Faststof gasgenerator
Kunne man ikke tage noget relativt stabilt fast raketbrændstof, fx kaliumnitrat og sukker og bruge det som gasgenerator til tryksætning?
Man behøver så blot et par overtrykventiler til trykregulering.
Rumfart på den anden måde
Hvordan bygger man en bemandet rumraket? Peter Madsen, kunstingeniør og Kristian von Bengtson, rumfartsarkitekt.SENESTE INDLÆG
EMNER
Et forbistret gasteknisk problem...
Forfærdelig teknikbasker om at være for tung.
Jeg har altid haft et forbistret problem i mit liv:
Når man laver væskeraketter, er det vanskeligste ofte brændstofpumperne. De skal normalt pumpe meget kolde, flydende væsker - f.eks. LH2 eller LOX - hvilket kort fortalt er rasende svært, og de skal levere høje tryk og store flow.
Det klassiske eksempel er V2-rakettens pumpe, for alle væskeraketter efter denne har noget, der kan beskrives som uddraget fra denne dampmaskine. Det gælder Saturn V´s fem monsterpumper, rumfærgernes helt vilde SSME pumper og Space X's Merlin-pumpe.
Se det er rocket science !
V2-raketten brugte ca 125 kg drivmiddel i sekundet; leveret ved 25 bars tryk. Pumpen blev drevet af en 400 kW to-trins De laval type dampturbine. Selve designet var baseret på en brandpumpe
som Berlins brandvæsen benyttede den gang.
Saturns V's første trin S-1C havde fem F1-motorer. De brugte samlet 13,5 tons drivmiddel i sekundet leveret ved 80 bar. Maskinkraften i hver eneste pumpe svarede til en middelstor destroyers.
Rumfærgernes pumper er de allervildeste. Med et fødetryk på over 350 bar og med LH2 og LOX som medier er det bare mekanisk rædsel; - selvom mængderne er mindre end Saturns. Udviklingsproblemer med dem kostede år af det program, og i deres operative fase har man konstant sat tryk og flow ned, fordi materialerne bare ikke kunne følge med. Det er svært at finde noget, der er værre at pumpe end LH2
Vi har ingen konkrete pumpeplaner; - det er ikke den enkle vej.
Alternativet til pumper er i princippet enkelt nok: Man tryksætter bare sine tanke til det fødetryk, som motoren nu kræver. Det er naturligvis enkelt, og den vægt, man sparer på ikke at have pumpen, turbinen og dennes dampgenerator, kan så gå i tankens noget mere solide struktur.
En tryktanks-raket er potentielt meget nemmere at genanvende, fordi den ikke har så mange sarte dele, og fordi selve strukturen er så meget mere solid.
Tryktanks-raketters vægt er stiger med det fødetryk, man forlanger. Så meget hurtigt opdager man, at skal det ikke blive urimeligt tungt, snakker vi lavtryk; - under 25 bar. Man vinder ikke ret meget ISP ved at øge trykket; men det koster blod i vægt.
Anvendelsen af tryktanks-raketter har typisk været steder med høje krav til pålidelighed - f.eks. landingsmotoren til månelandingen. Faktisk var de tre store motorer i Apollo CSM / LM systemet tryktanks-raketter.
Deres held var at omgivelsernes tryk på Månen er meget tæt på absolut vakuum, så med bare et par bar i brændkammeret har man over 260 sek ISP. Dermed kan man også nøjes med få bar i tankene.
Space X's Falcon-1 bruger netop en tryktanks-raket i 2. trin, da den jo kun skal virke i stor højde. Derfor kan de nøjes med 8 bar i tanken. Det samme som i en dåse hårlak fra Netto.
Ved en sea-level start som vores er omgivelsernes tryk kvælende for motoren; men det må vi leve med. Allerede 5 km oppe er omgivelsernes tryk halveret, og vi får ISP svarende til det dobbelte tryk.
Skulle man forsøge at optimere på vægten kunne man med alu-tanke beviklet med fibre komme meget langt - absolut konkurrencedygtigt med de grove turbinepumper, vi kunne bygge. Selv med rene alu-tanke er det ikke så tosset igen.
Mit problem har altid været den gas, der skal holde tankene under tryk efterhånden, som drivmidlet bruges op. På en eller anden måde skal jeg medbringe 24 m3 gas på HEAT 2X til at fortrænge LOXen fra en tank på godt og vel 1000 liter. Når jeg efterfølgende angiver gasmængder er det angivet som ved en bar, 20 C.
På 1X snød vi og tryksatte simpelthen den øverste trediedel af tanken med kold helium. Det er let, både i kilo og teknik; men det viser sig at den adiabatiske ekspansion af den meget kolde helium medfører, at tanktrykket næsten kollapser, når vi begynder at bruge LOX. Vi kan godt starte på 24 bar, men bare et par sekunder efter start, når få procent af LOXen er brugt, er trykket faldet til under 20 bar. Vi betaler med blod for hver bar den tank klarer. Hvert gram skal accelereres til en hastighed på mere end det dobbelte af et riffelprojektil. Så er det ærgerligt at bygge den til at bestå en 38 bars trykprøve og kun få point for 15 - 20 bar.
Mit problem er ikke at lave tryktanke, men at forsyne dem med trykgas. Forbruget er 20 - 30 liter LOX i sekundet ved 24 bar, så vi skal fremtrylle 5 - 700 liter drivgas pr. sekund.
G.P. Sutton: "Rocket proplusion elements" har løsningen:
Man skal bare tage en passende tank, pumpe den op til 300 bar og køre gassen til tankene reguleret af en fiks lille reduktionsventil. Temperaturfaldet klares ved at sende gassen en tur omkring dysen til genopvarmning inden, den ryger i tanken.
Sutton er lidt som oraklet i Delfi: Man får i princippet svar - fint - men hvordan omsætter man det svar til virkelighed?
Først skal vi have tankkapacitet til 24 m3 ved 300 ba. Det kan klares med 7 stk 15 ltr dykkertanke. Det svarer til 28 m3 ved 20 C.
(Idealgasligningen passer ikke ved så høje tryk - volumet af f.eks. N2 falder til ca 1/270 ved kompression til 300 bar; ikke en 1/300, som man ville tro.)
Vi skal selv pumpe dem op, og vi skal selv koble dem op som et batteri, for standard flaskeventiler har slet ikke båndbredde nok til at levere indholdet hurtigt nok. Gudskelov har vi vores egen højtrykskompressor til 300 bar, en Bauer Junior som mange dykkere vil kende.
Men det er kun problem ét.
Så er der reduktionsventilen:
Man kan jo ringe til AirLiquide´s afdeling for den slags. Jo, trykket kan de godt klare. Men flowet er så enormt, at sælgeren simpelthen tror, man har regnet galt. 700 liter i sekundet??! Farvel og ud af min butik!
Hvis de have noget, ville det koste som en personbil og være på størrelse med en plæneklipper (af den selvkørende slags, man selv sidder indeni).
Så reduktionsventilen skal man bygge selv. Jeg lavede sådan én i 1996, til en væske raket dengang, og den virkede fint. Det er i princippet en højtryksventil, som åbnes og lukkes af bevægelsen af en stor membran. På den ene side af membranen har man det ønskede tanktryk (fra en pilot reduktionsventil med lille flow) og på den anden side det aktuelle tanktryk. Når det aktuelle tryk er lavere end det ønskede, bevæger membranen sig og åbner for højtryksventilen. Når tanktrykket er højt nok, lukker den igen.
I princippet - altså.
Men det virker nu fint nok.
Så er der turen forbi dysen. Det har vi prøvet tidligere, så vi har et design for en dysevarmeveksler, som kan varme drivgas op. Vi har aldrig testet den i mere end 16 sek og kommer heller ikke til det før 2X flyver. Men så vidt vi kan regne os til, kan vores design godt klare varmen fra dysen selv uden køling med gennemstrømmende gas, så det burde også gå.
Temperaturen på drivgassen før varmeveksleren vil være -130 C, og efter varmeveksleren skulle det gerne nå mindst tilsvarende plus. Nede i tanken er der iskoldt -183 C. Det er komplekst, grænsende til umuligt at regne på, hvilket volumen gas vi faktisk bruger på grund af de ekstreme og ukendt hurtige temperaturskift. Det er dog heller ikke nødvendigt. Det er jo derfor, vi har en regulator.
Ved TM2´s test efter nytår vil vi køre med et sådant reguleret system.
Altså CS besidder i princippet alle de teknologier, som det kræver at følge G.P. Sutton's opskrift.
Hans kapitel om hybrid begynder faktisk med et eksempel på en hybridudgave af rumfærgens solid boostere; baseret på et design som til forveksling i deltaljer ligner HEAT 2X.
Hvorfor det skal være så meget mere kompliceret end HATVerne?
Ja, det handler udelukkende om dødvægt.
En HATV består for de 60% vedkommende af dødvægt. Kun 40% er drivmiddel. Den nyeste model har en ISP på 216 sek ved sea level hvilket er drøn flot; men skroget rundt om er håbløst tungt. HATVens mission for os gør det ukritisk, så vi lever med dens egenskaber. Selv om den er tung, har den så meget rå power at den stadig vil kunne løse vores opgaver til den. HEAT er en lidt enden sag.
HEAT 2X vil bestå af kun 25% dødvægt og 75% drivmiddel. Med det regulerede tanktryk forventer jeg, at ISP vil være i samme område og 9.5 Hz oscillationerne vil stoppe eller aftage rigtigt meget.
Lykkes dette, vil HEAT 2X med aktiv styring være en amatørraket i absolut eksklusiv verdensklasse. Men det kræver altså lige noget ekstra skrammel ombord.
Inden årets udgang er bygningen af 2X i gang i HAB. Det er godt nok, for den skal først flyve i 2013, og er motorgruppens ultimative svar på vores opgave inden for fremdrift.
CS grundprincip er at forsøge simpelt før, vi går kompliceret. I dette tilfælde har vi holdt os til dét.
