NERV

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » NERV » Антиляп » Космодром. Любые обсуждения, связанные с космосом . Объект - 2


Космодром. Любые обсуждения, связанные с космосом . Объект - 2

Сообщений 171 страница 180 из 647

171

Павел178
Лады. Срежем еще треть на всякие потери - процентов пять получим.
Все равно не айс.
На детонационном клянутся 35% КПД достичь железно. Очень большая прибавка, кмк. При учете, что такие движки хотят ставить на тяжелую "Ангару" - космонавтика может получить второе дыхание.
Интересный вариант получится (при учете, что детонационные ЖРД проще по конструкции, надежнее и дешевле) если по остальным конструкциям можно будет меньше экономить массу и перейти на техпроцессы меньшей стоимости. Тогда вполне можно будет найти соотношение для еще большего снижения стоимости.
Надеялось..

0

172

Павел178 написал(а):

Следовательно, из 13,3МДж химической энергии, выделяющейся при реакции внутри 1кг ОПТИМАЛЬНОЙ водород-кислородной смеси у нас МАКСИМАЛЬНО преобразуется в кинетическую энергию 10,35МДж. Это даёт КПД=10,35/13,3=0,778=77,8%!!!

Ну, в движке не стехиометрическое отношение компонентов, м(ок)/м(г)=2,5, плюс надо нагреть сжиженный водород и кислород, плюс там и теплоемкость може меняться, т.е. скорее около 50% будет.

Павел178 написал(а):

То есть термин "ИОНИЗИРУЕТСЯ" Автора не насторожил? Хотелось бы спросить Автора: а как именно по Его мнению происходит ионизация? Неужели там нет нагрева? Или по Его просвещённому мнению разгон ионов происходит без выделения тепла?

Х.з. - но чаще всего не нагревом, просто потому, при высоких температурах нагреватель того, разрушается, проще ЭМ полями испаренное или разбрызганное рабочее тело ионизировать.

И разгон, да, без выделения тепла, ЭМ полями.

Отредактировано Алек Южный (18-02-2018 02:45:43)

0

173

Андерсон написал(а):

лады. Срежем еще треть на всякие потери - процентов пять получим.

Ещё раз: РЕАЛЬНО скорость истечения  - 4550м/с. Со всеми потерями. Это означает, что минимум 77% КПД. Со всеми потерями. Никаких 5%.

Андерсон написал(а):

На детонационном клянутся 35% КПД достичь железно.

?! То есть СНИЗИТЬ? Зачем?!

Алек Южный написал(а):

Ну, в движке не стехиометрическое отношение компонентов, плюс надо нагреть сжиженный водород и кислород, плюс там и теплоемкость може меняться, т.е. скорее около 50% будет.

Что нестехиометрическое - это верно. Но из этого следует не уменьшение, а УВЕЛИЧЕНИЕ КПД. Почему? Потому, что при нестехиометрическом соотношении энергии мна единицу массы в принципе меньше выделяется. А количество кинетической энергии у нас как было 10,35 МДж/кг так и осталось. То есть от МЕНЬШЕЙ исходной химической энергии ФИКСИРОВАННАЯ кинетическая составит БОЛЬШУЮ долю. То есть КПД в этом случае даже выше.

Алек Южный написал(а):

при высоких температурах нагреватель того, разрушается

Просто нагревать маленькие количества.  Плюс к тому - пускай разрушается - нам всё равно не нужен вечный РД. Главное, чтобы ресурса нагревателя хватило на расходование рабочего тела.
Это раз.

Алек Южный написал(а):

ЭМ полями испаренное или разбрызганное рабочее тело ионизировать

Вот тут-то мне и непонятно. КАК Вы будете ионизировать "разбрызганное" рабочее тело БЕЗ нагрева?

Алек Южный написал(а):

И разгон, да, без выделения тепла, ЭМ полями.

