Електроцентрала при водороден пероксид. Методът за осигуряване на подобрено изгаряне с участието на въглеводородни съединения. Изисквания за разработения двигател

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.

Разтвори, 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. 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, PSTU не изглежда като просто устройство, което изисква участието на висококвалифицирани инженери и работници за неговото строителство. 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 атомни 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.

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 удовлетворени само от изискването за осигуряване на желаната горивна скорост (техника за взривяване на твърдо вещество в горивната камера под горивната камера. високо наляганеОбщо казано, незадоволително; Следователно, цялото 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 запалим се използва 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 върху 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.

Първата извадка от нашия течен ракетен двигател (EDRD), работещ върху керосин и силно концентриран водороден пероксид, се сглобява и готово за тестове на стойката в MAI.

Всичко започна преди около година от създаването на 3D модели и освобождаването на проектна документация.

Изпратихме готови рисунки на няколко изпълнители, включително основния ни партньор за металообработване "Artmehu". Цялата работа на Камарата беше дублирана и производството на дюзи обикновено се получава от няколко доставчици. За съжаление, тук се сблъскахме с цялата сложност на производството, изглеждаше като прости метални изделия.

Особено усилия трябваше да похарчат за центробежни дюзи за пръскане на горивото в камерата. На 3D модела в контекста те се виждат като цилиндри със сини гайки накрая. И така те гледат в метала (един от инжекторите е показан с отхвърлена гайка, моливият е даден за мащаб).

Вече пишехме за тестовете на инжекторите. В резултат на това много десетки дюзи бяха избрани седем. Чрез тях Керосин ще дойде в стаята. Самите керосинови дюзи са вградени в горната част на камерата, която е газификатор на окислител - зона, където водороден пероксид ще преминава през твърд катализатор и се разлага върху водни пари и кислород. След това получената газова смес също ще отиде в EDD камерата.

За да разберем защо производството на дюзи е причинило такива трудности, е необходимо да се погледне вътре - вътре в канала на дюзата има тик. Това означава, че керосинът, който влиза в дюзата, не е просто точно надолу, но се извива. Винтът Jigger има много малки части и как точно е възможно да се издържи на техния размер, ширината на пропуските, през която керосинът ще тече и спрей в камерата. Обхватът на възможните резултати - от "през \u200b\u200bдюзата, течността не тече изобщо" да се пръска равномерно във всички страни ". Перфектният резултат - керосинът се напръсква с тънка конус. Приблизително същото като на снимката по-долу.

Ето защо получаването на идеална дюза зависи не само от уменията и съвестността на производителя, но и от използваното оборудване и накрая, плитката подвижност на специалиста. Няколко серия от тестове на готови дюзи под различно налягане Нека изберем тези, конусовият спрей, от който е близо до перфектно. На снимката - вихъл, която не е преминала избора.

Нека да видим как изглежда нашият двигател в метала. Тук е покритието на LDD с магистрали за получаване на пероксид и керосин.

Ако вдигате капака, можете да видите, че пероксидните помпи през дългата тръба и през късота керосин. Освен това, керосинът е разпределен над седем дупки.

Към капака е свързан газификатор. Нека го погледнем от камерата.

Фактът, че ние от този момент изглежда е дъното на детайлите, всъщност е неговата горна част и ще бъде прикрепена към капака на LDD. От седемте дупки, керосинът в дюзите се излива в камерата и от осмия (отляво, единственият асиметрично разположен пероксид) на катализатора. По-точно, той не се втурва директно, но чрез специална чиния с микроцели, равномерно разпространение на потока.

В следващата снимка, тази плоча и дюзите за керосина вече са вмъкнати в газификатора.

Почти всички безплатни газификатори ще бъдат включени в твърд катализатор, през който потоците на водород пероксид. Керосинът ще отиде на дюзи без смесване с пероксид.

В следващата снимка виждаме, че газификаторът вече е бил затворен с капак от горивната камера.

През седем дупки, завършващи със специални ядки, керсински потоци и горещ параход ще премине през малките дупки, т.е. Вече разграден върху пероксид на кислород и водна пара.

Сега нека се справим с това къде ще се удавят. И те текат в горивната камера, която е куст цилиндър, където керосинната крем в кислород, загрята в катализатора и продължава да гори.

Загрятите газове ще отидат на дюза, в която се ускоряват до високи скорости. Тук е дюза от различни ъгли. Голяма (стесняване) част от дюзата се нарича предварителна секция, след това се случва критичен участък, а след това разширяващата се част е кортексът.

В резултат на това сглобеният двигател изглежда така.

Въпреки това?

Ние ще произведем поне един случай на платформи от неръждаема стомана и след това да продължим до производството на EDRs от Inkonel.

Внимателният читател ще попита и за кои фитинги са необходими от двете страни на двигателя? Нашето преместване има завеса - течността се инжектира по стените на камерата, така че да не прегрява. В полет завесата ще тече пероксид или керосин (изясняване на резултатите от тестовете) от ракетните резервоари. По време на пожарните тестове на пейката в завеса, керосин, и пероксид, както и вода или нищо, което трябва да се сервира (за къси тестове). Той е за завесата и тези фитинги са направени. Освен това, завесите са две: един за охлаждане на камерата, а другата - предкричната част на дюзата и критичната секция.

Ако сте инженер или просто искате да научите повече от характеристиките и EDD устройството, тогава инженерната бележка е представена подробна за вас.

EDD-100s.

Двигателят е предназначен за запалване на основните конструктивни и технологични решения. Тестовете за двигатели са насрочени за 2016 година.

Двигателят работи върху стабилни компоненти на горивната горива. Изчислената тяга на морското равнище е 100 кг, под вакуум - 120 кг, приблизително специфичен импулс на тягата на морското равнище - 1840 m / s, под вакуум - 2200 m / s, очакваният дял е 0.040 kg / kgf. Действителните характеристики на двигателя ще бъдат усъвършенствани по време на теста.

Двигателят е еднокамерна, състои се от камера, набор от автоматични системи, възли и части от общото събрание.

Двигателят се закрепва директно към лагера през фланеца в горната част на камерата.

Основните параметри на камерата
Гориво:
- окислител - PV-85
- Гориво - TS-1
сцепление, kgf:
- на морско равнище - 100.0
- в празнота - 120.0
Специфична импулсна тяга, m / s:
- на морско равнище - 1840 година
- в празнота - 2200
Втора консумация, kg / s:
- окислител - 0,476
- Гориво - 0.057
Тегловно съотношение на компонентите на горивото (O: D) - 8,43: 1
Окислител Излишък Коефициент - 1.00
Налягане на газ, бар:
- В горивната камера - 16
- През уикенда на дюзата - 0.7
Маса на камерата, kg - 4.0
Вътрешен диаметър на двигателя, mm:
- Цилиндрична част - 80.0
- в областта на режещата дюза - 44.3

Камерата е сглобяема дизайн и се състои от главата на дюза с интегрирана в нея окислител газификатор, цилиндрична горивна камера и профилирана дюза. Елементите на камерата имат фланци и са свързани с болтове.

