Използването на водороден пероксид в автомобилни двигатели. Пиротехническа химия: Въведение в ракетна технология - Fedov v.i. Помпени двигатели

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

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

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

Откриване на професор детайли ...

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

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

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

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

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

Х. 2 SO4 + BAO \u003d BASO4 + H2 O

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

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

Х. 2 SO4 + BAO2 \u003d BASO4 + H2 O2

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

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

Аудитория Зарел.

Но тенар продължи:

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

Професорният тенар бавно се спусна от отдела.

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

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

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

... и намери инженер Уолтър

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

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

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

2 H. 2 O2 \u003d 2 H2O + O2

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

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

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

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

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

През 1936 г. Уолтър представи първата инсталация от ръководителя на подводния флот, който работи по посочения принцип, който въпреки сравнителната температура, се нарича "студ". 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Нацистко наследство в Англия ...

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Александър Таклин, описващ биографията на Антипина, написа:

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

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

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

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

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

Следва продължение…

Ctrl. Inter.

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

Торпедо двигатели: вчера и днес

OJSC "Изследователският институт за шофьори на ипотеки" остава единственото предприятие в Руска федерацияПровеждане на пълното развитие на топлоелектрически 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 опит слаби страни Дизайн на двигателя Тежки торпеда. Нов двигател Тя 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 и дискове спомагателни агрегати 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 торопедни електроцентрали бяха възможни поради наличието на уникални експериментални комплекси, създадени като собствени силии за сметка на публичните средства. 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. Пейките са оборудвани електронни системи Управление, измерване и регистрация на параметри, визуално наблюдение на обекти на обекти, както и аварийни аларми и защита на оборудването.

H2O2 водороден пероксид е прозрачна безцветна течност, забележимо по-вискозна от вода, с характерна, макар и слаба миризма. Безводният водороден пероксид е трудно да се получи и съхранява и е твърде скъпо за използване като ракетно гориво. Като цяло високата цена е един от основните недостатъци на водороден пероксид. Но, в сравнение с други окислители, тя е по-удобна и по-малко опасна в обращение.
Предложението на пероксид до спонтанно разлагане е традиционно преувеличено. Въпреки че наблюдавахме намаление на концентрацията от 90% до 65% за две години съхранение в литрови полиетиленови бутилки при стайна температура, но в големи обеми и в по-подходящ контейнер (например в 200-литров барел с достатъчно чист алуминий ) Скоростта на разлагане от 90% Packsi би била по-малко от 0,1% годишно.
Плътността на безводен водороден пероксид надвишава 1450 kg / m3, който е много по-голям от течния кислород и малко по-малко от оксиданти на азотна киселина. За съжаление, водните примеси бързо го намаляват, така че 90% разтвор има плътност 1380 kg / m3 при стайна температура, но все още е много добър индикатор.
Пероксидът в EDD може също да се използва като единно гориво и като окислител - например, в двойка с керосин или алкохол. Нито керосинът, нито алкохолът са самостоятелно предложение с пероксид и да се осигури запалване в горивото, е необходимо да се добави катализатор за разлагане на пероксид - тогава освободената топлина е достатъчна за запалване. За алкохол, подходящ катализатор е ацетат манган (II). За керосин също има подходящи добавки, но техният състав се пази в тайна.
Използването на пероксид като единно гориво е ограничено до относително ниските енергийни характеристики. Така постигнатият специфичен импулс под вакуум за 85% пероксид е само около 1300 ... 1500 m / s (за различни степени на разширение) и за 98% - приблизително 1600 ... 1800 m / s. Въпреки това, пероксидът се прилага първо от американците за ориентацията на спускащия апарат на корабния кораб на живак, след това със същата цел, съветските дизайнери на Спасителя Соя QC. В допълнение, водородният пероксид се използва като спомагателно гориво за TNA устройството - за първи път на ракетата V-2, а след това върху неговите "потомци", до P-7. Всички модификации "Sexok", включително най-модерните, все още използват пероксид за шофиране TNA.
Като окислител, водороден пероксид е ефективен с различни горивни. Въпреки че дава по-малък специфичен импулс, а не течен кислород, но при използване на висок концентрационен пероксид, стойностите на UI надхвърлят окислителите на азотна киселина със същото запалим. От всички ракети на космически носители, само един използван пероксид (сдвоен с керосин) - английски "Black arrow". Параметрите на двигателите му са скромни - UI на двигателя I стъпки, малко надвиши 2200 m / s на Земята и 2500 m / s във вакуум, "тъй като в тази ракета се използва само 85% концентрация. Това беше направено поради факта, че за да се осигури самозапалващ пероксид, разложен върху сребърен катализатор. По-концентриран пероксид ще стопи сребро.
Въпреки факта, че интересът към пероксида от време на време е активиран, перспективите остават мъгливи. Така че, въпреки че съветският EDRD на RD-502 (горивна двойка - Peroxide Plus Pentabran) и демонстрира специфичния импулс от 3680 m / s, той остава експериментален.
В нашите проекти се фокусираме върху пероксида, защото двигателите върху него се оказват по-студени от подобни двигатели със същия потребителски интерфейс, но на други горива. Например, изгарянето на продуктите на горивата "карамел" имат почти 800 ° с по-голяма температура със същия потребителски интерфейс. Това се дължи на голямо количество вода в продуктите на пероксид и, в резултат на това, с ниско средно молекулно тегло на реакционните продукти.

Безспорно двигателят е най-важната част от ракетата и един от най-сложните. Задача на двигателя - Смесете компонентите на горивото, осигурете тяхното изгаряне и при висока скорост, за да изхвърлите газа, получен по време на горивния процес в дадена посока, създаване реактивно желание. В тази статия ще разгледаме химическите двигатели, използвани сега в ракетни техники. Има няколко от техните видове: твърдо гориво, течен, хибриден и течен един компонент.

Всеки ракетен двигател се състои от две основни части: горивна камера и дюза. С горивна камера, мисля, че всичко е ясно - това е определен затворен обем, при който горивото горя. Дюзата е предназначена за овърклокването на газа в процеса на изгаряне на газове до свръхзвукова скорост в една посочена посока. Дюзата се състои от объркване, канал на критика и дифузор.

Конфекос е фуния, която събира газове от горивната камера и ги насочва към критичния канал.

Критиката е най-тясната част на дюзата. В него газ ускорява скоростта на звука поради високо налягане от объркването.

Дифузорът е разширяваща се част от дюзата след критика. Необходимо е да се намали налягането и температурата на газа, поради което газът получава допълнително ускорение до свръхзвукова скорост.

И сега ще преминем през всички основни видове двигатели.

Да започнем с прост. Най-лесният дизайн е RDTT - ракетен двигател на твърдо гориво. Всъщност, това е барел, натоварен от твърдо гориво и окислителна смес с дюза.

Камерата на горивната камера в такъв двигател е канала в зареждане на гориво и изгарянето се появява в цялата повърхност на този канал. Често, за да се опрости зареждането с гориво за двигателя, таксата е направена от горивни пулове. След това изгарянето се появява и на повърхността на вратовете на пуловете.

За да се получи различна зависимост на тяга от време, се използват различни напречни участъци на канала:

RDTT. - най-древният изглед на ракета. Той е изобретен в древен Китай, но до ден днешен намира да се използва както в бойни ракети, така и в космическата технология. Също така, този двигател, дължащ се на своята простота, се използва активно в аматьорското ракетно осветление.

Първият американски космически кораб на живак е оборудван с шест RDTT:

Три малки кораба от ракетата на носача след отделяне от нея и три големи - инхибират го за отстраняване на орбитата.

Най-мощният RDTT (и обикновено най-мощният ракетен двигател в историята) е страничният ускорител на системата за космическа совалка, която е разработила максималната тяга от 1400 тона. Две от тези ускорители, които дадоха толкова зрелищна пост на огъня в началото на сованите. Това е ясно видимо, например, в началото на началото на Shuttok Atlantis на 11 май 2009 г. (мисия STS-125):

Същите ускорители ще бъдат използвани в новите SLS ракети, които ще донесат новия американски кораб Орион до орбита. Сега можете да видите записи от тестове за ускорителя на земята:

RDTT е инсталиран и в системи за аварийно спасяване, предназначени за космически кораб от ракета в случай на инцидент. Тук, например, тестовете на КС на корабния кораб на 9 май 1960:

На космически кораби Съюзът освен SAS са инсталирани меки кацане. Това е и RDTT, която работи на секундата, като раздава мощен импулс, угасвайки скоростта на намаляването на кораба почти до нула преди докосването на повърхността на земята. Работата на тези двигатели е видима при влизане на разтоварването на корабния съюз TMA-11M на 14 май 2014 г.:

Основният недостатък на RDTT е невъзможността да се контролира тежестта и невъзможността за повторно стартиране на двигателя след спиране. Да, и спирането на двигателя в случай на RDTT на факта на спиране не е: двигателят не спира да работи поради края на горивото или, ако е необходимо, да го спре по-рано, прекъсването на Намалява се: Специална болест е стрелба топ покритие Двигателят и газовете започват да излизат от двата края си, като нулират жаждата.

