Методът за осигуряване на подобрено изгаряне с участието на въглеводородни съединения. Пиротехническа химия: Въведение в ракетна технология - Федс v.i. Изисквания за разработения двигател

В повечето устройства, които генерират енергия поради изгаряне, се използва методът за горене на горивото. Въпреки това, съществуват две обстоятелства, когато може да е желателно или необходимо за използването на не-въздух, но друг окислен агент: 1), ако е необходимо да се генерира енергия на такова място, където захранването на въздуха е ограничено, например, под вода или високо над земната повърхност; 2) Когато е желателно да се получи много голямо количество енергия от компактните си източници за кратко време, например, в експлозивите на пистолета, в инсталации за въздухоплавателни средства за излитане (ускорители) или в ракети. В някои такива случаи по принцип може да се използва въздух, предварително компресиран и съхранен в съответните съдове под налягане; Въпреки това, този метод често е непрактичен, тъй като теглото на цилиндрите (или други видове съхранение) е около 4 kg на 1 kg въздух; Теглото на контейнера за течен или твърд продукт е 1 kg / kg или дори по-малко.

В случая, когато се прилага малко устройство и фокусът е върху простотата на дизайна, например в касетите на огнестрелни оръжия или в малка ракета, твърдо гориво, което съдържа тясно смесено гориво и окислител. Течните горивни системи са по-сложни, но имат две специфични предимства в сравнение с твърдите горивни системи:

1. Течността може да се съхранява в съда от лек материал и да се затегне в горивната камера, чиито размери трябва да бъдат изпълнени само с изискването за осигуряване на желаната скорост на горене (твърда техника в горивна камера с високо налягане, като цяло, като цяло, Следователно незадоволително; следователно, всичко това натоварване на твърдо гориво от самото начало трябва да бъде в горивната камера, което следователно трябва да бъде голямо и трайно).
2. Скоростта на генериране на енергия може да бъде променена и регулируема чрез подходящо промяна на скоростта на потока на течността. Поради тази причина, комбинацията от течни окислители и запалими се използват за различни относително големи ракетни двигатели, За двигатели на подводници, торпеда и др.

Идеалният течен окислител трябва да има много желани свойства, но следващите три са най-важни от практическа гледна точка: 1) разпределяне на значително количество енергия по време на реакция, 2) сравнителна устойчивост на удара и повишени температури и 3) ниски производствени разходи . Въпреки това е желателно окислителният агент да няма корозивни или токсични свойства, за да реагира бързо и да притежава подходящи физични свойства, като например ниска точка на замръзване, висока точка на кипене, висока плътност, нисък вискозитет и т.н., когато се използва като неразделна част От ракетата горивото е особено важно и достиганата температура на пламъка и средното молекулно тегло на горивните продукти. Очевидно нито едно химично съединение не може да задоволи всички изисквания за идеалния окислител. И много малко вещества, които изобщо най-малко имат желана комбинация от свойства, и само три от тях са открили някои приложения: течен кислород, концентрирана азотна киселина и концентриран водороден пероксид.

Водородният пероксид има недостатъка, че дори при 100% концентрация съдържа само 47 тегл.% Кислород, който може да се използва за изгаряне на гориво, докато в азотна киселина съдържанието на активния кислород е 63.5%, а за чист кислород е възможно Дори 100% употреба. Този недостатък се компенсира от значително освобождаване на топлината при разлагане на водороден пероксид във вода и кислород. Всъщност, силата на тези три окислители или сила на тягата, разработени от теглото на тях, във всяка специфична система и с всякаква форма на гориво може да варира с максимум 10-20% и следователно селекцията на окисляващ агент За двукомпонентна система обикновено се определя от други, съображения експериментални изследвания водороден пероксид като източник на енергия е доставен в Германия през 1934 г. в търсенето на нови видове енергия (независим въздух) за движение на подводници, тази потенциална военна Приложението стимулира индустриалното развитие на електрохимчевия метод в Мюнхен (EW M.) върху концентрацията на водороден пероксид за получаване на водни разтвори с висока крепост, която може да бъде транспортирана и съхранявана с приемлива ниска скорост на разлагане. Първо, 60% воден воден разтвор е произведен за военни нужди, но по-късно тази концентрация е повдигната и 85% пероксид започна да получава. Увеличаването на наличието на високо концентриран водороден пероксид в края на тридесетте години на сегашния век доведе до използването му в Германия по време на Втората световна война като източник на енергия за други военни нужди. По този начин се използва водороден пероксид през 1937 г. в Германия като спомагателни средства в горивото за двигатели и ракети на въздухоплавателни средства.

Силно концентрираните разтвори, съдържащи до 90% водороден пероксид, също са направени в индустриален мащаб до края на Втората световна война чрез биволско електро-химическо сътрудничество в САЩ и "V. Laporte, Ltd. Във Великобритания. Изпълнението на идеята за процеса на генериране на тягова енергия от водороден пероксид в по-ранен период е представен в схемата на Lesholm, предложена чрез производството на енергия чрез термично разлагане на водороден пероксид, последвано от изгаряне на гориво в получения кислород. На практика обаче тази схема очевидно не се използва.

Концентрираният водороден пероксид може също да бъде използван като еднокомпонентно гориво (в този случай се подлага на разлагане под налягане и образува газообразна смес от кислород и прегрята пара) и като окисляващ агент за изгаряне на гориво. Механичната еднокомпортна система е по-лесна, но дава по-малко енергия на единица тегло на горивото. В двукомпонентна система е възможно първо да се разложи водороден пероксид и след това да изгори горивото в продуктите за горещо разлагане, или да се въведат и двете течности в реакцията директно без предварително разлагане на водороден пероксид. Вторият метод е по-лесен за механично подреждане, но може да е трудно да се осигури запалване, както и еднакво и пълно изгаряне. Във всеки случай, енергията или тягата се създават чрез разширяване на горещите газове. Различни видове Ракетни двигатели, базирани на действието на водороден пероксид и се използват в Германия по време на Втората световна война, са много подробно описани от Уолтър, което е пряко свързано с развитието на много видове бойни нужди на водороден пероксид в Германия. Материалът, публикуван от тях, също е илюстриран от редица чертежи и фотографии.

