Народный космос-Z

Объявление

ВНИМАНИЕ.

Гости могут оставлять сообщения только на форуме "Поговорим".

Экскосмиты могут оставлять сообщения только в "РУГАТЬСЯ - СЮДА" и на собственном форуме, если таковой имеется.

ПОРТАЛ.

Освоение космоса.

Форум Космопорта--astrotema--Космодром "Плесецк"--"НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"--ОБЩЕПЛАНЕТАРНЫЙ ФОРУМ им. Королёва.Академия космоса и космонавтики--Owalon--Путешествие в космос--Сайт "Знания-сила "

Астрономия.

Астрофорум--Y-Astro

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.



Скр-2

Сообщений 21 страница 40 из 134

21

Не переживайте, бывает. :)

АК-27 - насколько я понимаю, авиационный керосин. Тот, что используется в современных РН с керосином в кач-ве горючки. Свойства +- те же что и у обычного керосина:
Формула:
   73%HNO3
   27%N2O4
Плотность 1.6г/см^3

Бак... Вы извините, у меня объём получился всего 2,512м^3
Масса керосина, соответственно, 4 тонны.
Повторюсь с вопросом: это, ткскзть, готовое изделие? То есть его можно купить, оно расчитано на прочность и т.п.?
Ну, в 15атм для бака подобного объёма и массы я поверить готов... Но вот выдержит ли оно осевую нагрузку? Или силовой каркас отдельно будет?
И почему именно 15 атм? Для вытеснительной системы подачи этого мало, для насосной - много 9почему мне в голову и пришла мысль о том что имеется возможность достать такой готовый бак).
Или такое давление связано с устройством гуся? (устройство которого я по прежнему не понимаю :) )

22

Roger Wilco написал(а):

Не переживайте, бывает. :)

АК-27 - насколько я понимаю, авиационный керосин. Тот, что используется в современных РН с керосином в кач-ве горючки. Свойства +- те же что и у обычного керосина:
Формула:
   73%HNO3
   27%N2O4
Плотность 1.6г/см^3

Бак... Вы извините, у меня объём получился всего 2,512м^3
Масса керосина, соответственно, 4 тонны.
Повторюсь с вопросом: это, ткскзть, готовое изделие? То есть его можно купить, оно расчитано на прочность и т.п.?
Ну, в 15атм для бака подобного объёма и массы я поверить готов... Но вот выдержит ли оно осевую нагрузку? Или силовой каркас отдельно будет?
И почему именно 15 атм? Для вытеснительной системы подачи этого мало, для насосной - много 9почему мне в голову и пришла мысль о том что имеется возможность достать такой готовый бак).
Или такое давление связано с устройством гуся? (устройство которого я по прежнему не понимаю :) )

Что касается температуры в сопле - по длине сопла она изменяется по следующему закону:
T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)

Т - температура в данном сечении сопла
Tk - температура в КС
p - давление в данном сечении сопла
pk - давление в КС
k - показатель процесса расширения.

Предполагается, что давление в нужном сечении вы можете найти...
Оно довольно просто завязано на давление в КС и степень расширения, кажется...

23

АК-27 - насколько я понимаю, авиационный керосин. Тот, что используется в современных РН с керосином в кач-ве горючки. Свойства +- те же что и у обычного керосина:
Формула:
   73%HNO3
   27%N2O4
Плотность 1.6г/см^3

Насколько я понимаю, товарищ Roger Wilco просто описался, АК-27 - это азотная кислота с содержанием азотного тетраоксида 27%. Будье в следующий раз повнимательнее.  :)

Кстати, а что за композит для бака? Каковы его характеристики?
Если принять его плотность, условно, равной плотности воды (1000кг/м^3), то для бака такой массы и таких габаритов толщина стенки получается всего 7мм.  :/

Отредактировано NikkyButt (2006-06-15 11:07:56)

24

Roger Wilco написал(а):

И почему именно 15 атм?