Ще разгледаме следното хибриден двигател . Неговата функция е, че използваните компоненти на горивото са в различни съвкупни държави. Най-често се използват твърдо гориво и течен или газов окислител.

Ето какво изглежда тестът за пейката на такъв двигател:

Това е този тип двигател, който се прилага върху първото частно пространство Shuttle SpaceShipone.
За разлика от RDTT GD, можете да рестартирате и да го регулирате. Но това не беше без недостатък. Поради голямата горивна камера, PD е нерентабилна да постави на големи ракети. Също така, UHD е склонен да "твърд старт", когато много окислител е натрупал в горивната камера и при пренебрегването на двигателя дава голям пулс на тяга за кратко време.

Е, сега разгледайте най-широк тип, използван в космонавтиката. ракетни двигатели. то Едр - Течни ракетни двигатели.

В горивната камера, EDD смесените и изгори две течности: гориво и окислително средство. Три горивни и окислителни двойки се използват в ракетите на пространството: течен кислород + керосин (Soyuz ракета), течен водород + течен кислород (втори и трети етап от ракетата на Сатурн-5, втори етап на Changzhin-2, космическа совалка) и асиметричен диметилхидразин + нитроксид нитроксид (азотен ракетен протон и първият етап Changzhin-2). Има и тестове на нов тип гориво - течен метан.

Ползите от EDD са с ниско тегло, способността за регулиране на тягата над широк диапазон (дроселиране), възможността за множество стартирания и по-голям специфичен импулс в сравнение с двигателите на други видове.

Основният недостатък на такива двигатели е спиращата дъха сложност на дизайна. Това е в моята схема всичко просто изглежда, и всъщност, когато проектира EDD, е необходимо да се справим с редица проблеми: необходимостта от добро смесване на горивните компоненти, сложността на поддържането на високо налягане в горивната камера, неравномерно Гориво изгаряне, силно нагряване на горивната камера и стените на дюзата, сложността със запалване, корозионно излагане на окислителя по стените на горивната камера.

Да решават всички тези проблеми, много сложни и не много инженерни решенияЗащо EASPHERE изглежда като кошмар на пиян водопровод, например, този RD-108:

Горенето и камерите на дюзите са ясно видими, но обръщайте внимание на колко тръби, агрегати и проводници! И всичко това е необходимо за стабилна и надеждна работа на двигателя. Има турбокомпресора за подаване на гориво и окисляващо средство в горивни камери, газов генератор за турбокомпресорно устройство, изгаряне и охлаждащи ризи, пръстенови тръби на дюзи за създаване на охлаждаща завеса от гориво, дюза за нулиране на генераторски газови и дренажни тръби.

Ще разгледаме работата по-подробно в един от следните статии, но все пак отидем на най-новия тип двигатели: един компонент.

Работата на такъв двигател се основава на каталитичното разлагане на водороден пероксид. Със сигурност много от вас помнете училищния опит:

Училището използва аптека три процента пероксид, но реакцията при използване на 37% пероксид:

Може да се види как Steam Jet (в смес с кислород, разбира се), се вижда от шията на колбата. От не реактивен двигател?

Моторите при водороден пероксид се използват в ориентационните системи на космическия кораб, когато голяма стойност на тяга не е необходима и простотата на дизайна на двигателя и нейната малка маса е много важна. Разбира се, използваната концентрация на водороден пероксид е далеч от 3% и дори 30%. 100% концентриран пероксид дава смес от кислород с водна пара по време на реакцията, нагрявана до една и половина хиляда градуса, която създава високо налягане В горивната камера и висока степен на изтичане на газ от дюзата.

Простотата на еднокомпонентния дизайн на двигателя не може да привлече вниманието на любителите на аматьори. Ето пример за аматьорски еднокомпонентен двигател.

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