alamo - 4/1/2009 - 15:43
je to už niekoľko rokov, čo sa objavila správa,
že ďalšia verzia us nosiča delta, má ako palivo, používať metán. (CH4)
odvtedy je "ticho".
viete o tom, niekto niečo?
podľa mňa, by to bola, prínosná inovácia.
veď metán, sa nemusí "vyrábať" ta ako vodík (nižšie náklady), je omnoho skladovateľnejší. (skvapalniteľný pri nižšej teplote, menej prchaví)
a myslím, že tam bola spomenutá tá výhoda, že má aj menší objem ako skvapalnený vodík.
Petr Tomek - 6/1/2009 - 11:59
Pokud vím, tak do toho NASA nějak ustoupila. Posledni pokusy s metanem teď dělala Armadillo Aerospace ale asi to bylo dost divoké:
http://armadilloaerospace.com/n.x/Armadillo/Home/News?news_id=364
http://armadilloaerospace.com/n.x/Armadillo/Home/News?news_id=359
http://armadilloaerospace.com/n.x/Armadillo/Home/News?news_id=357
Zřejmě se tohle palivo moc nehodí pro chlazení filmem paliva které používají. To je ta řada vstřikovačů těsně u stěny motoru.
http://media.armadilloaerospace.com/2008_12_01/likeImpinging.jpg
alamo - 6/1/2009 - 18:40
sú nekaké známe výsledky "upgrade"?
myslím tým, prestavbu motora ktorý používa ako palivo napríklad..
kerozín - kyslík, na trebárs "alkohol" kyslík..
je vobec nejaký motor, možné takto "prestavať"?
najreálnejšie by bolo asi, prestavať taký, čo používa H2 - O2,
a miesto vodíka použiť metán..
je to vobec možné?
xChaos - 6/1/2009 - 19:04
citace:
Pokud vím, tak do toho NASA nějak ustoupila. Posledni pokusy s metanem teď dělala Armadillo Aerospace ale asi to bylo dost divoké:
No právě že ze začátku, ale pak prostě přišli na to jak ten motor upravit, a předvedli s tím normální zavěšený let...
Petr Tomek - 6/1/2009 - 19:35
citace:
sú nekaké známe výsledky "upgrade"?
myslím tým, prestavbu motora ktorý používa ako palivo napríklad..
kerozín - kyslík, na trebárs "alkohol" kyslík..
je vobec nejaký motor, možné takto "prestavať"?
najreálnejšie by bolo asi, prestavať taký, čo používa H2 - O2,
a miesto vodíka použiť metán..
je to vobec možné?
Trochu tuším, co mohli mít za problémy - při přímém vstřikování do komory odebere kapalný metan (stejně jako vodík) velké množství tepla, takže nemůže vzplanout hned u hlavy motoru, ale začne hořet až o pořádný kus dál. Takže komora musí být poměrně dlouhá. Kromě toho se kapalné plyny odpařují poměrně rychle, takže nevznikne onen film paliva, kterým se motor uvnitř chladí. Protože plyn hoří volně poměrně daleko od vstřikovací hlavy, bude to také vytvářet dost chaotické vibrace. Mezi motory na LOX/LH a motory na LOX/Metan by měl být rozdíl hlavně ve směšovacím poměru (pokud nepujde o moc složité konstrukce jakotřeba SSME), ale protože v obou případech bude přebytek paliva dosti vysoký, mělo by to i tak fungovat.
alamo - 6/1/2009 - 20:30
citace:
pokud nepujde o moc složité konstrukce jakotřeba SSME
hmm.. zložitosť konštrukcie?
ja neviem... tak teraz by som vydel dvoch "kandidátov"
európsku ariane, a japonskú H2..
v oboch prípadoch, sa používa nízkotlakový, jednorázovo použiteľný motor..
bola by tu nejaká možnosť, že by taký krok, začali zvažovať,
"tý správny" ľudia?
Petr Tomek - 10/1/2009 - 22:38
citace:
citace:
pokud nepujde o moc složité konstrukce jakotřeba SSME
hmm.. zložitosť konštrukcie?
ja neviem... tak teraz by som vydel dvoch "kandidátov"
európsku ariane, a japonskú H2..
v oboch prípadoch, sa používa nízkotlakový, jednorázovo použiteľný motor..
bola by tu nejaká možnosť, že by taký krok, začali zvažovať,
"tý správny" ľudia?
Těžko říci, ale asi spíše ne. Metan je sice levnější, ale na kapalný vodík v motorech prostě nemá. Takže přestavba už existující rakety z kapalného vodíku na metan je celkem nepravděpodobná. Spíš by to asi byl zajímavý motor pro druhý stupeň nějaké úplně nové rakety.
