پراکسید هیدروژن H 2 O 2 مایعی شفاف و بی رنگ است که به طور قابل توجهی چسبناک تر از آب است و دارای بوی مشخص و البته ضعیف است. پراکسید هیدروژن بدون آب به سختی به دست می آید و ذخیره می شود و برای استفاده به عنوان سوخت موشک بسیار گران است. به طور کلی، هزینه بالا یکی از معایب اصلی پراکسید هیدروژن است. اما در مقایسه با سایر عوامل اکسید کننده، کار با آن راحت تر و کم خطرتر است.
تمایل پراکسید به تجزیه خود به خود به طور سنتی اغراق آمیز است. اگرچه طی دو سال نگهداری در بطری های پلی اتیلن لیتری در دمای اتاق، کاهش غلظت از 90 درصد به 65 درصد را مشاهده کردیم، اما در حجم های بزرگتر و در ظروف مناسب تر (مثلاً در یک بشکه 200 لیتری آلومینیوم نسبتاً خالص) نرخ تجزیه 90% پراکسید کمتر از 0.1% در سال خواهد بود.
چگالی پراکسید هیدروژن بی آب بیش از 1450 کیلوگرم بر متر مکعب است که بسیار بیشتر از اکسیژن مایع و کمی کمتر از اکسید کننده های اسید نیتریک است. متأسفانه، ناخالصی های آب به سرعت آن را کاهش می دهد، به طوری که یک محلول 90٪ دارای چگالی 1380 کیلوگرم بر متر مکعب در دمای اتاق است، اما این هنوز یک شاخص بسیار خوب است.
پراکسید در LRE می تواند هم به عنوان سوخت واحد و هم به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده شود - به عنوان مثال، همراه با نفت سفید یا الکل. نه نفت سفید و نه الکل با پراکسید خودسوخته نمی شوند و برای اطمینان از احتراق، باید یک کاتالیزور تجزیه پراکسید به سوخت اضافه شود - سپس گرمای آزاد شده برای احتراق کافی است. برای الکل، منگنز (II) استات یک کاتالیزور مناسب است. برای نفت سفید، افزودنی های مناسبی نیز وجود دارد، اما ترکیب آنها مخفی نگه داشته می شود.
استفاده از پراکسید به عنوان سوخت واحد به دلیل ویژگی های انرژی نسبتا کم آن محدود شده است. بنابراین، تکانه ویژه قابل دستیابی در خلاء برای پراکسید 85% تنها در حدود 1300...1500 متر بر ثانیه (برای درجات مختلف انبساط) و برای 98% حدود 1600...1800 متر بر ثانیه است. با این وجود، پراکسید ابتدا توسط آمریکایی ها برای جهت دهی وسیله نقلیه نزولی فضاپیمای مرکوری و سپس برای همان هدف توسط طراحان شوروی در فضاپیمای سایوز مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، پراکسید هیدروژن به عنوان سوخت کمکی برای هدایت TNA - برای اولین بار در موشک V-2، و سپس بر روی "فرزندان" آن، تا R-7 استفاده می شود. تمام تغییرات "هفت"، از جمله مدرن ترین آنها، هنوز از پراکسید برای هدایت TNA استفاده می کنند.
پراکسید هیدروژن به عنوان یک عامل اکسید کننده با سوخت های مختلف موثر است. با وجود اینکه تکانه ویژه کمتری نسبت به اکسیژن مایع می دهد، اما زمانی که از پراکسید با غلظت بالا استفاده می شود، مقادیر SI از اکسید کننده های اسید نیتریک با سوخت های مشابه بیشتر است. از تمام وسایل پرتاب فضایی، تنها یکی از پراکسید (همراه با نفت سفید) استفاده می‌کرد - انگلیسی "Black Arrow". پارامترهای موتورهای آن متوسط ​​بود - IR موتورهای مرحله اول کمی از 2200 متر در ثانیه در نزدیکی زمین و 2500 متر در ثانیه در خلاء فراتر رفت - زیرا این موشک فقط از 85٪ غلظت پراکسید استفاده می کرد. این به این دلیل انجام شد که پراکسید روی یک کاتالیزور نقره تجزیه می شود تا از خود اشتعال اطمینان حاصل شود. یک پراکسید غلیظ تر نقره را ذوب می کرد.
با وجود این واقعیت که علاقه به پراکسید هر از گاهی فعال می شود، چشم انداز آن مبهم باقی می ماند. بنابراین، اگرچه موتور موشک پیشران مایع شوروی RD-502 (جفت سوخت - پراکسید به علاوه پنتابوران) یک ضربه خاص 3680 متر بر ثانیه را نشان داد، اما آزمایشی باقی ماند.
در پروژه‌هایمان، ما روی پراکسید تمرکز می‌کنیم زیرا موتورهای روی آن نسبت به موتورهای مشابه با رابط کاربری مشابه، اما روی سوخت‌های دیگر، «سردتر» هستند. به عنوان مثال، محصولات احتراق سوخت "کارامل" تقریباً 800 درجه دمای بالاتری در همان RI قابل دستیابی دارند. این به دلیل وجود مقدار زیادی آب در محصولات واکنش پراکسید و در نتیجه وزن مولکولی متوسط ​​پایین محصولات واکنش است.

نویسنده مایل است این مطالعه را به یک ماده شناخته شده اختصاص دهد. ماده ای که به مرلین مونرو و نخ های سفید، مواد ضد عفونی کننده و کف کننده، چسب اپوکسی و معرف خون به دنیا داد و حتی آکواریوم ها برای تازه کردن آب و تمیز کردن آکواریوم از آن استفاده می کردند. ما در مورد پراکسید هیدروژن صحبت می کنیم، یا بهتر است بگوییم، در مورد یکی از جنبه های استفاده از آن - در مورد حرفه نظامی او.

اما نویسنده قبل از پرداختن به قسمت اصلی دو نکته را توضیح می دهد. اولی عنوان مقاله است. گزینه های زیادی وجود داشت، اما در نهایت تصمیم گرفته شد از عنوان یکی از نشریات نوشته شده توسط مهندس کاپیتان درجه دوم L.S. شاپیرو، به وضوح نه تنها با محتوا، بلکه با شرایطی که با معرفی پراکسید هیدروژن به عمل نظامی همراه بود مطابقت دارد.

دوم، چرا نویسنده به این ماده خاص علاقه داشت؟ به طور دقیق تر، دقیقاً به چه چیزی علاقه مند بود؟ به اندازه کافی عجیب، سرنوشت کاملا متناقض او در زمینه نظامی. مسئله این است که پراکسید هیدروژن دارای طیف وسیعی از خصوصیات است که به نظر می رسد یک حرفه نظامی درخشان را برای او پیش بینی کرده است. و از طرف دیگر، تمام این ویژگی ها برای استفاده از آن به عنوان یک تدارکات نظامی کاملاً غیرقابل استفاده بود. خوب، آن را کاملاً غیرقابل استفاده نمی نامیم - برعکس، از آن استفاده می شد و کاملاً گسترده بود. اما از سوی دیگر، هیچ چیز خارق‌العاده‌ای از این تلاش‌ها به دست نیامد: پراکسید هیدروژن نمی‌تواند چنین سابقه چشمگیری مانند نیترات‌ها یا هیدروکربن‌ها داشته باشد. معلوم شد تقصیر همه چیز است... با این حال، عجله نکنیم. بیایید فقط به برخی از جالب ترین و دراماتیک ترین لحظات پراکسید نظامی نگاه کنیم و هر یک از خوانندگان نتیجه گیری خود را خواهند گرفت. و از آنجایی که هر داستانی آغازی دارد، بیایید با شرایط تولد قهرمان داستان آشنا شویم.

کشف پروفسور تنارد...

بیرون از پنجره یک روز یخ‌زده دسامبر در سال 1818 بود. گروهی از دانشجویان شیمی از دانشگاه پلی تکنیک پاریس با عجله سالن را پر کردند. هیچ کسی وجود نداشت که بخواهد سخنرانی استاد مشهور مدرسه و مشهور سوربن (دانشگاه پاریس) ژان لوئی تنارد را از دست بدهد: هر یک از کلاس های او سفری غیرمعمول و هیجان انگیز به دنیای علم شگفت انگیز بود. و به این ترتیب، با باز کردن در، استاد با یک راه رفتن سبک و فنری (ادای احترام به اجداد گاسکونی) وارد سالن شد.

از روی عادت سری به حضار تکان داد، سریع به سمت میز تظاهرات طولانی رفت و چیزی به لشو پیرمرد آماده‌کننده گفت. سپس به سمت منبر برخاست و نگاهی به اطرافیان انداخت و با صدای آهسته شروع کرد:

هنگامی که یک ملوان از روی دکل جلویی یک ناو فریاد می زند "زمین!"، و کاپیتان برای اولین بار یک ساحل ناشناخته را از طریق تلسکوپ می بیند، این یک لحظه عالی در زندگی یک دریانورد است. اما آیا لحظه ای که یک شیمیدان برای اولین بار ذرات یک ماده جدید و ناشناخته را در ته یک فلاسک کشف می کند، به همان اندازه عالی نیست؟

تنار منبر را ترک کرد و به سمت میز تظاهرات رفت که لشو قبلاً یک وسیله ساده روی آن گذاشته بود.

تنار ادامه داد: شیمی عاشق سادگی است. - این را به خاطر داشته باشید، آقایان. تنها دو ظرف شیشه ای بیرونی و داخلی وجود دارد. برف بین آنها: یک ماده جدید ترجیح می دهد در دمای پایین ظاهر شود. اسید سولفوریک رقیق شده 6% در ظرف داخلی ریخته می شود. الان تقریباً به اندازه برف سرد است. اگر مقداری اکسید باریم را داخل اسید بریزم چه اتفاقی می افتد؟ اسید سولفوریک و اکسید باریم آب بی ضرر و یک رسوب سفید - سولفات باریم می دهد. این را همه می دانند.

اچ 2 SO4 + BaO = BaSO4 + H2 O

- اما حالا من توجه خواهم کرد! ما به سواحل ناشناخته نزدیک می شویم و اکنون از دکل جلو فریاد "زمین!" من اکسید باریم را به اسید نمی ریزم، بلکه پراکسید باریم - ماده ای که از سوزاندن باریم در اکسیژن اضافی به دست می آید.

آنقدر در بین تماشاگران آرام بود که نفس سنگین لشو سرد به وضوح شنیده می شد. تنار با احتیاط اسید را با میله شیشه ای به آرامی به صورت دانه به دانه بهم زد و پراکسید باریم را در ظرف ریخت.

ما رسوب را فیلتر می کنیم، سولفات باریم معمولی، - گفت پروفسور، آب را از ظرف داخلی به داخل فلاسک می ریزد.

