Vetyperoksidi H 2 O 2 on kirkas, väritön neste, huomattavasti viskoosimpi kuin vesi ja jolla on ominainen, vaikkakin heikko haju. Vedetöntä vetyperoksidia on vaikea saada ja varastoida, ja se on liian kallista käytettäväksi ponneaineena. Yleensä korkea hinta on yksi vetyperoksidin tärkeimmistä haitoista. Mutta verrattuna muihin hapettimiin, se on kätevämpi ja vähemmän vaarallinen käsitellä.
Peroksidin taipumus hajota spontaanisti on perinteisesti liioiteltu. Vaikka havaitsimmekin pitoisuuden laskun 90 %:sta 65 %:iin kahden vuoden varastoinnin jälkeen 1 litran muovipulloissa huoneenlämmössä, mutta suuremmissa tilavuuksissa ja sopivammassa astiassa (esimerkiksi 200 litran tynnyrissä, joka on valmistettu melko puhtaasta). alumiini) hajoamisnopeus on 90 % -th peroksidi olisi alle 0,1 % vuodessa.
Vedettömän vetyperoksidin tiheys ylittää 1450 kg / m 3, mikä on huomattavasti korkeampi kuin nestemäisen hapen ja hieman pienempi kuin typpihappohapettimien tiheys. Valitettavasti veden epäpuhtaudet vähentävät sitä nopeasti, joten 90-prosenttisen liuoksen tiheys on 1380 kg / m 3 huoneenlämpötilassa, mutta tämä on silti erittäin hyvä indikaattori.
Nestemäisten polttoaineiden rakettimoottoreissa olevaa peroksidia voidaan käyttää sekä yhtenäisenä polttoaineena että hapettavana aineena - esimerkiksi yhdessä kerosiinin tai alkoholin kanssa. Kerosiini tai alkoholi eivät syty itsestään peroksidin kanssa, ja syttymisen varmistamiseksi polttoaineeseen on lisättävä katalysaattoria peroksidin hajottamiseksi - silloin vapautuva lämpö riittää syttymiseen. Alkoholille sopiva katalyytti on mangaani(II)asetaatti. Myös kerosiinille on olemassa vastaavia lisäaineita, mutta niiden koostumus pidetään salassa.
Peroksidin käyttöä yhtenäisenä polttoaineena rajoittavat sen suhteellisen alhaiset energiaominaisuudet. Joten saavutettu ominaisimpulssi tyhjössä 85-prosenttiselle peroksidille on vain noin 1300 ... 1500 m / s (eri laajennusasteille) ja 98% - noin 1600 ... 1800 m / s. Siitä huolimatta amerikkalaiset käyttivät peroksidia ensin Mercury-avaruusaluksen laskeutumisajoneuvon suuntaamiseen, sitten samaan tarkoitukseen Neuvostoliiton suunnittelijat Sojuz-avaruusaluksessa. Lisäksi vetyperoksidia käytetään apupolttoaineena TNA:n ohjaamiseen - ensimmäistä kertaa V-2-raketissa ja sitten sen jälkeläisissä R-7:ään asti. Kaikki Sevens-versiot, mukaan lukien nykyaikaisimmat, käyttävät edelleen peroksidia THA:n ohjaamiseen.
Hapettavana aineena vetyperoksidi on tehokas useiden polttoaineiden kanssa. Vaikka se antaa alhaisemman ominaisimpulssin kuin nestemäinen happi, korkean pitoisuuden peroksidia käytettäessä SI-arvot ylittävät samoilla polttoaineilla käytettävien typpihappohapettimien arvot. Kaikista avaruuskantoraketeista vain yksi käytti peroksidia (pariksi kerosiiniin) - englantilainen musta nuoli. Sen moottoreiden parametrit olivat vaatimattomia - 1. vaiheen moottoreiden ID ylitti hieman 2200 m/s maassa ja 2500 m/s tyhjiössä, koska tämä raketti käytti vain 85 % peroksidipitoisuutta. Tämä johtui siitä, että peroksidi hajotettiin hopeakatalyytillä itsesyttymisen varmistamiseksi. Väkevämpi peroksidi sulattaisi hopean.
Huolimatta siitä, että kiinnostus peroksidia kohtaan voimistuu ajoittain, sen näkymät ovat hämärät. Joten vaikka Neuvostoliiton RD-502 LPRE (polttoainepari - peroksidi plus pentaboraani) osoitti ominaisimpulssin 3680 m / s, se pysyi kokeellisena.
Keskitymme projekteissamme peroksidiin myös siksi, että sen moottorit osoittautuvat kylmemmiksi kuin vastaavat moottorit samalla tekoälyllä, mutta eri polttoaineilla. Esimerkiksi "karamelli"-polttoaineen palamistuotteiden lämpötila on lähes 800 ° korkeampi samalla saavutetulla käyttöliittymällä. Tämä johtuu suuresta vesimäärästä peroksidireaktiotuotteissa ja sen seurauksena reaktiotuotteiden alhaisesta keskimääräisestä molekyylipainosta.

Kirjoittaja haluaa omistaa tämän tutkimuksen yhdelle tunnetulle aineelle. Aine, joka antoi maailmalle Marilyn Monroen ja valkoiset langat, antiseptiset ja vaahdotusaineet, epoksiliiman ja reagenssin veren määrittämiseen, ja jopa akvaristit käyttävät sitä veden virkistykseen ja akvaarion puhdistamiseen. Puhumme vetyperoksidista, tarkemmin sanottuna yhdestä sen käytön näkökulmasta - sen sotilasurasta.

Mutta ennen kuin jatkat pääosaan, kirjoittaja haluaa selventää kahta asiaa. Ensimmäinen on artikkelin otsikko. Vaihtoehtoja oli monia, mutta lopulta päätettiin käyttää toisen luokan insinööri-kapteenin L.S. kirjoittaman julkaisun otsikkoa. Shapiro on selkeimmin täyttävä paitsi sisällön, myös olosuhteet, jotka liittyvät vetyperoksidin käyttöönottoon sotilaalliseen käytäntöön.

Toiseksi, miksi kirjoittaja oli kiinnostunut tästä aineesta? Tai pikemminkin, kuinka se tarkalleen kiinnosti häntä? Kummallista kyllä, sen täysin paradoksaalinen kohtalo sotilaallisella alalla. Asia on, että vetyperoksidilla on koko joukko ominaisuuksia, jotka näyttävät lupaavan hänelle loistavan sotilasuran. Ja toisaalta, kaikki nämä ominaisuudet osoittautuivat täysin soveltumattomiksi sen käyttämiseen sotilasvarusteena. No, se ei ole kuin kutsuisi sitä täysin käyttökelvottomaksi - päinvastoin, sitä käytettiin, ja melko laajasti. Mutta toisaalta, näistä yrityksistä ei tullut mitään erikoista: vetyperoksidi ei voi ylpeillä niin vaikuttavasta saavutuksesta kuin nitraatit tai hiilivedyt. Se osoittautui syypääksi kaikkeen... Älä kuitenkaan kiirehdi. Katsotaanpa vain joitain sotilaallisen peroksidin mielenkiintoisimmista ja dramaattisimmista hetkistä, ja jokainen lukija tekee omat johtopäätöksensä. Ja koska jokaisella tarinalla on oma alkunsa, tutustumme tarinan sankarin syntymän olosuhteisiin.

Professori Tenarin avajaiset...

Ikkunan ulkopuolella oli kirkas, pakkas joulukuun päivä vuonna 1818. Ryhmä Ecole Polytechnique Parisin kemian opiskelijoita täytti kiireesti auditorion. Kukaan ei halunnut missata koulun kuuluisan professorin ja kuuluisan Sorbonnen (Pariisin yliopiston) Jean Louis Thénardin luentoja: jokainen hänen luokkansa oli epätavallinen ja jännittävä matka hämmästyttävän tieteen maailmaan. Ja niin, avaamalla oven, professori astui auditorioon kevyesti joustavalla askeleella (kunnianosoitus Gasconin esi-isille).

Tottumuksesta nyökkäsi yleisölle, hän käveli nopeasti pitkän esittelypöydän luo ja sanoi jotain huumesta vanhalle miehelle Lesholle. Sitten hän nousi osastolle, katseli opiskelijoiden ympärille ja aloitti hiljaa:

Kun fregatin etumastosta merimies huutaa "Maa!" Mutta eikö hetki, jolloin kemisti löytää ensimmäisen kerran uuden, tähän asti tuntemattoman aineen hiukkaset pullon pohjasta, ole aivan yhtä mahtava?

Thenar poistui puhujapuheesta ja käveli esittelypöydän luo, jolle Lesho oli jo onnistunut laittamaan yksinkertaisen laitteen.

Kemia rakastaa yksinkertaisuutta, Tenar jatkoi. - Muistakaa tämä, herrat. Lasiastioita on vain kaksi, ulkoinen ja sisäinen. Välissä on lunta: uusi aine ilmestyy mieluummin alhaisissa lämpötiloissa. Laimennettu 6 % rikkihappo kaadetaan sisäastiaan. Nyt on melkein yhtä kylmää kuin lumi. Mitä tapahtuu, jos pudotan ripaus bariumoksidia happoon? Rikkihappo ja bariumoksidi antavat vaarattoman veden ja valkoisen sakan - bariumsulfaatin. Kaikki tietävät sen.

H 2SO4 + BaO = BaSO4 + H2O

"Mutta nyt pyydän huomionne! Lähestymme tuntemattomia rantoja, ja nyt etumastosta kuuluu huuto "Maa!". En heitä happoon oksidia, vaan bariumperoksidia - ainetta, joka saadaan polttamalla bariumia happiylimäärässä.

Yleisö oli niin hiljaa, että Leshon kylmän henkäys kuului selvästi. Thenar kaatoi bariumperoksidia astiaan varovasti sekoittaen happoa lasisauvalla, hitaasti jyvä kerrallaan.

Suodatamme sedimentin, tavallisen bariumsulfaatin ”, sanoi professori kaatamalla vettä sisäastiasta pulloon.

H 2SO4 + BaO2 = BaSO4 + H202

"Tämä aine näyttää vedeltä, eikö niin? Mutta tämä on outoa vettä! Heitän siihen palan tavallista ruostetta (Lesho, sirpale!), Ja katson kuinka tuskin kytevä valo leimahtaa. Vesi, joka palaa jatkuvasti!