Adolf - 10/1/2009 - 22:44
citace:
Těžko říci, ale asi spíše ne. Metan je sice levnější, ale na kapalný vodík v motorech prostě nemá. Takže přestavba už existující rakety z kapalného vodíku na metan je celkem nepravděpodobná. Spíš by to asi byl zajímavý motor pro druhý stupeň nějaké úplně nové rakety.
U chemické rakety, u které chceme maximální jmenovitý impuls, jsme k vodíku odsouzeni. Fyzikální chemie to předurčuje.
HonzaVacek - 10/1/2009 - 23:04
citace:
Metan je sice levnější, ale na kapalný vodík v motorech prostě nemá. Takže přestavba už existující rakety z kapalného vodíku na metan je celkem nepravděpodobná.
Já tedy z různých článků ty úvahy o použití metanu pochopil hlavně v souvislosti s plánovaným přistáním na Měsíci pro lunární modul. Tam by použití L2 bylo dost problematické z hlediska skladování, pokud by modul stál na měsíci třeba i několik týdnů.
Docela by mě ale zajímalo, jak dlouho by se dal vodík v kosmickém prostoru skladovat na místě, kde by bylo odstíněno přímé sluneční záření.
Petr Tomek - 11/1/2009 - 11:03
Ono je to s těmi výhodami/nevýhodami metanu trochu složitější. Jde o to, že kapalný vodík má poměrně nízkou hustotu - asi 1/10 (0,07 g/cm³ ) hustoty leteckého petroleje (0,7 - 0,84g/cm³ ). To znamená zároveň tolikrát větší nádrže které navíc musejí mít hodně dobrou tepelnou izolaci. Kapalný vodík má teplotu varu -252,9 °C. Je tedy pro něj na Zemi hodně horko. Výsledkem je, že zatímco u nádrže s leteckým petrolejem tvoří hmotnost nádrží asi jedno procento hmotnosti v poměru ke svému obsahu, u vodíku je to i víc než deset procent. Metan má teplou varu -162°C, což je také dost ale přece jen je to snesitelnější. Ta důležitá věc je, že oproti leteckému petroleji má v kapalném stavu hustotu asi poloviční až dvoutřetinovou (0,42262 g/cm³ ). Gravitační ztráty způsobené hmotností nádrže jsou tedy výrazně menší. Stejně tak i aerodynamické ztráty způsobované velkým čelním průřezem nádrží s kapalným vodíkem. Proto se může vyplatit používat metan i za cenu jeho o něco nižšího Isp.
Naproti tomu ve vesmíru kde je snadná tepelná izolace díky vakuu a neexistují významné gravitační ztráty ani aerodynamický odpor je vodík v chemických raketových motorech naprosto nedostižný.
avitek - 11/1/2009 - 11:10
citace:
...
Naproti tomu ve vesmíru kde je snadná tepelná izolace díky vakuu a neexistují významné gravitační ztráty ani aerodynamický odpor je vodík v chemických raketových motorech naprosto nedostižný.
Až na přímý ohřev povrchu nádrží slunečním zářením (1,4 kW/m2 ve vzdálenosti 1 AU)! Takže dlouho ho tam skladovat taky nemůžete, nebo musíte mít kvůli tomu stejně dobrou izolaci (přinejmenším Dewarova typu).
Petr Tomek - 11/1/2009 - 11:40
citace:
Až na přímý ohřev povrchu nádrží slunečním zářením (1,4 kW/m2 ve vzdálenosti 1 AU)! Takže dlouho ho tam skladovat taky nemůžete, nebo musíte mít kvůli tomu stejně dobrou izolaci (přinejmenším Dewarova typu).
To máte naprostou pravdu, jenže podstatou Dewarovy nádoby je vrstva se vzuchoprázdným prostorem. A vzduchoprázdna je ve vesmíru spousta. Dvojité stěny tedy zůstanou, ale odpadne atmosférický tlak, který by byl u obřích vodíkových nádrží strašlivý. Tepelná izolace ve vesmíru je vůbec taková záhadná, protože jde o izolaci před vyzařováním nebo před přijímáním záření. Vlastně jde spíše o stínění než o izolaci typu "svetr". Ale to vlastně ani neříkám vám, spíš aby nevznikaly iluze o lahvi s kapalným vodíkem vystavené na oběžné dráze jen tak.
Ervé - 12/1/2009 - 11:44
Izolace chrání před Sluncem, ale i se slušnou izolací dochází k odpařování a ztrátám, buď se odvádí odpařený vodík a spotřebovává (ideálně Vasimr), nebo ho ztrácí. Jinak musí nádrž chladit něčím chladnějším než LH, tekutým héliem? - drahé, komplikované. Nádrž s metanem můžeme chladit odpařeným (ztraceným) tekutým kyslíkem, a hlavně se kyslík i metan odpařuje mnohem pomaleji - jak objem, tak i nižší teplota. Kyslík pak ještě může dýchat posádka?