15атм, чтобы не заморачиваться скриогеникой. Бак заполняется не полностью, а из расчета, чтобы в пустом баке осталось 2атм. Штоб его не сплющило.
Плотность керосина 700-800 кг н метр кубический. Так что не четыре а меньше двух тонн. Все приводимые здесь конструкции я могу изготовить сам. Инструмент есть, нужна только сварка и материалы.

Что касается температуры в сопле - по длине сопла она изменяется по следующему закону:
T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)

Я оставлю эту формулу на совести ее авторов. Приведу личный опыт. Изготовил бак на 90атм по формуле F=b*P*R P - давление, b- ширина кольца, R-радиус. Наполнил его на половину водой и нагреванием поднял давление до 30 атм, на больше не решился. Пар выходил из бака свободно. По вашей формуле трава от струи пара должна была бы покрыться инеем. Однако подержав в струе тряпочку (градусник тока на 50 пожалел) я на ощупь убедился, что температура пара больше ста градусов. Да и конденсировался бы он, если бы это было не так. Все же я верю Уманскому, которого еще ни разу не поймал на брехне, а не теоретикам. :)
Вота свой интеграл возьму для адиабатического процесса и тогда буду иметь некоторое представление о среднем снижении температуры в сопле. Но элементарная логика подсказывает, что поскольку разбег в скоростях молекул по кривой Гаусса огромен, то температура в сопле сильно не меняется.
В общем, на вскидку, удельная теплота сгорания керосина что-то около 70 мДж, а не 40мДж.
Теперь поверим некоторым товарищам, что на выходе из сопла температура сгорания водородо-кислородной пары 1000 цельсиев. В современных кислородно-водородных двигателях с соплом большого расширения пар истекает со скоростью свыше 5 км/сек. E=m*(v^2)/2. Поскольку по массе в паре водород составляет лишь 1/9, берем 9кг. Е=112 мДж. А у нас остается ищо тысячу Цельсиев. Не будем учитывать того факта, что с ростом температуры давление растет. Возьмем удельную теплоемкость для 600 цельсиев которая составляет 2,2 кДж/(кг*К) Получаем, что в 9кг пара осталось 25 мДж энергии. Вот из такого расчета господа наверное и подогнали температуру вытекающей струи под 1000 цельсиев.
Но личный опыт убежает меня в другом. Энергия химической реакции занижена едва ли не в два раза.
Ну вот, я порассуждал немного сам с собой.
Кажись вы меня уговорили.
Берем 3000 цельсиев на выходе. Скорость истечения 4 км/сек. Тогда Е=72 мДж. В паре остается  54 мДж.
Ну, спасибо. Разобрался. Теперь я с вами согласен. :)

25

Итак, что еще принципиально мы не учли? Почему взорвался Falcon. Как стало известно, причиной аварии явился пожар в носовой части ракеты.

Если вы про тот Фалькон, что накрылся месяц назад, то он не взорвался. Начался пожар в двигательном отсеке, после чего двигатель отключился и ракета упала в океан.
На сайте производителя есть видеозапись с борта ракеты от момента старта до удара о воду. Взрыва не было.
Кроме того, в носовой части гореть, вроде как, особо нечему :)

Кстати, а почему бы, в таком случае, не сделать композитную капсулу?
Лёгкая, прочная. Как это до сих пор никто не додумался?  :D

26

Roger Wilco написал(а):

[T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)

Т - температура в данном сечении сопла
Tk - температура в КС
p - давление в данном сечении сопла
pk - давление в КС
k - показатель процесса расширения.

И где мне взять этот показатель расширения?

27

И где мне взять этот показатель расширения?

Вообще-то, для идеального процесса k=n=Cp/Cv
Cp - теплоёмкость при постоянном давлении,
Cv - теплоёмкость при постоянном объёме.
k зависит от химического состава топлива. В среднем можно принять k=1.1...1.4.
Так же можно расчитать по программе Астра (или любой другой программе для термодинамического расчёта), или найти в справочниках.

