Все началось с супер-торпеды созданной для нужд флота в 1969 году...
Речь пойдет не о военной технике, а о самом дешевом топливе для двигателей расширительного типа: А + К + вода + катализатор + стабилизатор (где А и К - инградиенты выпускаемые промышленностью для нужд сельской химии сотнями тысяч тон)! Да! Вещества получаемые в буквальном смысле из воздуха (из азота) и которые затем превращаются в азот и воду после работы в двигателе!
Топливо, а точнее, это энергоноситель, который мог бы уже давно изменить наш мир. .
* Для тех кому интересны технические и научные подробности, - .
К сожалению по требованию специальных государственных служб мы удалили точную рецептуру состава.
И так, все началось с торпеды. Тогда, в далеком прошлом, военные не могли не нарадоваться на свою пероксидную торпеду с реактивным винтом. И было чему радоваться, - всего три детали в движителе, бак с перекисью водорода, подшипник с полой осью-трубкой и реактивный самодвижущийся винт с форсунками-двигателями на конце лопастей. Надежно, просто и эффективно.
Но была у этой игрушки одна неприятная сторона, - концентрированная перекись водорода. Вещество дорогое, очень едкое, агрессивное и еще взрывоопасное при контакте с ржавчиной и окислами многих металлов...
Вот и заказали военные ученым заменить пероксид чем-то дешевым и безопасным.
Так началась эта замечательная история...
Не секрет, что в 21 веке на смену “обычным” двигателям внутреннего сгорания (ДВС) придут альтернативные силовые технологии, подобно тому, как в 20 веке двигатели Н.Отто и Р.Дизеля вытеснили паровые машины 19 века. Ведущие центры и автофирмы уже ведут конкурентную борьбу за “альтернативные” топлива и энергосберегающие циклы. Перспективна адаптация существующих ДВС к более “водородистым” и экологичным топливам: спиртам, метану, водороду. Осваиваются альтернативные циклы силовых установок (электротопливные ячейки, гибридные электро-ДВС, с рекуперацией энергии торможения и пр.). Главные проблемы – пока что высокая стоимость и сложность всего “альтернативного”.
Однако, даже на “альтернативном” топливе схема поршневого или газотурбинного ДВС – как тепловой машины для преобразования химической энергии в механическую работу – на самом деле “неальтернативна”. Всё так же дозы топлива (горючего) должны сгорать в сжатом воздухе (окислителе), а продукты сгорания, расширяясь от полученного в реакции тепла – толкать поршень или вращать турбину.
Адаптация серийного “механического” ДВС к топливу-метанолу или даже к водороду не претендует на “альтернативную силовую установку”. Принципиальные недостатки воздушно-топливного цикла остаются: ограниченное полезное расширение газов вспышки и затраты мощности на предварительное сжатие воздуха-окислителя.
По этим причинам КПД поршневых и турбо-ДВС ограничен до 30-35%, а до 60-70% выделяемой энергии – бесполезно греют окружающую среду с выхлопными газами, через радиатор и узлы трения.
Про “экологичность” и “возобновляемость” нефтяных ресурсов речь здесь не идёт.
Но сформулируем проблему “альтернативности” в абсолютном “альтернативном” пределе: альтернативное топливо - это топливо не для ТЕПЛОВЫХ МАШИН, а для альтернативных циклов, плюс: безопасность, возобновляемость ресурсов, независимость от окружающей среды. В идеале энергоноситель должен вырабатываться прямо из воздуха и всяких отбросов за счет электроэнергии (атомной или гидра - дешевой), а затем, отработав в двигателе, сам собою возвращаться в воздух в виде воды и обычных атмосферных газов. Может ли такое быть?
Новое – хорошо забытое старое. Вот теперь пора вспомнить про торпеду на пероксиде. Для того чтобы понять что искали ей на замену ученые, и почему их поиски увенчались триумфом, разберемся в чем отличие двигателя пероксидной торпеды от тепловой машины.
Пероксидный двигатель это не тепловой мотор, а расширительный. Упуская все технические подробности укажем только, - перекись водорода это плотная жидкость с плотностью примерно в 900 раз плотнее воздуха.
При определенных условиях она претерпевает фазовый переход, т.е. разлагается на кислород и водяной пар. При этом объем увеличивается в 900 раз, - давление соответственно. Т.е. один кубический сантиметр пероксида после разложения стремится занять почти литр объема!
Делаем выводы: пероксид не нужно сжимать (затрачивая на сжатие энергию) он уже сжат до предела являясь жидкостью. Ему не нужен карбюратор и вообще не нужен окислитель, - следовательно двигатель значительно упрощается. Пероксид это пружина готовая распрямиться при контакте с катализатором и совершить механическую работу, а на выходе просто вода и газ.
Понятно, что такой двигатель только с натяжной можно назвать тепловым, поскольку он является расширительным. Имея прототип, советские ученые не только нашли дешевую и безопасную замену пероксиду, но и значительно превзошли его в своем новом энергоносителе.
Созданное ими уникальное вещество так же как и перекись водорода было унитарным не требующим кислорода энергоносителем, способным работать хоть под водой, хоть и в космосе.
Но оно было устойчиво экологически и биологически безвредно и не взрывоопасно. Кроме того, если пероксид с некоторой натяжкой являлся теплотворным топливом (водяной пар генерируется пероксидом при очень высокой температуре), то новый энергоноситель полностью разлагался на атмосферные газы.
Унитарное топливо вполне работоспособно и не является далеким будущим: на сотню км под водой плывут скоростные торпеды; с высокой скоростью летят “пороховые” снаряды и работают “безатмосферные” турбо-насосы жидкостных ракет; с космической работоотдачей сгорают унитарные топлива в твердотопливных ускорителях.
Однако, для гражданских технологий “оборонные” окислители не годятся из-за высокой стоимости, опасности в обращении или токсичности (перекись водорода, жидкий кислород, двуокись азота, перхлораты и пр. экзотические вещи).
Проблема “гражданского” унитарного энергоносителя решается для водо-уитратных топлив – на основе некоторых **удобрений и катализаторов. Свойства этих веществ по ГОСТ и их растворов изучены в теории промышленных Взрывчатых Веществ очень хорошо. Водонаполненные композиции этих веществ с невзрывчатыми горючими веществами при обычной температуре неспособны к детонации и даже к горению, а при атмосферном давлении – и вовсе пожаробезопасны в сравнении с бензином. Мировое производство этих удобрений около 20 млн.тонн в год. Наиболее технологичные рецептуры этих энергоносителей могут быть произведены чуть-ли не в любом фермерском хозяйстве.
Напомним, что речь идет об нитрате аммония (аммиачной селитре) и втором компоненте - карбамиде (мочевине), стоимость которых менее 50 долларов за тонну.
Массовая доля углерода в стехиометрической композиции АС/карбамид составляет лишь 4%, что примерно в 20 раз ниже “углеродистости” топлива-бензина (86-90%) и метана (75%). Заметим, что для 100%-безуглеродных горючих веществ (аммиак, водород, гидразин и т.п.) в смеси с окислителем-АС “углеродистость” топливных смесей составит 0%, что можно классифицировать как разновидность водородной энергетики унитарных топлив.
Степень расширения рабочего тела-газа из конденсированной фазы энергоносителя может достигать до V2/V1 ~1500 единиц, что на 2 порядка превосходит расширение воздушно-топливных зарядов в обычных ДВС, а термодинамический КПД цикла “чистого” расширения достигает до 87% - при ограничении температуры отработавших газов до Т2 ~1000С (вода – пар). В самом предельном случае нулевого расширения газов – взрыв или вспышка в собственном объёме конденсированной фазы (ρ0 ~1,5 г/см3) – максимальные параметры безводных систем достигают до Т0 ~28000К, Р0 ~5*104 атм.. Энерговыделение (Q,ккал/кг) горячих композиций “сходит на нет” при содержании воды свыше 50-60% (вода – пар).
Расчёты по снижению начальных параметров (Т1, Р1) вспышек топливных доз в зависимости от степени расширения V2/V1 в адиабатном цикле до конечных значений (Т2, Р2) приведены в таблице. Показатель политропы для водонитратных вспышек k=1,294.
Потенциальная энергонасыщенность большинства водонитратных композиций находится в пределах 800-950 ккал/кг, с удельным газообразованием примерно 1000л/кг, что соответствует работоспособности современных бездымных пироксилиновых порохов.
Опуская скучные расчёты с расширением газов в ДВС (доступные не всем ДВС-никам), уд.расход “жидкого пороха” по сравнению с топливом-бензином при степени расширения газов V2/V1 = 50 возрастёт до 4-5 раз по массе (или в 2-2,5 раза - по объёму). Однако “большой топливный бак” – компенсируется дешевизной компонентов “водяного-пороха” и почти десятикратным уменьшением веса двигателя. А возможности форсирования “порохового” цикла – отвечают запросам самой жесткой спортивной гоночной машины или реактивного истребителя.
. Поскольку холодный “водный порох” при любой аварии не может стать “динамитом”, функциональный бак будет “передним бампером безопасности”.
На лабораторной установке обнаружена корреляция между способностью продуктов водонитратного термолиза двигать поршень и расчётной теплотой взрыва (вспышки) - в пересчёте на сухие вещества.
Оказывается, в теории тепловых машин проще пороха быть не может ничего.
Оказывается, век “нефтяного” развития ДВС Отто и Дизеля – ошибка.
Для альтернативного топлива-“пороха” необходимы и альтернативные “безатмосферные” схемы двигателя. Исключив циклы проветривания в схеме 4-тактного ДВС, можно заставить его работать как 2-тактный “гипердизель” с горячей форкамерой мини-реактора, или даже заново построить 1-тактный поршневой цилиндр т.н. “двойного действия”.
Как уже говорилось, для этого энергоносителя лучше всего подходят более простые двигатели. Именно в них на основе этой технологии можно получить максимальный. не достижимый для ДВС КПД.
Очевидно, что для непрерывно-турбинных циклов – дорогие и сложные воздушные компрессоры вряд ли понадобятся, а требования к жаропрочности рабочих зон – снижаются пропорционально “обводнённости” нового энергоносителя..
Жидкий порох
Мотор-колесо
Двигатель под капотом машины вообще отсутствует.
Привод колёс осуществляется “встроенными” в колёса г пневмо-двигателями, запитанными от центрального мини-реактора – генератора рабочего газа высокого давления. Основная трудность – создание “вписанных” газорасширительных мини-машин с высокой степенью полезного расширения рабочего газа. Зато – без карданов, коленвалов, трансмиссии, дифференциалов и пр. зауми двигателистов. В крайнем случае, “подрессоренные” турбины расширения газов или гидромоторы можно разместить над парой ведущих колёс с полуосями.
Так же неприятно создавать насос высокого давления для впрыска энергоносителя в газовый реактор.
Реактивный винт
Собственно с этого и начиналось - с торпеды.
Движитель типа “реактивный винт”, вращающийся реактивным выхлопом из сопел на концах лопастей. Если мини-реакторы “жидкого пороха” разместить там же, мы получим силовой агрегат, совмещающий функции “двигателя”, “движителя” и “топливного насоса”; узлы трения – лишь два опорных подшипника вращающейся оси винта. Центробежно-радиальные силы “втягивают-качают” высокоплотный раствор из бака через каналы оси и лопастей в горячий реактор, откуда сжатые газы выбрасываются через периферийные сопла. Стартовая “раскрутка” винта – от электромотора на оси которого собственно и закреплен винт. После старта мотор становится генератором тока для бортовой сети.
Заключив реактивный винт в кольцевой аэродинамический сегмент, можно повысить безопасность и полезную “направленность” импульса газовоздушных масс.
Толкающий реактивный винт может быть движителем для индивидуальных летательных аппаратов, а цилиндрический сегмент вокруг винта – кольцевым крылом или “хвостовым оперением” летучего аэромобиля.
Здесь уместно вспомнить, что аэросани, аэрокатера и автомобили обладают несравненным преимуществом проходимости и простоты по сравнению со своими полно приводными собратьями. И появление самодвижущегося относительно бесшумного пропеллера может вновь изменить внешний вид наземного и водного транспорта.
Между прочим в 2011 году за рубежом налажен выпуск гражданского реактивного вертолета на перекиси водорода. Этот вертолет так же не имеет двигателя и вполне может быть повторен на нашем энергоносители с более высокими коммерческими показателями...
Уже само то количество создаваемых зарубежными фирмами и любителями реактивно-винтовых вертолетов на перекиси водорода, говорит о необходимости коммерчески потеснить их нашим вариантом.
Однако, самый-самый альтернативный двигатель на самом-самом альтернативном топливе – вообще без движущихся механических частей и узлов трения. Возможно ли в качестве “опоры-поршня” для расширяющихся “из ничего” паров-газов использовать “бесплатное” вещество окружающей среды, например, воду?..
Простейшая схема “немеханического” газо-водомёта – конечно, труба. Принцип прост, вода - высокоплотное рабочее тело - разгоняется в трубе ориентированным выхлопом из реактора. И всё (!). КПД такого газо-водомёта будет зависеть от расширения реакторных газов в трубе с водой, “отбрасывающих” водяные массы с реактивным эффектом, а тяга – от “проточности” трубы. Оптимальны могут быть форсунки-решётки, или “кольцевые” форсунки, частично перекрывающие внутреннее сечение с эффектом “запирания” движущихся масс и регулируемым диффузором набегающего потока. Разгон “плотной” воды по трубе целесообразен в несколько ступеней ускоряющих форсунок-сопел. Для подводных кораблей можно резко снизить сопротивление среды пузырьковой “шубой” из носовых движителей. Энергоёмкость водонитратного топлива на 2 порядка выше аккумуляторных отсеков обычных субмарин.