ефекта на силен катализатор. Една десет хиляди част от цианидски калий почти напълно унищожава каталитичното действие на платина. Бавно забавя разграждането на пероксид и други вещества: серугрий, стрикин, фосфорна киселина, натриев фосфат, йод.

Много свойства на водородния пероксид се изучават подробно, но има и тези, които все още остават загадка. Разкриването на нейните тайни има пряко практическо значение. Преди пероксид е широко използван, е необходимо да се реши старият спор: какъв е пероксидът - експлозивен, готов да експлодира от най-малкия шок или безвредна течност, която не изисква предпазни мерки в обращение?

Химически чист водороден пероксид е много стабилно вещество. Но когато замърсяването започва да се разлага насилствено. И химиците пред инженерите: Можете да носите тази течност на всяко разстояние, имате нужда само от такава, така че да е чист. Но това може да бъде замърсен по пътя или когато се съхранява, какво да се направи тогава? Химиците отговориха на този въпрос: Добавете малък брой стабилизатори, катализаторски отрови в него.

Веднъж, по време на Втората световна война, възникна такъв случай. На жп гарата стоеше резервоар с водороден пероксид. От неизвестни причини температурата на течността започна да нараства и това означаваше, че верижната реакция вече е започнала и заплашва експлозия. Резервоарът се полива със студена вода и температурата на водороден пероксид е упорито повдигана. След това резервоарът се излива няколко литра със слаб воден разтвор на фосфорна киселина. И температурата бързо падна. Експлозията е предотвратена.

Класифицирано вещество

Кой не виждаше стоманените цилиндри, боядисани в синьо, в което се транспортира кислород? Но малко хора знаят колко такъв транспорт е нерентабилен. Цилиндърът е поставен малко повече от осем килограма кислород (6 кубични метра) и тежи един само на цилиндър над седемдесет килограма. Така трябва да транспортирате около 90 / за безполезни товари.

Това е много по-изгодно да се носи течен кислород. Факт е, че в цилиндъра кислород се съхранява под високо налягане-150 атмосфера, така че стените са направени доста трайни, дебели. Съдове за транспортиране на течен кислород по-тънък и тежат по-малко. Но при транспортиране на течен кислород, той непрекъснато се изпарява. В малки плавателни съдове, 10 - 15% кислород изчезва на ден.

Водородният пероксид свързва предимствата на компресиран и течен кислород. Почти половината от теглото на пероксида е кислород. Загубите на пероксид с подходящо съхранение са незначителни - 1% годишно. Има пероксид и още едно предимство. Компресиран кислород трябва да се инжектира в цилиндри с мощни компресори. Водородният пероксид е лесен и просто излива в съдовете.

Но кислородът, получен от пероксид, е много по-скъп от компресиран или течен кислород. Използването на водороден пероксид е оправдано само когато sobat

икономическата активност се оттегля до фона, където основното е компактност и ниско тегло. На първо място, това се отнася до реактивна авиация.

По време на Втората световна война името "водороден пероксид" изчезва от лексикона на воюващите държави. В официалните документи, това вещество започва да се обажда: Инголин, компонент Т, бъбречен, аурол, хеликоп, субсидиране, тимол, оксилин, неутралин. И само няколко знаеха това

всички тези псевдоними на водороден пероксид, неговите класифицирани имена.

Какво я прави да се класифицира водороден пероксид?

Факт е, че той започва да се използва в течни реактивни двигатели - EDD. Кислородът за тези двигатели е в втечнен или под формата на химични съединения. Поради това, горивната камера се оказва възможно да се подаде много голямо количество кислород на единица време. И това означава, че можете да увеличите мощността на двигателя.

Първият боен самолет с течни реактивни двигатели се появи през 1944 година. Като гориво в смес се използва пилешки алкохол с хидразин хидрат, като около 80% водороден пероксид се използва като окисляващ агент.

Пероксидът е намерил използването на дългосрочни реактивни снаряди, които германците стреляха в Лондон през есента на 1944 година. Тези машинни двигатели са работили върху етилов алкохол и течен кислород. Но в снаряда също беше спомагателен двигател, шофиране гориво и оксидативни помпи. Този двигател е малка турбина - работи в водороден пероксид, по-точно върху сместа от газови газове, образувана по време на разграждането на пероксид. Неговата сила е 500 литра. от. - Това е повече от мощността на 6 тракторни двигателя.

Пероксид работи на човек

Но наистина широко разпространено използване на водороден пероксид, намерен в следвоенните години. Трудно е да се назове този клон на технологията, където няма да се използва водороден пероксид или неговите производни: натриев пероксид, калий, барий (виж 3 стр. Калъфи на този дневник).

Химиците използват пероксид като катализатор при получаване на много пластмаси.

Строителите с водороден пероксид получават порест бетон, така нареченият аериран бетон. За това се добавя пероксид към бетонната маса. Кислородът, образуван по време на неговото разлагане, прониква в бетона и се получават мехурчета. Кубичният метър на такъв бетон тежи около 500 кг, т.е. два пъти по-светлата вода. Порест бетон е отличен изолационен материал.

В сладкарската индустрия водородният пероксид изпълнява същите функции. Само вместо бетонната маса, тя простира тестото, добре заместване на содата.

В медицината, водородният пероксид отдавна се използва като дезинфектант. Дори в пастата за зъби, която използвате, има пероксид: неутрализира устната кухина от микробите. И наскоро, неговите производни са твърд пероксид - открит ново приложение: една таблетка от тези вещества, например, изоставена във вана с вода, го прави "кислород".

В текстилната индустрия, с помощта на пероксид, тъканите са избелени, в храни - мазнини и масла, на хартия - дърво и хартия, в рафинирането на маслото, добавете пероксид към дизеловото гориво: подобрява качеството на горивото и т.н. .

