Vodikov peroksid za unutarnji učinak motora izgaranja. Način osiguravanja poboljšanog izgaranja uz sudjelovanje ugljikovodičnih spojeva

Prvi uzorak našeg tekućeg raketnog motora (EDRD) koji djeluje na kerozinu i visoko koncentrirani vodikov peroksid je sastavljen i spreman za ispitivanja na postolju u MAI.

Sve je počelo prije godinu dana od stvaranja 3D modela i objavljivanja projektne dokumentacije.

Poslali smo gotove crteže na nekoliko izvođača, uključujući i naš glavni partner za obradu metala "ArtMehu". Sav rad na komori bio je dupliciran, a proizvodnja mlaznica općenito se dobiva nekoliko dobavljača. Nažalost, ovdje smo se suočili sa svim složenosti proizvodnje bi izgledali kao jednostavni metalni proizvodi.

Pogotovo puno truda morao je potrošiti na centrifugalne mlaznice za prskanje goriva u komori. Na 3D modelu u rezu, vidljivi su kao cilindri s maticama plave boje na kraju. I tako gledaju u metalu (jedan od injektora je prikazan s odbijenom maticom, olovkom se daje za ljestvicu).

Već smo pisali o testovima injektorima. Kao rezultat toga, odabrane su mnoge desetke mlaznica sedam. Kroz njih Kerozin će doći u komoru. Sama kerozin mlaznice ugrađene su u gornji dio komore, koji je plinifikator oksidatora - područje u kojem će vodikov peroksid proći kroz kruti katalizator i razgraditi na vodenoj pari i kisik. Tada će nastala smjesa plina također ići u EDD komoru.

Da biste razumjeli zašto je proizvodnja mlaznica uzrokovala takve poteškoće, potrebno je pogledati unutra - unutar kanala mlaznice nalazi se vijak. To jest, kerozin koji ulazi u mlaznicu nije upravo teče, ali se iskrivio. Vijčanijca ima mnogo malih dijelova, i kako je točno moguće izdržati svoju veličinu, širinu praznina, kroz koje će kerozin teći i raspršiti u komori. Raspon mogućih ishoda - od "kroz mlaznicu, tekućina ne prolazi uopće" da "ravnomjerno raspršuju na sve strane." Savršen ishod - kerozin je poprskan tankim konusom. Približno isto kao na slici ispod.

Stoga, dobivanje idealne mlaznice ne ovisi samo o vještini i savjesnosti proizvođača, već i iz opreme koja se koristi i, konačno, plitki pokretljivost stručnjaka. Nekoliko serija testova gotovih mlaznica pod različitim pritiskom dopustilo nam je da odaberemo one čiji je stožac blizu savršenog. Na fotografiji - vrtlog koji nije prošao odabir.

Da vidimo kako naš motor izgleda u metalu. Ovdje je LDD poklopac s autocestama za primitak peroksida i kerozina.

Ako podignete poklopac, onda možete vidjeti da peroksidne pumpe kroz dugu cijev, i kroz kratko-kerozin. Štoviše, kerozin se distribuira više od sedam rupa.

Poklopac je povezan s poklopcem. Pogledajmo ga s fotoaparata.

Čini se da smo mi iz ove točke dno detalja, u stvari to je njegov gornji dio i bit će pričvršćen na naslovnicu LDD. Od sedam rupa, kerozina u mlaznicama se ulije u komoru, a od osmog (s lijeve strane, jedini asimetrično smješten peroksid) na katalizatoru. Točnije, ona ne žuri ne izravno, ali kroz posebnu ploču s mikrocenima, ravnomjerno raspodjelu protoka.

Na sljedećoj fotografiji ova ploča i mlaznice za kerozin već su umetnute u prositor.

Gotovo svi slobodni pliničar će biti angažiran u krutom katalizatoru kroz koji teče vodikov peroksid. Kerozin će ići na mlaznice bez miješanja s peroksidom.

Na sljedećoj fotografiji vidimo da je prositor već zatvoren poklopcem iz komore za izgaranje.

Kroz sedam rupa koje završavaju posebnim orašastim plodovima, kerozinski teče, a vrući parobrod će proći kroz manje rupe, tj. Već se razgrađena na peroksid kisika i vode.

Sada ćemo se nositi s kamo će se utopiti. I oni teče u komoru za izgaranje, koji je šuplji cilindar, gdje se kerozinski flaminisivi u kisiku, zagrijavaju u katalizatoru i nastavljaju spaliti.

Prethodni plinovi će ići u mlaznicu, u kojoj ubrzaju do velike brzine. Ovdje je mlaznica iz različitih kutova. Veliki (sužavanje) dio mlaznice naziva se pretreak, zatim se događa kritički dio, a zatim se širi dio korteks.

Kao rezultat toga, sklopljeni motor izgleda ovako.

Međutim, zgodan?

Proizvodit ćemo barem jedan primjer od nehrđajućeg čelika, a zatim nastaviti s proizvodnjom EDRS iz inkonela.

Pažljivi čitatelj će pitati, a za koje su potrebne spojnice na stranama motora? Naše preseljenje ima zavjesu - tekućina se ubrizgava uz zidove komore tako da se ne pregrijava. U letu će zavjesa teći peroksid ili kerozin (razjasniti rezultate ispitivanja) iz raketnih spremnika. Tijekom požara testova na klupi u zavjesi, i kerozida i peroksida, kao i vodu ili ništa koje se mogu poslužiti (za kratke testove). To je za zavjesu i ove priključke su napravljene. Štoviše, zavjese su dva: jedan za hlađenje komore, drugi - pred-kritični dio mlaznice i kritičkog dijela.

Ako ste inženjer ili samo želite saznati više karakteristika i EDD uređaja, za vas se detaljno prikazuje inženjerska bilješka.

Edd-100s.

Motor je dizajniran za slivnost glavnih konstruktivnih i tehnoloških rješenja. Testovi motora zakazani su za 2016. godinu.

Motor radi na stabilnim komponentama goriva visokog kuhanja. Izračunati potisak na razini mora je 100 kgf, u vakuumu - 120 kgf, procijenjeni specifični impuls potiska na razini mora - 1840 m / s, u vakuumu - 2200 m / s, procijenjeni udio je 0,040 kg / kgf. Stvarne karakteristike motora bit će rafinirane tijekom testa.

Motor je jednosoban, sastoji se od komore, skup automatskog sustava, čvorova i dijelova opće skupštine.

Motor je pričvršćen izravno na ležaj kroz prirubnicu na vrhu komore.

Glavni parametri komore
gorivo:
- oksidizator - PV-85
- gorivo - TS-1
vuču, kgf:
- na razini mora - 100.0
- U praznini - 120.0
Specifična pulsna vučica, m / s:
- na razini mora - 1840
- u praznini - 2200
Druga potrošnja, kg / s:
- oksidizator - 0,476
- gorivo - 0.057
Težinski omjer komponenti goriva (O: D) - 8,43: 1
Višak oksidatora koeficijent - 1,00
Plinski tlak, bar:
- u komori za izgaranje - 16
- U vikendu mlaznice - 0,7
Masa komore, kg - 4.0
Unutarnji promjer motora, mm:
- Cilindrični dio - 80.0
- U području mlaznice za rezanje - 44.3

Komora je predgotovljeni dizajn i sastoji se od glave mlaznice s gasibitorom oksidatora integriran u nju, cilindričnu komoru za izgaranje i profiliranu mlaznicu. Elementi komore imaju prirubnice i povezani su vijcima.

Na glavu 88 Jedno-komponentnih mlaznica mlaznica mlaznica i 7 jedno-sastavnih centrifugalnih mlaznica za gorivo postavljene su na glavu. Mlaznice se nalaze na koncentriranim krugovima. Svaka mlaznica za izgaranje okružena je deset mlaznica oksidatora, preostale mlaznice oksidatora nalaze se na slobodnom prostoru glave.

Hlađenje fotoaparata unutarnji, dvostupanjski, provodi se tekućim (zapaljivim ili oksidirajućim sredstvom, izbor će se izvršiti prema rezultatima klupa testova) koji ulaze u komornu šupljinu kroz dvije vele vela - gornji i niži. Glavna zavjesa vrha nastaje na početku cilindričnog dijela komore i osigurava hlađenje cilindričnog dijela komore, niže - čini se na početku subkritičnog dijela mlaznice i osigurava hlađenje subkritičkog dijela mlaznica i kritički dio.

Motor koristi samo-paljenje komponenti goriva. U procesu pokretanja motora, oksidirajuće sredstvo se poboljšava u komori za izgaranje. Uz raspadanje oksidanata u plinki, temperatura se diže na 900 K, što je značajno viša od temperature samo-paljenja goriva TC-1 u zračnoj atmosferi (500 K). Gorivo koje se isporučuje u komoru u atmosferu vrućeg oksidanata se samoprocjenjuje, u budućnosti proces izgaranja ide u samoodrživ.

Gasifitor oksidatora radi na načelu katalitičke razgradnje visoko koncentriranog vodikovog peroksida u prisutnosti krutog katalizatora. Okvirni vodikov peroksid nastao je razgradnjom vodika (mješavina vodene pare i plinovitog kisika) je oksidirajuće sredstvo i ulazi u komoru za izgaranje.

Glavni parametri generatora plina
Komponente:
- stabilizirani vodikov peroksid (koncentracija težine),% - 85 ± 0,5
Potrošnja vodikovog peroksida, kg / s - 0,476
Specifično opterećenje, (kg / s vodikov peroksid) / (kg katalizatora) - 3.0
Kontinuirano radno vrijeme, ne manje, C - 150
Parametri pare izlaza iz Gasifier:
- tlak, bar - 16
- Temperatura, K - 900

Gasifier je integriran u dizajn glave mlaznice. Njeno staklo, unutarnji i srednji dno formirajte šupljinu gasifikatora. Dno su povezane između mlaznica za gorivo. Udaljenost između dna regulirana je visinom stakla. Glasnoća između mlaznica za gorivo ispunjena je čvrstim katalizatorom.

1 .. 42\u003e ..\u003e Dalje
Nisko klijanje alkohola omogućuje vam da ga koristite u širokom rasponu temperatura ambijentalni.
Alkohol se proizvodi u vrlo velikim količinama i nije nedovoljno zapaljivo. Alkohol ima agresivan utjecaj na strukturne materijale. To vam omogućuje da primijenite relativno jeftine materijale za alkoholne spremnike i autoceste.
Metilni alkohol može poslužiti kao zamjena za etil alkohol, koji daje nešto lošiju kvalitetu s kisikom. Metilni alkohol se pomiješa s etilom u bilo kojem proporcijama, što ga čini moguće koristiti s nedostatkom etilnog alkohola i doda se u klizač u gorivu. Gorivo na bazi tekućeg kisika koristi se gotovo isključivo u raketama dugog dometa, što omogućuje i čak, zbog veće težine, koji zahtijevaju punjenje raketa s komponentama na mjestu početka.
Vodikov peroksid
H2O2 vodikov peroksid (tj. 100% koncentracija) u tehnici se ne primjenjuje, jer je iznimno nestabilan proizvod sposoban za spontanu raspadanja, lako se pretvara u eksploziju pod utjecajem bilo kojeg, naizgled manji vanjski utjecaji: utjecaj, rasvjeta, Najmanji zagađenje organskim tvarima i nečistoća nekih metala.
U tehnika rakete"Koriste se" otporniji visoki trenirani (najčešće 80 "% koncentracija) otopine vodika u vodi u vodi. Kako bi se povećala otpornost na vodikov peroksid, male količine tvari sprječavaju njegovu spontanu raspadanja (na primjer, fosforna kiselina). Korištenje 80 "% vodikovog peroksida zahtijeva samo konvencionalne mjere predostrožnosti potrebne pri rukovanju jakim oksidirajućim sredstvima. Vodikov peroksid takva koncentracija je prozirna, lagano plavkasta tekućina s temperaturom smrzavanja -25 ° C.
Vodikov peroksid kada se razgradi na kisiku i vodenim parovima naglašava toplinu. Ovo otpuštanje topline objašnjava se činjenicom da je toplina formiranja peroksida 45,20 kcal / g-mol,
126
G Iv. Rocket motori za gorivo
vrijeme kada je toplina formiranja vode jednaka 68,35 kcal / g-mola. Dakle, s razgradnjom peroksida prema formuli H202 \u003d -H20 + V2O0, označena je kemijska energija, jednaka razlika 68.35-45,20 \u003d 23,15 kcal / g-mol, ili 680 kcal / kg.
Koncentracija vodikovog peroksida 80e / OO ima sposobnost razgradnje u prisutnosti katalizatora s otpuštanjem topline u količini od 540 kcal / kg i oslobađanjem slobodnog kisika, koji se može koristiti za oksidaciju goriva. Vodikov peroksid ima značajnu specifičnu težinu (1,36 kg / L za 80% koncentracije). Nemoguće je koristiti vodikov peroksid kao hladnjak, jer kada se zagrijava ne kuhati, ali odmah se razgrađuje.
Nehrđajući čelik i vrlo čist (sa sadržajem nečistoća do 0,51%) aluminij može poslužiti kao materijali za spremnike i cjevovode motora koji rade na peroksidu. Potpuno neprihvatljivo korištenje bakra i drugih teških metala. Bakar je snažan katalizator koji doprinosi razgradnji vodikovog peroksi. Neke vrste plastike mogu se primijeniti za brtve i brtve. Ulazak koncentriranog vodikovog peroksida na koži uzrokuje teške opekline. Organske tvari kada vodikov peroksid pada na njih svjetlo.
Gorivo na temelju vodikovog peroksida
Na temelju vodikovog peroksida stvorene su dvije vrste goriva.
Gorivo prvog tipa je gorivo zasebne hrane, u kojem se kisik oslobađa kada se razgradivši vodikov peroksid koristi za spaljivanje goriva. Primjer je gorivo koje se koristi u motoru gore opisanog zrakoplova za presretanje (str. 95). Sastojao se od vodikovog peroksida 80% koncentracije i smjese hidrazinskih hidrata (N2H4H20) s metil alkoholom. Kada se doda poseban katalizator, ovo gorivo postaje samo-paljenje. Relativno niska kalorična vrijednost (1020 kcal / kg), kao i mala molekularna težina produkata izgaranja, određuje nisku temperaturu izgaranja, što olakšava rad motora. Međutim, zbog niske kalorijske vrijednosti, motor ima nisku konkretnu žudnju (190 kg / kg).
S vodom i alkoholom, vodikov peroksid može tvoriti relativno eksplozivne trokrevetne smjese, koji su primjer jedno-komponentnog goriva. Kalorična vrijednost takvih mješavina otpornih na eksploziju je relativno mala: 800-900 kcal / kg. Stoga, kao glavno gorivo za EDD, teško se primjenjuju. Takve smjese se mogu koristiti u parobrodu.
2. Moderni raketni motori goriva
127
Reakcija raspadanja koncentriranog peroksida, kao što je već spomenuto, široko se koristi u raketnoj tehnologiji da se dobije pare, koja je radni fluorid turbine pri pumpanju.
Poznate motore u kojima je vrućina dekompozicije peroksida koja je služila za stvaranje sile vuče. Posebna vuča takvih motora je niska (90-100 kg / kg).
Za razgradnju peroksida koriste se dvije vrste katalizatora: tekući (kalijev permananat otopina KMno4) ili krutina. Primjena potonjeg je poželjnija, budući da se reaktor čini prekomjernom tekućem sustavu katalizatora.

U 1818 Francuski kemičar L. J. tenja otvorio je "oksidiranu vodu". Kasnije je ova tvar dobila ime vodikov peroksid, Njegova gustoća je 1464,9 kg / kubični metar, Dakle, dobivena tvar ima formulu H2O2, endotermnije, kotrljaju kisik u aktivnom obliku s visokim otpuštanjem topline: H202\u003e H20 + 0,5 o 2 + 23,45 kcal.

Kemičari su također znali o vlasništvu vodikov peroksid kao oksidiranje: rješenja H2O2 (u daljnjem tekstu peroksid") zapalili zapaljive tvari, tako da nisu uvijek uspjeli. Stoga se primjenjuju peroksid u stvaran život kao energetsku tvar, a još ne zahtijevaju dodatni oksidans, na pamet je inženjer Helmut Walter. iz grada Kobilica, I posebno na podmornicama, gdje se svaki gram kisika mora uzeti u obzir, pogotovo otkad je otišla 1933A fašistički lakat je uzeo sve mjere za pripremu za rat. Odmah raditi peroksid su klasificirani. H2O2 - Proizvod je nestabilan. Walter je pronašao proizvode (katalizatori) koji su pridonijeli još brže razgradnje Peroksi, Reakcija cijepanja kisika ( H2O2 = H2 O. + O 2.) Odmah sam došao do kraja. Međutim, postojala je potreba da se "oslobodite" kisika. Zašto? Činjenica je da peroksid Najbogatija veza s O 2. Gotovo 95% Od težine tvari. A budući da se atomski kisik u početku razlikuje, a ne koristiti ga kao aktivni oksidans je jednostavno nezgodan.

Zatim u turbini, gdje se primjenjuje peroksid, organsko gorivo, kao i voda, kao toplina istaknula je dovoljno sasvim. To je doprinijelo rastu snage motora.

U 1937 Godina je prošla uspješne stalak testove instalacija parobroda-turbine i 1942 Prva podmornica je izgrađena F-80.koja se razvila pod brzinom vode 28.1 čvorovi (52,04 km / sat). Njemačka naredba odlučila je izgraditi 24 podmornica koja je morala imati dvije instalacije snage 5000 hp, Konzumirali su 80% riješenje Peroksi, U Njemačkoj, pripremajući kapacitete za puštanje 90.000 tona peroksida u godini. Međutim, neslušan kraj došao je za "tisućljetni Reich" ...

Treba napomenuti da je u Njemačkoj peroksid počeo se primjenjivati \u200b\u200bu različitim izmjenama zrakoplova, kao i na raketama FOW-1 i FOW-2., Znamo da su svi ti radovi mogli promijeniti tijek događaja ...

U Sovjetskom radu peroksid Također smo provodili u interesu podvodne flote. U 1947 godine valjani član SSSR akademije znanosti B. S. StechkinTko je savjetovao stručnjake u tekućim reaktivnim motorima, koji su tada zhdisti nazvali ZHDISTI, na Institutu Akademije artiljerijskih znanosti, dao je zadatak budućeg akademika (a zatim inženjera) Varšava I. L. Napraviti motor Peroksipredložio akademik E. A. Chudakov, Za to, serijski dizelski motori podmornice tipa " Štuka"I praktično" blagoslov "na poslu dao sam sebe Staljin, To je omogućilo prisiliti razvoj i dobiti dodatni volumen na brodu, gdje možete staviti torpeda i drugo oružje.

Radovi S. peroksid Akademici su izvršeni Slab, Chudakov I Varšav u vrlo kratkom vremenu. Prije 1953 Godine, prema dostupnim informacijama, bila je opremljena 11 podmornica. Za razliku od radova peroksidOno što je provela SAD i Engleska, naši podmornice nisu ostavili nikakav trag iza njih, dok je plinska turbina (SAD i Engleska) imali demaring petlju za mjehurić. Ali točka u domaćem uvodu peroksi i njegova uporaba za podmornicu Hruščov: Zemlja se preselila na rad s nuklearnim podmornicama. I moćan najbliži H 2- Izrežite na metalu.

Međutim, ono što imamo u "suhi ostatak" peroksid? Ispostavilo se da je potrebno negdje dosljedno, a zatim tenkovi za gorivo (spremnici) automobila. Nije uvijek prikladno. Stoga bi bilo bolje dobiti ga izravno na automobil, pa čak i bolje prije ubrizgavanja u cilindar ili prije posluživanja na turbini. U ovom slučaju, puna sigurnost svih radova bi bila zajamčena. Ali kakve su izvorne tekućine potrebne da biste ga dobili? Ako uzmeš neku kiselinu i peroksid, recimo barij ( VA 2.) Ovaj proces postaje vrlo neugodan za uporabu izravno na istoj "Mercedes"! Stoga obratite pozornost na jednostavnu vodu - H2 O.! Ispada da je za dobivanje Peroksi Možete ga sigurno koristiti sigurno! I samo trebate ispuniti tenkove običnom vodom i možete ići na cestu.

Jedina rezervacija je: U ovom procesu se ponovno formira atomski kisik (zapamtite reakciju s kojom se sudara Molter), Ali ovdje je razumno s njim, kao što se ispostavilo. Na pravilnu uporabu, potrebna je emulzija vode goriva, kao dio od kojih je dovoljno da ima barem 5-10% Neke ugljikovodične gorivo. Isto loživo ulje može dobro pristupiti, ali čak i kada se koristi, frakcije ugljikovodika osigurat će flegmatizaciju kisika, tj. Ući će u reakciju s njim i dati dodatni impuls, isključujući mogućnost nekontrolirane eksplozije.

Za sve izračune, kavitacija dolazi u svoje pravo, formiranje aktivnih mjehurića koji mogu uništiti strukturu molekule vode, kako bi se istaknula hidroksilna skupina JE LI ON i učinite da se poveže s istom skupinom kako biste dobili željenu molekulu Peroksi H2O2.

Ovaj pristup je vrlo koristan s bilo kojeg stajališta, jer omogućuje isključivanje procesa proizvodnje. Peroksi Izvan objekta upotrebe (tj. Izrađuje ga izravno izravno u motoru unutarnje izgaranje). Vrlo je isplativo, jer eliminira faze pojedinog goriva i skladištenja H2O2, Ispada da je samo u vrijeme injekcije formiranje spoja koji trebamo i, zaobilazeći proces skladištenja, peroksid Ulazi u rad. I u loncima istog automobila može postojati emulzija na vodenom gorivu s oskudnim postotkom ugljikovodičnog goriva! Ovdje bi ljepota bila! I to bi bilo apsolutno ne zastrašujuće ako je jedna litra goriva imala cijenu čak iu 5 Američki dolari. U budućnosti možete otići na vrstu kamena ugljena na kruto gorivo, a benzin je mirno sintetiziran. Ugljen je još uvijek dovoljan nekoliko stotina godina! Samo yakutia plitka dubina Pohranjuje milijarde tona ovog fosila. Ovo je ogromna regija ograničena na dno navoja bam, čija je sjeverna granica odlazi daleko iznad Aldanskih rijeka i svibanj ...

ali Peroksi Prema opisanoj shemi, može se pripraviti iz bilo kojeg ugljikovodika. Mislim da je glavna riječ u ovom pitanju ostaje za naše znanstvenike i inženjere.

Ova studija želi posvetiti jednoj poznatoj supstanci. Marylin Monroe i bijele niti, antiseptici i peroidi, epoksidni ljepilo i reagens za određivanje krvi, pa čak i reagensi za akvarij i jednaki reagensi za akvarij i jednaki reagensi za akvarij. Govorimo o vodikovom peroksidu, točnije, oko jednog aspekta njegove primjene - o njezinoj vojnoj karijeri.

Ali prije nego što nastavite s glavnim dijelom, autor želi razjasniti dvije točke. Prvi je naslov članka. Bilo je mnogo opcija, ali na kraju je odlučeno iskoristiti ime jedne od publikacija koje je napisao kapetan inženjer drugog ranga L.S. Shapiro, kao što je jasno odgovoran ne samo sadržaj, već i okolnosti koje prate uvođenje vodikovog peroksida u vojnu praksu.

Drugo - zašto je autor zainteresiran točno ta tvar? Ili bolje - što ga je točno zanimalo? Čudno je, s potpuno paradoksalnom sudbinom na vojno polje. Stvar je da vodikov peroksid ima čitav skup kvaliteta, koji bi mu se činilo da su mu se nazvali briljantna vojna karijera. A s druge strane, sve te su se kvalitete pokazale da su potpuno neprimjenjive da bi ga koristili u ulozi vojne opskrbe. Pa, ne tako da ga nazove apsolutno neprikladno - naprotiv, korišten je i vrlo širok. No, s druge strane, ispostavilo se da se ništa izvanredni od tih pokušaja: vodikov peroksid ne može se pohvaliti tako impresivnim zapisom za stazu kao nitrate ili ugljikovodici. Pokazalo se da je vjerna svemu ... međutim, nećemo požuriti. Razmotrimo samo neke od najzanimljivijih i dramatičnih trenutaka vojnog peroksida, a zaključci svaki od čitatelja će to učiniti sami. A budući da svaka priča ima svoje načelo, upoznat ćemo se s okolnostima rođenja narativnog junaka.

Otvaranje profesora tenja ...

Izvan prozora stajao je čistog smrti od 1818. godine. Skupina učenika kemičara u Pariškoj politehničkoj školi žurno je napunila publiku. Želeći propustiti predavanje poznatog školskog profesora i slavnog Sorbonne (Sveučilište u Parizu) Lui Tenar nije bio: Svako je njegovo zanimanje bilo neobično i uzbudljivo putovanje u svijet nevjerojatne znanosti. I tako, otvarajući vrata, profesor je ušao u publiku svjetlosti proljetnog hoda (počast za Gasconian Preke).

Prema navici nagivanja publike, brzo se približio dugu demonstracijskom stolu i rekao nešto pripremlječu Starik Lesho. Zatim, nakon što je uskrsnuo na Odjel, leži u studentima i nježno je počeo:

Kada s prednjim jarcem fregate, mornar viče "Zemlje!", A kapetan prvi vidi nepoznatu obalu u pylon cijev, to je veliki trenutak u životu navigatora. Ali nije li to samo trenutak kada je kemičar prvi otkriva čestice novog na dnu tikvice, činilo se svakoga tko nije dobro poznata supstanca?

Tenar je došao preko odjela i prišao demonstracijskom stolu, koji je Lesho već uspio staviti jednostavan uređaj.

Kemija voli jednostavnost, - nastavak tenja. - Sjećaš se toga, gospodo. Postoje samo dvije staklene posude, vanjske i unutarnje. Između njih snijeg: nova tvar preferira se na niskim temperaturama. U unutarnjoj posudi razrijeđen šest posto sumporne kiseline je nanite. Sada je gotovo jednako hladno kao snijeg. Što se događa ako sam provalio u kiselinu barij oksida? Sumporna kiselina i barij oksid će proizvesti bezopasnu vodu i bijeli precipitat - sulfat barij. Sve zna.

H. 2 SO4 + BAO \u003d BaSO4 + H20

- Ali sada ću vam postaviti pozornost! Približavamo se nepoznatim obalama, a sada s prednjim jarbolom plakati "Zemlja!" Bacim u kiselinu ne oksid, ali barij peroksid je tvar koja se dobiva spaljivanjem barije u višku kisika.

Publika je bila toliko tiha da se jasno čuje ozbiljno disanje hladnog laše. Tenar, oprezno miješajući stakleni štapić, polako, u žitu, izlije u peroksidnu posudu barije.

Sediment, uobičajeni sulfat barij, filtriramo, - rekao je profesor, spajanje vode iz unutarnjeg broda do tikvice.

H. 2 SO4 + BAO2 \u003d BASO4 + H2O2

- Ova tvar izgleda kao voda, zar ne? Ali to je čudna voda! Bacam komad obične hrđe u njoj (Lesho, Lucin!) I vidite kako treperi golih svjetala. Voda koja podržava spaljivanje!

Ovo je posebna voda. To dvostruko više kisika nego u uobičajenom. Voda - vodikov oksid i ova tekućina je vodikov peroksid. Ali mi se sviđa drugo ime - "oksidirana voda". I na desnoj strani otkrivatelja, više volim ovo ime.

Kada navigator otvara nepoznatu zemlju, on već zna: jednog dana gradovi će rasti na njemu, ceste će biti položene. Mi, kemičari, nikada ne mogu biti sigurni u sudbinu svojih otkrića. Što čeka novu tvar kroz stoljeća? Možda je ista široka upotreba kao u sumpornoj ili klorovodičnoj kiselini. I možda potpuni zaborav - kao nepotrebno ...

Publika Zarel.

Ali tenar je nastavio:

Ipak, uvjeren sam u veliku budućnost "oksidirane vode", jer sadrži veliki broj "životnog zraka" - kisik. I što je najvažnije, vrlo je lako izdvojiti iz takve vode. Već jedan od ovih usavršava povjerenje u budućnost "oksidirane vode". Poljoprivreda i obrt, medicina i fabrika, i još ne znam, gdje će se naći uporaba "oksidirane vode"! Činjenica da se danas još uvijek uklapa u tikvicu, sutra može biti moćno razbiti u svaku kuću.

Profesor Tenar je polako spustio iz odjela.

Naivnog pariškog sanjara ... Uvjereni humanist, Tenar je uvijek vjerovao da bi znanost trebala donijeti dobro čovječanstvu, ublažiti život i olakšati i lakše i sretnije. Čak i neprestano ima primjere točno suprotnog karaktera prije njihovih očiju, on je svetro vjerovao u veliku i mirnu budućnost njegovog otkrića. Ponekad počinjete vjerovati u valjanost izjava "Sreća - u neznanju" ...

Međutim, početak karijere vodikovog peroksida bio je prilično miran. Radila je u redu na tekstilnim tvornicama, izbjeljivanje niti i platno; U laboratorijima, oksidirajući organske molekule i pomažući primati nove, nepostojeće tvari u prirodi; Počeo je svladati medicinske komore, pouzdano se dokazao kao lokalni antiseptik.

Ali uskoro se ispostavilo negativne straneJedna od koje se ispostavilo da su slabe stabilnosti: ona može postojati samo u otopinama s obzirom na malu koncentraciju. I kao i obično, koncentracija ga ne odgovara, mora biti poboljšana. I ovdje je počelo ...

... i pronađite inženjera Waltera

1934. u europskoj povijesti pokazala se zabilježeno priznatim mnogo događaja. Neki od njih drhti stotine tisuća ljudi, drugi su prošli tiho i nezapaženo. Na prvi, naravno, može se pripisati izgled pojave "arijevske znanosti" u Njemačkoj. Što se tiče drugog, to je bio iznenadan nestanak otvorenog tiska svih referenci na vodikov peroksid. Razlozi za ovaj čudni gubitak postali su jasni tek nakon smrznutog poraza "Millennial Reicha".

Sve je počelo s idejom koja je došla u Helmut Walter - vlasnik male tvornice u Kielu za proizvodnju točnih instrumenata, istraživačke opreme i reagensa za njemačke institucije. Bio je sposoban, eruditski i, što je važno, poduzetan. Primijetio je da koncentrirani vodikov peroksid može ostati dugo dugo vremena u prisutnosti čak i malih količina stabilizatora, kao što je fosforna kiselina ili njegove soli. Posebno učinkovit stabilizator je urinarna kiselina: da se stabilizira 30 litara visoko-koncentriranog peroksida, dovoljan je 1 g mokraćne kiseline. No, uvođenje drugih tvari, katalizatori raspadanja dovodi do brzog razgradnje tvari s oslobađanjem velike količine kisika. Stoga je primijećeno primamljavanjem perspektive regulacije procesa razgradnje s prilično jeftinim i jednostavnim kemikalijama.

Samo po sebi, sve je to bilo poznato već dugo vremena, ali, osim toga, Walter je skrenuo pozornost na drugu stranu procesa. Reakcijska razgradnja peroksida

2 h. 2 O2 \u003d 2 H20 + O2

proces je egzotermni i popraćen oslobađanjem prilično značajan iznos energije - oko 197 KJ topline. Mnogo je, toliko toga što je dovoljno da se dovede u dva i pol puta više vode nego što se formira kada se formira dekompozicija peroksida. Nije iznenađujuće da se sva masa odmah pretvorila u oblak pregrijanog plina. Ali to je gotova para - radno tijelo turbine. Ako se ova pregrijavana smjesa usmjerava na oštrice, mi ćemo dobiti motor koji može raditi bilo gdje, čak i tamo gdje je zrak kronično nedostatak. Na primjer, u podmornici ...

Kiel je bio outpost njemačke podvodne brodogradnje, a ideja o podvodnom motoru na vodikov peroksid zarobljen je Waltera. Privukla je svoju novost, a osim toga, Walter inženjer bio je daleko od prosjaka. Savršeno je shvatio da u uvjetima fašističke diktature, najkraći način do prosperiteta - radi za vojne odjele.

Već 1933. Walter je samostalno proučavao energetske mogućnosti rješenja 2 o2., Sastavio je graf ovisnosti glavnih termofizičkih karakteristika iz koncentracije otopine. I to sam otkrio.

Rješenja koja sadrže 40-65% n 2 o2., raspadanje se primjetno zagrijava, ali ne dovoljno da se dobije plin visokotlačni, Kada se razgrađuju više koncentrirana toplinska rješenja istaknuta je mnogo više: sva voda isparava bez ostatka, a preostala energija je potpuno potrošena na zagrijavanje parama. I što je još uvijek vrlo važno; Svaka koncentracija odgovarala je strogo definiranoj količini topline. I strogo definirana količina kisika. I konačno, treći - čak stabilizirani vodikov peroksid gotovo se odmah razgrađuje pod djelovanjem kalijevog permanganata kmno 4 Ili kalcij ca (mNo 4 )2 .

Walter je uspio vidjeti potpuno novo područje primjene tvari poznatog više od stotinu godina. I studirao je ovu tvar sa stajališta namijenjenu uporabu. Kada je donio svoja razmatranja na najviše vojne krugove, primljena je neposredna narudžba: klasificirati sve što je nekako povezano s vodikovim peroksidom. Od sada se pojavila tehnička dokumentacija i korespondencija "aurol", "oksilin", "gorivom t", ali ne i dobro poznato vodikov peroksid.

Shematski dijagram tvornice turbine koja radi na "hladnom" ciklusu: 1 - vijak za veslanje; 2 - mjenjač; 3 - turbine; 4 - separator; 5 - komora raspadanja; 6 - regulacijski ventil; 7-električna pumpa peroksidne otopine; 8 - elastični spremnici peroksidne otopine; 9 - nepovratni ventil za uklanjanje ugrađenih peroksida dekompozicije proizvoda.

1936. Walter je predstavio prvu instalaciju podvodne flote, koja je radila na određenom principu, koji, unatoč lijepom visoka temperatura, Dobio naziv „hladno”. Kompaktna i lagana turbina razvijena na kapacitetu postojanja 4000 HP, u potpunosti razmjenjujući očekivanje dizajnera.

Proizvodi reakcije raspada visoko koncentrirane otopine vodikovog peroksida hranjeni su u turbinu, rotirajući kroz kosi stupanj propelera, a zatim uvučeni u more.

Unatoč očiglednoj jednostavnosti takve odluke, bilo je problema s prolaskom (i gdje bez njih!). Na primjer, nađeno je da su prašina, hrđa, alkalne i druge nečistoće također katalizatori i oštro (i što je mnogo gore - nepredvidljivo) ubrzati razgradnju peroksida od opasnosti od eksplozije. Stoga su elastični spremnici iz sintetičkog materijala koji se primjenjuju na pohranjivanje peroksidne otopine. Takvi kapaciteti planirani su da se stavi izvan trajnog slučaja, što je omogućilo racionalno iskoristiti slobodne količine međuorcoroduction prostora i, osim toga, stvoriti podlošku otopinu peroksida prije pumpe za instalaciju pritiskom u usisne vode ,

Ali drugi problem je bio mnogo složeniji. Kisik koji se nalazi u ispušnom plinu prilično je slabo otopljen u vodi, a podmuklo je izdao mjesto broda, ostavljajući trag na površini mjehurića. A to je unatoč činjenici da je "beskorisni" plin je vitalna tvar za brod, dizajniran da bude na dubini što je više moguće.

Ideja o korištenju kisika, kao izvor oksidacije goriva, bila je tako očigledna da je Walter preuzeo dizajn paralelnog motora koji je radio na "vrućem ciklusu". U ovoj izvedbi, organsko gorivo je dovedeno na komoru raspadanja, koja je spaljena u prethodno za razliku od kisika. Kapacitet instalacije dramatično se povećao i, štoviše, staza se smanjila, budući da se produkt izgaranja - ugljični dioksid - značajno bolji kisik otapa u vodi.

Walter sam sebi dao izvješće u nedostacima "hladnog" procesa, ali je podnio ostavku s njima, jer je shvatio da će u konstruktivnom smislu takva energetska instalacija biti lakše biti lakše nego s "vrućim" ciklusom, što znači da je to Mnogo brže za izgradnju broda i demonstrira svoje prednosti.

Godine 1937. Walter je izvijestio o rezultatima njegovih eksperimenata vodstvu njemačke mornarice i osigurao sve u mogućnosti stvaranja podmornice s biljkama turbine za plin s neviđenim akumulirajućim brzinom podvodnog udara od više od 20 čvorova. Kao rezultat sastanka odlučeno je stvoriti iskusnu podmornicu. U procesu njegovog dizajna, problemi su riješeni ne samo uz korištenje neobične energije ugradnje.

Dakle, brzina projekta podvodnog poteza učinila je neprihvatljive prethodno korištene stambene smetnje. Mornari su pomogli mornarima: testirano je nekoliko modela tijela aerodinamičan truba., Osim toga, dual Wreeds su korišteni za poboljšanje rukovanja rukovanjem upravljača "Junkers-52".

Godine 1938. u Kielu, prva iskusna podmornica postavljena je u svijetu s energetskom instalacijom na vodikovom peroksidu s pomicanjem 80 tona, koji je primio oznaku V-80. Provedeno u 1940. testovima doslovno zapanjena - relativno jednostavna i lagana turbina s kapacitetom od 2000 HP Dopušteno je podmornicu da razvije brzinu od 28.1 čvora pod vodom! Istina, bilo je potrebno platiti za takvu neviđenu brzinu: rezervoara vodikovog peroksida bio je dovoljno za jedan i pol ili dva sata.

Za Njemačku Tijekom Drugog svjetskog rata, podmornice su bili strateški, jer je samo uz njihovu pomoć moguće primijeniti opipljivu štetu na gospodarstvo Engleske. Stoga, 1941. godine počinje razvoj, a zatim graditi podmornica V-300 s turbinom od pare koja radi u "vrućem" ciklusu.

Shematski dijagram tvornice turbine koja radi u "vrućem" ciklusu: 1 - vijak propelera; 2 - mjenjač; 3 - turbine; 4 - veslanje električni motor; 5 - separator; 6 - komora za izgaranje; 7 - izvanredan uređaj; 8 - ventil lijevanog cjevovoda; 9 - komora raspadanja; 10 - uključivanje mlaznica ventila; 11 - prekidač s tri komponente; 12 - četverokutni regulator; 13 - otopina vodikovog peroksida; četrnaest - pumpa za gorivo; 15 - pumpa za vodu; 16 - hladnjak kondenzata; 17 - crpka kondenzata; 18 - kondenzator za miješanje; 19 - kolekcija plina; 20 - kompresor ugljičnog dioksida

Brod V-300 (ili U-791 je takva pisma-digitalna oznaka koju je primila) imala je dvije motorne instalacije (točnije, tri): Walter plinske turbine, dizelski motor i električni motori. Takav neobičan hibrid pojavio se kao rezultat razumijevanja da je turbina, u stvari, prisilni motor. Visoka potrošnja komponenti goriva učinila je to jednostavno neekonomično počiniti duge "mirovne" prijelaze ili miran "ušuljajući" brodovima neprijatelja. Ali to je bilo jednostavno neophodno za brzu skrb s položaja napada, smjene mjesta napada ili drugih situacija kada je "mirisao".

U-791 nikada nije dovršen i odmah je postavio četiri pilot podmornice dviju epizoda - WA-201 (Wa - Walter) i WK-202 (WK - WALTER-KRUPP) raznih brodograđevnih tvrtki. U svojim energetskim instalacijama su bili identični, ali se odlikuje hranom perje i nekih elemenata rezanja i kućišta. Od 1943. počeli su njihovi testovi koji su bili teški, ali do kraja 1944. godine. Sve glavni tehnički problemi Bili su iza. Konkretno, U-792 (WA-201 serija) je testiran na cijeli plovni raspon, kada je, koji ima zalihe vodikovog peroksida 40 t, bilo je gotovo četiri i pol sata ispod turbine i četiri sata podržava brzinu od 19,5 čvora.

Ove brojke bile su tako pogođene vodstvom Crimsmarine, koje ne čeka kraj testiranja iskusnih podmornice, u siječnju 1943. industrija je izdala nalog za izgradnju 12 brodova od dvije serije - XVIIB i XVIIG. Uz premještanje 236/259 t, imali su dizel-električnu instalaciju kapaciteta 210/77 KS, dopušteno da se kreće brzinom od 9/5 čvorova. U slučaju borbene potrebe, dva PUTU s ukupnim kapacitetom od 5000 HP, što je omogućilo razviti brzinu podmornice u 26 čvorova.

Slika je uvjetno, shematski, bez usklađenosti s razmjerom, prikazan je uređaj podmornice s PGTU (jedan od tih instalacija je prikazana). Neke oznake: 5 - komora za izgaranje; 6 - izvanredan uređaj; 11 - komora razgradnje peroksida; 16 - Tro-komponentna pumpa; 17 - pumpa za gorivo; 18 - pumpa za vodu (na temelju materijala http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/korabli_vmf_velikoy_otechestvennoy_voynyi_1972/v_nadejde_na_totalneyu_naynu)

Ukratko, rad PGTU-a izgleda na ovaj način. Uz pomoć trostruke pumpe feed dizel gorivo, vodikov peroksid i čista voda kroz 4-pozicijski regulator opskrbe smjesom u komoru za izgaranje; Kada je crpka operacija od 24.000 okretaja u minuti. Protok smjese dostigao je sljedeće volumene: gorivo - 1,845 kubičnih metara / sat, vodikov peroksid - 9,5 kubični metara / sat, voda - 15,85 kubičnih metara / sat. Doziranje triju navedene komponente smjese provedeno je pomoću 4-pozicijskog regulatora opskrbe smjese u težinskom omjeru 1: 9: 10, koji je također regulirao četvrtu komponentu - morsku vodu, kompenzira razliku u Težina vodikovog peroksida i vode u regulacijskim komorama. Podesivi elementi regulatora položaja 4 potaknut je električnim motorom s kapacitetom od 0,5 KS I osigurao potrebnu potrošnju smjese.