В СМЫСЛЕ - "без выделения тепла"?! То есть у нас ЭМ-аппаратура уже нетепловыделяющая?! Нет, я конечно, понимаю, что СОБСТВЕННО  разгон рабочего тела имеет околонулевое тепловыделение. Но зато дофига тепла будет выделяться в самой электроаппаратуре! ЭРД - фактически тот же рейлган!
П.С. Как хорошо, что ученица уйти успела...   http://read.amahrov.ru/smile/shok.gif

0

174

Павел178
Звиняйте, после таблеток, читаю крайне невнимательно.
О!
Отсюда
Теоретически замена керосина на СПГ в традиционном ЖРД сулит повышение удельного импульса на 3-4%, а переход от традиционного ЖРД к ДРД — на 13-15%.

0

175

Андерсон написал(а):

Теоретически замена керосина на СПГ в традиционном ЖРД сулит повышение удельного импульса на 3-4%

Удельный импульс это совершенно не то же самое что КПД. При этом рост на 3-4% величина переменная - она зависит от исходной величины по отношению к которой и высчитываются проценты.

Далее по ссылке. Там как раз всё логично. Как всегда - "дьявол в мелочах". Там рассматривается рост в тысячу раз УДЕЛЬНОЙ характеристики - тепловыделения НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ!!! А НЕ тепловыделения "как такового".
...Правда после этого совершеннейший (хотя и неочевидный если не задумываться) ляп. А именно - для сравнения берётся одно из НИЗКИХ значений скорости разлёта продуктов при дефлаграции, в то время как в ЖРД они ВЫСОКИЕ. И при умножении на 20-25 мы получаем вместо 4500м/с - совершено дичайшие 90-112,5 км/с! Если БЫ можно было на химических топливах достичь таких скоростей истечения, то по формуле Циолковского можно было бы на орбиту довести Полезную Нагрузку, без учёта сопротивления воздуха до 90+%!

Идём дальше.

статья написал(а):

После зажигания вверх по трубе побежит медленное пламя, видимая скорость которого обычно не превышает 10 м/c, то есть много меньше скорости звука (около 340 м/с). Это означает, что давление в трубе P будет очень мало отличаться от атмосферного Pa, и показания весов практически не изменятся. Другими словами, такое (дефлаграционное) сжигание смеси фактически не приводит к появлению избыточного давления на закрытом конце трубы, и, следовательно, дополнительной силы, действующей на весы. В таких случаях говорят, что полезная работа цикла с P=Pa=const равна нулю и, следовательно, равен нулю термодинамический коэффициент полезного действия (КПД).

Потрясающая подмена понятий!
Полезная работа будет определяться НЕ скоростью бега пламени. Она будет определяться в конечном счёте тем - сколько энергии выделилось и сколько рассеялось впустую! Потому, что та часть, которая НЕ рассеялась - пойдёт на расширение сгоревшей смеси. А расширение и будет означать РЕАКТИВНОЕ ИСТЕЧЕНИЕ смеси из сопла.

И в завершение - ещё раз: КПД НЕ МОЖЕТ быть более 100%! КПД определяется отношением кинетической энергии отброшенной реактивной массы к общему количеству выделившейся энергии! А если у нас вместо 4,5км/с мы увеличим (КАК В СТАТЬЕ) в 20 раз, то полученные 90км/с означают такое ОГРОМНОЕ количество кинетической энергии (4050МДж/кг!!!), какое не может запасти ни один химический реагент.