Твърд пероксид се използва за гмуркане от изолационни газови маски. Абсорбиращ въглероден диоксид, пероксид, отделен кислород, необходим за дишане.

Всяка година водородният пероксид завладява всички нови и нови приложения. Наскоро се счита за незнателно за използване на водороден пероксид по време на заваряване. Но всъщност, в практиката за ремонт има такива случаи, когато обемът на работата е малък, а счупената кола е някъде в дистанционно или труднодостъпна зона. След това, вместо обемистен генератор на ацетилен, заварчикът отнема малък бензо-резервоар и вместо тежък кислороден цилиндър - преносим ne] записващо устройство. Водороден пероксид, напълнен в това устройство, се доставя автоматично във фотоапарата със сребърна мрежа, разлага и отделеният кислород отива към заваряване. Цялата инсталация се поставя в малък куфар. Това е просто и удобно

Нови открития в химията наистина са направени в ситуацията, която не е много тържествена. В долната част на епруветката, в окуляра на микроскоп или в горещ тигел, се появява малка бучка, може би капка, може би зърно от ново вещество! И само химикът може да види прекрасните му свойства. Но в това е, че истинската романтика на химията е да предскаже бъдещето на новооткрито вещество!

Водороден пероксид H 2O 2 - най-простото представяне на пероксида; Висококипящ окислен агент или еднокомпонентно ракетно гориво, както и източник на пари за задвижване на TNA. Използва се под формата на воден разтвор високо (до 99%) концентрация. Прозрачна течност без цвят и мирис с вкус "метал". Плътността е 1448 kg / m3 (при 20 ° C), t pl ~ 0 ° C, ting от ~ 150 ° C. Слабо токсични, при изгаряне, причинява изгаряния, с някои органични вещества образуват експлозивни смеси. Чистите решения са доста стабилни (скоростта на разлагане обикновено не надвишава 0,6% годишно); При наличие на следи от редица тежки метали (например, мед, желязо, манган, сребро) и други примеси, разлагането се ускорява и могат да се преместят в експлозия; Да се \u200b\u200bувеличи стабилността по време на дългосрочно съхранение в водороден пероксид Въвеждат се стабилизатори (фосфор и калай съединения). Под влиянието на катализатори (например продукти от корозия на желязо) разлагане водороден пероксид Кислородът и водата вървят с освобождаването на енергия, докато температурата на реакционните продукти (пара) зависи от концентрацията водороден пероксид: 560 ° С при 80% концентрация и 1000 ° С при 99%. Това е най-добре съвместимо с неръждаема стомана и чист алуминий. В индустрията се получава чрез хидролиза на носещата киселина Н2S2O8, която се образува по време на електролизата на сярна киселинаН Н2S04. Концентриран водороден пероксид Намерено е широко разпространено използване в ракетна технология. Водороден пероксид Това е източник на парогаза за TNA задвижване до ред (FAU-2, "REDSTONE", "Викинг", "Изток" и др.), Ракетен горивен окислител в ракети (черна стрелка и др.) И самолет ( 163, X-1, X-15 и др.), Еднокомпонентно гориво в космически двигатели (Soyuz, Union T и др.). Той обещава употребата си в двойка с въглеводороди, пентаборан и берилиев хидрид.

Това проучване би искал да посвети на едно известно вещество. Marylin MONROE и бели нишки, антисептици и пенеиди, епоксидно лепило и реагент за определяне на кръвта и дори аквариумни реагенти и равни аквариумни реагенти и равни аквариумни реагенти. Говорим за водороден пероксид, по-точно за един аспект на неговото прилагане - за нейната военна кариера.

Но преди да продължите с основната част, авторът би искал да изясни две точки. Първото е заглавието на статията. Имаше много възможности, но в крайна сметка беше решено да се възползват от името на една от публикациите, написани от капитан инженера на втория ранг Л.С. Shapiro, като най-ясно отговорно не само съдържание, но и обстоятелства, придружаващи въвеждането на водороден пероксид във военната практика.

Второ - защо авторът се интересува точно това вещество? Или по-скоро - какво точно го интересува? Достатъчно странно, с напълно парадоксалната си съдба на военна област. Това е, че водородният пероксид има цял набор от качества, които изглежда му са го наричали блестяща военна кариера. От друга страна, всички тези качества се оказаха напълно неприложими, за да го използват в ролята на военна доставка. Е, не това го нарича абсолютно неподходящо - напротив, тя е била използвана и доста широка. Но от друга страна, нищо необичайно от тези опити се оказа: водородният пероксид не може да се похвали с такъв впечатляващ запис като нитрати или въглеводороди. Оказа се, че е верен на всичко ... обаче, няма да бързаме. Нека просто разгледаме някои от най-интересните и драматични моменти на военния пероксид и заключенията, които всеки от читателите ще го направят сами. И тъй като всяка история има свой принцип, ние ще се запознаем с обстоятелствата за раждането на наративния герой.

Откриване на професор детайли ...

Извън прозореца стоеше ясен мразовит ден от 1818 година. Група от химически студенти от Парижното политехническо училище бързо напълни публиката. Желаейки да пропуснат лекцията на известния училищна професор и известния сорбон (Университет в Париж) Луинския тенар не беше: Всяка професия беше необичайно и вълнуващо пътуване в света на невероятната наука. И така, отваряне на вратата, професор влезе в публиката на светлопроницателна походка (почит към газовските предци).

Според навика на пъпката на публиката, той бързо се приближи до дългата демонстрационна маса и каза нещо на подготвител Старик Лешо. След това, като се е повишил в отдела, лежи със студенти и нежно започва:

Когато с предната мачта на фрегата, морякът вика "Земя!", И капитанът първо вижда непознатото крайбрежие в пилонова тръба, това е чудесен момент в живота на навигатора. Но не е ли само момент, когато химикът първо открива частиците на нов на дъното на колбата, отчитат всеки, който не е добре познат субстанция?