Petr Tomek - 12/1/2009 - 12:35
citace:
Izolace chrání před Sluncem, ale i se slušnou izolací dochází k odpařování a ztrátám, buď se odvádí odpařený vodík a spotřebovává (ideálně Vasimr), nebo ho ztrácí.
Ano na delší dobu je vždycky s vodíkem problém a stačí k tomu i teplo přenášené konstrukcí. Proto se vždycky uvažuje ve srovnání výhod a nevýhod. Je třeba otázka, jestli pro let k Marsu by nebylo vhodnější použít méně problematické palivo právě z důvodu dlouhého skladování.
HonzaVacek - 12/1/2009 - 17:42
citace:
Ano na delší dobu je vždycky s vodíkem problém a stačí k tomu i teplo přenášené konstrukcí. Proto se vždycky uvažuje ve srovnání výhod a nevýhod. Je třeba otázka, jestli pro let k Marsu by nebylo vhodnější použít méně problematické palivo právě z důvodu dlouhého skladování.
Já se na to dlouhodobé skladování tekutého vodíku ptal právě v souvislosti s letem k Marsu. Na Spektru se totiž čas od času objeví nějaký dokument vytvořený ve spolupráci s NASA nebo ESA o letu k Marsu a vždy se tam objeví zmínka o tom, že bude nejspíš potřeba použít jaderný pohon. Jenomže, aby se u jaderného pohonu dosáhlo rozumného Isp, není jiné cesty než použití vodíku. Nicméně v těch dokumentech se nějak mlčky přejde otázka jeho dlouhodobého skladování (nebo jsem nedával pozor a uniklo mi to ) Proto jsem se na to ptal. Ale asi by to šlo vyřešit kompromisem a na cestu tam použít jaderný pohon s vodíkem a na zpáteční cestu chemický pohon se snadněji skladovatelnými pracovními látkami.
Petr Tomek - 12/1/2009 - 18:09
citace:
Já se na to dlouhodobé skladování tekutého vodíku ptal právě v souvislosti s letem k Marsu. Na Spektru se totiž čas od času objeví nějaký dokument vytvořený ve spolupráci s NASA nebo ESA o letu k Marsu a vždy se tam objeví zmínka o tom, že bude nejspíš potřeba použít jaderný pohon. Jenomže, aby se u jaderného pohonu dosáhlo rozumného Isp, není jiné cesty než použití vodíku.
To není naštěstí tak docela pravda. Isp jaderných motorů pracujících na vodík by bylo nejvyšší, ale při ohřevu který nabízejí jaderné motory by dobře fungoval i jiný plyn, jen by to nebylo tak výhodné, ale proti chemickým motorům by to ještě stále mohlo být dobré. Vzpomeňme si, že se podobný systém navrhoval i pro jaderné proudové motory.
HonzaVacek - 12/1/2009 - 20:19
citace:
To není naštěstí tak docela pravda. Isp jaderných motorů pracujících na vodík by bylo nejvyšší, ale při ohřevu který nabízejí jaderné motory by dobře fungoval i jiný plyn, jen by to nebylo tak výhodné, ale proti chemickým motorům by to ještě stále mohlo být dobré. Vzpomeňme si, že se podobný systém navrhoval i pro jaderné proudové motory.
To samozřejmě ano. Můžete použít jakýkoliv plyn. Háček je v tom, že Isp je nepřímo úměrný odmocnině molekulové hmotnosti. Takže pokud použijete plyn se 16x větší molekulovou hmotností oproti vodíku, klesne Isp na čtvrtinu, čili z nějakých 12000 m/s dostanete 3000 m/s. U jaderného pohonu se molekulární hmotnost pracovní látky projeví mnohem výrazneji než u chemických pohonů. Pokud si vezmeme např. chemický pohon LOX+LH2 nebo LOX+metan nebude se Isp tak dramaticky lišit jako když použijete místo vodíku metan v jaderném pohonu. U chemického se musí ohřát i ten kyslík, který je poměrně těžký a výsledný Isp nám díky velké atomové hmotnosti zkazí, ať už jako palivo použijete vodík nebo metan. Takže si zatím stále myslím, že použití cokoliv jiného než vodíku v jaderném pohonu nemá moc smysl.
alamo - 12/1/2009 - 22:19
"hnojárina" na marse?
práve ma "napadla", jedna vec.
pri výprave na mars, "pilotovanej", sa musí posádka dostať, z povrchu marsu na orbitu marsu, aby sa mohla zase dostať na cestu domov..
to by znamenalo, takmer rok tam skladovať palivo, a predtým, ho tam zase, na povrch marsu "priviesť".. trochu drahé, no nie?
východisko?
vyrobiť palio, až na marse..
ale ako?
astronauti musia niečo jesť, a potom "vylučovať"..
za ten rok, na povrchu marsu, to už je poriadna kopa "niečoho"..
čo tak to "niečo", zavrieť do kvasnej nádoby, "a prirodzeným biologickím procesom", tak získať metán, ktorí sa použije na návrat?
 [Upraveno 12.1.2009 poslal alamo]
Petr Tomek - 13/1/2009 - 00:15
citace:
Takže si zatím stále myslím, že použití cokoliv jiného než vodíku v jaderném pohonu nemá moc smysl.
Má pokud tím ušetříte několik tun hmotnosti druhého motoru a několik desítek tun hmotnosti paliva, které si vezmete z cílové planety. Dokonce jsem viděl úvahu, která navrhovala používat k pohonu meziplanetárních jaderných lodí vodu získanou z komet. Byl to návrh meziplanetární lodi s asi nejnižším Isp, které jsem kdy viděl, ale v zásadě se tomu nedalo nic podstatného vytknout.
HonzaVacek - 13/1/2009 - 02:19
citace:
Dokonce jsem viděl úvahu, která navrhovala používat k pohonu meziplanetárních jaderných lodí vodu získanou z komet.
Docela by mě zajímalo, jak tam byla řešena těžba a zpracování ledu. Jádra komet čistý vodní led neobsahují. Je to směs H2O, CO2, CO, uhlovodíků a dalších zmrzlých plynů plus ještě pevných částic, povětšinou nejspíš kysličníků křemíku. A z toho všeho musíme získat jenom tu H2O. Takže k té kometě musí loď dopravit i zařízení, kterým led bude těžit a zpracovávat na čistou vodu a to zařízení musí být i dostatečně výkonné, aby získali palivo v nějakém rozumném čase, cca několika měsíců a navíc nesmí být ani moc těžké.
Petr Tomek - 13/1/2009 - 13:50
Kupodivu to bylo vymyšlené celkem dobře. Voda se měla destilovat pomocí přehřáté páry, tedy samotného paliva. Prostě se měla ohřát pomocí reaktoru, rozpustit, odpařit a opět zkapalnit. Zanesení reaktoru pískem a usazeninami tedy nehrozilo. Jestli to najdu tak to někam dám. Bylo to ale navrženéjen v principech, ne nijak do detailů.
Petr Tomek - 13/1/2009 - 14:01
citace:
Voda se měla destilovat pomocí přehřáté páry, tedy samotného paliva.
Pardon pracovní látky, palivo mělo být samozřejmě jaderné.
jam - 30/6/2010 - 15:59
Presne tak - metán je riešenie.
citace:
citace:
Takže si zatím stále myslím, že použití cokoliv jiného než vodíku v jaderném pohonu nemá moc smysl.
Má pokud tím ušetříte několik tun hmotnosti druhého motoru a několik desítek tun hmotnosti paliva, které si vezmete z cílové planety. Dokonce jsem viděl úvahu, která navrhovala používat k pohonu meziplanetárních jaderných lodí vodu získanou z komet. Byl to návrh meziplanetární lodi s asi nejnižším Isp, které jsem kdy viděl, ale v zásadě se tomu nedalo nic podstatného vytknout.
xChaos - 7/7/2010 - 14:35
citace:
U chemické rakety, u které chceme maximální jmenovitý impuls, jsme k vodíku odsouzeni. Fyzikální chemie to předurčuje.
neviděl bych to tak fatalisticky. třeba v jiném vláknu jsem pro pohon něčeho jako "dvoustupňového VTOHL" navrhoval LOX a kerosen. A to právě proto, že velikost nádrží na kerosen bude daleko menší, a budou celkově konstrukčně jednodušší (i např. co se tepelné izolace týče, apod.).
Tudíž se může docela snadno stát, že budoucí hypersonický SSTO vehikl bude používat směs kerosenu a LOX - a to prostě proto, že pro počáteční část letu použije obyčejný proudový motor (bez nutnosti použít okysličovadlo), pak použije scramjet, taky na kerosen, a nakonec zbytek kerosenu přesměruje na raketový motor (s minimem okysličovadla - v podstatě pro druhý stupeň). no a při tom všem vyjdou nádrže na ten kerosen pořád ještě líp, než na vodík.
jakmile už jsme jednou ve vzduchoprázdnu a ve stavu beztíže, tak je samozřejmě tam matematika už úplně jiná... nevadí velikost nádrží a tak... a v podstatě na většině míst, kde jsme schopni vyrábět metan, jsme schopni vyrábět i vodík.
mě ale přijdou nejperspektivnější triky, jak se dále za LEO už obejít bez pracovní látky úplně:
- aerobraking (výborný např. pro bezpilotní zásobování budoucí základny na Marsu !)
- aerocapture (neodzkoušeno - ale zřejmě velice perspektivní)
- urychlení pomocí "gravitačního praku" (odzkoušeno více než dost)
- solární plachty (právě se testuje)
atd.
Jirka - 7/7/2010 - 16:30
Vzhledem k tomu ze NASA uz nic nevyvine, tak je mozne predpokladat relativni stagnaci v raketovych technologiich. Jak ukazuje treba armadillo tak kerolox je mozno delat temer na kolene a za pusinku. Rusove ci Space X maji s keroloxem bohate zkusenosti a je evidentni ze pro lety na orbitu neni LHX zapotrebi. Vzhledem k tomu ze dal se hned tak letat nebude, tak myslim ze kerolox bude i v pristich dekadach dominovat
alamo - 14/12/2011 - 00:59
narazil som na zmienku o systéme VaPak O2-propán
vyvíjaný firmou Milestone pre "air launch"
http://spacefellowship.com/news/art1529/aurlaunch-llc-completes-milestone.html
http://www.sgdnetworks.com/web-articles/articles/6681/1/Air-Launch-LLC-Passes-Hardware-Milestone-Horizontal-Test-Stand-Hardware-Complete-Ready-For-Testing/Air-Launch-LLC-Passes-Hardware-Milestone-Horizontal-Test-Stand-Hardware-Complete-Ready-For-Testing.html
je to bezčerpadlový, systém na "kriogénne" kvapalné palivá
fungovať má na princípe odparovania paliva a okysličovadla v nádrži
zdá sa to spojovať jednoduchosť motorov na TPH alebo hybridných, s výkonmi a flexibilitou pohonu na kvapalné látky
http://www.airlaunchllc.com/AirLaunch_Small_Sat_Paper_SSC08-IX-5_Final_WE.pdf
nešlo by to použiť aj s metánom?
alamo - 8/12/2012 - 13:17
http://en.wikipedia.org/wiki/Raptor_(rocket_engine)
a jejda.. zdá sa že som niečo prehliadol 
keď to Musk oznamoval, tak aj uviedol nejaké širšie súvislosti, prečo sa rozhodli opustiť vodík, a prejsť na metán? [Upraveno 08.12.2012 alamo]
Ľuboš - 8/12/2012 - 13:27
citace:
http://en.wikipedia.org/wiki/Raptor_(rocket_engine)
a jejda.. zdá sa že som niečo prehliadol
keď to Musk oznamoval, tak aj uviedol nejaké širšie súvislosti, prečo sa rozhodli opustiť vodík, a prejsť na metán? [Upraveno 08.12.2012 alamo]
Keď chce ísť na Mars, chce mať in situ motory
x - 8/12/2012 - 13:29
"nešlo by to použiť aj s metánom? "
Propan lze udržovat v kapalném stavu za mnohem přiznivějších - tedy vyšších teplot a nižších tlaků než Methan.
Proto existují zásobníky pro topení bez plynové přípojky na kapalný Propan na né Methan. A taky proto existují propan-butanové bomby.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Propan
http://cs.wikipedia.org/wiki/Methan
Alchymista - 9/12/2012 - 04:20
Nad teplotou kritického bodu nie je možné udržať látku v kvapalnom stave pri žiadnom tlaku, respektíe, zvýšením tlaku sa už nevytvorí kvapalná fáza.
kritický bod metanu je -82,71°C 4,596MPa
kritický bod propanu je +96,6°C 4,25MPa
kritický bod kyslíku je -118,6°C, 5,043MPa
Je vidieť, že propán môže existovať v kvapalnom stave aj pri "izbovej" teplote, stačí dostatočné zvýšenie tlaku.
Metán je relatívne výhodný ako raketové palivo aj preto, že pre udržanie v kvapalnom stave vyžaduje teplotné podmienky podobné ako kyslík, takže sa dajú použiť rovnaké izolácie palivových nádrží, v porovnaní s vodíkom relatívne ľahké.
Teplota topenia metánu je -182,5°C, teplota varu -161,6°C
teplota topenia kyslíku je -218,79°C, teplota varu -182,95°C
Metán ako palivo pre raketový motor má len o málo lepšie vlastnosti v porovnaní s RP-1 (http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_rocket_propellants), a samozrejme horšie ako vodík, ale dá sa skladovať v rovnakých podmienkach ako kvapalný kyslík - a samozrejme oveľa jednoduchšie ako kvapalný vodík.
Navyše, existuje aj dobrá šanca, že sa podarí zvládnuť ISRU výrobu metánu v prostredí, kde sa vyskytuje voda a CO2, pri ISRU je pritom dobrá dlhodobú skladovateľnosť celkom kritická - výroba metanu je v podmienkach ISRU je kvôli malej kapacite zariadenia (má výrazne limitovanú hmotnosť) pomalá, potrebná zásoba metánu (odhadom 30-100 ton) sa bude vyrábať mnoho mesiacov až niekoľko rokov.
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista]
Derelict - 9/12/2012 - 07:56
citace:
Nad teplotou kritického bodu nie je možné udržať látku v kvapalnom stave pri žiadnom tlaku, respektíe, zvýšením tlaku sa už nevytvorí kvapalná fáza.
kritický bod metanu je -82,71°C 4,596MPa
kritický bod propanu je +96,6°C 4,25MPa
kritický bod kyslíku je -118,6°C, 5,043MPa
Je vidieť, že propán môže existovať v kvapalnom stave aj pri "izbovej" teplote, stačí dostatočné zvýšenie tlaku.
...
Pro mne je zajimave si porovnat par udaju, otazkou je pouze jak s tim dal pracovat.
Pokud si spocitam jaky je "smesovaci pomer" (tzn kolik kysliku a nejakeho paliva musim sloucit), mam nekolik otazek:
1) Dle meho je vyhodnejsi pouzit nadbytek paliva, to se ohreje a usetrim kyslik.
2) Mam vyhrevnost, tepelotu, tlak a objem expandovanych plynu. Jak z toho spocitat neco na zpusob tahu motoru? Jsem scopen to sice prevest na praci (J), ale nevim jak to prevest na rychlost spalin nebo jakekoliv dalsi hodnoty.
PINKAS J - 9/12/2012 - 09:03
Ciolkovského rovnice má dvě vyjádření:
Vchar = Ve.ln(Mp/Mk)
Vchar = Isp.ln(MP/MK)
Vchar je char. rychlost - přírůstek rychlosti (v inerciálním prostředí)
Ve je výtoková rychlost plynů z trysky
Mp je počáteční hmota rakety
MK je konečná hmota rakety
Z toho je vidět, že číselně Ve = Isp a to bylo u Metanu publikované
Na tah se dostaneme přímo z hodnoty Isp , jejhož rozměr je N.s/kg, tedy vyjadřuje, kolik tahu (N) dostaneme spálením 1 kg hmoty za sekundu.
Alchymista - 9/12/2012 - 09:16
Mám dojem, že toto je celkom dobre rozoberané v knihe "Feodosjev-Sinjarev: Raketová technika, Naše vojsko, Praha, 1962" (údaje som prevzal z wiki, pamätám si len názov a rok, knihu mám, ale nie teraz u seba). Trochu blbo sa tu píšu vzorce - a v knihe je ich požehnane, navyše je používané "staré" značenie parametrov a konštánt...
Dúfam, že to nedokoním...
Energia spalín v spalovacej komore (pred kritickým prierezom) sa počíta ako súčet entalpie (súčtu tepelnej a tlakovej energie plynu) a pohybovej energie hmotového prúdu v spalovacej komore.
V druhom kroku sa potom určuje maximálna rýchlosť v danom prierez prúdu v spalovacej komore Vmax - a to z miestne rýchlosti zvuku a adiabatickej konštanty k (oboje je závislé na zložení, tlaku a teplote plynu), pritom kvadrát lokálnej rýchlosti zvuku zodpovedá entalpii plynu.
Vmax = Vz . sqroot(2/(k-1))
Pre funkciu lavalovej trysky je podstatná kritická rýchlosť Vkr v kritickom priereze trysky
Vkr^2 = Vmax^2 . ((k-1)/(k+1))
Vkr^2 = Vz^2 . (2/(k+1))
V ďalšom kroku sa potom rieši urýchlovanie nadzvukového prúdu v expandujúcej tryske (rýchlosť rastie, tlak a teplota prúdu klesá - ale rovnice si už nepamätám) a z hmotového prietoku a výtokovej rýchlosti na konci trysky sa počíta ťah.
Parametre prúdu v spalovacej komore sa však menia priebežne a celé by sa to malo riešiť cez diferenciálne rovnice.
edit: PINKAS na to šiel priamočiaro
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista]
Derelict - 9/12/2012 - 09:56
citace:
...
Parametre prúdu v spalovacej komore sa však menia priebežne a celé by sa to malo riešiť cez diferenciálne rovnice.
edit: PINKAS na to šiel priamočiaro
Pinkas, Alchymista
Kluci dekuji, zaklad uz mam tak si pujdu porovnat seznam nekolik mych oblibenych. Zacal jsem hledat, co ma asi tak nejvyssi koncentraci energie pri "pokojovych" teplotach a tlacich (co je tak nejlevnejsi na tvorbu nadrze a technologii).
x - 9/12/2012 - 13:25
citace:
Nad teplotou kritického bodu nie je možné udržať látku v kvapalnom stave pri žiadnom tlaku, respektíe, zvýšením tlaku sa už nevytvorí kvapalná fáza.
kritický bod metanu je -82,71°C 4,596MPa
kritický bod propanu je +96,6°C 4,25MPa
kritický bod kyslíku je -118,6°C, 5,043MPa
Je vidieť, že propán môže existovať v kvapalnom stave aj pri "izbovej" teplote, stačí dostatočné zvýšenie tlaku.
