Список форумов Форум космопорта Форум космопорта
Космос и все, что с ним связано...
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

"химия" + ЭРД
На страницу 1, 2  След.
 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 07 Ноя 2006 [13:27]    Заголовок сообщения: "химия" + ЭРД Ответить с цитатой

Как известно, химические реактивные двигатели широко используются в современной космонавтике. Но у них очень маленькая скорость истечения продуктов сгорания. В связи с этим у меня появилась одна идея. Продукты сгорания можно ускорять в электростатическом поле. Получается своеобразный гибрид “химии” и ЭРД. Для этого нужно, чтобы в камере сгорания образовывались ионы. Я не уверен, что это возможно. Поэтому хотелось бы узнать мнения других участников форума по этому поводу.

Если эта идея уже где-то предлагалась, дайте ссылку, если не затруднит.

Заранее, спасибо.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
zenixt
Ветеран


Зарегистрирован: 14.04.2005
Сообщения: 1278
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 07 Ноя 2006 [15:11]    Заголовок сообщения: Re: "химия" + ЭРД Ответить с цитатой

Saturn писал(а):
Продукты сгорания можно ускорять в электростатическом поле. Получается своеобразный гибрид “химии” и ЭРД. Для этого нужно, чтобы в камере сгорания образовывались ионы. Я не уверен, что это возможно.

Возможно. Ищите в поисковиках "низкотемпературная плазма". На этом форуме эта идея, кажется, не рассматривалась, хотя я ее слышал. Насколько она перспективна, пока представления не имею. Smile
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail Посетить сайт автора
Kuasar
Администратор


Зарегистрирован: 15.02.2005
Сообщения: 1072
Откуда: Минск

СообщениеДобавлено: 08 Ноя 2006 [09:09]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

При сгорании топлива образуется нейтральная плазма, т.е. в ней присутствуют положительные и отрицательные ионы в равном количестве. Электростатикой разгоняться они будут в разные стороны. Вывод, их надо сначала разделить. Мне например пока сложно представить как это можно следать.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Посетить сайт автора
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 08 Ноя 2006 [11:39]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
сложно представить как это можно следать.

Естественно, мощным магнитным полем. Получим два ионных пучка + нейтральный поток.
Нейтральный поток - сразу на истечение, ионные пучки - в соответствующие ускорители - и на истечение.
Однако потребуются очень мощные электромагнитные поля и, соответственно, мощные источники питания: минимум бортовой атомный реактор.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 08 Ноя 2006 [14:22]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Тогда такой вопрос. Какая степень ионизации у продуктов сгорания? Ведь если она низкая, то и нечего будет ускорять.
И как можно повысить концентрацию ионов в плазме, не повышая при этом температуры?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 08 Ноя 2006 [16:20]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Какая степень ионизации у продуктов сгорания?

Смотря что сжигаем...
Цитата:
как можно повысить концентрацию ионов в плазме, не повышая при этом температуры?

Катализатор добавить.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 09 Ноя 2006 [06:51]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Смотря что сжигаем...

Ну например водород и кислород.
Цитата:
Цитата:
как можно повысить концентрацию ионов в плазме, не повышая при этом температуры?

Катализатор добавить.

Как мне известно катализаторы только увеличивают скорость протекания реакции.
А нельзя ли направить поток электронов в камеру сгорания для повышения степени ионизации
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 12 Ноя 2006 [08:36]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Для подогрева интереса к моему двигателю, опишу его конструкцию.
В общем она мало чем отличается от “химии”. Те же баки для горючего и окислителя, та же камера сгорания. А теперь, воспользовавшись идеей Воо по разделению зарядов магнитным полем, поместим два электромагнита так, чтобы силовые линии проходили через самое узкое место в камере сгорания,там, где она соединяется с соплом. Соответственно, мы получаем три потока. “Положительный” и “отрицательный” направим в ответвительные каналы, ведущие к соответствующим ускорителям. А “нейтральный”сразу на выход. Добавим ко всему этому компактный ядерный реактор (до термоядерного, я думаю, ещё далеко) и двигатель готов к работе.
Цитата:
Насколько она перспективна, пока представления не имею.