Men sagen tryksætning, er og bliver den værste nød for motorgruppen.
Peter Madsen
29. nov 2011 kl 02:11
et syret forslag
uden at vide om dette kan gøres, vil jeg foreslå det alligevel.
Jeg tænker om det er muligt at bruge flydende stoffer i jeres varmeveksler?
flydende nitrogen eller ilt fra hovedtanken.
flydende nitrogen er forholdsvis let at opbevare, i en isoleret åben beholder.
hvis ellers beholderen er en tryktank, som først lukkes lige før start, skulle den vel nok kunne holde til det.
nitrogenet føres gennem varmeveksleren og en regulator sørger for et konstant tanktryk på 25bar.
min anden tanke var om i kunne bruge ilt fra hovedtanken, som så føres gennem varmeveksleren og retur? jeg ved godt at ren ilt er temmelig reaktivt, men hvis muligt kunne det spare ekstra tryktanke og vægt...
Mvh
Peter G.
29. nov 2011 kl 04:06
N2 og dyse-varmeveksler.
Hvad med at lede N2 ved 300 bar gennem dysevarmeveksleren før det ledes til reduktionsventilen.
Hvis temperaturen f.eks. hæves til 260 C ved 300 bar, vil temperaturen efter reduktionsventilen være f.eks. 130 C ved 24 bar. Herved skal varmeveksleren ”kun” håndtere 2,4 ltr/sec i stedet for 30 ltr/sec. hvilket betyder mindre rørdimensioner og reduktionsventilen kommer til at arbejde i + grader.
Tilbage er der problemet med trykfaldet når den varme drivgas møder den kolde lox. Vil det evt. kunne mindskes med en isolerende flyder oven på lox’en ??
Sådan en flyder kunne f.eks. bestå af et hult ”stempel” udført i aluminium og indeholdende et isolerende materiale.
Herved nedsættes kontaktfladen mellem den kolde lox og den varme drivgas til nogle mm imellem flyderen og tankens inderside. Tankvægen skal dog desværre stadig opvarmes efterhånden som lox,en forbruges, og flyderen synker.
Oldtimer.
29. nov 2011 kl 05:51
Re: N2 og dyse-varmeveksler.
En flyder vil også hjælpe ved at den øger presset på LOX under acceleration.
Jo højere vægt af flyderen jo højere tryk i starten.problemet er at holde den tæt ved væggen
29. nov 2011 kl 10:24
Very interesting
I have tried to do the google translate but it is difficult to understand.. Was seems to be the specific issue here related to "gas".
This project is truly amazing! keep up the good work
DaveLaskin
Translation
I feel for Dave Laskin, and what he has been through, trying to use Google Translate. Even I as a dane cannot understand the translation that Google performs.:
http://translate.google.dk/tra...=url
Actually it is kinda funny.
Translation
I feel for Dave Laskin, and what he has been through, trying to use Google Translate. Even I as a dane cannot understand the translation that Google performs.:
http://translate.google.dk/tra...=url
Artiklen lægger ud således på engelsk:
"
When you Laver væskeraketter is the vanskeligste oftest brandstofpumperne."
Er jeg den eneste der får tanker til the Julekalender?
Re: Translation
Hvis man nu oversætter fra dansk til engelsek, istedet for som på linket foroven den anden vej. Så giver det meget bedre mening.
Det er stadigvækt tydeligt en maskinoversættelse og visse specialtermer (Gasteknisk) og fejlstavninger (Farfærdeligt) står stadigvæk uoversat.
Re: Very interesting
Dave,
The core issue in this blog entry by Peter Madsen is the challenges in dealing with liquid oxygen and keeping the required pressure in the tank (25 bar) during flight. Instead of using complicated pumps they are using another type of gas to replace the used up LOX and thus keeping the pressure.
/Nikolaj
@Makholm
Hvor står der Farfærdeligt - skal vi ikke rette det ?
Peter Madsen
29. nov 2011 kl 12:27
Hvordan holdes accelerationen så i ave?
Med konstant tryk på LOX, så vil accelerationen stige frem til tanken er tom. Har i en plan til at løse dette problem?
29. nov 2011 kl 12:28
Re: @Makholm
Hvor står der Farfærdeligt
Lige under overskriften.
Du laver ofte stavefejl i skyndingen - har du brug for en korrekturlæser?
29. nov 2011 kl 12:36
Re: Faststof gasgenerator
Kunne man ikke tage noget relativt stabilt fast raketbrændstof, fx kaliumnitrat og sukker og bruge det som gasgenerator til tryksætning?
Man behøver så blot et par overtrykventiler til trykregulering.
Ja, den tanke havde jeg også, og er man så lidt smart, udnytter man det til aktiv styring, så man slipper for jet-vanes, som jeg altid har anset for en dårlig løsning, da jeg tror, at de vil smelte, og de desuden kræver aktuatorsystemer i den "gale" ende af raketten.
Med en nogenlunde konstant brændhastighed af gasgeneratoren kan man trykregulere simpelt, billigt og 100% pålideligt vha. et tyndt, langt rør (virker som modstand) lige som det gøres i et køleskab. Udgangen af dette rør kan så føres til et afbøjningssystem (f.eks. en kineserhat), der vender og styrer udblæsningens retning, så rakettens kan afbøjes i X- og Y-retningen, og dens rotation kan styres ved at dreje strålen mod nogle fastsvejsede ledeplader.
Det hele skal selvfølgelig være ventilløst. Når gasgeneratoren har skabt tryk nok, skydes en prop af udgangen af trykreguleringsrøret, og det fyrer tændsatserne i raketten af. Indtil da er LOX tanken ikke tryksat bortset fra dens egen fordampning.
29. nov 2011 kl 13:12
Re: Faststof gasgenerator
PS. Jeg skulle nok have skrevet napoleonshat i stedet for kineserhat, for jeg forestiller mig 3 eller 4 udblæsningsretninger og nogle ledeplader til rotation imellem disse. I neutral position vippes hatten, hvilket styrer raketten i X- og Y-retningen. Ved rotation af hatten om Z-aksen drejes strålerne mod ledepladerne, hvilket får raketten til at dreje sig om sin akse.
Faststof
Princippet er charmerende, og har været brugt professionelt sammen med opbevarlige drivmidler - N204 / hydrazin.
Der er bare det at vi i givet fald skal kunne fremstille et faststof segment på 10 - 15 kg, der virker hver gang.
Rent logisk vil det være sådan at HEATs pålidelighed aldrig kan blive højere end denne indbyggede "faststofsrakets" pålidelighed.
Det skal så sammenlignes med pålideligheden af at tømme en 200 bars flaske gennem en reduktionsventil.
Der tager faststofsløsningen ikke førertrøjen
Man lad os lige tage den til os lidt -
KN03 / Sukker er det mest anvendte amatør fastbrændstof. Det har forbrændingsegenskaber som er fine - mens de mekaniske egenskaber er
ret dårlige. Det ser man ikke i en 500 grams eller 1000 grams motor - men i 10 - 20 kg er det meget svært at opnå høj pålidelighed med et drivmiddel der er så sprødt.
De fremkomne forslag med fordampning af LN2 og fordampning af LOX benyttes alle sammen ude i den store verden. Det viser mest af alt at ing.dk´s læsere tænker de samme tanker som "rocket scientists" gør.
Det er og bliver det vanskelige kompromis mellem kompleksitet og pålidelighed der er sagens kerne.
Konceptet med tryktank, reduktionsventil og varmeveksler bruges meget mere end de avancerede og lidt mere effektive løsninger nævnt ovenfor - og jeg må formode det skyldes hensynet til pålidelighed.
Peter Madsen
29. nov 2011 kl 14:01
Re: Faststof
KN03 / Sukker er det mest anvendte amatør fastbrændstof. Det har forbrændingsegenskaber som er fine - mens de mekaniske egenskaber er
ret dårlige. Det ser man ikke i en 500 grams eller 1000 grams motor - men i 10 - 20 kg er det meget svært at opnå høj pålidelighed med et drivmiddel der er så sprødt.
Med hensyn til den mekaniske stabilitet er der vel forskel på om trykket skal opefter (tryksætning og styring) eller nedefter (amatørraket). I dette tilfælde skal det blot brænde på oversiden, og så er den mekaniske stabilitet vel ligegyldig.
Enhver gammel spejder ved, at nitrater og sukker (lysbomber) fungerer meget fint, og bruger man chilesalpeter (natriumnitrat) får man en smuk gul farve.
Desuden fyres raketten jo ikke af, med mindre gasgeneratoren starter.
29. nov 2011 kl 14:04
Re: Faststof gasgenerator
En betingelse er vel at de udviklede drivgasser skal have et kogepunkt der er lavere end kogepunktet for lox for at undgå at de overgår til væske- eller fast tilstand i den kolde lox-tank. De skal endvidere helst ikke kunne oxyderes yderlige, ellers #!
Niels Ole
29. nov 2011 kl 14:13
Re: Faststof gasgenerator
Niels Ole Pedersen:
En betingelse er vel at de udviklede drivgasser skal have et kogepunkt der er lavere end kogepunktet for lox for at undgå at de overgår til væske- eller fast tilstand i den kolde lox-tank. De skal endvidere helst ikke kunne oxyderes yderlige, ellers #!
Det har du naturligvis fuldstændig ret i.
29. nov 2011 kl 14:16
Re: Faststof
Gas til tryksætning af LOX må som minimum være flydende ved LOX temperatur for at ikke partikler skal blokere, så gas der indeholder vand er ikke godt. Det gælder også hvis man sender den gennem en varmeveksler. Gas der indeholder uforbrændt brændstof udgør en eksplosionsrisko.
29. nov 2011 kl 14:16
Re: Hvordan holdes accelerationen så i ave?
Niels Jørgen Kruse:
Med konstant tryk på LOX, så vil accelerationen stige frem til tanken er tom. Har i en plan til at løse dette problem?
