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


  • 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).



  • Нефте- и газодобыча уже в течение многих лет — ведущие отрасли российской экономики. В иные периоды они давали до 50% поступлений в федеральный бюджет. Это стало возможным только после введения в эксплуатацию крупнейших месторождений Западной Сибири. Поиск месторождений, ставших открытием века, стоил огромного труда. Основной вклад в него внесли сибирские геологи.
    Чтобы понять, где и как искать нефть, — а ее считают самым труднодоступным богатством планеты, — надо знать, как она образуется. В 1932 году была опубликована классическая работа основоположника советской нефтяной геологии Ивана Михайловича Губкина (1871-1939) «Учение о нефти», которая сыграла огромную роль в развитии представлений о происхождении нефти и формировании ее залежей. Он сформулировал четыре этапа образования нефтяных запасов, которые и сегодня лежат в основе научных воззрений о процессах нефтеобразования.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Вопрос смесевых технологий при производстве бензинов давно уже интересует технологов, экологов, энергетиков, автомобилистов и просто любителей всяческих новшеств и современных технологий. Несмотря на множество позитивных моментов, так же как и на наличие определенных недостатков, однозначности в выводах пока еще не присутствует, что оставляет обширные пространства для размышлений и убеждений, похвалы и критики.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • 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


  • В начале нового тысячелетия почти весь мир столкнулся с новой, весьма болезненной проблемой — истощением топливных запасов планеты. Ученые с каждого угла кричали, что через 30 лет на земле не останется ни капли нефти. Но прошло уже 10 лет, и эти крики понемногу улеглись. Были найдены новые месторождения в Саудовской Аравии, в России разведали новые, огромные запасы сибирской и заполярной нефти. Единственная проблема — добраться до них, но учитывая сегодняшнюю стоимость «черного золота» на мировом рынке, это не будет составлять особого труда.
    Но беда, как известно, не приходит одна. С топливной проблемой пришла проблема загрязнения окружающей среды обитания человека. Продукты сгорания бензина и дизтоплива стали настолько насыщать атмосферу Земли, что экологи забили тревогу. Их главный девиз — «Парниковый эффект!» К сожалению, они до сих пор не могут определиться, чем он грозит нашей планете — глобальным потеплением или новым ледниковым периодом. Впрочем, одно не исключает другое. Сначала довольно сильно потеплеет, арктические льды растают, опять понизят температуру, но настолько сильно, что 2/3 суши (по самым пессимистическим прогнозам) покроется снегом и льдом.
    Что же делать? Отказаться от автомобильного транспорта и вообще от использования нефти и нефтепродуктов? В данный исторический отрезок времени это даже не теория, а какая-то фантазия Гринписа, если не сказать больше. Но нам надо как-то сберечь природу и при этом не нанести вреда экономике, как в мировом масштабе, так и в масштабе отдельной страны. И тут, к огромной радости почти всех экологов (почему почти — будет сказано ниже) на мировую топливную арену семимильными шагами выходит новое горючее — биодизель.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...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


  • Ситуация с термоядерной энергетикой сегодня довольно любопытна и имеет общие черты с начинавшейся некогда «космической гонкой». Открытие способа, открывающего доступ к неограниченному источнику энергии, казалось бы, уже «витает в воздухе». Уже всерьёз проектируются термоядерные электростанции. Уже почти видна финишная ленточка и вопрос лишь в том, кто успеет раньше. Руководители развитых государств ревностно следят за «успехами» конкурентов в этой области и боятся остаться «не солоно хлебавши». Эти страхи умело эксплуатируют крупные исследовательские центры, работающие по данной проблеме, добиваясь щедрого финансирования. Вот-вот и пресса возвестит об открытии века...



  • 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


  • Сначала приведем высказывание российского геофизика Е.П. Борисенкова о прошлом человечества:
    «Причины гибели или упадка некоторых цивилизаций, а также многие неблагоприятные социальные явления в период средневековья так же, как и в древней истории, были связаны с экологией.
    Если мышление человека античности в ряде случаев было настолько эгоистичным, что, несмотря на свои выдающиеся по тому времени научные и естественные познания, он не думал о связи между лесом, водой, почвой и последствиями своей деятельности, то и в период средневековья человечество ушло от этого уровня понимания не очень далеко».

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Непредельные углеводороды в небольшом количестве (около 5%) являются практически единственным не содержащимся в природной нефти классом соединений, образующимся в заметных количествах при проведении процесса на кобальтовых катализаторах. Их содержание в нефти не нормируется, а их получение является одной из основных целей нефтехимической переработки природной нефти.
    Таким образом, по всем показателям, определяемым стандартом, СЖУ (синтетические жидкие углеводороды) могут быть отнесены к наиболее ценным сортам нефти. С экономической точки зрения наиболее рациональным использованием СЖУ была бы их раздельная транспортировка с промыслов как более ценного и дорогостоящего продукта, особенно с точки зрения отсутствия серосодержащих соединений и высокой концентрации легких (светлых) фракций.

    • Страницы
    • 1
    • 2