Вопрос про самый лучший двигатель

[Skipper_NORTON]

кончились те времена, когда это кому-то было нужно

 
Если построить ЯРД с магнитным соплом, таким каким его тут представляли, то полеты на другие планеты станут намного дешевле.

[vsevolodson]

не смешите меня
на планете регулярного транспорта на низкую орбиту ещё (или уже почти) нет
а вы о дешёвых полётах к другим планетам

[Skipper_NORTON]

а вы о дешёвых полётах к другим планетам

 
Я уже писал почему это может окупиться. Можно настроить в космосе близко к Солнцу (или на Меркурии например) солнечных батарей и собирать энергию Солнца.
А шевелиться начнут наверное только когда нефть на Земле закончится, или будет подходить к концу, и тогда стоимость космических полетов возрастет.

[vsevolodson]

точно, только перед этим придётся значительно сократить популяцию бесполезных ртов

[Skipper_NORTON]

точно, только перед этим придётся значительно сократить популяцию бесполезных ртов

 
Это почему же?

[juseppe]

      Вводить балласт, даже водородный, с точки зрения максимальной скорости никогда не выгодно. Но введение добавочного водорода сильно снижает температуру, при том, что проигрыш в скорости не слишком велик.

Хм... "А что, уважаемые кроты: а не посчитать ли нам?"
Скорость истечения пропорциональна sqrt(T/M). Поскольку sqrt(х)' > 0, то можно анализировать только Т/М.
Т пропорциональна Е_к молекулы. При двукратном избытке водорода Е_к (и Т₂) будет практически ровно в 2 раза меньше. М₂ = (18+2)/2 = 10, то есть, 0,56 М₁. Имеем Т₂/М₂ = 0,9 (Т₁/М₁) (где индексом 1 обозначены параметры для стехиометрической смеси 2Н₂+О₂, а индексом 2 - для двукратного избытка водорода 4Н₂+О₂)
То есть, для двукратного избытка водорода имеем V_ист.2=0,95V_ист.1...
Да - скорость истечения упадёт на 5% - но температура упадёт вдвое! Таки ваша правда - добавка водорода предназначена для увеличения ресурса двигателя (или его удешевления/облегчения/упрощения).

[vsevolodson]

водород добавляется для увеличения скорости выхлопа, а не для уменьшения

[juseppe]

водород добавляется для увеличения скорости выхлопа, а не для уменьшения

Так вот по подсчётам выходит, что для охлаждения...

[Крупин]

водород добавляется для увеличения скорости выхлопа, а не для уменьшения

Так вот по подсчётам выходит, что для охлаждения...

   Совершенно верно. Здесь даже не нужны вычисления. Просто элементарный здравый смысл.
   По закону сохранения энергии химическая энергия, заключённая в любой единице массы, переходит в кинетическую энергию реактивной струи (той же самой массы). Допустим, в топливе есть примесь балластного водорода. Если мы заменим его на кислород+водород, хим. энергия возрастёт, повысится кин. энергия, а следовательно скорость. Но температура будет запредельной. По теории, это даже хорошо, поскольку КПД теплового двигателя (к каковым относится и ракетный) не может быть больше,чем (1 - T1/T2), где T1,T2 - абсолютные температуры холодильника и нагревателя, соответственно.
   Но техника основана на компромиссах. Ради надёжности, долговечности и, вообще, реальной осуществимости приходится искать компромиссные решения по совокупности множества параметров. В особенности это касается техники ракетной.
   

[MARS9]

juseppe
Спасибо, все понятно но хотелось бы еще что-то узнать о ракетных двигателях:
Когда я смотрел принципиальную схему ракетных двигателей то там обратил внимание вот на что: горючее (Водород например) подается из бака, потом идет вокруг сопла двигателя, то есть циркулирует вокруг него, нагревается и потом идет уже в камере горения, это хорошо видно из этой схемы например:
/i/hydrogenoxygenexternalc.png/]
Понятно почему это делается-охлаждается двигатель, для него же высокая температура очень серьезная проблема и одновременно нагревается горючее который таким образом легче будет гореть. Но я никогда не видел что и окислитель (Кислород например) шел по такой же схеме вокруг сопла двигателя, интересно почему? Неужели для Кислорода нельзя охлаждаться? Еще интересно почему вокруг сопля двигателя идет не очень много витков трубопроводов горючего? Вот на этих снимках видно что этих витков от 2 до 8, нельзя ли побольше?
/i/486pxsicenginesandvonbr.jpg/]
/i/iss016e005934.jpg/]
/i/107x.jpg/]

Второй вопрос: в Википедии написано что:
"In rockets the coolant methods include:
1. uncooled (used for short runs mainly during testing)
2. Ablative walls (walls are lined with a material that is continuously vaporized and carried away).
3. radiative cooling (the chamber becomes almost white hot and radiates the heat away)
4. Dump cooling (a propellant, usually hydrogen, is passed around the chamber and dumped)
5. Regenerative cooling (liquid rockets use the fuel, or occasionally the oxidizer, to cool the chamber via a cooling jacket before being injected)
6. Curtain cooling (propellant injection is arranged so the temperature of the gases is cooler at the walls)
7. Film cooling (surfaces are wetted with liquid propellant, which cools as it evaporates)"
http://en.wikipedia.org/wiki/Rocket_engine
Этот шестой метод по-моему то же самое что и это:

"Все заключалось в создании слоя относительно холодных паров спирта между раскаленной струей истекающих газов и стенкой сопла путем впрыска спирта через специальные отверстия в критической части. Этот метод называется пленочным охлаждением."
http://www.kapyar.ru/index.php?pg=211
По-моему эти две цитаты описывают одно и тоже. Интересно есть ли где-нибудь графическая иллюстрация того как это все происходит?
И еще одно. А нельзя ли использовать если не все, то несколько этих методов охлаждения одновременно? Вот тогда двигатель поработал бы побольше.