Ja. Simpelthen ved at begrænse drivgas-mængden, så LOX-trykket falder hen mod slutningen.
29. nov 2011 kl 14:18
Re: et syret forslag
Peter Gotthardsen:
min anden tanke var om i kunne bruge ilt fra hovedtanken, som så føres gennem varmeveksleren og retur?
Hvordan ville du regulere det?
29. nov 2011 kl 14:22
Re: N2 og dyse-varmeveksler.
Niels Ole Pedersen:
Hvad med at lede N2 ved 300 bar gennem dysevarmeveksleren før det ledes til reduktionsventilen.
Jeg synes ikke, det lyder tillokkende med 300 bar i en dyse, som måske gløder op.
Hvad med blot at varme LOXen op?
Vil man ikke kunne opnå et konstant tryk ved at opvarme LOXen i tryktanken via et lukket varmevekslerkredsløb mellem dyse og LOX-tanken?
Jeg forestiller mig en pumpe, der pumper en ikke reaktiv vædske eller gas rundt. Pumpen styres elektronisk. Trykket i LOX tanken overvåges som vanligt og bruges som input til styringselektronikken. Hvis elektronikken svigter, så turbo-effekten blot gå af.
29. nov 2011 kl 15:24
Re: Faststof gasgenerator
En betingelse er vel at de udviklede drivgasser skal have et kogepunkt der er lavere end kogepunktet for lox for at undgå at de overgår til væske- eller fast tilstand i den kolde lox-tank. De skal endvidere helst ikke kunne oxyderes yderlige, ellers #!
Langt størstedelen af forbrændingsprodukterne fra gasgenereringen vil gå ovenud til styring. Den smule, der kondenserer på overgangen mellem den tunge LOX og de lette forbrændingsprodukter er antagelig fuldstændig uden betydning. V2 brugte faktisk en blanding af ethanol og vand, og man blander også kul med vand i kedler, så en smule kondensvand vil sikkert bare køle det hele. Hvis trykket skal reduceres nævneværdigt pga. kondensering, skal I fordampe meget store mængder LOX; men hvis I virkelig kunne fordampe den mængde LOX, ville I jo ikke have behov for tryksætning!
Det er let at sikre, at gasserne ikke kan oxyderes yderligere ved blot at have nogle små huller fra LOX tanken, der ender lige over den brændende overflade. En sådan efterbrænder vil blot give højere effektivitet, og vil ikke give risiko for eksplosion. Jeg forestiller mig, at gasgeneratoren evt. går hele vejen rundt om LOX tankens top, så der skabes en stor overflade til en kontrolleret forbrænding, og effekten pr. cm2 samtidig er så lille, at der ikke sker gennembrænding til LOX tanken.
Pas nu på at I ikke har så travlt med at kopiere Apollo, V2 og andre konstruktioner, at I ikke kan/vil se alternative muligheder. Husk det særdeles kloge indianske ordsprog: "Den, der går i andres fodspor, kommer aldrig foran og ser ikke stierne på sin vej."
Jeg kender ikke nok til raketteknik til at kunne vurdere, om denne eller andre forslag i diverse blogs er farbare; men i denne tråd har I ialtfald ikke givet gasgeneratoren mange sekunders overvejelse, før idéen er total forkastet på et meget spinkelt grundlag. Hvis I nogensinde skal op i 100 km højde med en kapsel på 2 m i diameter og på et budget, CSS kan klare, kommer I godt nok til at tænke alternativt!
29. nov 2011 kl 15:34
beholder i beholder
man skulle kun lave en beholder inden i som kan udvide sig med et tryksat stempel?
29. nov 2011 kl 15:39
Re: et syret forslag
@ Niels
Min tanke var at bruge en ventil som åbner for den flydende ilt når trykket kom under de 25bar og lukkede igen når trykket kom over.
Jeg ved ikke om et sådan system ville virke og give et rimeligt stabilt tryk?
Der vil vel i praksis skulle tilføres en mængde flydende ilt kontinuerligt, da forbruget med et konstant tryk også må formodes at være næsten konstant.
Så reelt skal dysen ind mod varmeveksleren "blot" dimensioneres sådan at flowet er rigtigt.... selvfølgelig med en ventil som lukker hvis tank trykket bliver for stort.
Mvh
Peter G
29. nov 2011 kl 15:46
Re: Faststof gasgenerator
Langt størstedelen af forbrændingsprodukterne fra gasgenereringen vil gå ovenud til styring. Den smule, der kondenserer på overgangen mellem den tunge LOX og de lette forbrændingsprodukter er antagelig fuldstændig uden betydning.
Hvis ikke forbraendingsprodukterne ender i LOX-tanken hvordan hjaelper de saa med at holde trykket oppe??
Hvis forbraendingsprodukterne er CO2 eller vand er begge dele faste stoffer blandet op i flydende ilt og det kan let vaere noget stads at skulle faa igennem en ventil.
29. nov 2011 kl 15:48
Re: Faststof gasgenerator
Du kan ikke sammenligne et brændstof som 75% ehtanol i vand med forbrændingsprodukter (deriblandt vand) i LOX tanken. Det giver ingen mening og det er i mit hoved ikke fordelagtigt at antage noget som helst.
Den smule, der kondenserer på overgangen mellem den tunge LOX og de lette forbrændingsprodukter er antagelig fuldstændig uden betydning. V2 brugte faktisk en blanding af ethanol og vand, og man blander også kul med vand i kedler, så en smule kondensvand vil sikkert bare køle det hele.
29. nov 2011 kl 15:49
Re: Hvad med blot at varme LOXen op?
>Vil man ikke kunne opnå et konstant tryk ved at opvarme LOXen i >tryktanken via et lukket varmevekslerkredsløb mellem dyse og LOX-tanken?
Jeg har regnet lidt på det. Fra teksten ved vi, at man skal generere ca 700L O2 pr sekund, for at holde trykket konstant. LOX fylder ca 860 gange mere på gasform end som væske, derfor skal der ca fordampes 8 dL LOX pr sekund. Slår man nu fordampningsvarmen for LOX op, får man at man skal bruge en effekt på 127 MW, for at følge med forbruget af LOX. Det er ret voldsomt.
/Anders Lund
29. nov 2011 kl 15:51
Re: Faststof gasgenerator
Hvis ikke forbraendingsprodukterne ender i LOX-tanken hvordan hjaelper de saa med at holde trykket oppe??
Hvis forbraendingsprodukterne er CO2 eller vand er begge dele faste stoffer blandet op i flydende ilt og det kan let vaere noget stads at skulle faa igennem en ventil.
Selvfølgelig skal forbrændingsprodukterne ende i LOX tanken; men hvorfor skulle der ske nogen opblanding med LOX? Under rakettens acceleration presses LOX nedefter (det er flydende), og forbrændingsgasserne lægger sig nydelig ovenpå. Kun ved det tynde og iøvrigt varmeisolerende overgangslag vil der kunne foregå en smule kondensering og opblanding.
Reducerer man yderligere LOX tankens overflade ud mod forbrændingsprodukterne som et timeglas, sker der sikkert ikke meget opblanding.
@Carsten kanstrup
Jeg har kendt til princippet siden 1989. Det er ikke få sekunder, men næsten 23 år. Det er drønsmart - men svært i praksis. Jeg har overvejet det grundigt i den senere tid konkredt til HEAT. Jeg har også forkastet det fordi:
A. Vi har ikke en pålidelig faststof teknologi.
B. Et konventionelt "stored gas" system er mere pålideligt.
Hvis endelig vi skulle bruge en kemisk gasgenerator - hvorfor så ikke overveje noget vi har som en pålidelig teknologi - N20 hybrid ?
Vi kunne lave den så den ikke som solid udgaven ville fylde LOX tanken med slagger og brandbare gasser ( CO, CH4, sod ect. ) men tværtimod kørte oxydizer rich og primært laver N2, C02 og H20 damp.
Modsat solid løsningen som bare laver mere gas hvis trykket stiger - så vil en hybrid gas generator reducere sin produktion efterhånden som modtrykket stiger. Solid brænder bare hurtigere og hurtigere...
Hvis ikke hovedparten af solid drivmidlet ender i tanken bliver den meget tung. Ca. 50 % af solid bliver fast slagge - resten bliver N2, H20, CO, C02, CH4, H2, ect. og der skal altså futtes et par kg solid af pr. m3 gas. Det vil sige 24 m3 gas vil kræve meget faststof - 50 kg . hvis vi snakker KN03 / sukker og måske 20 kg hvis vi snakker prof faststof.
Den med forspor -
CS mission er ikke at baske NASA og overhale dem ( ?! ) men at gøre det modsatte - at overhale inden om med en enklere tilgang, med mindre bureaukrati og mindre kompleksitet. Med åbenhed og med delagtiggørendelse af mange interesserede som dig selv.
Vi kommer aldrig til at bygge en mere avanceret turbinepumpe end selv tyskernes primitive dampmaskiner på Peenemünde, men det er heller ikke målet. Målet er at flyve lige så højt som deres V2, med et meget enklere koncept.
Der er mange måder at vinde på Carsten.
Peter Madsen
29. nov 2011 kl 15:59
Re: @Carsten kanstrup
Hvis endelig vi skulle bruge en kemisk gasgenerator - hvorfor så ikke overveje noget vi har som en pålidelig teknologi - N20 hybrid ?
Så vil du jo blande N20 og LOX; men måske kunne man direkte bruge LOX fra tanken og PUR?
29. nov 2011 kl 16:01
Re: Faststof gasgenerator
Hvis ikke forbraendingsprodukterne ender i LOX-tanken hvordan hjaelper de saa med at holde trykket oppe??
Hvis forbraendingsprodukterne er CO2 eller vand er begge dele faste stoffer blandet op i flydende ilt og det kan let vaere noget stads at skulle faa igennem en ventil.