На главата 88 еднокомпонентни дюзи от реактивни окислители и 7 еднокомпонентни центробежни инжектори за центробези се поставят върху главата. Дюзите са разположени на концентрични кръгове. Всяка горична дюза е заобиколена от десет дюзи на окислителя, оставащият окислител са поставени върху свободно пространство Глави.

Охлаждането на вътрешния камера, двустепенна, се извършва чрез течност (запалим или окислител, изборът ще бъде направен в зависимост от резултатите от тестовете на пейката), влизащи в камерната кухина през две вени на завесата - горната и долната и долната. Горната ремъчна завеса е направена в началото на цилиндричната част на камерата и осигурява охлаждане на цилиндричната част на камерата, долната - е направена в началото на субкритичната част на дюзата и осигурява охлаждане на подкритичната част на дюзата и критичната секция.

Двигателят използва самозапалване на горивни компоненти. В процеса на стартиране на двигателя се подобрява окислителният агент в горивната камера. С разлагането на окислителя в газификатора, температурата му се повишава до 900 K, която е значително по-висока от температурата на самозападването на гориво TC-1 във въздушната атмосфера (500 k). Горивото, доставяно в камерата в атмосферата на горещия окислител, се самостоятелно се размножава, в бъдеще процесът на горене преминава в самоподдържането.

Газификатор на окислител работи върху принципа на каталитично разлагане на високо концентриран водороден пероксид в присъствието на твърд катализатор. Оксид на водород (смес от водна пара и газообразен кислород) е окисляващ агент и влиза в горивната камера.

Основните параметри на газовия генератор
Компоненти:
- стабилизиран водороден пероксид (концентрация на тегло),% - 85 ± 0.5
консумация на водороден пероксид, kg / s - 0,476
Специфично натоварване, (kg / s водороден пероксид) / (kg катализатор) - 3.0
непрекъснато работно време, не по-малко, C - 150
Параметри на парата на изхода от газификатора:
- налягане, бар - 16
- Температура, К - 900

Газификаторът е интегриран в дизайна на главата на дюзата. Нейната чаша, вътрешна и средна дъска образуват газификаторната кухина. Дъните са свързани между горивни дюзи. Разстоянието между дъното се регулира от височината на стъклото. Силата на звука между горивните дюзи се пълни с твърд катализатор.

Резюме. Тъй като размерите на развитите спътници намаляват, става все по-трудно да се изберат моторни инсталации (DF) за тях, като осигуряват необходимите параметри на управляемостта и маневреността. Компресираният газ традиционно се използва за най-малките спътници. За да се повиши ефективността и в същото време намалява разходите в сравнение с хидразиновото отстраняване, се предлага водороден пероксид. Минималната токсичност и малките необходими размери на монтажа позволяват множество тестове в удобни лабораторни условия. Постиженията са описани в посоката на създаване на евтини двигатели и резервоари за гориво с АД-АД.

Въведение

В последните години Изследването на концентриран водороден пероксид се съживява като ракетно гориво за двигатели с различни скали. Пероксидът е най-привлекателен, когато се използва в нови разработки, където предишните технологии не могат да се конкурират директно. Такива разработки са сателитите с тегло 5-50 кг. Като еднокомпонентно гориво, пероксидът има висока плътност (\u003e 1300 kg / кубични метра) и специфичен импулс (UI) във вакуум от около 150 ° С [приблизително 1500 m / s]. Въпреки че е значително по-малка от хидразината UI, приблизително 230 s [около 2300 m / s], алкохол или въглеводород в комбинация с пероксид са способни да повдигат UI в диапазона от 250-300 s [от около 2500 до 3000 m / s ].

Цената е важен фактор тук, тъй като има само смисъл да се използва пероксид, ако е по-евтин, отколкото да се изграждат намалени варианти на класически du технологии. Шистотата е много вероятно да обмисли, че работата с отровни компоненти увеличава развитието, проверката и пускането на системата. Например, за тестване на ракетни двигатели върху отровни компоненти има само няколко щанда и техният брой постепенно намалява. За разлика от това, разработчиците на микросалелит могат сами да развият собствената си пероксидантна технология. Аргументът за безопасност на горивото е особено важен при работа с малко ускорени системи. Много по-лесно е да се правят такива системи, ако можете да извършвате чести евтини тестове. В този случай произшествията и разливите на компонентите на ракетата трябва да се считат за правилни, както например, извънредна ситуация за спиране на компютърна програма, когато го отстранявате. Следователно, когато работите с отровни горива, стандартът са методи на работа, които предпочитат еволюционни, постепенни промени. Възможно е използването на по-малко токсични горива в микростеп да се възползва от сериозни промени в дизайна.

Описаната по-долу работа е част от по-голяма изследователска програма, насочена към изучаване на нови космически технологии за малки приложения. Тестовете са завършени от попълнените прототипи на микросалетелити (1). Подобни теми, които представляват интерес, включват малки запълвания с помпено подаване на гориво за полети до Марс, Луната и обратно с малки финансови разходи. Тези възможности могат да бъдат много полезни за изпращане на малки изследователски апарат за приспадане на траекториите. Целта на тази статия е да се създаде технология DU, която използва водороден пероксид и не изисква скъпи материали или методи за развитие. Критерият за ефективност в този случай е значително превъзходство по отношение на възможностите, предоставени от дистанционното управление върху компресирания азот. Чист анализ на нуждите от микросателит помага да се избегнат ненужни системни изисквания, които увеличават цената му.

Изисквания за двигателната технология

Ако е за електронни системи Обикновено характеристиките се считат за уточнени, след това за du тя изобщо не е. Това се отнася до възможността за съхраняване на орбита, остри включвания и изключване, способността да издържат произволно дълги периоди на бездействие. От гледна точка на инженера на двигателя, дефиницията на задачата включва график, показващ кога и колко време трябва да работи всеки двигател. Тази информация може да бъде минимална, но във всеки случай той намалява инженерните трудности и разходите. Например, AU може да бъде тестван с използване на относително евтино оборудване, ако няма значение за наблюдение на времето на работа на Ду с точност на милисекунди.

Други условия, обикновено намаляващи системата, могат да бъдат, например, необходимостта от точно предсказване на тягата и специфичния импулс. Традиционно, такава информация направи възможно прилагането на точно изчислена корекция на скоростта с предварително определено време на работа на ДУ. Като се има предвид съвременното ниво на сензори и изчислителни възможности на борда на сателита, има смисъл да се интегрира ускорението, докато се достигне определена промяна в скоростта. Опростените изисквания ви позволяват да намалите индивидуалните развития. Възможно е да се избегне точното под налягане и потоци, както и скъпи тестове във вакуумна камера. Термичните условия на вакуума обаче все още трябва да се вземат под внимание.

Най-лесният двигател Maswer - включете двигателя само веднъж, на ранен етап от сателита. В този случай първоначалните условия и времето на отопление на думите влияят най-малко. Госъди за изтичане на гориво преди и след маневра няма да повлияе на резултата. Такъв прост сценарий може да бъде труден по друг начин, например поради голямата скорост. Ако необходимото ускорение е високо, тогава размерът на двигателя и нейната маса стават още по-важни.