Tenar се натъкна на отдела и се приближи до демонстрационната маса, която Лешо вече успя да постави просто устройство.

Химията обича простотата, - продължи тенар. - Запомни това, господа. Има само две стъклени плавателни съдове, външни и вътрешни. Между тях сняг: ново вещество предпочита да се появява при ниски температури. Във вътрешния съд се разрежда шест процента сярна киселина е нанит. Сега е почти толкова студено като сняг. Какво се случва, ако се счупих в киселинната щипка бариев оксид? Селфарова киселина и бариев оксид ще произвеждат безвредна вода и бяла утайка - сулфат бариев. Всичко това знае.

Х. 2 SO4 + BAO \u003d BASO4 + H2 O

Публиката беше толкова тихо, че силното дишане на студеното Лашо се чуваше. Tenar, предпазливо разбърквайки стъклена пръчка, бавно, в зърно, излива се в бариев пероксиден съд.

Седиментът, обичайният сулфат бариев, ние филтрираме, - каза професор, сливайки водата от вътрешния съд към колбата.

Х. 2 SO4 + BAO2 \u003d BASO4 + H2 O2

Това е специална вода. Два пъти повече кислород, отколкото в обичайното. Вода - водороден оксид и тази течност е водороден пероксид. Но аз харесвам друго име - "окислена вода". И отдясно на откривателя предпочитам това име.

Когато навигаторът открие непозната земя, той вече знае: някой ден градовете ще растат по него, ще бъдат положени пътища. Ние, химиците, никога не можем да бъдем уверени в съдбата на техните открития. Какво чака ново вещество през века? Може би едната широка употреба като сярна или солна киселина. И може би пълната забрава - без ненужна ...

Аудитория Зарел.

Но тенар продължи:

Въпреки това съм уверен в голямото бъдеще на "окислена вода", защото съдържа голям брой "въздушен живот" - кислород. И най-важното е, че е много лесно да се откроите от такава вода. Вече една от това внушава доверие в бъдещето на "окислена вода". Селско стопанство и занаяти, медицина и фабрика и аз дори не знам, когато използването на "окислена вода" ще намери! Фактът, че днес все още се вписва в колбата, утре може да бъде мощно да се влезе във всяка къща.

Професорният тенар бавно се спусна от отдела.

Наий парижд мечтател ... Убеден хуманист, тенар винаги вярваше, че науката трябва да донесе добро на човечеството, да облекчи живота и да го направи по-лесен и по-щастлив. Дори непрекъснато има примери за точно обратния характер пред очите си, той свещено вярваше в голямо и мирно бъдеще на откриването му. Понякога започвате да вярвате в валидността на изявленията "Щастие - в невежеството" ...

Въпреки това, началото на кариерата на водородния пероксид беше доста спокоен. Работи добре на текстилните фабрики, избелващи нишки и платно; В лаборатории, окисляване на органични молекули и подпомагане на новите, несъществуващи вещества в природата; Той започна да овладее медицинските камери, уверено се доказва като местен антисептик.

Но скоро се оказаха някои отрицателни страниЕдна от тях се оказа ниска стабилност: тя може да съществува само в решения по отношение на малка концентрация. И както обикновено, концентрацията не я подхожда, тя трябва да бъде подобрена. И тук започна ...

... и намери инженер Уолтър

1934 г. в европейската история се оказа, че ще бъде отбелязана с много събития. Някои от тях треперят стотици хиляди хора, други минаха тихо и незабелязано. За първият, разбира се, появата на термина "арийска наука" в Германия може да бъде приписана. Що се отнася до второто, това беше внезапно изчезване на отворено отпечатване на всички препратки към водороден пероксид. Причините за тази странна загуба станаха ясни само след смачкване на "хилядолетието".

Всичко започна с идеята, която дойде в Хелмут Уолтър - собственик на малка фабрика в Кил за производство на точни инструменти, изследователско оборудване и реактиви за германските институции. Той е способен, ерудит и, важното, предприемчивост. Той забеляза, че концентрираният водороден пероксид може да остане доста дълго време в присъствието на дори малки количества стабилизатори, такава като фосфорна киселина или нейните соли. Особено ефективен стабилизатор е киселина на урината: да се стабилизират 30 литра високо концентриран пероксид, е достатъчно 1 g пикочна киселина. Но въвеждането на други вещества, катализаторите на разлагане води до бързо разлагане на веществото с освобождаване на голямо количество кислород. Така тя е забелязана, като се изкушава перспективата за регулиране на процеса на разлагане с доста евтини и прости химикали.

Само по себе си всичко това беше известно дълго време, но освен това Уолтър обърна внимание на другата страна на процеса. Реакционно разлагане на пероксид

2 H. 2 O2 \u003d 2 H2O + O2

Кил е бил пост на немски подводния корабостроител, а идеята за подводния двигател на водородния пероксид завладява Уолтър. Тя привлече новостта си и освен това, инженерът на Уолтър беше далеч от просяк. Той разбра напълно, че в условията на фашистката диктатура, най-краткия път за просперитет - работа за военни отдели.

Още през 1933 г. Уолтър самостоятелно направи проучване на енергийните способности на решенията 2 O2.. Той състави графика на зависимостта на основните термофизични характеристики от концентрацията на разтвора. И това разбрах.

Решения, съдържащи 40-65% n 2 O2., разлагането, се отоплява значително, но не достатъчно за образуване на газ с високо налягане. При разлагане на по-концентрирани топлинни разтвори се подчертава много повече: цялата вода се изпарява без остатък и остатъчната енергия е напълно изразходвана за нагряване на Steamas. И какво все още е много важно; Всяка концентрация съответства на строго определено количество топлинна енергия. И строго определено количество кислород. И накрая, третият - дори стабилизиран водороден пероксид почти мигновено се разлага под действието на калиев перманганизира KMNO 4 Или калций ca (mno 4 )2 .