[MARS9]

Никто не знает ответов на этот вопрос? 

[Крупин]

      Водород, в сравнении с кислородом имеет два важных преимущества: Во-первых, его контакт с металлическими конструкциями безопасен, в то время как контакт с горячим кислородом может привести к окислительной реакции и расплавлению металлоконструкции, во-вторых, водород - очень хороший теплопроводник. Я читал в оной книге по электротехнике (ещё советского периода), что проектируются электрогенераторы с водородным охлаждением, которые несмотря на потенциальную опасность перспективны, поскольку позволяют капитально повысить вырабатываемую электрическую мощность.
     К тому же у водорода также малая вязкость, вследствие чего он быстро прокачивается даже через очень малые сечения (с другой стороны весьма опасное свойство при наличии самой малюсенькой трещинки). Эти свойства водорода обусловлены малыми размером и массой его молекулы.

[Skipper_NORTON]

  Так никто вразумительно и не может ответить, способно ли человечество вот прямо сейчас построить корабль и разогнать его до 100 км/сек, и 1000 км/сек, и если способно, то какая примерно стоимость проекта, и сроки строительства.

[juseppe]

  Так никто вразумительно и не может ответить, способно ли человечество вот прямо сейчас построить корабль и разогнать его до 100 км/сек, и 1000 км/сек, и если способно, то какая примерно стоимость проекта, и сроки строительства.

Прямо сейчас - нет, не способно. Пожалуй, даже до 20-ти мало-мальски вразумительную ПН не сможет...

[Skipper_NORTON]

Прямо сейчас - нет, не способно. Пожалуй, даже до 20-ти мало-мальски вразумительную ПН не сможет...

 
До 20 км/сек не может человечество разогнать корабль? 
Все...    Я разочаровался и потерял веру в человечество.

[juseppe]

А что - оно вас успело очаровать? Такой большой, а такой наивный! 

Посмотрим, что у Чанг-Диаса с его ВАСИМРом выйдет - может, лет через 5-10 будут зонды на 30-40 км/с отлетать...

[Belll]

Понятно почему это делается-охлаждается двигатель, для него же высокая температура очень серьезная проблема и одновременно нагревается горючее который таким образом легче будет гореть. Но я никогда не видел что и окислитель (Кислород например) шел по такой же схеме вокруг сопла двигателя, интересно почему? Неужели для Кислорода нельзя охлаждаться?

Кислород в рубашке охлаждения испарится, а керосин остается жидким.

Еще интересно почему вокруг сопля двигателя идет не очень много витков трубопроводов горючего? Вот на этих снимках видно что этих витков от 2 до 8, нельзя ли побольше?

Там и есть по-больше - вся стенка сопла и камеры сгорания состоит из множества тонких ПРОДОЛЬНЫХ каналов, по которым течет охлаждающее топливо.

И еще одно. А нельзя ли использовать если не все, то несколько этих методов охлаждения одновременно? Вот тогда двигатель поработал бы побольше.

Зачем побольше? Двигатель работает столько, сколько надо. Нет технической возможности и практической необходимости делать все методы сразу. Обычно достаточно только регенеративного охлаждения и завесы. На маленьких двигателях достаточно радиационного.

[MARS9]

И еще одно. А нельзя ли использовать если не все, то несколько этих методов охлаждения одновременно? Вот тогда двигатель поработал бы побольше.

Зачем побольше? Двигатель работает столько, сколько надо. Нет технической возможности и практической необходимости делать все методы сразу. Обычно достаточно только регенеративного охлаждения и завесы. На маленьких двигателях достаточно радиационного.

Это понятно но вот если из-за определенной причины в камере сгорания температура будет не 3500 градусов Цельсия (как в случае Водорода\Кислорода)а больше, вот тогда нужно будет использовать либо все эти метода одновременно или придумать более изощренный метод для охлаждение двигателя 

Крупин
Спасибо, понятно 

[vsevolodson]

существуют проекты магнитных парусов (для солнечного ветра) и магнитных сопел (для ядерно-импульсных двигателей);
в обоих случаях магнитное поле двигателя пассивно, а импульс создаёт движение ионов плазмы;
а что если использовать магнитное поле не как сопло или парус, а как лопасть или весло?
т.е. размахивая магнитным полем или быстро меняя его конфигурацию, приводить в движение транспорт, а для его подпитывания использовать практически всю большую мощность, делая "активное м/п" очень большим и мощным, достаточным для создания тяги;
что можно делать с м/п, чтобы извлекать тягу например в неподвижной и очень разреженной плазменной среде?

PS
ну конечно же, также интересно какой эффективности можно добиться на этом

PSPS
представим себе что магнитное поле имеет форму, образующую форму тягового винта самолёта
при достаточно большом поперечнике скорость движения поля на концах лопастей может быть сколь угодно большой, вплоть до скорости света
это может помочь отбрасывать ионизированную среду со сколь угодно большой скоростью

[MARS9]

     Неверно. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Чтобы увеличить скорость втрое нужна девятикратная энергия.

Мне хотелось бы знать из какого закона Физики это исходит