Nakon 4-položaja regulatora, vodikov peroksid ušao je u katalitičku komoru razgradnje kroz rupe u poklopcu ovog uređaja; Na situ je postojao katalizator - keramičke kocke ili cjevaste granule s duljinom od oko 1 cm, impregnirane otopinom kalcijevog permanganata. Parkaz je zagrijan na temperaturu od 485 stupnjeva Celzija; 1 kg elemenata katalizatora prošao je na 720 kg vodikovog peroksida na sat pri tlaku od 30 atmosfera.

Nakon komore raspadanja, ušla je u komoru za izgaranje visokog tlaka od izdržljivog stroja. Ulazni kanali služili su šest mlaznica, čiji su bočni otvori služili da prođu parobrod i središnji - za gorivo. Temperatura na vrhu komore dosegla je 2000 stupnjeva Celzija, a na dnu komore smanjen na 550-600 stupnjeva zbog injekcije u komoru za izgaranje čiste vode. Dobiveni plinovi su hranjeni na turbinu, nakon čega je proveo parenu smjesu došla do kondenzatora ugrađenog na kućište turbine. Uz pomoć sustava za hlađenje vode, temperatura izlazne temperature pala je na 95 stupnjeva Celzija, kondenzat je sakupljen u spremniku kondenzata i s pumpom za odabir kondenzata koji se teče u hladnjače s morskom vodom pomoću unosa morskog vode kada se brod pomakne u podvodnom položaju. Kao rezultat prolaska hladnjaka, temperatura dobivene vode smanjila se s 95 do 35 stupnjeva Celzija, a vratila se kroz cjevovod kao čistu vodu za komoru za izgaranje. Ostaci pare-plinske smjese u obliku ugljičnog dioksida i pare pod tlakom 6 atmosfere su uzeti iz spremnika kondenzata s separatorom plina i ukloniti u more. Ugljični dioksid je relativno brzo otopljen u morskoj vodi, bez ostavljanja vidljive staze na površini vode.

Kao što se može vidjeti, čak iu tako popularnoj prezentaciji, PTU ne izgleda kao jednostavan uređaj, koji je zahtijevao uključivanje visoko kvalificiranih inženjera i radnika za njegovu izgradnju. Izgradnja podmornica s PGTU provedena je u usklađivanju apsolutne tajnosti. Brodovi su omogućili strogo ograničen krug osoba po popisima dogovorenim u najvišim slučajevima Wehrmacht. U kontrolnim točkama stajali su žandari, prerušeni u obliku vatrogasaca ... paralelno kapacitet proizvodnje, Ako je 1939. godine, Njemačka je proizvela 6800 tona vodikovog peroksida (u smislu 80% otopine), zatim je 1944. već 24.000 tona, a dodatni kapacitet izgrađen je za 90.000 tona godišnje.

Nemaju punopravne vojne podmornice s PGTU, bez iskustva u njihovoj borbenoj uporabi, bruto admiral denitz emitiran:

Dan dolazi kada churchill proglasim novi podvodni rat. Podvodna flota nije slomljena udarcima iz 1943. godine. Postao je jači nego prije. 1944. će biti teška godina, ali godinu dana koja će donijeti veliki napredak.

Denitsa je ispalio komentator državnog radija. Bio je još uvijek Frank, obećavajući naciju "Ukupni podvodni rat uz sudjelovanje potpuno novih podmornica protiv kojih će neprijatelj biti bespomoćan."

Pitam se je li Karl Denitz podsjetio ove glasne obećanja za tih 10 godina da je morao spotaknuti u zatvor Shpandau na kaznu Nureberg Tribunala?

Final od tih obećavajuće podmornice bio je žaoljivo: za sve vrijeme samo 5 (prema drugim podacima - 11) brodova s \u200b\u200bPGTU Walterom, od kojih su samo tri testirane i upisani u borbeni sastav flote. Nema posade koja nije počinila jedan borbeni izlaz, bili su potopljeni nakon predaje Njemačke. Dvije od njih, poplavljene u plitkom području u britanskoj okupacijskoj zoni, kasnije su se podigli i otpremili: U-1406 u SAD-u i U-1407 u Veliku Britaniju. Tamo su stručnjaci pažljivo proučavali te podmornice, a Britanci su čak i proveli testove mučenja.

Nacistička baština u Engleskoj ...

Walter brodovi prevoze u Englesku nisu otišli na otpaci metala. Naprotiv, gorko iskustvo prošlih svjetskih ratova na moru ušlo je u britanskom uvjerenju u bezuvjetnom prioritetu anti-podmorskih snaga. Među ostalim admiralitetom, pitanje stvaranja posebne anti-podmorske pl. Pretpostavljalo se da ih rasporedi na pristupima bazama podataka neprijatelja, gdje su morali napasti neprijateljske podmornice s pogledom na more. Ali za to, sami anti-podmornice podmornice trebali bi imati dvije važne kvalitete: sposobnost da se potajno pod nosom na protivniku dugo vremena i barem kratko razvijati velike brzine brzine za brzo približavanje s neprijateljem i iznenadnom napadom. I Nijemci ih predstavili s dobrim leđima: rap i plinska turbina. Najveća pozornost bila usmjerena na PGTU, kao potpuno autonomnog sustava, koji se, osim toga, pruža doista fantastične podvodne brzine za to vrijeme.

Njemački U-1407 bio je otpratio u Englesku od strane njemačke posade, koja je upozorena na smrt u bilo kojem sabotažu. Također je isporučio Helmut Waltera. Obnovljena U-1407 pripisana je mornarici pod nazivom "Meteorit". Služila je do 1949. godine, nakon čega je uklonjena iz flote i 1950. demontiran za metal.

Kasnije, 1954-55 Britanci su izgrađeni dva od istog tipa eksperimentalnog pl "Explorer" i "Eccalibur" vlastitog dizajna. Međutim, promjene su u pitanju samo izgled i unutarnji raspored, kao i za PTU, onda je ostao gotovo u netaknutom obliku.

Oba broda nisu postala progenitore nečeg novog u engleskoj floti. Jedino postignuće - 25 čvorova podvodnog pokreta primio je na testovima "Explorera", koji je dao britanskom razlogom odbija cijeli svijet o njihovom prioritetu na ovom svjetskom rekordu. Cijena ovog zapisa bila je i rekord: stalni neuspjesi, problemi, požari, eksplozije su dovele do činjenice da je većinu vremena proveo u pristaništima i radionicama u popravku nego u šetnicama i testovima. A to ne broji čisto financijsku stranu: jedan izlazni sat Explorera činilo je 5.000 funti sterling, koji je po stopi tog vremena je 12,5 kg zlata. Oni su bili isključeni iz flote 1962. godine (Explorer), a 1965. ("ECCALIBUR") godinama s ubojstvom karakteristikom jednog od britanskih podmornica: "Najbolja stvar s vodikovim peroksidom je zanimljivom njezinim potencijalnim protivnicima!"

... i u SSSR-u]
Sovjetski Savez, za razliku od saveznika, brodovi iz XXVI serije nisu dobili kako tehničku dokumentaciju nisu dobili na ta kretanja: „Saveznici” ostao vjeran, koja je nekada skrivena uredan. No, informacije, i vrlo opsežne, o tim neuspjelim novinama Hitlera u SSSR-u. Budući da su Rusi i sovjetski kemičari oduvijek hodali u prvom planu svjetske kemijske znanosti, odluku o proučavanju mogućnosti takvog zanimljiva motor Čisto kemijski temelj je napravio brže. Inteponicionalne vlasti uspjele su pronaći i skupljati skupinu njemačkih stručnjaka koji su ranije radili na ovom području i izrazili želju da ih nastave na bivšem protivniku. Konkretno, takva je želja izrazila jedan od zamjenika Helmuta Waltera, određenog Francuskog Alatyskog. Statički i skupina "tehničke inteligencije" na izvozu vojnih tehnologija iz Njemačke pod vodstvom admiral L.A. Korshunova, pronađena u Njemačkoj, tvrtka Brunetra-Kanis Rider, koja je bila izbor u proizvodnji instalacija turbine Waltera.

Kopiranje njemačke podmornice s moćom instalacije Waltera, najprije u Njemačkoj, a zatim u SSSR-u pod vodstvom A.A. Antipina je stvorio Antipinski ured, organizacija, od kojih su napori glavnog dizajnera podmornica (kapetan i rang A.A. Antipina) formirani od strane LPM "Rubin" i SPMM "Malahite".

Zadatak bi ureda bio je učiti i reproducirati postignuća Nijemaca na novim podmorskim (dizelskim, električnim, parom-bubbinom), ali je glavni zadatak bio ponoviti brzine njemačkih podmornica s molterom ciklusa.

Kao rezultat rada provodi, to je moguće u potpunosti vratiti dokumentaciju, za proizvodnju (djelomično s njemačkog, dijelom iz novo izrađenih čvorova) i testirati instalaciju parom bourgebar njemačkih brodova u XXVI serije.

Nakon toga odlučeno je izgraditi sovjetsku podmornicu s motorom Walterom. Tema razvoja podmornice s PGTU Walterom dobio je projekt Naziv 617.

Alexander Tyklin, opisujući biografiju Antipine, napisao je:

"... to je bila prva podmornica SSSR-a, koja je prešla 18-čkratnu vrijednost podvodne brzine: 6 sati, njegova podvodna brzina bila je više od 20 čvorova! Kućište osigurava povećanje dubine uranjanja po pola, koja je, na dubini od 200 metara. No, glavna prednost nove podmornice imao svoje elektrane, što je nevjerojatna novost u one dane. I to nije bilo slučajno da posjet ovom brodu od strane akademika i.v. Kurchatov i A.P. Alexandrov - Priprema za stvaranje nuklearnih podmornica, nisu se mogli upoznati s prvom podmorjom u SSSR-u, koja je imala instalaciju turbine. Nakon toga, mnoga konstruktivna rješenja posuđene su u razvoju atomskih energetskih postrojenja ... "

Prilikom projektiranja C-99 (ova soba je primila ovaj brod), uzet je u obzir sovjetsko i inozemno iskustvo u stvaranju pojedinačnih motora. Projekt prije pobjegao na kraju 1947. godine. Brod je imao 6 odjeljaka, turbina je bila u hermetičkom i nenaseljenom 5. odjeljku, upravljačka ploča PTU, dizelski generator i pomoćni mehanizmi su montirani u 4., koji su također imali posebne prozore za praćenje turbine. Gorivo je bilo 103 tona vodikovog peroksida, dizelskog goriva - 88,5 tona i posebna goriva za turbinu - 13,9 tona. Sve komponente su bile u posebnim vrećicama i spremnicima izvan krutog kućišta. Novost, za razliku od njemačkog i engleskog razvoja, korišten je kao katalizator koji nije permanganat kalij (kalcij), već mangan oksid mN02. Budući da je čvrsto, lako se primjenjuje na rešetku i rešetku, ne izgubljenu u procesu rada, zauzimaju znatno manje prostora od rješenja i ne uplaćuje tijekom vremena. Sva ostala PTU bila je kopija motora Waltera.

C-99 smatra se iskusnim od samog početka. Razradila je rješenje pitanja vezanih uz visoku podvodnu brzinu: oblik tijela, kontrolility, stabilnost kretanja. Podaci akumulirani tijekom njegovog rada omogućili su racionalno dizajniranju atoma prve generacije.

Godine 1956. - 1958. veliki brodovi su dizajnirani projekt 643 s površinskim raseljavanjem u 1865 tona, a već s dva PTU, koji su trebali pružiti brod ispod vode u 22 čvorova. Međutim, s obzirom na stvaranje skice projekta od prvih sovjetskih podmornica s atomskom elektrane Projekt je bio zatvoren. No, studije o PSTU plovila C-99 ne prestaju, i prebačeni su u pravcu razmatranja mogućnosti korištenja Walter motor u razvijenom div T-15 torpeda s atomskom zadužen je predložio šećer da uništi pomorskih baza podataka i SAD luke. T-15 je trebao imati duljinu od 24 m, rasponi za ronjenje do 40-50 milja i nositi armonuklearnu bojnu glavu koja može uzrokovati umjetni tsunami uništiti obalne gradove Sjedinjenih Država. Srećom, i iz ovog projekta također je odbio.

Opasnost od vodikovog peroksida nije uspjela utjecati na sovjetsku mornaricu. Dana 17. svibnja 1959. dogodila se nesreća na njoj - eksplozija u strojarnici. Brod čudesno nije umro, ali se njezin oporavak smatrao neprikladnim. Brod je predan za otpaci metala.

U budućnosti, PGTU nije dobio distribuciju u podvodnom brodogradnji bilo u SSSR-u ili inozemstvu. Uspjesi nuklearne energije omogućuju uspješnije rješavanje problema snažnih podvodnih motora koji ne zahtijevaju kisik.

Nastavit će se…

Ctrl UNESI

Primijetio je OSh Bku Označite tekst i kliknite Ctrl + Enter.

John C. Whitehead, Lawrence Livermore National Laboratory L-43, PP 808 LIVERMORE, CA 94551 925-423-4847 [Zaštićeno e-poštom]

Sažetak. Kako se veličine razvijenih satelita smanjuju, ona postaje sve teže odabrati motoričke instalacije (DF) za njih, pružajući potrebne parametre kontrolibilnosti i upravljivosti. Komprimirani plin se tradicionalno koristi na najmanjim satelita. Povećati učinkovitost, a istodobno smanjuje troškove u usporedbi s uklanjanjem hidrazina, predlaže se vodikov peroksid. Minimalna toksičnost i male potrebne dimenzije instalacije omogućuju više testova u prikladnim laboratorijskim uvjetima. Postignuća su opisani u smjeru stvaranja jeftinih motora i spremnika za gorivo sa samo-reklame.