Děkuji za objasnění - dosud jsem si myslel, že stačí jen vysokej tlak na udržení plynu v kapalené fázi.
A tedy se skladování jednotlivých plynů se odlišuje především náročností na tlakovou nádobu - aby ten potřebný tlak byla schopna vydržet.
Prostě, že jen stlačením i metanu ho zárovneň i zkapalním - teď zjišťuji, že musím dosáhnout i poklesu teplot.
Tedy pokud skladuji zkapalněný methan - tak prostě se mi vždy část bude odpařovat(tím bude tedy odnímat teplo zbylému plynu) - pokud to bude v tlakové nádobě za běžné teploty 20°C, kde bude umístěna - a musím ho prostě tedy z té nádrže průběžně odebírat - jinak by se tlak tedy nebezpečně zvyšoval - a buď znovu zkaplňovat a nebo likvidovat - průběžně spalovat.
Alchymista - 9/12/2012 - 14:38
Asi by som to mal objasniť, čo to vlastne kritický tlak a kritická teplota (presnejšie kritický bod s parametrami teplota a tlak) znamená a aký to má fyzikálny význam.
Definícia:
"Kritický bod kvapaliny je hodnota teploty a tlaku vo fázovom diagrame, pri akej najvyššej teplote (kritickej teplote) ešte môže koexistovať kvapalná a plynná fáza. Pri teplotách vyšších ako je kritická nemôže kvapalina existovať ani pri ľubovoľne veľkom tlaku."
alebo inak:
"Kritický bod je bod na fázovom diagrame, ktorý ukončuje krivku vyparovania."
Dá sa to povedať ešte aj inak - je to bod na fázovom diagrame, pri ktorom je hustota kvapalnej a plynnej fázy tekutiny rovnaká.
Samozrejme je možné ďalší zvýšením tlaku dosiahnuť vyššiu hustotu plynnej fázy tekutiny, ako je hustota kvapalnej fázy, ale nad kritickou teplotou to bude stále plynná fáza, bez ohľadu na hustotu.
Treba mať ale na pamäti, že ako sa tekutina blíži ku kritickému bodu, hustota kvapalnej fázy napriek rastúcemu tlaku rýchlo klesá - tak napríklad voda má kritický bod 374,15°C a 22,1MPa. Pri teplote 200°C a tlaku 1,55MPa je hustota kvapalnej fázy 864,7kg/m^3, pri 300°C a 8,59MPa 712kg/m^3, pri 340°C a 14,6MPa 609,5kg/m^3, pri 360°C 18,65MPa 524kg/m^3, pri 370°C a 21,02MPa 448kg/m^3, pri 372°C 420kg/m^3 a v kritickom bode 374,15°C a tlaku 22,1MPa 328kg/m^3. Podobným spôsobom naopak rastie hustota nasýtenej pary.
Ďalšia podstatná vec je, že pre dosiahnutie hustoty plynnej fázy, porovnateľnej s hustotou kvapalnej fázy pod teplotou varu pri normálnom tlaku sú potrebné mimoriadne vysoké tlaky - plynný vodík pri 0°C a normálnom tlaku má hustotu cca 90g/m^3, kvapalný vodík pri teplote varu -252,87°C a normálnom tlaku má hustotu cca 71kg/m^3. takže na dosiahnutie rovnakej hustoty plynnej fázy by bol potrebný tlak cca 78,8MPa (~790atm).
Takže od istého (neveľkého) objemu zásobníku je obvykle výhodnejšie použiť dôkladne tepelne izolované nádrže a chladiaci systém, ako vyrábať masívne tlakové nádoby.
Preto tiež rakety používajú skvapalnené plyny v kryogénnych nádržiach a nie tlakové nádoby. Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista]
x - 9/12/2012 - 15:01
citace:
Takže od istého (neveľkého) objemu zásobníku je obvykle výhodnejšie použiť dôkladne tepelne izolované nádrže a chladiaci systém, ako vyrábať masívne tlakové nádoby.
Preto tiež rakety používajú skvapalnené plyny v kryogénnych nádržiach a nie tlakové nádoby. Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
To jsem věděl, že je to termoska - tedy že prostě plyn na odpaření potřebuje tepelnou energii a tu díky izolaci získává pomalu a toho se zde využívá.
Prostě že to na úkor tlakové nádoby skutečně je - nicméně ten tlak vidím, že je složitější - že sám o sobě nestačí a i tak by se musela chladit či alespoň dobře izolovat - proto tam dát jen termosku na tu chvíli je rozhodně výhodnější.