Уолтър успя да види абсолютно нова област Приложения на вещество, известно повече от сто години. И той проучи това вещество от гледна точка на предвидената употреба. Когато той донесе съображенията си към най-високите военни кръгове, беше получен незабавен ред: да се класифицират всичко, което е някак връзка с водороден пероксид. Отсега нататък техническата документация и кореспонденцията се появиха "аурол", "оксилин", "гориво t", но не добре познат водороден пероксид.

Схематична диаграма на растителна турбина, работеща на "студен" цикъл: 1 - гребащ винт; 2 - скоростна кутия; 3 - турбина; 4 - сепаратор; 5 - Камара на разлагането; 6 - регулиращ клапан; 7-електрическа помпа на пероксиден разтвор; 8 - еластични контейнери с пероксиден разтвор; 9 - Невъзвръщаем клапан за отстраняване на пероксид продуктите на пероксид.

През 1936 г. Уолтър представи първата инсталация на подводния флот, който работи върху посочения принцип, който, въпреки красивия висока температура, имам името "студено". Компактна и светла турбина, разработена в капацитета на щанд от 4000 к.с., напълно обменяйки очакването на дизайнера.

Продуктите на реакцията на разлагане на силно концентриран разтвор на водороден пероксид се подават в турбината, въртяща се през наклонена предавка на витлото и след това се прибират зад борда.

Въпреки очевидната простота на такова решение, имаше проблеми с проблемите (и къде без тях!). Например, беше установено, че прахът, ръжда, алкали и други примеси също са катализатори и рязко (и какво е много по-лошо - непредсказуемо) ускоряване на разграждането на пероксида, отколкото опасността от експлозията. Следователно, еластичните контейнери от синтетичен материал се прилагат за съхраняване на пероксидния разтвор. Такива мощности бяха предвидени да бъдат поставени извън трайния случай, което направи възможно рационално да се използват свободните обеми на интеркострукционното пространство и, в допълнение, за да се създаде подразбор на пероксид преди инсталационната помпа чрез натиск на всмукателната вода .

Но друг проблем беше много по-сложен. Кислородът, съдържащ се в отработените газове, е доста слабо разтворен във вода, а коварно издаде местоположението на лодката, оставяйки марката на повърхността на мехурчетата. И това е въпреки факта, че "безполезният" газ е жизненоважна субстанция за кораба, предназначена да бъде на дълбочина възможно най-много време.

Идеята за използване на кислород, като източник на окисление на горивото, беше толкова очевиден, че Уолтър пое паралелния дизайн на двигателя, който работи върху "горещия цикъл". В това изпълнение, органичното гориво се подава към камерата за разлагане, която е изгоряла преди това за разлика от кислород. Инсталационният капацитет се увеличава драстично и освен това трасето намалява, тъй като продуктът от горенето - въглероден диоксид - значително по-добър кислород се разтваря във вода.

Уолтър да даде доклад в недостатъците на "студения" процес, но оставка с тях, тъй като разбира, че в конструктивни термини такава енергийна инсталация би била по-лесно да бъде по-лесна, отколкото с "горещ" цикъл, което означава, че това означава, че е така Много по-бързо за изграждане на лодка и демонстрира своите предимства.

През 1937 г. Уолтър съобщи резултатите от експериментите си на ръководството на германския флот и увери всички в възможността за създаване на подводници с газови турбини с безпрецедентна скорост на натрупване на подводен ход над 20 възли. В резултат на срещата беше решено да се създаде опитна подводница. В процеса на нейния дизайн, проблемите бяха решени не само с използването на необичайна енергийна инсталация.

По този начин скоростта на проекта на подводния ход направи неприемливи преди това използвани жилищни поглъщания. Филиалите бяха помогнали тук от моряците: в аеродинамичната тръба бяха тествани няколко модела на тялото. В допълнение, двойни възхищения бяха използвани за подобряване на обработката на обработката на волана "Junkers-52".

През 1938 г. в Кил, първата опитна подводница е положена в света с енергийна инсталация при водороден пероксид с преместване от 80 тона, които са получили обозначението V-80. Проведени в 1940 г. тестове буквално зашеметена - относително проста и лека турбина с капацитет от 2000 к.с. позволи на подводницата да развива скорост от 28.1 възел под вода! Вярно е, че е необходимо да се плати за такава безпрецедентна скорост: резервоарът на водородния пероксид е достатъчен за една и половина или два часа.

За Германия по време на Втората световна война подводниците са стратегически, тъй като само с тяхна помощ е възможно да се прилага осезаемо увреждане на икономиката на Англия. Ето защо през 1941 г. започва развитието и след това изграждането на подводница V-300 с пурова турбина, работеща в "горещия" цикъл.

Схематична диаграма на растителна турбина, работеща в "горещ" цикъл: 1 - витков винт; 2 - скоростна кутия; 3 - турбина; 4 - гребащ електрически мотор; 5 - сепаратор; 6 - горивна камера; 7 - изключително устройство; 8 - клапан на гласове на глада; 9 - Камара за разлагане; 10 - Включване на клапаните на дюзите; 11 - трикомпонентен превключвател; 12 - четирикомпонентен регулатор; 13 - Помпа за разтвор на водороден пероксид; 14 - горивна помпа; 15 - водна помпа; 16 - охладител за кондензат; 17 - Кондензатна помпа; 18 - смесителен кондензатор; 19 - събиране на газ; 20 - Компресор на въглероден диоксид

Лодка V-300 (или U-791 - получи такова писмо и цифрово обозначение) моторни инсталации (По-точно три): Walter газова турбина, дизелови двигатели и електрически двигатели. Такъв необичаен хибрид се появи в резултат на разбирането, че турбината всъщност е принудителен двигател. Високата консумация на горивни компоненти е била неезнаконова за отдаване на дълги "празен" преходи или тихо "промъкване" на съдовете на врага. Но това беше просто незаменима за бърза грижа от позицията на атаката, смени на мястото на нападение или други ситуации, когато "миришеше".