Tämä on erityistä vettä. Se sisältää kaksi kertaa enemmän happea kuin tavallisesti. Vesi on vetyoksidia ja tämä neste on vetyperoksidia. Mutta pidän toisesta nimestä - "hapetettu vesi". Ja pioneerina pidän tästä nimestä enemmän.

Kun navigaattori löytää tuntemattoman maan, hän tietää jo: jonakin päivänä kaupungit kasvavat sille, teitä rakennetaan. Me kemistit eivät voi koskaan olla varmoja löytöjemme kohtalosta. Mitä tapahtuu uudelle aineelle vuosisadan kuluttua? Ehkä sama laajalle levinnyt käyttö kuin rikki- tai kloorivetyhapolla. Tai ehkä täydellinen unohdutus - tarpeettomana ...

Yleisö huusi.

Mutta Tenar jatkoi:

Ja silti olen luottavainen "hapettuneen veden" suureen tulevaisuuteen, koska se sisältää suuren määrän "elämää antavaa ilmaa" - happea. Ja mikä tärkeintä, se erottuu erittäin helposti sellaisesta vedestä. Pelkästään tämä lisää luottamusta "hapettuneen veden" tulevaisuuteen. Maatalous ja käsityöt, lääketiede ja valmistus, enkä edes tiedä vielä mihin "hapettuva vesi" käytetään! Se, mikä vielä tänään mahtuu pulloon, voi huomenna purskahtaa jokaiseen taloon voimalla.

Professori Tenar poistui hitaasti puheenvuorosta.

Naiivi pariisilainen unelmoija ... Vakuuttunut humanisti Thénard uskoi aina, että tieteen pitäisi tuoda ihmiskunnalle hyötyä, helpottaa elämää ja tehdä siitä helpompaa ja onnellisempaa. Vaikka hänellä oli jatkuvasti silmiensä edessä esimerkkejä suoraan vastakkaisesta luonteesta, hän uskoi lujasti löytönsä suureen ja rauhalliseen tulevaisuuteen. Joskus alat uskoa väitteen "Onnellisuus on pimeässä" totuuteen ...

Vetyperoksidin uran alku oli kuitenkin melko rauhallinen. Hän työskenteli säännöllisesti tekstiilitehtaissa, valkaisi lankoja ja pellavaa; laboratorioissa hapettamalla orgaanisia molekyylejä ja auttamalla saamaan uusia aineita, joita luonnossa ei ole; Hän alkoi hallita lääketieteellisiä osastoja ja vakiinnutti itsensä luottavaisesti paikallisena antiseptisena aineena.

Mutta pian tuli selväksi joitain negatiivisia puolia, joista yksi osoittautui alhaiseksi stabiiliudeksi: se saattoi esiintyä vain suhteellisen alhaisen pitoisuuden liuoksissa. Ja kuten tavallista, koska pitoisuus ei sovi sinulle, sitä on lisättävä. Ja siitä se alkoi...

... ja insinööri Walterin löytö

Vuotta 1934 leimasi Euroopan historiassa useita tapahtumia. Jotkut niistä innostivat satoja tuhansia ihmisiä, toiset kulkivat hiljaa ja huomaamatta. Ensimmäinen voidaan tietysti johtua termin "arjalainen tiede" esiintymisestä Saksassa. Mitä tulee toiseen, se oli kaikkien vetyperoksidiviittausten äkillinen katoaminen avoimesta lehdestä. Tämän oudon menetyksen syyt selvisivät vasta "tuhatvuotisen valtakunnan" murskaavan tappion jälkeen.

Kaikki alkoi ideasta, joka syntyi Helmut Walterin johtajalle, joka omistaa Kielissä pienen tarkkuusinstrumenttien, tutkimuslaitteiden ja reagenssien tuotantoa saksalaisille instituuteille valmistavan tehtaan. Hän oli osaava, oppinut mies ja mikä tärkeintä, yritteliäs. Hän havaitsi, että tiivistetty vetyperoksidi voi säilyä melko pitkään, kun läsnä on pieniäkin määriä stabiloivia aineita, kuten esimerkiksi fosforihappoa tai sen suoloja. Virtsahappo osoittautui erityisen tehokkaaksi stabilointiaineeksi: 1 g virtsahappoa riitti stabiloimaan 30 litraa erittäin väkevää peroksidia. Mutta muiden aineiden, hajoamiskatalyyttien, lisääminen johtaa aineen rajuun hajoamiseen, jolloin vapautuu suuri määrä happea. Siten syntyi houkutteleva mahdollisuus säännellä hajoamisprosessia melko edullisilla ja yksinkertaisilla kemikaaleilla.

Sinänsä tämä kaikki oli tiedossa pitkään, mutta tämän lisäksi Walter kiinnitti huomion prosessin toiselle puolelle. Peroksidin hajoaminen

2 H 202 = 2 H20 + O2

prosessi on eksoterminen ja siihen liittyy melko merkittävän määrän energiaa - noin 197 kJ lämpöä - vapautumista. Tämä on paljon, niin paljon, että riittää kiehumaan kaksi ja puoli kertaa enemmän vettä kuin muodostuu peroksidin hajoamisen aikana. Ei ole yllättävää, että koko massa muuttui välittömästi tulistetun kaasun pilveksi. Mutta tämä on valmis höyrykaasu - turbiinien työneste. Jos tämä tulistettu seos ohjataan teriin, niin saamme moottorin, joka voi toimia missä tahansa, myös siellä, missä on krooninen ilmanpuute. Esimerkiksi sukellusveneessä...

Keel oli saksalaisen sukellusveneen rakentamisen etuvartio, ja Walteria vangitsi ajatusista. Se veti puoleensa uutuudellaan, ja lisäksi insinööri Walter ei ollut kaikkea muuta kuin palkkasoturi. Hän ymmärsi aivan hyvin, että fasistisen diktatuurin olosuhteissa lyhin tie hyvinvointiin oli työskennellä sotilasosastoilla.

Jo vuonna 1933 Walter ryhtyi itsenäisesti tutkimaan H-ratkaisujen energiapotentiaalia. 2 O2... Hän teki kaavion tärkeimpien lämpöfysikaalisten ominaisuuksien riippuvuudesta liuoksen pitoisuudesta. Ja sen sain selville.

Liuokset, jotka sisältävät 40-65 % H 2 O2 hajoaessaan ne kuumenevat huomattavasti, mutta eivät tarpeeksi korkeapaineisen kaasun muodostumiseen. Väkevämpiä liuoksia hajottaessa vapautuu paljon enemmän lämpöä: kaikki vesi haihtuu ilman jäännöstä ja jäännösenergia kuluu kokonaan höyrykaasun lämmittämiseen. Ja mikä on myös erittäin tärkeää; jokainen pitoisuus vastasi tiukasti määriteltyä vapautunutta lämpömäärää. Ja tiukasti määritelty määrä happea. Ja lopuksi, kolmas - jopa stabiloitu vetyperoksidi hajoaa melkein välittömästi kaliumpermanganaattien KMnO vaikutuksesta 4 tai kalsium Ca (MnO 4 )2 .

Walter näki aineen täysin uuden käyttöalueen, joka tunnettiin yli sata vuotta. Ja hän tutki tätä ainetta aiotun käytön näkökulmasta. Kun hän toi huomionsa korkeimpiin sotilaspiireihin, hän sai välittömän käskyn: luokitella kaikki, mikä liittyy jotenkin vetyperoksidiin. Tästä eteenpäin teknisessä dokumentaatiossa ja kirjeenvaihdossa esiintyi "auroli", "oksiliini", "polttoaine T", mutta ei tunnettu vetyperoksidi.

Kaaviokaavio höyry-kaasuturbiinilaitoksesta, joka toimii "kylmässä" syklissä: 1 - potkuri; 2 - vähennysventtiili; 3 - turbiini; 4 - erotin; 5 - hajoamiskammio; 6 - ohjausventtiili; 7- sähköinen peroksidiliuoksen pumppu; 8 - elastiset peroksidiliuoksen säiliöt; 9 - takaiskuventtiili peroksidien hajoamistuotteiden poistamiseen laidan yli.

Vuonna 1936 Walter esitteli sukellusvenelaivaston hallitukselle ensimmäisen asennuksen, joka toimi mainitulla periaatteella, jota melko korkeasta lämpötilasta huolimatta kutsuttiin "kylmäksi". Kompakti ja kevyt turbiini kehitti osastolla 4000 hv, mikä vastasi täysin suunnittelijan odotuksia.

Erittäin väkevän vetyperoksidiliuoksen hajoamisreaktion tuotteet syötettiin turbiiniin, joka pyöritti potkuria alennusvaihdelaatikon läpi ja purettiin sitten laidan yli.

Tällaisen ratkaisun ilmeisestä yksinkertaisuudesta huolimatta siihen liittyi ongelmia (ja kuinka voimme pärjätä ilman niitä!). Esimerkiksi todettiin, että pöly, ruoste, alkalit ja muut epäpuhtaudet ovat myös katalyyttejä ja nopeuttavat dramaattisesti (ja mikä pahempaa - arvaamattomasti) peroksidin hajoamista, mikä aiheuttaa räjähdysvaaran. Siksi peroksidiliuoksen varastointiin käytettiin synteettisestä materiaalista valmistettuja elastisia säiliöitä. Sellaiset säiliöt suunniteltiin sijoittavan kiinteän kappaleen ulkopuolelle, mikä mahdollisti välisen tilan vapaan tilavuuden tehokkaan hyödyntämisen ja lisäksi peroksidiliuoksen takaveden syntymisen yksikköpumpun eteen meriveden paineen vuoksi. .

Mutta toinen ongelma osoittautui paljon monimutkaisemmaksi. Pakokaasun sisältämä happi liukenee melko heikosti veteen ja petti veneen sijainnin jättäen pintaan kupliajäljen. Ja tämä huolimatta siitä, että "hyödytön" kaasu on alukselle elintärkeä aine, joka on suunniteltu pysymään syvyydessä mahdollisimman pitkään.

Ajatus hapen käyttämisestä polttoaineen hapettumisen lähteenä oli niin ilmeinen, että Walter aloitti kuumakierrosmoottorin rinnakkaissuunnittelun. Tässä versiossa hajotuskammioon syötettiin orgaanista polttoainetta, joka poltettiin aiemmin käyttämättömässä hapessa. Laitoksen teho kasvoi jyrkästi ja lisäksi jälki pieneni, koska palamistuote - hiilidioksidi - liukenee veteen paljon paremmin kuin happi.

Walter oli tietoinen "kylmän" prosessin puutteista, mutta sietää niitä, koska hän ymmärsi, että rakentavassa mielessä tällainen voimalaitos olisi verrattoman yksinkertaisempi kuin "kuuma" sykli, mikä tarkoittaa, että voit rakentaa vene paljon nopeammin ja esittele sen edut ...

Vuonna 1937 Walter raportoi kokeidensa tuloksista Saksan laivaston johdolle ja vakuutti kaikille mahdollisuuden luoda sukellusveneitä höyry-kaasuturbiinilaitteistoilla ennennäkemättömällä yli 20 solmun sukellusnopeudella. Kokouksen tuloksena päätettiin luoda kokeellinen sukellusvene. Sen suunnitteluprosessissa ratkaistiin kysymyksiä, jotka eivät liittyneet vain epätavallisen voimalaitoksen käyttöön.

Joten vedenalaisen radan suunnittelunopeus teki aiemmin käytetyistä rungon muodoista mahdottomia hyväksyä. Täällä merimiehiä auttoivat lentokonevalmistajat: useita runkomalleja testattiin tuulitunnelissa. Lisäksi hallittavuuden parantamiseksi käytimme Junkers-52 lentokoneen peräsimien mallia kaksoisperäsimet.

Vuonna 1938 Kielissä laskettiin maailman ensimmäinen kokeellinen sukellusvene, jossa oli vetyperoksidivoimala, jonka uppouma on 80 tonnia, nimetty V-80. Vuonna 1940 suoritetut testit hämmästyttivät kirjaimellisesti - suhteellisen yksinkertainen ja kevyt turbiini, jonka kapasiteetti on 2000 hv. antoi sukellusveneen kehittää 28,1 solmun nopeuden veden alla! Totta, tällaisesta ennennäkemättömästä nopeudesta jouduttiin maksamaan mitättömällä matkamatkalla: vetyperoksidivarat riittivät puoleentoista kahteen tuntiin.

Saksalle toisen maailmansodan aikana sukellusveneet olivat strategisia, koska vain niiden avulla oli mahdollista aiheuttaa konkreettista vahinkoa Englannin taloudelle. Siksi jo vuonna 1941 aloitettiin kehittäminen ja sitten V-300-sukellusveneen rakentaminen höyry-kaasuturbiinilla, joka toimii "kuumalla" syklillä.

Kaaviokaavio höyry-kaasuturbiinilaitoksesta, joka toimii "kuumalla" syklillä: 1 - potkuri; 2 - vähennysventtiili; 3 - turbiini; 4 - soutusähkömoottori; 5 - erotin; 6 - palotila; 7 - sytytyslaite; 8 - sytytysputken venttiili; 9 - hajoamiskammio; 10 - venttiili injektorien kytkemiseksi päälle; 11 - kolmikomponenttinen kytkin; 12 - nelikomponenttinen säädin; 13 - pumppu vetyperoksidiliuokselle; 14 - polttoainepumppu; 15 - vesipumppu; 16 - kondenssiveden jäähdytin; 17 - lauhdepumppu; 18 - sekoituslauhdutin; 19 - kaasun kerääjä; 20 - hiilidioksidikompressori

V-300-veneessä (tai U-791:ssä - hän sai sellaisen kirjain-digitaalisen nimityksen) oli kaksi propulsiojärjestelmää (tarkemmin kolme): Walter-kaasuturbiini, dieselmoottori ja sähkömoottorit. Tällainen epätavallinen hybridi ilmestyi sen ymmärtämisen seurauksena, että turbiini on itse asiassa jälkipoltinmoottori. Polttoainekomponenttien korkea kulutus teki pitkien "joutokäyntien" ylittämisen tai hiljaisen "hiippauksen" vihollisaluksille yksinkertaisesti epätaloudellisen. Mutta hän oli yksinkertaisesti välttämätön nopeasti poistumaan hyökkäyspaikasta, vaihtamaan hyökkäyspaikkaa tai muissa tilanteissa, kun se "haisi paistetulta".

U-791 ei koskaan valmistunut, mutta se asetti heti neljä kokeellista taistelusukellusvenettä kahdesta sarjasta - Wa-201 (Wa - Walter) ja Wk-202 (Wk - Walter Krupp) eri laivanrakennusyhtiöiltä. Voimalaitostensa suhteen ne olivat identtisiä, mutta erosivat peräpehmusteelta ja joistakin ohjaamon ja rungon muodoista. Vuonna 1943 alkoivat heidän testinsä, jotka olivat vaikeita, mutta vuoden 1944 loppuun mennessä. kaikki suuret tekniset ongelmat olivat ohi. Erityisesti U-792 (Wa-201-sarja) testattiin koko matka-alueella, kun vetyperoksidin 40 tonnin varassa se meni jälkipolttimen alle lähes neljäksi ja puoleksi tunniksi ja säilytti nopeuden 19,5 solmua neljän tunnin ajan.

Nämä luvut hämmästyttivät Kriegsmarinen johtajuutta niin, että odottamatta kokeellisten sukellusveneiden testauksen loppua tammikuussa 1943 teollisuudelle annettiin tilaus rakentaa 12 alusta kahta sarjaa - XVIIB ja XVIIG kerralla. 236/259 tonnin uppoumalla heillä oli diesel-sähköyksikkö, jonka kapasiteetti oli 210/77 hv, mikä mahdollisti liikkumisen 9/5 solmun nopeudella. Taistelutarpeen sattuessa kytkettiin päälle kaksi PGTU:ta, joiden kokonaiskapasiteetti oli 5000 hv, mikä mahdollisti 26 solmun vedenalaisen nopeuden kehittämisen.

Kuva kaavamaisesti, kaavamaisesti, mittakaavaa havainnoimatta, esittää sukellusveneen laitteen PGTU:lla (kuvassa on toinen kahdesta tällaisesta asennuksesta). Jotkut nimitykset: 5 - polttokammio; 6 - sytytyslaite; 11 - peroksidin hajotuskammio; 16 - kolmikomponenttinen pumppu; 17 - polttoainepumppu; 18 - vesipumppu (materiaalien mukaan http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/korabli_vmf_velikoy_otechestvennoy_voynyi_1972/v_nadejde_na_totalnuyu_voynu)

Lyhyesti sanottuna PSTU:n työ näyttää tältä. Kolmitoimista pumppua käytettiin syöttämään dieselpolttoainetta, vetyperoksidia ja puhdasta vettä 4-asentoisen säätimen kautta seoksen syöttämiseksi polttokammioon; kun pumppu käy nopeudella 24000 rpm. seoksen syöttö saavutti seuraavat määrät: polttoaine - 1,845 kuutiometriä / tunti, vetyperoksidi - 9,5 kuutiometriä / tunti, vesi - 15,85 kuutiometriä / tunti. Seoksen kolmen ilmoitetun komponentin annostelu suoritettiin käyttämällä 4-asentoista seoksensyötön säädintä painosuhteessa 1:9:10, joka sääteli myös neljättä komponenttia - merivettä, joka kompensoi seoksen eron. vetyperoksidin ja veden paino ohjauskammioissa. 4-asentoisen säätimen ohjauselementtejä käytettiin 0,5 hv:n sähkömoottorilla. ja tarvittava seoksen virtausnopeus.

4-asentoisen säätimen jälkeen vetyperoksidi tuli katalyyttiseen hajoamiskammioon tämän laitteen kannessa olevien reikien kautta; jonka seulalla oli katalyytti - noin 1 cm pitkiä keraamisia kuutioita tai putkimaisia ​​rakeita, jotka oli kyllästetty kalsiumpermanganaattiliuoksella. Höyrykaasu kuumennettiin 485 celsiusasteen lämpötilaan; 1 kg katalyyttielementtejä kulki jopa 720 kg vetyperoksidia tunnissa 30 ilmakehän paineessa.

Hajotuskammion jälkeen se meni korkeapaineiseen polttokammioon, joka oli valmistettu vahvasta karkaistusta teräksestä. Tulokanavina toimi kuusi suutinta, joiden sivureiät palvelivat höyryn ja kaasun kulkua ja keskimmäinen polttoainetta. Lämpötila kammion yläosassa saavutti 2000 celsiusastetta ja kammion alaosassa se putosi 550-600 asteeseen johtuen puhtaan veden ruiskutuksesta polttokammioon. Syntyneet kaasut syötettiin turbiiniin, minkä jälkeen käytetty höyry-kaasuseos pääsi turbiinin pesään asennettuun lauhduttimeen. Vesijäähdytysjärjestelmän avulla seoksen lämpötila poistoaukossa laski 95 asteeseen, lauhde kerättiin lauhdesäiliöön ja pääsi lauhteenpoistopumpun avulla merivesijääkaappiin, joissa käytettiin. merivettä jäähdytykseen, kun vene liikkui veden alla. Jääkaappien läpi kulkemisen seurauksena syntyneen veden lämpötila putosi 95 celsiusasteesta 35 celsiusasteeseen ja se palasi putkilinjaa pitkin puhtaana vedena polttokammioon. Höyry-kaasuseoksen jäännökset hiilidioksidin ja höyryn muodossa 6 ilmakehän paineessa otettiin lauhdesäiliöstä kaasunerottimella ja siirrettiin laidan yli. Hiilidioksidi liukeni suhteellisen nopeasti meriveteen jättämättä havaittavaa jälkeä veden pintaan.

Kuten näette, PSTU ei edes niin suositussa esityksessä näytä yksinkertaiselta laitteelta, joka vaati korkeasti koulutettujen insinöörien ja työntekijöiden osallistumista sen rakentamiseen. PSTU:n sukellusveneiden rakentaminen suoritettiin ehdottoman salassa. Aluksille sallittiin tiukasti rajoitettu henkilömäärä Wehrmachtin ylemmissä viranomaisissa sovittujen luetteloiden mukaisesti. Tarkastuspisteillä oli palomiehiksi naamioituneita santarmeja... Samalla tuotantokapasiteettia lisättiin. Jos vuonna 1939 Saksa tuotti 6 800 tonnia vetyperoksidia (80-prosenttisena liuoksena), niin vuonna 1944 - jo 24 000 tonnia, ja lisäkapasiteettia rakennettiin 90 000 tonnia vuodessa.

Ei vieläkään täysimittaisia ​​taistelusukellusveneitä PSTU:lta, ei kokemusta niiden taistelukäytöstä, Grand Admiral Doenitz lähetti:

Tulee päivä, jolloin julistan uuden sukellusvenesodan Churchillille. Vuoden 1943 iskut eivät rikkoneet sukellusvenelaivastoa. Hän on vahvempi kuin ennen. Vuosi 1944 tulee olemaan vaikea vuosi, mutta vuosi, joka tuo suurta menestystä.