Най-сложните задачи на работата на ДУ са десетки хиляди или повече къси импулси, разделени с часовник или минути на бездействие през годините. Преходни процеси в началото и края на импулса, термични загуби в устройството, изтичане на гориво - всичко това трябва да бъде сведено до минимум или елиминиране. Този тип тяга е типичен за задачата 3-ос стабилизиране.

Проблемът с междинната сложност може да се счита за периодични включвания на ду. Примерите са променя орбита, компенсация на атмосферната загуба или периодични промени в ориентацията на сателита се стабилизира чрез въртене. Такъв начин на работа се среща и в сателити, които имат инерционни маховици или които се стабилизират от гравитационното поле. Такива полети обикновено включват кратки периоди на висока активност DU. Това е важно, защото горещите компоненти на горивото ще загубят по-малко енергия по време на тези периоди на дейност. Можете да използвате повече прости устройстваОтколкото за дългосрочно поддържане на ориентацията, така че тези полети са добри кандидати за използване на евтини ликвидни врати.

Изисквания за разработения двигател

Изискванията за експлоатационния живот също ограничават допустимата маса и размера на моторната инсталация. Например, в случай на еднокомпонентно гориво, добавянето на катализатора може да увеличи експлоатационния живот. Двигателят на ориентационната система може да работи в количество от няколко часа по време на обслужването. Въпреки това, сателитните резервоари могат да бъдат празни за минути, ако има достатъчно голяма промяна на орбитата. За да предотвратите течове и да се осигури плътно затваряне на клапана, дори след като много започват в линиите, няколко клапана поставят подред. Допълнителните клапани могат да бъдат неоправдани за малки спътници.

Фиг. 1 показва това течни двигатели Не винаги е възможно да се намали пропорционално, за използване за малки тягови системи. Големи двигатели Обикновено рейзвайте 10 - 30 пъти повече от теглото им, а този брой се увеличава до 100 за двигатели с ракетни носачки с изпомпване на гориво. Въпреки това, най-малките течни двигатели дори не могат да повишат теглото си.

Двигателите за сателити е трудно да се направи малък.

Дори ако малък съществуващ двигател е леко лесен за обслужване като основен двигател за маневриране на двигателя, изберете комплект от 6-12 течни двигателя за 10-килограм устройство е почти невъзможно. Следователно, микрозависимите се използват за ориентиране на сгъстен газ. Както е показано на фиг. 1 има газови двигатели с тясно съотношение за маса, същите като големи ракети. Газови двигатели Това е просто соленовиден клапан с дюза.

В допълнение към решаването на проблема с масата на задвижването, системата на компресирания газ ви позволява да получавате по-къси импулси от течните двигатели. Това свойство е важно за непрекъснато поддържане на ориентация за дълги полети, както е показано в приложението. Тъй като размерът на космически кораба намалява, все по-кратки импулси могат да бъдат доста достатъчни за поддържане на ориентация с дадена точност за този експлоатационен живот.

Въпреки че системите за сгъстен газ изглеждат като цяло за използване на малки космически кораби, контейнерите за съхранение на газ заемат доста голям обем и тежат доста много. Съвременни композитни резервоари за съхранение на азот, предназначени за малки спътници, тежат до самата азот в тях. За сравнение, резервоарите за течни горива в космическите кораби могат да съхраняват гориво с тегло до 30 маси. Като се има предвид теглото на резервоарите и двигателите, би било много полезно да се съхранява гориво в течна форма и да го преобразува в газа за разпределение между различни двигатели на ориентационната система. Такива системи са предназначени да използват хидразин в къси субборнитарни експериментални полети.

Водороден пероксид като ракетно гориво

Концентрация и почистване

За използване в този проект, 35% пероксид се купува в полиетиленови контейнери с обем от 1 галон. Първо, тя се концентрира до 85%, след което се почиства върху инсталацията, показана на фиг. 2. Този вариант на използвания по-рано метод опростява инсталационната схема и намалява необходимостта от почистване на стъклените части. Процесът е автоматизиран, така че за получаване на 2 литра пероксид на седмица изисква само ежедневно пълнене и изпразване на съдове. Разбира се, цената на литър е висока, но пълната сума все още е оправдана за малки проекти.

Първо, в два литрови очила на електрически печки в гардероба за отработени газове, по-голямата част от водата се изпаряват през периода, контролиран от таймера в 18 часа. Обемът на течността във всяко стъкло намалява четири твърди, до 250 ml, или около 30% от първоначалната маса. Когато се изпарява, една четвърт от първоначалните пероксидни молекули се губят. Степента на загуба нараства с концентрация, така че за този метод практическата граница на концентрация е 85%.

Монтажът отляво е търговски достъпен вакуум изпарител. 85% разтвор, имащ около 80 ppm външни примеси се нагрява от количествата от 750 ml на водна баня при 50 ° С. Инсталацията се поддържа от вакуум, не по-висок от 10 mm Hg. Изкуство. Това осигурява бърза дестилация за 3-4 часа. Кондензатът тече в контейнера отляво по-долу със загуби по-малко от 5%.

Ваната с водна струя се вижда за изпарителя. Разполага с две електрически помпи, едната от които доставя вода към водната струя помпата, а вторият циркулира водата през фризера, водния хладилник на ротационния изпарител и самата баня, поддържайки температурата на водата точно над нула, което се подобрява Както кондензацията на пара в хладилника и вакуума в системата. PACKEY двойки, които не се кондензираха на хладилника, попадат в банята и се отглеждат в безопасна концентрация.

Чистият водороден пероксид (100%) е значително гъсто вода (1.45 пъти при 20 ° С), така че плаващата граница на стъклото (в диапазона от 1.2-1.4) обикновено определя концентрацията с точност до 1%. Както е закупен първоначално, пероксидът и дестилираният разтвор се анализират на съдържанието на примесите, както е показано в таблицата. 1. Анализът включва плазмено-емисионна спектроскопия, йонна хроматография и измерване на цялостното съдържание на органичния въглерод (общо органичен въглерод - ТС). Имайте предвид, че фосфатът и калай са стабилизатори, те се добавят под формата на калиеви и натриеви соли.

Таблица 1. Анализ на разтвор на водороден пероксид

Мерки за безопасност при работа с водороден пероксид

Действието върху очите и белите дробове са по-опасни. За щастие, налягането на пероксидните пари е доста ниско (2 mm Hg. Изкуство. При 20 ° С). Изпускателната вентилация лесно поддържа концентрацията под респираторната граница в 1 ppm, инсталирана от OSHA. Пероксидът може да бъде препълнен между отворени контейнери над гънките в случай на разливане. За сравнение, N2O4 и N2H4 трябва да бъдат постоянно в запечатани съдове, често се използва специален дихателен апарат, когато се работи с тях. Това се дължи на значително по-голямото им налягане на изпаренията и ограничаването на концентрацията във въздуха при 0.1 ppm за N2H4.

Измиването на разлята пероксидна вода го прави не опасен. Що се отнася до защитните изисквания за облекло, неудобните костюми могат да увеличат вероятността от протока. Когато работите с малки количества, възможно е да е по-важно да се следват въпросите на удобството. Например, работата с мокри ръце е разумна алтернатива да се работи в ръкавици, които дори могат да пропуснат пръските, ако продължат.

Въпреки че течният пероксид не се разлага в масата под действието на източника на пожар, двойката концентриран пероксид може да бъде открита с незначителни ефекти. Тази потенциална опасност поставя границата на производствения обем на описаната по-горе инсталация. Изчисленията и измерванията показват много висока степен на сигурност за тези малки производствени обеми. На фиг. 2 Въздухът е привлечен в хоризонтални вентилационни пропуски, разположени зад устройството, при 100 CFM (кубични фута на минута, около 0,3 кубични метра в минута) по 6 фута (180 см) от лабораторната маса. Концентрацията на пари под 10 ppm се измерва директно върху концентриращи очила.

Използването на малки количества пероксид след развъждането им не води до екологични последици, въпреки че противоречи на най-стриктното тълкуване на правилата за обезвреждане на опасни отпадъци. Пероксид - окислител, и следователно потенциално запалим. В същото време обаче е необходимо за наличието на запалими материали, а тревожността не е оправдана при работа с малки количества материали, дължащи се на разсейване на топлина. Например, мокри петна върху тъканите или хлабавата хартия ще спрат грозния пламък, тъй като пероксидът има висок специфичен топлинен капацитет. Контейнерите за съхранение на пероксид трябва да имат вентилационни отвори или предпазни клапани, тъй като постепенното разлагане на пероксид на кислород и вода увеличава налягането.

Съвместимост на материалите и самозаустването при съхранение

Историческите произведения включват експерименти за съвместимост с проби от материали, провеждани в стъклени съдове с концентриран пероксид. При поддържането на традиция малките уплътнителни съдове са направени от проби за тестване. Наблюденията за смяна на налягането и съдовете показват скоростта на разлагане и изтичане на пероксид. В допълнение към това, възможното увеличение на обема или отслабването на материала става забележимо, тъй като стените на съда са изложени на натиск.

Флуорополимери, като политетрафлуороетилен (политетрафлуротилен), полихлохлотрифлуротилен) и поливинилиден флуорид (PLDF - поливинилиден флуорид) не се разлагат под действието на пероксид. Те също така водят до забавяне на пероксидното разлагане, така че тези материали да могат да бъдат използвани за покриване на резервоарите, или междинните контейнери, ако трябва да съхраняват гориво в продължение на няколко месеца или години. По същия начин, компакторите от флуорооластомер (от стандартния "витуал") и флуор-съдържащи лубриканти са доста подходящи за дългосрочен контакт с пероксид. Поликарбонатната пластмаса е изненадващо засегната от концентриран пероксид. Този материал, който не образува фрагменти, се използва, когато е необходима прозрачност. Тези случаи включват създаването на прототипи със сложна вътрешна структура и резервоари, в които е необходимо да се види нивото на течността (виж фиг. 4).

Разлагането при контактуване на материала AL-6061-T6 е само няколко пъти по-бързо, отколкото с най-съвместимите алуминиеви сплави. Тази сплав е трайна и лесно достъпна, докато най-съвместимите сплави имат недостатъчна сила. Отворете чисто алуминиевите повърхности (т.е. ал-6061-Т6) се запазват в продължение на много месеци при контакт с пероксид. Това е въпреки факта, че водата, например, окислява алуминий.

Противно на исторически установените препоръки, сложни почистващи операции, които използват вредни за здравните почистващи препарати, не са необходими за повечето приложения. Повечето части на устройствата, използвани в тази работа с концентриран пероксид, се измиват просто с вода с прах за пране при 110F. Предварителните резултати показват, че подобен подход е почти същото хубави резултатикато препоръчителни процедури за почистване. По-специално, промиването на плавателния съд от PVDF през деня с 35% азотна киселина намалява скоростта на разлагане само с 20% за период от 6 месеца.

Лесно е да се изчисли, че разграждането на един процент от пероксида, съдържащ се в затворения съд с 10% свободен обем, повдига налягането до почти 600psi (паунда на квадратен инч, т.е. приблизително 40 атмосфера). Този брой показва, че намаляването на ефективността на пероксида с намаление на нейната концентрация е значително по-малко важно от съображенията за сигурност по време на съхранението.

Планирането на космическите полети, използващи концентриран пероксид, изисква цялостно разглеждане на възможната необходимост от нулиране на налягането чрез вентилация на резервоарите. Ако работата на системата започва в продължение на дни или седмици от началото на самото начало, празният обем на резервоарите може веднага да нарасне няколко пъти. За такива сателити има смисъл да се правят всички метални резервоари. Срокът за съхранение, разбира се, включва времето, присвоено на заетостта.

За съжаление, формални правила за работа с гориво, които се разработват, като се вземат предвид използването на високо токсични компоненти, обикновено забраняват автоматични вентилационни системи на полетното оборудване. Обикновено се използват скъпи системи за проследяване на налягането. Идеята за подобряване на безопасността от забраната на вентилационните клапани противоречи на нормалната "земна" практика при работа с системи за течно налягане. Този въпрос може да се наложи да се преразгледа в зависимост от това, че ракетата на превозвача се използва при стартиране.

Ако е необходимо, разграждането на пероксид може да се поддържа на 1% годишно или по-ниско. В допълнение към съвместимостта с материалите на резервоарите, коефициентът на разлагане е силно зависим от температурата. Възможно е да се съхранява пероксид за неопределено време в космическите полети, ако е възможно да се замръзне. Пероксидът не се разширява по време на замръзване и не създава заплахи за клапани и тръби, както се случва с вода.

Тъй като пероксидът се разлага върху повърхностите, увеличаването на обемното съотношение към повърхността може да увеличи срока на годност. Сравнителен анализ С проби от 5 кубични метра. Виж и 300 кубични метра. cm Потвърдете това заключение. Един експеримент с 85% пероксид в контейнери 300 CU. Виж, направен от PVDF, показва коефициента на разпадане при 70f (21с) 0.05% на седмица, или 2,5% годишно. Екстраполацията до 10 литра резервоара дава резултат от около 1% годишно при 20 ° С.

В други сравнителни експерименти, използващи PVDF или PVDF покритие върху алуминий, пероксид, притежаващ 80 ррт стабилизиращи добавки, разлагат само 30% по-бавно от пречистения пероксид. Това всъщност е добро, че стабилизаторите не увеличават значително срока на годност на пероксид в танкове с дълги полети. Както е показано в следващия раздел, тези добавки силно се намесват в използването на пероксид в двигатели.

Развитие на двигателя

Сребърен катализатор

Съставът на повърхността и механизмът на операцията на катализатора е напълно неясен, както следва от различни необясними и противоречиви изявления в литературата. Каталитичната активност на повърхността на чистата сребро може да бъде засилена чрез прилагане на самариев нитрат с последващо калциниране. Това вещество се разлага на самарийски оксид, но може също да окислява среброто. Други източници В допълнение към това се отнасят до лечението на чиста сребърна азотна киселина, която разтваря среброто, но също така е окислително средство. Доривният начин се основава на факта, че чисто сребърен катализатор може да увеличи дейността си, когато се използва. Това наблюдение беше проверено и потвърдено, което доведе до използването на катализатор без нитрат от самария.

Сребърен оксид (AG2O) има кафяв-черен цвят, а сребърният пероксид (AG2O2) има сив цвят. Тези цветове се появяват един след друг, показвайки, че среброто постепенно се окислява все повече и повече. Най-младият цвят съответства на най-доброто действие на катализатора. В допълнение, повърхността става все по-неравна в сравнение с "свежата" сребро, когато се анализира под микроскоп.

Намерен е прост метод за проверка на активността на катализатора. Отделни чаши на сребърната мрежа (диаметър 9/16 инча [приблизително 14 mm] бяха насложени върху капки пероксид върху стоманената повърхност. Купената сребърна решетка предизвика бавно "съскане". Подобно е най-активният катализатор пара поток за 1 секунда.

Това изследване не доказва, че окисленото сребро е катализатор или че наблюдаваното потъмняване се дължи главно на окисление. Спокойствието също така си струва да се отбележи, че е известно, че и сребърен оксид се разлагат с относително ниски температури. Излишният кислород по време на работа на двигателя обаче може да премести равновесието на реакцията. Опитите за експериментално откриване на значението на окислението и нередностите на повърхността на недвусмислен резултат не дава. Опитите включват анализ на повърхността, използвайки рентгенова фотоелектронна спектроскопия (рентгенова фотооелектронна спектроскопия, XPS), известна също като електронен спектроскопски химически анализатор (химически анализ на електронната спектроскопия, ESCA). Също така бяха направени опити за премахване на вероятността от повърхностно замърсяване в прясно извадени сребърни решетки, които влошават каталитичната активност.

Независимите проверки показват, че нито нитрат от самария, нито нейният твърд продукт (който е вероятно оксид), не катализират разграждането на пероксид. Може да означава, че лечението с самарий нитрат може да работи чрез окисление на сребро. Въпреки това, има и версия (без научна обосновка), че лечението на самариев нитрат предотвратява адхезията на мехурчетата от газообразни разграждащи продукти на повърхността на катализатора. В настоящата работа, в крайна сметка развитието на леки двигатели се счита за по-важно от решението на кантасовите пъзели.

Схема на двигателя

Вместо това в тази статия бяха получени доста добри резултати с помощта на камери на двигателя, направени от бронз (медна сплав C36000) на струга. Бронзът се обработва лесно и в допълнение, нейният термичен коефициент на разширение е близък до коефициента на среброто. При температура на разлагане от 85% пероксид, около 1200F [приблизително 650 ° С], бронзът има отлична якост. Тази относително ниска температура ви позволява да използвате алуминиев инжектор.

Такъв избор на лесно преработени материали и концентрации на пероксид, лесно постижими в лабораторни условия, е доста успешна комбинация за експерименти. Имайте предвид, че използването на 100% пероксид би довело до топене както на катализатора, така и на стените на камерата. Полученият избор е компромис между цената и ефективността. Заслужава да се отбележи, че бронзовите камери се използват на двигателите RD-107 и RD-108, прилагани върху такъв успешен носител като съюз.

На фиг. 3 е показан лесен вариант Двигателят, който се завива директно към основата на течния клапан на малка маневрираща машина. Ляв - 4 грама алуминиев инжектор с флуороластомер печат. 25-грам сребърният катализатор е разделен, за да може да го покаже от различни страни. Дясно - 2-грама плака, поддържаща катализаторната мрежа. Пълна маса Части, показани на фигурата - приблизително 80 грама. Един от тези двигатели е използван за наземни контроли на 25-килограм изследователски апарат. Системата работи в съответствие с дизайна, включително използването на 3,5 килограма пероксид без видимата загуба на качество.

150-грама в търговската мрежа соленоиден клапан за директно действие, с 1,2 mm дупка и 25-ома, контролирана от 12 волта, показва задоволителни резултати. Повърхността на клапана влиза в контакт с течността, състои се от неръждаема стомана, алуминий и без. Пълната маса е благоприятно различна от масата над 600 грама за 3-килограм [приблизително 13N] двигател, използван за поддържане на ориентацията на централата до 1984 година.

Тестване на двигателя

Фиг. 4 показва инсталацията, готова за експеримента. Преките експерименти в лабораторните условия са възможни поради използването на достатъчно безвредно гориво, ниски стойности на пръти, експлоатация при нормални вътрешни условия и атмосферно налягане и прилагане на прости устройства. Защитните стени на инсталацията са направени от поликарбонатни листове с дебелини на половина: приблизително 12 mm], които са монтирани на алуминиевата рамка, в добра вентилация. Панелите бяха тествани за сила на зачервяване при 365.000 n * c / m ^ 2. Например, фрагмент от 100 грама, движещ се със свръхзвукова скорост от 365 m / s, спрете, ако инсултът от 1 kV. см.

На снимката, камерата на двигателя е ориентирана вертикално, точно под изпускателната тръба. Сензорите за налягане при входа в инжектора и налягането в камерата са разположени на платформата на скалите, които измерват жаждата. Цифровите показатели и температурните индикатори са извън инсталационните стени. Отварянето на главния клапан включва малък масив от индикатори. Записването на данни се извършва чрез инсталиране на всички показатели в полето Видимост на видеокамерата. Крайните измервания бяха извършени с помощта на топлочувствителна тебешир, която провежда линия по дължината на катската камера. Промяна на цвета съответства на температури над 800 F [приблизително 430 ° С.

Капацитетът с концентриран пероксид се намира вляво от везните на отделна опора, така че промяната в масата на горивото не влияе на измерването на тягата. С помощта на референтните тегла е проверено, че тръбите, привеждането на пероксид в камерата, са доста гъвкави за постигане на точност на измерване в рамките на 0.01 паунда [приблизително 0.04N]. Пероксидният капацитет е направен от голяма поликарбонатна тръба и е калибрирана така, че промяната в нивото на флуида да може да се използва за изчисляване на потребителския интерфейс.

Параметри на двигателя

Първоначалният краткосрочен старт е извършен, за да се избегне "мокро" начало, при което се появи видимо изпускане. Обикновено първоначалният старт е извършен в рамките на 5 s при потребление<50%, но вполне хватало бы и 2 с. Затем шёл основной прогон в течение 5-10 с, достаточных для полного прогрева двигателя. Результаты показывали температуру газа в 1150F , что находится в пределах 50F от теоретического значения. 10-секундные прогоны при постоянных условиях использовались для вычисления УИ. Удельный импульс оказывался равным 100 с , что, вероятно, может быть улучшено при использовании более оптимальной формы сопла, и, особенно, при работе в вакууме.

Дължината на сребърния катализатор се намалява успешно от консервативен 2.5 инча [приблизително 64 mm до 1,7 инча [приблизително 43 mm]. Крайната схема на двигателя има 9 отвора с диаметър 1/64 инча [приблизително 0,4 mm] в равна повърхност на инжектора. Критичният раздел от размера на 1/8 инча е позволил да се получи 3.3 килограм сила на сила при налягане в камерата на PSIг 220 и разликата в налягането 255 psig между клапана и критичния участък.