Uvod

Klasična tehnologija DU dosegnuta visoka razina I dalje razvijati. Ona je sposobna u potpunosti zadovoljiti potrebe letjelica vaganje na stotine i tisuće kilograma. Sustavi poslan na letu ponekad čak i ne prolaze testove. Ispada da je sasvim dovoljna za korištenje poznatih konceptualnih rješenja i odabrati čvorova testirani u letu. Nažalost, takvi čvorovi su obično previsoka i teška za korištenje u malim satelitima, težine nekoliko desetaka kilograma. Kao rezultat toga, potonji se morao osloniti uglavnom na motore koji rade na komprimiranom dušiku. Komprimirani dušik daje korisničkog sučelja samo 50-70 ° C [oko 500-700 m / s], zahtijeva teške spremnika i ima nisku gustoću (na primjer, oko 400 kg / kubičnih metara. M pod tlakom od 5000 psi [otprilike 35 MPa]) , Značajna razlika u cijeni i svojstvima DU na komprimiranom dušiku i na hidrazinu čini ga da traži intermedijarna otopina.

U posljednje godine Istraživanje koncentriranog vodikovog peroksida je obnovljeno kao raketnog goriva za motore u različitim mjerilima. Peroksid je najatraktivniji kada se koristi u novim razvojima, gdje se prethodne tehnologije ne mogu natjecati izravno. Takva kretanja su sateliti težine 5-50 kg. Kao jednokomponentni goriva peroksida ima visoku gustoću (\u003e 1300 kg / kubičnih metara), a specifičan impuls (UI) u vakuumu od oko 150 ° C [oko 1500 m / s]. Iako je znatno manji od hidrazin Ui, približno 230 s [oko 2300 m / s], alkohol ili ugljikovodik u kombinaciji s peroksidom sposobni za dizanje sučelja u rasponu od 250-300 s [od oko 2500 do 3000 m / s ].

Cijena je važan čimbenik ovdje, jer ima samo smisla koristiti peroksid ako je jeftinije nego graditi smanjene varijante klasičnih DU tehnologija. Oštrina je vrlo vjerojatno da će uzeti u obzir da rad s otrovnim komponentama povećava razvoj, provjeru i pokretanje sustava. Na primjer, za testiranje raketnih motora na otrovne komponente postoji samo nekoliko sastojine, a njihov broj se postupno smanjuje. Nasuprot tome, mikrosatelitni programeri mogu sami razvijati vlastito peroxidant tehnologije. Sigurnost goriva argument je posebno važno kada se radi s malo ubrzanim sustavima. To je puno lakše za takve sustave, ako može obavljati česte jeftine testove. U tom slučaju, nesreća i izlijevanja komponenti raketnog goriva treba smatrati ispravnim, kao što je, na primjer, hitno zaustaviti računalni program kada ga ispravljanje pogrešaka. Stoga, kada se radi s otrovnim goriva, standardni su metode rada koje vole evolucijske, postupne promjene. Moguće je da će uporaba manje toksičnih goriva u mikroznieps će imati koristi od ozbiljnih promjena u dizajnu.

U nastavku rad je dio većeg istraživačkog programa usmjeren na proučavanje novih prostornih tehnologija za male aplikacije. Testovi se popunjavaju završenih prototipova microsatellites (1). Slične teme, koje su od interesa, uključuju male popunjavanja s pumpanjem goriva za letove za Mars, Mjesec i natrag s malim financijskim troškovima. Takve mogućnosti mogu biti vrlo korisne za slanje malih istraživačkih aparata za odbitne trajektorije. Svrha ovog članka je stvoriti DU tehnologiju koja koristi vodikov peroksid i ne zahtijeva skupe materijale ili metode razvoja. Kriterij učinkovitosti u ovom slučaju je značajan superiornost nad odstupanjima pomoću daljinskog upravljača na komprimirani dušik. Uredno analiza mikrosatelitni potrebama pomaže da se izbjegne nepotrebno zahtjeve sustava koji povećavaju svoju cijenu.

Zahtjevi za motorne tehnologije

U savršenom svijetu satelita, satelit mora biti besprijekoran kao i računalne periferije danas. Međutim, nemate karakteristike koje nemaju drugog satelitskog podsustava. Na primjer, gorivo je često najmasovniji dio satelita, a potrošnja se može promijeniti središte mase uređaja. Vektori potiska, dizajnirani za promjenu brzine satelita, moraju, naravno, proći kroz središte mase. Iako su problemi povezani s izmjenom topline važni za sve komponente satelita, oni su posebno složeni za du. Motor stvara najtoplije satelitske točke, a istovremeno gorivo često ima uži raspon temperature od drugih komponenti. Svi ovi razlozi dovode do činjenice da manevriranja zadaci ozbiljno utjecati na cijeli sat projekt.

Ako su elektroničke sustave obično pretpostavljene da se daju, onda kontrola nije tako. To se odnosi na mogućnost pohranjivanja u orbiti, oštri inkluzije i gašenja sposobnost da izdrži proizvoljno duga razdoblja neaktivnosti. Sa stajališta inženjera motora, definicija zadatka uključuje raspored koji prikazuje kada i koliko bi svaki motor trebao raditi. Te informacije mogu biti minimalne, ali u svakom slučaju smanjuje inženjerske poteškoće i troškove. Na primjer, AU se može testirati pomoću relativno jeftine opreme ako nije važno promatrati vrijeme rada du s točnosti milisekundi.

Ostali uvjeti, obično smanjenje sustav, može biti, na primjer, potreba za točno predviđanje potisak i specifičnog impulsa. Tradicionalno, takve informacije je moguće primijeniti točno izračunati korekciju brzine s unaprijed određenom vremenu rada Du. S obzirom na suvremenu razinu senzora i računalnih mogućnosti dostupnih na brodu satelita, ima smisla integrirati ubrzanja dok se ne postigne određeni promjena u brzini. Pojednostavljeni zahtjevi omogućuju vam da smanjite individualne događaje. Moguće je da se izbjegne precizan pritisak dolikuje i potoci, kao i skupe testove u vakuumskoj komori. Toplinskim uvjetima vakuuma, međutim, još uvijek moraju uzeti u obzir.

Najlakši motor Maswer - Uključite motor samo jednom, u ranoj fazi satelita. U tom slučaju, početni uvjeti i vrijeme zagrijavanja Du utjecati na najmanje. curenje goriva deaches prije i poslije manevar neće utjecati na rezultat. Takav jednostavan scenarij može biti teško za nekog drugog razloga, na primjer, zbog velike brzine dobitak. Ako je potrebno ubrzanje visok, onda je veličina motora i njezina masa postala još važnija.

Najsloženiji zadaci rada Du deseci tisuća ili više kratkih pulseva odvojen sat ili minuta neaktivnosti tijekom godina. Prijelazni procesi na početku i kraju impulsa, toplinski gubici u uređaju, curenje goriva - sve to treba minimizirati ili eliminirati. Ovaj tip potiska je tipično za zadatak stabilizacije 3-osi.

Problem srednje složenosti može se smatrati periodičnim inkluzijama du. Primjeri su promjene orbite, kompenzacije gubitka atmosfere ili periodične promjene u orijentaciji satelita stabilizirane rotacijom. Takav način rada je također pronađena u satelita koji imaju inercijske zamašnjaka ili koji je stabiliziran gravitacijskom polju. Takvi letovi obično uključuju kratka razdoblja visoke aktivnosti du. To je važno jer će vruće komponente goriva izgubiti manje energije u takvim razdobljima aktivnosti. Možete koristiti više jednostavni uređajiNego za dugoročno održavanje orijentacije, tako da su takvi letovi dobri kandidati za korištenje jeftinih tekućih vrata.

Zahtjevi za razvijenom motoru

Mala razina potiska pogodna za manevri mijenjaju orbitu mali satelitije približno jednaka onoj korištenoj na velikoj letjelici za održavanje orijentacije i orbite. Međutim, postojeći manje potisne motore testirani na letovima obično su dizajnirani za rješavanje drugi zadatak. Takvi dodatni čvorovi su električni grijač zagrijavanja sustava prije uporabe, kao i toplinske izolacije omogućiti da postigne visoku specifičnu poticaj medija s brojnim kratkim motora. Dimenzije i težina povećanja opreme, što može biti prihvatljivo za velike uređaje, ali ne odgovara za male. Relativna masa potisne sustava je još manje koristan za električne raketnih motora. Luk i ionski motori imaju vrlo mali potisak u odnosu na masu motora.

Zahtjevi za radnog vijeka također ograničiti dozvoljenu masu i veličinu instalacije motora. Na primjer, u slučaju jednog komponentnog goriva, dodavanje katalizatora može povećati vijek trajanja. Motor sustava orijentacije može raditi u iznosu od nekoliko sati tijekom vremena usluge. Međutim, satelitski spremnici mogu biti prazni u minutama ako postoji dovoljno velika promjena orbite. Da biste spriječili curenje i osigurali čvrsto zatvaranje ventila, čak i nakon mnogih počinju u redovima, nekoliko ventila stavlja u nizu. Dodatni ventili mogu biti neopravdani za male satelite.

Sl. 1 pokazuje da tekući motori ne mogu uvijek biti smanjen u odnosu na korištenje malih vučnih sustava. veliki motori Obično prikupljaju 10 - 30 puta više od njihove težine, a taj se broj povećava na 100 za raketni nosač motora s pumpanje gorivom. Međutim, najmanji tekući motori ne mogu ni podići svoju težinu.

Motori za satelite teško je napraviti mali.

Čak i ako je mali postojeći motor je malo lako poslužiti kao glavni motor manevriranja stroja, odaberite set od 6-12 tekućih motora za uređaj za 10 kilograma je gotovo nemoguće. Stoga se mikrokalari koriste za orijentaciju komprimiranog plina. Kao što je prikazano na Sl. 1, Postoje plinski motori s omjerom vučenja za masu isto kao i velike raketne motore. Plinski motori To je jednostavno solenoid ventil s mlaznicom.

Uz rješavanje problema mase pogon, sustav za komprimirani plin omogućuje dobivanje kraće impulse od tekućih motora. Ovo svojstvo je važno za kontinuirano održavanje orijentaciju za duge letove, kao što je prikazano u aplikaciji. Kao veličine smanjenja svemirska, sve kratke impulse može biti sasvim dovoljan za održavanje orijentacije s određenom točnošću za ovaj vijek trajanja.

Iako sustava na stlačeni plin pogled u cjelini dobro za uporabu na malim letjelice, spremnici plina zauzimaju prilično veliku količinu i vagati dosta. Moderni kompozitni spremnici za skladištenje dušika, dizajnirani za male satelite, teže jednako kao i samog dušika u njima. Za usporedbu, spremnici za tekuća goriva u svemirskim brodovima može pohraniti goriva težine do 30 mase tenkova. S obzirom na težinu i spremnika i motora, bilo bi vrlo korisno pohraniti gorivo u tekućem obliku i pretvoriti ga u plin za distribuciju između različitih motora sustava orijentacije. Takvi sustavi su dizajnirani kako bi se hidrazin koristiti u kratkim subborital pokusnim letovima.

Vodikov peroksid kao raketno gorivo

Kao jednokomponentni goriva, čisti H2O2 raspada na kisik i pregrijane pare, koji ima temperaturu nešto veći od 1800F [približno 980c - cca. Po.] U nedostatku toplinskih gubitaka. Obično je da se peroksid koristi u obliku vodene otopine, a u koncentraciji od 67% manje energije ekspanzije nije dovoljno da se upari svu vodu. Pilotable ispitni uređaji u 1960. 90% perooles su korišteni za održavanje orijentaciju uređaja, koji je dao temperaturu adijabatski razgradnje o 1400F i specifičnog impulsa s neprekidan proces 160 s. U koncentraciji od 82%, peroksid daje temperaturu plina od 1030F, što dovodi do kretanja glavnih crpki raketne raketne sindikata motora. Različite koncentracije koristi jer je cijena goriva raste s povećanjem koncentracije, a temperatura utječe na svojstva materijala. Na primjer, legure aluminija se koriste pri temperaturi do oko 500F. Kada se koristi postupak adijabatskoj, ograničava koncentracije peroksida na 70%.

Koncentracija i čišćenje

Vodikov peroksid je dostupan na tržištu u širokom rasponu koncentracija, stupnjevima čišćenje i količinama. Nažalost, mali spremnici čiste peroksid, koji bi se mogao direktno koristiti kao gorivo, praktički nisu dostupni u prodaji. Raketa peroksid je dostupna u velikim bačvama, ali ne može biti sasvim dostupna (na primjer, u SAD-u). Osim toga, kada se radi s velikim količinama, posebne opreme i dodatne mjere sigurnosti su potrebne, koji nije u potpunosti opravdana, ako je potrebno samo u malim količinama peroksid.

Za uporabu u ovom projektu 35% peroksid se kupuje u polietilenskim spremnicima s volumenom 1 galona. Prvo se koncentrira na 85%, zatim očistiti na instalaciji prikazanoj na Sl. 2. Ova izvedba prethodno korištene sheme pojednostavljuje instalaciju i smanjuje potrebu za čišćenjem staklenih dijelova. Postupak automatiziran, tako da se za dobivanje 2 litre peroksida tjedno zahtijeva samo dnevno punjenje i pražnjenje posuda. Naravno, cijena po litri je visoka, ali je puni iznos još uvijek opravdan za male projekte.

Prvo, dvije litre pehar na vrućoj ploči u digestoru ispari većina vode za kontrolirano razdoblje od timera 18 sati. Volumen tekućine u svaku čašu smanjuje četiri krutina, do 250 mL, ili oko 30% početne mase. Kada se isparavanje gubi četvrtina početnih peroksidnih molekula. Stopa gubitka raste s koncentracijom, tako da za ovu metodu, praktična granica koncentracije je 85%.

Instalacija na lijevoj strani je komercijalno dostupan rotacijski vakuumski isparivača. 85% otopina koja ima oko 80 ppm stranih nečistoća zagrijava se količinom od 750 ml na vodenoj kupelji na 50 ° C. Instalacija je podržan od strane vakuum ne veće od 10 mm Hg. Umjetnost. To osigurava brzu destilaciju 3-4 sata. Kondenzat teče u spremnik na lijevoj strani s gubicima manjim od 5%.

Kupka s vodenom mlaznom pumpom vidljiva je za isparivač. Ima dvije električne crpke, od kojih je jedan opskrbljuje vodu do mlazne crpke, a drugi cirkulira vodu kroz zamrzivač, hladnjak vode rotacijskog isparivača i same kupelji, održavajući temperaturu vode neposredno iznad nule, koja se poboljšava i kondenzacija pare u hladnjaku i vakuum u sustavu. Packey parova koji ne koncentrira na hladnjak pada u kadu i uzgajaju na sigurno koncentracije.

Čisti vodikovog peroksida (100%), znatno je gusto voda (1,45 puta na 20 ° C), tako da raspon plutajuće stakla (u rasponu od 1,2-1,4) obično određuje koncentraciju s točnošću od do 1%. Kao kupili u početku, peroksid i destilirana rješenje analizirani su na sadržaj nečistoća, kao što je prikazano u tablici. 1. Analiza uključuje spektroskopija plazma emisije iona, kromatografijom i mjerenje potpunog sadržaja organskog ugljika (ukupni organski ugljik - TOC). Imajte na umu da su fosfat i kositar stabilizatori, dodaju se u obliku kalija i natrijevih soli.

Tablica 1. Analiza otopine vodikovog peroksida

Sigurnosne mjere pri rukovanju vodikovim peroksidom

H2O2 se raspada na kisik i vodu, stoga nema dugoročne toksičnosti i ne predstavlja opasnost za okoliš. Najčešći problemi s peroksidom javlja tijekom kontakta s kožnim kapljica, premali otkriti. To uzrokuje privremene neopasne, ali bolne obojene mrlje koje trebaju biti valjane hladnom vodom.

Akcija na oči i pluća su opasniji. Srećom, pritisak pare peroksid je vrlo niska (2 mm Hg, Art. Na 20 ° C). Prozračivanje lako podupire koncentracije ispod respiratornog ograničenja u 1 ppm instaliran OSHA. Peroksid može biti preplavljen između otvorenih kontejnera preko nabora u slučaju izlijevanja. Za usporedbu, N2O4 i N2H4 treba biti stalno u zatvorenim posudama, a poseban uređaj za disanje se često koristi pri radu s njima. To je zbog svoje znatno viši tlak para i ograničavanja koncentracije u zraku na 0,1 ppm za N2H4.

Pranje prolivene peroksidne vode čini ga opasnim. Što se tiče zaštitnih zahtjeva odjeće, neugodan odijela može povećati vjerojatnost tjesnacu. Prilikom rada s malim količinama, moguće je da je važnije pratiti pitanja praktičnosti. Na primjer, rad s mokrim rukama je razumna alternativa za rad u rukavicama koje čak mogu preskočiti prskanje ako nastave.

Iako tekućina peroksid ne raspadne u masi pod djelovanjem izvora vatre, par koncentrirane peroksida može se otkriti s beznačajnim učinaka. Ova potencijalna opasnost stavlja ograničenje obujma proizvodnje instalacije gore opisano. Izračuni i mjerenja pokazuju vrlo visok stupanj sigurnosti za ove male količine proizvodnje. Na sl. 2 zrak se uvlači u horizontalnom ventilacijske praznina nalazi iza uređaja na 100 CFM (kubičnih stopa u minuti, približno 0,3 kubnih metara u minuti) uz 6 stopa (180 cm) laboratorijskog stola. Koncentracija para ispod 10 ppm izmjerena je izravno preko staklenih naočala.

Korištenje malih količina peroksida nakon uzgoja ne dovodi do posljedica okoliša, iako je proturječi najstrože tumačenje pravila za odlaganje opasnog otpada. Peroksid - oksidirajuće sredstvo, i, dakle, potencijalno zapaljivo. U isto vrijeme, međutim, potrebno je za prisutnost zapaljivih materijala i anksioznost nije opravdana kada se radi s malim količinama materijala zbog topline. Na primjer, vlažna mjesta na tkivima ili labavom papiru zaustavit će ružno plamen, jer peroksid ima visok specifični toplinski kapacitet. Spremnici za pohranjivanje peroksida trebaju imati ventilirane rupe ili sigurnosne ventile, jer postupno raspadanje peroksida po kisiku i vodi povećava tlak.

Kompatibilnost materijala i samopražnjenje ako su pohranjene

Kompatibilnost između koncentriranih peroksida i strukturnih materijala uključuje dvije različite klase problema koje treba izbjegavati. Kontakt s peroksidom može dovesti do oštećenja materijala, kao što se događa s mnogim polimerima. Osim toga, stopa razgradnje peroksida razlikuje se u velikoj mjeri ovisno o kontaktirajućih materijala. U oba slučaja, postoji učinak gomilaju efekte s vremenom. Dakle, kompatibilnost treba biti izražena u brojčanom vrijednosti i smatra se u kontekstu primjene, a ne smatrati jednostavnom imovine, što je bilo tamo ili ne. Na primjer, fotoaparat motora može se graditi iz materijala koji je neprikladan za uporabu za spremnike za gorivo.

Povijesni radovi uključuju pokuse na kompatibilnost s uzorcima materijala provode se u staklenim posudama s koncentriranom peroksidom. U održavanju tradicije, male brtvene posude izrađene su od uzoraka za ispitivanje. Zapažanja za promjenom tlaka i plovila pokazati brzinu raspadanja i peroksida curenja. Osim toga, moguće je uočljivo povećanje volumena ili slabljenja materijala, jer su zidovi posude izloženi tlaku.

Fluoropolimeri, kao što je PTFE (POLYTETRAFLUROTHYLENE) POLYCHLOCHLOROTRIFLUROTHYLENE) i poliviniliden fluorida (PLDF - polivinilidenfluorid) ne razgrađuju pod djelovanjem peroksida. Oni također dovode do usporavanja peroksidne dekompozicije, tako da se ti materijali mogu koristiti za pokrivanje spremnika ili srednjih kontejnera ako trebaju pohraniti gorivo nekoliko mjeseci ili godina. Slično tome, kompaktori iz fluoroolastomera (iz standardnog "WitoNa") i maziva koji sadrže fluor su vrlo prikladni za dugoročni kontakt s peroksidom. Polikarbonatska smola iznenađujuće ne daju učinke koncentrirane peroksida. Ovaj materijal koji ne čine fragmente se koristi tamo gdje je to potrebno transparentnost. Ovi slučajevi uključuju stvaranje prototipova sa složenim unutarnjim ustrojstvom i spremnike u kojima je potrebno da vidi razinu tekućine (vidi Sl. 4).

Raspadanje Prilikom kontaktiranja materijal AL-6061-T6 je samo nekoliko puta brže nego s najviše kompatibilnim aluminijskih legura. Ova legura je izdržljiva i lako dostupna, dok najviše kompatibilne legure nemaju dovoljno snage. Otvorite čisto aluminijske površine (tj. Al-6061-T6) se spremaju više mjeseci nakon dodira s peroksidom. To je unatoč činjenici da voda, na primjer, oksidira aluminij.

Za razliku od povijesno utvrđenih preporuka, složeni čišćenje operacija koje koriste štetni za zdravlje čišćenje nije potrebno za većinu aplikacija. Najveći dio uređaja koji se koristi u ovom radu s koncentriranom peroksidom jednostavno ispere vodom deterdžentom na temperaturi od 110F. Preliminarni rezultati pokazuju da je takav pristup gotovo isti lijepi rezultatikao preporučeni postupci čišćenja. Konkretno, ispiranje plovila iz PVDF-a tijekom dana s 35% dušične kiseline smanjuje brzinu razgradnje od samo 20% u razdoblju od 6 mjeseci.

Lako je izračunati da je razgradnja jedan posto peroksid koji se nalazi u zatvorenoj posudi sa 10% slobodnog volumena, podiže pritisak na gotovo 600psi (funti po kvadratnom inču, odnosno oko 40 bara). Taj broj pokazuje da je smanjenje učinkovitosti peroksida s smanjenjem koncentracije značajno manje važan od sigurnosnih razmatranja tijekom skladištenja.

Planiranje svemirski letovi pomoću koncentrirane peroksid zahtijeva sveobuhvatan razmatranje moguće potrebe za ponovno pritisak od strane ventilaciju spremnika. Ako rad motora sustava počinje za nekoliko dana ili tjedana od početka starta, prazni volumen spremnika može odmah rasti nekoliko puta. Za takve satelite, ima smisla napraviti sve metalne spremnike. period skladištenja, naravno, uključuje i vrijeme dodijeljen assuction.

Nažalost, formalna pravila za rad s gorivom, koji su razvijeni uzimajući u obzir korištenje visoko toksičnih komponenti, obično zabranjuju automatske ventilacijske sustave na opremi za letu. Obično se koristi skupe sustave za praćenje tlaka. Ideja o poboljšanju sigurnosti zabranom ventilacijskih ventila proturječi normalnoj "zemaljskoj" praksi pri radu s sustavima tekućim tlakom. Ovo pitanje možda mora morati revidirati ovisno o tome koji se nosač raketa koristi pri pokretanju.

Ako je potrebno, raspadanje peroksida može se održavati na 1% godišnje ili niže. Osim kompatibilnosti s materijalima spremnika, koeficijent raspadanja vrlo ovisi o temperaturi. Možda je moguće pohraniti peroksid na neodređeno vrijeme u svemirskim letovima ako je moguće zamrznuti. Peroksid se ne širi tijekom smrzavanja i ne stvara prijetnje za ventile i cijevi, kao što se događa s vodom.

Budući da se peroksid se razgrađuje na površinama, povećanje u volumnom odnosu na površinu može povećati trajnost. Usporedna analiza s uzorcima od 5 Cu. Vidjeti i 300 kubičnih metara. CM potvrđuje ovaj zaključak. Jedan pokus s 85% peroksida u 300 cu posude. Vidi, izrađena od PVDF, pokazala je koeficijent razgradnje pri 70f (21c) 0,05% tjedno, odnosno 2,5% godišnje. Ekstrapolacija do 10 litarskih spremnika daje rezultat od oko 1% godišnje na 20 ° C.

U drugim komparativnim eksperimentima koji koriste PVDF ili PVDF premaz na aluminij, peroksid, koji imaju 80 ppm stabilizacijskih aditiva, razgrađuje se samo 30% sporiji od pročišćenog peroksida. To je zapravo dobro da stabilizatori ne uvelike povećavaju rok trajanja peroksida u spremnicima s dugim letovima. Kao što je prikazano u sljedećem odjeljku, ovi aditivi snažno ometaju upotrebu peroksida u motorima.

razvoj motora

Planirani mikrosatetter u početku zahtijeva ubrzanje od 0,1 g za kontrolu mase 20 kg, tj. Oko 4,4 kilograma sile [približno 20n] potiskuje u vakuumu. Budući da mnoga svojstva običnih 5-funti motora nisu bila potrebna, razvijena je specijalizirana verzija. Brojne publikacije smatra blokova katalizatori za korištenje s peroksidom. Maseni protok takvih katalizatora procjenjuje, oko 250 kg po kvadratnom metru katalizatora sekundi. Skice zvonastih motora koji se koriste na blokovima žive i centaura pokazuju da je samo oko četvrtine zapravo korišteno tijekom napora upravljanja oko 1 funte [približno 4,5n]. Za ovu primjenu, katalizator izabran je blok promjera 9/16 inča [oko 14 mm]. Maseni protok je oko 100 kg po kvadratu. M u sekundi će dati gotovo 5 kilograma potiska na određeni impuls u 140 ° C. [približno 1370 m / s].

Silver-based katalizator

Srebrna žičana ploča i natkrivena ploča na miru naši se u prošlosti široko su korištene za katalizu. Žica nikla kao baza povećava otpornost na toplinu (za koncentracije preko 90%) i više jeftini za masovnu primjenu. Čisto srebro je odabrana za istraživanje koje treba izbjegavati procesa oblaganja nikla, a također i zato što je mekan metal se može lako izrezati u trake, koje se zatim sklopljenih na kolutiće. Osim toga, može se izbjeći problem površinskog trošenja. Koristili smo lako dostupne mreže s 26 i 40 niti na inču (odgovarajući promjer žice od 0,012 i 0,009 inča).

Sastav površine i mehanizam rada katalizatora potpuno je nejasan, kako slijedi iz različitih neobjašnjivih i kontradiktornih izjava u literaturi. Katalitička aktivnost površine čistog srebra može se poboljšati primjenom samarija nitrata s naknadnim kalcinacijom. Ova tvar razgrađuje na samarij oksida, ali također može oksidirati srebro. Drugi izvori uz to se odnose na liječenje čiste srebrne dušične kiseline, koji otapa srebro, ali i oksidirajuće sredstvo. Još najlakše se temelji na činjenici da je čisto srebro kao katalizator može povećati svoju aktivnost kada se koristi. To je zapažanje i potvrditi, što je dovelo do upotrebe katalizatora bez nitrata Samarije.

Srebrni oksid (AG2O) ima smeđe-crnu boju, a srebrni peroksid (AG2O2) ima sivo-crnu boju. Te su se boje pojavile jedna za drugom, pokazujući da se srebro postupno oksidira sve više i više. Najmlađi boja korespondira sa najboljim djelovanja katalizatora. Osim toga, površina je bila sve neravnomjerna u usporedbi s "svježem" srebrom kada se analizira pod mikroskopom.

Pronađena je jednostavna metoda za provjeru aktivnosti katalizatora. Odvojene šalice srebrne mreže (promjer 9/16 inča struja za paru za 1 sekundu.

Ova studija ne dokazuje da oksidira srebro je katalizator, ili da je promatrana tamniju je uglavnom zbog oksidacije. Spomenuto je spomenuti i spomenuti da se i srebrni oksid poznato da se razgrađuju s relativno niskim temperaturama. Međutim, višak kisika tijekom rada motora može pomaknuti reakcijsku ravnotežu. Pokušaji eksperimentalno otkriti važnost oksidacije i nepravilnosti na površini nedvosmislen rezultat nije dao. Pokušaji uključivanja površinske analize pomoću XPS (X-ray fotoelektronska spektroskopija, XPS), također poznat kao ESCA analizator (kemijska analiza elektrone spektroskopije, ESCA). Oni su također bili pokušaji da se eliminira mogućnost kontaminacije površine od svježe kupio srebrne mreže, koja degradira na katalitičku aktivnost.

Nezavisni provjere su pokazale da ni Nitrat Samarije niti njegov čvrsti produkt razgradnje (koja je vjerojatno oksid) ne kataliziraju razgradnju peroksida. Može značiti da liječenje samarij nitratom može raditi oksidacijom srebra. Međutim, postoji i verzija (bez znanstvenog opravdanja) da je liječenje samarij nitrata sprječava prianjanje mjehurića od plinovitih produkata razgradnje na površini katalizatora. U ovom radu, u konačnici, razvoj svjetlosnih motora smatralo važniji od otopine katalizu zagonetke.

Shema motora

Tradicionalno, čelik zavaren konstrukcija koristi se za peroxidary motora. Viši od čelika, koeficijent toplinske ekspanzije srebra dovodi do kompresije paketa srebra katalizatora kada se zagrijava, nakon čega se slotovi između paketa i zidova komore pojavljuju nakon hlađenja. Da bi tekući peroksida zaobilaženja mreže katalizatora za ove utore, na prstenaste brtve između mreže obično koriste.

Umjesto toga, u ovom radu, vrlo dobri rezultati dobiveni su pomoću motora kamere izrađena od bronce (bakar legure C36000) na strugu. Brončana lako se obrađuje, a osim toga, njegov koeficijent toplinskog širenja je u neposrednoj blizini koeficijent srebra. Na temperaturu raspadanja 85% peroksida, oko 1200F [oko 650c], brončani ima izvrsnu snagu. Ova relativno niska temperatura također vam omogućuje da koristite injektor aluminij.

Takav izbor lako prerađenih materijala i koncentracija peroksida, lako se može postići u laboratorijskim uvjetima, prilično je uspješna kombinacija za eksperimente. Imajte na umu da bi uporaba 100% peroksida dovela do topljenja katalizatora i zidova komore. Rezultirajući izbor je kompromis između cijene i učinkovitosti. Važno je napomenuti da su brončane komore koristiti na RD-107 i RD-108 motore primjenjuju na takav uspješan nositeljem kao savez.

Na sl. Slika 3 prikazuje varijantu lakog motor koji se sam vijak direktno na bazi tekućine ventila male manevriranje stroja. Lijevo - 4 gram aluminij mlaznica s brtvom fluoralastomera. 25-grama srebra katalizator se dijeli da bi mogli pokazati s različitih strana. Desno - ploča od 2 grama koja podupire mrežu katalizatora. Puna masa Dijelove prikazane na slici - oko 80 grama. Jedan od tih motora je korišten za kopnene kontrole aparata za istraživanje od 25 kilograma. Sustav je radio u skladu s dizajnom, uključujući uporabu 3,5 kilograma peroksida bez vidljivog gubitka kvalitete.

150 g komercijalno dostupnog elektromagnetski ventil izravnog djelovanja, koji ima 1.2 mm rupu i 25 ohma zavojnice kontrolira izvor 12 V pokazala je zadovoljavajuće rezultate. Površina ventila dolazi u dodir s tekućinom sastoji od nehrđajućeg čelika, aluminija i witon. Puna masa se povoljno razlikuje od mase preko 600 grama za 3-funtu [približno 13n] motora koji se koristi za održavanje orijentacije centaurijanske faze do 1984. godine.

ispitivanje motora

Motor dizajniran za obavljanje pokusa bio je nešto teži od konačne, tako da je bilo moguće testu, na primjer, učinak više katalizatora. Mlaznica je zasebno pričvršćena u motor, što je omogućilo prilagođavanje katalizatora u veličini, podešavajući silu pritezanja vijaka. Nešto iznad mlaznica protoka su priključci za senzore tlaka i temperaturu plina.

Sl. 4 prikazuje montažu spreman za eksperiment. Izravni eksperimenti u laboratorijskim uvjetima moguće su zbog uporabe dovoljno bezopasna goriva, niskim vrijednostima štap, rad pod normalnim unutarnjim uvjetima i atmosferskog tlaka, te primjenom jednostavnih uređaja. Zaštitne zidove instalacije izrađene su od polikarbonata debljine debljine na pola: približno 12 mm], koji su instalirani na aluminijski okvir, u dobroj ventilaciji. Paneli su testirani na silu za ispiranje u 365.000 N * C / m ^ 2. Na primjer, fragment od 100 grama, kreće se s nadzvučnom brzinom od 365 m / s, zaustavlja se ako je moždani udar od 1 kV. cm.

Fotografija motornog komora usmjerena je okomito ispod ispušne cijevi. Senzori tlaka na ulazu u mlaznice i tlaku unutar komore nalaze se na platformi ljuske koje mjere žudnju. Digitalne performanse i indikatori temperature su izvan instalacijskih zidova. Otvaranje glavnog ventila uključuje mali niz pokazatelja. snimanje podataka obavlja ugradnjom sve pokazatelje u području vidljivosti kamkordera. Konačni Mjerenja su provedena pomoću topline osjetljiv krede, koji vodi crtu duljine katalizu komore. Promjena boje korespondira sa temperaturama iznad 800 F [oko 430c].

Kapacitantan s koncentriranim peroksidom nalazi se s lijeve strane vaga na zasebnoj nosači, tako da promjena u masi goriva ne utječe na mjerenje potiska. Uz pomoć referentnih utega, što je provjerio da su cijevi, donoseći peroksid na komoru, vrlo su fleksibilni kako bi se postigla točnosti mjerenja u 0,01 funti [otprilike 0,04 N]. Procesacitancija peroksida izrađena je od velike polikarbonatne cijevi i kalibriran je tako da se promjena razine tekućine može koristiti za izračunavanje UI.

Parametri motora

Eksperimentalni motor je opetovano testiran tijekom 1997. godine. Rani nosači Granične mlaznicu i malu veličinu kritičnom dijelu, na vrlo niskim tlakovima. Učinkovitost motora, kako se ispostavilo, snažno povezana s aktivnošću koristi jednog sloja katalizatora. Nakon postizanja pouzdane raspadanja, tlak u spremniku zabilježen je na 300 psig [približno 2,1 mPa]. Svi eksperimenti su provedeni na početnoj temperaturi opreme i goriva u 70F [približno 21C].

Početno kratkoročni lansiranje je provedeno kako bi se izbjeglo „mokri” start na kojoj se pojavila vidljiva ispušnih plinova. Obično je početni start provodi se u roku od 5 sekundi na potrošnju<50%, но вполне хватало бы и 2 с. Затем шёл основной прогон в течение 5-10 с, достаточных для полного прогрева двигателя. Результаты показывали температуру газа в 1150F , что находится в пределах 50F от теоретического значения. 10-секундные прогоны при постоянных условиях использовались для вычисления УИ. Удельный импульс оказывался равным 100 с , что, вероятно, может быть улучшено при использовании более оптимальной формы сопла, и, особенно, при работе в вакууме.

Duljina srebrnog katalizatora uspješno je smanjen s konzervativne 2,5 inča [približno 64 mm do 1,7 inča [približno 43 mm]. Završna shema motora imala je 9 rupa promjera 1/64 inča [približno 0,4 mm] u ravnoj površini mlaznice. Kritični dio veličine 1/8 inča omogućio je dobivanje 3,3 kilograma sile sile na tlaku u pasijskoj komori 220 i razlika tlaka 255 psig između ventila i kritičnog dijela.

Destilira gorivo (Tablica 1) dobije postojanu i stabilnih mjerenja tlaka. Nakon trajanja od 3 kg goriva i 10 počinje, točka s temperaturom od 800f bila je na komori na udaljenosti od 1/4 inča od površine mlaznice. U isto vrijeme, za usporedbu, vrijeme izvedbe motora na 80 ppm nečistoća bilo neprihvatljivo. promjene tlaka u komori pri frekvencije od 2 Hz dosegla vrijednost od 10%, nakon što je samo 0.5 kg goriva. Temperaturna točka je 800F odlazila preko 1 inča od mlaznice.

Nekoliko minuta u 10% dušične kiseline obnovljena je katalizator do dobrog stanja. Unatoč činjenici da je, zajedno s onečišćenjem, određena količina srebra otopljena, aktivnost katalizatora bila je bolja nego nakon liječenja dušične kiseline novog, a ne korištenog katalizatora.

Treba napomenuti da, iako je vrijeme motora zatopljenje izračunata sekundi, što je znatno kraći emisije su moguće ako se motor već se grije. Dinamički odgovor tekućeg podsustava vuču težine 5 kg na linearnom dijelu pokazao vrijeme pulsa Ukratko, u odnosu na 100 ms, uz prenesenog impulsa oko 1 H * str. Posebno, pomak bio je približno +/- 6 mm na frekvenciji od 3 Hz, sa skupom ograničenja brzine od strane sustava sustav.

Mogućnosti za izgradnju du

Na sl. Slika 5 prikazuje neke od mogućih motornih sklopova, iako, naravno, nije sve. Svi tekući sustavi su pogodni za uporabu peroksida, a svaki se također može koristiti za dvokomponentne motora. Gornji red navodi sheme koji se obično koriste na satelitima s tradicionalnim komponentama goriva. Prosječni broj označava kako koristiti sustave na komprimiranom plinu za orijentacijske zadatke. Složenije sheme koje omogućuju potencijalno postići manju težinu opreme, prikazane u donjem redu. Zidovi spremnika shematski prikazuju različite razine tlaka tipične za svaki sustav. Također imamo razliku između oznaka za EDD i du radi na komprimiranom plinu.

tradicionalni programi

Opcija A je korišten na neke od najmanjih satelita zbog svoje jednostavnosti, ali i zbog sustavi na komprimirani plin (ventili s mlaznicama) može biti vrlo lako i male. Ova se opcija također koristila na velikom svemirskom letjelici, na primjer, dušikov sustav za održavanje orijentacije stanice skylab u 1970-ima.

Izvedba B je najjednostavnija tekuća shema i više puta testirana u letovima s hidrazinom kao gorivom. Plinski potporni pritisak u spremniku obično traje četvrtinu spremnika tijekom početka. Plinski se postupno širi tijekom leta, tako da kažu da pritisak "puše". Međutim, pad tlaka smanjuje i žudnje i UI. Maksimalni tlak tekućine u spremniku odvija se tijekom lansiranja, što povećava masu spremnika iz sigurnosnih razloga. Nedavni primjer uređaj za Mjesečeve istraživač, što je oko 130 kg hidrazin i 25 kg težine Du.

Ta varijanta C široko koristi tradicionalnim otrovnim Jednokomponentna i dvokomponentnih goriva. Za najmanji sateliti trebaju se dodati za kontrolu komprimiranog plina kako bi se održala orijentacija kao što je gore opisano. Na primjer, dodavanje Du na komprimirani plin na varijantu C vodi do opcija D. Motorna sustavima toga tipa, radi na dušik i koncentriranom peroksida, izgrađene su u Laurenov Laboratory (LLNL) tako da možete sigurno doživjeti orijentaciju Sustavi mikrozni prototipova koji rade na ne-gorivima.

Održavanje orijentacije s vrućim plinovima

Za najmanji sateliti smanjiti opskrbu komprimiranog plina i spremnika, ima smisla napraviti sustav orijentacijskog sustava koji se radi na vrućim plinovima. Na razini potisne manje od 1 lbf [oko 4,5 sata] postojeći sustavi za komprimirani plin su lakši od jednokomponentnih ekspandera, red veličine (Sl. 1). Kontroliranjem impulsa protoka plina može se proizvesti manje od kontrole tekućine. Međutim, da se komprimiraju inertnim plinom na brodu neefekcionalno zbog velikog volumena i mase spremnika pod pritiskom. Iz tih razloga, želio bih generirati plina zadržati orijentaciju od tekućina kao što su satelitske veličine smanjiti. U svemiru, ova opcija još nije korišten, ali u laboratorijskim verziji E testirana je pomoću hidrazin, kao što je gore navedeno (3). Razina minijaturizacije komponenti bila je impresivna.

Da biste dodatno smanjili masu opreme i pojednostavili sustav za pohranu, poželjno je općenito izbjegavati kapacitete za pohranu plina. Opcija F je potencijalno zanimljiva za minijaturne sustave na peroksidu. Ako je prije početka rada potrebno dugoročno skladištenje goriva u orbiti, sustav može započeti bez početnog tlaka. Ovisno o slobodnom prostoru u spremnicima, veličina spremnika i svojim materijalom, sustav se može izračunati za dizanje tlaka u unaprijed određenom trenutku u letu.

U verziji D, postoje dva neovisna izvora goriva, manevriranje i održavanje orijentacije, što ga čini odvojeno uzimajući u obzir protok za svaku od tih funkcija. E i F sustavi koji proizvode vrući plin za održavanje gorivo orijentacije koja se koristi za manevriranje imaju veću fleksibilnost. Na primjer, neiskorišteno kada se manevriranje goriva može koristiti za produljenje života satelita, koji treba zadržati svoju orijentaciju.

ideje samonadduva

Samo složenije opcije u posljednjem redu. 5 može učiniti bez spremnika plina i istovremeno osigurati konstantan tlak kao potrošnju goriva. Mogu se pokrenuti bez početne pumpe ili niskog tlaka, što smanjuje masu spremnika. Nepostojanje komprimiranih plinova i tekućina pod pritiskom smanjuje opasnost na početku. To može dovesti do značajnih smanjenja vrijednosti u mjeri u kojoj se smatra da je standardna kupljena oprema sigurna za rad s niskim pritiscima i ne previše otrovnih komponenti. Svi motori u tim sustavima koriste jedan spremnik s gorivom, koji osigurava maksimalnu fleksibilnost.

Varijante g i H mogu se nazvati tekućim sustavima "vrućeg plina pod tlakom", ili "blow-up", kao i "plin iz tekućine" ili "samo-debla". Za kontroliranim nadzorom spremnika za istrošeno gorivo je potrebno povećati tlak.