Doenitzia toisti osavaltion radiokommentaattori Fritsche. Hän oli vieläkin suorapuheisempi ja lupasi kansakunnalle "kaiken sukellusvenesodan, johon osallistui täysin uusia sukellusveneitä, joita vastaan ​​vihollinen olisi avuton".

Mietin, muistiko Karl Doenitz nämä äänekkäät lupaukset niiden 10 vuoden aikana, jotka hänen täytyi olla Spandaun vankilassa Nürnbergin tuomioistuimen tuomiolla?

Näiden lupaavien sukellusveneiden finaali osoittautui valitettavaksi: koko ajan Walter PSTU:sta rakennettiin vain 5 (muiden lähteiden mukaan - 11) venettä, joista vain kolme testattiin ja kirjattiin laivaston taisteluvoimaan. Ilman miehistöä, he eivät tehneet yhtäkään taistelulähtöä, he joutuivat veden alle Saksan antautumisen jälkeen. Kaksi niistä, jotka upotettiin matalalle alueelle Britannian miehitysvyöhykkeellä, nostettiin myöhemmin ja kuljetettiin: U-1406 Yhdysvaltoihin ja U-1407 Isoon-Britanniaan. Siellä asiantuntijat tutkivat huolellisesti näitä sukellusveneitä, ja britit jopa suorittivat kenttäkokeita.

Natsien perintö Englannissa...

Englantiin kuljetettuja Walterin veneitä ei romutettu. Päinvastoin, katkera kokemus molemmista aiemmista maailmansodista merellä juurrutti britteihin vakaumuksen sukellusveneiden vastaisten joukkojen ehdottomasta tärkeydestä. Admiraliteetti pohti muun muassa erityisen sukellusveneiden vastaisen sukellusveneen luomista. Sen piti sijoittaa heidät vihollisen tukikohtien lähetyksiin, joissa heidän oli tarkoitus hyökätä merelle lähteviä vihollisen sukellusveneitä vastaan. Mutta tätä varten sukellusveneiden vastaisilla sukellusveneillä itsellään oli oltava kaksi tärkeää ominaisuutta: kyky pysyä piilossa vihollisen nenän alla pitkään ja kehittää suurta nopeutta ainakin lyhyen aikaa lähestyäkseen nopeasti vihollista ja hyökätäkseen häntä yhtäkkiä. Ja saksalaiset antoivat heille hyvän alun: RPD ja kaasuturbiini. Suurin huomio kiinnitettiin Permin osavaltion teknilliseen yliopistoon, täysin autonomisena järjestelmänä, joka lisäksi tarjosi siihen aikaan todella upeita vedenalaisia ​​nopeuksia.

Saksalainen U-1407 saattoi Englantiin saksalaisen miehistön toimesta, jota varoitettiin kuolemanrangaistuksesta mahdollisen sabotoinnin sattuessa. Sinne vietiin myös Helmut Walter. Kunnostettu U-1407 kirjattiin merivoimiin nimellä "Meteoriitti". Hän palveli vuoteen 1949, jonka jälkeen hänet poistettiin laivastosta ja vuonna 1950 purettiin metallia varten.

Myöhemmin, 1954-55. britit rakensivat kaksi samanlaista kokeellista sukellusvenettä "Explorer" ja "Excalibur" oman suunnittelunsa. Muutokset koskivat kuitenkin vain ulkoasua ja sisäistä ulkoasua, sillä PSTU:ssa se säilyi käytännössä alkuperäisessä muodossaan.

Molemmista veneistä ei koskaan tullut Englannin laivaston minkään uuden esivanhempia. Ainoa saavutus oli Explorerin testeissä saadut 25 upotettua solmua, jotka antoivat briteille tekosyyn trumpetoida koko maailmaa heidän tärkeysjärjestyksessään tälle maailmanennätykselle. Tämän levyn hinta oli myös ennätys: jatkuvat viat, ongelmat, tulipalot, räjähdykset johtivat siihen, että he viettivät suurimman osan ajastaan ​​telakoilla ja korjaamoilla kuin kampanjoissa ja testeissä. Eikä tässä lasketa puhtaasti taloudellista puolta: yksi "Explorerin" juoksutunti maksoi 5 000 puntaa, mikä tuolloin vastaa 12,5 kiloa kultaa. Heidät suljettiin pois laivastosta vuosina 1962 ("Explorer") ja 1965 ("Excalibur") yhden brittiläisen sukellusveneen murhaava luonnehdinta: "Paras asia vetyperoksidin kanssa on saada mahdolliset vastustajat kiinnostumaan siitä!"

...ja Neuvostoliitossa]
Neuvostoliitto, toisin kuin liittolaiset, ei saanut XXVI-sarjan veneitä, aivan kuten he eivät saaneet teknistä dokumentaatiota näihin kehitykseen: "liittolaiset" pysyivät uskollisina itselleen, salaten jälleen kerran. Mutta oli tietoa ja melko laajaa tietoa näistä Hitlerin epäonnistuneista innovaatioista Neuvostoliitossa. Koska Venäjän ja Neuvostoliiton kemistit ovat aina olleet maailman kemian tieteen eturintamassa, päätös tutkia tällaisen mielenkiintoisen moottorin ominaisuuksia puhtaasti kemiallisesti tehtiin nopeasti. Tiedustelupalvelut onnistuivat löytämään ja kokoamaan ryhmän saksalaisia ​​asiantuntijoita, jotka olivat aiemmin työskennelleet tällä alueella ja ilmaisivat halunsa jatkaa niitä entisen vihollisen parissa. Erityisesti tällaisen toiveen ilmaisi yksi Helmut Walterin varajäsenistä, eräs Franz Statecki. Statecki ja ryhmä "teknistä tiedustelupalvelua" sotateknologian viennissä Saksasta amiraali L.A.:n johdolla. Korshunov löysi Saksasta yrityksen "Bruner-Kanis-Raider", joka oli osakkuusyhtiö Walterin turbiiniyksiköiden valmistuksessa.

Kopioida saksalainen sukellusvene Walterin voimalaitoksella ensin Saksassa ja sitten Neuvostoliitossa A.A.:n johdolla. Antipinin "Bureau of Antipin" perustettiin, organisaatio, josta muodostettiin sukellusveneiden pääsuunnittelijan (kapteeni I luokan AA Antipin) ponnisteluilla LPMB "Rubin" ja SPMB "Malakhit".

Toimiston tehtävänä oli tutkia ja toistaa saksalaisten saavutuksia uusilla sukellusveneillä (diesel-, sähkö-, höyry- ja kaasuturbiinilla), mutta päätehtävänä oli toistaa saksalaisten sukellusveneiden nopeudet Walter-syklillä.

Tehtyjen töiden tuloksena oli mahdollista palauttaa dokumentaatio kokonaan, valmistaa (osittain saksalaisista, osittain uusista yksiköistä) ja testata XXVI-sarjan saksalaisten veneiden höyry-kaasuturbiiniasennukset.

Sen jälkeen päätettiin rakentaa Neuvostoliiton sukellusvene Walter-moottorilla. Walter PSTU:n sukellusveneiden kehittämisen teema nimettiin Project 617:ksi.

Alexander Tyklin, kuvaillen Antipinin elämäkertaa, kirjoitti:

”...Se oli ensimmäinen sukellusvene Neuvostoliitossa, joka ylitti vedenalaisen nopeuden 18 solmun arvon: 6 tunnin sisällä sen vedenalainen nopeus oli yli 20 solmua! Runko kaksinkertaisti upotussyvyyden eli 200 metrin syvyyteen. Mutta uuden sukellusveneen tärkein etu oli sen voimalaitos, joka oli tuolloin hämmästyttävä innovaatio. Eikä ollut sattuma, että akateemikot I.V. vierailivat tällä veneellä. Kurchatov ja A.P. Aleksandrov - valmistautuessaan ydinsukellusveneiden luomiseen, he eivät voineet olla tutustumatta Neuvostoliiton ensimmäiseen sukellusveneeseen turbiiniasennuksella. Myöhemmin monia suunnitteluratkaisuja lainattiin ydinvoimaloiden kehittämisessä ... "

Suunniteltaessa S-99:ää (tämä vene sai tämän numeron) otettiin huomioon sekä Neuvostoliiton että ulkomaiset kokemukset yksittäisten moottoreiden luomisesta. Esiluonnosprojekti valmistui vuoden 1947 lopussa. Veneessä oli 6 osastoa, turbiini oli suljetussa ja asumattomassa 5. osastossa, PSTU:n ohjauspaneeli, dieselgeneraattori ja apumekanismit asennettiin neljänteen, jossa oli myös erikoisikkunat turbiinin tarkkailua varten. Polttoaineena oli vetyperoksidia 103 tonnia, dieselpolttoainetta 88,5 tonnia ja turbiinin erikoispolttoainetta 13,9 t. Kaikki komponentit olivat erikoispusseissa ja -säiliöissä vahvan kotelon ulkopuolella. Uutta, toisin kuin Saksan ja Ison-Britannian kehityksessä, oli mangaanioksidin MnO2 käyttö katalyyttinä, ei kalium(kalsium)permanganaatti. Kiinteänä aineena sitä levitettiin helposti ritiloihin ja verkkoihin, se ei eksynyt työprosessissa, vei paljon vähemmän tilaa kuin liuokset eikä hajoanut ajan myötä. Kaikissa muissa suhteissa PSTU oli kopio Walterin moottorista.

S-99:ää pidettiin alusta alkaen kokeellisena. Siinä harjoiteltiin suureen vedenalaiseen nopeuteen liittyvien asioiden ratkaisua: rungon muoto, ohjattavuus, liikkeen vakaus. Sen toiminnan aikana kertynyt tieto mahdollisti ensimmäisen sukupolven ydinvoimalaivojen järkevän suunnittelun.

Vuosina 1956 - 1958 suunniteltiin suuria veneitä projekti 643, joiden pintasiirtymä oli 1865 tonnia ja jo kahdella PGTU:lla, joiden piti antaa veneelle 22 solmun vedenalainen nopeus. Ensimmäisten ydinvoimaloilla varustettujen Neuvostoliiton sukellusveneiden luonnoksen luomisen yhteydessä hanke kuitenkin suljettiin. Mutta PSTU S-99 -veneiden tutkimukset eivät pysähtyneet, vaan ne siirrettiin valtavirtaan pohtimaan mahdollisuutta käyttää Walter-moottoria jättiläismäisessä T-15-torpedossa atomipanoksella, jota kehitettiin Saharovin ehdottamassa. laivastotukikohtien ja Yhdysvaltain satamien tuhoaminen. T-15:n piti olla 24 metriä pitkä, vedenalaisen kantomatkan jopa 40-50 mailia, ja siinä oli oltava lämpöydinkärki, joka pystyi aiheuttamaan keinotekoisen tsunamin tuhoamaan Yhdysvaltojen rannikkokaupunkeja. Onneksi myös tämä projekti hylättiin.

