Vodikov peroksid kao gorivo za automobilske motore. Pirotehnička kemija: Uvod u raketnu tehniku ​​- Fedosev V.I.

Bez sumnje, motor je najvažniji dio rakete i jedan od najsloženijih. Zadaća motora je miješati komponente goriva, osigurati njihovo izgaranje i velikom brzinom ispuštati plinove nastale izgaranjem u zrak. zadani smjer, stvarajući mlazni potisak. U ovom ćemo članku razmotriti samo kemijske motore koji se trenutno koriste u raketnoj tehnologiji. Postoji nekoliko vrsta: kruto gorivo, tekuće, hibridno i tekuće jednokomponentno.

Bilo koje raketni motor sastoji se od dva glavna dijela: komore za izgaranje i mlaznice. S komorom za izgaranje, mislim da je sve jasno - to je neka vrsta zatvorenog volumena u kojem dolazi do izgaranja goriva. A mlaznica je dizajnirana da ubrzava plinove koji nastaju izgaranjem goriva do nadzvučne brzine u jednom zadanom smjeru. Mlaznica se sastoji od konfuzora, kritičnog kanala i difuzora.

Konfuzor je lijevak koji skuplja plinove iz komore za izgaranje i usmjerava ih u kritični kanal.

Kritika je najuži dio mlaznice. U njemu se plin ubrzava do brzine zvuka zbog visokotlačni sa strane konfuzora.

Difuzor je dio mlaznice koji se širi nakon kritike. Dolazi do pada tlaka i temperature plina, zbog čega plin dobiva dodatno ubrzanje do nadzvučne brzine.

Prođimo sada kroz sve glavne vrste motora.

Počnimo s nečim jednostavnim. Najjednostavniji u svom dizajnu je raketni motor na čvrsto gorivo. Zapravo, radi se o bačvi koja je napunjena oksidativnom smjesom krutog goriva i ima mlaznicu.

Komora za izgaranje u takvom motoru je kanal u punjenju goriva, a izgaranje se događa na cijeloj površini ovog kanala. Kako bi se pojednostavilo punjenje motora gorivom, punjenje se često pravi od peleta goriva. Zatim dolazi do izgaranja i na površini krajeva dame.

Za dobivanje različitih ovisnosti potiska o vremenu koriste se različiti poprečni presjeci kanala:

Raketni motor na čvrsto gorivo- najstariji tip raketnog motora. Izumljen je u drevnoj Kini, ali se do danas koristi iu vojnim projektilima iu svemirskoj tehnologiji. Također, zbog svoje jednostavnosti, ovaj motor se aktivno koristi u amaterskoj raketnoj tehnici.

Prva američka svemirska letjelica, Mercury, bila je opremljena sa šest raketnih motora na čvrsto gorivo:

Tri mala odmiču brod od rakete-nosača nakon odvajanja od nje, a tri velika ga usporavaju do deorbite.

Najjači raketni motor na kruto gorivo (i općenito najjači raketni motor u povijesti) je bočni akcelerator sustava Space Shuttle koji je razvijao najveći potisak od 1400 tona. Upravo su ta dva akceleratora proizvela tako spektakularan vatreni stup prilikom lansiranja shuttlea. To je jasno vidljivo, primjerice, na video snimci lansiranja shuttlea Atlantis 11. svibnja 2009. (misija STS-125):

Isti pojačivači koristit će se i u novoj raketi SLS koja će u orbitu lansirati novu američku letjelicu Orion. Sada možete pogledati snimke zemaljskih testiranja akceleratora:

U sustave se ugrađuju i raketni motori na čvrsto gorivo hitno spašavanje, dizajniran za odmicanje letjelice od rakete u slučaju nesreće. Evo, na primjer, SAS testova broda Mercury 9. svibnja 1960.:

Osim SAS-a, svemirske letjelice Soyuz opremljene su motorima za meko slijetanje. To su također raketni motori na čvrsto gorivo, koji rade djelić sekunde, dajući snažan impuls koji prigušuje brzinu spuštanja broda gotovo na nulu neposredno prije dodira s površinom Zemlje. Paljenje ovih motora može se vidjeti na snimci slijetanja letjelice Soyuz TMA-11M 14. svibnja 2014.:

Glavni nedostatak raketnih motora na kruto gorivo je nemogućnost kontrole potiska i nemogućnost ponovnog pokretanja motora nakon što je zaustavljen. A zaustavljanje motora kod raketnog motora na kruto gorivo zapravo i nije zaustavljanje: motor ili prestaje raditi zbog nestanka goriva ili, ako ga je potrebno ranije zaustaviti, prekida se potisak: gornji poklopac motora se ispali posebnom šiljkom i plinovi počnu izlaziti s oba kraja, poništavajući vuču.

Sljedeće ćemo pogledati hibridni motor . Njegova je osobitost da su komponente goriva koje se koriste u različitim agregatnim stanjima. Najčešće se koristi kruto gorivo te tekući ili plinoviti oksidans.

Evo kako izgleda test takvog motora na stolu:

Ovo je tip motora korišten na prvom privatnom space shuttleu, SpaceShipOne.
Za razliku od raketnog motora na čvrsto gorivo, glavni potisnik se može ponovno pokrenuti i prilagoditi mu potisak. Međutim, nije bilo bez nedostataka. Zbog velike komore za izgaranje, plinski motori nisu isplativi za ugradnju na velike rakete. Plinski motor također je sklon "teškom startu", kada se u komori za izgaranje nakupi puno oksidansa, a kada se pali, motor proizvodi veliki impuls potiska u kratkom vremenu.

Pa, pogledajmo sada najrašireniji tip raketnog motora u astronautici. Ovaj LRE- raketni motori na tekuće gorivo.

U komori za izgaranje raketnog motora na tekuće gorivo miješaju se i izgaraju dvije tekućine: gorivo i oksidans. Svemirske rakete koriste tri goriva-oksidacijska para: tekući kisik + kerozin (rakete Soyuz), tekući vodik + tekući kisik (drugi i treći stupanj rakete Saturn 5, drugi stupanj Changzheng 2, Space Shuttle) i asimetrični dimetilhidrazin + dušikov tetroksid ( Protonske rakete i prvi stupanj Changzheng-2). Također se testira nova vrsta goriva, tekući metan.

Prednosti motora na tekuće pogonsko gorivo su mala težina, mogućnost regulacije potiska u širokom rasponu (gas), mogućnost višestrukog paljenja te veći specifični impuls u odnosu na druge tipove motora.

Glavni nedostatak takvih motora je nevjerojatna složenost dizajna. Na mom dijagramu sve izgleda jednostavno, ali zapravo, pri projektiranju raketnog motora na tekuće pogonsko gorivo, morate se suočiti s nizom problema: potrebom za dobrim miješanjem komponenti goriva, poteškoćama u održavanju visokog tlaka u izgaranju komora, neravnomjerno izgaranje goriva, jako zagrijavanje stijenki komore za izgaranje i mlaznice, poteškoće s paljenjem, korozivni učinak oksidansa na stijenke komore za izgaranje.

Da biste riješili sve te probleme, mnoge složene i ne baš inženjerska rješenja, zbog čega raketni motor često izgleda kao noćna mora pijanog vodoinstalatera, na primjer, ovaj RD-108:

Komore za izgaranje i mlaznice su jasno vidljive, ali obratite pozornost koliko različitih cijevi, jedinica i žica ima! A sve je to potrebno za stabilan i pouzdan rad motor. Tu je turbopumpni agregat za dovod goriva i oksidatora u komore za izgaranje, plinski generator za pogon turbopumpnog agregata, rashladni plašti za komore za izgaranje i mlaznice, prstenaste cijevi na mlaznicama za stvaranje rashladne zavjese goriva, cijev za pražnjenje plin generatora otpada i odvodne cijevi.

Detaljnije ćemo pogledati rad motora na tekuće pogonsko gorivo u jednom od sljedećih članaka, ali za sada prijeđimo na posljednju vrstu motora: jednokomponentni.

Rad takvog motora temelji se na katalitičkoj razgradnji vodikovog peroksida. Sigurno se mnogi od vas sjećaju školskog iskustva:

U školi se koristi farmaceutski 3-postotni peroksid, ali ovdje je reakcija s 37%-tnim peroksidom:

Možete vidjeti kako mlaz pare (pomiješan s kisikom, naravno) snažno izlazi iz grla tikvice. Zašto ne mlazni motor?

Motori na vodikov peroksid koriste se u sustavima za orijentaciju svemirskih letjelica, kada nije potreban veliki potisak, a vrlo je važna jednostavnost konstrukcije motora i njegova mala masa. Naravno, koncentracija korištenog vodikovog peroksida je daleko od 3% ili čak 30%. Sto posto koncentrirani peroksid tijekom reakcije proizvodi mješavinu kisika i vodene pare, zagrijanu na tisuću i pol stupnjeva, što stvara visoki tlak u komori za izgaranje i veliku brzinu protoka plina iz mlaznice.

Jednostavnost dizajna jednokomponentnog motora nije mogla ne privući pozornost amaterskih raketnih znanstvenika. Evo primjera amaterskog jednokomponentnog motora.

Većina uređaja koji generiraju energiju izgaranjem koriste metodu izgaranja goriva u zraku. Međutim, postoje dvije okolnosti kada može biti poželjno ili potrebno koristiti oksidacijsko sredstvo koje nije zrak: 1) kada je potrebno generirati energiju na mjestu gdje je dovod zraka ograničen, na primjer, ispod vode ili visoko iznad površina zemlje; 2) kada je poželjno u kratkom vremenu dobiti vrlo veliku količinu energije iz njezinih kompaktnih izvora, na primjer, u pogonskim eksplozivima za topove, u instalacijama za polijetanje zrakoplova (akceleratorima) ili u raketama. U nekim takvim slučajevima načelno je moguće koristiti zrak koji je prethodno komprimiran i pohranjen u odgovarajućim tlačnim posudama; međutim, ova metoda je često nepraktična, budući da je težina cilindara (ili drugih vrsta skladišta) oko 4 kg po 1 kg zraka; težina spremnika za tekući ili kruti proizvod je 1 kg/kg ili čak i manje.

Kada se koristi mali uređaj i naglasak je na jednostavnosti dizajna, kao što je to slučaj kod patrona za vatreno oružje ili male rakete, koristi se kruto pogonsko gorivo koje sadrži tijesno pomiješano gorivo i oksidans. Sustavi s tekućim gorivom su složeniji, ali imaju dvije jasne prednosti u odnosu na sustave s krutim gorivom:

1. Tekućina se može pohraniti u posudu od laganog materijala i potisnuti u komoru za izgaranje, čije dimenzije moraju zadovoljiti samo zahtjev za postizanjem željene brzine izgaranja (tehnika ubrizgavanja krute tvari u komoru za izgaranje pod visokim tlakom je, generalno gledano, nezadovoljavajuće, stoga se cijelo punjenje krutog goriva od samog početka mora nalaziti u komori za izgaranje, koja stoga mora biti velika i izdržljiva).
2. Brzina stvaranja energije može se mijenjati i podešavati odgovarajućom promjenom brzine dovoda tekućine. Zbog toga se kombinacije tekućih oksidansa i goriva koriste za razne relativno velike raketne motore, za motore podmornica, torpeda itd.

Idealno tekuće oksidacijsko sredstvo mora imati mnoga poželjna svojstva, ali s praktičnog gledišta najvažnija su sljedeća tri: 1) oslobađanje značajne količine energije tijekom reakcije, 2) komparativna otpornost na udarce i povišene temperature, i 3) niska cijena proizvodnje. Međutim, poželjno je da oksidacijsko sredstvo nije korozivno ili toksično, da brzo reagira i ima odgovarajuća fizikalna svojstva, kao što su niska točka ledišta, visoka točka vrelišta, visoka gustoća, niska viskoznost itd. Kada se koristi kao sastavni dio raketno gorivo Od posebne je važnosti postignuta temperatura plamena i prosječna molekularna masa produkata izgaranja. Očito je da nijedan kemijski spoj ne može zadovoljiti sve zahtjeve za idealno oksidacijsko sredstvo. I vrlo je malo tvari koje čak i približno posjeduju željenu kombinaciju svojstava, a samo su tri od njih našle neku primjenu: tekući kisik, koncentrirana dušična kiselina i koncentrirani vodikov peroksid.

Vodikov peroksid ima nedostatak što i pri 100% koncentraciji sadrži samo 47 tež.% kisika, koji se može koristiti za izgaranje goriva, dok je u dušičnoj kiselini udio aktivnog kisika 63,5%, a za čisti kisik moguće je i 100% iskorištenje. Taj se nedostatak nadoknađuje značajnim oslobađanjem topline tijekom razgradnje vodikovog peroksida na vodu i kisik. Zapravo, snaga ova tri oksidatora ili sila potiska razvijena po jedinici njihove težine u bilo kojem specifičnom sustavu i za bilo koju vrstu goriva može se razlikovati za najviše 10-20%, pa stoga izbor jednog ili drugog oksidatora za dvokomponentni sustav obično se određuje drugim razmatranjima Eksperimentalna studija primjene Vodikov peroksid kao izvor energije prvi je put uveden u Njemačkoj 1934. u potrazi za novim oblicima energije (neovisnim o zraku) za pogon podmornica Ovaj potencijal vojna primjena potaknula je industrijski razvoj metode od strane Electrochemische Werke u Münchenu (E.W.M.) za koncentriranje vodikovog peroksida za proizvodnju vodenih otopina visoke čvrstoće koje se mogu transportirati i skladištiti uz prihvatljivo nisku stopu razgradnje. Najprije se proizvodila 60% vodena otopina za vojne potrebe, da bi se kasnije ta koncentracija povećala i konačno se počeo proizvoditi 85% peroksid. Povećana dostupnost visoko koncentriranog vodikovog peroksida u kasnim 1930-ima dovela je do njegove upotrebe u Njemačkoj tijekom Drugog svjetskog rata kao izvora energije za druge vojne potrebe. Tako je vodikov peroksid prvi put korišten 1937. godine u Njemačkoj kao pomoćno gorivo za zrakoplovne i raketne motore.

Visoko koncentrirane otopine koje sadrže do 90% vodikovog peroksida također su proizvedene u industrijskim razmjerima do kraja Drugog svjetskog rata od strane Buffalo Electro-Chemical Co u SAD-u i V. Laporte, Ltd." U Velikoj Britaniji. Utjelovljenje ideje o procesu generiranja vučne snage iz vodikovog peroksida u ranijem razdoblju predstavljeno je u shemi Lysholma, koji je predložio tehniku ​​za generiranje energije toplinskom razgradnjom vodikovog peroksida nakon čega slijedi izgaranje goriva u rezultirajućem kisik. Međutim, u praksi ova shema očito nije našla primjenu.

Koncentrirani vodikov peroksid može se koristiti i kao jednokomponentno gorivo (u ovom slučaju se podvrgava raspadu pod pritiskom i stvara plinovitu smjesu kisika i pregrijane pare) i kao oksidans za izgaranje goriva. Mehanički, jednokomponentni sustav je jednostavniji, ali proizvodi manje energije po jedinici težine goriva. U dvokomponentnom sustavu možete prvo razgraditi vodikov peroksid, a zatim spaliti gorivo u vrućim produktima razgradnje, ili možete izravno reagirati s obje tekućine bez prethodnog razlaganja vodikovog peroksida. Drugu metodu lakše je dizajnirati mehanički, ali može biti teško osigurati paljenje te ravnomjerno i potpuno izgaranje. U oba slučaja, energija ili potisak stvara se širenjem vrućih plinova. Walter, koji je bio usko povezan s razvojem mnogih vojnih primjena vodikovog peroksida u Njemačkoj, vrlo je detaljno opisao različite vrste raketnih motora s vodikovim peroksidom koji su se koristili u Njemačkoj tijekom Drugog svjetskog rata. Materijal koji je objavio ilustriran je i nizom crteža i fotografija.

