положительным отзывом. Принципиальных претензий не было, всё шло нормально пока оборонку рубить не стали. Скорее у вас какие-то странные представления о технике. Турбинный привод по удельной мощности по любому выигрышнее электрического. Турбина легче электромотора. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Да ни разу. Горючка прошла стендовые испытания с положительным отзывом.Тогда получается, речь идет не о монотопливе, а о каком-то варианте обычного горючего с большей энергетикой. Потому что иначе его в существующие носители просто не залить.Турбина легче электромотора.Но если топливо тяжело подавать центробежным насосом в силу его свойств, приходится как-то выкручиваться. И надо смотреть, где выгоднее - иметь тяжелый насос но дешевый и баки меньше и дешевле, или легкий но дорогой насос и дорогие большие баки. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 (edited) Тогда получается, речь идет не о монотопливе, а о каком-то варианте обычного горючего с большей энергетикой. Потому что иначе его в существующие носители просто не залить.Оно было сделано по тому же принципу, в виде геля. Кисель одним словом, лаборатория больше года убила, пока не нашла решение с вязкостью.И надо смотреть, где выгоднее - иметь тяжелый насос но дешевый и баки меньше и дешевле, или легкий но дорогой насос и дорогие большие баки.Было бы выгоден электропривод народ уже давно ездил бы на легковых электромобилях. Электромотор для того что написали, как корове седло. Edited 10 Jul 2016 by Serg Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Аксиально-поршневой насос можно крутить и турбиной от отдельного топлива, электропривод непринципиален.Вопрос,хватит ли его производительности и не развалится ли он от мощной турбины. Ведь мощность насоса весьма высока, надо подавать много и при высоком давлении.От того,что горючее - гель, его меньше не надо.Мне не совсем понятны свойства геля и механизм подачи в камеру сгорания : через дырки ошметками или как? Если он густой,то сверху его надо в любом случае как-то подавать вниз к насосу высокого давления, гигантским поршнем,что ли. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Мне не совсем понятны свойства геля и механизм подачи в камеру сгорания : через дырки ошметками или как? Если он густой,то сверху его надо в любом случае как-то подавать вниз к насосу высокого давления, гигантским поршнем,что ли.Я не зря писал про медитацию на гидросистемы тяжелой техники: Есть сейчас хитрые гели которые под маленьким давлением густые, а при приложении давления с любой стороны - разжижаются. Вот им поршни для подачи не нужны, достаточно небольшого баллона чтобы вакуума сверху не было. Если удастся сделать такое горючее, да еще и с заявленной в свое время плотностью больше 1,5... Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Насчёт сокращения размеров сомневаюсь. В тетранитрометане на 8 атомов кислорода приходится 4 азота и 1 углерода, причём 2 кислорода углерод связывает, то есть 196 граммов окислителя выделят 96 граммов свободного кислорода, менее 50%, то есть на равное количество кислорода нужно тетранитрометана по объёму больше, чем жидкого кислорода, в 1.4 раза. Тут, конечно, тонкие эффекты от сокращения объёмов при растворении, а также участие азота и углекислого газа при разложении тетранитрометана в тяге, так что может и компенсировать, но может и не компенсировать. Ну и добавки-флегматизаторы какой-то объём займут.А вот в чём нисколько не сомневаюсь - что если и сделают насос для такого топлива, то он точно будет и дороже, и сложнее турбонасоса для кислорода. Поскольку надо перекачать больший объём жидкости, имеющей существенно более высокую вязкость и, соответственно сопротивление перекачке. То есть потребуется увеличить мощность в разы. И, конечно же, никакой серийный насос в таких условиях не работает, не говоря уж о том, что серийные насосы не минимизируются по массе так, как ракетное оборудование. Да, и привод от аккумуляторов - турбонасос Р-107 имеет мощность 5200 л.с.=3800 кВт, работает пусть 120 с, итого 460 МДж, Для свинцовых это четыре с половиной тонны, для литиевых 400-800 кг. Причём это на каждую из четырёх частей первой ступени . И это только аккумуляторы, без собственно насоса и его двигателя. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 И по стоимости - ой, не проценты там разницы. Кислород, который получается из воздуха сжижением и разгонкой на ректификационной колонне, стоит 12 рублей за литр и меньше при больших объёмах. Продукт нетривиальной реакции двухступенчатого нитрования ацетилена в присутствии нитрата ртути будет стоить подороже.Преимущества, повторюсь, готовность ракеты к неожиданному пуску. А это для военных жизненно важно, а штатские могут и выбирать время. Share this post Link to post Share on other sites
Posted 10 Jul 2016 Да, и привод от аккумуляторов - турбонасос Р-107 имеет мощность 5200 л.с.=3800 кВт, работает пусть 120 с, итого 460 МДж,Поскольку хотят относительно низкооборотный движок то меньше 3-5кг/кВт удельной мощности от электропривода не добиться. То есть потребный мотор будет всяко не меньше 12-15 тонн веса. Share this post Link to post Share on other sites