28

На счет температуры на выходе сопла, то для воды совсем другие формулы ведь будут, поскольку вследствие конденсации охлаждение гораздо медленней идти ведь будет

С азоткой 30 т никак у вас не выйдет!!!
Вон люди подсказали что кое кто  по 4 рэ один кг кислорода жидкого и продает! дешевле газировки! На кой он черт вам азотка сдалась, когда уж лучше кислорода и нету ничего?!!!

Ракету вашу можно очень усовершенствовать, ежели бак второй ступени использовать под станцию космическую, и жилой отсек, на орбите, но керосин тогда уж отпадает, задохнуться можно, а лучше уж использовать этан пропан бутан...
Тогда уж капсулу и уменьшить можно до предела, и под давление в пол атмосферы использовать возможно

29

Ни хрена вы меня на лопатки не положили.
[T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)

Т - температура в данном сечении сопла
Tk - температура в КС
p - давление в данном сечении сопла
pk - давление в КС
k - показатель процесса расширения.
В общем-то я понял, почему моя формула
v^2=(v0^2)+(2*T*P0*ln(P/P0))/(ro0*T0)
так равнодушна к изменению температуры. На участке падения давления в сопле в десять раз сосредоточено около 99% массы газа. По формуле на этом участке скорость возрастает на 65 процентов по сравнению с конечной. Температуру же на этом участке можно считать постоянной. А дальше формула конечно, сильно начинает врать, но на конечный результат это мало влияет. Но отказываться от нее я не собираюсь, потому что из нее следуют далеко идущие выводы. Я как нибудь не поленюсь и напишу програмку, учитывающую изменение температуры, чтобы проверить, насколько моя формула врет. Думаю, несущественно. :mrgreen:

30

Вы напрасно сами формулы выводите, я вам еще с начала говорил, что ваши выводы очень уж сомнительны, есть давно выведенные формулы, и ими и стоит пользоваться, а с вашими Вы можете залезть в такие дебри, что потом ракеты и гореть вполне начнут...

31

Ну что ж, учтя измение температуры в сопле, проинтегрировал и получил почти приведенную вами формулу
v^2=v0^2+(2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n)
где v0 - скорость с которой продукты сгорания поступают в сопло. Для того чтобы рассчитать эту скорость, интегралом уже точно не обойдешься. Но я тут делал кое-какие прикидки ипришел к выводу, что при правильной конструкции  КС можно достичь скорости истечения из нее продуктов сгорания около 1000 м/сек. Так что с УИ 455 с все ясно.
Но для водорода теоретический предел скорости истечения из E=m*(v^2)/2 составляет 5577,73 м/сек.
Вот поэтому я оставляю свою первую формулу не для расчетов, а для наглядности, потому что именно она своей "схожестью" с формулой Циолковского позволила мне ввести понятие многоступеньчатого РД. Я не хочу пока приводить схемы многоступеньчатых РД,  которые не вызывают у меня сомнений.
Приведу пока наиболее сомнительную. Радиус берется таким, чтобы центробежная сила сжимала газ до 200 атм.
А теперь чуть более подробно о центробежной силе.
dF=dP*s, dF=dm*a, a=(v^2)/R - R-внешний радиус сегмента тора,
dm=ro*dR*s, ro=ro_n*T_n*P/(T*P_n) -> T_n*ro_n*dR*(v^2)/(T*P_n*R)=dP/P
Интегрируем выражение. Получим
R=R0*e^(P_n*T*ln(P/P0)/(T_n*ro_n*v^2))