Перспективы такого двигателя огромны. Он может стать основным для доставки грузов и людей на орбиту, а в будующем и к Луне, пока его не заменят на экологический термояд.
В этом двигателе можно будет значительно уменьшить расходы топлива, а следовательно и уменьшить размеры топливных баков. Конечно придётся тащить ещё и ядерный реактор с электромагнитами. Но в сумме, я думаю, размеры конструкции и её вес уменьшатся по сравнению с обычной “химией”. Мощность при этом останется на том же уровне.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 12 Ноя 2006 [11:45]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Как мне известно катализаторы только увеличивают скорость протекания реакции.

Химический катализатор в широком понимании - также может являться ионообразующим веществом. Т.е. я говорил также о варианте, когда на ускоритель будут попадать не столько отработавшие продукты сгорания, сколько низкотемпературная плазма, получаемая при подогреве катализатора в камере сгорания.
Very Happy
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Татарин
Ветеран


Зарегистрирован: 16.02.2005
Сообщения: 269

СообщениеДобавлено: 05 Дек 2006 [17:34]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Saturn писал(а):
Тогда такой вопрос. Какая степень ионизации у продуктов сгорания? Ведь если она низкая, то и нечего будет ускорять.

Очень зависит от температуры.

Грубо долю ионизированых частиц при данной температуре можно оценить таким образом: взять определенный интеграл от распределения Максвелла
http://upload.wikimedia.org/math/5/6/4/564a665e10bd5e224b8645a1a2f2c2c8.png
в пределах от Еион до бесконечности.
Надо только учесть, что газы РД представляют собой термодинамически равновесную смесь несгоревшего топлива, окислителя, продуктов и радикалов, поэтому для конкретной температуры нужно взять массовую долю соответсвующих частиц и посчитать для каждой.

Saturn писал(а):

И как можно повысить концентрацию ионов в плазме, не повышая при этом температуры?

То есть получить неравновесную, холодную плазму?

Добавить атомы с низкой энергией ионизации.
Дать хорошую дозу ионизирующей радиации.
Пропустить электрический ток достаточно высокого напряжения.
Облучить СВЧ достаточной интенсивности.
Ну и т.п. Smile

Рецепты не очень удобные, но уж что есть.

Касательно оригинальной идеи: гораздо проще было бы использовать МГД-двигатель. В нем поток газа прогоняется между электродов в магнитном поле. Сила Лоренца выталкивает газ. УИ и скорости - сколь угодно высокие.

Проблема только в бортовом источнике питания соответсвующей мощности.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 05 Дек 2006 [20:50]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Проблема только в бортовом источнике питания соответсвующей мощности.

Т.е. проблема только в словосочетании "бортовой атомный реактор", которое у публики, как правило, вызывает шок.
Правда, вес реактора - тоже проблема.

Но и одно, и другое за пределами атмосферы не должно вызывать сложностей....
ИМХО.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 11 Дек 2006 [12:35]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Добавить атомы с низкой энергией ионизации.

Низкую степень ионизации имеют щелочные металлы. Но их нельзя просто так добавить в баки с горючим и окислителем, потому что у них очень высокая реакционная активность. Так что скорее всего нужно подавать стержень из щелочного металла (скорее всего натрий) прямо в камеру сгорания. Тут ещё надо не забывать, что натрий может стать ингибитором реакции горения, хотя он так же может стать и её катализатором.

Цитата:
Дать хорошую дозу ионизирующей радиации.

Здесь я немогу ничего сказать, потому что мало разбираюсь в этом.

Цитата:
Пропустить электрический ток достаточно высокого напряжения.
Облучить СВЧ достаточной интенсивности.

Для этого, как обычно, нужен бортовой источник питания соответствуещей мощности.

Цитата:

Т.е. проблема только в словосочетании "бортовой атомный реактор"

Не только. Ещё можно использовать словосочетание "бортовой термоядерный реактор".

На сегодняшний день, я думаю, можно использовать топливные элементы, работающие на водороде или метаноле.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Кулибин
Старожил


Зарегистрирован: 09.12.2006
Сообщения: 217
Откуда: Сургут.