Upd.
Тут мне намекают, что моё объяснение расчёта КПД немного неочевидно.
С Вашего позволения я его изложу более просто, подробно и одним куском.
Итак.
КПД у нас - это отношение ПОЛЕЗНОЙ работы к ОБЩЕЙ работе/энергии.
В случае ЖРД у нас полезная работа - отбрасывание реактивной массы (рабочего тела) в сторону противоположную движению.
Для пары "водород-кислород" эта скорость составит примерно 4500м/с. То есть кинетическая энергия каждого килограмма рабочего тела составит 4500*4500/2=10125000Дж/кг или 10,125МДж/кг. Это у нас постоянная величина.
Теперь - относительно общей энергии.
Энергия выделяется в ходе реакции 2Н22=2Н2О.
Сколько её выделяется? Примем за основу данные из справочника о том, что теплота сгорания водорода равна 120МДж/кг. Что это значит? Во-1 теплота сгорания у нас не "вообще", а конкретно в кислороде. Ну здесь именно эта реакция, так что никаких поправок пока не надо.
Но вот что важно: Во-2 теплота сгорания водорода это именно теплота сгорания ВОДОРОДА. Кислород здесь НЕ УЧИТЫВАЕТСЯ. Однако в реакции именно кислород составляет основную массу вещества. На 1 кг водорода приходится 8 кг кислорода. То есть для того чтобы выделилось 120 МДж надо 1 килограмм водорода ПЛЮС К ТОМУ - 8 кг кислорода. Обычно кислород у нас берётся из атмосферы - неудивительно, что его мы не учитываем. Но у нас-то здесь ракета! Она "всё своё несёт с собой"!
Поэтому 120МДж надо "разбросать" не на 1 кг водорода, а на 9кг водород-кислородной смеси! Это уже извините не 120, а только 13,3 МДж/кг.
Наконец мы делим 10,125МДж полезной (пошедшей на полезную работу) энергии на 13,3 МДж общей выделившейся энергии. 10,125/13,3=0,76=76%
Теперь относительно нестехиометрического соотношения. На русский язык это можно ситуативно перевести как "неоптимальное". То есть кого-то с избытком. Фактически это означает, что либо кислорода слишком много либо водорода. В любом случае это будет "мёртвый груз". То есть с килограмма реагирующей смеси мы получим НЕ 13,3МДж, а МЕНЬШЕ.
НО. Штука в том, что 4500м/с от этого никуда не делись! То есть в числителе дроби как было 10,125 - так и осталось. А вот в знаменателе энергии-то поубавилось! А что означает, когда у нас при неизменном числителе уменьшается знаменатель? Правильно: сама дробь - УВЕЛИЧИВАЕТСЯ.

П.С.

статья написал(а):

При работе ДРД на топливной паре водород--кислород впервые в мире экспериментально доказано, что термодинамический цикл с детонационным горением (цикл Зельдовича) на 7-8% эффективнее, чем термодинамический цикл с обычным горением при прочих равных условиях.

Ну вот - совсем другое  дело. Прирост КПД в 7-8%. При кратном уменьшении массогабаритов ДВИГАТЕЛЯ (и возможном на порядки уменьшении его стоимости). Вполне НЕфантастические, хотя ОЧЕНЬ ХОРОШИЕ результаты.

Всем удач.

Отредактировано Павел178 (18-02-2018 04:12:50)

0

176

Eк/м=0,5*V^2 = 0,5*4500^2=10.125 МДж/кг
Водород дает 120 МДж/кг, коэффициент избытка окислителя м(ок)/м(г)=6 (см. вики про РД-0120 https://ru.wikipedia.org/wiki/РД-0120)
Т.е. 120 МДж/кг / 7 = 17,14 МДж/кг
КПД = 10,125/17,14 = 0,59

Хотя я ошибся - при нестехиометрическом соотношении и энергии меньше будет.
Щас попробую прикинуть

VASIMR (вики)
Реактивный двигатель использует радиоволны для ионизации рабочего тела с последующим разгоном полученной плазмы с помощью электромагнитного поля для получения тяги.