Рассмотрим работу данного двигателя в пустоте. Пусть газ выходит из сопла с давлением 0.1 атм.
Принимая радиус 0.5 м, молекулярную массу газа 30, скорость струи 4000 м/сек и перепад давления от 200 атм. то 0.1 атм. получим диаметр сечения изогнутого 0.24 м.
Но это конечно грубая прикидка.
С помощью не очень длинного второго сопла можно будет выбрать оставшиеся 1000 цельсиев и получить УИ для пустотника свыше 500 сек. Для того, чтобы добиться аналогичного результата для РД с внешним давлением 1 атм. видимо можно будет обойтись тремя ступенями. :)
[реклама вместо картинки]

32

Мне кажется, вы не вполне представляете себе принцип работы ракетного двигателя...
Скорость на входе в сопло принимается условно равной нулю. Реально она имеет порядок 50-100м/с. Принцип работы геометрического сопла основан на перепаде давления. Увеличивая скорость перед соплом вы уменьшаете давление газа перед соплом, а следовательно и потенциал сопла.
Более того, какую бы скорость поток не имел на входе в сопло, в критическом сечении она уменьшится до местной скорости звука и далее будет увеличиваться как в сверхзвуковой части обычного сопла.

Если ваше сопло не имеет дозвуковой части за ненадобностью, т.к. вам каким-то чудом удалось разогнать поток до местной скорости звука, перепад давлений на входе и выходе сверхзвуковой части сопла будет недостаточен для существенного ускорения потока. Конечно, вы можете поднять давление на входе, но при этом сильно увеличится расход.

33

Roger Wilco написал(а):

Мне кажется, вы не вполне представляете себе принцип работы ракетного двигателя...
Скорость на входе в сопло принимается условно равной нулю. Реально она имеет порядок 50-100м/с

А я не зря написал, - "при правильной конструкции КС". Нынешняя конструкция КС, как показали мне мои математические модельки, вместо того, чтобы использовать полный потенциал расширения при сгорании топлива, тормозят поток в КС. В результате возникает еще куча проблем в частности высокочастотные колебания в КС легко приводящие к взрыву. Так что можете со всем РД-строением вместе заблуждаться и дальше :lol:
А я, как вы заметили, в своих заблуждениях раскаиваюсь с удовольствием. Для меня важнее дело, чем амбиции. :)

34

Zenix написал(а):

А я не зря написал, - "при правильной конструкции КС". Нынешняя конструкция КС, как показали мне мои математические модельки, вместо того, чтобы использовать полный потенциал расширения при сгорании топлива, тормозят поток в КС. В результате возникает еще куча проблем в частности высокочастотные колебания в КС легко приводящие к взрыву. Так что можете со всем РД-строением вместе заблуждаться и дальше :lol:
А я, как вы заметили, в своих заблуждениях раскаиваюсь с удовольствием. Для меня важнее дело, чем амбиции. :)

Использовать полный потенциал расширения при сгорании топлива - это здорово! Я полностью за!

Однако, говоря я проблемах "заторможенного" потока в КС, вы забываете о других не менее важных факторах, как то равномерность распыла компонентов, соблюдение заданного Km, охлаждение камеры, простота изготовления камеры, наконец, и др. А с низко- и высокочастнотной неустойчивостью в наше время уже справляются.

Странно, обычно сначала изучают физический процесс, а потом под него делают формулы, а вы как-то наоборот, хотите подогнать физ. процесс под свою формулу, потому что "из нее следуют далеко идущие выводы". Короче, подогнать решение под ответ. Несерьезно. :/

35

Сгорание в сверхзвуковых потоках растянется на сотни и больше метров!!!
И 1000 УИ никак получиться не может...
А если бы и получилося такое, сделать ни за что не вышло бы...