Jet "Komet" Trećeg Reicha

Međutim, Kriegsmarine nije bila jedina organizacija koja je obratila pozornost na turbinu Helmuta Waltera. Odjel Hermanna Goeringa počeo se jako zanimati za nju. Kao i svaka druga, i ova je imala svoj početak. I to je povezano s imenom zaposlenika tvrtke Messerschmitt, dizajnera zrakoplova Alexandera Lippischa, gorljivog pobornika neobičnih dizajna zrakoplova. Nije bio sklon donošenju općeprihvaćenih odluka i mišljenja o vjeri, počeo je stvarati temeljno novu letjelicu, u kojoj je sve vidio na novi način. Prema njegovom konceptu letjelica bi trebala biti lagana, imati što manje mehanizama i pomoćne jedinice, imaju racionalan oblik s gledišta stvaranja sile uzgona i najsnažniji motor.

Tradicionalno klipni motor Lippisch nije bio zadovoljan, pa se okrenuo mlažnjacima, odnosno raketama. Ali svi do tada poznati sustavi podrške sa svojim glomaznim i teškim pumpama, spremnicima, sustavima paljenja i podešavanja također mu nisu odgovarali. Tako se postupno kristalizirala ideja o korištenju samozapaljivog goriva. Tada možete staviti samo gorivo i oksidans na brod, stvoriti najjednostavniju moguću dvokomponentnu pumpu i komoru za izgaranje s mlaznom mlaznicom.

Lippisch je po tom pitanju imao sreće. I dva puta sam imao sreće. Prvo, takav motor je već postojao - ista Walterova turbina. Drugo, prvi let s ovim motorom već je bio napravljen u ljeto 1939. na zrakoplovu He-176. Unatoč činjenici da dobiveni rezultati, blago rečeno, nisu bili impresivni - maksimalna brzina koju je ovaj zrakoplov postigao nakon 50 sekundi rada motora bila je samo 345 km / h - vodstvo Luftwaffea smatralo je ovaj smjer prilično obećavajućim. Razlog za malu brzinu vidjeli su u tradicionalnom rasporedu letjelice i odlučili testirati svoje pretpostavke na Lippischovoj letjelici "bez repa". Tako je inovator Messerschmitt dobio konstrukciju DFS-40 i motor RI-203.

Za pogon motora koristili smo (sve vrlo tajno!) dvokomponentno gorivo, koje se sastoji od T-stoff i C-stoff. Iza sofisticiranih kodova skrivao se isti vodikov peroksid i gorivo - mješavina 30% hidrazina, 57% metanola i 13% vode. Otopina katalizatora nazvana je Z-stoff. Unatoč prisutnosti tri otopine, gorivo se smatralo dvokomponentnim: iz nekog razloga otopina katalizatora nije se smatrala komponentom.

Ubrzo se bajka ispriča, ali ne brzo se učini djelo. Ova ruska poslovica savršeno opisuje povijest stvaranja lovca presretača projektila. Izgled, razvoj novih motora, testiranje leta, obuka pilota - sve je to odgodilo proces stvaranja punopravnog stroja do 1943. godine. Kao rezultat toga, borbena verzija zrakoplova - Me-163B - bila je u potpunosti neovisni stroj, koji je od svojih prethodnika naslijedio samo osnovni raspored. Male dimenzije konstrukcije zrakoplova nisu ostavile konstruktorima prostora za uvlačivi stajni trap ili bilo kakvu prostranu kabinu.

Cijeli prostor zauzimali su spremnici goriva i sam raketni motor. I kod njega je sve bilo “ne hvala bogu”. Helmut Walter Fan izračunao je da bi raketni motor RII-211 planiran za Me-163B imao potisak od 1700 kg i potrošnju goriva od T puna vuča bit će negdje oko 3 kg u sekundi. U vrijeme ovih proračuna motor RII-211 postojao je samo u obliku prototipa. Tri uzastopna trčanja na tlu bila su neuspješna. Motor je koliko-toliko doveden u letno stanje tek u ljeto 1943., ali se i tada smatrao eksperimentalnim. A eksperimenti su ponovno pokazali da se teorija i praksa često međusobno ne slažu: potrošnja goriva bila je znatno veća od proračunske - 5 kg/s pri maksimalnom potisku. Tako je Me-163B imao goriva samo za šest minuta leta pri punom pogonu motora. U isto vrijeme, njegov resurs bio je 2 sata rada, što je u prosjeku dalo oko 20 - 30 letova. Nevjerojatna proždrljivost turbine potpuno je promijenila taktiku korištenja ovih lovaca: uzlijetanje, penjanje, približavanje cilju, jedan napad, izlazak iz napada, povratak kući (često u modu jedrilice, jer više nije bilo goriva za let). O zračnim borbama jednostavno nije bilo potrebe govoriti, cijeli je proračun bio na brzini i nadmoći u brzini. Povjerenje u uspjeh napada dodalo je i solidno naoružanje Cometa: dva topa od 30 mm, plus oklopna pilotska kabina.

Barem ova dva datuma mogu govoriti o problemima koji su pratili stvaranje zrakoplovne verzije motora Walter: prvi let eksperimentalnog modela dogodio se 1941.; Me-163 pušten je u službu 1944. Udaljenost je, kako je rekao jedan poznati lik Gribojedova, golemih razmjera. I to unatoč činjenici da dizajneri i programeri nisu pljuvali u strop.

Krajem 1944. Nijemci su pokušali poboljšati zrakoplov. Kako bi se povećalo trajanje leta, motor je opremljen pomoćnom komorom za izgaranje za krstareće letenje sa smanjenim potiskom, povećana je opskrba gorivom, a umjesto odvojivog okretnog postolja ugrađena je konvencionalna šasija s kotačima. Do kraja rata izgrađen je i testiran samo jedan model, označen Me-263.

Bezubi "Viper"

Nemoć "tisućljetnog Reicha" pred zračnim napadima prisilila nas je da tražimo bilo kakve, ponekad najnevjerojatnije, načine da se suprotstavimo tepih bombardiranju Saveznika. Autorov zadatak ne uključuje analizu svih čuda uz pomoć kojih se Hitler nadao učiniti čudo i spasiti, ako ne Njemačku, onda sebe od neminovne smrti. Usredotočit ću se samo na jedan "izum" - presretač vertikalnog polijetanja Ba-349 "Natter" ("Viper"). Ovo čudo neprijateljske tehnologije nastalo je kao jeftina alternativa Me-163 “Komet” s naglaskom na masovnu proizvodnju i rasipne materijale. Za njegovu proizvodnju planirano je koristiti najdostupnije vrste drva i metala.

U ovoj zamisli Ericha Bachema sve je bilo poznato i sve je bilo neobično. Planirano je da se polijetanje izvede okomito, poput rakete, pomoću četiri akceleratora praha postavljenih na bočnim stranama stražnjeg trupa. Na visini od 150 m istrošene rakete su ispuštene i let je nastavljen zahvaljujući radu glavnog motora - raketnog motora na tekuće pogonsko gorivo Walter 109-509A - svojevrsnog prototipa dvostupanjskih raketa (ili raketa s čvrstim pojačivači goriva). Ciljanje se prvo vršilo automatski radiovezom, a zatim ručno od strane pilota. Naoružanje nije bilo ništa manje neobično: nakon približavanja meti, pilot je ispalio salvu od dvadeset i četiri rakete od 73 mm postavljene ispod oplate u nosu zrakoplova. Zatim je morao odvojiti prednji dio trupa i skočiti padobranom na zemlju. Motor je također morao biti spušten padobranom kako bi se mogao ponovno upotrijebiti. Ako želite, u ovome možete vidjeti prototip Shuttlea - modularne letjelice sa samostalnim povratkom kući.

