Химические ракетные двигатели. Ракетные топлива. Перспективы.

[crazy_terraformer]

По параболе

Ну год с копьем в один конец - вполне нормас. 2,5 года до Сатурна - конечно, уже тяжеловато, но тоже терпимо.

Вот только обратно как лететь, чтобы было терпимо?

[Изобретатель]

Вот только обратно как лететь, чтобы было терпимо?

Ежели заранее доставить типовую топливную базу ,то опять же терпимо.А можно и без обратно,ежели по О,Нилу.Цилиндр хотя -бы первого порядка построить или что дороже, пригнать.

[sharp]

Вот только обратно как лететь, чтобы было терпимо?

Воспользоваться преимуществами большой гравитации Юпитера, а именно - эффектом Оберта. Сравнительно небольшая характеристическя скорость позволит покинуть Юпитер с большой относительной скоростью. Более точно в цифрах надо еще прикинуть, конечно.

[Valerij56]

Так что нужно смотреть в другую сторону - а именно, в сторону снижения безполезной массы носителя.
Например, можно реализовать и даже уже реализуется идея Ф.Цандера об использовании в качестве рабочего тела конструкций отбрасываемых ступеней РН!
Можно сделать все несущие конструкции носителя из топлива, и таким образом в два-три раза увеличить ПН. Вполне возможно довести ПН до 10% от массы носителя. И, благодаря тому, что несущие конструкции РН одновременно являются топливом, нет проблем с отбрасываемыми ступенями.

   
Этих проблем в принципе нет у концепции многоразовых ракет с дозаравкой из местных источников, для которых баки и двигатели не являются мёртвым грузом.

[Valerij56]

Ага, труба из заморoженного керосина - это конечно дофига легко в обращении

   
Чтобы было ещё интереснее, один конец трубы затыкают, а вовнутрь жидкий кислород наливают...
   
Шурик, вы не пробовали бросить в жидкий кислород кусочек угля?

[библиограф]

И что будет?

[ziggyStardust]

 Потом еще поджечь нужно ... "данамайт" на 5-10 минут будет...

[mbrane]

Потом еще поджечь нужно ... "данамайт" на 5-10 минут будет...

Меня  года 3 назад этим грузили - занедорого проводить БВР... Да была такая взрывчатка оксиликвит ...Широко применялась в 30-е годы и у нас  и на западе, например на строительстве Днепрогэса, и туннелей, и даже во время войны как боевая взрывчатка для бомб...Но во первых если кинуть просто уголь то ничего не будет - ибо реакция в твердой фазе - зависит от поверхности. Поэтому надо либо уголь сначала размолоть, либо активировать (поры раскупорить, либо вообще исспользовать кокосовую копру (можно еще пуды люменевой бобавить). И второй минус - кислород в земных условиях улетучивается (хотя в принципе одновременно и плюс ибо выждав какое-то время можно совершенно спокойно вести работы на скавжине у котрой произошел сбой детонации)...если скважину предварительно охладить то до нескольких часов ваапче реально продлить время действия взрывчатого заряда     

[библиограф]

 И ещё был случай:
Рабочие на испытательном стенде решили проверить инструкцию по технике безопасности при обращении с жидким
кислородом. Налили его в большой поддон, хорошенько промаслили ватник и укрывшись рядом за бетонное ограждение,
бросили в жидкий кислород. Ничего не произошло! Тогда кинули туда горящий факел...
 
А в малом масштабе опыты с ЖК интересные и поучительные:

[-Юрий-]

А я когда-то хотел просто так, на дурика, сделать нитроглицерин. Думал это так просто. Взял целюлозу (полуфабрикат для изготовления бумаги) в виде верёвочки, полил её азотной кислотой, пошла реакция в выделением оранжевого дыма (как выглядят пары ракетного окислителя я хорошо знаю), и думал что получился нитроглицерин. Чтобы проверить, взял капельку, налил в маленькую плошку, и издалека стал бросать в неё камни, ожидая соответствующей реакции. Вот алхимик!

[crazy_terraformer]

Наверное уже знаете, что нитроцеллюлоза и нитроглицерин - это разные вещи?!

[EvilShurik]

Ага, труба из заморoженного керосина - это конечно дофига легко в обращении

   
Чтобы было ещё интереснее, один конец трубы затыкают, а вовнутрь жидкий кислород наливают...
   
Шурик, вы не пробовали бросить в жидкий кислород кусочек угля?

Мозгов у вас маловато. Впрочем это закономерно. Тут привели пример с ватником в жидком кислороде. Зажечь предельные углеводороды даже в жидком кислороде - не просто. Это видно в фильмах ю-туба, посвящённых данной теме. Вдобавок, можно изолировать окислитель от топлива защитным покрытием. Но при некоторой смекалке даже оно не нужно.
В отличие от многоразовых ракет, у схемы "РН-самоеда" намного выше ПН, и меньше проблем с возвращением частей на Землю.
Это уточнения для тех, кто желает знать подробности.
А в целом, граждане, вы меня разочаровали. Типичная реакция стада обезян, на непонятную вещь или персоналию! И вы хотите, чтобы я безплатно для вас "радел", пояснял подробности? Не дождётесь.