Selvfølgelig skal forbrændingsprodukterne ende i LOX tanken; men hvorfor skulle der ske nogen opblanding med LOX? Under rakettens acceleration presses LOX nedefter (det er flydende), og forbrændingsgasserne lægger sig nydelig ovenpå. Kun ved det tynde og iøvrigt varmeisolerende overgangslag vil der kunne foregå en smule kondensering og opblanding.
Reducerer man yderligere LOX tankens overflade ud mod forbrændingsprodukterne som et timeglas, sker der sikkert ikke meget opblanding.
Jeg er ked af det Carsten men det er altsaa lidt noget taagesnak, CO2 vejer 1.6 gram per cm^3 og LOX vejer 1.2 gram saa det er CO2'en der synker.
29. nov 2011 kl 16:06
Re: Faststof gasgenerator
Jeg er ked af det Carsten men det er altsaa lidt noget taagesnak, CO2 vejer 1.6 gram per cm^3 og LOX vejer 1.2 gram saa det er CO2'en der synker.
Der er bare lige den forskel, at LOX er kondenseret og ved -186 grader (så vidt jeg husker), hvorimod CO2 her en temperatur på flere hundrede grader, så din sammenligning holder ikke.
29. nov 2011 kl 16:09
Re: Faststof gasgenerator
Jeg er ked af det Carsten men det er altsaa lidt noget taagesnak, CO2 vejer 1.6 gram per cm^3 og LOX vejer 1.2 gram saa det er CO2'en der synker.
Der er bare lige den forskel, at LOX er kondenseret og ved -186 grader (så vidt jeg husker), hvorimod CO2 her en temperatur på flere hundrede grader, så din sammenligning holder ikke.
Naar de bor i samme tank bliver CO2'en ikke ved med at vaere flere hundrede grader varm. Noget vil kondensere eller hvad det modsatte af sublimering nu hedder og det vil synke til bunds i LOX'en.
29. nov 2011 kl 16:12
Re: Faststof gasgenerator
Naar de bor i samme tank bliver CO2'en ikke ved med at vaere flere hundrede grader varm. Noget vil kondensere eller hvad det modsatte af sublimering nu hedder og det vil synke til bunds i LOX'en.
Ja, men CO2 er samtidig en glimrende varmeisolator, så hvor meget kondensering og opblanding tror du, man kan nå på 60 sekunder?
29. nov 2011 kl 16:18
Re: Faststof gasgenerator
Naar de bor i samme tank bliver CO2'en ikke ved med at vaere flere hundrede grader varm. Noget vil kondensere eller hvad det modsatte af sublimering nu hedder og det vil synke til bunds i LOX'en.
Ja, men CO2 er samtidig en glimrende varmeisolator, så hvor meget kondensering og opblanding tror du, man kan nå på 60 sekunder?
Vil du satse dit eget liv paa det?
Vands kogepunkt er 200C ved 20 bar, der vil vaere turbulens i LOX tanken pga gas-genereringen, alting ryster. LOX-tanken er en fin varmeleder. Der vil ske kondensering og alle mulige faseovergange.
29. nov 2011 kl 16:33
Re: Faststof gasgenerator
Vil du satse dit eget liv paa det?
Vands kogepunkt er 200C ved 20 bar, der vil vaere turbulens i LOX tanken pga gas-genereringen, alting ryster. LOX-tanken er en fin varmeleder. Der vil ske kondensering og alle mulige faseovergange.
Det er vel ikke farligere, end så meget andet. Hvis ikke man har et konstant og højt tryk, oscillerer en hybridmotor så meget, at den er ubrugelig (som HEAT 1X).
Ved en timeglasudformning er der kun meget lille turbolens i LOX tanken, og den er nem at dæmpe yderligere med plader.
Du kan ikke kondensere mere end svarende til den energi, du kan flytte gennem jern (beholder) eller CO2 i løbet af de 60 sekunder, og den mængde er formodentlig aldeles ubetydelig - regn selv på det ud fra varmeledningsevnen.
29. nov 2011 kl 16:49
Re: Faststof gasgenerator
Du kan ikke kondensere mere end svarende til den energi, du kan flytte gennem jern (beholder) eller CO2 i løbet af de 60 sekunder, og den mængde er formodentlig aldeles ubetydelig - regn selv på det ud fra varmeledningsevnen.
Hvis du har en jet af vand-damp og CO2 ind i lox-beholderen har jeg svaert ved at se hvordan du vil forhindre op-blanding og temperatur-udligning. Du har en tank du skal have toemt paa 60 sekunder, det bliver voldsomt.
Spørgsmål
Når raketten kommer op i de højere lag hvor der bliver koldt må jo de gasarter som er med som fremdrift eller som livsnødvendig for astronaut da krystralisere eller blive til flyende gasform. Jeg spørger bare.
29. nov 2011 kl 17:00
Re: Spørgsmål
Når raketten kommer op i de højere lag hvor der bliver koldt må jo de gasarter som er med som fremdrift eller som livsnødvendig for astronaut da krystralisere eller blive til flyende gasform. Jeg spørger bare.
Vacuum er til gengaeld en glimrende isolator. Man er i en kaempe termoflaske saa man taber ikke energi ved konvektion. Omvendt vil sol-indstraaling goere sol-siden meget varm.
Naar engang CS gaar i kredsloeb kommer der helt sikkert til at vaere klimaanlaeg i kabinen :-)
29. nov 2011 kl 17:07
Re: Faststof gasgenerator
Hvis du har en jet af vand-damp og CO2 ind i lox-beholderen har jeg svaert ved at se hvordan du vil forhindre op-blanding og temperatur-udligning. Du har en tank du skal have toemt paa 60 sekunder, det bliver voldsomt.
Du vil selvfølgelig få en hurtig opblanding mellem den allerede fordampede LOX i tanken og forbrændingsprodukterne; men derefter kan yderligere kondensering kun ske ved at fordampe LOX fra overfladen og energien til det skal hele vejen ned gennem gaslaget ovenover.
29. nov 2011 kl 17:10
Re: Faststof gasgenerator
Hvis du har en jet af vand-damp og CO2 ind i lox-beholderen har jeg svaert ved at se hvordan du vil forhindre op-blanding og temperatur-udligning. Du har en tank du skal have toemt paa 60 sekunder, det bliver voldsomt.
Du vil selvfølgelig få en hurtig opblanding mellem den allerede fordampede LOX i tanken og forbrændingsprodukterne; men derefter kan yderligere kondensering kun ske ved at fordampe LOX fra overfladen og energien til det skal hele vejen ned gennem gaslaget ovenover.
Der er 700 liter vand-damp i sekundet der kommer ind i tanken, det kommer til at blaese lige ned i suppen.
29. nov 2011 kl 17:19
Re: Faststof gasgenerator
en løs plade som mellemlægspapir kunne måske forhindre opblanding?
29. nov 2011 kl 17:22
Re: Faststof gasgenerator
Der er 700 liter vand-damp i sekundet der kommer ind i tanken, det kommer til at blaese lige ned i suppen.
Ja, hvis man laver det som en dyse; men man kunne vel også bruge en diffuser. Desuden er 24 m3 på 60 sekunder vel 400 l/s, og en stor del er CO2 og ikke vanddamp.
29. nov 2011 kl 17:30
Re: Faststof gasgenerator
Der er 700 liter vand-damp i sekundet der kommer ind i tanken, det kommer til at blaese lige ned i suppen.
Ja, hvis man laver det som en dyse; men man kunne vel også bruge en diffuser. Desuden er 24 m3 på 60 sekunder vel 400 l/s, og en stor del er CO2 og ikke vanddamp.
Selv 400 l/s vil vaere en del at diffuse. Hvor mange og hvor smaa huller skal du bruge?
Det vil ikke vaere et lineaert flow i tid. Trykket skal jo falde i loebet af burnet.
Om det er CO2 eller H2O paa dampform goer ikke den store forskel, deres kogepunkter er hundreder af grader over LOX temperaturen ved 25 bar.
29. nov 2011 kl 17:33
Re: Faststof gasgenerator
en løs plade som mellemlægspapir kunne måske forhindre opblanding?
Ja, f.eks. en gang isolerende skumplade med mørtel (Wedi, Jacoboard), som man bruger til badeværelser, vil kunne flyde oven på LOX, og mørtlen gør den svært antændelig.
29. nov 2011 kl 17:45
Re: Faststof gasgenerator
en løs plade som mellemlægspapir kunne måske forhindre opblanding?
Ja, f.eks. en gang isolerende skumplade med mørtel (Wedi, Jacoboard), som man bruger til badeværelser, vil kunne flyde oven på LOX, og mørtlen gør den svært antændelig.
Hvis det skulle vaere er en hul flyder af staal nok sikrere. Skum lyder som noget der vil braende i ren ilt, selv hvis det er haeldt over med lidt cement.
29. nov 2011 kl 18:59
"Dybkoger" LOX tryksætning
@Peter Madsen eller en anden fra CS
Jeg tænkte på følgende til trykregulering af LOX tanken.
Konstruktionen:
A type)
Princippet går ud på at have en enkelt hul stang (evt flere) igennem LOX tanken, der har form af la en et snoet rør, f.eks.
I toppen er stangen/stængerne monteret i et topstykke, som indeholder en "gasbrænder".
B type)
Stadig en gasbrænder i toppen, men forbrændingprodukter ledes ud til siden oven over LOX tanken på en sådan måde at der afsættes så meget varme som muligt i et LOX topstykke der er meget varmeledende (kobber? /aluminium?/beryllium-kobber?)
Igennem LOX tanken er der så kobber stænger, hule eller massive stænger der ved hjælp af konvektion igennem metal skal lede varme til LOXen.
"Gasbrænderen" kan være
* en ventilløs picro LN2, PUR hybrid-raket eller
* en lille væske-raket med LN2, som nok er nemmere at styre.
29. nov 2011 kl 21:59
@ Peter Madsen
Jeg har kendt til princippet siden 1989. Det er ikke få sekunder, men næsten 23 år. Det er drønsmart - men svært i praksis. Jeg har overvejet det grundigt i den senere tid konkredt til HEAT. Jeg har også forkastet det fordi:
A. Vi har ikke en pålidelig faststof teknologi.
B. Et konventionelt "stored gas" system er mere pålideligt.
Fint nok. De første indlæg fra CS og hele dit oplæg (gasgenerator ikke nævnt) gav bare ikke nogen begrundelse for, hvorfor I ikke vil anvende en gasgenerator.
Når jeg godt kan lide gasgeneratoridéen, er det fordi den slår to fluer med ét smæk - tryksætning og aktiv styring. Mine foreløbige beregninger, som dog langt fra er så sikre, at jeg vil offentliggøre dem, viser nemlig, at jet-vanes i kobber, der er store nok til en raket på 2 m i diameter og vel omkring 10 ton, vil smelte; men det er uhyggeligt svært at estimere varmetransmissionen fra en jetstråle med mange gange lydens hastighed.
I mit eget arbejde forkaster jeg sjældent en idé totalt. I stedet skiver jeg en begrundelse for, hvorfor den ikke duer, for måske ændrer forudsætninger sig senere, og så kan man altid gå tilbage og se, hvike overvejelser man gjorde sig.
Det kan da godt være, at jeg f.eks. er fuldstændig tåbelig, når jeg foreslår komprimeret savsmuld i stedet for PUR; men det koster under 1/10, og I har selv konstateret, at flammen får en smuk chokdiamant, så længe i brænder cellulose (pap og MDF) - måske fordi det ikke skal fordampe først, før det kan forbrænde? Skøre idéer avler andre skøre idéer, hvis I ikke sabler dem ned inden, og pludselig kommer den simple og geniale idé, der bringer jer videre.
F.eks. foreslog jeg for lang tid siden en lodret diskos som rumskib; men fik at vide, at den ovale form ikke kunne holde til det voldsomme indvendige tryk. Nu kan jeg så konstatere, at bunden på apolloiden har nøjagtig form af en halv diskos, og nu kan den altså pludselig holde! Pas på ikke at være for hurtig på aftrækkeren ;-)
30. nov 2011 kl 00:43
Et spørgsmål
Jeg må erkende egen utilstrækkelighed, og indrømme at jeg ikke siden studiet har haft termodynamik inde under huden, men hvad sker der hvis man dumper varm ilt i LOX tanken?
Kunne man lave en passiv "gasgenerator" ved at cirkulere LOX omkring dysen og lede gasformigt ilt tilbage til toppen af tanken?
Succes afhænger selvfølgeligt af om inertien i den LOX på vej ned til hederen er tilstrækkelig til at sikre rigtig omløbsretning i systemet.
Alternativt måske en ren vanddampgenerator, hvor et vand fra et lukket lager fordampes i en hederkreds omkring dysen og ledes til LOX tanken. Desværre fortættes dampen nok for hurtigt igen til at resultere i en tryksætning.
R
30. nov 2011 kl 10:30
Re: Et spørgsmål
Alternativt måske en ren vanddampgenerator, hvor et vand fra et lukket lager fordampes i en hederkreds omkring dysen og ledes til LOX tanken. Desværre fortættes dampen nok for hurtigt igen til at resultere i en tryksætning.
Slet ikke nogen dårlig idé :-)
Som jeg har skrevet mange gange efterhånden i denne tråd, kan man ikke kondensere noget som helst uden en varmetransport, så blokkerer man den f.eks. ved en mellemplade i LOX tanken, er metoden sikkert farbar.
En ulempe er dog, at der ikke er noget initialt damptryk inden affyring; men det kunne måske skabes med en meget kraftig dyppekoger. Desuden kræves nok en vandpumpe; men den kan måske drives af sit eget damptryk.
Hvis man så oven i købet benytter jet-vanes som keddel, begynder det måske at se fornuftigt ud. Man får en dampgenerator og undgår samtidig nedsmeltning af jet-vanes.
Mættet vanddamps tryk afhænger kun af temperaturen. Så vidt jeg har kunnet finde, vil trykket ved 220 grader C være de ønskede 24 bar, og holder man temperaturen konstant, har man også et konstant tryk. Da 1 kg vand bliver til 1,7 m3 vanddamp ved 1 bar skal der, så vidt jeg kan se, fordampes omkring 41 kg vand i løbet af de 60 sekunder for at skabe de 24 bar tryk. Det kræver en energi på 93 MJ, som så over en periode på 60 sekunder giver en effekt på 1,5 MW. Det er godt nok en stor effekt; men en over 2000 grader varm jetstråle med en hastighed på flere gange lydens indeholder godt nok også meget energi (af den årsag tror jeg at jet-vanes uden køling vil smelte), så faktisk tror jeg, at regnestykket hænger sammen.
30. nov 2011 kl 10:37
Har jeg sovet i timen?
Jeg kan godt forstå lysten til at lave den mest effektive motor for pengene, (lidt ligesom programmøre der gerne vil have koden til at være smuk) vi andre er tilfredse hvis det virker.
Her gik jeg og troede at det geniale i HEAT var at de er så simple og passer så perfekt til opgaven!
trykfald i tanken der passer til den svindende masse og det faldende atmosfæriske tryk sikre at accelerationen ikke bliver eksponentiel.
Jetvanes er en forståelig komplikation, da de løser flere problemer på en gang
1: De mulig gør start med "lav" acceleration
2: Lav acceleration er lig med længere drift tid i den høje del af atmosfæren hvor trykket er lavt og ISP højere?
3: Lav acceleration er mere behageligt for astronauten (så man ikke behøver at ligge ned!)
4: Lav acceleration lig større trykforskel på tank og brandkammer løser (angiveligt) også problemer med oscillation.
5: (Det er sikkert den vigtigste - selv om den er lidt pseudo) Det er meget rart for astronauten at vide at der er en form for styring - man kan rette på afvigelser, og er ikke afhængig af en tilfældig bane.
Har på fornemmelsen at turbopumper går lidt på tværs med det smukke i den overstående ligning - oven i kompleksiteten af at konstruere en skal man pludselig også til at kunne styre trykket mekanisk for at få den rette acceleration på det rette tidspunkt.
------
Og så lige valget Tycho Brahe vs. appoloiden:
Kan i ikke give os et indblik i hvorfor i er begyndt at hælde mere mod en appoloid?
30. nov 2011 kl 10:40
Re: Et spørgsmål - RETTELSE
Ups, jeg havde lige glemt rumfanget. 23 m3 ved 24 bar må give 325 kg vand, der skal fordampes. Det kræver en energi på 733 MJ, som over 60 sekunder giver en effekt på 12,2 MW. Det virker ikke realistisk, så måske er din metode alligevel ikke farbar?
30. nov 2011 kl 10:56
Re: Et spørgsmål - RETTELSE
PS. På den anden side virker 5,4 kg vand/s måske ikke som et helt urealistisk vandflow til køling af 4 store jet-vanes - så måske?
30. nov 2011 kl 11:14
Tankvolumen?
På en eller anden måde skal jeg medbringe 24 m3 gas på HEAT 2X til at fortrænge LOXen fra en tank på godt og vel 1000 liter.
Ikke forstået. Er LOX tankens volumen 1 m3 eller 24 m3?
Hvorfor ikke bare gøre LOX tanken længere og lægge en isolerende plade oven på LOX'en? Så kan I få lige nøjagtig den trykvariation, I ønsker, og kan evt. blot tryksætte med almindelig trykluft.
30. nov 2011 kl 11:18
Re: Tankvolumen?
De 24 m3 er vel for at skabe 24 bar tryk i 1 m3 volumen. I så fald ser regnestykket med vanddamp betydelig bedre ud, da den nødvendige vandmængde så kun er 14 l.
30. nov 2011 kl 12:39
Forøg trykVol./tankVol. forholdet!
Så vidt jeg kan regne ud benytter man et initialtryk volume på 100-150 liter til at tryksætte LOX tanken, hvis man forøger dette initialtryk volume tilstrækkeligt, vil problemet blive reduceret til en mere overkommelig opgave, måske forsvinder problemet helt.
Det er simpelt at teste med eksisterende LOX tank, bare fyld mindre LOX på ved test.
--Palle
30. nov 2011 kl 13:02
Dypkoger løsningen
Hvis det er nødvendigt at tryksætte yderligere, f.eks. med en dypkogerløsning eller tilsvarende, bør i overveje flydende helium.
Flydende heliums fordampnings varme er ca. 82 gange mindre end LOX, så i stedet for at skulle afsætte 360 kJ/s (eller hvor meget det nu er) for at fordampe det nødvendige volume/s, kan man nøjes med 4,4 kJ/s for det same volume/s.
Flydende helium er desværre dyrt (80-120 kr/l) og svært at håndtere, men det er nok værd at overveje.
--Palle
30. nov 2011 kl 22:49
Tryksætning med LOX
Det har et par gange i denne blog været foreslået at anvende lox til tryksætning vha en varmeveksler.
Jeg tror jeg har fundet en farbar løsning uden brug af pumper eller reduktionsventiler. Se skitse her: http://www.tanhoej.dk/lox.pdf....pdf
Virkemåde:
Den indre lox-tank er kun 1/3 fyldt med lox tryksat til det ønskede arbejdstryk. Når trykket i main lox tank bliver lavere end trykket i den indre tank, vil der strømme lox fra den indre tank til varmeveksleren, og herfra på gasform til toppen af main lox tanken.
Da den indre tank kun er 1/3 fyldt med lox vil arbejdstrykket kun falde fra 24 bar til 18 bar under hele tømningsprocessen. Jeg mener at forholdet mellem lox og gasformig ox ved 24 bar er ca. 1:9 uden dog at være sikker.
Den indre tank holdes afkølet af hovedtanken.
Dette var bare endnu en ide til samlingen.