Дестилираното гориво (Таблица 1) дава стабилни резултати и стабилни измервания на налягането. След изтичане на 3 кг гориво и 10 започва, точка с температура 800F е на камерата на разстояние 1/4 инча от повърхността на инжектора. В същото време, за сравнение, времето за изпълнение на двигателя при 80 ppm примеси е неприемливо. Колебанията на налягането в камерата при честота от 2 Hz достигнаха стойност от 10% след прекарването само на 0.5 kg гориво. Температурната точка е 800F, заминавана от 1 инча от инжектора.

Няколко минути в 10% азотна киселина възстановиха катализатор към добро състояние. Въпреки факта, че заедно със замърсяване се разтваря определено количество сребро, катализаторната активност е по-добра от лечението с азотна киселина на нов, който не е използван катализатор.

Трябва да се отбележи, че въпреки че времето за затопляне на двигателя се изчислява за секунди, са възможни значително по-къси емисии, ако двигателят вече се нагрява. Динамичният отговор на течната подсистема на сцепление с тегло 5 kg върху линейната част показва времето за импулс накратко, отколкото в 100 mS, с предаван импулс около 1 h * p. По-специално, отместването е приблизително +/- 6 mm при честота 3 Hz, с ограничение, настроен от системата за скорост на системата.

Опции за изграждане на DU

Традиционни схеми

Аспект Б е най-простата течна схема и многократно е тествана в полети с хидразин като гориво. Газното налягане в резервоара обикновено отнема четвърт от резервоара по време на начало. Газът постепенно се разширява по време на полета, така че те казват, че натискът "изгаря". Въпреки това спадът на налягането намалява както гладките, така и потребителския интерфейс. Максималното налягане на флуид в резервоара се извършва по време на пускането, което увеличава масата на резервоарите по съображения за сигурност. Неотдавнашен пример е устройството на лунния проспектор, който имаше около 130 кг хидразин и 25 kg тежест на ду.

Вариант С е широко използван с традиционни отровни еднокомпонентни и двукомпонентни горива. За най-малките сателити е необходимо да се добави дю на сгъстен газ за поддържане на ориентацията, както е описано по-горе. Например, добавянето на DU върху компресиран газ към варианта С води до опция D. моторни системи от този тип, работещи върху азот и концентриран пероксид, са построени в лабораторията Laurenov (LLNL), така че да можете безопасно да изпитате ориентацията Системи за микростеп прототипи, работещи на негорива.

Поддържане на ориентация с горещи газове

За да се намали допълнително масата на оборудването и да се опрости системата за съхранение, е желателно да се избегнат капацитета за съхранение на газ. Вариант F е потенциално интересен за миниатюрни системи на пероксид. Ако преди началото на работата се изисква дългосрочно съхранение на гориво в орбита, системата може да започне без първоначално налягане. В зависимост от свободното пространство в резервоарите, размера на резервоарите и техния материал, системата може да бъде изчислена за изпомпване на предварително определен момент в полет.

Във версия D има два независими източника на горива, за маневриране и поддържане на ориентацията, което го прави отделно да се вземе предвид дебитът за всяка от тези функции. E и F системи, които произвеждат горещ газ за поддържане на горивната ориентация, използвана за маневриране, имат по-голяма гъвкавост. Например, неизползвано, когато маневрирането може да се използва за удължаване на живота на сателита, който трябва да запази ориентацията си.

Идеи Самонадува

Варианти G и H могат да се нарекат течни системи на "горещ газ под налягане" или "взривяване", както и "газ от течност" или "самостоятелен ствол". За контролиран надзор на резервоара, отработеното гориво е необходимо да се увеличи налягането.

Вариант G използва резервоар с мембрана, отклонена от налягане, така че първото налягане на флуида над налягането на газа. Това може да бъде постигнато с помощта на диференциален клапан или еластична диафрагма, която споделя газ и течност. Може да се използва и ускорение, т.е. Гравитация в наземни приложения или центробежна сила в въртящ се космически кораб. Вариант H работи с всеки резервоар. Специална помпа за поддържане на налягането осигурява циркулация чрез газов генератор и обратно към свободен обем в резервоара.

И в двата случая течният контролер предотвратява появата на обратна връзка и появата на произволно по-голям натиск. За нормална работа на системата, допълнителен клапан е включен в последователно с регулатора. В бъдеще може да се използва за управление на налягането в системата в рамките на инсталирането на регулатора. Например, маневри по промяната на орбитата ще бъдат направени под пълно налягане. Намаленото налягане ще позволи да се постигне по-точна поддръжка на ориентацията на 3 оси, като същевременно се поддържа гориво за удължаване на експлоатационния живот на устройството (виж Приложението).

През годините експериментите с помпи от различна зона бяха извършени както в помпи, така и в резервоари, и има много документи, описващи такива структури. През 1932 г. Robert H. Goddard и други изграждат помпа, задвижвана от машина за контрол на течността и газовия азот. Няколко опита бяха направени между 1950 и 1970 г., в които бяха разгледани възможностите G и H за атмосферни полети. Тези опити за намаляване на обема бяха извършени, за да се намали устойчивостта на предното стъкло. Впоследствие тези произведения бяха преустановени с широкото развитие на ракети на твърдо гориво. Работата по самозаконодателни системи и диференциални клапани бяха извършени сравнително наскоро, като някои иновации за конкретни приложения.

Системите за съхранение на течни горива със самореклами не се считат за сериозно за дългосрочни полети. Има няколко технически причини, поради които за разработването на успешна система е необходимо да се гарантират добре предвидими свойства на тягата по време на целия експлоатационен живот на ДУ. Например, катализатор, суспендиран в газовия газ, може да разложи гориво в резервоара. Тя ще изисква разделяне на резервоарите, както в версията G, за постигане на ефективност в полети, които изискват дълъг период на почивка след първоначалното маневриране.

Работният цикъл на тягата също е важен от термичните съображения. На фиг. 5g и 5h топлината, освободена по време на реакцията в газовия генератор, се губят в околните части в процеса на дълъг полет с редки включвания на ду. Това съответства на използването на меки уплътнения за системи за горещи газове. Високотемпературните метални уплътнения имат по-голямо изтичане, но те ще бъдат необходими само ако работният цикъл е интензивен. Трябва да се обмислят въпроси относно дебелината на топлоизолацията и топлинния капацитет на компонентите, което представлява предвидената природа на работата на ДУ по време на полета.

Помпени двигатели

Въпреки че Фиг. 5J е малко опростена, тя е включена тук, за да се покаже, че това е съвсем различна опция от H. в последния случай, помпата се използва като спомагателен механизъм, а изискванията на помпата се различават от двигателната помпа.

Работата продължава, включително тестване на ракетни двигатели, работещи при концентриран пероксид и използване на помпени единици. Възможно е лесно да се повтарят евтините тестове на двигатели, използващи нетоксично гориво, ще позволят постигането на още по-прости и надеждни схеми, отколкото преди това, когато се използват изпомпване на хидразиново развитие.