[crazy_terraformer]

можно изолировать окислитель от топлива защитным покрытием. Но при некоторой смекалке даже оно не нужно.
В отличие от многоразовых ракет, у схемы "РН-самоеда" намного выше ПН, и меньше проблем с возвращением частей на Землю.
Это уточнения для тех, кто желает знать подробности.
А в целом, граждане, вы меня разочаровали. Типичная реакция стада обезян, на непонятную вещь или персоналию! И вы хотите, чтобы я безплатно для вас "радел", пояснял подробности? Не дождётесь.

Нагнали значит интересу, а теперь сливаетесь ?! Вот и получается в итоге что? Что Вы - развешиватель лапшы?

[mbrane]

А я когда-то хотел просто так, на дурика, сделать нитроглицерин. Думал это так просто. Взял целюлозу (полуфабрикат для изготовления бумаги) в виде верёвочки, полил её азотной кислотой, пошла реакция в выделением оранжевого дыма (как выглядят пары ракетного окислителя я хорошо знаю), и думал что получился нитроглицерин. Чтобы проверить, взял капельку, налил в маленькую плошку, и издалека стал бросать в неё камни, ожидая соответствующей реакции. Вот алхимик!

ну несильно вы отклонились от процедуры канонического нитрования, надобно было только нитрующую смесь использовать а не азотную кислоту... Есть и ролики и инструкции

[sharp]

В отличие от многоразовых ракет, у схемы "РН-самоеда" намного выше ПН, и меньше проблем с возвращением частей на Землю.

Нет у нее вообще никакой ПН. Как и проблем с возвращением на Землю никаких. Просто потому что она эту самую Землю не покидает, и в ближайшей (как и отдаленной) перспективе не собирается.
Нужно химичить какие-то высококалорийные полимеры, чтобы нечто подобное стало возможно. При этом еще желательно, чтобы ракета не получалась "золотой" по стоимости изготовления.

[библиограф]

 Да всё уже придумано, ничего там запредельно дорогого нет! Закись азота как окислитель - тоже продукт крупнотоннажный
и даже идет в пищевой промышленности для фабрикации взбитых сливок, например
http://rocket.web-box.ru/gibridnye-dvigateli/toplivo/
Но, конечно, ребятам-ракетчикам не даёт покоя слава Джона Парсонса, инициатора работ по РДТТ в США.
Увы, им надо было родиться на сто лет раньше!
https://spacemorgue.com/the-last-of-the-magicians/

[-Юрий-]

Наверное уже знаете, что нитроцеллюлоза и нитроглицерин - это разные вещи?!

Я описал другой опыт. Нитроглицерин я думал получить просто смешав глицерин и азотную кислоту.

Есть и ролики и инструкции

Уже давно нашёл описание технологии промышленного получения интересующего вещества. Ещё довольно старое описание. Прочитав, понял, что не стоит даже пытаться этим заниматься, если жизнь дорога.

[mbrane]

Я описал другой опыт. Нитроглицерин я думал получить просто смешав глицерин и азотную кислоту.

ыыыы.... именно в конкретном случае незнание -сила... Юрий запомни простое мнемоническое правило - один грамм-один палец

[noxx77]

Вдобавок, можно изолировать окислитель от топлива защитным покрытием. Но при некоторой смекалке даже оно не нужно.
В отличие от многоразовых ракет, у схемы "РН-самоеда" намного выше ПН, и меньше проблем с возвращением частей на Землю.
Это уточнения для тех, кто желает знать подробности.
А в целом, граждане, вы меня разочаровали. Типичная реакция стада обезян, на непонятную вещь или персоналию! И вы хотите, чтобы я безплатно для вас "радел", пояснял подробности? Не дождётесь.

Идея "самоеда" интересная, но
1) Подача топлива будет нетривиальной. Как это отражается на массе/стоимости движка?
2) Насколько я понимаю (если я понимаю правильно), то с увеличением молекулярной массы углеводородного топлива растёт проблема нагара, с уменьшением - понижается температура плавления. По разговорам со специалистами, метан для многоразовых предпочтительнее керосина, т.к. не даёт нагара, но, с другой стороны, те же спейс(экс)овские "Мерлины" - керосинки, значит не сильно критично.
3) Поскольку бак "сжирается", то его лучше делать одностенным, а значит, внешняя сторона стенки несущего бака ракеты-самоеда должна быть переохлаждённой (минимум ниже -50оС на керосине, но по факту ещё ниже для прочности), а внутренняя выдерживать криогенные температуры LOX (<-183оС), не становясь хрупкой в объёме. Теплопроводность углеводородов ниже, чем металлов, соответственно, в стенке возникнут тепловые напряжения + она подвергнется механическим нагрузкам при работе: ускорению, вибрационным и акустическим. Если внутренняя поверхность бака окажется хрупкой, но это может привести к выкрашиванию и попаданию частиц топлива в окислитель, что создаст механическую и взрывную (при использовании LOX в качестве хладагента) опасность для двигателей. Как решён данный вопрос?

