omega_giperon (omega_hyperon) wrote,
omega_giperon
omega_hyperon

Categories:

"Паровая" ракета

История с гибелью сторонника теории "Плоской земли" на паровой ракете напомнила мне об одной старой статье из журнала "Юный техник".
Статья А.Ильина "На паровозе ... в космос?" с рисунками Ю. Сарафанова из "Юного техника" №1 за 1992 год (рубрика "Сумасшедшие мысли"). Там крайне забавно выглядит беспокойство о состоянии озонового слоя (дух времени, что поделать). Зато теперь видно, что эта идея создает проблему с парниковыми газами, выпуская в атмосферу большое количество водяного пара. Впрочем, этот аспект надо считать.
Как говорится: стартаперы - дерзайте.

Без спутников и ракет развитие мирового хозяйства уже кажется немыслимым. Но продукты сгорания ракетного топлива - Окислы углерода, азота и некоторых металлов приносят громадный вред окружающей среде Соединяясь с атмосферной влагой, они проливаются на наши головы кислотными дождями, от которых могут выпасть волосы, испортиться одежда и техника, погибнут животные и растения. А на больших высотах эти вещества разрушают озоновый слой, открывая доступ к земле опасному ультрафиолетовому излучению. Такая озоновая дыра может оказаться пострашнее Чернобыля.

Правда, в ракетных двигателях можно сжигать смесь водорода и кислорода, Где продукт сгорания - водяной пар - безвреден. Но для получения такого топлива придется тратить энергию, которую добывают в основном, сжигая топливо на электростанциях. Словом, замкнутый круг.

Где же выход?
Один из возможных путей - создание экологически чистых космических ракет. И его подсказывают опыты, проводившиеся у нас и за рубежом... 40 лет назад. Речь пойдет о реактивных двигателях на... горячей воде.

Если в прочном герметически закрытом сосуде нагревать определенные количества воды вплоть до температуры 374 С, она так и не превратится в пар. Почти в три раза уменьшится ее плотность, давление в сосуде станет в 225 раз выше атмосферного, но... Теперь это уже, по существу, не вода, а взрывчатка, каждый килограмм которой равноценен 50 граммам тола.

Вот если к такому сосуду присоединить открытое сопло реактивного двигателя, то вода мгновенно вскипит, а из сопла вырвется струя пара со скорость 1300-1500 м/с. Каждый килограмм его в течение секунды создаст тягу в 130-150 кг (1300-1500 Н). Это немного, но и не мало. Всего лишь в два раза меньше, чем у первых космических ракет. Подобные двигатели в свою пору думали применить в качестве ускорителей для самолетов и ракет. Но ракетная техника тех лет была прежде всего военной, а, согласитесь, иметь устройство, которое нужно день и ночь подогревать, хлопотно. Военные отдали предпочтение двигателям на порохе и жидком топливе. Их значительно проще держать в боевой готовности, а забота об экологии, согласитесь, не могла волновать людей, добивавшихся победы даже в атомной войне...

Кроме того, ракеты с двигателями на горячей воде могли бы быть полезны только в том случае, если найдется способ экологически чистого их подогревания. Можно воспользоваться как источником энергии, например, Солнцем. его лучи, падающие на 1 кв.м поверхности, за час способны подогреть до нужной температуры 1 кг воды.

Современные космические ракеты берут на борт тысячи тонн топлива. Водяные - будут во много раз тяжелее. Да и заряжать их от Солнца, вероятно, окажется сложновато. Однако готовая горячая вода содержится в недрах Земли. Особенно привлекательны трещины на дне мирового океана. Здесь встречаются подводные фонтаны с температурой более 400 С. В некоторых случаях они содержат настолько сильно сжатый пар, что он близок по плотности к самой воде.

Пусть наша фантазия взмахнет крылом - представим себе, что мы зарядили ракету именно от такого источника. Очевидно, при ее полете будут выделяться только те вещества и энергия, что и без нас поступали в океан сотни миллионов лет. Все живое к ним давно приспособилось. Ракета не нарушит энергохимический баланс планеты, а значит, по праву может называться экологической. Коли так, пришло время поговорить об ее устройстве.

