Экстравагантный двигатель (мишень для табуреток :-)

Вот очередная бредовая идея насчёт мотора.

Суть: отдельно рабочее тело (гелий в жидком виде), отдельно источник
высокопотенциальной тепловой энергии. Например, термитный заряд.

Гелий испаряется, нагревается и стравливается через сопло.

Требования к заряду: максимально возможная температура горения,
максимально возможная плотность энергии (Дж теплоты сгорания на кг массы).

Теплопередача в гелий - путём контакта с горящей поверхностью и перемешивания гелия с продуктами горения в "камере дожигания".


Возможная технология производства шугообразного состава из порошка твёрдого кислорода и жидкого гелия.

В термос с жидким He вводится теплоизолированная трубка с мелкопористым элементом на конце. Через трубку подаётся смесь газообразного гелия и кислорода. Кислород выделяется мелкими пузырями, кристаллизуется и перемешивается с гелием.
Процент кислорода, давление и температуру подаваемого газа подобрать так, чтобы кислород не сжижался в трубке и пористом распылителе.
Размеры получаемой "шуги" можно определить оптически, по стандартным методикам измерения мутных сред.

Допустим, у нас есть заряд из алюминиевой пудры и эээ... нейтрального замедлителя горения.
Предварительно нагретый до необходимой температуры.
Обдуваем его смесью гелия и кислорода, алюминь окисляется, температура растёт, гелий греется...

LBS>Вот очередная бредовая идея насчёт мотора.
LBS>Суть: отдельно рабочее тело (гелий в жидком виде), отдельно источник
LBS>высокопотенциальной тепловой энергии. Например, термитный заряд.

Мужик, ты хоть раз установку для сжиженного гелия видел ?
ЭТО просто термосом назвать язык не поворачивается!

Угу.
Импульс я угадал, без учёта расходов на испарение. Пропером пользоваться не умею и не на чем его запустить, так что не рискнул заявить про эти 400.
Нейтральный компонент в алюминиевом заряде, я так предполагаю, нужен, чтобы не взорвалось при контакте с кислородом. Впрочем, если процесс регулируется количеством доступного кислорода в инертной среде - шут с ним, пусть будет, к примеру, прессованая пудра.

С Нелием я работал, в советские времена, в ИФП СО АН.
Термос двухслойный, с азотной рубашкой в пенопласте - носил в общагу, 25 мин по Пироговке.
Испарялось на вид не больше 1/3, при объёме гелия 1/3л.

Чем особенно Тимочку напугал стандартный лабараторный дьюар для гелия - не пойму.
Установка по сжижению - да, монстр, но это только на вид
Сколько гелий жидкий стоит - без понятия, в институте просто сливал сколько надо...
Газообразный так вообще присутствовал в виде магистрали дренажной, проходящей через весь этаж... Дъюары подключались к этой магистрали обычными резиноыми трубками, которые по мере захолаживания сначала дубели, потом покрывались пушистым инеем из воздуха (пропуская все промежуточные стадии).


По поводу как гелий качать - лучше его вообще не качать
Всякие подлые фокусы типа сверхтекучести начинаются вблизи нуля, а у нас будет 4.2К, точка кипения. Плотность жидкости 150 кг/м3, и она, вроде бы, сжимаема. Теплоёмкость очень низкая, цифру не помню.

Возможна такая конструкция.
Труба корпуса ракеты разделена на два объёма подвижным поршнем.
Сверху - гелий с кислородной шугой, снизу - камера сгорания с зарядом и соплом.
В поршне имеются отверстия-инжекторы.
Под действием Pк поршень давит вверх и вытесняет жидкость в КС.

Своеобразный гибридник, трёхкомпонентный криогенный :-{O

Данные из пропера странные.
Я думал, Не должно быть больше в разы.
Может, там есть несколько оптимальных соотношений, а пропер минимизирует нейтральный компонент?
Впрочем, я не понимаю, как этот "code" работает.

LBS>Импульс я угадал

Интересно, как?

LBS>Термос двухслойный, с азотной рубашкой в пенопласте - носил в общагу, 25 мин по Пироговке.

А что ты с ним в общаге делал?

LBS>Под действием Pк поршень давит вверх и вытесняет жидкость в КС.

Мне почему-то кажется, что при такой схеме в баке и камере сгорания будет одинаковое давление, а значит ничего никуда не потечёт. Разве нет?

LBS> Может, там есть несколько оптимальных соотношений, а PROPEP минимизирует нейтральный компонент?

Он не сам минимизирует, ему задаёшь пределы и шаг вариации состава, потом в результатах ищешь максимальный импульс. Хорошо видно, что максимум один.

LBS>Суть: отдельно рабочее тело (гелий в жидком виде), отдельно источник высокопотенциальной тепловой энергии. Например, термитный заряд.

Если посчитать именно эту систему, то максимальный удельный импульс 224.8 получается при соотношении Fe2O3-Al-He
52.950 - 17.980 - 28.970

Совсем не много. И это с газообразным исходным гелием. Жидкий вообще потушит эту реакцию. (Шутка).

LBS>Требования к заряду: максимально возможная температура горения,
LBS>максимально возможная плотность энергии (Дж теплоты сгорания на кг массы).

Получается водород-фтор и подобные. Твёрдые окислители явно уступают.

LBS>Допустим, у нас есть заряд из алюминиевой пудры и эээ... нейтрального замедлителя горения.

А зачем замедлитель?

LBS>Обдуваем его смесью гелия и кислорода, алюминь окисляется, температура растёт, гелий греется...

С этой смесью PROPEP себя как-то нестабильно ведёт, но можно считать, что получается импульс около 400 для состава

7 OXYGEN (LIQUID)                   33.380    -97  0.04120    2O 
    63 ALUMINUM (PURE CRYSTALINE)        37.550      0  0.09760    1AL
   458 HELIUM                            28.970      0  0.00120    1HE

LOX-H2 даёт 389.4, а проблем наверно меньше.

Так что надо ещё подумать.

timochka>Мужик, ты хоть раз установку для сжиженного гелия видел ?
timochka>ЭТО просто термосом назвать язык не поворачивается!

Ну не такой он и страшный, просто добавлена ещё рубашка с жидким азотом. У нас есть такие, с жидким гелием, они немного больше обычных азотных. А в ракете такая рубашка и не нужна будет, ведь долго его там хранить не нужно. Наверное, можно будет пользовать примерно те же баки, что для водорода.

Интересно, а будет ли он качаться насосами? Как там со сверхтекучестью?

LBS>Вот очередная бредовая идея насчёт мотора.

нечто подобное я нашол у Шидловского:

Гидрореактивные двигатели (ГРД) используют в качестве окислителя и рабочего тела забортную морскую воду.
Гидрореактивные двигатели применяют в торпедах; при движении торпеды морская вода поступает через специальные водозаборники в двигатель. В камере сгорания тепловая энергия, выделившаяся при сгорании топлива в парах воды, затрачивается на испарение воды. Смесь паров воды и продуктов сгорания топлива при истечении из сопла обеспечивает получение необходимой тяги.

книга есть в электронном виде, кому надо пишите.

Ну, применения жидкого гелия немало.
Вот хоть студенток пугать.

Или картошку чистить (не помню, может, это азотом делалось) - замораживаешь шкуру, тюкаешь, шкура отваливается...

Serge, а в каких пределах варьировал гелий?

Давление неодинаковое - ещё ускорение на конструкцию действует.
При 30g, с которым модели разгоняются, самотёк возможно будет достаточный.
Ну или пружиной поршень вверх тянуть, что ли...

LBS>Ну, применения жидкого гелия немало.
LBS>Вот хоть студенток пугать.
LBS>Или картошку чистить (не помню, может, это азотом делалось) - замораживаешь шкуру, тюкаешь, шкура отваливается...

Для всего этого наверняка азота достаточно. Я думал, с гелием чего-нибудь особенное делали. Может сверхпроводимость? У нас он как раз для сверхпроводящих магнитов в ЯМР спектрометрах.

LBS>Serge, а в каких пределах варьировал гелий?

От 1 до 90%.

LBS>Давление неодинаковое - ещё ускорение на конструкцию действует.
LBS>При 30g, с которым модели разгоняются, самотёк возможно будет достаточный.

Так ведь поршень тоже вниз тянет ускорением. Откуда же сверху него появится избыток давления?

timochka>>Мужик, ты хоть раз установку для сжиженного гелия видел ?
timochka>>ЭТО просто термосом назвать язык не поворачивается!

Serge77>Ну не такой он и страшный, просто добавлена ещё рубашка с жидким азотом. У нас есть такие, с жидким гелием, они немного больше обычных азотных. А в ракете такая рубашка и не нужна будет, ведь долго его там хранить не нужно. Наверное, можно будет пользовать примерно те же баки, что для водорода.

Я имел в виду установку по производству. Ее хоть и запускать не надо, но иметь придется. Да и дорого очень это все. А в малом дьюаре гелий кипит довольно быстро (я имею ввиду именно двойной гелиевый).

В стандартной такой конструкции (шар диаметром 40 см, серый, с конусом сверху, ножками снизу м ручками по бокам) половина выкипала за 4-5 дней.
Там два слоя вакуума, азотная рубашка и зеркальные стенки. Весит примерно 12кг, с содержимым, объём гелия - литра три или четыре.

Гелий в местном институте продают по цене порядка 1000р за стандартный баллон, в котором несколько м3. Почём жидкий - хз, но, думаю, максимум втрое дороже (по массе). Мощности сжижательные имеются здоровенные, они простаивают, и электричество не очень дорогое. К тому же, не официально же его приобретать!

LBS>В стандартной такой конструкции (шар диаметром 40 см, серый, с конусом сверху, ножками снизу м ручками по бокам) половина выкипала за 4-5 дней.
LBS>Там два слоя вакуума, азотная рубашка и зеркальные стенки. Весит примерно 12кг, с содержимым, объём гелия - литра три или четыре.

Мнэээ. Что-то мне помниться что быстрее. Типа половина за 1-2 дня в малом дьаре.

LBS>Гелий в местном институте продают по цене порядка 1000р за стандартный баллон, в котором несколько м3. Почём жидкий - хз, но, думаю, максимум втрое дороже (по массе). Мощности сжижательные имеются здоровенные, они простаивают, и электричество не очень дорогое. К тому же, не официально же его приобретать!

По массе может и в трое. Прикинь во сколько тебе обойдется 15 кг заправка гелия учитывая потери на захолаживание (первичное захолаживание будет азотом).
В баллоне за 1 т.р. его порядка килограмма?
Мягко говоря дороговато.

Робяты, импульс не так считаете!
Ведь термит-то тоже кой-какую массу имеет.
Да к тому же на борту остается, увеличивая пассивную массу.
Нет, неэффективно это...
Вернее - в случае термита неэффективно.
А вот в случае ядерного реактора - очень даже

Только я не понял, на кой вам гелий?
Водород - оно всяко лучше. В два раза

В конце недели попробую узнать, почём жидкий гелий. Причём, возможно, подобью сослуживца купить чуток, в таре производителя, для баловства с парой сверхпроводящих колец...

В два раза лучше мол. масса.
А импульс - в 1.4 раза.

Импульс на водороде в самом деле совершенно убойный.
Но вот его смесь с кислородом в одном баке... кхм... БОМБА!
В отдельном баке - все те же сложности с безопасностью, охрупчением и проч.
Кроме того, мне кажется, в научной инфраструктуре жидкий гелий более применяемая субстанция, чем жидкий водород, и поэтому более доступная.

А вот какие соображения могут быть насчёт алюминиевого заряда?
Чтобы окисел уносился продуктами горения, а не оседал на поверхности и не прекращал оное горение? Какая может быть рецептура? Ал пудра + чуток какого-нибудь связующего под прессом?

А вообще-то, оно того стоит - попробовать обсчитать и реализовать стендовый вариант такого мотора? В смысле - УИ 400 того стоит?

Стендовый вариант может снабжаться газообразной рабочей смесью из баллона.

LBS>А вот какие соображения могут быть насчёт алюминиевого заряда?

Может быть его сделать магниевым? Ему окисел не будет мешать, и импульс лучше. Мне кажется, что алюминий не будет так гореть.

LBS>>А вот какие соображения могут быть насчёт алюминиевого заряда?
Serge77>Может быть его сделать магниевым? Ему окисел не будет мешать, и импульс лучше. Мне кажется, что алюминий не будет так гореть.

Давным давно - еще даже тебя не было на форуме, еще и самого форума не было я предлагал такую совершенно бредовую конструкцию - заряд из тефлона в смеси с магнием(6733%)и метан, в качестве рабочего тела и частично горючего(при горении этого состава выделяется немного свободного фтора)

Ник

Системы с тефлоновым окислителем используются давно в пиротехнике. Там считают не кислородный, а фторный баланс
Кстати, простейшие системы именно такие.
Если интересны, попроси "Основы пиротехники" Шидловского.
Помнится, кто-то его предлагал в электронном виде недавно.

Сергей прав, именно так дело обстоит.
Реально микрокапсулирование окислителя не применяется.

varban>Реально микрокапсулирование окислителя не применяется.

Ты писал, что перхлорат нитрозила применяется. А его что, просто так смешивают? Ты про какие-то слои писал, но я не понял.

Вообще капсулирование таких окислителей - слишком опасное дело. Если вдруг хоть одна капсула треснет, то будет вава.