Энергия, затраченная на ионизацию на единицу ускоренной массы, является одним из источников потерь КПД.
ЭРД характеризуются КПД — от 30 до 60 %.
(вики)

Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле[1]. Технические характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность 1—7 кВт, скорость истечения ионов 20—50 км/с, тяга 20—250 мН, КПД 60—80 %, время непрерывной работы более трёх лет[1].
Вики

Отредактировано Алек Южный (18-02-2018 04:29:58)

0

177

Алек Южный написал(а):

Водород дает 120 МДж/кг, коэффициент избытка окислителя м(ок)/м(г)=6 (см. вики про РД-0120 https://ru.wikipedia.org/wiki/РД-0120)
Т.е. 120 МДж/кг / 7 = 17,14 МДж/кг

Извините - не могу с Вами согласиться.
ЕСЛИ у нас на 1 кг водорода приходится 6кг кислорода - это означает что на 1 моль водорода приходится 0,375 моль кислорода вместо 0,5. Это означает, что сгорает НЕ ВЕСЬ водород, а в лучшем случае (0,375/0,5)=0,75. То есть надо не 120/7, а 90/7, что составит ~12,86МДж/кг

Алек Южный написал(а):

Энергия, затраченная на ионизацию на единицу ускоренной массы, является одним из источников потерь КПД.
ЭРД характеризуются КПД — от 30 до 60 %.

Алек Южный написал(а):

Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле[1]. Технические характеристики ионного двигателя: потребляемая мощность 1—7 кВт, скорость истечения ионов 20—50 км/с, тяга 20—250 мН, КПД 60—80 %, время непрерывной работы более трёх лет[1].

И вот те самые остатки от 100% - это и есть нагрев.
Просто тяга у ЭРД - мааааленькая, а значит и нагрев небольшой. То есть - он НЕ разрушает сам двигатель.

Отредактировано Павел178 (18-02-2018 04:37:19)

0

178

Павел178 написал(а):

Извините - не могу с Вами согласиться.

Я уже сообразил, да.
Гоменнасай!
И, кстати, даже знаю почему добавляют водорода - разгоняется хорошо, уменьшает молекулярный массу истекающих газов.

О, кстати, а для водородных движков не знаете температуру в камере и на срезе сопла?
А то я что-то не найду:(

0

179

Алек Южный написал(а):

О, кстати, а для водородных движков не знаете температуру в камере и на срезе сопла?

Конкретных значений по современным моделям у меня нет.
Например можно опираться на ( http://wmpt.narod.ru/zz6.htm )
Там дают температуру порядка 3000 при скорости истечения порядка 4400м/с и давление в камере порядка 55-60 атм.

П.С. Ещё можно зайти на:
http://members.tripod.com/serge_fakas/S … ecture.htm
https://geektimes.ru/post/211054/

Отредактировано Павел178 (18-02-2018 05:21:11)

0

180

Bigelow Aerospace объявила о планах по созданию собственных станций на орбите
http://se.uplds.ru/t/A6YT4.jpg

Компания Bigelow Aerospace совместно с Центром по развитию науки в космосе (управляет американским сегментом Международной космической станции, МКС) учредила компанию-оператора, чьей задачей станет управление орбитальными космическими станциями разработки Bigelow Aerospace. "Bigelow Space Operations будет заниматься продажей, управлением и эксплуатацией автономных космических станций, разработанных Bigelow Aerospace", - говорится в сообщении, размещенном во вторник в Twitter BSO. В Bigelow Aerospace полагают, что ее проекты могут быть интересны госструктурам, частным компаниям и ученым.

Как отмечает информационный портал Space News, компания прежде всего проведет исследование рынка, чтобы выяснить, насколько востребованы подобные услуги и каковы рыночные перспективы орбитальных модулей B330 ее разработки. Первые такие модули планируется запустить в космос в начале 2020-х годов. По словам основателя компании Роберта Бигелоу, на исследование планируется потратить в текущем году несколько миллионов долларов. Он напомнил, что Китай работает над созданием собственной орбитальной станции и уже ведет переговоры с другими странами о ее использовании. "Они предлагают крайне привлекательные условия... и частному сектору придется непросто в попытке конкурировать с их предложением", - приводит Space News слова Бигелоу. Он также отметил, что потенциальным конкурентом для компании может стать и NASA.           

Источник http://tass.ru/kosmos/4976686

+2


Вы здесь » NERV » Антиляп » Космодром. Любые обсуждения, связанные с космосом . Объект - 2