Niels Ole
30. nov 2011 kl 23:10
Re: Dypkoger løsningen
Hvis det er nødvendigt at tryksætte yderligere, f.eks. med en dypkogerløsning eller tilsvarende, bør i overveje flydende helium.
Flydende heliums fordampnings varme er ca. 82 gange mindre end LOX, så i stedet for at skulle afsætte 360 kJ/s (eller hvor meget det nu er) for at fordampe det nødvendige volume/s, kan man nøjes med 4,4 kJ/s for det same volume/s.
Flydende helium er desværre dyrt (80-120 kr/l) og svært at håndtere, men det er nok værd at overveje.
--Palle
HEAT 1X brugte Helium til tryksætning, og Peter har nævnt at Helium er dyrt.
jeg mener at han har skrevet noget om at ud af en fuld lastet klar til brug HEAT raket, så udgør Helium 50% af prisen, hvilket er ret meget.
Så det er netop Helium tryksætning CS gerne vil erstatte med noget andet og billigere.
01. dec 2011 kl 09:35
Re: Dypkoger løsningen
Hvis det er nødvendigt at tryksætte yderligere, f.eks. med en dypkogerløsning eller tilsvarende, bør i overveje flydende helium.
Flydende heliums fordampnings varme er ca. 82 gange mindre end LOX, så i stedet for at skulle afsætte 360 kJ/s (eller hvor meget det nu er) for at fordampe det nødvendige volume/s, kan man nøjes med 4,4 kJ/s for det same volume/s.
Flydende helium er desværre dyrt (80-120 kr/l) og svært at håndtere, men det er nok værd at overveje.
--Palle
HEAT 1X brugte Helium til tryksætning, og Peter har nævnt at Helium er dyrt.
jeg mener at han har skrevet noget om at ud af en fuld lastet klar til brug HEAT raket, så udgør Helium 50% af prisen, hvilket er ret meget.
Så det er netop Helium tryksætning CS gerne vil erstatte med noget andet og billigere.
Det er jeg godt klar over, men mig bekendt benyttede man helium på gas form under 200-300 bar tryk, ved at bruge flydende helium undgår man en trykbeholder til 200-300 bars tryk og kan nøjes med en thermo beholder til 24-38 bar, og samtidig opnår man at tryksætte med en kold gas i stedet for en varm gas.
--Palle
01. dec 2011 kl 17:33
Brændstofpriser
HEAT 1X brugte Helium til tryksætning, og Peter har nævnt at Helium er dyrt. Jeg mener at han har skrevet noget om at ud af en fuld lastet klar til brug HEAT raket, så udgør Helium 50% af prisen, hvilket er ret meget.
Det er jeg godt klar over, men mig bekendt benyttede man helium på gas form under 200-300 bar tryk, ved at bruge flydende helium undgår man en trykbeholder til 200-300 bars tryk og kan nøjes med en thermo beholder til 24-38 bar, og samtidig opnår man at tryksætte med en kold gas i stedet for en varm gas.
Helium koster vel stadig det samme uanset om det opbevares under tryk eller i en thermoflaske.
Prøv lige at regne på brændstofprisen til den endelige raket med apolloiden. Der skal 7 HEAT-2X raketter til eller én stor med en diameter på 2 m. Det kræver ca. 3,5 ton PUR til en pris af over 120.000 kr. Hertil kommer så LOX, som jeg ikke ved hvad koster; men skal man så derefter gange med 2 for helium, begynder vi at nærme os hele CSS's årsbudget!
Det var bl.a. baggrunden for, at jeg har foreslået komprimeret savsmuld, som koster under 1/10 af PUR. Hvis CS skal have nogen økonomisk chance for at udvikle en så stor raket, må brændstofpriserne reduceres så meget som overhovedet muligt.
komprimeret savsmuld som brændstof
(om prisen på brændstoffet):
Det var bl.a. baggrunden for, at jeg har foreslået komprimeret savsmuld, som koster under 1/10 af PUR. Hvis CS skal have nogen økonomisk chance for at udvikle en så stor raket, må brændstofpriserne reduceres så meget som overhovedet muligt.
PUR er vel valgt fordi det i modsætning til sterin, som CS har afprøvet, har gode mekaniske egenskaber. Det bliver ikke flået i stykker under forbrændingen. Så hvordan vil komprimeret savsmuld opføre sig mekanisk under forbrænding? Vil der blive skudt klumper ud?
Hvis savsmuld er mekanisk godt nok, hvordan skal støbeprocessen så være? Sammenlimede MDF plader? Måske med PUR som lim?
Kunne man simplethen når man støber hjul eller stjerne formationen i motoren bruge tykkere MDF-plader - måske i flere lag - og så blot spare på PUR materialet?
02. dec 2011 kl 00:25
Re: komprimeret savsmuld som brændstof
(om prisen på brændstoffet):
Det var bl.a. baggrunden for, at jeg har foreslået komprimeret savsmuld, som koster under 1/10 af PUR. Hvis CS skal have nogen økonomisk chance for at udvikle en så stor raket, må brændstofpriserne reduceres så meget som overhovedet muligt.
PUR er vel valgt fordi det i modsætning til sterin, som CS har afprøvet, har gode mekaniske egenskaber. Det bliver ikke flået i stykker under forbrændingen. Så hvordan vil komprimeret savsmuld opføre sig mekanisk under forbrænding? Vil der blive skudt klumper ud?
Hvis savsmuld er mekanisk godt nok, hvordan skal støbeprocessen så være? Sammenlimede MDF plader? Måske med PUR som lim?
Kunne man simplethen når man støber hjul eller stjerne formationen i motoren bruge tykkere MDF-plader - måske i flere lag - og så blot spare på PUR materialet?
Det kunne være interessant, hvis man kunne bruge en stor mængde savsmuld og så bruge PUR som en LIM - især hvis de mekaniske egenskaber holder ned til (lad os bare gætte vildt): 1/3 PUR + 2/3 savsmuld.
02. dec 2011 kl 00:30
Damppresset TRÆ+PUR som brændsel
Jeg kom også til at tænke om savsmuld i sin oprindelige form som et helt stykke træ hvor al vand presses ud ved højt tryk og en del varme er noget der kunne bruges?
Jeg så engang et TV program hvor træ blev damppresset, hvilket gav det meget gode mekaniske egenskaber (ud over det sædvanlige for træ).
Kunne damppresset træ gøre det samme, og have de samme mekaniske egenskaber som PUR?
Træet skulle så drejes til at være helt rundt i dinoen, og derefter kunne en sav opdele dem i mindre stykker, som så får kanaler fræset ind.
Som brændsel stakkes de så som PUR, træ PUR, træ, ... , slutter med PUR.
PUR forbruges kan så gøres meget mindre.
Man kan vælge at lade overfladen af brændkammeret være dækket af et tyndt lag PUR, så træet ikke suger vand til sig og ikke begynder at rådne ved langtidsopbevaring.
02. dec 2011 kl 00:50
Sukker (karamel) som brændsel
Nu jeg er i det kreative hjørne:
Bruge sukker som brændsel, og smelte det til karamelmasse ind i samme papkonstruktion, der giver hvordan brændselskammeret kommer til at se ud - det er også dejligt ugiftigt.
Råsukker (urenset sukker) priser: http://www.agrocura.dk/Nyheder....htm
Gad vide om det USD/ton råsukker? Der er også noget afgift-fritagelse man skal have på plads med SKAT, da det ikke skal bruges som menneskeføde, men som raketbrændstof.
Brændværdi?
Muligvis et dumt spørgsmål, men er brændværdi af de foreslåede materialer (træ, sukker osv) ikke et issue - i langt højere grad end pris?
Træ har f.eks. en temmelig lav brændværdi i forhold til de fleste organiske polymerer, ca. 1/3.
Så udover spørgsmålstegnet ved de mekaniske egenskaber havner man så ikke i en situation hvor man skal forøge massen af brændstof i motoren x-gange ved f.eks. træ for at få den samme energi ud som PUR?
Re: Brændværdi?
Så udover spørgsmålstegnet ved de mekaniske egenskaber havner man så ikke i en situation hvor man skal forøge massen af brændstof i motoren x-gange ved f.eks. træ for at få den samme energi ud som PUR?
Når jeg nu fik mig rodet ud i at forsøge at finde en forenkling og billigørelse, så må jeg nok desværre også rode mig ud af den igen i dette tilfælde.
PUR brændværdi : ca. 30 MJ/kg massefylde: 1200 kg/m3
træfiberplader: ca. 17,5 MJ/kg massefylde 650 kg/m3
Så PUR har bedre mekaniske egenskaber og en større brændværdi pr. volumen (omkring 3 gange så godt). Jeg kan dog godt se ideen i, at starte HEAT op med MDF plader, så man lige som ved HATV. Man slipper for at bruge vaseline og trække stålkiler ud, der måske sidder fast. Byg kilerne i MDF/træ/pap ligesom i HATV og lad kilerne sidde. Formodentlig en simplere produktion og en lidt blødere opstart det første sekund.
Re: Brændværdi?
Byg kilerne i MDF/træ/pap ligesom i HATV og lad kilerne sidde. Formodentlig en simplere produktion og en lidt blødere opstart det første sekund.
Gør Peter & Co. vist allerede for PUR-blokken til TM2 :)
02. dec 2011 kl 21:22
Re: Brændværdi?
Træ har f.eks. en temmelig lav brændværdi i forhold til de fleste organiske polymerer, ca. 1/3.
Betyder det, at kraften også er 1/3? I så fald kan HEAT vel ikke starte på MDF plade?
Re: Brændværdi?
Betyder det, at kraften også er 1/3? I så fald kan HEAT vel ikke starte på MDF plade?
Nej, det er vel nærmere 2/3 kraft. Det må være antal MJ/kg, der er væsentlig her ikke hvor meget volumen det afbrændte materiale fylder.
Det er klart, at hvis hele brændstofblokklen var af træmateriale, så ville det kræve et dobbelt så stort rumfang af motorblokken og stadig kun give 2/3 kraft. En dobbelt så stor volumen af motorblokken vil kræve mere stål og dermed mere dødvægt til raketten, så den lavere massefylde for træ kontra PUR er måske mere diskvalificerende end den lavere brandværdi.
Den ekstra volumen træ har i forhold til PUR for at kunne afgive samme mængde energi, er ikke noget problem i raketten så længe træmaterialet kun bruges til støbeform for hullerne.
Det er vel præcis den konklussion CS kom til med HATV for lang tid siden, men som man i HEAT-1X forsøgte at top tune ved at bruge PUR alene - og en måske nok mere bøvlet fremstillingsproces, hvor man skal sikre sig, at man kan trække metalkilerne ud efter støbning. Jo længere man laver motorblokken jo mere ville jeg nok foretrække, at bruge hule brændbare kiler af træ, der ikke skal trækkes ud, frem for kiler af metal, der skal fjernes efter støbning.
03. dec 2011 kl 02:46
Re: Brændværdi?
Så udover spørgsmålstegnet ved de mekaniske egenskaber havner man så ikke i en situation hvor man skal forøge massen af brændstof i motoren x-gange ved f.eks. træ for at få den samme energi ud som PUR?
Når jeg nu fik mig rodet ud i at forsøge at finde en forenkling og billigørelse, så må jeg nok desværre også rode mig ud af den igen i dette tilfælde.
PUR brændværdi : ca. 30 MJ/kg massefylde: 1200 kg/m3
træfiberplader: ca. 17,5 MJ/kg massefylde 650 kg/m3
Så PUR har bedre mekaniske egenskaber og en større brændværdi pr. volumen (omkring 3 gange så godt). Jeg kan dog godt se ideen i, at starte HEAT op med MDF plader, så man lige som ved HATV. Man slipper for at bruge vaseline og trække stålkiler ud, der måske sidder fast. Byg kilerne i MDF/træ/pap ligesom i HATV og lad kilerne sidde. Formodentlig en simplere produktion og en lidt blødere opstart det første sekund.
hårde træarter har en densitet på fra 450 kg/m³ til 1250 kg/m³.
Da jeg også skrev damppresset træ, så vil processen med at fjerne vand ved at tilføre varme få træ til skrumpe, så densiteten stiger.
Tager man så en træsort der har en densitet på ca 1 ton/m³, så vil en fjernelse af 10% masseprocent (vand) vel også øge densiteten med 10% til 1,1 ton/m³ hvilket er tæt på PUR, og da hårdttræ er mindre efterspurgt da det er sværere at tørre er det sikkert også billigere end blødt træ.
Hårdttræ burde også være nemmere at få fat i, da der er ca 100x flere hårdt-træ arter end blødt-træ arter.
Densitet er fra Wikipedia artiklen: http://en.wikipedia.org/wiki/W...ying
Jeg ved dog ikke om brændværdien er uinteressant lav/ændrer sig markant ved hårdt træ arter.
03. dec 2011 kl 09:55
Re: Brændværdi?
Da brændværdien af træ er 1,7 gange mindre end PUR, må træprodukter være et elendigt raketbrændstof, da man skal slæbe på 1,7 gange mere vægt for den samme energimængde, så jeg trækker mit forslag om komprimeret savsmuld tilbage.
Spørgsmålet er så, om raketten kan starte på MDF plade. Her skal man vel have brændhastigheden med. Hvis MDF plade f.eks. brænder 1,7 gange hurtigere end PUR, vil trykket være det samme (energimængde/tid); men er brændhastigheden derimod f.eks. 1,8 gange mindre, bliver startaccelerationen meget lille, da kraften så kun vil være 1/3.
Turbo rocket
Men sagen tryksætning, er og bliver den værste nød for motorgruppen.
Det er nok godt, at du bygger denne her fidus. Jeg ville saette en turbo paa, lidt som rutefly stopper - altsaa snuppe lidt af rakettens udstoedning og lede det ind i tryktankene.
Og helt sikkert spraenge hele fidusen i luften.
03. dec 2011 kl 17:36
Flere små gasbeholdere
Jeg ville forsøge med flere små højtryks gasbeholdere, helt nede fra sodastream størelse, og så op til den størelse der er nødvendig, med en simpel trykføler der komanderer solonoide ventiler åben, i en bestemt rækkefølge.
Jeg forestiller mig en given beholder (2L GOX ? ) der fyres af kort før motorstart, der trykrejser til de 25 bar, og når så motoren begynder at æde lox, så fyres den næste af, med en kalibreret dyse, så trykket ikke varierer alt for meget,(lille volumen over lox'en) og når det falder under en given værdi - 23-24 bar, så fyres den næste bare af. Gox eller Co beholderne kan så blive lidt størrer og størrer jo størrer volumen der bliver i loxtanken.
Systemet kunne eventuelt designes så en overtryksventil i toppen af loxtanken bleedede med stor volumen ved 27 bar eller sådan noget.
Bare en strøtanke...
Det er ihvertfal simpelt.
06. dec 2011 kl 23:48
30% hydrogenperoxid
1000 liter O2 skal pumpes med 25 bar på 60 sekunder. Det kræver ganske store energi mængder som udløses hurtigt.
Mit forslag er at raketten fyldes 80% op så der er 200 liter tom volumen i toppen. En isolerende flyder lægges i. F.eks. Balsa træ indpakket i alu.
På toppen af raketten anbringes et reservoir med 30% hydrogen peroxide. Det pumpes ved 25 bar gennem en katalysator dyse og ind i toppen af oxygen tanken over den isolerende plade. Pumpen startes efter antænding.
Hver liter peroxide giver omkring 100 liter O2 ved 1 bar og 20 grader. Da det er en exoterm proces vil der nok komme en stråle af varm damp og O2, måske et par hundreder grader varm. Det burde kunne holde trykket oppe i toppen af raketten. Tryk regulering klares ved overtryk ventil og held i dimensionering af pumpen.
Ikke lige så enkelt som en reduktions ventil og 6 dykkerflasker. Men nok noget lettere og ikke helt uden charme.
07. dec 2011 kl 07:54
Re: 30% hydrogenperoxid
Hydrogenperoxid, 30%
CS plejer ikke at være glade for ætsende ting, og 30% H2O2 har en pH på omkring 4,75 ser det ud til ( http://h2o2.com/technical-libr...tant )
07. dec 2011 kl 13:30
Re: 30% hydrogenperoxid
Det er nu ikke så farligt. Cola ligger vel omkring pH 2.5. Mere kritisk er brandfaren, særligt ved kontakt med olie.
Hvis man bruger en tryksat beholder med brintoverilte undgår man pumpe.
Fordelen ved dette er jo vægtbesparelsen og at man kan regulere trykket ved at styre brintoverilte flowet samt bruge overtryks ventiler og ikke reduktionsventiler.
Systemet kan jo undersøges og kontrolleres ved at lave en test hvor oxygen tanken fyldes med vand og man laver en vand affyring med tryk sætning med brintoverilte som monopropellant.
07. dec 2011 kl 15:53
Re: 30% hydrogenperoxid
cola pH på 2,5? Der kan man bare se.
Nu er spørgsmålet så om der er nogle uheldige egenskaber for H2O2 som pludselig afgivelse af store mængder O2 på meget kort tid, så en trykstigning bliver for stor.
En anden ting kan være om raketten bliver for tung, men det kan måske klares med flere små beholdere som skydes af efter tur efterhånden som der kun er vand tilbage i beholderen.
Derudover vil jeg eller give dig ret i at tryksætning med en gas er en god ting. Det er også det CS gjorde med HEAT 1X. Det var helium som er ret dyrt: Jeg har forstået det sådan at det kun er muligt at bruge Helium, da det er det eneste brugbare grundstof, da det er inert og samtidigt er en gas ved LOX kogepunkt (-183 C).
Med H2O2 bliver udvalget meget større: Gad vide om Argon er meget billigt?
Uden at vide det har jeg mistanke om at N2 er ubrugeligt.
Fra http://www.uric.arizona.edu/cr....htm
ARGON, LIQUID > 160 LTR, PER LITER 22/235PSI 400600 $ 1.85
Argon ser ud til at være billigt nok i flydende form.
Argon i kun-gas form skulle være meget dyrere: http://www.labmanager.com/?art...vely
When it comes to specific critical gases requirements, one attractive option is the use of cryogenic liquid cylinders, commonly called dewars, to supply gaseous argon to ICP and ICP/Mass Specs. Argon’s unit cost per cubic foot/gaseous liter is much lower when delivered to your facility in cryogenic liquid form in dewars. However, since these containers store the gas in a cryogenic form until it is dispensed as a gas, there are two issues that can decrease the cost-effectiveness of using this mode of supply.
Since the argon is stored in self-pressurizing containers with relief valves and the cryogenic liquid is boiling inside, reserve containers waiting for the primary container to empty on a system will, over time, build internal pressure until the relief valve setting is reached and then begin to vent excess gas at a rate of 2 to 3 percent per day. This is the NER or Normal Evaporation Rate, referred to in the industry as the “use it or lose it” phenomenon. At this rate, if the reserve cylinder of argon contains 4,500 cubic feet of gas, it equals losing 135 cubic feet every day it sits in reserve.
07. dec 2011 kl 17:31
Hvofor ikke bare bruge GOX ?
Hvorfor bruge inaktiv gas ? Det gir ikke mening for mig. Hvis projektet i forvejen råder over store mængder LOX, kan det vel ikke være så svært at bruge / fremstille GOX. Det vil jo blot indgå i forbrændingen hvis der smutter lidt med ud i motoren i den sidste del af brændtiden. Kunne man måske forestille sig at en inaktiv gas måske ligefrem reducerede den samlede motorpræstation hvis/ når gassen siver med ud til sidst. ?
07. dec 2011 kl 18:06
Re: Hvofor ikke bare bruge GOX ?
Hvorfor bruge inaktiv gas ? Det gir ikke mening for mig.
Det er nødvendigt for at tryksætte tanken, samt at holde den tryksat efter at der er blevet åbnet for den.
Trykket i tanken vil falde meget hurtigt hvis den ikke var tryksat.
Hvis projektet i forvejen råder over store mængder LOX, kan det vel ikke være så svært at bruge / fremstille GOX. Det vil jo blot indgå i forbrændingen hvis der smutter lidt med ud i motoren i den sidste del af brændtiden.
Peter skrev i bloggen:
Vi kan godt starte på 24 bar, men bare et par sekunder efter start, når få procent af LOXen er brugt, er trykket faldet til under 20 bar. Vi betaler med blod for hver bar den tank klarer. Hvert gram skal accelereres til en hastighed på mere end det dobbelte af et riffelprojektil. Så er det ærgerligt at bygge den til at bestå en 38 bars trykprøve og kun få point for 15 - 20 bar.
Man bruger ikke ilt i gasform fordi at beholderen ellers bliver urimeligt tung når den skal modstå et stort tryk.
Bemærk den hastighed som Peter skriver at hvert gram skal accelereres op til, så man undgår helst unødig vægt
Kunne man måske forestille sig at en inaktiv gas måske ligefrem reducerede den samlede motorpræstation hvis/ når gassen siver med ud til sidst. ?
Når der alligevel ikke er noget ilt til forbrændingen kan det vel være lige meget. Det er nok snarere godt at slukke den ustabile forbrænding med den inerte gas.
07. dec 2011 kl 19:54
Re: Hvofor ikke bare bruge GOX ?
Hej Lars.
Jeg tror du misforstod mit spørgsmål / forslag.
Jeg er godt klar over at det er LOX tanken der skal tryksættes med et så stabilt tryk som muligt, på omkring 25 bar. OG jeg kan se mange forslag til forskellige gasser til formålet, lige fra Helium over Argon til Nitrogen.
Jeg arbejder til dagligt med F-16, og derfor også professionelt med både GOX og LOX. Vi bruger ganske enkelt LOX til at tryksætte beholderne når vi omhælder LOX, og slutteligt når det er i flyet, så er det samme prinsip der får GOX eller LOX ud af beholderen (termoflaske) og op mod pilotens oxygen regulator.
Hvis Peter vælger at opbevare LOX'en i en ikke trykrejst tank ind til kort før start, så vil LOX'en stå og småkoge ved den given temperatur den nu engang har. Når han så trykrejser tanken ganske kort tid før afgang, opnår han det at LOX'en holder op med at koge, OG at det lille GOX rum der måtte være over LOX'en i tanken hæves i temperatur. Jeg ved ikke hvor meget, men det er en naturlov, så det vil den.
Hvis nu man så ellers kan holde trykket, så skulle det også være muligt at holde temperaturen, så den GOX jeg foreslår kommer fra en række højtryks flasker, holder sig på GOX form.
BTW, så har vi nogle 5000 PSI komposit /kevlar spunden gasflasker på F-16. De er på størelse med det man kender som en 6 kg co2 flaske, men vejer ikke mere end 1,5 -2 kg så vidt jeg husker, så det kan gøres let, hvis man har lyst til lidt udvikling.
Må jeg i samme indlæg reklamere for pyrotekniken til aktivering af ventilerne.
Vi bruger det i stor stil på jageren hvor der er brug for simpel og driftsikker power i en enkelt arbejdsgang. Ingen arbejdstrøm gennem relæer,eller pneumatik der kan fryse, og hvad ved jeg. Blot en simpel afyring spænding fra et batteri, som kan styres af en evt. mekanisk computer.
Ja, det sidste var et sidespring fra emnet....Undskyld :-))
Re: Tryksætning med LOX
Det ligner en god KISS-løsning. :-)
Din højre løsning, hvor du bruger N2 til at presse LOX igennem veksleren, vil, som jeg ser det give mulighed for at regulere trykket meget præcist, idet N2 kan tilsættes i præcis den mængde der skal til for at afdampe LOX nok til det ønskede tryk. Ergo det er muligt at holde 25 bar så længe der er varme i udstødningen !
Dog tror jeg at en kontraventil på tilgangen til varmeveksleren, vil være nødvendig for at sikre der ikke opstår "tilbageslag", fra hovedtanken, da der i veksleren vil være væske med en gas "lomme" på begge sider, hvilke vil kunne sætte væsken i svingninger frem og tilbage i rør-systemet.
En ekstra fordel ved at have den lille LOX tank internt i LOX-hovedtanken er at den ikke behøver at kunne håndtere mere tryk, end det der skal til at presse LOX igennem veksleren ergo lille godttykkelse.
07. dec 2011 kl 21:06
Re: Tryksætning med LOX
Det ligner en god KISS-løsning. :-)
Din højre løsning, hvor du bruger N2 til at presse LOX igennem veksleren, vil, som jeg ser det give mulighed for at regulere trykket meget præcist, idet N2 kan tilsættes i præcis den mængde der skal til for at afdampe LOX nok til det ønskede tryk. Ergo det er muligt at holde 25 bar så længe der er varme i udstødningen !
Dog tror jeg at en kontraventil på tilgangen til varmeveksleren, vil være nødvendig for at sikre der ikke opstår "tilbageslag", fra hovedtanken, da der i veksleren vil være væske med en gas "lomme" på begge sider, hvilke vil kunne sætte væsken i svingninger frem og tilbage i rør-systemet.
En ekstra fordel ved at have den lille LOX tank internt i LOX-hovedtanken er at den ikke behøver at kunne håndtere mere tryk, end det der skal til at presse LOX igennem veksleren ergo lille godttykkelse.
Tryksætte med N2?
kogepunkt for N2 er ca 77 Kelvin
Kogepunkt for O2 er 90 Kelvin
Så N2 er en gas ved LOX kogepunkt, så det burde vel virke, men hvorfor bruger CS så Helium?
Jeg tænker at det er fordi at temperaturforskellen på kun 13 kelvin på LOX-N2, samt den store forskel i masse imellem LOX og tryksætningsgas ville være alt for lidt til at skabe et højt totaltryk.
Hvis det er tilfældet kan man jo lade N2 passere noget meget varmt metal før den kommer til LOX tanken.
F.eks. en eller anden stærk exoterm kemisk proces omkring et kobberrør, som N2 gassen passerer inde i til at starte med. Efter start passerer N2 gassen kanaler uden om brændkammeret så den bliver varmet op.
07. dec 2011 kl 21:45
Et spørgsmål om arbejde.
Rent principelt kan man vel betragte dette som et mekanisk fysisk problem.
Trykket i ilt tanken falder da der skal udføres et stort arbejde for at trykke den flydende ilt ud med et tryktab på 25 bar.
Det mekaniske arbejde kan beregnes som volumen gange tryk.
Altså 25*10^5*1000=25*10^5 Kj.
Alså omkring 2500 Mj. Ret mig hvis jeg tager fejl.
Denne energi skal tilføres på 60 sekunder.
I en professionel raket har man en kæmpe motor til at producere effekten og arbejdet, dette med det normale tab fra mekaniske pumper og store turbiner.
Den nuværende løsning er at lade en kompressor på jorden tryksætte helium og bruge deres oplagrede energi til at trykke den flydende ilt ud.
Mit forslag er at bruge reaktions energien i at spalte brintoverilte i ilt og vanddamp og udnytte denne til at drive tryksætningen af tanken.
Udfra entalpien i spaltningsreaktionen kan brintoverilte behovet beregnes evt. Ganget med en faktor 10 for at kompensere for varmetab.
Min pointe er dog at 30 kg brintoverilte 30% er en meget let (masse) måde at tryksætte på overfor gamle dykkertanke.
Energitætheden i en kemisk binding er mange gange højere en den kan være i ståltank med komprimeret gas.
Selve omsætning af brintoverilte til vanddamp og ilt foregår i et lille reaktionskammer som indeholder katalysator ect. Sølvnet eller paladium belagt metalnet, man kan vel i princippet bruge en gl. Bilkatalysator.
Metoden er velkendt og sikker og medfører ikke giftige eller brandfarlige reaktionsprodukter.
Det er enkelt, pump 1 liter brintoverilte ind og få 100-200 liter varm damp og o2 ud. Pump det ind i toppen af tanken og så stiger trykket. Processen kan reguleres ved at dreje på en hane fra brintoverilte tanken.
Resten af brintoverilten kan astronauten bruge når han er i den ydre atmosfæren til at manøvrere sin rumkapsel med.
Log ind
Ingeniør-job »
- DTU, Campus
- Projektleder
- Rambøll
- Planner (Project Manager Assistant) til nyoprettet projektafdeling
- Mogens Pedersen, Nyborg A/S
- Erfarne ingeniører til havnebygning
- Siemens Wind Power A/S
- Technology Engineer, Mechanical Systems
Kursus & Efteruddannelse »
- 4D Konsulenterne A/S
- Business Intelligence (BI) Grundlæggende
- Dansk Konstruktions- og Betoninstitut
- G218 Skivebygninger og stabilitetsberegninger
- Byggecentrum
- Energirenovering af bygninger
- VIA University College
- Det digitale byggeri 6 uger hold 2
- Seneste nyt
- Mest læste
- Debatterede
00:01
- Tyske simuleringer afslører Concordia-kaptajns løgne
- Amerikanere tester benzinmotor uden tændrør
- 32 meter lange modulvogntog har kurs mod Danmark
- Kina vil øge den kunstige nedbør betydeligt
- Live-tv: Dragon-kapsel koblet til International Rumstation
- Launch Escape System og Den store Booster
- Se den 32 meter lange lastbil
- Revolutionerende byggesystem indstillet til Produktprisen
- Sådan laver man: En spade
- Det nye Rigshospital til 1,85 mia. kr. skal sno sig langs Fælledparken
16
DEBAT »
- 3
- 64
- 16
- 7
- 116
- 54
- 50
- 1
- 33
- 58