Прототипна самозалепваща се система

Фиг. 6 изобразява евтин тестово оборудване, което използва диференциална клапа помпа, направена от сегмент от алуминиева тръба с диаметър 3 инча [приблизително 75 mm със дебелина на стената от 0,065 инча [приблизително 1,7 mm], притиснат в края между уплътнителните пръстени. Заваряването тук липсва, което опростява проверката на системата след тестване, променяйки конфигурацията на системата и също така намалява разходите.

Тази система със самостоятелен концентриран пероксид е тестван с помощта на соленоидни клапани, налични в продажба, и евтини инструменти, както при развитието на двигателя. Примерна система за система е показана на фиг. 7. В допълнение към термодвойката, потопена в газ, температурата също се измерва на резервоара и газовия генератор.

Резервоарът е проектиран така, че налягането на течността в него е малко по-високо от налягането на газа (???). Извършени са многобройни старт, като се използва първоначалното налягане на въздуха от 30 psig [приблизително 200 kPa]. Когато контролният вентил се отвори, потокът през газовия генератор доставя пара и кислород в канала за поддръжка на налягането в резервоара. Първият ред на положителна обратна връзка на системата води до експоненциално нарастване на налягането, докато течният контролер бъде затворен, когато се достигне 300 psi [приблизително 2 mPa].

Входната чувствителност е невалидна за регулатори на налягането на газа, които понастоящем се използват за сателити (фиг. 5а и в). В течността със самочувствие входното налягане на регулатора остава в тесния диапазон. По този начин е възможно да се избегнат много трудности, присъщи на конвенционалните регулаторни схеми, използвани в аерокосмическата индустрия. Регулатор с тегло 60 грама има само 4 движещи се части, без да брои пружини, уплътнения и винтове. Регулаторът има гъвкаво уплътнение за затваряне, когато налягането е надвишено. Тази проста осмиметрична диаграма е достатъчна поради факта, че не е необходимо да се поддържа налягането при определени граници на входа на регулатора.

Газовият генератор също е опростен благодарение на ниските изисквания за системата като цяло. Когато разликата в налягането в 10 psi, потокът на горивото е достатъчно малък, което позволява използването на най-простите инжекторни схеми. В допълнение, липсата на предпазен клапан в входа в газовия генератор води само до малки вибрации от около 1 Hz в реакцията на разлагане. Съответно, относително малък обратен поток по време на началото на системата започва регулатора не по-висок от 100F.

Първоначалните тестове не използват регулатора; В този случай е показано, че налягането в системата може да се поддържа от всеки в границите на уплътнителя, разрешен чрез триене към ограничителя на безопасно налягане в системата. Такава гъвкавост на системата може да се използва за намаляване на необходимата система за ориентация за по-голямата част от спътниковия експлоатационен живот поради посочените по-горе причини.

Едно от наблюденията, които изглеждат очевидни по-късно, е, че резервоарът се нагрява по-силен, ако в системата се появят нискочестотни колебания на налягането, без да се използва регулаторът. Предпазният клапан на входа на резервоара, където се доставя компресиран газ, може да елиминира допълнителния топлинен поток, който се наблюдава поради колебанията на налягането. Този клапан също няма да даде на Баку да натрупа натиск, но не е непременно важно.

Въпреки че алуминиевите части се разтопяват при температура на разлагане от 85% пероксид, температурата е малко леко поради загубата на топлина и периодичния газов поток. Резервоарът, показан на снимката, имаше температура, забележимо под 200F по време на изпитване с поддръжка на налягането. В същото време температурата на газа на изхода надвишава 400F по време на доста енергично превключване на топъл газов клапан.

Температурата на газа на изхода е важна, защото показва, че водата остава в състояние на прегряване на пара в системата. Диапазонът от 400F до 600F изглежда перфектен, тъй като това е достатъчно студено за евтино летно оборудване (алуминий и меки уплътнения) и достатъчно топлина, за да се получи значителна част от горивната енергия, използвана за поддържане на ориентацията на апарата, използвайки газови струи. При периоди на работа при понижено налягане допълнително предимство е, че минималната температура. За да се избегне кондензацията на влага, също намалява.

За да работят колкото е възможно по-дълго в допустимите температурни граници, такива параметри като дебелината на топлоизолацията и общата топлинна изолация на дизайна трябва да бъдат персонализирани за специфичен тежест профил. Както се очаква, след тестване в резервоара, кондензираната вода е открита, но тази неизползвана маса е малка част от общата горивна маса. Дори ако цялата вода от газовия поток, използвана за ориентацията на апарата, е кондензирана, всеки равен на 40% от масата на горивото ще бъде газообразен (за 85% пероксид). Дори тази опция е по-добра от използването на компресиран азот, тъй като водата е по-лесна от скъпите модерен азотен резервоар.

Тестово оборудване, показано на фиг. 6, очевидно, далеч от наречената система за теглене. Течните двигатели на приблизително същия тип, както е описано в този член, могат например да са свързани към изходния съединител, както е показано на фиг. 5g.

Планове за надзор на помпата

Планирано е да се използва двойка помпени камери, които работят последователно, вместо минималната необходима единична камера. Това ще осигури постоянната работа на подсистемата за ориентация върху топъл газ при постоянно налягане. Задачата е да вземете резервоара, за да намалите масата на системата. Помпата ще работи върху газовите части на газовия генератор.

Дискусия

Тази статия се обърна към възможността за използване на водороден пероксид, като се използват евтини материали и техники, приложими в малки скали. Получените резултати могат също да бъдат приложени към ДУ върху еднокомпонентен хидразин, както и в случаите, когато пероксидът може да служи като окисляващ агент в непоколебими две компонентни комбинации. Последният вариант включва самозаломни алкохолни горива, описани в (6), както и течни и твърди въглеводороди, които са запалими при контакт с горещ кислород, което води до разлагане на концентриран пероксид.

Сравнително проста технология с пероксид, описана в тази статия, може да се използва директно в експериментален космически кораб и други малки спътници. Просто едно поколение на нисък почти земни орбити и дори дълбоко пространство бяха изследвани с помощта на нови и експериментални технологии. Например, системата за засаждане на лунната трева включи многобройни меки уплътнения, които могат да се считат за неприемливи днес, но бяха доста адекватни на задачите. В момента много научни инструменти и електроника са силно миниатюризирани, но технологията на DU не отговаря на исканията на малки спътници или малки лунни сонди за кацане.

Идеята е, че персонализираното оборудване може да бъде проектирано за конкретни приложения. Това, разбира се, противоречи на идеята за "наследяване" технологии, която обикновено преобладава при избора на сателитни подсистеми. Базата за това становище е предположението, че подробностите за процесите не са добре проучени добре, за да развиват и стартират напълно нови системи. Този член е причинен от становището, че възможността за чести евтини експерименти ще позволи да се даде необходимите знания за дизайнерите на малки спътници. Заедно с разбирането както на нуждите на спътниците и възможностите на технологията, идва потенциалното намаляване на ненужните изисквания за системата.

Благодаря

Проучването е част от програмата "Климент-2" и микросалелетни технологии в лабораторията Лорен, с подкрепата на американската изследователска лаборатория на военновъздушните сили. Тази работа използва средствата на правителството на САЩ и се проведе в Националната лаборатория на Louuren в Ливърмор, Калифорния от Университета като част от договора W-7405-eng-48 с Министерството на енергетиката на САЩ.

Торпедо двигатели: вчера и днес

OJSC "Изследователският институт на Милт третира" остава единственото предприятие в Руската федерация, извършвайки пълното развитие на топлоелектрическите централи

В периода от основаването на предприятието и до средата на 60-те години. Основното внимание бе отделено на развитието на турбинните двигатели за анти-работници торпеда с работен обхват на турбините на дълбочина от 5-20 m. Анти-подводните торпеда бяха проектирани само за електрическа индустрия. Благодарение на условията за използване на анти-разработени торпеда, важни изисквания за захранване бяха най-високата възможна сила и визуална допустимост. Изискването за визуална несигурност се извършва лесно поради използването на двукомпонентно гориво: керосин и разтвор на ниско съдържание на водороден пероксид (MPV) на концентрация от 84%. Продуктите изгаряне съдържат водна пара и въглероден диоксид. Изпускането на горивни продукти зад борда се извършва на разстояние 1000-1500 mm от торпедичните контролни органи, докато парата се кондензират и въглеродният диоксид бързо се разтварят във вода, така че газообразните горивни продукти не само не достигат повърхността на вода, но не повлиява кормилното управление и гребащите винтове торпеда.

Максималната мощност на турбината, постигната на торпеда 53-65, е 1070 kW и осигурява скорост със скорост около 70 възли. Това беше най-високоскоростният торпедо в света. За да се намали температурата на изгарянето на гориво от 2700-2900 K до приемливо ниво в продуктите на горенето, се инжектира морската вода. В началния етап на работа сол от морска вода се депозира в поточната част на турбината и доведе до неговото унищожаване. Това се случи, докато бяха открити условията за безпроблемна работа, минимизиране на влиянието на морска соли върху работата на газов турбин.

С всички енергийни предимства на водородния флуорид като окисляващ агент, неговото увеличено пожар по време на работа диктува търсенето на алтернативни окислители. Един от варианта на такива технически решения е подмяната на MPV на газовия кислород. Двигателят на турбините, разработен в нашето предприятие, е запазен и Торпеда, който е получил обозначението 53-65K, е успешно експлоатиран и не се отстранява от оръжията досега. Отказът за използване на MPV в Torpedo топлинни електроцентрали доведе до необходимостта от многобройни изследвания и разработки в търсенето на нови горива. Във връзка с външния вид в средата на 60-те години. Атомни подводници с висока скорост на изпотяване, анти-подводните торпеда с електрическа индустрия се оказаха неефективни. Ето защо, заедно с търсенето на нови горива, бяха изследвани нови видове двигатели и термодинамични цикли. Най-голямо внимание бе отделено на създаването на парна турбина, работеща в затворен цикъл. На етапите на предварително обработване на стопанството, и морското развитие на такива агрегати, като турбина, парогенератор, кондензатор, помпи, клапани и цялата система, гориво: керосин и MPV, и в основното изпълнение - твърдо хидроарективно гориво, което има високи енергийни и оперативни показатели.

Инсталацията на Paroturban бе успешно разработена, но работата на Торпедо беше спряна.

През 1970-1980 г. Много внимание бе отделено на развитието на газови турбинни растения с отворен цикъл, както и комбиниран цикъл, използвайки газ за ежектор в газовото устройство при високи дълбочини на работа. Като гориво, многобройни състави на течен монотрофлуид тип ото-гориво II, включително с добавки на метално гориво, както и използването на течен окислителен агент на базата на хидроксил амониев перхлорат (NAR).

Практическият добив получи посоката на създаване на монтаж на газова турбина от отворен цикъл върху горивото като OTTO-гориво II. Създаден е турбинен двигател с капацитет повече от 1000 kW за перкусионен торпедо калибър 650 mm.

В средата на 80-те години. Според резултатите от изследователската работа, ръководството на нашата компания реши да разработи нова посока - развитието на универсални двигатели с аксиални аксиални бутални бутални бутала в гориво като OTTO-гориво II. Буталните двигатели в сравнение с турбините имат по-слаба зависимост на ефективността на разходите от дълбочината на торпедата.

От 1986 до 1991 година Аксиално-бутален двигател (модел 1) е създаден с капацитет около 600 kW за универсален торпедо калибър 533 mm. Той успешно премина всички видове плакат и морски тестове. В края на 90-те години, вторият модел на този двигател е създаден във връзка с намаление на торпедната дължина чрез модернизиране по отношение на опростяването на дизайна, увеличаване на надеждността, с изключение на оскъдните материали и въвеждането на мулти-режим. Този модел на двигателя е приет в серийния дизайн на универсалната дълбока водна гъба торпедо.

През 2002 г. OJSC "NII Morterretchiki" е обвинен в създаването на мощна инсталация за нов лек анти-подводни торпеда от калибър с 324 mm. След анализ на всякакви видове двигатели, термодинамични цикли и горива, е направен и изборът, както и за тежки торпеди, в полза на аксиално бутален двигател на отворен цикъл в горивото от Otto-гориво II.

Въпреки това, при проектирането на двигателя, е взет под внимание опитът на слабостите на дизайна на двигателя на тежък торпед. Новият двигател има фундаментално различна кинематична схема. Той няма елементи на триене в пътната захранване на горивната камера, която елиминира възможността за експлозия на гориво по време на работа. Въртящите се части са добре балансирани, а устройствата на помощните агрегати са значително опростени, което доведе до намаляване на виброактивност. Електронна система за гладък контрол на разхода на гориво и съответно се въвежда мощността на двигателя. На практика няма регулатори и тръбопроводи. Когато мощността на двигателя е 110 kW в целия диапазон от желаните дълбочини, при ниски дълбочини позволява на властта да се съмнява в силата, като същевременно поддържа производителност. Широка гама от работни параметри на двигателя позволява да се използва в торпеда, антистални, самостоятелно-апарати, хидроакустични контраатаки, както и в автономни подводни устройства от военни и цивилни цели.

Всички тези постижения в областта на създаването на торопедични съоръжения бяха възможни поради наличието на уникални експериментални комплекси, създадени както от техните собствени, така и за сметка на обществените съоръжения. Комплексите са разположени на територията от около 100 хиляди м2. Те са снабдени с всички необходими захранващи системи, включително въздух, вода, азот и високо налягане горива. Тестовите комплекси включват системи за използване на твърди, течни и газообразни горивни продукти. Комплексите са за тестване и пълномащабни турбини и бутални двигатели, както и други видове двигатели. Има и стойки за тестване на горива, горивни камери, различни помпи и уреди. Стойките са оборудвани с електронни системи за управление, измерване и регистрация на параметри, визуално наблюдение на тестови обекти, както и аварийни аларми и защита на оборудването.