I na dlouhodobé skladování methanu(tedy i Zemního plynu) - vozit se má do Evropy tankery - je tedy spíše vhodná netlaková nádrž ve formě termosky se skaplňovacím zařízením.
x - 9/12/2012 - 17:56
Trochu mě holt popletla ta teplota varu jen -42°C u Propanu - přesto pod nulou dost - takže narozdíl od butanu - který jí má jen 0.5°C a ten zůstane v dnešní zimě -4°C klidně kapalný i bez tlaku - prostě se nedá odpařit vůbec.
Prostě jsem to předpokládal i u jiných plynů - stačí trochu zvýšit tlak a kapalný se udrží i v teplotě 20°C jako je tomu u Propanu a Butanu.
U těch ostaních jsem předpokládal - tedy chybně - neměl jsem zkušenosti - že stačí un nich nejspíš jen o něco větší tlak, když mají nižší teplotu varu - než je tomu u propanu.
Teď vydím, že to bylo chybné a je nutné i udržet kromě tlaku i požadovanou minimální teplotu - takže skladování jen v termosce je tedy o dost výhodnější.
martinjediny - 30/10/2013 - 15:21
citace:
... Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista]
lenze to sa da obist regenaracnym ohrevom a v pripade niektorych paliv, (vodik, metan,...) vyuzit v expanznom cykle...
https://en.wikipedia.org/wiki/Expander_cycle_(rocket)
Grofino - 13/3/2022 - 16:21
Zajímavý článek o metanových projektech a proč nebyl dříve.
https://www.nasaspaceflight.com/2022/03/methalox-race-to-orbit/
Grofino - 13/3/2022 - 19:16
Pod toto se podepisuji.
citace 11.1.2009 - 11:03 - Petr Tomek:
Ono je to s těmi výhodami/nevýhodami metanu trochu složitější. Jde o to, že kapalný vodík má poměrně nízkou hustotu - asi 1/10 (0,07 g/cm³ ) hustoty leteckého petroleje (0,7 - 0,84g/cm³ ). To znamená zároveň tolikrát větší nádrže které navíc musejí mít hodně dobrou tepelnou izolaci. Kapalný vodík má teplotu varu -252,9 °C. Je tedy pro něj na Zemi hodně horko. Výsledkem je, že zatímco u nádrže s leteckým petrolejem tvoří hmotnost nádrží asi jedno procento hmotnosti v poměru ke svému obsahu, u vodíku je to i víc než deset procent. Metan má teplou varu -162°C, což je také dost ale přece jen je to snesitelnější. Ta důležitá věc je, že oproti leteckému petroleji má v kapalném stavu hustotu asi poloviční až dvoutřetinovou (0,42262 g/cm³ ). Gravitační ztráty způsobené hmotností nádrže jsou tedy výrazně menší. Stejně tak i aerodynamické ztráty způsobované velkým čelním průřezem nádrží s kapalným vodíkem. Proto se může vyplatit používat metan i za cenu jeho o něco nižšího Isp.
Naproti tomu ve vesmíru kde je snadná tepelná izolace díky vakuu a neexistují významné gravitační ztráty ani aerodynamický odpor je vodík v chemických raketových motorech naprosto nedostižný.
alamo - 29/5/2023 - 12:03
Keďže dochádza k prudkému rozvoju nosičov používajúcich metán ako palivo. Kompetentné.. úrady, zistili že majú problém vypočítať explozívny potenciál zmesi metán/LOX a vyjadriť ho v tonách TNT.
Z tohto dôvodu bude prevedená séria testov, pri ktorých naplnia "nerezovú nádobu" zmesou metán/LOX, pomocou špeciálneho žeriavu to zdvihnú do výšky 43 metrov, následne nechajú voľným pádom dopadnúť na povrch zemský.
https://spacenews.com/agencies-studying-safety-issues-of-lox-methane-launch-vehicles/
Grofino - 29/5/2023 - 16:48
Explosivní vlastnosti směsi Metanu s kyslíkem jsou známy.
Jsou nižší nežli u vodíku.
Spíš to bude dojení rozpočtů...
😉
martinjediny - 29/5/2023 - 22:18
citace 29.5.2023 - 16:48 - Grofino:
...Spíš to bude dojení rozpočtů...
v tom nesúhlasím. nie je ľahké nájsť výpočty priemyselných explózií a to máme metán skladovaný a dopravovaný... ...a nejké skúsenosti s atmosférickými explóziami sú.
a naopak
zmes metán/lox je neobvyklá, zásadne sa neskladuje spolu a už vôbec nie v merítku SS...
neviem načo sa trápia so žeriavom. Musk by im mohol švihnúť jednu plne natankovanú na vopred určené miesto...
|