СообщениеДобавлено: 11 Дек 2006 [22:23]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Газ можно ионизировать и заряжать одновременно с помощью простого электрического разряда.
Например, в камеру сгорания двигателя работающего в импульсном режиме подается микро порциями гремучая смесь из паров топлива и окислителя, или пары высококалорийного монотоплива, например: нитрометан, нитрометил, этиленгликольдинитрат. Через пары топлива проходит мощный электрический разряд, который одновременно воспламеняет, дополнительно нагревает, ионизирует и заряжает, рабочее тело, топливный газ. Электрически заряженное (и как следствие, имеющее свое магнитное поле) пламя для создания тяги отталкивается магнитным полем двигателя. При этом снимается проблема интенсивного охлаждения стенок двигателя, за ничтожно короткое время искрового разряда стенки не будут успевать сильно, нагреться и охлаждения излучением в космическом холоде для них может быть достаточно. Но возникает проблема ресурса электродов, так как они будут постепенно сгорать в пламени электрического разряда.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 06 Янв 2007 [13:42]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
пламя для создания тяги отталкивается магнитным полем двигателя

Тут уже говорилось, что плазма будет состоять из положительных и отрицательных ионов и нейтральных атомов. Их предварительно нужно разделить. Иначе ионы полетят в разную сторону и тяга двигателя будет некудышной.

Цитата:
Но возникает проблема ресурса электродов, так как они будут постепенно сгорать в пламени электрического разряда

Электороды не такой дорогостоящий компонент двигателя так что не составит труда их регулярно заменять.

А какие электороды являются самыми малорасходуемыми в данном случае Question
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 08 Янв 2007 [15:02]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
плазма будет состоять из положительных и отрицательных ионов и нейтральных атомов. Их предварительно нужно разделить.

Откуда берём мощности на разделение нескольких центнеров вещества в секунду?
Цитата:
Электороды не такой дорогостоящий компонент двигателя так что не составит труда их регулярно заменять.

А как быть с глубоким космосом?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 09 Янв 2007 [04:47]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Откуда берём мощности на разделение нескольких центнеров вещества в секунду?

Мощный бортовой ядерный (или термоядерный) реактор.

Цитата:
А как быть с глубоким космосом?

Будем брать с собой запас электродов, расчитанный на то количество топлива, которое мы берем с собой.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Saturn
Бывалый


Зарегистрирован: 06.11.2006
Сообщения: 95
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 11 Янв 2007 [08:44]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Я думаю, что лучше всего будет установить катушки индуктивности на выходах из камеры сгорания или прямо вокруг сопел, правда тогда стоит проблема с их перегреванием.

Если такой двигатель будет создан, то его целесообразнее всего будет использовать для межпланетных перелётов нежели для стартов с Земли.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 11 Янв 2007 [11:42]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Saturn
Для того, чтобы катушки не перегревались, убираем камеру сгорания и получаем классический ионник! Laughing
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
zenixt
Ветеран


Зарегистрирован: 14.04.2005
Сообщения: 1278
Откуда: Россия

СообщениеДобавлено: 12 Янв 2007 [13:09]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Boo писал(а):
Saturn
Для того, чтобы катушки не перегревались, убираем камеру сгорания и получаем классический ионник! Laughing

И с плотностью тяги как у ионника 3*10^-3 H/кг. Как я понимаю, вся прелесть химия+ЭРД двигателя - приемлемая плотность тяги при приемлемом УИ. Тогда можно защитить катушки от перегрева обыкновенной фольгой. Впрочем так и так катод нужно делать блестящим. Можно еще к нему охлаждающую жидкость снаружи подвести. И ни фига катушкам не сделается.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail Посетить сайт автора
Boo
Модератор


Зарегистрирован: 06.10.2006
Сообщения: 2160
Откуда: Донецк

СообщениеДобавлено: 12 Янв 2007 [13:36]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

В чём я вижу истинную проблему:
Пусть скорость истечения из ЖРД составляет 3500 м/с, а длины ускоряющей и разделяющей катушек - скажем, 3.5 м как максимум (для простоты расчёта). В таком случае время прохождения исходящей струи через катушки составит 1/1000 + 1/1000 секунды. За это время мы должны сперва разделить вещество на положительные и отрицательные ионы, а затем - ускорить полученные два потока на существенную величину - пускай хотя бы на 20%, т.е. на 700 м/с. (в противном случае - "овчинка не стОит выделенки" ))).
Данному приросту скорости соответствует ускорение вещества в катушках , равное 700 000 м/с^2.
Как вы оцениваете практическую реальность получения такой величины ускорения вещества?
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей Часовой пояс: GMT + 2
На страницу 1, 2  След.
Страница 1 из 2

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах