Квазимонокомпонентное топливо :)

[Bell]

Недавно на Базе (да чтож там с ней опять?) была озвучена идея заправки РН раствором водорода в жидком кислороде. Во как!

Никак не претендуя на авторство, я предлагаю обсудить восможность реализации этого безобразия в несколько ином варианте - заливать в один единственный бак смесь жидких кислорода и метана, благо Ткип у них очень близка (в отличие от кислорода и водорода). Тогда можно достич очень высокого массового совершенства баков и всей конструкции ступени, уполовинить ТНА, сильно упростить форсуночную головку и облегчить процесс заправки.

Охлаждать двигатель такой смесью - черевато, поэтому придется использовать радиационное и абляционное охладжение. Впрочем, двигатели Дельты-4 показывают, что это вполне возможно.

Ну в кратце - так вот.
Что думаете, господа?

[Agent]

И взвинтить стоимось страховки рисков до небес
Така бомба пол космодрома разнесет, если вдруг что.

[avmich]

Агент, не забывайтесь :) . Страховщики опираются на статистику... Если технически такая система будет реализована с достаточной надёжностью - страхование будет сходно со страхованием АЭС. Дорого - но не занебесно...

Мне, правда, идея не очень нравится. Польза мала... даже если будет всё работать. Это не выглядит той самой овчинкой, достойной качественной выделки.

[Старый]

я предлагаю обсудить восможность реализации этого безобразия в несколько ином варианте - заливать в один единственный бак смесь жидких кислорода и метана
Тогда можно достич очень высокого массового совершенства баков и всей конструкции ступени, уполовинить ТНА,

А на чём же будет работать ТНА? Если на этом, то тогда это стехиометрическое соотношение, вся турбина в момент погорит нафиг. Впрочем если балластировать водой...

Охлаждать двигатель такой смесью - черевато,

Почему чревато? ведь если его не поджигать то само оно не воспламенится.  А в тракте охлаждения скорее всего даже не нагреется до плюсовой температуры по Цельсию.

Ну в кратце - так вот.
Что думаете, господа?

Да я вот думаю как бы их для начала хотя бы уговорить в кислородводородных блоках бак кислорода наддувать газообразным водородом? Ато ведь гелий таскают, гады...

[Старый]

Думаю при выключении таких двигателей процесс горения смеси проникнет сквозь форсунки в тракты двигателя и эге!

[Bell]

2Агент
ТБ еще никто не отменял
Тот же самый кислород разнесет весь СК - достаточно капли масла

2Старый
Крутить ТНА можно: а) отдельным энергоносителем (перекисью?) б) отводя небольшую часть "топлива" на газогенератор. Оба варианта известны и широко используются. Хотя можно и водой...

Процесс горения никуда не проникнет.
1) Скорость топлива в торубопроводах должна быть (и есть) выше скорости распространения фронта горения
2) Имхо на РД-170,180, 191 керосин и кислород смешиваются задолго до КС и начинают гореть еще в трубопроводе, только Т там невысокая.
Вообще вспомните газовую колонку - там газ с воздухом смешивается еще до горелки, но горит - только на выходе.

[Bell]

Мне, правда, идея не очень нравится. Польза мала... даже если будет всё работать. Это не выглядит той самой овчинкой, достойной качественной выделки.

Хм... Почему?
Бак один и простой, как на Семерке. ТНА один, но большой (что лучше, чем 2, но меньших). Двигатель простой и технологичный, как RL-как-его-там на Дельте-4

[Bell]

Да, еще про мнимую опасность предватительного смешивания топлива и окислителя

При температуре 80-90К скорость реакции сомопроизвольного окисления близка к нулю. Даже при нормальной Т можно смешать кислород с водородом в соотношении гремучего газа и ничего с ними не случится, главное, чтоб не было открытого огня или Горячих предметов.

[Старый]

2Старый
Крутить ТНА можно: а) отдельным энергоносителем (перекисью?) б) отводя небольшую часть "топлива" на газогенератор. Оба варианта известны и широко используются. Хотя можно и водой...

Перекисью можно хотя и хреново - лишний компонент, окислительный тракт. Основным топливом в чистом виде не пойдёт - стехиометрическое соотношение, высокая температура.

Процесс горения никуда не проникнет.
1) Скорость топлива в торубопроводах должна быть (и есть) выше скорости распространения фронта горения

Я ж сказал: ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ. Когда скорость потока в трубопроводах замедлится горениепрорвётся внутрь. Хотя наверно можно будет применить продувку нейтральным газом, чтоб при выключении быстренько выдувать все компоненты из полостей двигателя через форсунки в камеру.

2) Имхо на РД-170,180, 191 керосин и кислород смешиваются задолго до КС и начинают гореть еще в трубопроводе, только Т там невысокая.

Нет. Ничего подобного. Это вы наверно с газогенератором спутали.

Вообще вспомните газовую колонку - там газ с воздухом смешивается еще до горелки, но горит - только на выходе.

Если колонка выключается постепенно то она часто "хлопает" - происходит взрыв газооздушной смеси в горелке.

[Bell]

Ну чтож, вы хотите обсудить тонкость соотвествующего двигателя? Извольте!

Смесь на газогенератор действительно можно добавлять балласт - немного какой-нить нейтральной гадости, гелия например. Вобщем это не проблема.

Выключение я вижу так: перекрывается некий клапан недалеко от КС (объем топлива между клапаном и зоной горения небольшой). Ессно остаток топлива к трубопроводе сгорает, но энергии выделяется немного и ничего не загоряется. Гидроудар компенсируется сбросными клапанами до (или после?) ТНА.
Это конечно мое чисто ламерское имхо

Кстати, "правильная" колонка выключается достаточно быстро и проскока пламени внутрь не бывает. Здесь еще важную роль играет конструкция непосредственно горелки (форсунок, в случает КС).

Про РД-180 я мог попутать. Честно говря, это мне помнилось по давним публикациям в ТМ  

[Старый]

Выключение я вижу так: перекрывается некий клапан недалеко от КС (объем топлива между клапаном и зоной горения небольшой). Ессно остаток топлива к трубопроводе сгорает, но энергии выделяется немного и ничего не загоряется. Гидроудар компенсируется сбросными клапанами до (или после?) ТНА.
Это конечно мое чисто ламерское имхо

Да уж! Удельная энергия этого топлива изрядно больше удельной энергии тринитротолуола, так что "сгорание" будет изрядное. Клапаны не помогут. Весь двигатель вместе с хвостовым отсеком разнесёт нафиг, а там и остаток топлива в баке подключится.  Так что единственный выход - продувка, чтобы поток в форсунках не прекращался плавно замещаясь нейтральным газом.

[Дмитрий Виницкий]

А в этом форуме подобная тема всплывала.
"Смерть Кащея Бессмертного"В который раз процитирую самого себя  

Добавлено: Пт Ноя 05, 2004 20:21    Заголовок сообщения:    

--------------------------------------------------------------------------------
 
Ну, и я добавлю флуда . Еще на первой странице мне пришла такая идея: берем ТРАХДИБИДОХ-генератор (далее ТДБ), обрабатываем окислитель, который становится инертным, заливаем окислитель в бак с топливом, а в камере згорания стоит ТДБ-дегенератор, и смесь воспламеняется. Двухконтурный процесс превращает топливо с окислителем в вешество не вреднее пива. Так что дерзайте, теоретические основы созданы. Желаюшим осталось довести до конца и пережить утро после нобелевки
 

[X]

заливать в один единственный бак смесь жидких кислорода и метана, благо Ткип у них очень близка (в отличие от кислорода и водорода).

Если точнее, то Tкип O2 очень близка к Tпл CH4: точка кипения O2 на ~0.5 (?) градуса холоднее точки плавления CH4.  Так что в одном баке оба они жидкими быть не могут. Будет лед CH4 в жидком O2  => к проблеме рабочего тела турбины добавляется проблема перекачки неоднородной смеси с твердыми частицами; поюс подача такой смеси в КС.

на РД-170,180, 191 керосин и кислород смешиваются задолго до КС и начинают гореть еще в трубопроводе

в O2 добавляется только небольшая часть керосина, температура в ГГ. турбине и газоводе значительно ниже температуры в КС, а смесь до самой КС остается кислой.

[Bell]

Выключение я вижу так: перекрывается некий клапан недалеко от КС (объем топлива между клапаном и зоной горения небольшой). Ессно остаток топлива к трубопроводе сгорает, но энергии выделяется немного и ничего не загоряется. Гидроудар компенсируется сбросными клапанами до (или после?) ТНА.
Это конечно мое чисто ламерское имхо

Да уж! Удельная энергия этого топлива изрядно больше удельной энергии тринитротолуола, так что "сгорание" будет изрядное. Клапаны не помогут. Весь двигатель вместе с хвостовым отсеком разнесёт нафиг, а там и остаток топлива в баке подключится.  Так что единственный выход - продувка, чтобы поток в форсунках не прекращался плавно замещаясь нейтральным газом.