U-791 никога не е завършен и веднага поставени четири пилотни подводници на два епизода - WA-201 (WA - Walter) и WK-202 (WK - Walter-Krupp) на различни корабостроителни фирми. В своите енергийни инсталации те са идентични, но се отличават с оперение и някои елементи на рязане и корпус. От 1943 г. започнаха тестовете им, които бяха трудни, но до края на 1944 година. Всички основни технически проблеми бяха зад тях. По-специално, U-792 (WA-201 Series) е тестван за пълен навигационен диапазон, когато има запас от водороден пероксид 40 т, той е почти четири часа и половин час под лагерната турбина и четири часа поддържат скоростта от 19.5 възел.

Тези цифри бяха толкова ударени от ръководството на crymsmarine, което не чака края на тестването опитни подводници, през януари 1943 г. индустрията е издала заповед за изграждане на 12 кораба от две серии - XVIIB и XVIIG. С преместване от 236/259 t, те имат дизелово-електрическа инсталация с капацитет 210/77 к.с., позволено да се движат със скорост от 9/5 възела. В случай на бойна нужда, два PGTU с общ капацитет от 5000 к.с., който позволява да се развие скоростта на подводницата в 26 възли.

Фигурата е условно, схематично, без съответствие с скалата, е показано устройството на подводницата с PGTU (една от тези инсталации е изобразена). Някои нотации: 5 - горивна камера; 6 - изключително устройство; 11 - пероксидна разлагаща камара; 16 - трикомпонентна помпа; 17 - горивна помпа; 18 - водна помпа (въз основа на материалите http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/korabli_vmf_velikoy_otechestvennoy_voynyi_1972/v_nadejde_na_totalnuyu_naynu)

Накратко, работата на ПГТУ разглежда по този начин. С помощта на тройна помпа за храна дизелово гориво, водороден пероксид и чиста вода през 4-позиция регулатор за подаване на сместа в горивната камера; Когато помпата работи 24 000 rpm. Потокът на сместа достига следните обеми: гориво - 1,845 кубични метра / час, водороден пероксид - 9.5 кубични метра / час, вода - 15.85 кубични метра / час. Дозирането на трите специфични компоненти на сместа се извършва с помощта на 4-позиция регулатор на захранването на сместа в тегловното съотношение 1: 9: 10, което също регулира 4-тия компонент - морска вода, компенсира разликата в. \\ T Тегло на водороден пероксид и вода в регулиращите камери. Регулируемите елементи на 4-позиционния регулатор бяха задвижвани от електрически двигател с капацитет 0.5 HP И осигури необходимата консумация на сместа.

След 4-позиция регулатор, водороден пероксид влезе в камерата на каталитичната разлагане през отворите в капака на това устройство; На ситото, от което има катализатор - керамични кубчета или тръбни гранули с дължина около 1 cm, импрегнирана с разтвор на калциев перманганат. Паркз се нагрява до температура от 485 градуса по Целзий; 1 kg катализаторни елементи преминават до 720 kg водороден пероксид на час при налягане от 30 атмосфера.

След камерата за разлагане тя влезе в горивна камера с високо налягане, изработена от издръжлива стомана. Входните канали сервират шест дюзи, страничните отвори, от които се сервират да преминат парахода, и централната - за гориво. Температурата в горната част на камерата достига 2000 градуса по Целзий и в дъното на камерата намалява до 550-600 градуса поради инжекцията в горивната камера на чистата вода. Получените газове бяха подавани до турбината, след което прекараха задурената смес до кондензатора, монтирана на корпуса на турбината. С помощта на система за охлаждане на водата температурата на изходната температура спадна до 95 градуса по Целзий, кондензатът се събира в кондензатния резервоар и с помпа за селекция на кондензат, течеше в хладилници с морска вода, използвайки потока морски прием, когато лодката се движи, когато лодката се движи, когато лодката се движи в подводното положение. В резултат на карането на хладилника, температурата на получената вода намалява от 95 до 35 градуса по Целзий и тя се връща през тръбопровода като чиста вода за горивната камера. Останките от газовата смес под формата на въглероден диоксид и пара под налягане 6 атмосферите са взети от кондензатния резервоар с газов сепаратор и се отстраняват зад борда. Въглеродният диоксид беше сравнително разтварян в морската вода, без да остави забележима писта на повърхността на водата.

Както може да се види, дори в такава популярна презентация, PGTU не изглежда просто устройствоТова изискваше участието на висококвалифицирани инженери и работници за нейното изграждане. Изграждането на подводници с PGTU е проведено в съответствие с абсолютната секретност. Корабите позволяват строго ограничен кръг от лицата по списъци, договорени в най-високите случаи на Wehrmacht. В контролно-пропускателните пунктове стояха жандармери, преместени във формата на пожарникарите ... паралелно, производствените мощности се увеличават. Ако през 1939 г. Германия произвежда 6800 тона водороден пероксид (по отношение на 80% разтвор), след това през 1944 г. вече 24 000 тона и допълнителен капацитет е построен с 90 000 тона годишно.

Няма да има пълноправни военни подводници с ПГТУ, без да има опит в своята бойна употреба, бруто адмирал Denitz излъчване:

Денят идва, когато декларирам Чърчил нова подводна война. Подводният флот не беше счупен от удари от 1943 година. Той стана по-силен от преди. 1944 г. ще бъде трудна година, но година, която ще постигне голям напредък.

Чудя се дали Карл Дениц припомни тези силни обещания за тези 10 години, които трябваше да се спъне в затвора Шпандау в изречението на трибунала Nureberg?

Крайният на тези обещаваща подводница е плачевен: за цялото време само 5 (според други данни - 11) лодки с PGTU Walter, от които са тествани само три и са записани в бойната състав на флота. Нямайки екипаж, който не е извършил нито един боен изход, те са били наводнени след предаването на Германия. Две от тях, наводнени в плитка зона в британската окупационна зона, по-късно бяха повдигнати и изпратени: U-1406 в САЩ и U-1407 до Великобритания. Там експертите внимателно проучиха тези подводници, а британците дори проведоха тестове за мъчения.

