О сгущенном бензине и гибридных двигателях

Вс, 01/18/2015 - 20:34

Двигатель ракеты «09»

Заправка ракеты «09» кислородом

Устройство челнока с ГРД


Первый космический челнок с ГРД

Трудная дорога к старту

В исходном состоянии новый продукт легко поддавался формовке. Горел слоями спокойно и устойчиво. Имея невысокую теплопроводность, вполне годился для защиты стенок камеры сгорания от высоких температур. Для этого внутри камеры, футерованной асбестом, аксиально установили сетчатый металлический цилиндр. Образовавшуюся кольцевую полость заполнили твердым бензином. Толстый слой бензина, препятствуя контакту раскаленных газов с внутренней стенкой камеры, надежно защищал ее от прогара. Одновременно с двигателем проектировали и саму ракету, получившую шифр «09».
С апреля 1933 года на полигоне в Нахабино приступили к огневым испытаниям опытного образца. В поисках эффективного способа зажигания испробовали разные варианты, но все они оказывались ненадежными. В одном из опытов с пороховым воспламенителем произошел взрыв. Площадку заволокло клубами дыма. Ефремова, находившегося ближе всех к стенду, оглушило. На выручку бросился Сергей Павлович Королев. Не растерявшись, он выдернул Николая из опасной зоны. Осмыслив произошедшее, решили опыты с пиротехническими воспламенителями пока прекратить и, по предложению Королева, заняться отработкой электрического искрового зажигания. Результаты оказались подходящими. После нескольких успешных запусков двигатель признали соответствующим техническим требованиям. На этапе комплексной отработки ракеты с двигателем на твердом горючем сложности появились там, где их меньше всего ждали: начали капризничать отсечные клапаны, открывавшие доступ жидкого кислорода из бака ракеты в двигатель. Они обледеневали и либо не открывались полностью, либо плотно не закрывались при отсечке подачи окислителя. От этого двигатель работал неустойчиво и не создавал требуемой тяги. Из-за этих клапанов несколько раз переносили запуск ракеты. Наконец, 17 августа 1933 года первая советская ракета «09» с двигателем на отверженном бензине, плавно выскользнув с направляющих ферм пусковой установки, устремилась в небо, достигнув высоты 400 метров. Это была победа…

Новое — это хорошо забытое старое

Однако, твердый бензин из-за невысоких энергетических свойств и трудностей с газификацией в камере не получил дальнейшего применения. Успехи в отработке жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), которыми по сей день оснащаются космические корабли-носители и тяжелые баллистические ракеты, казалось, навсегда похоронили эту идею. Но как часто бывает в технике, неказистый на вид двигатель стал основоположником целого научного направления — гибридных ракетных двигателей (ГРД). Развивалось оно не ровно. Были годы, когда после трагических взрывов на старте ракет с ЖРД или РДТТ вновь хватались за «гибриды», считая их чуть ли не панацеей от всех бед. Но при кажущейся простоте, коварные движки в очередной раз загоняли конструкторов в тупик. Главной проблемой, как и в тридцатые годы, оставалась быстрая газификация твердого горючего. Дело в том, что горение в камере двигателя — это химический процесс в замкнутом объеме. Развивается он тем активнее, чем выше давление и лучше (в строго определенных пропорциях) предварительное перемешивание газообразных горючего и окислителя. В «гибридах» горючее в исходном состоянии — твердое вещество, и для его газификации нужно тепло и время. Причем при минимуме затрат тепла и времени требуется много газов. Потолкавшись в плотно запертую дверь, ГРД вновь забрасывали и продолжали идти проторенным, т.е. опасным путем до следующего резонансного ЧП.
В конце 80-х годов прошлого века, когда стало ясно, что традиционные двигатели в своей энергетике достигли возможного, а устоявшиеся подходы к решению усложняющихся задач начинают тормозить развитие космонавтики, с архивных полок вновь достали папки с материалами по неподдающимся «гибридам». Тщательно обсчитав (с учетом возможностей современных технологий) технические характеристики ЖРД, РДТТ и ГРД, удивились. При существенной простоте и меньшей пожаровзрывоопасности, ГРД не уступают, а в некоторых случаях даже превосходят по энергетическим показателям ЖРД и РДТТ. И для этого не требуется каких-либо экзотических топливных композиций. Традиционный кислород в паре с полиэтиленом, полихлорвинилом (ПХВ), парафином и даже резиной может дать великолепные результаты. Но как разгрызть «орешек» быстрой газификации? Навалились на застарелую проблему всем миром —и стали появляться обнадеживающие результаты. Но тут грянула перестройка, похоронившая под руинами вакханалии не только надежды ракетчиков, но и саму страну. А ракетную технику и космонавтику лихие демократы-перестроечники поспешили предать анафеме…