اچ 2 SO4 + BaO2 = BaSO4 + H2 O2

- این چیزها شبیه آب است، اینطور نیست؟ اما این آب عجیب است! من یک تکه زنگ معمولی را در آن می اندازم (لشو، یک مشعل!)، و تماشا می کنم که چگونه یک نور به سختی دود می شود. آبی که از احتراق پشتیبانی می کند!

این آب مخصوص است. دو برابر بیشتر از حد معمول اکسیژن دارد. آب، اکسید هیدروژن است و این مایع، پراکسید هیدروژن است. اما من نام دیگری را دوست دارم - "آب اکسید شده". و به حق کاشف، من این نام را ترجیح می دهم.

هنگامی که یک دریانورد سرزمین ناشناخته ای را کشف می کند، از قبل می داند: روزی شهرها در آن رشد خواهند کرد، جاده ها کشیده خواهند شد. ما شیمیدان ها هرگز نمی توانیم از سرنوشت اکتشافات خود مطمئن باشیم. در یک قرن آینده چه چیزی در انتظار یک ماده جدید است؟ شاید همان کاربرد وسیع اسید سولفوریک یا هیدروکلریک. یا شاید فراموشی کامل - به عنوان غیر ضروری ...

حضار پر سر و صدا بود.

اما تنار ادامه داد:

و با این حال من به آینده بزرگ "آب اکسیده" اطمینان دارم، زیرا حاوی مقدار زیادی "هوای حیاتبخش" - اکسیژن است. و مهمتر از همه، متمایز شدن از چنین آبی بسیار آسان است. این به تنهایی به آینده "آب اکسیده شده" اطمینان می دهد. کشاورزی و صنایع دستی، پزشکی و تولید، و من حتی نمی دانم که در کجا از "آب اکسیده شده" استفاده می شود! چیزی که امروز هنوز در فلاسک جای می گیرد، فردا می تواند به زور وارد هر خانه شود.

پروفسور تنارد به آرامی از منبر بیرون آمد.

یک خیال‌پرداز ساده‌لوح پاریسی... یک انسان‌گرای سرسخت، تنارد همیشه معتقد بود که علم باید برای بشر فوایدی داشته باشد، زندگی را آسان‌تر و آن را آسان‌تر و شادتر کند. او حتی به طور مداوم نمونه هایی از طبیعت کاملاً متضاد را در مقابل چشمان خود داشت، او راسخ به آینده ای بزرگ و صلح آمیز برای کشف خود اعتقاد داشت. گاهی اوقات شما شروع به باور به اعتبار ضرب المثل "خوشبختی در نادانی" می کنید ...

با این حال، شروع کار پراکسید هیدروژن کاملا صلح آمیز بود. او مرتباً در کارخانجات نساجی کار می کرد، نخ ها و کتانی ها را سفید می کرد. در آزمایشگاه ها، اکسید کردن مولکول های آلی و کمک به بدست آوردن مواد جدیدی که در طبیعت وجود ندارند. شروع به تسلط بر بخش های پزشکی کرد و با اطمینان خود را به عنوان یک ضد عفونی کننده محلی معرفی کرد.

اما برخی از جنبه های منفی به زودی مشخص شد، که یکی از آنها پایداری کم بود: فقط در محلول هایی با غلظت نسبتا کم وجود داشت. و طبق معمول، اگر غلظت مناسب شما نیست، باید آن را افزایش دهید. و از اینجا شروع شد...

... و یافته های مهندس والتر

سال 1934 با اتفاقات کمی در تاریخ اروپا مشخص شد. برخی از آنها صدها هزار نفر را به وجد آوردند، برخی دیگر بی سر و صدا و بی توجه گذشتند. البته اولین مورد شامل ظهور اصطلاح "علم آریایی" در آلمان است. در مورد دوم، ناپدید شدن ناگهانی همه مراجع به پراکسید هیدروژن از مطبوعات باز بود. دلایل این باخت عجیب تنها پس از شکست کوبنده «رایش هزار ساله» مشخص شد.

همه چیز با ایده ای شروع شد که به ذهن هلموت والتر، صاحب یک کارخانه کوچک در کیل برای تولید ابزار دقیق، تجهیزات تحقیقاتی و معرف های مؤسسه های آلمانی رسید. او فردی توانا، دانا و از همه مهمتر مبتکر بود. او متوجه شد که پراکسید هیدروژن غلیظ را می توان برای مدت طولانی در حضور مقادیر کمی از مواد تثبیت کننده مانند اسید فسفریک یا نمک های آن حفظ کرد. ثابت شد که اسید اوریک تثبیت کننده موثری است: 1 گرم اسید اوریک برای تثبیت 30 لیتر پراکسید بسیار غلیظ کافی بود. اما ورود مواد دیگر، کاتالیزورهای تجزیه، منجر به تجزیه سریع ماده با آزاد شدن مقدار زیادی اکسیژن می شود. بنابراین، چشم انداز وسوسه انگیز تنظیم فرآیند تجزیه با کمک مواد شیمیایی نسبتاً ارزان و ساده ترسیم شد.

به خودی خود ، همه اینها برای مدت طولانی شناخته شده بود ، اما علاوه بر این ، والتر توجه را به طرف دیگر این روند جلب کرد. واکنش تجزیه پراکسید

2 ساعت 2O2 = 2H2O + O2

این فرآیند گرمازا است و با آزاد شدن مقدار نسبتاً قابل توجهی انرژی - حدود 197 کیلوژول گرما همراه است. این مقدار زیادی است، به حدی که کافی است دو و نیم برابر بیشتر از آنچه در هنگام تجزیه پراکسید تشکیل می شود، به جوش بیاید. جای تعجب نیست که کل جرم فوراً به ابری از گاز فوق گرم تبدیل شد. اما این یک گاز بخار آماده است - سیال کار توربین ها. اگر این مخلوط فوق گرم به سمت تیغه ها هدایت شود، موتوری خواهیم داشت که می تواند در هر مکانی کار کند، حتی در جایی که کمبود هوا مزمن وجود دارد. به عنوان مثال، در یک زیردریایی ...

کیل پاسگاه کشتی سازی زیردریایی آلمان بود و ایده موتور زیردریایی پراکسید هیدروژن والتر را دستگیر کرد. با تازگی خود جذب شد و علاوه بر این، مهندس والتر به دور از مزدوری بود. او به خوبی می‌دانست که در شرایط دیکتاتوری فاشیستی، کوتاه‌ترین راه برای رفاه، کار در ادارات نظامی است.

قبلاً در سال 1933، والتر به طور مستقل مطالعه ای در مورد امکانات انرژی راه حل های H انجام داد. 2O2. او نموداری از وابستگی ویژگی های ترموفیزیکی اصلی به غلظت محلول تهیه کرد. و این چیزی است که من متوجه شدم.

محلول های حاوی 40-65 درصد H 2O2تجزیه می شود، به طور قابل توجهی گرم می شود، اما به اندازه ای نیست که گازی با فشار بالا تشکیل دهد. در طی تجزیه محلول های غلیظ تر، گرمای بسیار بیشتری آزاد می شود: تمام آب بدون باقی مانده تبخیر می شود و انرژی باقی مانده به طور کامل برای گرم کردن گاز بخار صرف می شود. و آنچه بسیار مهم است؛ هر غلظت مربوط به مقدار مشخصی از گرمای آزاد شده است. و مقدار مشخصی از اکسیژن. و در نهایت، سومین پراکسید هیدروژن حتی تثبیت شده تقریباً فوراً تحت تأثیر پرمنگنات پتاسیم KMnO تجزیه می شود. 4 یا کلسیم کلسیم (MnO 4 )2 .

والتر توانست یک زمینه کاملاً جدید از کاربرد ماده ای را ببیند که بیش از صد سال است شناخته شده است. و این ماده را از نظر کاربرد مورد نظر مورد مطالعه قرار داد. هنگامی که او افکار خود را به بالاترین محافل نظامی آورد، دستور فوری دریافت شد: طبقه بندی هر چیزی که به نوعی با پراکسید هیدروژن مرتبط است. از این پس، "aurol"، "oxylin"، "fuel T" در اسناد فنی و مکاتبات ظاهر شد، اما نه پراکسید هیدروژن شناخته شده.

نمودار شماتیک یک نیروگاه توربین بخار-گاز که در یک چرخه "سرد" کار می کند: 1 - پروانه. 2 - کاهنده; 3 - توربین; 4 - جدا کننده; 5 - اتاق تجزیه; 6 - شیر کنترل; 7- الکتروپمپ محلول پراکسید; 8 - ظروف الاستیک محلول پراکسید. 9 - شیر برگشتی برای حذف محصولات تجزیه پراکسید از روی دریا.

در سال 1936 ، والتر اولین نصب را به رهبری ناوگان زیردریایی ارائه کرد که بر اساس اصل ذکر شده کار می کرد ، که با وجود دمای نسبتاً بالا ، "سرد" نامیده می شد. توربین جمع و جور و سبک در جایگاه 4000 اسب بخار قدرت داشت که به طور کامل انتظارات طراح را برآورده کرد.

محصولات واکنش تجزیه یک محلول پراکسید هیدروژن بسیار غلیظ به داخل توربین وارد شد، که پروانه را از طریق یک چرخ دنده کاهش می‌چرخاند، و سپس به بیرون تخلیه می‌شود.

با وجود سادگی آشکار چنین راه حلی، مشکلات اتفاقی به وجود آمد (و ما بدون آنها کجا بودیم!). به عنوان مثال، مشخص شد که گرد و غبار، زنگ، قلیاها و سایر ناخالصی ها نیز کاتالیزور هستند و به شدت (و خیلی بدتر، به طور غیرقابل پیش بینی) تجزیه پراکسید را تسریع می کنند تا اینکه خطر انفجار ایجاد کنند. بنابراین از ظروف الاستیک ساخته شده از مواد مصنوعی برای نگهداری محلول پراکسید استفاده شد. قرار بود چنین ظروفی در خارج از بدنه فشار قرار گیرد که امکان استفاده منطقی از حجم های آزاد فضای بین بدنه را فراهم می کرد و علاوه بر این، به دلیل فشار، آب پس انداز برای محلول پراکسید در جلوی پمپ کارخانه ایجاد می کرد. از آب بیرونی

اما مشکل دیگر بسیار دشوارتر بود. اکسیژن موجود در گاز خروجی نسبتاً ضعیف در آب حل می شود و به طرز خیانت آمیزی به محل قایق خیانت می کند و دنباله ای از حباب ها را روی سطح می گذارد. و این با وجود این واقعیت است که گاز "بی فایده" یک ماده حیاتی برای کشتی طراحی شده برای ماندن در عمق تا زمانی که ممکن است است.