Vetyperoksidin vaara ei jäänyt vaikuttamaan Neuvostoliiton laivastoon. 17. toukokuuta 1959 siinä tapahtui onnettomuus - räjähdys konehuoneessa. Vene ei ihmeen kautta kuollut, mutta sen entisöintiä pidettiin sopimattomana. Vene luovutettiin romuttavaksi.

Tulevaisuudessa PSTU ei yleistynyt sukellusveneiden rakentamisessa Neuvostoliitossa tai ulkomailla. Ydinvoiman kehitys on mahdollistanut tehokkaampien sukellusveneiden, jotka eivät vaadi happea, ongelman ratkaisemisen.

Jatkuu…

Ctrl Tulla sisään

Täplikäs Osh S bku Korosta teksti ja paina Ctrl + Enter

Käyttö: polttomoottoreissa, erityisesti menetelmässä parantaa polttoaineiden palamista hiilivetyyhdisteiden kanssa. Keksinnön olemus: menetelmä mahdollistaa 10-80 tilavuuden lisäämisen. % peroksidia tai peroksoyhdistettä. Koostumus annetaan erillään polttoaineesta. 1 vp f-ly, 2 välilehteä.

Menetelmä ja nestekoostumus hiilivetyyhdisteiden palamisen käynnistämiseksi ja optimoimiseksi sekä haitallisten yhdisteiden pitoisuuden vähentämiseksi pakokaasuissa ja päästöissä Keksintö koskee menetelmää ja nestekoostumusta hiilivetyyhdisteiden palamisen käynnistämiseksi ja optimoimiseksi sekä haitallisten yhdisteiden pitoisuuden vähentämiseksi pakokaasuissa ja päästöissä, jossa peroksidia tai peroksoyhdistettä sisältävää nestemäistä koostumusta syötetään palamisilmaan tai polttoaine-ilma-seos. Keksinnön tausta. Viime vuosina ympäristön saastumiseen ja korkeaan energiankulutukseen on kiinnitetty entistä enemmän huomiota erityisesti metsien dramaattisen häviämisen vuoksi. Pakokaasut ovat kuitenkin aina olleet ongelma kaupunkikeskuksissa. Huolimatta moottoreiden ja lämmitystekniikan jatkuvasta parantamisesta pienemmillä päästöillä tai pakokaasuilla, autojen ja polttolaitosten lisääntyminen on johtanut pakokaasujen kokonaismäärän kasvuun. Epätäydellinen palaminen on pakokaasujen ja korkean energiankulutuksen ensisijainen syy. Palamisprosessikaavio, sytytysjärjestelmän hyötysuhde, polttoaineen ja ilma-polttoaineseoksen laatu määräävät palamistehokkuuden sekä palamattomien ja vaarallisten yhdisteiden pitoisuuden kaasuissa. Näiden yhdisteiden pitoisuuden vähentämiseksi käytetään erilaisia ​​menetelmiä, esimerkiksi kierrätystä ja hyvin tunnettuja katalyyttejä, mikä johtaa pakokaasujen jälkipolttamiseen pääpalamisalueen ulkopuolella. Palaminen on hapen (O 2) kanssa yhdistymisreaktio lämmön vaikutuksesta. Yhdisteet, kuten hiili (C), vety (H2), hiilivedyt ja rikki (S), tuottavat riittävästi lämpöä ylläpitääkseen palamistaan, ja esimerkiksi typpi (N2) vaatii lämpöä hapettumaan. Korkeassa lämpötilassa 1200-2500 °C ja riittävässä happimäärässä saavutetaan täydellinen palaminen, jossa jokainen yhdiste sitoo suurimman määrän happea. Lopputuotteet ovat CO 2 (hiilidioksidi), H 2 O (vesi), SO 2 ja SO 3 (rikin oksidit) ja joskus NO ja NO 2 (typpioksidit, NO x). Rikki ja typen oksidit ovat vastuussa ympäristön happamoinnista, ne ovat vaarallisia hengitettynä ja erityisesti jälkimmäinen (NO x) imee palamisenergiaa. Voidaan tuottaa myös kylmiä liekkejä, esimerkiksi sininen värähtelevä kynttilänliekki, jossa lämpötila on vain noin 400 °C. Hapetus ei ole tässä täydellinen ja lopputuotteet voivat olla H 2 O 2 (vetyperoksidi), CO (hiilimonoksidi) ja mahdollisesti C (noki) ... Kaksi viimeksi mainittua yhdistettä, kuten NO, ovat haitallisia ja voivat antaa energiaa kokonaan palaessaan. Bensiini on seos raakaöljyn hiilivetyjä, joiden kiehumispisteet ovat välillä 40-200 °C. Se sisältää noin 2000 erilaista hiilivetyä, joissa on 4-9 hiiliatomia. Yksityiskohtainen polttoprosessi on erittäin monimutkainen myös yksinkertaisissa liitoksissa. Polttoainemolekyylit hajoavat pienemmiksi fragmenteiksi, joista suurin osa on ns. vapaita radikaaleja, ts. epävakaat molekyylit, jotka reagoivat nopeasti esimerkiksi hapen kanssa. Tärkeimmät radikaalit ovat atomihappi O, atomi vety H ja hydroksyyliradikaali OH. Jälkimmäinen on erityisen tärkeä polttoaineen hajoamisen ja hapettumisen kannalta, sekä suoraan lisäämällä että poistamalla vetyä, mikä johtaa veden muodostumiseen. Palamisen alkaessa vesi tulee reaktioon H 2 O + M ___ H + CH + M jossa M on toinen molekyyli, esimerkiksi typpi, tai kipinäelektrodin seinämä tai pinta, johon vesimolekyyli törmää kanssa. Koska vesi on erittäin vakaa molekyyli, se vaatii erittäin korkean lämpötilan hajoamaan. Parempi vaihtoehto on lisätä vetyperoksidia, joka hajoaa samalla tavalla H 2 O 2 + M ___ 2OH + M Tämä reaktio etenee paljon helpommin ja alhaisemmissa lämpötiloissa, erityisesti pinnoilla, joilla ilma/polttoaineseoksen syttyminen on helpompaa ja kontrolloidumpi. Pintareaktion positiivisena lisävaikutuksena on, että vetyperoksidi reagoi helposti seinillä ja sytytystulpassa olevan noen ja tervan kanssa muodostaen hiilidioksidia (CO 2 ), mikä johtaa puhtaampiin elektrodipintoihin ja parempaan syttymiseen. Vesi ja vetyperoksidi vähentävät suuresti CO-pitoisuutta pakokaasuissa seuraavan kaavion mukaisesti 1) CO + O 2 ___ CO 2 + O: aloitus 2) O: + H 2 O ___ 2OH haarautuminen 3) OH + CO ___ CO 2 + H kasvu 4) H + O 2 ___ OH + O; haarautuminen Reaktiosta 2) voidaan nähdä, että vesi toimii katalyyttinä ja muodostuu sitten uudelleen. Koska vetyperoksidi johtaa useita tuhansia kertoja korkeampaan OH-radikaalipitoisuuteen kuin vesi, vaihe 3) kiihtyy merkittävästi, mikä johtaa suurimman osan muodostuneesta CO:sta poistumiseen. Tämän seurauksena vapautuu lisäenergiaa palamisen ylläpitämiseksi. NO ja NO 2 ovat erittäin myrkyllisiä yhdisteitä ja ovat noin 4 kertaa myrkyllisempiä kuin CO. Akuutissa myrkytyksessä keuhkokudos vaurioituu. NO on ei-toivottu palamistuote. Veden läsnä ollessa NO hapettuu HNO 3:ksi ja aiheuttaa tässä muodossa noin puolet happamoinnista ja toinen puoli johtuu H 2 SO 4:stä. Lisäksi NO x voi hajottaa otsonia yläilmakehässä. Suurin osa NO:sta muodostuu hapen ja typen reaktion tuloksena ilmassa korkeissa lämpötiloissa, eikä se siksi riipu polttoaineen koostumuksesta. Muodostuneen PO x:n määrä riippuu palamisolosuhteiden ylläpidon kestosta. Jos lämpötilan lasku suoritetaan hyvin hitaasti, tämä johtaa tasapainoon kohtalaisen korkeissa lämpötiloissa ja suhteellisen alhaiseen NO:n pitoisuuteen. Seuraavia menetelmiä voidaan käyttää alhaisen NO-pitoisuuden saavuttamiseksi. 1. Polttoainerikkaan seoksen kaksivaiheinen poltto. 2. Matala palamislämpötila johtuen: a) suuresta ilmaylimäärästä,
b) voimakas jäähdytys,
c) palamiskaasujen kierrätys. Kuten liekin kemiallisessa analyysissä usein havaitaan, NO-pitoisuus liekissä on korkeampi kuin sen jälkeen. Tämä on O:n hajoamisprosessi. Mahdollinen reaktio:
CH 3 + NO ___ ... H + H 2O
Siten N2:n muodostumista tukevat olosuhteet, jotka antavat korkean CH3-pitoisuuden kuumassa polttoainerikkaassa liekissä. Kuten käytäntö osoittaa, polttoaineet, jotka sisältävät typpeä, esimerkiksi heterosyklisten yhdisteiden, kuten pyridiinin, muodossa antavat enemmän NO:ta. Eri polttoaineiden typen pitoisuus (arvioitu), %: Raakaöljy 0,65 Asfaltti 2,30 Raskaat bensiinit 1,40 Kevyet bensiinit 0,07 Kivihiili 1-2
SE-B-429.201 kuvaa nestemäistä koostumusta, joka sisältää 1-10 tilavuusprosenttia vetyperoksidia ja loppuosan vettä, alifaattista alkoholia, voiteluöljyä ja mahdollisesti korroosionestoainetta, jossa mainittu nestemäinen koostumus syötetään palamisilmaan tai ilma/polttoaineseokseen. Näin pienellä vetyperoksidipitoisuudella muodostuvien OH-radikaalien määrä ei riitä reaktioon polttoaineen ja CO:n kanssa. Lukuun ottamatta formulaatioita, jotka saavat polttoaineen syttymään itsestään, tässä saavutettu hyödyllinen vaikutus on pieni verrattuna pelkkään veden lisäämiseen. Julkaisussa DE-A-2 362 082 kuvataan hapettimen, kuten vetyperoksidin, lisäämistä palamisen aikana, mutta vetyperoksidi hajotetaan vedeksi ja hapeksi katalyytin avulla ennen kuin se viedään palamisilmaan. Esillä olevan keksinnön tarkoitus ja tärkeimmät piirteet. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on parantaa palamista ja vähentää haitallisten pakokaasujen päästöjä polttoprosesseista, joissa käytetään hiilivetyyhdisteitä, parantamalla palamisen alkamista ja ylläpitämällä optimaalista ja täydellistä palamista niin hyvissä olosuhteissa, että haitalliset pakokaasut vähenevät suuresti. Tämä saavutetaan siten, että palamisilmaan tai ilma-polttoaineseokseen syötetään peroksidi- tai peroksoyhdistettä ja vettä sisältävä nestemäinen koostumus, jossa nestemäinen koostumus sisältää 10-80 tilavuus-% peroksidia tai peroksoyhdistettä. Alkalisissa olosuhteissa vetyperoksidi hajoaa hydroksyyliradikaaleiksi ja peroksidi-ioneiksi seuraavan kaavion mukaisesti:
H 2 O 2 + HO 2 ___ HO + O 2 + H 2 O
Syntyvät hydroksyyliradikaalit voivat reagoida keskenään, peroksidi-ionien tai vetyperoksidin kanssa. Näiden alla esitettyjen reaktioiden seurauksena muodostuu vetyperoksidia, kaasumaista happi- ja hydroperoksidiradikaaleja:
HO + HO ___ H 2 O 2
HO + O ___ 3 O 2 + OH -
HO + H 2 O 2 ___ HO 2 + H 2 O Tiedetään, että peroksidiradikaalien pKa on 4,88 0,10, mikä tarkoittaa, että kaikki hydroperoksiradikaalit dissosioituvat peroksidi-ioneiksi. Peroksidi-ionit voivat myös reagoida vetyperoksidin kanssa, keskenään tai siepata tuloksena olevan singlettihapen. 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 kcal. Siten muodostuu kaasumaista happea, hydroksyyliradikaaleja, singlettihappea, vetyperoksidia ja triplettihappea, joiden energian vapautuminen on 22 kcal. Vahvistettiin myös, että vetyperoksidin katalyyttisen hajoamisen aikana läsnä olevat raskasmetalli-ionit muodostavat hydroksyyliradikaaleja ja peroksidi-ioneja. Nopeusvakiot on raportoitu, kuten seuraavat tyypillisille maaöljyalkaaneille. N-oktaanin vuorovaikutuksen nopeusvakiot H:n, O:n ja OH:n kanssa. k = A exp / E / RT Reaktio 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
Tästä esimerkistä näemme, että OH-radikaalien hyökkäys etenee nopeammin ja alemmassa lämpötilassa kuin H ja O. Reaktionopeusvakiolla CO + + OH _ CO 2 + H on epätavallinen lämpötilariippuvuus negatiivisen aktivointienergian ja korkean lämpötilakerroin. Se voidaan kirjoittaa seuraavasti: 4,4 x 10 6 x T 1,5 exp / 3,1 / RT. Reaktionopeus on lähes vakio ja yhtä suuri kuin noin 10 11 cm3/mol s lämpötiloissa alle 1000 noin K, so. huoneenlämpöön asti. Yli 1000 °K:n lämpötilassa reaktionopeus kasvaa useita kertoja. Tästä johtuen reaktio hallitsee täysin CO:n muuttumista CO 2:ksi hiilivetyjen palamisen aikana. Siksi CO:n varhainen ja täydellinen palaminen parantaa lämpötehokkuutta. Esimerkki, joka havainnollistaa O 2:n ja OH:n välistä antagonismia, on NH 3 —H 2 O 2 —NO -reaktio, jossa H 2 O 2:n lisääminen johtaa NO x:n vähenemiseen 90 % hapettomassa ympäristössä. Jos O 2 on läsnä, niin jopa vain 2 % PO x väheneminen vähenee huomattavasti. Esillä olevan keksinnön mukaisesti H202:ta käytetään muodostamaan OH-radikaaleja, jotka dissosioituvat noin 500 °C:ssa. Niiden elinikä on enintään 20 ms. Etanolin normaalissa palamisessa 70 % polttoaineesta kuluu reaktioon OH-radikaalien kanssa ja 30 % - H-atomien kanssa. Esillä olevassa keksinnössä, jossa OH-radikaaleja muodostuu jo palamisen alkamisvaiheessa, palaminen paranee dramaattisesti polttoaineen välittömän hyökkäyksen ansiosta. Kun lisätään nestemäistä koostumusta, jossa on korkea vetyperoksidipitoisuus (yli 10 %), OH-radikaaleja on tarpeeksi hapettamaan välittömästi muodostuva CO. Pienemmillä vetyperoksidipitoisuuksilla muodostuneet OH-radikaalit eivät riitä vuorovaikutukseen polttoaineen ja CO:n kanssa. Nestekoostumus syötetään siten, että nestesäiliön ja polttokammion välillä ei tapahdu kemiallista reaktiota, ts. vetyperoksidin hajoaminen vedeksi ja kaasumaiseksi hapeksi ei tapahdu, ja neste ilman muutoksia pääsee suoraan paloalueelle tai esikammioihin, joissa nesteen ja polttoaineen seos syttyy pääpolttokammion ulkopuolella. Riittävän korkealla vetyperoksidipitoisuudella (noin 35 %) voi tapahtua polttoaineen itsestään syttyminen ja palamisen ylläpitäminen. Nesteen ja polttoaineen seoksen syttyminen voi tapahtua itsestään syttyneenä tai koskettamalla katalyyttipintaa, jossa sulaketta tai vastaavaa ei tarvita. Sytytys voidaan suorittaa lämpöenergialla, esimerkiksi sytyttimellä, keräämällä lämpöä, avotulella ja vastaavilla. Alifaattisen alkoholin sekoittaminen vetyperoksidiin voi käynnistää spontaanin palamisen. Tämä on erityisen hyödyllistä esikammiojärjestelmässä, jossa vetyperoksidin ja alkoholin sekoittuminen voidaan estää ennen kuin ne saavuttavat esikammioon. Jos jokainen sylinteri on varustettu ruiskutusventtiilillä nestemäistä koostumusta varten, saavutetaan erittäin tarkka ja kaikkiin käyttöolosuhteisiin sovitettu nesteannostelu. Ruiskutusventtiilejä säätelevän ohjauslaitteen ja erilaisten moottoriin kytkettyjen anturien avulla, jotka toimittavat ohjauslaitteeseen signaaleja moottorin akselin asennosta, moottorin nopeudesta ja kuormituksesta sekä mahdollisesti sytytyslämpötilasta, voidaan saavuttaa peräkkäinen ruiskutus ja ruiskutusventtiilien avaamisen ja sulkemisen synkronointi ja nesteen annostelu ei vain kuormituksen ja tarvittavan tehon mukaan, vaan myös moottorin nopeuden ja ruiskutetun ilman lämpötilan mukaan, mikä johtaa hyvään liikkumiseen kaikki ehdot. Nestemäinen seos korvaa jossain määrin ilmansyöttöä. Suuri määrä testejä on suoritettu veden ja vetyperoksidin seosten (23 % ja 35 %, vastaavasti) vaikutuseron määrittämiseksi. Valitut kuormat vastaavat ajoa nopeilla teillä ja kaupungeissa. Testattiin B20E-moottoria vesijarrulla. Moottori lämmitettiin ennen testausta. Kun moottoria kuormitetaan suurella nopeudella, NO x-, CO- ja HC-päästöt lisääntyvät, kun vetyperoksidi korvataan vedellä. NOx-pitoisuus pienenee vetyperoksidin määrän kasvaessa. Vesi vähentää myös NO x:ää, mutta tämä kuorma vaatii 4 kertaa enemmän vettä kuin 23 % vetyperoksidi samaan NO x:n pelkistykseen. Kaupungin liikennekuormalla syötetään ensin 35 % vetyperoksidia, kun taas moottorin nopeus ja vääntömomentti kasvavat hieman (20-30 rpm / 0,5-1 nM). Vaihdettaessa 23 % vetyperoksidiin moottorin vääntömomentti ja nopeus pienenevät samalla, kun NO x -pitoisuus kasvaa. Puhdasta vettä syötettäessä moottoria on vaikea pitää pyörimässä. HC-pitoisuus nousee jyrkästi. Siten vetyperoksidi parantaa palamista ja vähentää samalla NOx-pitoisuutta. Ruotsin moottori- ja liikennetarkastusviraston SAAB 900i- ja VoIvo 760 Turbo -malleille tehdyt testit 35-prosenttisella vetyperoksidilla ja ilman polttoaineeseen lisättyä polttoainetta antoivat seuraavat tulokset CO-, HC-, NO x- ja CO 2 -päästöille. Tulokset on esitetty prosentteina vetyperoksidilla saaduista arvoista suhteessa tuloksiin ilman seosta (taulukko 1). Volvo 245 G14FK / 84:llä joutokäynnillä testattaessa CO-pitoisuus oli 4 % ja HC-pitoisuus 65 ppm ilman ilmapulsaatiota (pakokaasujen puhdistus). 35-prosenttiseen vetyperoksidiliuokseen sekoitettuna CO-pitoisuus laski 0,05 prosenttiin ja HC-pitoisuus 10 ppm:iin. Sytytysaika oli 10° ja joutokäynti 950 rpm molemmissa tapauksissa. Testeissä, jotka suoritettiin Norwegian Marine Institute of Technology A/S:ssä Trondheimissa, HC-, CO- ja NOx-päästöt tarkastettiin ECE-säännön N 15.03 mukaiselle Volvo 760 Turbolle lämpimällä moottorilla, käynnistettiin 35-prosenttisella vetyperoksidilla tai ilman sitä. liuos palamiseen (taulukko 2). Yllä oleva koskee vain vetyperoksidin käyttöä. Samanlainen vaikutus voidaan saavuttaa myös muilla peroksideilla ja peroksoyhdisteillä, sekä epäorgaanisilla että orgaanisilla. Nestemäinen koostumus voi peroksidin ja veden lisäksi sisältää myös jopa 70 % alifaattista alkoholia, jossa on 1-8 hiiliatomia, ja jopa 5 % öljyä, joka sisältää korroosionestoainetta. Polttoaineeseen sekoitetun nestekoostumuksen määrä voi vaihdella muutamasta kymmenesosasta nestekoostumuksesta polttoaineen määrään useisiin satoihin %. Suuria määriä käytetään esimerkiksi heikosti syttyviin polttoaineisiin. Nestemäistä koostumusta voidaan käyttää polttomoottoreissa ja muissa polttoprosesseissa, joissa käytetään hiilivetyjä, kuten öljyä, hiiltä, ​​biomassaa jne., polttouuneissa täydellisemmän palamisen saavuttamiseksi ja haitallisten yhdisteiden pitoisuuden vähentämiseksi päästöissä.