В России сегодня, по данным открытой печати, на профессиональном уровне проблемой ГРД занимаются лишь в Исследовательском Центре им. М.В. Келдыша. Правда, проекты находятся в зачаточном состоянии, и каково их будущее, при равнодушном отношении государства, сказать не берется никто. В Украине, второе десятилетие охваченной митинговыми страстями и клановыми разборками, давшей миру Сергея Королева и имевшей некогда мощнейший ракетный потенциал в Днепропетровске, до этой проблемы вообще никому нет дела. А вот прагматичные американцы в 2004 году (через семьдесят один год после ГИРДовской «девятки») отправили на стокилометровую высоту первый частный космический челнок Space Ship One с гибридным ракетным двигателем. «Гибрид» показал великолепные технические возможности и высокую надежность. Природа не терпит пустоты…

Другие материалы рубрики


  • Недавно в новостях услышал информацию о том, что весной 2010 г. городское население планеты превысило сельское и составляет 51%. В 2020 г. городское население уже будет составлять 57%.
    Вроде бы ничего интересного. Сухая статистика.
    Но за этой статистикой просматривается очень настораживающая тенденция, если учесть, что за этот период население Земли вырастет с 6,8 до 8 миллиардов человек.
    Урбанизация растет огромными темпами.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Возможность установки ветрогенераторов также зависит от климата, а конкретнее – от средней скорости ветра в данной местности. Трудно спрогнозировать, каковы будут скорость и направление ветра в определенный момент. Но если рассматривать большие временные промежутки, соизмеримые со сроком эксплуатации ветряка, то можно довольно точно сказать, что, например, в течение года в месте его установки будет 4000 часов со скоростью ветра более 4 м/с, что обеспечит гарантированную генерацию, условно говоря, 1000 КВт·ч в год. В частности, у нас средняя скорость ветра составляет около 5 м/с, что вполне пригодно для получения ветровой энергии, так как рекомендуемая скорость ветра для этих целей 4 м/с и более.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Экспоненциальный рост населения и истощение природных ресурсов заставляют ученых придумывать самые невероятные проекты по спасению планеты. Один из них — космические электростанции, передающие на Землю энергию Солнца посредством микроволнового излучения. Технология эта не столь фантастична, как может показаться на первый взгляд.
    Вполне возможно, что лет через тридцать на геостационарной орбите обоснуется группировка объектов, каждый из которых будет подозрительно напоминать «Звезду смерти». Необъятные зеркальные крылья, нечто вроде электромагнитной пушки и наземная приемная антенна километров десять в диаметре — так будет выглядеть система глобального энергоснабжения.
    Вернее, такой ее представляли конструкторы еще в 1970-х. И уже тогда это не было научной фантастикой! В связи с энергетическим кризисом американское правительство выделило $20 миллионов агентству NASA и компании Boeing на проработку проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).