Obično u ovom trenutku kažu da je ovaj projekt pred nama tehničke mogućnosti Njemačka industrija, što objašnjava katastrofu prvog primjerka. No, unatoč ovom doslovce zadivljujućem rezultatu, dovršena je izgradnja još 36 "Nuttera", od kojih je 25 testirano, a samo 7 u letu s ljudskom posadom. U travnju je 10 Hattera serije A (a tko bi mogao računati na više?) bilo stacionirano u Kirchheimu blizu Stuttgarta kako bi odbili napade američkih bombardera. Ali Bachemovoj ideji saveznički tenkovi nisu dopustili da uđe u bitku, koju su čekali prije bombardera. Hattere i njihove lansere uništile su vlastite posade. Dakle, nakon ovoga argumentirajte s mišljenjem da su najbolja protuzračna obrana naši tenkovi na njihovim aerodromima.

A ipak je privlačnost raketnog motora bila golema. Toliko velik da je Japan kupio licencu za proizvodnju raketnog lovca. Njeni problemi s američkim zrakoplovstvom bili su slični njemačkim, pa ne čudi što su se za rješenje obratili svojim saveznicima. Dvije podmornice s tehničkom dokumentacijom i uzorcima opreme poslane su na obale carstva, ali je jedna od njih potopljena tijekom prijelaza. japanski sami Informacije koje su nedostajale su vraćene i Mitsubishi je napravio prototip J8M1. Na svom prvom letu 7. srpnja 1945. srušio se zbog kvara na motoru tijekom penjanja, nakon čega je tema sigurno i tiho uginula.

Kako čitatelj ne bi stekao mišljenje da je umjesto željenih plodova vodikov peroksid svojim apologetima donio samo razočarenje, navest ću primjer, očito, jedinog slučaja kada je bio koristan. A dobiven je upravo onda kada dizajneri nisu pokušali iz njega iscijediti posljednje kapi mogućnosti. Riječ je o skromnom, ali nužnom dijelu: turbopumpnom agregatu za opskrbu komponentama goriva u raketi A-4 (V-2). Bilo je nemoguće opskrbiti gorivom (tekući kisik i alkohol) stvaranjem viška tlaka u spremnicima za raketu ove klase, ali mala i lagana plinska turbina pomoću vodikovog peroksida i permanganata stvorila je dovoljnu količinu parnog plina za rotaciju centrifugalne pumpe .

Shematski prikaz raketnog motora V-2 1 - spremnik s vodikovim peroksidom; 2 - spremnik s natrijevim permanganatom (katalizator za razgradnju vodikovog peroksida); 3 - cilindri za komprimirani zrak; 4 - generator pare i plina; 5 - turbina; 6 - ispušna cijev ispušnog parnog plina; 7 - pumpa za gorivo; 8 - pumpa oksidatora; 9 - mjenjač; 10 - cjevovodi za dovod kisika; 11 - komora za izgaranje; 12 - predkomore

U istom odjeljku s pogonski sustav. Ispušni plin, prošavši kroz turbinu, ostao je još vruć i mogao je dodatni rad. Stoga je poslan u izmjenjivač topline, gdje je zagrijao nešto tekućeg kisika. Vraćajući se u spremnik, ovaj kisik je tamo stvorio blagi tlak, što je donekle olakšalo rad turbopumpe, a ujedno spriječilo spljoštenje stijenki spremnika kada se isprazni.

Upotreba vodikovog peroksida nije bila jedina moguće rješenje: bilo je moguće koristiti glavne komponente, dovodeći ih u generator plina u omjeru koji je bio daleko od optimalnog, i time smanjiti temperaturu produkata izgaranja. Ali u ovom slučaju bilo bi potrebno riješiti niz složenih problema povezanih s osiguranjem pouzdanog paljenja i održavanjem stabilnog izgaranja ovih komponenti. Korištenje vodikovog peroksida u srednjoj koncentraciji (ovdje nije bilo potrebe za ekstremnom snagom) omogućilo je jednostavno i brzo rješavanje problema. Ovako je kompaktan i neupadljiv mehanizam tjerao da kuca smrtonosno srce rakete napunjene tonom eksploziva.

Udari iz dubine

Naslov knjige Z. Perla, kako autor smatra, savršeno pristaje naslovu ovog poglavlja. Bez traženja konačne istine, ipak ću si dopustiti ustvrditi da nema ništa strašnije od iznenadnog i gotovo neizbježnog udarca u bok od dva-tri centnera TNT-a, od kojeg pucaju pregrade, čelik se iskrivljuje i višetonski mehanizmi odlijeću sa svojih pričvršćivača. Tutnjava i zvižduk užarene pare postaje rekvijem za brod koji u grču i trzanju odlazi pod vodu, odnoseći sa sobom u Neptunovo kraljevstvo one nesretnike koji nisu imali vremena skočiti u vodu i otploviti s tonući brod. A tiha i neugledna podmornica, poput podmuklog morskog psa, polako se rastapala u morskim dubinama, noseći u svom čeličnom trbuhu još desetak podjednako smrtonosnih darova.

Ideja o samohodnoj mini, sposobnoj kombinirati brzinu broda i gigantsku eksplozivnu snagu zamašnjaka sidra, pojavila se dosta davno. Ali u metalu je ostvaren tek kada su se pojavili dovoljno kompaktni i snažni motori koji su mu dali veću brzinu. Torpedo nije podmornica, ali i njegov motor treba gorivo i oksidans...

Ubojiti torpedo...

Tako se zove legendarni 65-76 "Kit" nakon tragičnih događaja u kolovozu 2000. Službena verzija kaže da je spontana eksplozija "debelog torpeda" uzrokovala smrt podmornice K-141 Kursk. Na prvi pogled, verzija je barem vrijedna pažnje: torpedo 65-76 uopće nije dječja zvečka. Ovo je opasno i zahtijeva posebne vještine za rukovanje.

Jedan od " slabe točke Pogonski sustav torpeda nazvan je njegov pogonski uređaj - pomoću pogonskog uređaja na vodikov peroksid postignut je impresivan domet gađanja. A to znači prisutnost čitavog već poznatog buketa užitaka: gigantski pritisci, komponente koje burno reagiraju i potencijal za pojavu nevoljne reakcije eksplozivne prirode. Kao argument pristaše verzije eksplozije "debelog torpeda" navode činjenicu da su sve "civilizirane" zemlje svijeta napustile torpeda s vodikovim peroksidom.

Tradicionalno, opskrba oksidansom za torpedni motor bila je cilindar zraka, čija je količina određena snagom jedinice i dometom krstarenja. Mana je očita: balastna težina cilindra debelih stijenki, koja bi se mogla iskoristiti za nešto korisnije. Za skladištenje zraka pod tlakom do 200 kgf/cm² (196 GPa) potrebni su čelični spremnici debelih stijenki, čija masa premašuje masu svih energetskih komponenti za 2,5 - 3 puta. Potonji čine samo oko 12 – 15% ukupne mase. Za rad ESU-a ​​potrebna je velika količina svježe vode (22 – 26% mase energetskih komponenti), što ograničava rezerve goriva i oksidatora. Osim toga, komprimirani zrak (21% kisika) nije najučinkovitiji oksidans. Dušik prisutan u zraku također nije samo balast: vrlo je slabo topljiv u vodi i stoga stvara jasno vidljiv trag mjehurića širine 1 - 2 m iza torpeda. Međutim, takva torpeda također su imala ne manje očite prednosti, koje su bile nastavak njihovih nedostataka, od kojih je glavna bila visoka sigurnost. Torpeda pokretana čistim kisikom (tekućim ili plinovitim) pokazala su se učinkovitijima. Značajno su smanjili tragove, povećali učinkovitost oksidatora, ali nisu riješili problem s raspodjelom težine (balon i kriogena oprema i dalje su činili značajan dio težine torpeda).