Izvedba G koristi spremnik s membranom savija tlakom, tako da prvi tlak tekućine iznad tlaka plina. To se može postići pomoću diferencijalnog ventila ili elastične dijafragme koja dijeli plin i tekućinu. Ubrzanje se također može koristiti, tj Gravitacija na tlo programima ili centrifugalne sile u rotirajućim letjelice. Opcija H radi s bilo kojim spremnikom. Posebna pumpa za održavanje tlaka osigurava cirkulaciju kroz generator plina i natrag u slobodnom volumenu u spremniku.

U oba slučaja, tekući kontroler sprječava pojavu povratnih informacija i pojavu proizvoljno većih tlaka. Za normalan rad sustava dodatni ventil je uključen u sekvencijalno s regulatorom. U budućnosti se može koristiti za kontrolu tlaka u sustavu unutar tlaka instaliranja regulatora. Na primjer, manevri na promjeni orbite bit će napravljeni pod punim tlakom. Smanjeni tlak će omogućiti da se postigne točnije održavanje orijentacije 3 osi, uz održavanje goriva za produljenje vijek trajanja uređaja (vidi Dodatak).

Tijekom godina, eksperimenti s pumpima razlike provedeni su u crpkama i u spremnicima, a mnogi dokumenti koji opisuju takve strukture. Godine 1932. Robert H. Goddard i drugi izgradili su crpku pokrenutom stroj za kontrolu tekućine i plinovitih dušika. Napravljeno je nekoliko pokušaja između 1950. i 1970. godine, u kojima su se razmatrale opcije g i H za atmosferski letovi. Ovi pokušaji smanjenja volumena provedeni su kako bi se smanjilo otpor vjetrobrana. Ovi radovi su potom prekinuti s raširenom razvoj čvrstih projektila goriva. Rad na self-adekvatna sustava i diferencijalne ventila izvedeni su relativno nedavno, uz neke inovacije za specifične primjene.

Tekući sustavi za skladištenje goriva s samo-oglasima nisu smatrani ozbiljno za dugoročne letove. Postoji nekoliko tehničkih razloga zašto bi se razvio uspješan sustav, potrebno je osigurati dobro predvidljiva svojstva potiska tijekom cijelog životnog vijeka trajanja du. Na primjer, katalizator suspendiran u plinskom plinu može razgraditi gorivo unutar spremnika. To će zahtijevati odvajanje tenkova, kao u verziji G, kako bi se postigla učinkovitost u letovima koje zahtijevaju dugo razdoblje odmora nakon početne manevriranje.

Radni ciklus potiska je također važan od toplinskih razmatranja. Na sl. 5G i 5H topline koji nastaje reakcijom u rasplinjač je izgubljeno među dijelovima tijekom dugotrajnog filter s kontrolom rijetka inkluzije. To odgovara uporabi mekih brtvi za vruće sustave plina. Visokotemperaturni metalni brtvi imaju veću propuštanje, ali će biti potrebno samo ako je radni ciklus intenzivan. Pitanja o debljini toplinske izolacije i toplinskog kapaciteta komponenti treba uzeti u obzir, i predstavlja namijenjen prirodu radu Du tijekom leta.

Pumpe

Na sl. 5J Crpna opskrbljuje gorivo iz spremnika niskog tlaka u visokotlačni motor. Ovaj pristup daje maksimalnu maneuverity, te je standard za fazama carrier launchiers. Oba brzina uređaja i njegovo ubrzanje mogu biti velike, jer niti motor ni spremnik za gorivo nisu posebno teške. Crpka mora biti dizajnirana za vrlo visoku energetsku omjer na masu kako bi opravdala njegovu primjenu.

Iako. 5J ponešto pojednostavljen, ona je uključena ovdje, kako bi se pokazati da je to potpuno drugačiji izbor nego H. U potonjem slučaju, pumpa se koristi kao pomoćni mehanizam, a zahtjevi pumpa razlikuju od pumpe motora.

Rad se nastavlja, uključujući testiranje raketnih motora koji djeluju na koncentriranom peroksid i pomoću crpnih jedinica. Moguće je da će lako ponoviti jeftini testovi motora koji koriste netoksični gorivo omogućit će postizanje još jednostavnijih i pouzdanih shema nego što je prethodno postignuto kada se koristi crpljenje kretanja hidrazina.

Prototip samoljepljivi sustav spremnika

Iako nastavlja se rad na provedbi sheme H i J na slici. 5, najjednostavnija opcija je G, a on je prvi put testiran. Potrebna oprema je nešto drugačija, ali razvoj sličnih tehnologija međusobno poboljšava razvojni učinak. Na primjer, temperatura i servisni vijek trajanja brtvila fluoroelastomera, maziva koji sadrže fluor i aluminijske legure izravno se odnose na sva tri koncepta koncepata.

Sl. 6 prikazuje skupe opreme test koji koristi pumpu diferencijal ventila, napravljen od dužine promjera aluminij cijevi 3 inča [oko 75 mm] i debljine stjenke od 0,065 inča [1.7 mm], pričvršćen na krajevima između brtvenih prstenova. Zavarivanje ovdje nedostaje, što pojednostavljuje provjeru sustava nakon ispitivanja, mijenjajući konfiguraciju sustava, a također smanjuje troškove.

Ovaj sustav s self-adekvatnim koncentriranim peroksidom testiran je pomoću solenoidnih ventila dostupnih na prodaju i jeftinim alatima, kao u razvoju motora. Primjer dijagrama sustava prikazanog na Sl. 7. Osim termoelementa uronjenog u plin, temperatura se također mjeri na spremniku i generatoru plina.

Spremnik je dizajniran tako da je tlak tekućine u njemu malo viši od tlaka plina (???). Brojne početke provedene su korištenjem početnog tlaka zraka od 30 psig [približno 200 kPa]. Kada se otvori ventil, protok kroz generator plina isporučuje pare i kisika u kanal za održavanje tlaka u spremniku. Prvi red pozitivnim povratnim sustava dovodi do eksponencijalnog rasta tlaka do tekućeg upravljaču kada je zatvoren 300 psi postigne [Približno 2 MPa].

Osjetljivost ulaz je valjan za regulatorima tlaka plina, koje se trenutno koriste na satelitima (Sl. 5a i C). U sustavu tekućine s samo-divljenjem, ulazni tlak regulatora ostaje u uskom rasponu. Dakle, moguće je izbjeći mnoge poteškoće inherentne konvencionalnim regulatorima koji se koriste u zrakoplovnoj industriji. Regulator mase 60 grama ima samo 4 pokretnih dijelova, ne računajući vrela, pečata i vijcima. Regulator ima fleksibilan pečat za zatvaranje kada je tlak premašen. Ovaj jednostavan osnosimetričnim dijagram je dovoljno s obzirom na činjenicu da to nije potrebno za održavanje tlaka kod određenih granica na ulazu regulatora.

Generator plina je također pojednostavljen zahvaljujući niskim zahtjevima za sustav u cjelini. Kada je razlika tlaka na 10 PSI, protok goriva je dovoljno mala, što omogućuje korištenje najjednostavnijih injektora sheme. Osim toga, odsutnost sigurnosni ventil na ulazu u generator plina dovodi samo male vibracije oko 1 Hz u reakciji razgradnje. Prema tome, relativno mali obrnuti tok tijekom početka sustava počinje regulator ne veći od 100f.

Prvi testovi nisu koristili regulator; U tom slučaju, pokazano je da se tlak u sustavu može održavati bilo kojim u granicama kompaktora dopušteno trenjem na lični graničnik tlaka u sustavu. Takva fleksibilnost sustava može se koristiti za smanjenje potrebnog sustava orijentacije za većinu vijek trajanja satelitske usluge, iz gore navedenih razloga.

Jedan od promatranja koje se čini da se očito kasnije bio je da se spremnik zagrijava jače ako fluktuacije tlaka niske frekvencije pojaviti u sustavu tijekom kontrole bez pomoću regulatora. Sigurnosni ventil na ulazu u spremnik, gdje se isporučuje komprimirani plin, može eliminirati dodatni toplinski tok koji se događa zbog fluktuacija tlaka. Ovaj ventil također ne bi dao Baku da akumulira pritisak, ali to nije nužno važno.

Iako su aluminijski dijelovi otopljeni na temperaturi raspada od 85% peroksida, temperatura je nešto lagano zbog gubitka topline i povremenog protoka plina. Spremnik je prikazano na fotografiji imao temperaturu znatno ispod 200 F tijekom ispitivanja s održavanjem tlaka. U isto vrijeme, temperatura plina na izlazu premašila 400F vrijeme prilično energetski prespajanja toplo plinskog ventila.

Temperatura plina na izlazu je važna jer pokazuje da voda ostaje u stanju pregrijane pare unutar sustava. Raspon od 400F na 600F izgleda savršeno, jer to je hladno dovoljno za jeftinim svjetla opreme (aluminij i mekih pečata), a toplina je dovoljno da se postigne značajan dio energije goriva za podršku orijentaciju aparata pomoću plinske mlaznice. Tijekom razdoblja rada pod sniženim tlakom dodatna prednost je da je minimalna temperatura. Traži da se izbjegne vlage kondenzacija, također se smanjuje.

Za rad što je duže moguće u dopuštenim granicama temperature, takvi parametri kao što su debljina toplinske izolacije i cjelokupnog toplinskog kapaciteta dizajna mora se prilagoditi za profil specifične za vuču. Kao što se i očekivalo, nakon testiranja u spremniku otkrivena je kondenzirana voda, ali je ta neiskorištena masa mali dio ukupne mase goriva. Čak i ako se sav voda iz protoka plina koji se koristi za orijentaciju uređaja kondenzira, bilo koji jednak 40% mase goriva bit će plinoviti (za 85% peroksid). Čak je i ova opcija bolja od korištenja komprimiranog dušika, kao što je voda lakše od dragog modernog spremnika dušika.

Ispitna oprema prikazana na Sl. 6, očito, daleko od toga da se zove cjeloviti sustav proklizavanja. Tekući motori otprilike istog tipa kao što je opisano u ovom članku mogu se, na primjer, spojeni na priključnicu izlaznog spremnika, kao što je prikazano na Sl. 5G.

Planovi za nadzor pumpe

Za provjeru koncepta prikazanog na Sl. 5h, postoji razvoj pouzdane pumpe na plin. Za razliku od spremnika s podešavanjem razlika tlaka, crpka mora biti ispunjena s mnogo puta tijekom rada. To znači da će biti potrebni tekući sigurnosni ventili, kao i automatske ventile za plin za emisije plina na kraju radnog udara i povećanje tlaka je ponovno.

Planirano je koristiti par komora za crpljenje koje naizmjence radi, umjesto minimalne potrebne pojedinačne kamere. To će osigurati trajni posao orijentacijskog podsustava na toplom plinu na konstantnom tlaku. Zadatak je podići spremnik za smanjenje mase sustava. Pumpa će se izvoditi na neke od plina iz rasplinjača.

Rasprava

Nedostatak prikladnih opcija za male satelita nije vijest, a postoji nekoliko opcija (20) za rješavanje ovog problema. Bolje razumijevanje problema povezanih s razvojem du, među kupcima sustava pomoći će u rješavanju ovog problema bolje, a najbolje razumijevanje problema satelita je odstrt za programere motora.

Ovaj članak se obratio mogućnost korištenja vodikovog peroksida korištenjem jeftinih materijala i tehnika koje se primjenjuju u malim skalama. Dobiveni rezultati također se mogu primijeniti na DU na jednom komponentom hidrazinu, kao iu slučajevima gdje peroksid može poslužiti kao oksidirajuće sredstvo u kombinacijama s dvije komponente. Druga opcija uključuje samo-besplamenom alkohol goriva, koji su opisani u (6), kao i čvrste i tekuće ugljikovodike, koji su zapaljive je kontakt s vrućim kisikom, što rezultira razgradnjom koncentrirane peroksida.

Relativno jednostavna tehnologija s peroksidom opisanim u ovom članku može se izravno koristiti u eksperimentalnoj svemirskoj letjelici i drugim malim satelita. Samo jedna generacija unatrag niski blizini zemlji orbite, pa čak i duboki svemir su upotrebom zapravo nove i eksperimentalne tehnologije. Na primjer, LUNAR SIREWIPER sustav sadnje uključivao je brojne meke brtve, koji se danas mogu smatrati neprihvatljivim, ali su bili vrlo prikladni za zadatke. Trenutno su mnogi znanstveni alati i elektronika vrlo minijaturizirani, ali tehnologija DU ne ispunjava zahtjeve malih satelita ili malih lunarnih sonda.

Ideja je da se običaj oprema može biti dizajniran za specifične primjene. To, naravno, proturječi ideju o tehnologijama "nasljeđivanja", koja obično prevladava pri odabiru satelitskih podsustava. Osnovica za ovo mišljenje je pretpostavka da pojedinosti o procesima nisu dobro proučavani za razvoj i pokretanje potpuno novih sustava. Ovaj članak je uzrokovano smatra da je mogućnost učestalih jeftin eksperimenata će omogućiti dati potrebna znanja dizajnera malih satelita. Zajedno s razumijevanjem i potreba satelita i sposobnosti tehnola, dolazi potencijalno smanjenje nepotrebnih zahtjeva za sustav.

Hvala

Mnogi ljudi su pomogli uvesti autor i projektilnu tehnologiju na temelju vodikovog peroksida. Među njima je Fred Oldridge Kevin Bolinerger Mitchell Clapp, Tony Ferion George Garboden, Ron Skroman, Jordin Kare, Andrija Kyubika Tim Lawrence Martin Manja, Malcolm Pavao, Jeff Robinson, John Rozek Jerry Sanders Jerry prodavača i Marko Ventura.

Studija je bila dio programa Clentine-2 i mikrosatelitne tehnologije u Laurerenovom laboratoriju, uz potporu istraživačkog laboratorija o zrakoplovstvu SAD-a. Ovaj rad koristio je američke vladine fondove i održan je u Nacionalnom laboratoriju u Louuren u Livermoreu, Sveučilištu u Kaliforniji kao dio ugovora W-7405-ENG-48 s američkim Ministarstvom za energiju.