  • Многие десятилетия неизменным элементом пейзажа промышленной нефтедобычи являлись грандиозные факелы, в которых сгорал попутный газ — неизбежный спутник нефтедобычи. Громадные шлейфы дыма простирались на десятки и сотни километров и были прекрасно видны даже из космоса. Так было долго и казалось, что так будет всегда. Но все меняется в этом мире, и иногда — в лучшую сторону.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Чтобы получать тепло из снега, дождя и, что реже, града, нужен АТМОТЕРМ. Это устройство относится к стационарным приборам для нагревания текущих сред, использующий при прохождении данного процесса тепловой эффект экзотермической реакции образования гидроксида кальция из СаО, которая проходит при утилизации снежного покрова на месте его образования.
    Область применения устройства – генерация тепловой энергии для обогрева стен жилых и нежилых помещений, используя атмосферные осадки.
    Исследуя решения в данной области, мы не найдем наверняка устройства, объединяющего в себе функции переработки атмосферных осадков и обогревателя, работающего без подвода электроэнергии, при этом являясь таким экономичным, как атмотерм (экономичность смотрите дальше). Решения, предлагаемые другими авторами (смотри ниже) имеют ряд недостатков: потребляемость большого количества электроэнергии, узкая направленность технологий – только утилизация снега или только генерация тепловой энергии, сложность устройства, лежащее в наличии большого количества комплектующих компонентов, таких как ИК-излучатели и другие подобные устройства.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...В современных ВЭС воплощено множество технических идей, отвечающих последним достижениям науки. Вот далеко не полный перечень уникальных систем и механизмов, обеспечивающих эффективную и безопасную работу ветроэлектростанций: система динамического изменения угла атаки (изменяет угол заклинивания лопастей, удерживая тем самым нужный угол атаки); система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы); система управления рысканием  — электронный флюгер (поворачивает гондолу с ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбуленции); система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с ротором «беличья клетка»)...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Многие ученые считают, что единственным масштабным и долговременным решением надвигающейся энергетической проблемы, одновременно удовлетворяющей условиям энергетической эффективности и экологической безопасности, является термоядерный синтез на базе использования лунного изотопа элемента гелия.
    Страна, которая опередит другие в освоении Луны и добычи гелия-3, станет лидером в мировой экономике, считает академик Эрик Галимов.



  • Солнце — основной источник энергии на планете. В полдень на низких широтах плотность потока энергии солнечного излучения близка к 1 кВт/м²,, в среднем по освещенной части земного шара — 350 Вт/м². Потенциальный ресурс энергии огромен. Ей соответствует мощность 6,7∙1016 Вт. Теоретически КПД преобразования энергии может достигать 93%. Сейчас он составляет 10…30%. КПД определяет технический ресурс, равный произведению КПД на потенциальный ресурс.
    В настоящее время энергия солнечного излучения используется мало из-за относительно низких значений плотности потока энергии (100 — 1000 Вт/м²).
    Разрабатываются проекты создания солнечных энергосистем на геостационарной орбите с мощностью 1…10 ГВт. Передачу энергии на Землю планируется осуществлять при помощи мощных электромагнитных пучков на длине волны около 5…10 см.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Еще в 212 году до н. э. древнегреческий ученый Архимед использовал светоотражающие свойства бронзовых боевых щитов для того, чтобы сосредоточить солнечный свет и поджечь вражеские деревянные суда римлян, осаждающих его родной город Сиракузы. Но прошло почти полтора тысячелетия, за время которых люди продолжали греться на солнышке, не задумываясь, какой мощный источник представляет собой это божественное дневное светило. И лишь в 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик Антуан Лоран Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650°С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8х3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке.

    В 1866 г. французский математик Август Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных коллекторов, ставших прообразами современных, и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника. В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000°С. Однако только в 1980-е годы были созданы первые крупномасштабные солнечные электрогенераторы.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Если внимательно присмотреться к рынку многофункциональных преобразователей, то даже не смотря на всемирный спад и уменьшение продаж, многие производители не перестают выступать новые инверторы. Отчасти подобное связано с тем, что компании стараются привлечь внимание покупателей, частично из-за применения последних технологий.
    Несмотря на то, что источник бесперебойного питания купить можно в любом магазине, новинки не так быстро достигают конечного потребителя.