Старый, я не хочу разводить тут неконструктиынй флуд и бессмысленные споры на отвлеченные темы. Поэтому согласен на замещение нейтральным газом.

Хотя вы переоцениваете опасность. Ничего не разнесет.

[Bell]

заливать в один единственный бак смесь жидких кислорода и метана, благо Ткип у них очень близка (в отличие от кислорода и водорода).

Если точнее, то Tкип O2 очень близка к Tпл CH4: точка кипения O2 на ~0.5 (?) градуса холоднее точки плавления CH4.  Так что в одном баке оба они жидкими быть не могут. Будет лед CH4 в жидком O2  => к проблеме рабочего тела турбины добавляется проблема перекачки неоднородной смеси с твердыми частицами; поюс подача такой смеси в КС.

Тпл сахара значительно выше Ткип воды, однако... Ну вы поняли
Подозреваю, что метан растворится в кислороде. Вернее - наоборот. Собсно, этим вопросом и надо заниматься в первую очередь.

на РД-170,180, 191 керосин и кислород смешиваются задолго до КС и начинают гореть еще в трубопроводе

в O2 добавляется только небольшая часть керосина, температура в ГГ. турбине и газоводе значительно ниже температуры в КС, а смесь до самой КС остается кислой.

Ага, точно. Теперь вспомнил.

[X]

Тпл сахара значительно выше Ткип воды, однако... Ну вы поняли
Подозреваю, что метан растворится в кислороде. Вернее - наоборот. Собсно, этим вопросом и надо заниматься в первую очередь.

Растворится не больше нескольких десятых процента CH4. Остальное замерзнет.

[X]

>>>Растворится не больше нескольких десятых процента CH4. Остальное >>>.замерзнет.
а вот здесь можно поподробнее ?
тут недавно в теме про Титан утверждалось ,  что метан с азотом  образуют раствор не замерзающий при температурах жидкого азота , если доля метана не превышает процентов 30 , надо будет точнее посмотреть ,  но точно не десятые доли процента ,  а больше. Пара кислород-метан , по крайней мере в плане криогенных температур не сильно отличаются , и даже в плане химических свойств жидкого кислорода можно найти аналогию , все ж недалеко  по таблице менделеева. от азота.  Поэтому есть надежды полагать , что и в жидком кислороде растворится немалая часть метана, может даже близкая к стехиометрическому  соотношению. Кроме того ничего не мешает нам придумать пару присадок из других веществ , способных изменить ситуацию.
Однако честно говоря большее беспокойство вызывает именно взрывоопасность. Чистый кислород взрывается от капли масла , а здесь куча метана. Надоть ингибитор какой . [/quote]

[X]

нашел для азот-метана :
Уравнение линии ликвидус -
Т=63 К при мольной доле метана Х<0.2
Т=56+35*Х , Х>0.2
Уравнение линии солидус -
Т=63 , Х<0.55
Т=29+62Х , Х>0.55
почти не ошибся
сколько там оптимальное отношение компонентов для метан-кислорода ?

[hcube]

Кошмар какой! Это ж блин, готовый оксиливит, причем чуть ли не наилучший из возможных! Если рванет РН заправленная такой смесью... боюсь, не только от старта, а и от космодрома ничего не останется. Надо туда настолько суровый игнибитор вливать, что просто вааще ;-). И еще надо учесть, что помимо собственно температурного варианта реагирования есть еще ударный. То есть вибрация превышает расчетный уровень - и ба-бах...

Да и так или иначе - всяческие ТНА все равно понадобятся. Так зачем огород городить, и лить оба компонента в один бак?

[Serge77]

Процесс горения никуда не проникнет.
1) Скорость топлива в трубопроводах должна быть (и есть) выше скорости распространения фронта горения

Проблема в том, что для такой смеси горение наверняка быстро перейдёт в детонацию, а от неё уже ничего не спасёт. Скорость детонации порядка нескольких километров в секунду. Думаю, что качать топливо быстрее скорости распространения фронта детонации не получится. Так что без "ТДБ-дегенератора" просто никак ;^))

Вот для газовых смесей удаётся довольно легко избегать распространения обратного взрыва. Например горелки на кислород-водородной смеси прекрасно работают. Стехиометрическую смесь делают электролизом и подают сразу на горелку с узким соплом и высокой скоростью газа.