Väite

1. MENETELMÄ PARANNUN PALON VARMISTAMISEKSI HIILIVYYHDISTEIDEN OSALLISTUMISELLA, jossa peroksidi- tai peroksoyhdisteitä ja vettä sisältävä nestemäinen koostumus johdetaan vastaavasti ilmaan palamista varten tai polttoaine-ilmaseokseen, tunnettu siitä, että haitallisten yhdisteiden pitoisuus pakokaasussa, nestemäiset päästöt koostumus sisältää 10 - 60 tilavuutta. % peroksidia tai peroksoyhdistettä ja se syötetään suoraan ja erillään polttoaineesta polttokammioon ilman peroksidin tai peroksoyhdisteen alustavaa hajoamista tai se johdetaan esikammioon, jossa polttoaineen ja nestekoostumuksen seos sytytetään palotilan ulkopuolella. pääpolttokammio. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esikammioon syötetään erikseen alifaattista alkoholia, joka sisältää 1 - 8 hiiliatomia.

Ensimmäinen näyte nestemäistä polttoainetta käyttävästä rakettimoottoristamme (LRE), joka toimii kerosiinilla ja erittäin väkevällä vetyperoksidilla, on koottu ja valmis testattavaksi Moskovan ilmailuinstituutin osastolla.

Kaikki alkoi noin vuosi sitten 3D-mallien luomisesta ja suunnitteludokumentaation julkaisemisesta.

Lähetimme valmiit piirustukset useille urakoitsijoille, mukaan lukien pääkumppanimme metallintyöstössä ArtMekhille. Kaikki kammioon liittyvät työt tehtiin päällekkäin, ja injektorien valmistus vastaanotettiin yleensä useilta toimittajilta. Valitettavasti joudumme kohtaamaan näennäisen yksinkertaisten metallituotteiden valmistamisen kaiken monimutkaisuuden.

Erityisesti paljon vaivaa jouduttiin käyttämään keskipakosuuttimiin ruiskuttamaan polttoainetta kammioon. Osion 3D-mallissa ne näkyvät sylintereinä, joiden päässä on siniset mutterit. Ja tältä ne näyttävät metallissa (yksi suuttimista on esitetty löysällä mutterilla, lyijykynä annetaan mittakaavassa).

Olemme jo kirjoittaneet suuttimien testeistä. Tämän tuloksena valittiin seitsemän kymmenistä suuttimista. Kerosiini tulee kammioon niiden kautta. Itse kerosiinisuuttimet on rakennettu kammion yläosaan, joka on hapettimen kaasutin - alue, jossa vetyperoksidi kulkee kiinteän katalyytin läpi ja hajoaa vesihöyryksi ja hapeksi. Sitten tuloksena oleva kaasuseos tulee myös rakettimoottorin kammioon.

Ymmärtääksesi, miksi suuttimien valmistus on aiheuttanut tällaisia ​​vaikeuksia, sinun on katsottava sisälle - suutinkanavan sisällä on ruuvipyörre. Toisin sanoen suuttimeen tuleva kerosiini ei vain virtaa tasaisesti alaspäin, vaan pyörii. Ruuvipyörittimessä on monia pieniä osia, ja niiden rakojen leveys, joiden läpi kerosiini virtaa ja suihkuttaa kammioon, riippuu siitä, kuinka tarkasti ne voidaan pitää mitoissaan. Mahdollisia tuloksia - "ei nestettä virtaa suuttimen läpi ollenkaan" "ruiskutetaan tasaisesti kaikkiin suuntiin". Ihanteellinen tulos - kerosiinia ruiskutetaan ohuella kartiolla alaspäin. Jotain alla olevan kuvan kaltaista.

Siksi täydellisen suuttimen saaminen ei riipu vain valmistajan taidosta ja tunnollisuudesta, vaan myös käytetyistä laitteista ja lopulta asiantuntijan hienomotorisista taidoista. Useat testisarjat valmiille suuttimille eri paineilla antoivat mahdollisuuden valita ne, joiden ruiskutuskartio on lähellä ihannetta. Kuvassa on pyörre, joka ei läpäissyt valintaa.

Katsotaan miltä moottorimme näyttää metallissa. Tässä on nestemäisen polttoaineen rakettimoottorin kansi, jossa on linjat peroksidin ja kerosiinin syöttöä varten.

Jos nostat kantta, näet, että peroksidi pumpataan pitkän putken läpi ja kerosiini pumpataan lyhyen putken läpi. Lisäksi kerosiini jakautuu seitsemään reikään.

Kannen pohjaan on kiinnitetty kaasutin. Katsotaanpa asiaa kameran puolelta.

Se, mikä näyttää meille tästä pisteestä osan pohjana, on itse asiassa sen yläosa ja se kiinnitetään nestemäisen polttoaineen moottorin kanteen. Seitsemästä reiästä kerosiini kaadetaan kammioon suuttimien kautta, ja kahdeksannesta (vasemmalla, ainoa epäsymmetrisesti sijaitseva) peroksidi kaadetaan katalyyttiin. Tarkemmin sanottuna se ei kaadu suoraan, vaan erityisen levyn läpi, jossa on mikroreiät, jotka jakavat virtauksen tasaisesti.

Seuraavassa kuvassa tämä levy ja kerosiinisuuttimet on jo asetettu kaasuttimeen.

Lähes koko kaasuttimen vapaa tilavuus on kiinteä katalyytti, jonka läpi vetyperoksidi virtaa. Kerosiini virtaa suuttimien läpi sekoittumatta peroksidiin.

Seuraavassa kuvassa näkyy, että kaasutin on jo suljettu polttokammion puolelta kannella.

Seitsemän reiän läpi virtaa petroli erikoismuttereihin päätyen ja pienten reikien läpi kuuma höyrykaasu, ts. peroksidi on jo hajonnut hapeksi ja vesihöyryksi.

Nyt selvitetään, mihin ne virtaavat. Ja ne virtaavat polttokammioon, joka on ontto sylinteri, jossa kerosiini syttyy katalyytissä lämmitetyssä hapessa ja jatkaa palamista.

Kuumennetut kaasut tulevat suuttimeen, jossa ne kiihtyvät suuriin nopeuksiin. Tässä on suutin eri kulmista. Suuttimen suurta (konvergoivaa) osaa kutsutaan alikriittiseksi, sitten kriittinen osa menee ja sitten laajeneva osa on ylikriittinen.

Tämän seurauksena koottu moottori näyttää tältä.

Komea, eikö?

Ruostumattomasta teräksestä valmistettavasta rakettimoottorista tehdään vielä ainakin yksi kopio ja sitten siirrytään rakettimoottorin valmistukseen inconelista.

Huomaavainen lukija kysyy, mitä varten moottorin sivuilla olevat kiinnikkeet ovat? Nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottorimme on varustettu verholla - neste ruiskutetaan kammion seiniä pitkin, jotta se ei ylikuumene. Lennon aikana peroksidia tai kerosiinia (täsmennettävä testitulosten mukaan) rakettisäiliöistä virtaa verhoon. Telineen polttokokeiden aikana verhoon voidaan syöttää sekä kerosiinia ja peroksidia että vettä tai ei ollenkaan (lyhyissä testeissä). Nämä varusteet on tehty verhoa varten. Lisäksi on kaksi verhoa: toinen kammion jäähdyttämiseen, toinen suuttimen alikriittiselle osalle ja kurkun osalle.

Jos olet insinööri tai haluat vain tietää enemmän nestemäisen polttoaineen moottorin ominaisuuksista ja laitteesta, sinulle annetaan tekninen huomautus.

ZhRD-100S

Moottori on suunniteltu perussuunnittelun ja teknisten ratkaisujen penkkitestaukseen. Moottorin penkkitestit on suunniteltu vuodelle 2016.

Moottori toimii vakaalla korkealla kiehuvilla polttoainekomponenteilla. Arvioitu työntövoima merenpinnalla - 100 kgf, tyhjiössä - 120 kgf, laskettu ominaistyöntövoima merenpinnalla - 1840 m / s, tyhjiössä - 2200 m / s, laskettu ominaispaino - 0,040 kg / kgf. Moottorin todelliset ominaisuudet tarkistetaan testauksen aikana.

Moottori on yksikammioinen, koostuu kammiosta, sarjasta automaatiojärjestelmän yksiköitä, yksiköitä ja yleiskokoonpanon osia.

Moottori on kiinnitetty suoraan penkin tukielementteihin kammion yläosassa olevan laipan kautta.

Kameran perusparametrit
polttoaine:
- hapetin - PV-85
- polttoaine - TS-1
työntövoima, kgf:
- merenpinnalla - 100,0
- tyhjässä - 120,0
työntövoiman ominaisimpulssi, m/s:
- merenpinnalla - 1840
- tyhjässä - 2200
toinen kulutus, kg/s:
- hapettava aine - 0,476
- polttoaine - 0,057
polttoainekomponenttien painosuhde (O:G) - 8,43:1
hapettimen ylimääräinen kerroin - 1,00
kaasun paine, bar:
- polttokammiossa - 16
- suuttimen ulostuloosassa - 0,7
kammion paino, kg - 4,0
moottorin sisähalkaisija, mm:
- sylinterimäinen osa - 80,0
- suuttimen ulostulon alueella - 44.3

Kammio on esivalmistettu rakenne ja koostuu suutinpäästä, johon on integroitu hapetinkaasutin, sylinterimäisestä polttokammiosta ja profiloidusta suuttimesta. Kammioelementeissä on laipat ja ne on pultattu yhteen.

Päässä on 88 yksikomponenttista suihkuhapetinsuutinta ja 7 yksikomponenttista keskipakosuutinta. Suuttimet on järjestetty samankeskisiin ympyröihin. Jokaista polttoainesuutinta ympäröi kymmenen hapetinsuutinta, loput hapetinsuuttimet sijaitsevat ylätilassa.

Kammion jäähdytys on sisäinen, kaksivaiheinen, ja sen suorittaa neste (polttoaine tai hapetin, valinta tehdään penkkitestien tulosten perusteella), joka tulee kammion onteloon kahden verhohihnan - ylemmän ja alemman - kautta. Verhon ylempi hihna on tehty kammion sylinterimäisen osan alkuun ja se jäähdyttää kammion sylinterimäistä osaa, alempi on suuttimen alikriittisen osan alkuun ja jäähdyttää alikriittistä osaa. osa suuttimesta ja kriittisen osan alue.

Moottori käyttää polttoainekomponenttien itsesytytystä. Moottorin käynnistysprosessissa varmistetaan hapettimen pääsy polttokammioon. Hapettimen hajoamisen aikana kaasuttimessa sen lämpötila nousee 900 K:iin, mikä on huomattavasti korkeampi kuin TC-1-polttoaineen itsesyttymislämpötila ilmassa (500 K). Kuuman hapettimen ilmakehässä kammioon syötetty polttoaine syttyy itsestään, ja sitten palamisprosessi muuttuu itseään ylläpitäväksi.

Hapettimen kaasutin toimii erittäin väkevän vetyperoksidin katalyyttisen hajoamisen periaatteella kiinteän katalyytin läsnä ollessa. Vetyperoksidin (vesihöyryn ja kaasumaisen hapen seos) hajoamisen seurauksena muodostuva höyrykaasu on hapettava aine ja menee polttokammioon.

Kaasugeneraattorin pääparametrit
Komponentit:
- stabiloitu vetyperoksidi (pitoisuus painon mukaan), % - 85 ± 0,5
vetyperoksidin kulutus, kg / s - 0,476
ominaiskuorma, (kg / s vetyperoksidia) / (kg katalyyttiä) - 3,0
jatkuvan toiminnan aika, ei vähemmän, s - 150
höyrykaasun parametrit kaasuttimen ulostulossa:
- paine, bar - 16
- lämpötila, K - 900

Kaasutin on integroitu suuttimen pään rakenteeseen. Sen lasi, sisä- ja keskipohja muodostavat kaasuttimen ontelon. Pohjat on yhdistetty toisiinsa polttoainesuuttimilla. Pohjien välistä etäisyyttä säätelee lasin korkeus. Polttoainesuuttimien välinen tilavuus on täytetty kiinteällä katalyytillä.

Useimmat laitteet, jotka tuottavat energiaa palamisesta, käyttävät menetelmää polttaa polttoainetta ilmassa. On kuitenkin kaksi tapausta, joissa voi olla toivottavaa tai tarpeellista käyttää ilman, vaan erilaista hapettavaa ainetta: 1) kun on tarpeen tuottaa energiaa sellaisessa paikassa, jossa ilman saanti on rajoitettua, esimerkiksi veden alla. tai korkealla maanpinnan yläpuolella; 2) kun halutaan saada lyhyessä ajassa erittäin suuri määrä energiaa sen kompakteista lähteistä, esimerkiksi räjähteiden kuljettamisesta, lentokoneen lentoonlähtölaitteistoista (kiihdytin) tai raketteista. Joissakin tällaisissa tapauksissa on periaatteessa mahdollista käyttää ilmaa, joka on esipuristettu ja säilytetty sopivissa paineastioissa; tämä menetelmä on kuitenkin usein epäkäytännöllinen, koska sylinterien (tai muun tyyppisten varastointityyppien) paino on noin 4 kg per 1 kg ilmaa; nestemäisen tai kiinteän tuotteen säiliön paino on 1 kg / kg tai jopa vähemmän.

Tapauksessa, jossa käytetään pientä laitetta ja painopiste on suunnittelun yksinkertaisuudessa, esimerkiksi ampuma-aseen patruunoissa tai pienessä raketissa, käytetään kiinteää polttoainetta, joka sisältää polttoainetta ja hapetinta tiiviisti sekoitettuna. Nestemäiset polttoainejärjestelmät ovat monimutkaisempia, mutta niillä on kaksi erillistä etua verrattuna kiinteän polttoaineen järjestelmiin:

1. Neste voidaan varastoida kevyestä materiaalista koostuvassa astiassa ja pumpata polttokammioon, joka tarvitsee vain mitoittaa halutun palamisnopeuden saavuttamiseksi (tekniikka, jolla kiintoaineet ruiskutetaan polttokammioon korkeassa paineessa, on yleensä epätyydyttävä; siksi koko polttokammio kiinteän polttoaineen kuormituksen on oltava alusta alkaen polttokammiossa, jonka on siksi oltava suuri ja tukeva).
2. Sähköntuotantonopeutta voidaan vaihdella ja ohjata säätämällä nesteen virtausnopeutta vastaavasti. Tästä syystä nestemäisten hapettimien ja polttoaineiden yhdistelmiä käytetään erilaisissa suhteellisen suurissa raketimoottoreissa, sukellusveneiden moottoreissa, torpedoissa jne.

Ihanteellisella nestemäisellä hapettimella tulisi olla monia toivottavia ominaisuuksia, mutta kolme tärkeintä käytännön näkökulmasta ovat 1) huomattavan energiamäärän vapautuminen reaktion aikana, 2) suhteellinen iskunkesto ja korkeita lämpötiloja sekä 3) alhainen. valmistuskulut. Samalla on toivottavaa, että hapettimella ei ole syövyttäviä tai myrkyllisiä ominaisuuksia, että se reagoi nopeasti ja sillä on sopivat fysikaaliset ominaisuudet, esimerkiksi alhainen jäätymispiste, korkea kiehumispiste, korkea tiheys, alhainen viskositeetti jne. polttoaine , saavutettavissa oleva liekin lämpötila ja palamistuotteiden keskimääräinen molekyylipaino ovat erityisen tärkeitä. Ilmeisesti mikään kemiallinen yhdiste ei voi täyttää kaikkia ihanteellisen hapettimen vaatimuksia. Ja on hyvin vähän aineita, joilla on yleensä edes suunnilleen haluttu yhdistelmä ominaisuuksia, ja vain kolme niistä ovat löytäneet jonkin käyttökohteen: nestemäinen happi, väkevä typpihappo ja tiivistetty vetyperoksidi.

Vetyperoksidin haittapuolena on se, että se sisältää 100 % pitoisuudessakin vain 47 paino-% happea, jota voidaan käyttää polttoaineen polttamiseen, kun taas typpihapossa aktiivisen hapen pitoisuus on 63,5 % ja puhtaalla hapella jopa 100 %. käyttää. Tämän haitan kompensoi merkittävä lämmön vapautuminen vetyperoksidin hajoamisen aikana vedeksi ja hapeksi. Itse asiassa näiden kolmen hapettimen teho tai niiden painoyksikön kehittämät työntövoimat missä tahansa tietyssä järjestelmässä ja mille tahansa polttoainetyypille voivat erota enintään 10-20%, ja siksi yhden tai toisen hapettimen valinta. kaksikomponenttinen järjestelmä määräytyy yleensä muiden seikkojen perusteella. Vetyperoksidia energialähteenä toimitettiin ensimmäisen kerran Saksassa vuonna 1934, kun etsittiin uusia (ilmasta riippumattomia) energiamuotoja sukellusveneiden liikkumiseen. Tämä mahdollinen sotilaallinen sovellus stimuloi Münchenissä toimivan "Electrochemische Werke" -yhtiön (EW M.) menetelmän teollinen kehittäminen vetyperoksidin väkevöintiä varten korkean lujuuden vesiliuosten saamiseksi, joita voidaan kuljettaa ja varastoida hyväksyttävällä alhaisella hajoamisnopeudella. Aluksi valmistettiin 60-prosenttista vesiliuosta sotilaallisiin tarpeisiin, mutta myöhemmin tätä pitoisuutta nostettiin ja lopulta alettiin saada 85-prosenttista peroksidia. Erittäin väkevän vetyperoksidin saatavuuden lisääntyminen tämän vuosisadan 30-luvun lopulla johti sen käyttöön Saksassa toisen maailmansodan aikana energialähteenä muihin sotilaallisiin tarpeisiin. Näin ollen vetyperoksidia käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1937 Saksassa apuaineena lentokoneiden ja rakettimoottoreiden polttoaineessa.

Buffalo Electro-Chemical Co., USA ja B., valmistivat myös teollisessa mittakaavassa erittäin väkeviä liuoksia, jotka sisälsivät jopa 90 % vetyperoksidia toisen maailmansodan loppuun mennessä. Laporte, Ltd." Isossa-Britanniassa. Vetyperoksidin vetovoiman tuottoprosessin idean toteutus aikaisemmalla ajanjaksolla on esitetty Lisholmin kaaviossa, joka ehdotti menetelmää energian tuottamiseksi vetyperoksidin termisellä hajoamisella ja sen jälkeen polttamalla polttoainetta tuloksena. happi. Käytännössä tämä järjestelmä ei kuitenkaan ilmeisesti ole löytänyt sovellusta.

Väkevää vetyperoksidia voidaan käyttää sekä yksikomponenttisena polttoaineena (tässä tapauksessa se hajoaa paineen alaisena ja muodostaa kaasumaisen hapen ja tulistetun höyryn seoksen) että hapettavana aineena polttoaineen palamiseen. Mekaanisesti yksiosainen järjestelmä on yksinkertaisempi, mutta se tuottaa vähemmän energiaa polttoaineen painoyksikköä kohden. Kaksikomponenttisessa järjestelmässä voit ensin hajottaa vetyperoksidin ja sitten polttaa polttoaineen kuumissa hajoamistuotteissa tai voit osallistua reaktioon molemmat nesteet suoraan ilman vetyperoksidin hajoamista. Toinen menetelmä on yksinkertaisempi asentaa mekaanisesti, mutta syttyminen ja tasainen ja täydellinen palaminen voi olla vaikeaa. Joka tapauksessa energiaa tai työntövoimaa syntyy kuumien kaasujen laajenemisesta. Walter, joka oli suoraan mukana monentyyppisten vetyperoksidin sotilaallisten sovellusten kehittämisessä Saksassa, kuvailee yksityiskohtaisesti erilaisia ​​vetyperoksidin toimintaan perustuvia rakettimoottoreita, joita käytettiin Saksassa toisen maailmansodan aikana. Hänen julkaisemaansa materiaalia on havainnollistettu myös useilla piirustuksilla ja valokuvilla.