Нацистко наследство в Англия ...

Уолтър лодките, транспортирани до Англия, не отиде на метален скрап. Напротив, горчивият опит на двете от миналото на световните войни на морето вдъхновява в британското убеждение в безусловния приоритет на анти-подводните сили. Сред другите адмиралтейства, въпросът за създаването на специален анти-подводни пл. Предполага се, че ги разполага с подходи към базите данни на врага, където трябваше да атакуват вражеските подводници с изглед към морето. Но за това, самите анти-подводни подводници трябва да имат две важни качества: способността да бъде тайно под носа на противника за дълго време и поне накратко развиват високи скорости за бързо сближаване с врага и внезапната атака. И германците ги представиха с добро гърба: рап и газова турбина. Най-голямо внимание беше насочено към Пгту, като напълно автономна система, която освен това осигуряваше наистина фантастични подводни скорости за това време.

Германският U-1407 бе придружен в Англия от германския екипаж, който беше предупреден за смърт във всеки саботаж. Там също доставил Helmut Walter. Възстановеният U-1407 е кредитиран на флота под името "метеорит". Тя служи до 1949 г., след което е бил отстранен от флота и през 1950 г. демонтирани за метал.

По-късно през 1954-55 Британците са построени два от един и същ вид експериментален PL "Explorer" и "Eccalibur" на собствения си дизайн. Въпреки това, промените се отнася само до външния вид и вътрешното оформление, както и за PSTU, тогава тя остава почти в девствена форма.

И двете лодки не се превърнаха в предмотори на нещо ново в английската флота. Единственото постижение - 25-те възли на подводното движение, получени върху тестовете на "изследовател", които дадоха на британците причината отрича целия свят за техния приоритет на този световен рекорд. Цената на този запис е и запис: постоянни неуспехи, проблеми, пожари, експлозии доведоха до факта, че повечето Те прекарваха време в докове и семинари по ремонт, отколкото в походи и тест. И това не преброява чисто финансовата страна: един час на изследовател представлява 5000 паунда стерлинги, които по това време е 12,5 кг злато. Те бяха изключени от флота през 1962 г. (Explorer) и през 1965 г. ("eccalibur") в продължение на години с убийствена характеристика на една от британските подводници: "Най-доброто нещо, свързано с водородния пероксид, е да се интересувате от потенциалните си опоненти!"

... и в СССР]
Съветският съюз, за \u200b\u200bразлика от съюзниците, лодките на серията XXVI не отидоха, както не получи и техническа документация За тези развития: "съюзниците" остават лоялни за себе си, отново скриха подредено парче. Но информацията и доста обширна, за тези неуспешни новости на Хитлер в СССР. Тъй като руснаците и съветските химици винаги вървяха в преден план на световната химическа наука, решението за проучване на възможностите на такъв интересен двигател на чисто химична основа бе направен бързо. Разузнавателните органи успяха да намерят и събират група немски специалисти, които преди това са работили в тази област и изразиха желанието да ги продължат на бившия опонент. По-специално, такова желание е изразено от един от депутатите на Хелмут Уолтър, някои френски статителски. Stttski и група "Техническа разузнаване" за износа на военни технологии от Германия под ръководството на адмирал L.A. Коршунова, намерена в Германия, фирмата Brunetra-Kanis Rider, която е селекция в производството на турбини Walter инсталации.

За да копирате немската подводница с мощността на Уолтър, първо в Германия, а след това в СССР под ръководството на A.A. Антипина е създадена от Бюрото Антипина, организацията, от която усилията на главния дизайнер на подводници (капитан I ранг а. А. Антипина) са формирани от LPM "Rubin" и SPMM "Малахит".

Задачата на Бюрото беше да изучава и възпроизвежда постиженията на германците на нови подводници (дизел, електрически, пара-буба), но основната задача беше да се повторят скоростите на немските подводници с цикъл на Уолтър.

В резултат на извършената работа е възможно напълно да се възстанови документацията, да се произвежда (частично от немски, частично от новоизработени възли) и да тества инсталирането на парабургера на германските лодки на серията XXVI.

След това беше решено да се изгради съветска подводница с двигателя на Уолтър. Темата за развитието на подводница с PGTU WALTER получи проект 617.

Александър Таклин, описващ биографията на Антипина, написа:

"... Това беше първата подводница на СССР, която пресече 18-нодната стойност на подводната скорост: в продължение на 6 часа, нейната подводна скорост е повече от 20 възли! Случаят предвижда увеличение на дълбочината на гмуркане два пъти, т.е. до дълбочина 200 метра. Но основното предимство на новата подводница е нейната енергийна обстановка, която е невероятна по време на иновациите. И това не е случайно посещението на тази лодка от академиците I.V. Курчатов и чл. Александров - подготовка за създаването на ядрени подводници, те не биха могли да се запознаят с първата подводница в СССР, която имаше турбинна инсталация. Впоследствие много конструктивни решения бяха привлечени в развитието на атомните енергийни растения ... "

C-99 се счита за опитен от самото начало. Той разработи решения на въпроси, свързани с висока скорост на подводите: форма на тялото, управляемост, стабилност на движението. Данните, натрупани по време на нейната работа, позволяват рационално да проектират атомите от първо поколение.

През 1956 - 1958 г. големи лодки са проектирани 643 с повърхностно преместване през 1865 тона и вече с два PSTU, които трябваше да осигурят лодка под водата в 22 възела. Въпреки това, поради създаването на проекта за скица на първите съветски подводници с атомния електроцентрали Проектът беше затворен. Но проучванията на лодката на PSTU C-99 не са спрели и са били прехвърлени в посока на разглеждане на възможността за използване на двигателя на Уолтър в развитите гигант T-15 торпедо с атомна такса, предложена от захарта, за да се унищожат военноморските бази данни и САЩ пристанища. Т-15 трябваше да има дължина 24 м, диапазон на гмуркане до 40-50 мили и носят арконуклейската бойна глава, която може да предизвика изкуствени цунами да унищожи крайбрежните градове на САЩ. За щастие и от този проект също отказа.