ایده استفاده از اکسیژن به عنوان منبع اکسیداسیون سوخت آنقدر واضح بود که والتر طراحی موازی موتوری را که بر روی یک "چرخه داغ" کار می کرد، آغاز کرد. در این نسخه، سوخت آلی به محفظه تجزیه عرضه شد که در اکسیژن استفاده نشده قبلی سوخت. قدرت نصب به شدت افزایش یافت و علاوه بر این، ردپای کاهش یافت، زیرا محصول احتراق - دی اکسید کربن - بسیار بهتر از اکسیژن در آب حل می شود.

والتر از کاستی های فرآیند "سرد" آگاه بود، اما آنها را تحمل کرد، زیرا می دانست که از نظر سازنده، چنین نیروگاهی به طرز غیرقابل مقایسه ای ساده تر از چرخه "گرم" است، به این معنی که شما می توانید بسازید. یک قایق بسیار سریعتر است و مزایای آن را نشان می دهد.

در سال 1937، والتر نتایج آزمایش‌های خود را به رهبری نیروی دریایی آلمان گزارش داد و به همه از امکان ایجاد زیردریایی‌هایی با تاسیسات توربین سیکل ترکیبی با سرعت بی‌سابقه زیر آب بیش از 20 گره اطمینان داد. در نتیجه این جلسه تصمیم گرفته شد که یک زیردریایی آزمایشی ایجاد شود. در روند طراحی آن، مسائل مربوط به نه تنها استفاده از یک نیروگاه غیر معمول حل شد.

بنابراین، سرعت طراحی مسیر زیر آب، خطوط بدنه قبلاً مورد استفاده را غیرقابل قبول کرد. در اینجا، سازندگان هواپیما به ملوانان کمک کردند: چندین مدل بدنه در یک تونل باد آزمایش شدند. علاوه بر این، برای بهبود کنترل پذیری، از سکان های دوتایی که از سکان هواپیمای Junkers-52 الگوبرداری شده بود، استفاده شد.

در سال 1938، اولین زیردریایی آزمایشی جهان با نیروگاه پراکسید هیدروژن با جابجایی 80 تن در کیل مستقر شد که نام V-80 را دریافت کرد. آزمایشات انجام شده در سال 1940 به معنای واقعی کلمه شگفت زده شد - یک توربین نسبتا ساده و سبک با ظرفیت 2000 اسب بخار. به زیردریایی اجازه داد تا به سرعت 28.1 گره در زیر آب برسد! درست است، قیمت چنین سرعت بی سابقه ای محدوده ای ناچیز بود: ذخایر پراکسید هیدروژن برای یک و نیم تا دو ساعت کافی بود.

برای آلمان در طول جنگ جهانی دوم، زیردریایی ها استراتژیک بودند، زیرا تنها با کمک آنها می توان صدمات ملموس به اقتصاد انگلستان وارد کرد. بنابراین، در سال 1941، توسعه و سپس ساخت زیردریایی V-300 با یک توربین بخار-گاز که در یک چرخه "گرم" کار می کرد آغاز شد.

نمودار شماتیک یک کارخانه توربین بخار-گاز که در یک چرخه "گرم" کار می کند: 1 - پروانه. 2 - کاهنده; 3 - توربین; 4 - موتور قایقرانی; 5 - جدا کننده; 6 - محفظه احتراق; 7 - دستگاه احتراق; 8 - شیر خط لوله کیندلینگ. 9 - اتاق تجزیه; 10 - شیر فعال سازی انژکتور؛ 11 - سوئیچ سه جزئی; 12 - تنظیم کننده چهار جزئی; 13 - پمپ محلول پراکسید هیدروژن; 14 - پمپ سوخت; 15 - پمپ آب; 16 - کولر میعانات; 17 - پمپ میعانات گازی; 18 - کندانسور اختلاط; 19 - کلکتور گاز; 20 - کمپرسور دی اکسید کربن

قایق V-300 (یا U-791 - او چنین نامگذاری عددی را دریافت کرد) دارای دو سیستم محرکه بود (به طور دقیق تر، سه): یک توربین گاز والتر، یک موتور دیزل و موتورهای الکتریکی. چنین هیبرید غیرمعمولی در نتیجه درک این موضوع ظاهر شد که توربین در واقع یک پس سوز است. مصرف بالای اجزای سوخت، آن را برای انتقال طولانی مدت "بیکار" یا "دزدکی" آرام به کشتی های دشمن غیراقتصادی می کرد. اما برای ترک سریع موقعیت حمله، تغییر محل حمله، یا موقعیت های دیگری که «بوی سرخ شده» می داد، به سادگی ضروری بود.

U-791 هرگز تکمیل نشد، اما چهار زیردریایی رزمی آزمایشی از دو سری - Wa-201 (Wa - Walter) و Wk-202 (Wk - Walter-Krupp) از شرکت‌های کشتی‌سازی مختلف بلافاصله مستقر شدند. از نظر نیروگاه های آنها، آنها یکسان بودند، اما در پرهای عقب و برخی از عناصر کابین و خطوط بدنه متفاوت بودند. از سال 1943، آزمایشات آنها آغاز شد، که دشوار بود، اما در پایان سال 1944. تمام مشکلات فنی اصلی پشت سر ما بود. به ویژه، U-792 (سری Wa-201) برای برد کامل کروز آزمایش شد، زمانی که با داشتن منبع پراکسید هیدروژن 40 تن، تقریباً چهار ساعت و نیم زیر پس سوز رفت و سرعت 19.5 را حفظ کرد. گره به مدت چهار ساعت

این ارقام رهبری Kriegsmarine را چنان تحت تأثیر قرار داد که بدون انتظار برای تکمیل آزمایش زیردریایی های آزمایشی ، در ژانویه 1943 صنعت سفارش ساخت 12 کشتی از دو سری را به طور همزمان دریافت کرد - XVIIB و XVIIG. آنها با جابجایی 236/259 تن دارای یک نیروگاه دیزل الکتریک با ظرفیت 210/77 اسب بخار بودند که امکان حرکت با سرعت 9/5 گره را فراهم می کرد. در صورت نیاز رزمی، دو PGTU با ظرفیت کل 5000 اسب بخار روشن شد که امکان توسعه سرعت زیر آب 26 گره را فراهم کرد.

شکل به صورت مشروط، شماتیک، بدون رعایت مقیاس، دستگاه یک زیردریایی با PSTU را نشان می دهد (یکی از این دو نصب نشان داده شده است). برخی از نامگذاری ها: 5 - محفظه احتراق. 6 - دستگاه احتراق; 11 - محفظه تجزیه پراکسید. 16 - پمپ سه جزئی; 17 - پمپ سوخت; 18 - پمپ آب (بر اساس مواد http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/korabli_vmf_velikoy_otechestvennoy_voynyi_1972/v_nadejde_na_totalnuyu_voynu)

به طور خلاصه، کار PSTU به این صورت است. با کمک یک پمپ عمل سه گانه، سوخت دیزل، پراکسید هیدروژن و آب خالص از طریق یک تنظیم کننده تامین مخلوط در 4 موقعیت به محفظه احتراق عرضه شد. هنگامی که پمپ در 24000 دور در دقیقه کار می کند. عرضه مخلوط به حجم های زیر رسید: سوخت - 1.845 متر مکعب در ساعت، پراکسید هیدروژن - 9.5 متر مکعب در ساعت، آب - 15.85 متر مکعب در ساعت. دوز سه جزء مخلوط با استفاده از یک رگولاتور 4 حالته برای تامین مخلوط در نسبت وزنی 1:9:10 انجام شد که مولفه چهارم - آب دریا را نیز تنظیم کرد و اختلاف را جبران کرد. وزن پراکسید هیدروژن و آب در اتاقک های کنترل. عناصر کنترلی رگولاتور 4 موقعیت توسط یک موتور الکتریکی 0.5 اسب بخار رانده می شد. و دبی مورد نیاز مخلوط را فراهم می کند.

پس از تنظیم کننده 4 حالته، پراکسید هیدروژن از طریق سوراخ هایی در پوشش این دستگاه وارد محفظه تجزیه کاتالیزوری شد. روی الک آن یک کاتالیزور وجود داشت - مکعب های سرامیکی یا گرانول های لوله ای به طول حدود 1 سانتی متر، آغشته به محلول پرمنگنات کلسیم. گاز بخار تا دمای 485 درجه سانتیگراد گرم شد. 1 کیلوگرم عنصر کاتالیزور تا 720 کیلوگرم پراکسید هیدروژن در ساعت در فشار 30 اتمسفر عبور می کند.

پس از محفظه تجزیه، وارد محفظه احتراق پرفشار، ساخته شده از فولاد سخت شده بادوام شد. شش انژکتور به عنوان کانال ورودی عمل می کردند که سوراخ های جانبی آن برای عبور بخار و گاز و سوراخ مرکزی برای سوخت استفاده می شد. دما در قسمت بالایی محفظه به 2000 درجه سانتیگراد رسید و در قسمت پایین محفظه به دلیل تزریق آب خالص به محفظه احتراق به 550-600 درجه کاهش یافت. گازهای حاصل به توربین عرضه شد و پس از آن مخلوط گاز و بخار خروجی وارد کندانسور نصب شده بر روی محفظه توربین شد. با کمک سیستم خنک کننده آب، دمای مخلوط در خروجی به 95 درجه سانتیگراد کاهش یافت، میعانات در مخزن میعانات جمع آوری شد و با استفاده از پمپ استخراج میعانات وارد یخچال های آب دریا شد که از آب جاری دریا استفاده می کنند. برای خنک سازی زمانی که قایق در حالت غوطه ور حرکت می کند. در اثر عبور از یخچال ها دمای آب حاصل از 95 به 35 درجه سانتیگراد کاهش یافت و از طریق خط لوله به صورت آب تمیز به محفظه احتراق بازگشت. مابقی مخلوط گاز و بخار به شکل دی اکسید کربن و بخار با فشار 6 اتمسفر از مخزن میعانات توسط جداکننده گاز گرفته شده و از سطح دریا خارج شد. دی اکسید کربن نسبتاً سریع در آب دریا حل می شود و هیچ اثر قابل توجهی روی سطح آب باقی نمی گذارد.

همانطور که می بینید، حتی در چنین ارائه محبوب، PSTU شبیه یک دستگاه ساده نیست، که نیاز به مشارکت مهندسان و کارگران بسیار ماهر برای ساخت آن دارد. ساخت زیردریایی ها از PSTU در فضایی کاملا محرمانه انجام شد. طبق فهرست‌هایی که در بالاترین موارد ورماخت بر روی آنها توافق شده بود، یک دایره کاملاً محدود از افراد مجاز به حضور در کشتی‌ها بودند. در پاسگاه ها ژاندارم هایی با لباس آتش نشانی حضور داشتند... همزمان ظرفیت های تولید افزایش می یافت. اگر در سال 1939 آلمان 6800 تن پراکسید هیدروژن (بر حسب محلول 80٪) تولید می کرد، در سال 1944 این مقدار در حال حاضر 24000 تن بود و ظرفیت های اضافی برای 90000 تن در سال ساخته شد.