Устройство модуля «космического паровоза»:
1. Отсек для полезного груза (имеется только на последней ступени);
2. Паровой цилиндр, открывающий или закрывающий клапан;
3. Парораспределительное устройство. Подает пар на одну из сторон поршня, чем обеспечивает перемещение клапана в нужную сторону;
4. Теплоизоляция;
5. Стенки бака;
6. Паровое сопло.


Как и полагается «настоящей» космической ракете, наша тоже будет многоступенчатой. Каждая ступень ее состоит из отдельных модулей. Взгляните на рисунок. Чтобы получить наименьший вес, придадим каждому из них форму шара, ведь при заданном объеме площадь поверхности у такой формы минимальная. Подыщем, конечно, и подходящий материал. Вероятно, шар стоит сделать из сверхпрочных нитевидных кристаллов углерода, соединенных термостойким клеем. Это позволит получить бак, весящий в 5-10 раз меньше, чем содержащаяся в нем вода.

Чтобы уменьшить потери тепла, наружную поверхность покроем легким теплоизолирующим слоем. Истечение пара будет происходить через сопло. До старта оно прикрыто клапаном, который поднимается или опускается под давлением пара на поршень.

В целом ракета будет напоминать пирамиду, сложенную из сфер. Каждый слой - ступень. Управление полетом производится переключением клапанов. Koгда топливо израсходовано, модуль отцепляется и спускается на парашюте и может повторно использоваться.

Интересно сравнить нашу ракету с другими подобными многоразового пользования. Как гoворят англичане: «Ни одна цепь не может быть сильнее cвoeгo слабого звена». Слабое место современных ракет - двигатели. Из-за высоких температур в камере он выдержит лишь несколько десятков часов непрерывной работы. Правда, в полете он включается лишь на 10--15 минут, поэтому многократное использование все же удается. Двигатель нашей ракеты по условиям работы близок к паровозу - машине, срок службы которой 50--100 лет. Не следует особенно беспокоиться и за целостность водянoгo бака при не совсем удачном спуске на парашюте. В отсутствие давления прочности, его стенки вполне сравнима с прочностью орудийной башни линкора...

Наконец, последний вопрос: сколько будет весить водяная ракета?

Здесь все дело в скорости истечения вещества из сопла реактивного двигателя. С ее уменьшением резко возрастет необходимое для полета количество топлива. Можно было бы привести формулу Циолковскoгo, но ограничимся лишь примерами.

Если бы имели топливо со скоростью истечения 11 000 м/с ракета, выводящая человека на орбиту спутника, была не больше... легкового автомобиля. Самое удивительное, что такое топливо нам известно. Это атомарный водород. Но мы не умеем его безопасно хранить в количествах больше одного миллиграмма, да и температура, развивающаяся в двигателе при его «горении», такая же, как на поверхности Солнца - 6000 С. А потому сконструировать такой двигатель пока никто не может.

Распространенное сейчас топливо имеет скорость истечения примерно 3000 м/с. Температура в двигателе «всего» в 2 раза ниже, чем на Солнце, но чтобы он не прогорал во время работы, инженерам-двигателистам пришлось поломать мозги с десяток лет. Что же касается ракеты, то минимальный ее вес для вывода человека на орбиту составит 300 т. Вот что значит низкая скорость истечения!

Водяная ракета, способная выводить спутник массой в 100 т, подобно с «Энергией», будет весить около 200 000 т, сравнимо с крупным авианосцем. Впрочем, по размерам она ненамного пpевзойдет дирижабль «Гинденбурr», эксплуатировавшийся еще 50 лет назад.

Очевидно, собирать такую технику проще в воде, возле того места, где бьют со дна океана горячие источники. Потому и изобразил наш художник ракету, вылетающую из океанских глубин.
Tags: адвокат дьявола, в порядке бреда, вшивый о бане, глобальные проблемы, информация к размышлению, космос, найденное, переделка, чтобы не пропало, юмор
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 25 comments