[crazy_terraformer]

Возникла безумная идея. Топливная пара на основе лёгких стабильных изотопов. Борьба за тонны и килограммы.
Горючие: сжиненные лёгкий метан ¹²С¹Н4 , лёгкий аммиак ¹⁴N¹H3, протий ¹Н, лёгкий гидразин ¹⁴N2¹H4 и его замещённые производные, например НДМГ  (¹²С¹Н3)2¹⁴N¹⁴N ¹H2
Окислители: сжиженные лёгкие ¹⁶О2, тетраоксид азота и закись азота.

Природный углерод состоит из двух стабильных изотопов — ¹²С (98,93 %) и ¹³С (1,07 %) и одного радиоактивного изотопа ¹⁴С (β-излучатель, Т½= 5730 лет), сосредоточенного в атмосфере и верхней части земной коры. Он постоянно образуется в нижних слоях стратосферы в результате воздействия нейтронов космического излучения на ядра азота по реакции: ¹⁴N (n, p) ¹⁴C, а также, с середины 1950-х годов, как техногенный продукт работы АЭС и в результате испытания водородных бомб.
В природе разделение изотопов углерода интенсивно происходит при относительно низких температурах. Растения при фотосинтезе избирательно поглощают лёгкий изотоп углерода. Степень фракционирования зависит от биохимического механизма связывания углерода. Большинство растений интенсивно накапливают ¹²C, и относительное содержание этого изотопа в их составе на 15—25 ‰ выше, чем в атмосфере. В то же время злаковые растения, наиболее распространённые в степных ландшафтах, слабо обогащены ¹²C и отклоняются от состава атмосферы лишь на 3—8 ‰.

Природный ископаемый метан биологического происхождения и биометан уже несного фракционирован, наше дело углубить....

Наиболее известны три изотопа водорода: протий ¹H (атомное ядро — протон), дейтерий ²Н (ядро состоит из одного протона и одного нейтрона) и тритий ³Н (ядро состоит из одного протона и двух нейтронов). Эти изотопы имеют собственные химические символы: протий — H, дейтерий — D, тритий — T.

Протий и дейтерий стабильны. Содержание этих изотопов в природном водороде составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 % соответственно[24]. Оно может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода. Тритий нестабилен, претерпевает бета-распад с периодом 12,32 года, превращаясь в стабильный гелий-3[24]. Тритий встречается в природе в следовых количествах, образуясь главным образом при взаимодействии космических лучей со стабильными ядрами, при захвате дейтерием тепловых нейтронов и при взаимодействии природного изотопа лития-6 с нейтронами, порождёнными космическими лучами...

Природный молекулярный водород состоит из молекул H2 и HD (дейтероводород) в соотношении 3200:1. Содержание в нём молекул из чистого дейтерия D2 ещё меньше, отношение концентраций HD и D2 составляет примерно 6400:1

Тритиий даже если бы был проблемой, исключается при использовании ископаемого метана, либо хранением биометана или синтетического метана в течении нескольких десятков лет. С другой стороны всё равно с дейтерием уйдёт при разделении изотопов.

Кислород имеет три устойчивых изотопа: ¹⁶O, ¹⁷O и ¹⁸O, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759 %, 0,037 % и 0,204 % от общего числа атомов кислорода на Земле.
Природный азот состоит из двух стабильных изотопов ¹⁴N — 99,635 % и ¹⁵N — 0,365 %.

С азотом выбора нет — придётся фракционировать изотопически чистый по водороду аммиак.
С углеродом можно повозиться фракционируя природный метан или биометан. Отбирать самую лёгкую фракцию в процессе ректификации. Проблема однако в том, что в тяжёлую фракции уйдут молекулы метана:
1) с лёгким изотопом углерода и одним атомом дейтерия;
2) с углеродом-13 и всеми четырьма атомами протия.
Либо метан можно пиролизовать, получить водород и сажу, фракционировать водород, затем синтезировать из протия и сажи метан, после чего уже проводить фракционирование по углероду, тяжёлые фракции этого метана пиролизовать и отделить протий.
Кислород вероятно следует перевести в изотопически чистый по углероду и водороду диметиловый эфир. Он легко сжижается и кипит, не требуя криогенных температур для ректификации.