Vodikov peroksid je u ovom slučaju bio svojevrsni antipod: sa znatno većim energetskim karakteristikama predstavljao je i izvor povećane opasnosti. Zamjenom komprimiranog zraka u zračnom termalnom torpedu s ekvivalentnom količinom vodikovog peroksida, domet mu je povećan za 3 puta. Donja tablica prikazuje učinkovitost korištenja različitih vrsta sadašnjih i budućih nositelja energije u torpedu ECS:

U ESU torpeda sve se događa na tradicionalan način: peroksid se razgrađuje na vodu i kisik, kisik oksidira gorivo (kerozin), nastala parna plina okreće osovinu turbine - i sada smrtonosni teret juri prema boku broda.

Torpedo 65-76 "Kit" posljednji je sovjetski razvoj ovog tipa, koji je započeo 1947. proučavanjem nedovršenog njemačkog torpeda u Lomonosovskom ogranku NII-400 (kasnije - Znanstveno-istraživački institut Morteplotehnika) pod vodstvom glavni dizajner D.A. Kokrjakova.

Rad je završio stvaranjem prototipa, koji je testiran u Feodosiji 1954-55. Tijekom tog vremena sovjetski dizajneri i znanstvenici za materijale morali su razviti mehanizme koji su im do tada bili nepoznati, razumjeti principe i termodinamiku njihova rada te ih prilagoditi za kompaktnu upotrebu u tijelu torpeda (jedan od dizajnera je jednom rekao da složenost torpeda i svemirskih raketa blizu je sata). Kao motor korištena je brza turbina otvorenog tipa vlastitog dizajna. Ova jedinica pokvarila je puno krvi svojim tvorcima: problemi s izgaranjem komore za izgaranje, potraga za materijalom za spremnik peroksida, razvoj regulatora za opskrbu komponentama goriva (kerozin, vodikov peroksid s malo vode (koncentracija) 85%), morska voda) - sve je to odgodilo testiranje i dovođenje torpeda do 1957. ove godine flota je dobila prvi torpedo s vodikovim peroksidom 53-57 (prema nekim izvorima zvao se "Aligator", ali možda je to bio naziv projekta).

Godine 1962. u službu je pušteno protubrodsko samonavodeći torpedo 53-61 , nastao na temelju 53-57, i 53-61M s poboljšanim sustavom samonavođenja.

Programeri Torpeda obratili su pažnju ne samo na njihovo elektroničko punjenje, već nisu zaboravili ni na njegovo srce. I bilo je, kao što se sjećamo, prilično hirovito. Kako bi se poboljšala stabilnost rada s povećanjem snage, razvijena je nova turbina s dvije komore za izgaranje. Zajedno s novim punjenjem za samonavođenje dobio je indeks 53-65. Još jedna modernizacija motora s povećanjem njegove pouzdanosti dala je početak životnog vijeka modifikacije 53-65M.

Početak 70-ih obilježen je razvojem kompaktnog nuklearnog oružja koje se može ugraditi u torpedne bojeve glave. Za takav torpedo, simbioza snažnog eksploziva i turbine velike brzine bila je sasvim očita, a 1973. usvojen je nevođeni peroksidni torpedo 65-73 s nuklearnom bojevom glavom, dizajniran za uništavanje velikih površinskih brodova, njihovih grupa i obalnih objekata. Međutim, mornari nisu bili zainteresirani samo za takve mete (a najvjerojatnije uopće ne) i tri godine kasnije dobila je akustični sustav za navođenje, elektromagnetski osigurač i indeks 65-76. Bojna glava također je postala svestranija: mogla je biti ili nuklearna ili nositi 500 kg konvencionalnog TNT-a.

A sada bi autor želio posvetiti nekoliko riječi tezi o “prosjačenju” zemalja naoružanih torpedima vodikovog peroksida. Prvo, osim SSSR-a/Rusije, u službi su i nekih drugih zemalja, na primjer, švedski teški torpedo Tr613, razvijen 1984., pokretan mješavinom vodikovog peroksida i etanola, još uvijek je u službi švedske mornarice. i norveška mornarica. Glavni u seriji FFV Tr61, torpedo Tr61 ušao je u službu 1967. kao teški vođeni torpedo za površinske brodove, podmornice i obalne baterije. Glavna elektrana koristi vodikov peroksid i etanol za pogon 12-cilindara Parni stroj, osiguravajući torpedu gotovo potpuni trag. U usporedbi sa suvremenim električnim torpedima pri sličnoj brzini, domet je 3 do 5 puta veći. Godine 1984. Tr613 većeg dometa ušao je u službu, zamijenivši Tr61.

Ali Skandinavci nisu bili sami na ovom polju. Perspektive korištenja vodikovog peroksida u ratovanju američka je mornarica uzela u obzir još prije 1933. godine, a prije ulaska SAD-a u rat u mornaričkoj torpednoj stanici u Newportu obavljani su strogo povjerljivi radovi na torpedima u kojima je vodikov peroksid trebao koristiti kao oksidans. U motoru se 50% otopina vodikovog peroksida pod pritiskom razgrađuje vodenom otopinom permanganata ili drugog oksidacijskog sredstva, a produkti razgradnje služe za održavanje izgaranja alkohola – kao što vidimo, radi se o shemi koja je već postaju dosadni tijekom priče. Motor je znatno poboljšan tijekom rata, ali torpeda pokretana vodikovim peroksidom nisu našla borbenu upotrebu u američkoj mornarici sve do završetka neprijateljstava.

Dakle, nisu samo "siromašne zemlje" smatrale peroksid oksidansom za torpeda. Čak su i prilično respektabilne Sjedinjene Države odale počast takvoj prilično atraktivnoj tvari. Razlog odbijanja korištenja ovih ESA-a, kako autor vidi, nije u cijeni razvoja kisikovih ESA-a (u SSSR-u su se takva torpeda koristila dosta dugo i uspješno su korištena, koja su se pokazala kao odličan u većini različitim uvjetima), ali u istoj agresivnosti, opasnosti i nestabilnosti vodikovog peroksida: nijedan stabilizator ne jamči apsolutno jamstvo odsutnosti procesa razgradnje. Mislim da nema potrebe govoriti kako bi ovo moglo završiti...

...i samoubilački torpedo

Mislim da je takav naziv za zloglasno i nadaleko poznato vođeno torpedo Kaiten više nego opravdan. Unatoč činjenici da je vodstvo Carske mornarice zahtijevalo da se otvor za evakuaciju uključi u dizajn "ljudskog torpeda", piloti ih nisu koristili. Nije to bila samo stvar samurajskog duha, već i razumijevanja jednostavne činjenice: nemoguće je preživjeti eksploziju u vodi jedne i pol tone streljiva, nalazeći se na udaljenosti od 40-50 metara.

Prvi model Kaitena, Type 1, nastao je na temelju 610 mm Type 93 kisikovog torpeda i u biti je bio samo njegova povećana i nastanjiva verzija, zauzimajući nišu između torpeda i mini-podmornice. Maksimalni dolet pri brzini od 30 čv bio je oko 23 km (pri brzini od 36 čv pod povoljnim uvjetima mogao je prijeći i do 40 km). Napravljen krajem 1942., tada ga nije usvojila flota Zemlje izlazećeg sunca.

Ali početkom 1944. godine situacija se značajno promijenila i projekt oružja koje bi moglo implementirati princip "svako torpedo pogađa metu" skinut je s police, gdje je skupljao prašinu gotovo godinu i pol. Teško je reći što je natjeralo admirale da promijene svoj stav: ili pismo dizajnera poručnika Nishime Sekioa i starijeg poručnika Kuroki Hiroshija, napisano vlastitom krvlju (kodeks časti zahtijevao je trenutačno čitanje takvog pisma i odredbe o argumentiran odgovor), ili katastrofalna situacija na mornaričkom ratištu. Nakon manjih izmjena, Kaiten Type 1 je krenuo u proizvodnju u ožujku 1944.

Ljudski torpedo "Kaiten": opći oblik i uređaj.

Ali već u travnju 1944. počeli su radovi na njegovom poboljšanju. Štoviše, nije se radilo o modificiranju postojećeg razvoja, već o stvaranju potpuno novog razvoja od nule. Taktičke i tehničke specifikacije koje je izdala flota za novi Kaiten Type 2 također su bile usklađene, uključujući podršku maksimalna brzina najmanje 50 čvorova, domet krstarenja -50km, dubina ronjenja -270 m. Rad na dizajnu ovog "ljudskog torpeda" povjeren je tvrtki Nagasaki-Heiki K.K., koja je dio koncerna Mitsubishi.

Izbor nije bio slučajan: kao što je gore spomenuto, upravo je ova tvrtka aktivno radila na raznim raketni sustavi na bazi vodikovog peroksida na temelju informacija dobivenih od njemačkih kolega. Rezultat njihovog rada bio je "motor br. 6", koji radi na mješavinu vodikovog peroksida i hidrazina, snage 1500 KS.

Do prosinca 1944. dva prototipa novog "ljudskog torpeda" bila su spremna za testiranje. Ispitivanja su provedena na postolju, ali pokazane karakteristike nisu zadovoljile ni programera ni kupca. Kupac je odlučio čak i ne započeti probe na moru. Kao rezultat toga, drugi "Kaiten" ostao je u količini od dva komada. Razvijene su daljnje modifikacije za motor na kisik - vojska je shvatila da njihova industrija nije u stanju proizvesti čak ni toliko vodikovog peroksida.

Teško je procijeniti učinkovitost ovog oružja: japanska propaganda tijekom rata pripisala je smrt velikog američkog broda gotovo svakom slučaju uporabe Kaitena (nakon rata, razgovori o ovoj temi su zamrli iz očitih razloga). Amerikanci su, naprotiv, spremni zakleti se u sve da su im gubici bili mizerni. Ne bi me čudilo da ih za deset godina načelno uskrate.

Najbolji sat

Rad njemačkih dizajnera na dizajnu turbopumpne jedinice za raketu V-2 nije prošao nezapaženo. Sva njemačka dostignuća u području raketnog oružja koje smo naslijedili pažljivo su proučena i testirana za upotrebu u domaćim projektima. Kao rezultat ovog rada rođene su turbopumpne jedinice koje rade na istom principu kao i njemački prototip. Ovo rješenje su, naravno, primijenili i američki raketni znanstvenici.

Britanci, koji su u Drugom svjetskom ratu praktički izgubili cijelo svoje carstvo, pokušali su zadržati ostatke nekadašnje veličine, maksimalno koristeći svoju trofejnu baštinu. Nemajući praktički nikakav napredak u području raketne tehnologije, usredotočili su se na ono što su imali. Kao rezultat toga, uspjeli su u gotovo nemogućem: raketa Black Arrow, koristeći par kerozin - vodikov peroksid i porozno srebro kao katalizator, osigurala je Britaniji mjesto među svemirskim silama. Nažalost, daljnji nastavak svemirskog programa za ubrzano propadajuće Britansko Carstvo pokazao se iznimno skupim.

Kompaktne i prilično snažne peroksidne turbine korištene su ne samo za opskrbu gorivom u komorama za izgaranje. Koristili su ga Amerikanci za orijentaciju silaznog modula svemirske letjelice Mercury, zatim, za istu svrhu, sovjetski konstruktori na letjelici Soyuz.

Po svojim energetskim karakteristikama, peroksid kao oksidacijsko sredstvo je inferiorno u odnosu na tekući kisik, ali je superiornije od nitratnih oksidansa. U posljednjih godina Obnovljen je interes za korištenje koncentriranog vodikovog peroksida kao raketnog goriva za motore raznih veličina. Prema stručnjacima, peroksid je najatraktivniji kada se koristi u novim razvojima gdje se prethodne tehnologije ne mogu izravno natjecati. Takvi razvoji su upravo sateliti težine 5-50 kg. Istina, skeptici još uvijek vjeruju da su njegovi izgledi još uvijek nejasni. Dakle, iako je sovjetski raketni motor RD-502 ( goriva para- peroksid plus pentaboran) i pokazao specifični impuls od 3680 m/s, ostao je eksperimentalni.

“Zovem se Bond. James Bond"

Mislim da gotovo da nema ljudi koji nisu čuli ovu frazu. Nešto manje ljubitelja “špijunskih strasti” moći će bez zadrške navesti sve izvođače uloge superagenta Intelligence Servicea u Kronološki red. A obožavatelji će se sigurno sjećati ovog ne tako običnog gadgeta. A u isto vrijeme, čak i na ovom području postoje neke zanimljive podudarnosti kojima je naš svijet tako bogat. Wendell Moore, inženjer u tvrtki Bell Aerosystems i imenjak jednog od najpoznatijih izvođača spomenute uloge, postao je izumitelj jednog od egzotičnih prijevoznih sredstava ovog vječnog lika - letećeg (točnije skakačkog) ruksaka.

Strukturno, ovaj uređaj je jednostavan koliko i fantastičan. Osnovu su činila tri cilindra: jedan komprimiran na 40 atm. dušik (prikazano žuta boja) i dva s vodikovim peroksidom ( Plava boja). Pilot okreće gumb za upravljanje potiskom i kontrolni ventil (3) se otvara. Komprimirani dušik (1) istiskuje tekući vodikov peroksid (2) koji kroz cijevi ulazi u generator plina (4). Tamo dolazi u kontakt s katalizatorom (tanke srebrne ploče presvučene slojem samarijevog nitrata) i razgrađuje se. Rezultirajuća parno-plinska smjesa visokog tlaka i temperature ulazi u dvije cijevi koje izlaze iz generatora plina (cijevi su prekrivene slojem toplinskog izolatora kako bi se smanjio gubitak topline). Vrući plinovi potom ulaze u rotirajuće mlazne mlaznice (Lavalove mlaznice), gdje se prvo ubrzavaju, a potom šire, poprimajući nadzvučnu brzinu i stvarajući mlazni potisak.

Regulatori potiska i ručni kotači za upravljanje mlaznicama montirani su u kutiju postavljenu na prsa pilota i povezani s jedinicama putem kabela. Ako je bilo potrebno okrenuti se u stranu, pilot je okretao jedan od ručnih kotača, skrećući jednu mlaznicu. Kako bi letio naprijed ili nazad, pilot je istovremeno okretao oba ručna kotača.

Ovako je to izgledalo u teoriji. Ali u praksi, kao što se često događalo u biografiji vodikovog peroksida, sve nije ispalo baš tako. Ili bolje rečeno, uopće nije tako: ruksak nikada nije mogao napraviti normalan samostalan let. Maksimalno trajanje leta raketnog paketa bilo je 21 sekundu, domet 120 metara. Istodobno, ruksak je pratio cijeli tim servisnog osoblja. U jednom letu od dvadeset sekundi potrošeno je do 20 litara vodikovog peroksida. Prema vojsci, Bell Rocket Belt bio je više razmetljiva nego učinkovita igračka. vozilo. Troškovi vojske prema ugovoru s Bell Aerosystemsom iznosili su 150.000 dolara, a sam Bell je potrošio još 50.000 dolara. Vojska je odbila daljnje financiranje programa, a ugovor je završen.

Pa ipak, uspio se izboriti s “neprijateljima slobode i demokracije”, ali ne u rukama “sinova Ujaka Sama”, već iza pleća filmskog ekstra-super-obavještajca. No autor neće nagađati kakva će biti njegova daljnja sudbina: predviđanje budućnosti nezahvalan je posao...

Možda na ovom mjestu možemo stati na kraj priči o vojnoj karijeri ove obične i neobične tvari. Bilo je kao u bajci: ni dugo ni kratko; i uspješan i neuspješan; i obećavajuće i neperspektivne. Predviđali su mu veliku budućnost, pokušali ga upotrijebiti u mnogim instalacijama za proizvodnju energije, razočarali se i ponovno vratili. Općenito, sve je kao u životu ...

Književnost
1. Altshuller G.S., Shapiro R.B. Oksidirana voda // “Tehnologija za mlade”. 1985. br.10. 25-27 str.
2. Shapiro L.S. Strogo tajna: voda plus atom kisika // Kemija i život. 1972. br. 1. str. 45-49 (http://www.nts-lib.ru/Online/subst/ssvpak.html)
3. http://www.submarine.itishistory.ru/1_lodka_27.php).
4. Veselov P. “Odgodite prosudbu o ovoj stvari...” // Tehnologija za mlade. 1976. br. 3. str 56-59.
5. Shapiro L. U nadi totalnog rata // “Tehnologija za mlade”. 1972. br. 11. 50-51 str.
6. Ziegler M. Pilot borbenog aviona. Borbena djelovanja "Me-163" / Trans. s engleskog N.V. Hasanova. M.: ZAO Tsentrpoligraf, 2005.
7. Irving D. Oružje odmazde. Balistički projektili Trećeg Reicha: britansko i njemačko gledište / Prijevod. s engleskog ONI. Ljubovskaja. M.: ZAO Tsentrpoligraf, 2005.
8. Dornberger V. Superoružje Trećeg Reicha. 1930-1945 / Prijevod. s engleskog tj. Polotsk. M.: ZAO Tsentrpoligraf, 2004.
9. Kaptsov O..html.
10. http://www.u-boote.ru/index.html.
11. Dorodnykh V.P., Lobashinsky V.A. Torpeda. Moskva: DOSAAF SSSR, 1986 (http://weapons-world.ru/books/item/f00/s00/z0000011/st004.shtml).
12. http://voenteh.com/podvodnye-lodki/podvodnoe-oruzhie/torpedy-serii-ffv-tp61.html.
13. http://f1p.ucoz.ru/publ/1-1-0-348.
14..html.
15. Shcherbakov V. Umri za cara // Brat. 2011. br. 6 // http://www.bratishka.ru/archiv/2011/6/2011_6_14.php.
16. Ivanov V.K., Kaškarov A.M., Romasenko E.N., Tolstikov L.A. Turbopumpne jedinice raketnih motora na tekuće gorivo koje je dizajnirao NPO Energomash // Pretvorba u strojogradnji. 2006. br. 1 (http://www.lpre.de/resources/articles/Energomash2.pdf).
17. “Naprijed, Britanija!..” // http://www.astronaut.ru/bookcase/books/afanasiev3/text/15.htm.
18. http://www.airbase.ru/modelling/rockets/res/trans/h2o2/whitehead.html.
19. http://www.mosgird.ru/204/11/002.htm.

djelovanje jakog katalizatora. Jedan desettisućiti dio kalijevog cijanida gotovo potpuno uništava katalitički učinak platine. Druge tvari također oštro usporavaju razgradnju peroksida: ugljikov disulfid, strihnin, fosforna kiselina, natrijev fosfat, jod.

Mnoga su svojstva vodikovog peroksida potanko proučena, no postoje i neka koja još uvijek ostaju tajna. Otkrivanje njegovih tajni također je imalo izravnu praktični značaj. Prije nego što je peroksid počeo široko korišten, bilo je potrebno riješiti stari spor: što je peroksid - eksplozivna tvar spremna eksplodirati pri najmanjem udaru ili bezopasna tekućina koja ne zahtijeva mjere opreza pri rukovanju?

Kemijski čisti vodikov peroksid je vrlo stabilna tvar. Ali kada je kontaminiran, počinje se brzo raspadati. I kemičari su rekli inženjerima: ovu tekućinu možete prenijeti na bilo koju udaljenost, potrebna vam je samo jedna stvar: čista je. Ali može se zaprljati na cesti ili tijekom skladištenja, što tada učiniti? Kemičari su odgovorili na ovo pitanje: dodajte mu malu količinu stabilizatora i otrova katalizatora.

Jednom, tijekom Drugog svjetskog rata, dogodio se takav incident. Na željezničkoj stanici bila je cisterna s vodikovim peroksidom. Iz nepoznatih razloga temperatura tekućine počela je rasti, što je značilo da je već započela lančana reakcija i da prijeti eksplozija. Spremnik je zaliven hladnom vodom, a temperatura vodikovog peroksida uporno je rasla. Zatim se u spremnik ulije nekoliko litara slabe vodene otopine fosforne kiseline. I temperatura je brzo pala. Eksplozija je spriječena.

Klasificirana tvar

Tko nije vidio plavo obojene čelične cilindre koji se koriste za prijenos kisika? Ali malo ljudi zna koliko je takav prijevoz neisplativ. U cilindar stane nešto više od osam kilograma kisika (6 kubika), a sama boca teži preko sedamdeset kilograma. Dakle, oko 90 /o beskorisnog tereta mora se prevesti.

Puno je isplativije transportirati tekući kisik. Činjenica je da se kisik skladišti u cilindru pod visokim tlakom - 150 atmosfera, tako da su njegovi zidovi prilično jaki i debeli. Posude za transport tekućeg kisika imaju tanje stijenke i manju masu. Ali kada se transportira tekući kisik, on neprestano isparava. U malim posudama dnevno ispari 10 - 15% kisika.

Vodikov peroksid kombinira dobrobiti komprimiranog i tekućeg kisika. Gotovo polovica težine peroksida je kisik. Gubitak peroksida pri pravilno skladištenje beznačajno - 1% godišnje. Peroksid ima još jednu prednost. Komprimirani kisik mora se pumpati u cilindre pomoću snažnih kompresora. Vodikov peroksid lako se i jednostavno ulijeva u posude.

Ali kisik dobiven iz peroksida puno je skuplji od komprimiranog ili tekućeg kisika. Primjena vodikovog peroksida opravdana je samo tamo gdje se to smatra

Razmatranja učinkovitosti povlače se u pozadinu, gdje je glavna stvar kompaktnost i mala težina. Prije svega, to se odnosi na mlazno zrakoplovstvo.

Tijekom Drugog svjetskog rata naziv "vodikov peroksid" nestao je iz rječnika zaraćenih država. U službenim dokumentima ova se tvar počela nazivati: ingolin, komponenta T, renal, aurol, geprol, subsidol, timol, oksilin, neutralin. A to su znali samo rijetki

sve su ovo pseudonimi za vodikov peroksid, njegova klasificirana imena.

Što je razvrstalo vodikov peroksid?

Činjenica je da su ga počeli koristiti u tekućim mlaznim motorima - tekućim raketnim motorima. Kisik za ove motore pohranjuje se u tekućem obliku ili u obliku kemijskih spojeva. Zahvaljujući tome, moguće je opskrbiti vrlo veliku količinu kisika po jedinici vremena u komoru za izgaranje. To znači da se snaga motora može povećati.

Prvi borbeni zrakoplov na tekuće gorivo avionski motori pojavio se 1944. Drveni alkohol pomiješan s hidrazin hidratom korišten je kao gorivo, a 80-postotni vodikov peroksid korišten je kao oksidacijsko sredstvo.

Peroksid je također našao primjenu u raketama dugog dometa kojima su Nijemci gađali London u jesen 1944. godine. Motori ovih granata radili su dalje etil alkohol i tekući kisik. Ali projektil je imao i pomoćni motor koji je pokretao pumpe za gorivo i oksidaciju. Ovaj motor - mala turbina - radio je na vodikov peroksid, točnije, na mješavinu pare i plina koja nastaje pri raspadu peroksida. Snaga mu je bila 500 KS. S. - ovo je više od snage 6 traktorskih motora.

Peroksid djeluje na ljude

Ali vodikov peroksid pronašao je istinski široku upotrebu u poslijeratnim godinama. Teško je navesti granu tehnike u kojoj se ne koristi vodikov peroksid ili njegovi derivati: natrijev, kalijev, barijev peroksid (vidi 3. stranicu naslovnice ovog broja časopisa).

Kemičari koriste peroksid kao katalizator u proizvodnji mnogih vrsta plastike.

Graditelji koriste vodikov peroksid za proizvodnju poroznog betona, takozvanog porobetona. Da biste to učinili, peroksid se dodaje betonskoj masi. Kisik koji nastaje tijekom njegove razgradnje prodire u beton i stvaraju se mjehurići. Kubni metar takvog betona teži oko 500 kg, odnosno upola manje od vode. Porozni beton je izvrstan izolacijski materijal.

U konditorskoj industriji vodikov peroksid obavlja iste funkcije. Samo umjesto betonske mase, napuhuje tijesto, savršeno zamjenjujući sodu.

U medicini se vodikov peroksid dugo koristi kao dezinficijens. Čak i pasta za zube koju koristite sadrži peroksid: on neutralizira usnu šupljinu od mikroba. Nedavno su njegovi derivati ​​- kruti peroksidi - pronašli novu primjenu: jedna tableta ovih tvari, na primjer, bačena u kadu s vodom, čini je "kisikom".

U tekstilnoj industriji peroksid se koristi za izbjeljivanje tkanina, u prehrambenoj industriji - masti i ulja, u industriji papira - drvo i papir, u industriji prerade nafte peroksid se dodaje dizel gorivo: poboljšava kvalitetu goriva, itd.

Čvrsti peroksidi se koriste u ronilačkim odijelima i izolacijskim plinskim maskama. Apsorpcijom ugljičnog dioksida peroksidi oslobađaju kisik neophodan za disanje.

Svake godine vodikov peroksid dobiva sve više i više novih područja primjene. Donedavno se smatralo da je neekonomično koristiti vodikov peroksid pri zavarivanju. Ali u praksi popravka postoje i slučajevi kada je količina posla mala, a pokvareni stroj nalazi se negdje u udaljenom ili teško dostupnom području. Zatim, umjesto glomaznog generatora acetilena, zavarivač uzima mali spremnik plina, a umjesto teške boce kisika, prijenosni uređaj za peroksid. Vodikov peroksid uliven u ovaj uređaj automatski se dovodi u komoru sa srebrnom mrežom, razgrađuje se, a oslobođeni kisik se koristi za zavarivanje. Cijela instalacija stane u mali kofer. Jednostavno je i praktično -

Do novih otkrića u kemiji dolazi se doista u ne baš svečanom ozračju. Na dnu epruvete, u okularu mikroskopa ili u vrućem tiglu pojavi se mala grudica, možda kapljica, možda zrno nove tvari! A samo kemičar može razaznati njegova divna svojstva. No, upravo je to prava romantika kemije - predviđanje budućnosti novootkrivene tvari!

Novost Walterovih motora bila je uporaba koncentriranog vodikovog peroksida kao nositelja energije i ujedno oksidansa, koji se razgrađuje pomoću različitih katalizatora, od kojih je glavni bio natrijev, kalijev ili kalcijev permanganat. U složenim reaktorima Waltherovih motora kao katalizator korišteno je i čisto porozno srebro.

Pri raspadu vodikovog peroksida na katalizatoru oslobađa se velika količina topline, a voda nastala razgradnjom vodikovog peroksida prelazi u paru, te u smjesi s atomskim kisikom koji se istovremeno oslobađa tijekom reakcije, tvori tzv. -nazvan "parni plin". Temperatura parnog plina, ovisno o stupnju početne koncentracije vodikovog peroksida, može doseći 700 C°-800 C°.

Vodikov peroksid, koncentriran na približno 80-85%, u raznim njemačkim dokumentima nazivan je "oksilin", "gorivo T" (T-stoff), "aurol", "perhidrol". Otopina katalizatora nazvana je Z-stoff.

Waltherovo motorno gorivo, koje se sastoji od T-stoff i Z-stoff, nazvano je jednokomponentnim jer katalizator nije komponenta.
...
...
...
Walterovi motori u SSSR-u

Nakon rata, jedan od zamjenika Helmuta Waltera, izvjesni Franz Statecki, izrazio je želju da radi za SSSR. Statetski i “tehničko-obavještajna” grupa za uklanjanje vojnih tehnologija iz Njemačke pod vodstvom admirala L.A. Koršunova pronašli su tvrtku Bruner-Kanis-Reider u Njemačkoj koja je bila partner u proizvodnji turbinskih jedinica Walter.

Za kopiranje njemačke podmornice s elektranom Walter, prvo u Njemačkoj, a zatim u SSSR-u pod vodstvom A. A. Antipina, stvoren je "Antipin biro", organizacija iz koje je, kroz napore glavnog dizajnera podmornica (kapetan 1. rang) A. A. Antipin LPMB "Rubin" i SPMB "Malahit" formirani su.

Zadaća ureda bila je kopirati njemačka postignuća u novim podmornicama (dizelskim, električnim, parnim i plinskim turbinama), ali je glavni zadatak bio ponoviti brzine njemačkih podmornica ciklusa Walter.

Kao rezultat izvedenih radova, omogućena je potpuna obnova dokumentacije, izrada (dijelom iz njemačkih, dijelom iz novoproizvedenih komponenti) i ispitivanje parno-plinsko-turbinskog postrojenja njemački čamci serija XXVI.

Nakon toga je odlučeno izgraditi sovjetsku podmornicu s motorom Walter. Tema razvoja podmornica Walter PSTU nazvana je Projekt 617.

Alexander Tyklin, opisujući biografiju Antipina, napisao je: ... Ovo je bila prva podmornica SSSR-a koja je premašila podvodnu brzinu od 18 čvorova: u roku od 6 sati njezina je podvodna brzina bila veća od 20 čvorova! Trup je osigurao da se dubina ronjenja udvostruči, odnosno do dubine od 200 metara. Ali glavna prednost nove podmornice bila je njezina elektrana, što je u to vrijeme bila nevjerojatna inovacija. I nije slučajnost da su akademici I. V. Kurchatov i A. P. Aleksandrov posjetili ovaj brod - dok su se pripremali za stvaranje nuklearnih podmornica, nisu mogli a da se ne upoznaju s prvom podmornicom u SSSR-u koja je imala turbinsku instalaciju. Nakon toga, mnoga dizajnerska rješenja posuđena su tijekom razvoja nuklearnih elektrana...

Godine 1951. u Lenjingradu u tvornici broj 196 položen je čamac projekta 617, nazvan S-99. 21. travnja 1955. čamac je porinut u državna testiranja, završena 20. ožujka 1956. Rezultati ispitivanja pokazuju: ...Prvi put je podmornica postigla podvodnu brzinu od 20 čvorova u roku od 6 sati....

U 1956.-1958., veliki projekt 643 čamci su dizajnirani s površinskom istisninom od 1865 tona i već s dvije Walter plinske turbine. Međutim, u vezi sa stvaranjem preliminarnog dizajna prvih sovjetskih nuklearnih podmornica elektrane projekt je zatvoren. Ali istraživanje PSTU-a na brodu S-99 nije prestalo, već je prebačeno na razmatranje mogućnosti korištenja Walterovog motora u divovskom torpedu T-15 s atomskim punjenjem u razvoju, koje je Saharov predložio za uništavanje SAD-a. pomorske baze i luke. T-15 je trebao imati duljinu od 24 m, podvodni domet do 40-50 milja i nositi termonuklearnu bojevu glavu sposobnu izazvati umjetni tsunami koji bi uništio američke obalne gradove.

Nakon rata, torpeda s Walter motorima isporučena su SSSR-u, a NII-400 je započeo razvoj domaćeg torpeda velike brzine bez traga dugog dometa. Godine 1957. završena su državna ispitivanja DBT torpeda. Torpedo DBT pušteno je u službu u prosincu 1957. pod oznakom 53-57. Torpedo 53-57 kalibra 533 mm imao je težinu od oko 2000 kg, brzinu od 45 čvorova s ​​dometom do 18 km. Bojna glava torpeda bila je teška 306 kg.