Grand Admiral Doenitz پخش کرد که هنوز زیردریایی های جنگی کامل از PSTU را در اختیار ندارید، تجربه ای در استفاده رزمی آنها ندارید:

روزی خواهد رسید که من جنگ زیردریایی جدیدی را علیه چرچیل اعلام خواهم کرد. ناوگان زیردریایی با حملات سال 1943 شکسته نشد. او قوی تر از قبل شد. سال 1944 سال سختی خواهد بود، اما سالی که موفقیت های بزرگی را به همراه خواهد داشت.

دوئنیتز توسط مفسر رادیوی دولتی فریتچه تکرار شد. او حتی صریح تر بود و به ملت وعده داد "جنگ همه جانبه زیردریایی شامل زیردریایی های کاملاً جدید که دشمن در برابر آن درمانده می شود."

نمی دانم آیا کارل دونیتز این وعده های پر سر و صدا را در طول 10 سالی که مجبور شد در زندان اسپاندو تحت حکم دادگاه نورنبرگ به خاطر داشته باشد؟

نهایی این زیردریایی های امیدوار کننده اسفناک بود: برای تمام مدت فقط 5 (طبق منابع دیگر - 11) قایق از PSTU Walter ساخته شد که از این تعداد فقط سه مورد آزمایش شدند و در ناوگان جنگی ثبت نام کردند. آنها بدون خدمه، بدون خروج از جنگ، پس از تسلیم آلمان زیر آب رفتند. دو نفر از آنها که در منطقه ای کم عمق در منطقه اشغالی بریتانیا غرق شده بودند، بعداً بزرگ شدند و منتقل شدند: U-1406 به ایالات متحده آمریکا و U-1407 به انگلستان. در آنجا کارشناسان به دقت این زیردریایی ها را مورد مطالعه قرار دادند و انگلیسی ها حتی آزمایشات کاملی را انجام دادند.

میراث نازی ها در انگلیس ...

قایق‌های والتر که به انگلستان منتقل می‌شد برای قراضه نمی‌رفتند. برعکس، تجربه تلخ هر دو جنگ جهانی گذشته در دریا، اعتقاد به اولویت بی قید و شرط نیروهای ضد زیردریایی را به انگلیسی ها القا کرد. از جمله، دریاسالاری موضوع ایجاد زیردریایی ویژه ضد زیردریایی را در نظر گرفت. آنها قرار بود در نزدیکی های پایگاه های دشمن مستقر شوند، جایی که قرار بود زیردریایی های دشمن را به دریا حمله کنند. اما برای این کار، خود زیردریایی های ضد زیردریایی باید دارای دو ویژگی مهم بودند: توانایی مخفی ماندن به مدت طولانی در زیر دماغ دشمن و حداقل برای مدت کوتاهی، توسعه سرعت های بالا برای نزدیک شدن سریع به زمین. دشمن و حمله ناگهانی او و آلمانی ها شروع خوبی به آنها ارائه کردند: RPD و یک توربین گاز. بیشترین توجه به PSTU، به عنوان یک سیستم کاملاً خودمختار، معطوف شد، که علاوه بر این، سرعت های واقعاً فوق العاده ای در زیر آب برای آن زمان ارائه می کرد.

U-1407 آلمانی توسط خدمه آلمانی به انگلستان اسکورت شد که در صورت هرگونه خرابکاری به آنها هشدار داده شد که مجازات اعدام خواهند داشت. هلموت والتر نیز به آنجا برده شد. U-1407 بازسازی شده با نام "شهاب سنگ" به نیروی دریایی راه اندازی شد. او تا سال 1949 خدمت کرد، پس از آن از ناوگان خارج شد و در سال 1950 برای فلز برچیده شد.

بعداً در سالهای 1954-1955. انگلیسی ها دو زیردریایی آزمایشی مشابه "Explorer" و "Excalibur" را با طراحی خود ساختند. با این حال، تغییرات فقط به ظاهر خارجی و چیدمان داخلی مربوط می شود، همانطور که برای PSTU، تقریباً به شکل اصلی خود باقی مانده است.

هر دو قایق هرگز مولد چیز جدیدی در ناوگان انگلیسی نشدند. تنها دستاورد 25 گره زیر آب بود که در طول آزمایش های اکسپلورر به دست آمد، که به انگلیسی ها دلیلی داد تا در مورد اولویت خود برای این رکورد جهانی به کل جهان بوق بزنند. قیمت این رکورد نیز یک رکورد بود: خرابی های مداوم، مشکلات، آتش سوزی ها، انفجارها منجر به این شد که آنها بیشتر وقت خود را در اسکله ها و کارگاه های تعمیر سپری کردند تا در کمپین ها و آزمایش ها. و این جنبه صرفاً مالی را در نظر نمی گیرد: یک ساعت دویدن اکسپلورر 5000 پوند استرلینگ هزینه داشت که در آن زمان برابر با 12.5 کیلوگرم طلا است. آنها در سال 1962 ("Explorer") و در سال 1965 ("Excalibur") با ویژگی مرگبار یکی از زیردریایی های بریتانیایی از ناوگان حذف شدند: بهترین کاری که می توان با پراکسید هیدروژن انجام داد این است که دشمنان احتمالی را به آن جلب کنیم!

و در اتحاد جماهیر شوروی]
اتحاد جماهیر شوروی، بر خلاف متحدان، قایق های سری XXVI را به دست نیاورد، همانطور که اسناد فنی این پیشرفت ها را به دست نیاوردند: "متحدان" به خود وفادار ماندند و یک بار دیگر یک نکته را پنهان کردند. اما اطلاعات، و کاملاً گسترده، در مورد این نوآوری های شکست خورده هیتلر در اتحاد جماهیر شوروی در دسترس بود. از آنجایی که شیمیدان‌های روسی و شوروی همیشه در خط مقدم علم شیمی جهان قرار داشته‌اند، تصمیم به بررسی احتمالات چنین موتور جالبی بر اساس یک پایه شیمیایی صرفاً به سرعت گرفته شد. سازمان‌های اطلاعاتی موفق شدند گروهی از متخصصان آلمانی را که قبلاً در این منطقه کار می‌کردند پیدا و جمع‌آوری کنند و برای ادامه آنها در برابر دشمن سابق ابراز تمایل کردند. به ویژه، چنین تمایلی توسط یکی از معاونان هلموت والتر، فرانتس استیتتسکی خاص، ابراز شد. استاتکی و گروه «اطلاعات فنی» برای صادرات فناوری نظامی از آلمان به رهبری دریاسالار L.A. Korshunov، در آلمان شرکت "Bruner-Kanis-Reider" را پیدا کرد که یک پیمانکار فرعی در ساخت واحدهای توربین Walther بود.

برای کپی کردن یک زیردریایی آلمانی با نیروگاه والتر، ابتدا در آلمان و سپس در اتحاد جماهیر شوروی به رهبری A.A. Antipin، Antipin Bureau ایجاد شد، سازمانی که از آن با تلاش طراح اصلی زیردریایی ها (کاپیتان اول رتبه A.A. Antipin)، LPMB Rubin و SPMB Malachite تشکیل شد.

وظیفه این دفتر مطالعه و بازتولید دستاوردهای آلمانی ها در زیردریایی های جدید (دیزلی، برقی، توربین گازی) بود، اما وظیفه اصلی تکرار سرعت زیردریایی های آلمانی با چرخه والتر بود.

در نتیجه کار انجام شده، امکان بازیابی کامل اسناد، ساخت (بخشی از آلمانی، بخشی از واحدهای تازه تولید شده) و آزمایش کارخانه توربین بخار-گاز قایق های آلمانی سری XXVI وجود داشت.

پس از آن تصمیم به ساخت زیردریایی شوروی با موتور والتر گرفته شد. موضوع توسعه زیردریایی ها از PSTU Walter پروژه 617 نامیده شد.

الکساندر تیکلین با شرح زندگینامه آنتیپین نوشت:

«... این اولین زیردریایی اتحاد جماهیر شوروی بود که از 18 گره سرعت زیر آب عبور کرد: به مدت 6 ساعت سرعت زیر آب آن بیش از 20 گره بود! این بدنه عمق غوطه وری را دو برابر کرد، یعنی تا عمق 200 متر. اما مزیت اصلی زیردریایی جدید نیروگاه آن بود که برای آن زمان ها یک نوآوری شگفت انگیز بود. و تصادفی نبود که این قایق توسط دانشگاهیان I.V. کورچاتوف و A.P. الکساندروف - آماده سازی برای ایجاد زیردریایی های هسته ای ، آنها نتوانستند با اولین زیردریایی در اتحاد جماهیر شوروی که دارای نصب توربین بود آشنا شوند. متعاقباً بسیاری از راه حل های طراحی در توسعه نیروگاه های هسته ای قرض گرفته شدند ... "

هنگام طراحی S-99 (این قایق این شماره را دریافت کرد) تجربه شوروی و خارجی در ایجاد موتورهای مشترک در نظر گرفته شد. پروژه پیش نویس در پایان سال 1947 تکمیل شد. قایق دارای 6 محفظه بود، توربین در محفظه پنجم مهر و موم شده و خالی از سکنه قرار داشت، صفحه کنترل PSTU، دیزل ژنراتور و مکانیزم های کمکی در قسمت چهارم نصب شده بود که دارای پنجره های مخصوص نظارت بر توربین نیز بود. سوخت 103 تن پراکسید هیدروژن، سوخت دیزل - 88.5 تن و سوخت مخصوص توربین - 13.9 تن بود.تمام اجزا در کیسه ها و مخازن مخصوص خارج از کیس قوی قرار داشتند. یک نکته جدید، برخلاف پیشرفت‌های آلمان و بریتانیا، استفاده از اکسید منگنز MnO2 به عنوان کاتالیزور بود، نه پرمنگنات پتاسیم (کلسیم). به عنوان یک جامد، به راحتی روی توری ها و شبکه ها اعمال می شد، در حین کار از بین نمی رفت، فضای بسیار کمتری را نسبت به محلول ها اشغال می کرد و با گذشت زمان تجزیه نمی شد. از همه جهات دیگر، PSTU یک کپی از موتور Walther بود.

S-99 از همان ابتدا آزمایشی در نظر گرفته شد. حل مسائل مربوط به سرعت بالای زیر آب را حل کرد: شکل بدنه، قابلیت کنترل و ثبات حرکت. داده های انباشته شده در طول عملیات آن امکان طراحی منطقی کشتی های هسته ای نسل اول را فراهم کرد.

در سال 1956 - 1958، قایق های بزرگ پروژه 643 با جابجایی سطح 1865 تن و در حال حاضر با دو PSTU طراحی شدند که قرار بود سرعت 22 گره زیر آب را برای قایق فراهم کنند. با این حال، در ارتباط با ایجاد یک طرح اولیه از اولین زیردریایی های شوروی با نیروگاه های هسته ای، این پروژه بسته شد. اما مطالعات PSTU قایق S-99 متوقف نشد، بلکه به جریان اصلی در نظر گرفتن امکان استفاده از موتور والتر در اژدر غول پیکر T-15 با بار اتمی در حال توسعه که توسط ساخاروف برای نابودی پیشنهاد شده بود منتقل شد. پایگاه ها و بنادر نیروی دریایی آمریکا. T-15 قرار بود 24 متر طول داشته باشد، برد زیر آب بین 40 تا 50 مایل داشته باشد و یک کلاهک هسته ای گرما را حمل کند که قادر به ایجاد یک سونامی مصنوعی برای نابودی شهرهای ساحلی ایالات متحده باشد. خوشبختانه این پروژه نیز رها شد.

خطر پراکسید هیدروژن بر نیروی دریایی شوروی بی تأثیر نبود. در 17 مه 1959 تصادفی در آن رخ داد - انفجار در موتورخانه. قایق به طور معجزه آسایی نمرده، اما بازسازی آن نامناسب تلقی می شود. قایق به قراضه فروخته شد.

در آینده، PSTU در کشتی سازی زیردریایی چه در اتحاد جماهیر شوروی و چه در خارج از کشور گسترده نشد. پیشرفت در انرژی هسته ای این امکان را فراهم کرده است که مشکل موتورهای قدرتمند زیر آب که به اکسیژن نیاز ندارند با موفقیت بیشتری حل شود.

ادامه دارد…

ctrl وارد

متوجه اوش شد s bku متن را هایلایت کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter

کاربرد: در موتورهای احتراق داخلی، به ویژه در روشی برای ایجاد احتراق بهبود یافته سوخت با مشارکت ترکیبات هیدروکربنی. ماهیت اختراع: این روش مقدمه ای را در ترکیب 10-80 جلد فراهم می کند. % ترکیبات پراکسید یا پراکسو. ترکیب به طور جداگانه از سوخت تجویز می شود. 1 z.p. f-ly، 2 زبانه.

این اختراع به یک روش و یک ترکیب مایع برای شروع و بهینه سازی احتراق ترکیبات هیدروکربنی و کاهش غلظت ترکیبات مضر در گازهای خروجی و انتشار مربوط می شود که در آن یک ترکیب مایع حاوی یک ترکیب پراکسید یا پراکسو به هوای احتراق یا داخل آن وارد می شود. مخلوط هوا و سوخت پیش نیازهای ایجاد اختراع. در سال های اخیر توجه بیش از پیش به آلودگی محیط زیست و مصرف بالای انرژی به ویژه به دلیل از بین رفتن چشمگیر جنگل ها شده است. با این حال، دود اگزوز همیشه در مراکز جمعیتی مشکل ساز بوده است. علیرغم پیشرفت مداوم موتورها و فناوری گرمایش با انتشار کمتر یا گازهای خروجی، افزایش تعداد وسایل نقلیه و نیروگاه های احتراق منجر به افزایش کلی گازهای خروجی شده است. علت اصلی آلودگی گازهای خروجی و مصرف بالای انرژی، احتراق ناقص است. طرح فرآیند احتراق، کارایی سیستم احتراق، کیفیت سوخت و مخلوط هوا-سوخت تعیین کننده راندمان احتراق و محتوای ترکیبات نسوخته و خطرناک در گازها است. برای کاهش غلظت این ترکیبات، از روش های مختلفی استفاده می شود، به عنوان مثال، چرخش مجدد و کاتالیزورهای شناخته شده، که منجر به پس سوزی گازهای خروجی در خارج از منطقه احتراق اصلی می شود. احتراق واکنشی از ترکیب با اکسیژن (O 2) تحت تأثیر گرما است. ترکیباتی مانند کربن (C)، هیدروژن (H2)، هیدروکربن ها و گوگرد (S) حرارت کافی برای حفظ احتراق خود تولید می کنند، در حالی که نیتروژن (N2) برای اکسید شدن به گرما نیاز دارد. در دمای بالای 1200-2500 درجه سانتیگراد و مقدار کافی اکسیژن، احتراق کامل حاصل می شود که در آن هر ترکیب حداکثر مقدار اکسیژن را به هم متصل می کند. محصولات نهایی CO 2 (دی اکسید کربن)، H 2 O (آب)، SO 2 و SO 3 (اکسیدهای گوگرد) و گاهی NO و NO 2 (اکسیدهای نیتروژن، NOx) هستند. اکسیدهای گوگرد و نیتروژن مسئول اسیدی شدن محیط هستند، استنشاق آنها خطرناک است و به ویژه دومی (NOx) انرژی احتراق را جذب می کند. همچنین می‌توان شعله‌های سرد تولید کرد، مانند شعله شمع نوسان آبی، که در آن دما فقط حدود 400 درجه سانتیگراد است. اکسیداسیون در اینجا کامل نیست و محصولات نهایی ممکن است H 2 O 2 (پراکسید هیدروژن)، CO ( مونوکسید کربن) و احتمالاً C (دوده). دو ترکیب آخر، مانند NO، مضر هستند و در صورت سوختن کامل می توانند انرژی را تامین کنند. بنزین مخلوطی از هیدروکربن های نفت خام با نقطه جوش بین 40 تا 200 درجه سانتی گراد است و حاوی حدود 2000 هیدروکربن مختلف با 4 تا 9 اتم کربن است. فرآیند احتراق دقیق برای ترکیبات ساده نیز بسیار پیچیده است. مولکول‌های سوخت به قطعات کوچک‌تری تجزیه می‌شوند که بیشتر آن‌ها به اصطلاح رادیکال‌های آزاد هستند، یعنی. مولکول های ناپایدار که به سرعت با اکسیژن واکنش می دهند. مهمترین رادیکال ها اکسیژن اتمی O، هیدروژن اتمی H و رادیکال هیدروکسیل OH هستند. مورد دوم به ویژه برای تجزیه و اکسیداسیون سوخت، هم از طریق افزودن و هم حذف مستقیم هیدروژن، که منجر به تشکیل آب می شود، مهم است. در ابتدای شروع احتراق، آب وارد واکنش H 2 O + M ___ H + CH + M می شود که M مولکول دیگری مانند نیتروژن یا دیواره یا سطح الکترود جرقه ای است که مولکول آب با آن برخورد می کند. از آنجایی که آب یک مولکول بسیار پایدار است، برای تجزیه به دمای بسیار بالایی نیاز دارد. یک جایگزین بهتر، اضافه کردن پراکسید هیدروژن است که به روشی مشابه H 2 O 2 + M ___ 2OH + M تجزیه می شود. این واکنش بسیار راحت تر و در دمای پایین تر انجام می شود، به خصوص در سطوحی که احتراق مخلوط هوا/سوخت وجود دارد. راحت تر و کنترل شده تر یک اثر مثبت اضافی واکنش سطحی این است که پراکسید هیدروژن به راحتی با دوده و قیر روی دیواره ها و شمع واکنش می دهد و دی اکسید کربن (CO 2) تشکیل می دهد که منجر به تمیز کردن سطح الکترود و احتراق بهتر می شود. آب و پراکسید هیدروژن مقدار CO را در گازهای خروجی به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند. 1) CO + O 2 ___ CO 2 + O: شروع 2) O: + H 2 O ___ 2OH انشعاب 3) OH +CO ___ CO 2 +H رشد 4) H + O 2 ___ OH + O; انشعاب از واکنش 2) مشاهده می شود که آب نقش یک کاتالیزور را بازی می کند و سپس دوباره تشکیل می شود. از آنجایی که پراکسید هیدروژن منجر به محتوای هزاران بار بیشتر از رادیکال های OH نسبت به آب می شود، مرحله 3) به شدت تسریع می شود و منجر به حذف بیشتر CO تشکیل شده می شود. در نتیجه، انرژی اضافی برای کمک به حفظ احتراق آزاد می شود. NO و NO 2 ترکیبات بسیار سمی هستند و تقریباً 4 برابر سمی تر از CO هستند. در مسمومیت حاد، بافت ریه آسیب می بیند. NO محصول نامطلوب احتراق است. در مجاورت آب، NO به HNO 3 اکسید می شود و به این شکل تقریباً نیمی از اسیدی شدن را ایجاد می کند و نیمی دیگر ناشی از H 2 SO 4 است. علاوه بر این، NOx می تواند ازن را در اتمسفر بالایی تجزیه کند. بیشتر NO از واکنش اکسیژن با نیتروژن اتمسفر در دماهای بالا تشکیل می شود و بنابراین به ترکیب سوخت بستگی ندارد. مقدار PO x تشکیل شده بستگی به مدت زمان حفظ شرایط احتراق دارد. اگر کاهش دما بسیار آهسته انجام شود، این امر منجر به تعادل در دماهای نسبتاً بالا و غلظت نسبتاً کم NO می شود. برای دستیابی به محتوای NO کم می توان از روش های زیر استفاده کرد. 1. احتراق دو مرحله ای مخلوط غنی شده با سوخت. 2. دمای احتراق پایین به دلیل: الف) بیش از حد زیاد هوا،
ب) خنک کننده قوی،
ج) گردش مجدد گازهای احتراق. همانطور که اغلب در تجزیه و تحلیل شیمیایی شعله مشاهده می شود، غلظت NO در شعله بیشتر از بعد از آن است. این فرآیند تجزیه O است. یک واکنش احتمالی:
CH 3 + NO ___ ... H + H 2 O
بنابراین، تشکیل N 2 توسط شرایطی پشتیبانی می شود که غلظت بالایی از CH 3 را در شعله های داغ غنی از سوخت ایجاد می کند. همانطور که تمرین نشان می دهد، سوخت های حاوی نیتروژن، به عنوان مثال به شکل ترکیبات هتروسیکلیک مانند پیریدین، مقدار بیشتری NO می دهند. محتوای نیتروژن در سوخت های مختلف (تقریبی)، ٪: نفت خام 0.65 آسفالت 2.30 بنزین سنگین 1.40 بنزین سبک 0.07 زغال سنگ 1-2
SE-B-429.201 یک ترکیب مایع حاوی 1-10 درصد حجمی پراکسید هیدروژن، و بقیه - آب، الکل آلیفاتیک، روغن روان کننده و احتمالاً یک بازدارنده خوردگی را توصیف می کند، که در آن ترکیب مایع مشخص شده به هوای احتراق یا داخل هوا وارد می شود. مخلوط هوا و سوخت با چنین محتوای کم پراکسید هیدروژن، مقدار رادیکال های OH حاصل برای هر دو واکنش با سوخت و CO کافی نیست. به استثنای ترکیباتی که منجر به احتراق خود به خود سوخت می شود، تأثیر مثبت به دست آمده در اینجا در مقایسه با افزودن آب به تنهایی ناچیز است. DE-A-2.362.082 افزودن یک عامل اکسید کننده مانند پراکسید هیدروژن را در حین احتراق توضیح می دهد، اما پراکسید هیدروژن قبل از وارد شدن به هوای احتراق با استفاده از یک کاتالیزور به آب و اکسیژن تجزیه می شود. هدف و مهمترین ویژگی های اختراع حاضر. هدف از این اختراع بهبود احتراق و کاهش انتشار گازهای خروجی مضر از فرآیندهای احتراق شامل ترکیبات هیدروکربنی با بهبود شروع احتراق و حفظ احتراق بهینه و کامل در چنین شرایط خوبی است که گازهای خروجی مضر به میزان زیادی کاهش می یابد. این امر با تغذیه یک ترکیب مایع حاوی یک ترکیب پراکسید یا پراکسو و آب به هوای احتراق یا مخلوط هوا-سوخت به دست می‌آید، جایی که ترکیب مایع حاوی 10-80٪ حجمی از ترکیب پراکسید یا پراکسو است. در شرایط قلیایی، پراکسید هیدروژن طبق طرح زیر به رادیکال های هیدروکسیل و یون های پراکسید تجزیه می شود:
H 2 O 2 +HO 2 ___ HO +O 2 +H 2 O
رادیکال های هیدروکسیل حاصل می توانند با یکدیگر، با یون های پراکسید یا با پراکسید هیدروژن واکنش دهند. در نتیجه این واکنش های ارائه شده در زیر، رادیکال های پراکسید هیدروژن، اکسیژن گازی و هیدروپراکسید تشکیل می شوند:
HO +HO ___ H 2 O 2
HO + O ___ 3 O 2 + OH -
HO + H 2 O 2 ___ HO 2 + H 2 O مشخص شده است که pKa رادیکال های پراکسید 4.88 0.10 است، به این معنی که همه رادیکال های هیدروپراکسی به یون های پراکسید تجزیه می شوند. یون های پراکسید همچنین می توانند با پراکسید هیدروژن با یکدیگر واکنش دهند یا اکسیژن منفرد حاصل را جذب کنند. O + H 2 O 2 ___ O 2 +HO +OH -
O + O 2 + H 2 O ___ I O 2 + HO - 2 + OH -
O + I O 2 ___ 3 O 2 + O + 22 کیلو کالری. بنابراین، اکسیژن گاز، رادیکال های هیدروکسیل، اکسیژن منفرد، پراکسید هیدروژن و اکسیژن سه گانه با آزادسازی انرژی 22 کیلو کالری تشکیل می شوند. همچنین تایید شده است که یون‌های فلزات سنگین موجود در تجزیه کاتالیستی پراکسید هیدروژن، رادیکال‌های هیدروکسیل و یون‌های پراکسید می‌دهند. ثابت های سرعت در دسترس هستند، مانند داده های زیر برای آلکان های نفتی معمولی. ثابت های سرعت برهمکنش n-اکتان با H، O و OH. k \u003d A exp / E / RT واکنش A / cm 3 / mol: s / E / kJ / mol / n-C 8 H 18 + H 7.1:10 14 35.3
+O 1.8:10 14 19.0
+OH 2.0:10 13 3.9
از این مثال می بینیم که حمله توسط رادیکال های OH سریعتر و در دمای پایین تر از H و O انجام می شود. و ضریب دمای بالا می توان آن را به صورت زیر نوشت: 4.4 x 10 6 x T 1.5 exp / 3.1 / RT. سرعت واکنش تقریباً ثابت و برابر با حدود 10 11 سانتی‌متر بر مول بر ثانیه در دمای کمتر از 1000 در حدود K خواهد بود، یعنی. تا دمای اتاق در بالای 1000 درجه کلوین، سرعت واکنش چندین برابر افزایش می یابد. به همین دلیل، واکنش به طور کامل بر تبدیل CO به CO 2 در طی احتراق هیدروکربن ها غالب می شود. به همین دلیل، احتراق زودهنگام و کامل CO باعث بهبود بازده حرارتی می شود. مثالی که تضاد بین O 2 و OH را نشان می دهد واکنش NH 3 -H 2 O 2 -NO است که در آن افزودن H 2 O 2 منجر به کاهش 90 درصدی NOx در یک محیط بدون اکسیژن می شود. اگر O 2 وجود داشته باشد، حتی با تنها 2٪ PO x، کاهش تا حد زیادی کاهش می یابد. مطابق با اختراع حاضر، از H 2 O 2 برای تولید رادیکال های OH استفاده می شود که در حدود 500 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. طول عمر آنها حداکثر 20 میلی ثانیه است. با احتراق معمولی اتانول، 70٪ از سوخت برای واکنش با رادیکال های OH و 30٪ - با اتم های H صرف می شود. در اختراع حاضر، جایی که رادیکال‌های OH از قبل در مرحله شروع احتراق تشکیل می‌شوند، احتراق به دلیل حمله فوری سوخت به طور چشمگیری بهبود می‌یابد. هنگام اضافه کردن یک ترکیب مایع با محتوای بالای پراکسید هیدروژن (بیش از 10٪)، رادیکال های OH به اندازه کافی برای اکسید کردن CO حاصل وجود دارد. در غلظت‌های پایین‌تر پراکسید هیدروژن، رادیکال‌های OH حاصل برای تعامل با سوخت و CO کافی نیستند. ترکیب مایع به گونه ای تامین می شود که هیچ واکنش شیمیایی بین ظرف مایع و محفظه احتراق وجود ندارد. تجزیه پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن گازی ادامه نمی یابد و مایع بدون تغییر مستقیماً به منطقه احتراق یا پیش محفظه می رسد، جایی که مخلوط مایع و سوخت در خارج از محفظه احتراق اصلی مشتعل می شود. در غلظت کافی پراکسید هیدروژن (حدود 35٪)، احتراق خود به خود سوخت و حفظ احتراق می تواند رخ دهد. احتراق مخلوط سوخت مایع ممکن است با احتراق خود به خود یا تماس با سطح کاتالیزوری، که در آن به فیوز یا موارد مشابه نیاز نیست، انجام شود. احتراق را می توان از طریق انرژی حرارتی، به عنوان مثال، فیوز انباشته کننده گرما، شعله باز و غیره انجام داد. مخلوط کردن الکل آلیفاتیک با پراکسید هیدروژن می تواند احتراق خود به خود را آغاز کند. این به ویژه در سیستم پیش محفظه ای که می توان از مخلوط شدن پراکسید هیدروژن و الکل تا رسیدن به پیش محفظه جلوگیری کرد، مفید است. با تجهیز هر سیلندر به یک شیر انژکتور برای ترکیب مایع، دوز مایع بسیار دقیق و سازگار با تمام شرایط سرویس به دست می آید. با کمک یک دستگاه کنترلی تنظیم کننده دریچه های تزریق و سنسورهای مختلف متصل به موتور، سیگنال های دستگاه کنترل را در مورد موقعیت محور موتور، سرعت و بار موتور و احتمالاً دمای احتراق، تزریق متوالی و همگام سازی دستگاه کنترل می کند. باز و بسته شدن شیرهای تزریق و دوز مایع نه تنها بسته به بار و توان مورد نیاز، بلکه با سرعت موتور و دمای هوای تزریق شده امکان پذیر است که منجر به حرکت خوب در هر شرایطی می شود. مخلوط مایع تا حدودی جایگزین هوا می شود. تعداد زیادی آزمایش برای شناسایی تفاوت در اثر بین مخلوط آب و پراکسید هیدروژن (به ترتیب 23 و 35٪) انجام شد. بارهایی که انتخاب می شوند مربوط به رانندگی در بزرگراه های پر سرعت و در شهرها هستند. موتور B20E با ترمز آبی تست شد. موتور قبل از تست گرم شد. با یک بار سرعت بالا بر روی موتور، هنگام جایگزینی پراکسید هیدروژن با آب، انتشار NOx، CO و HC افزایش می یابد. محتوای NOx با افزایش مقدار پراکسید هیدروژن کاهش می یابد. آب همچنین NOx را کاهش می دهد، اما در این بار، برای همان کاهش NOx، 4 برابر بیشتر از 23٪ پراکسید هیدروژن آب مصرف می کند. هنگام رانندگی در شهر، ابتدا 35٪ پراکسید هیدروژن تامین می شود، در حالی که سرعت و گشتاور موتور کمی افزایش می یابد (20-30 دور در دقیقه / 0.5-1 نانومتر). هنگام تغییر به پراکسید هیدروژن 23٪، گشتاور و سرعت موتور با افزایش همزمان محتوای NOx کاهش می یابد. هنگام تامین آب تمیز، حفظ چرخش موتور دشوار است. محتوای NS به شدت افزایش می یابد. بنابراین، پراکسید هیدروژن باعث بهبود احتراق و کاهش NOx می شود. آزمایش‌های انجام‌شده توسط بازرسی موتور و خودرو سوئد بر روی مدل‌های SAAB 900i و VoIvo 760 Turbo با و بدون مخلوط پراکسید هیدروژن 35 درصد نتایج زیر را برای انتشار CO، HC، NOx و CO 2 نشان داد. نتایج بر حسب درصد مقادیر بدست آمده با پراکسید هیدروژن، نسبت به نتایج بدون استفاده از مخلوط ارائه شده است (جدول 1). هنگام آزمایش روی Volvo 245 G14FK/84 در حالت بیکار، محتوای CO 4٪ و محتوای HC 65 ppm بدون ضربان هوا (تصفیه گازهای خروجی) بود. هنگامی که با محلول پراکسید هیدروژن 35٪ مخلوط می شود، محتوای CO به 0.05٪ و محتوای HC به 10 ppm کاهش می یابد. زمان احتراق در هر دو حالت 10 درجه و دور آرام 950 دور در دقیقه بود. در آزمایش‌های انجام‌شده در مؤسسه فناوری دریایی نروژ A/S در تروندهایم، انتشار HC، CO و NOx برای ولوو 760 توربو پس از مقررات ECE N 15.03 با موتور گرم، با یا بدون استفاده از هیدروژن 35 درصد شروع به آزمایش شد. محلول پراکسید در حین احتراق (جدول 2). در بالا فقط استفاده از پراکسید هیدروژن است. اثر مشابهی را می توان با سایر پراکسیدها و ترکیبات پراکسو، اعم از معدنی و آلی، به دست آورد. ترکیب مایع، علاوه بر پراکسید و آب، ممکن است تا 70٪ الکل آلیفاتیک با 1-8 اتم کربن و حداکثر 5٪ روغن حاوی بازدارنده خوردگی داشته باشد. مقدار ترکیب مایع مخلوط شده به سوخت می تواند از چند دهم درصد ترکیب مایع مقدار سوخت تا چند صد درصد متغیر باشد. به عنوان مثال، برای سوخت هایی که اشتعال آنها دشوار است، از مقادیر بیشتری استفاده می شود. ترکیب مایع را می توان در موتورهای احتراق داخلی و سایر فرآیندهای احتراق شامل هیدروکربن ها مانند نفت، زغال سنگ، زیست توده و غیره در کوره های احتراق برای احتراق کامل تر و کاهش ترکیبات مضر در انتشار استفاده کرد.

مطالبه

1. روشی برای ارائه احتراق بهبود یافته با مشارکت ترکیبات هیدروکربنی، که در آن یک ترکیب مایع حاوی ترکیبات پراکسید یا پراکسو و آب به ترتیب وارد هوای احتراق یا مخلوط هوا-سوخت می شود، که مشخص می شود به منظور کاهش محتوای ترکیبات مضر در گازهای خروجی اگزوز، مایعی که ترکیب حاوی 10 تا 60 جلد است. % پراکسید یا ترکیب پراکسو و مستقیماً و به طور جداگانه از سوخت وارد محفظه احتراق می شود و بدون تجزیه قبلی پراکسید یا ترکیب پراکسو وارد محفظه اولیه می شود، جایی که مخلوط سوخت و ترکیب مایع در خارج از محفظه مشتعل می شود. محفظه احتراق اصلی 2. روش طبق ادعای 1 که مشخصه آن این است که یک الکل آلیفاتیک حاوی 1 تا 8 اتم کربن به طور جداگانه به پیش محفظه وارد می شود.

اولین نمونه از موتور موشک پیشران مایع (LRE) ما که از نفت سفید و پراکسید هیدروژن بسیار غلیظ نیرو می گیرد، مونتاژ شده و برای آزمایش در غرفه موسسه هوانوردی مسکو آماده است.

همه چیز حدود یک سال پیش با ایجاد مدل های سه بعدی و انتشار اسناد طراحی شروع شد.

ما نقشه های تمام شده را برای چندین پیمانکار از جمله شریک اصلی فلزکاری ArtMech ارسال کردیم. تمام کارهای روی اتاقک تکراری بود و تولید نازل ها عموماً توسط چندین تامین کننده دریافت می شد. متاسفانه در اینجا با پیچیدگی ساخت محصولات فلزی به ظاهر ساده روبرو هستیم.

به خصوص باید تلاش زیادی برای نازل های گریز از مرکز برای پاشش سوخت در محفظه انجام شود. در مدل سکشنال سه بعدی، آنها به صورت استوانه هایی با مهره های آبی در انتهای آن قابل مشاهده هستند. و اینگونه است که آنها در فلز به نظر می رسند (یکی از نازل ها با یک مهره بدون پیچ نشان داده شده است ، یک مداد برای مقیاس داده شده است).

قبلاً در مورد آزمایش انژکتورها نوشته ایم. در نتیجه، هفت انژکتور از ده ها انژکتور انتخاب شدند. نفت سفید از طریق آنها به داخل محفظه جریان می یابد. خود جت‌های نفت سفید در بالای محفظه قرار می‌گیرند، که گازی‌کننده اکسیدکننده است - ناحیه‌ای که پراکسید هیدروژن از کاتالیزور جامد عبور می‌کند و به بخار آب و اکسیژن تجزیه می‌شود. سپس مخلوط گاز حاصل نیز وارد محفظه LRE می شود.

برای درک اینکه چرا ساخت نازل ها چنین مشکلاتی را ایجاد کرده است، باید به داخل آن نگاه کنید - داخل کانال نازل یک چرخش پیچ وجود دارد. یعنی نفت سفید وارد شده به نازل نه تنها به آرامی به سمت پایین جریان می یابد، بلکه می پیچد. چرخاننده پیچ دارای قطعات کوچک زیادی است و عرض شکاف هایی که نفت سفید از طریق آنها جریان می یابد و به داخل محفظه می پاشد به این بستگی دارد که چقدر می توان ابعاد آنها را با دقت حفظ کرد. دامنه نتایج ممکن از «مایع اصلاً از نازل جریان نمی‌یابد» تا «به طور یکنواخت در همه جهات پاشیده می‌شود» است. نتیجه ایده آل - نفت سفید با یک مخروط نازک پاشیده می شود. تقریباً مانند عکس زیر.

بنابراین، دستیابی به نازل ایده آل نه تنها به مهارت و وظیفه شناسی سازنده بستگی دارد، بلکه به تجهیزات مورد استفاده و در نهایت مهارت های حرکتی ظریف متخصص نیز بستگی دارد. چندین سری آزمایش از نازل های تمام شده تحت فشارهای مختلف به ما امکان داد آنهایی را انتخاب کنیم که مخروط اسپری آنها نزدیک به ایده آل است. عکس چرخشی را نشان می دهد که از انتخاب عبور نکرده است.

بیایید ببینیم موتور ما در فلز چگونه به نظر می رسد. در اینجا پوشش LRE با خطوط برای تامین پراکسید و نفت سفید است.

اگر درب را بلند کنید، می بینید که پراکسید از طریق یک لوله بلند و نفت سفید از طریق لوله کوتاه پمپ می شود. علاوه بر این، نفت سفید در هفت سوراخ توزیع می شود.

یک گازیفایر از زیر به روکش متصل می شود. بیایید از کنار دوربین به آن نگاه کنیم.

چیزی که از این نقطه به عنوان پایین قطعه به نظر ما می رسد در واقع قسمت بالایی آن است و به پوشش LRE متصل خواهد شد. از هفت سوراخ، نفت سفید از طریق نازل ها وارد محفظه می شود و از هشتم (در سمت چپ، تنها سوراخ نامتقارن) پراکسید روی کاتالیزور می ریزد. به طور دقیق تر، نه به طور مستقیم، بلکه از طریق یک صفحه مخصوص با سوراخ های ریز که به طور مساوی جریان را توزیع می کند، فوران می کند.

در عکس بعدی این بشقاب و نازل های نفت سفید از قبل وارد گازیفایر شده اند.

تقریباً کل حجم آزاد گازیفایر توسط یک کاتالیزور جامد اشغال می شود که از طریق آن پراکسید هیدروژن جریان می یابد. نفت سفید بدون مخلوط شدن با پراکسید از نازل ها عبور می کند.

در عکس بعدی می بینیم که گازیفایر قبلا با درب از کنار محفظه احتراق بسته شده است.

نفت سفید از طریق هفت سوراخ که به مهره های مخصوص ختم می شود و گاز بخار داغ از طریق سوراخ های کوچک جریان می یابد. پراکسید قبلاً به اکسیژن و بخار آب تجزیه شده است.

حالا بیایید بفهمیم که کجا جریان خواهند داشت. و آنها به داخل محفظه احتراق، که یک استوانه توخالی است، می ریزند، جایی که نفت سفید در اکسیژن مشتعل می شود، در یک کاتالیزور گرم می شود و به سوختن ادامه می دهد.

گازهای گرم شده وارد نازل می شوند که در آن به سرعت بالا می روند. در اینجا نازل از زوایای مختلف است. قسمت بزرگ (مخروطی) نازل را زیر بحرانی می نامند، سپس بخش بحرانی و سپس قسمت در حال گسترش را فوق بحرانی می نامند.

در نتیجه، موتور مونتاژ شده به این شکل است.

خوش تیپ، درسته؟

ما حداقل یک LRE دیگر از جنس استنلس استیل تولید خواهیم کرد و سپس به ساخت Inconel LRE خواهیم پرداخت.

یک خواننده با دقت می پرسد، چرا به اتصالات در طرفین موتور نیاز داریم؟ موتور موشک ما یک پرده دارد - مایع در امتداد دیواره های محفظه تزریق می شود تا بیش از حد گرم نشود. در حین پرواز، پراکسید یا نفت سفید (ما طبق نتایج آزمایش مشخص خواهیم کرد) از مخازن موشک به داخل پرده جریان می یابد. در طی آزمایشات آتش سوزی روی پایه، هم نفت سفید و هم پراکسید، و هم آب یا اصلاً هیچ چیز (برای آزمایش های کوتاه) را می توان به پرده وارد کرد. برای حجاب است که این یراق آلات ساخته می شود. علاوه بر این، دو پرده وجود دارد: یکی برای خنک کردن محفظه، دیگری برای قسمت زیر بحرانی نازل و بخش بحرانی.

اگر شما یک مهندس هستید یا فقط می خواهید در مورد ویژگی ها و طراحی موتور موشک بیشتر بدانید، نکات زیر برای شما یک یادداشت مهندسی است.

ZhRD-100S

موتور برای آزمایش روی میز طراحی اصلی و راه حل های تکنولوژیکی طراحی شده است. تست های روی صندلی موتور برای سال 2016 برنامه ریزی شده است.

موتور بر روی اجزای سوخت پایدار با جوش بالا کار می کند. رانش تخمینی در سطح دریا - 100 کیلوگرم بر ثانیه، در خلاء - 120 کیلوگرم، ضربه رانش ویژه محاسبه شده در سطح دریا - 1840 متر بر ثانیه، در خلاء - 2200 متر بر ثانیه، وزن مخصوص تخمینی - 0.040 کیلوگرم بر کیلوگرم. مشخصات واقعی موتور در طول آزمایشات مشخص خواهد شد.

موتور تک محفظه است، از یک محفظه، مجموعه ای از واحدهای سیستم اتوماسیون، اجزا و قطعات مجمع عمومی تشکیل شده است.

موتور مستقیماً از طریق فلنج در قسمت بالایی محفظه به عناصر باربر پایه متصل می شود.

تنظیمات اولیه دوربین
سوخت:
- اکسید کننده - PV-85
- سوخت - TS-1
رانش، kgf:
- در سطح دریا - 100.0
- در فضای خالی - 120.0
تکانه رانش خاص، m/s:
- در سطح دریا - 1840
- در باطل - 2200
مصرف دوم، کیلوگرم بر ثانیه:
- عامل اکسید کننده - 0.476
- سوخت - 0.057
نسبت وزن اجزای سوخت (O:G) - 8.43:1
ضریب بیش از حد عامل اکسید کننده - 1.00
فشار گاز، بار:
- در محفظه احتراق - 16
- در قسمت خروجی نازل - 0.7
وزن دوربین، کیلوگرم - 4.0
قطر داخلی موتور، میلی متر:
- قسمت استوانه ای - 80.0
- در ناحیه خروجی نازل - 44.3

محفظه یک ساختار پیش ساخته است و از یک سر نازل با یک گازساز اکسید کننده یکپارچه در آن، یک محفظه احتراق استوانه ای و یک نازل پروفیلی تشکیل شده است. عناصر محفظه دارای فلنج هستند و به یکدیگر پیچ می شوند.

هد شامل 88 نازل اکسید کننده جت تک جزئی و 7 نازل سوخت گریز از مرکز تک جزئی است. نازل ها در دایره های متحدالمرکز قرار گرفته اند. هر انژکتور سوخت توسط ده انژکتور اکسید کننده احاطه شده است، انژکتورهای اکسید کننده باقی مانده در فضای آزاد سر قرار دارند.

خنک سازی محفظه داخلی، دو مرحله ای است که توسط مایع (سوخت یا عامل اکسید کننده، انتخاب با توجه به نتایج آزمایشات نیمکت) انجام می شود، که از طریق دو تسمه پرده - بالا و پایین وارد حفره محفظه می شود. تسمه بالایی پرده در ابتدای قسمت استوانه ای محفظه ساخته شده و خنک کننده قسمت استوانه ای محفظه را فراهم می کند، تسمه پایینی در ابتدای قسمت زیر بحرانی نازل ساخته شده و خنک کننده زیر بحرانی را فراهم می کند. بخشی از نازل و ناحیه بخش بحرانی.

موتور از خود اشتعال اجزای سوخت استفاده می کند. در فرآیند راه اندازی موتور، پیشرفت در جریان اکسید کننده به داخل محفظه احتراق تضمین می شود. هنگامی که اکسید کننده در گازساز تجزیه می شود، دمای آن به 900 کلوین می رسد که به طور قابل توجهی بالاتر از دمای خود اشتعالی سوخت TS-1 در هوا (500 کلوین) است. سوختی که در اتمسفر یک اکسید کننده داغ به محفظه عرضه می شود، خود به خود مشتعل می شود و سپس فرآیند احتراق به خودی خود ادامه می دهد.

گازساز اکسید کننده بر اساس اصل تجزیه کاتالیستی پراکسید هیدروژن بسیار غلیظ در حضور یک کاتالیزور جامد عمل می کند. گاز بخاری که در نتیجه تجزیه پراکسید هیدروژن (مخلوطی از بخار آب و اکسیژن گازی) ایجاد می شود، یک عامل اکسید کننده است و وارد محفظه احتراق می شود.

پارامترهای اصلی ژنراتور گاز
اجزاء:
- پراکسید هیدروژن تثبیت شده (غلظت وزنی)، % - 0.5±85
مصرف پراکسید هیدروژن، کیلوگرم در ثانیه - 0.476
بار ویژه، (کیلوگرم در ثانیه پراکسید هیدروژن) / (کیلوگرم کاتالیزور) - 3.0
زمان کار مداوم، نه کمتر از s - 150
پارامترهای بخار-گاز در خروجی گازیفایر:
- فشار، بار - 16
- دما، K - 900

گازیفایر در طراحی سر نازل ادغام شده است. شیشه، ته داخلی و میانی آن، حفره گاز ساز را تشکیل می دهد. قسمت های زیرین توسط انژکتورهای سوخت به هم متصل می شوند. فاصله بین قسمت های پایینی با ارتفاع شیشه تنظیم می شود. حجم بین انژکتورهای سوخت با کاتالیزور جامد پر می شود.

اکثر وسایل مولد احتراق از روش سوزاندن سوخت در هوا استفاده می کنند. با این حال، دو حالت وجود دارد که ممکن است استفاده از یک عامل اکسید کننده غیر از هوا مطلوب یا ضروری باشد: 1) زمانی که تولید انرژی در مکانی که عرضه هوا محدود است، به عنوان مثال، در زیر آب یا در ارتفاعات بالا ضروری است. سطح زمین؛ 2) هنگامی که مطلوب است در مدت کوتاهی مقدار بسیار زیادی انرژی از منابع فشرده آن به دست آید، به عنوان مثال، در مواد منفجره پیشران اسلحه، در تاسیسات برای برخاستن هواپیما (شتاب دهنده ها) یا در موشک. در برخی از این موارد اصولاً می توان از هوای پیش فشرده و ذخیره شده در مخازن تحت فشار مناسب استفاده کرد. با این حال، این روش اغلب غیر عملی است، زیرا وزن سیلندرها (یا سایر انواع ذخیره سازی) حدود 4 کیلوگرم در هر کیلوگرم هوا است. وزن خالص برای یک محصول مایع یا جامد 1 کیلوگرم بر کیلوگرم یا حتی کمتر است.

در مواردی که از یک وسیله کوچک استفاده می شود و تمرکز اصلی بر روی سادگی طراحی است، به عنوان مثال در فشنگ های سلاح گرم یا در یک موشک کوچک، از یک پیشران جامد حاوی سوخت و اکسید کننده کاملاً مخلوط شده استفاده می شود. سیستم‌های سوخت مایع پیچیده‌تر هستند، اما دو مزیت متمایز نسبت به سیستم‌های سوخت جامد دارند:

1. مایع را می توان در ظرفی از مواد سبک ذخیره کرد و به داخل یک محفظه احتراق تزریق کرد، که ابعاد آن فقط نیاز به نیاز به دستیابی به سرعت احتراق مورد نظر را دارد (تکنیک دمیدن ماده جامد به محفظه احتراق تحت فشار بالا به طور کلی است. رضایت بخش نیست؛ بنابراین، کل بار سوخت جامد از همان ابتدا باید در محفظه احتراق قرار گیرد که بنابراین باید بزرگ و قوی باشد).
2. نرخ تولید انرژی را می توان با تغییر مناسب نرخ عرضه سیال تغییر و کنترل کرد. به همین دلیل، ترکیبی از اکسید کننده های مایع و مواد قابل احتراق برای انواع موتورهای موشکی نسبتا بزرگ، برای موتورهای زیردریایی، اژدر و غیره استفاده می شود.

اکسیدان مایع ایده آل باید خواص مطلوب زیادی داشته باشد، اما مهمترین آنها از نظر عملی سه مورد زیر است: 1) آزاد شدن انرژی قابل توجه در طول واکنش، 2) مقاومت نسبی در برابر شوک و دماهای بالا، و 3) هزینه ساخت پایین. . با این حال، مطلوب است که اکسیدان غیر خورنده یا سمی باشد، به سرعت واکنش نشان دهد، و دارای خواص فیزیکی مناسب مانند نقطه انجماد پایین، نقطه جوش بالا، چگالی بالا، ویسکوزیته کم و غیره باشد. بخشی جدایی ناپذیر از سوخت موشک، دمای شعله بدست آمده و میانگین وزن مولکولی محصولات احتراق از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بدیهی است که هیچ ترکیب شیمیایی نمی تواند تمام الزامات یک عامل اکسید کننده ایده آل را برآورده کند. و مواد بسیار کمی وجود دارند که حتی به طور تقریبی ترکیب مطلوبی از خواص را داشته باشند، و تنها سه مورد از آنها کاربرد پیدا کرده اند: اکسیژن مایع، اسید نیتریک غلیظ، و پراکسید هیدروژن غلیظ.

پراکسید هیدروژن این عیب را دارد که حتی در غلظت 100 درصد فقط حاوی 47 درصد وزنی اکسیژن است که می توان از آن برای احتراق سوخت استفاده کرد، در حالی که در اسید نیتریک میزان اکسیژن فعال 63.5 درصد است و برای اکسیژن خالص حتی 100 درصد امکان پذیر است. درصد استفاده این نقطه ضعف با انتشار گرمای قابل توجهی در طی تجزیه پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن جبران می شود. در واقع، قدرت این سه اکسید کننده یا رانش ایجاد شده توسط یک واحد وزن آنها در هر سیستم خاص و با هر نوع سوخت می تواند حداکثر بین 10-20٪ متفاوت باشد و بنابراین انتخاب یک یا آن اکسید کننده برای یک سیستم دو جزئی معمولاً با ملاحظات دیگری تعیین می شود.پراکسید هیدروژن به عنوان منبع انرژی برای اولین بار در سال 1934 در آلمان در جستجوی انواع جدید انرژی (مستقل از هوا) برای رانش زیردریایی ها عرضه شد.این کاربرد نظامی بالقوه باعث تحریک توسعه صنعتی روش شرکت "Electrochemische Werke" در مونیخ (EW M.) برای غلظت پراکسید هیدروژن برای به دست آوردن محلول های آبی با استحکام بالا، که می تواند با سرعت تجزیه پایین قابل قبولی حمل و ذخیره شود. در ابتدا محلول آبی 60 درصد برای نیازهای نظامی تولید شد، اما بعداً این غلظت افزایش یافت و در نهایت شروع به دریافت پراکسید 85 درصد کردند. افزایش در دسترس بودن پراکسید هیدروژن با غلظت بالا در اواخر سی قرن حاضر منجر به استفاده از آن در آلمان در طول جنگ جهانی دوم به عنوان منبع انرژی برای سایر نیازهای نظامی شد. بنابراین، پراکسید هیدروژن برای اولین بار در سال 1937 در آلمان به عنوان یک عامل کمکی در سوخت موتورهای هواپیما و موشک استفاده شد.

محلول های بسیار غلیظ حاوی حداکثر 90 درصد پراکسید هیدروژن نیز در مقیاس صنعتی تا پایان جنگ جهانی دوم توسط شرکت Buffalo Electro-Chemical در ایالات متحده آمریکا و W تولید شد. لاپورته با مسئولیت محدود." در بریتانیای کبیر. تجسم ایده فرآیند تولید نیروی کششی از پراکسید هیدروژن در دوره قبلی در طرح لیشولم ارائه شده است، که تکنیکی برای تولید انرژی با تجزیه حرارتی پراکسید هیدروژن با احتراق بعدی سوخت در اکسیژن حاصل ارائه شده است. . با این حال، در عمل، این طرح، ظاهرا، کاربرد پیدا نکرده است.

پراکسید هیدروژن غلیظ را می توان هم به عنوان سوخت تک جزئی (در این مورد تحت فشار تجزیه می شود و مخلوط گازی از اکسیژن و بخار فوق گرم را تشکیل می دهد) و هم به عنوان اکسید کننده برای احتراق سوخت استفاده می شود. از نظر مکانیکی، سیستم تک جزیی ساده‌تر است، اما قدرت کمتری را در واحد وزن سوخت ارائه می‌کند. در یک سیستم دو جزئی، می توان ابتدا پراکسید هیدروژن را تجزیه کرد و سپس سوخت را در محصولات تجزیه داغ بسوزاند، یا هر دو مایع را مستقیماً بدون تجزیه پراکسید هیدروژن وارد واکنش کرد. روش دوم به صورت مکانیکی ساده تر است، اما اطمینان از احتراق و همچنین احتراق یکنواخت و کامل می تواند دشوار باشد. در هر صورت، انرژی یا رانش از انبساط گازهای داغ تولید می شود. انواع مختلفی از موتورهای موشک پراکسید هیدروژن مورد استفاده در آلمان در طول جنگ جهانی دوم توسط والتر، که مستقیماً در توسعه بسیاری از کاربردهای نظامی پراکسید هیدروژن در آلمان نقش داشت، با جزئیات بسیار شرح داده شده است. مطالب منتشر شده توسط او نیز با تعدادی طراحی و عکس به تصویر کشیده شده است.