Опасността от водороден пероксид не е провал да повлияе на съветския флот. На 17 май 1959 г. възникна инцидент - експлозия в машинното отделение. Лодката по чудо не умре, но възстановяването й се счита за неподходящо. Лодката бе предадена за метален скрап.

В бъдеще PGTU не е получил разпространение в подводната корабостроене или в СССР или в чужбина. Успехите на ядрената енергия правят възможно по-успешно решаване на проблема с мощните подводни двигатели, които не изискват кислород.

Следва продължение…

Ctrl. Inter.

Забелязах OSH. BKU. Маркирайте текста и кликнете върху Ctrl + Enter.

1 .. 42\u003e .. \u003e\u003e Следващ
Ниска температура на замръзване на алкохол ви позволява да я използвате в широка гама от температури на околната среда.
Алкохолът се произвежда в много големи количества и не е недостатъчен запалим. Алкохолът има агресивно въздействие върху структурните материали. Това ви позволява да прилагате относително евтини материали за алкохолни танкове и магистрали.
Метилов алкохол може да служи като заместител на етилов алкохол, който дава малко по-лошо качество с кислород. Метилов алкохол се смесва с етил във всякакви пропорции, което дава възможност да се използва с липса на етилов алкохол и да се добави към слайд в гориво. Горивото, основано на течен кислород, се използва почти изключително в дълги гарнитури, позволяващи и дори, поради по-голямо тегло, изискващо ракетно зареждане с компоненти на мястото на стартиране.
Водороден пероксид
H2O2 водороден пероксид (т.е. 100% концентрация) в техниката не се прилага, тъй като е изключително нестабилен продукт, способен на спонтанно разлагане, лесно се превръща в експлозия под влиянието на всички, привидно незначителни външни влияния: въздействие, осветление, най-малкото замърсяване от органични вещества и примеси на някои метали.
В ракетна технология "прилагат по-устойчиви висококачествени обучени (най-често 80"% концентрации) разтвори на изпомпване на водород във вода. За увеличаване на устойчивостта на водороден пероксид, се добавят малки количества вещества, предотвратяват неговото спонтанно разлагане (например фосфорна киселина). Използването на 80 "% водороден пероксид изисква понастоящем приема само конвенционални предпазни мерки, необходими при работа със силни окислители. Водороден пероксид такава концентрация е прозрачна, леко синкав течност с температура на замръзване -25 ° C.
Водороден пероксид, когато е разложен върху кислород и водни двойки, подчертава топлина. Това освобождаване на топлина се обяснява с факта, че топлината на образуването на пероксид е 45.20 kcal / g-mol,
126
GL. IV. Двигатели за гориво
времето, когато топлината на образуването на вода е равно на 68.35 kcal / g-mol. Така, с разлагане на пероксида съгласно формулата H2O2 \u003d --H2O + V2O0, химическата енергия се подчертава, еднаква разлика 68.35-45,20 \u003d 23.15 kcal / g-mol, или 680 kcal / kg.
Концентрацията на водороден пероксид 80е / oog има способността да се разлага в присъствието на катализатори с топлинно освобождаване в количеството от 540 kcal / kg и с освобождаване на свободен кислород, който може да се използва за окисление на горивото. Водородният пероксид има значително специфично тегло (1.36 kg / l за концентрации от 80%). Невъзможно е да се използва водороден пероксид като охладител, защото когато се нагрява, не кипи, но веднага се разлага.
Неръждаема стомана и много чиста (с съдържание на примеси до 0,51%) алуминий може да служи като материали за резервоари и тръбопроводи на двигатели, работещи на пероксид. Напълно неприемливо използване на мед и други тежки метали. Мед е силен катализатор, който допринася за разграждането на водород перокси. Някои видове пластмаси могат да бъдат приложени за уплътнения и уплътнения. Проникването на концентриран водороден пероксид върху кожата причинява тежки изгаряния. Органични вещества, когато водородният пероксид падне върху тях.
Гориво на базата на водороден пероксид
Въз основа на водороден пероксид бяха създадени два вида горива.
Горивото от първия тип е горивото на отделен фураж, при който кислород се освобождава при разлагане на водороден пероксид, за да се изгори горивото. Пример за това е горивото, използвано в двигателя на въздухоплавателното средство, описано по-горе (стр. 95). Състои се от водороден пероксид от 80% концентрация и смес от хидразин хидрат (N2H4H2O) с метилов алкохол. Когато се добави специалният катализатор, това гориво става самозапалване. Сравнително ниска калоричност (1020 kcal / kg), както и малкото молекулно тегло на горивните продукти, определя ниската температура на горене, която улеснява работата на двигателя. Въпреки това, поради ниската калоричност, двигателят има ниско специфично желание (190 kgc / kg).
С вода и алкохол, водороден пероксид може да образува относително устойчиви на експлозия тройни смеси, които са пример за еднокомпонентно гориво. Калоричността на такива експлозионни смеси е сравнително малка: 800-900 kcal / kg. Следователно, като основното гориво за EDD, те едва ли ще се прилагат. Такива смеси могат да се използват в парахода.
2. Модерно гориво Ракетни двигатели
127
Реакцията на разграждането на концентриран пероксид, както вече споменато, се използва широко в ракетна технология за получаване на пари, което е работещ флуорид на турбината при изпомпване.
Известни двигатели, в които топлината на пероксидното разлагане служи за създаване на сила на тягата. Специфичното сцепление на такива двигатели е ниско (90-100 kgc / kg).
За разлагане на пероксид се използват два вида катализатори: течност (разтвор на калиев перманганат KMNO4) или твърдо вещество. Прилагането на последното е по-предпочитано, тъй като прави прекомерна течна катализаторна система към реактора.