36

NikkyButt написал(а):

Странно, обычно сначала изучают физический процесс, а потом под него делают формулы, а вы как-то наоборот, хотите подогнать физ. процесс под свою формулу, потому что "из нее следуют далеко идущие выводы". Короче, подогнать решение под ответ. Несерьезно. :/

Ну все, наука занялась своим любимым делом. Вешаньем лапши. :mrgreen:
Неужели я так неясно выражаюсь. Формулу оставить для наглядности. Вообще все коэффициенты в разделе термодинамики так гуляют, особенно удельная теплоемкость...
Мои формулы хорошо описывают известные мне факты. Поэтому мне что-то расхотелось верить вам. Вот когда получу возможность провести намеченные опыты по проверке формул, которые я вывел на основании понимания физических процессв и фактов от добросовестных авторов, тогда и поверю вашим произвольным коэффициентам расширения  и подгонкам под придуманные величины.
Вы имели дело со сварочной горелкой? Вы должны знать, почему так шумит ее пламя. Потому что поток движется со сверхзвуковой скоростью.
В общем понятно. Формулами я вам ничего не докажу. А мои спонсоры подписались, а теперь отказываются финансировать мои опыты. Вот вам и честное слово.  ^_^ Собственно, они мне не обязаны. :)

37

Zenix написал(а):

Вы имели дело со сварочной горелкой? :)

Я имел дело со сварочной горелкой. Более того, я имел дело с работающим ракетным двигателем (лабораторный образец малой тяги).

Вы должны знать, почему так шумит ее пламя. Потому что поток движется со сверхзвуковой скоростью.

Да вы что? :O  Правда? Удивили.  :)

Какая к чертям разница как звучит поток?!? То, что он движется со сверхзвуковой скоростью означает, что его скорость больше какого-то фиксированного значения (в данном случае - местной скорости звука). И плевать на его звучание.  :)

Отредактировано NikkyButt (2006-06-16 20:16:49)

38

Девочки, не ссорьтесь!  :cool:

Давайте так: лучшее мерило теории - практика.
Мне очень хотелось бы увидеть испытания двух любительских жидкостных двигателей: одного, построенного по классической теории ракетных двигателей, другого - по точной теории ракетных двигателей имени Zenix-а.
Слабо?  :D

А я покамест оцифрую сколько смогу лекций по ОТРД. Глядишь - пригодится кому-нибудь.  ;)

39

серж написал(а):

Сгорание в сверхзвуковых потоках растянется на сотни и больше метров!!!
И 1000 УИ никак получиться не может...
А если бы и получилося такое, сделать ни за что не вышло бы...

Это из какой оперы? Я же сказал, что разбираться в прямоточниках пока не вижу смысла. :D
Roger Wilco

Давайте так: лучшее мерило теории - практика.

На форуме НК мне сказали, что практически установлено, что у высотника на срезе сопла температура около 1000 цельсиев.
Что, не поленились градусник поставили? Может кто-нибудь подтвердить, что эта цифра получена опытным путем, а не только из теории?

40

NikkyButt написал(а):

Однако, говоря я проблемах "заторможенного" потока в КС, вы забываете о других не менее важных факторах, как то равномерность распыла компонентов, соблюдение заданного Km, охлаждение камеры, простота изготовления камеры, наконец, и др. А с низко- и высокочастнотной неустойчивостью в наше время уже справляются.

Я не забываю о других не менее важных факторах. Завта нарисую смеситель для компонентов.
Я не профессионал, а любитель. Поэтому просьба Km- ами не бросаться, а пояснять такие вещы. :D
Думаю что диаметр КС надо делать из расчета истечения струи из нее со скоростью 1000 м/сек и давления в 200 атм. По моим прикидкам 1м для восьмитонника вполне достаточно для полного сгорания смеси. Отсутствие сужения на выходе КС приведет к проблемам с запуском. Как с ними справиться думаю будет видно из опытов. Поэтому нужно предусмотреть плавное увеличение давления подачи смеси от 0.1 атм свыше атмосферного давления.
Камеру мы решили не охлаждать, а снизить температуру горения до 1700 цельсиев, а изнутри РД хромировать. Поскольку хром имеет более низкую чем сталь теплопроводность.