На основе таких элементов можно конструировать очень простые машины бытовой механизации - газонокосилки, дрели, шуруповерты - работающие вдали от электросети.
Концепция унитарных топлив в гражданских технологиях
В основе природного равновесия и функционирования биосферы Земли лежат три природных цикла: круговорот углерода, круговорот азота, круговорот воды. До сих пор практическая и хозяйственная деятельность человека основана на добыче и сжигании накопленных в Земной коре углеродсодержащих полезных ископаемых органического происхождения: каменного угля, нефти, горючих газов, а также древесины.
При их сжигании расходуется кислород атмосферы, необратимо истощаются запасы ценнейшего углеводородного и природного сырья, атмосфера загрязняется токсичными углеродистыми продуктами и “парниковым” углекислым газом (СО2). К началу 21-го века уже нарушено природное равновесие геоклиматической машины планеты и всё человечество поставлено на грань глобальной экологической катастрофы.
Основным источником потребления нефти и загрязнения окружающей среды является автомобильный транспорт (~80%). Отметим, что все пацифистские воззвания “за экологию”, отчаянные усилия учёных-глобалистов и духовных лидеров до сих пор малоэффективны.
В то же время существует возможность резкого снижения экологической нагрузки на биосферу с использованием безуглеродных азотсодержащих возобновляемых источников энергии, а также промышленных, “альтернативных” и естественных технологий её преобразования и аккумулирования, “вписанных” в естественные циклы планетарного кругооборота азота и воды.
В качестве “альтернативного топлива” для газорасширительных машин предлагаются водонитратные композиции типа ОКИСЛИТЕЛЬ+ГОРЮЧЕЕ+РАСТВОРИТЕЛЬ, с молекулярной гомогенизацией сорастворимых реагирующих компонентов.
Наиболее технологичны легкоплавкие композиции нитрата аммония с некоторыми горючими-эвтектиками аминной природы.
***От редакции. Оставлено для ознакомления. По ряду технологических причин НЕ ПЕРСПЕКТИВНО. Рекомендуем .
В пороховую шашку, имеющую форму гильзы, запрессована пуля. При выстреле шашка сгорает. При одинаковых баллистических характеристиках эти патроны легче обычных на 30-45%, меньше по объему на 29-35% и дешевле на 3-25%.
Конструкторы намереваются даже заменить привычный порох жидким топливом. Эта операция не только серьезно изменит, облегчит оружие, но и поможет решить проблему боеприпасов. Надо сказать, что эта идея прошла долгий и мучительный путь - ведь еще недавно оружейники были уверены в том, что жидкое топливо пригодно разве только для крупнокалиберных пулеметов да автоматических пушек. Но времена меняются, >и сейчас конструкторы все больше склоняются к мнению: оно может быть перспективно и для малокалиберного оружия.
Первые образцы такого оружия уже созданы. Так, в одной из опытных винтовок используется 90%-ный нитрат монометилгидразина. Воспламеняет его капсюль ударного действия, установленный в держателе пули. Сама она оперенная (начальная скорость порядка 1500 м/с).
В других образцах топливо поджигается искрой. Или же разделяют его на компоненты (окислитель и горючее), которые при соприкосновении мгновенно вспыхивают.
Как видите, индивидуальное оружие солдата модернизируется, и вполне возможно, что винтовка 80-х годов будет отличаться от нынешней так же, как, скажем, автомат от трехлинейки.
(По материалам иностранной печати.)
На снимках:
И водный рубеж - не преграда для мотопехоты (стр. 8).
Открылись лацпорты десантных кораблей, и к берегу ринулась лавина танков и бронетранспортеров (стр. 9).
Фото Анатолия Романова, Бо риса Иванова, Юрия Пахомовз н Георгия Шутова.
ВИНТОВКА НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ
Таким представляют себе специалисты устройство автоматини винтовки, работающей на жидком топ-лнвв. Огонь из нее ведется оперенными пулями 1, которые нрепятся в держателях 4 пружинящими пальцами 3. В пупе для прохода жидкого топлива сделано отверстие 2, а Для предотвращения прорыва газов между пулей и стеннами канала ствола на ней установлен обтюратор 6. Автоматика работает на принципе отвода пороховых газов. Затвор 10 запирается клином. В передней части магазина 14 одноразового применения расположены пули с держателями, а в задней - контейнер с жидким топливом. Подаватель магазина, направляющий пули в ствольную коробку 8 и поднимающий контейнер с жидким топливом, кинетически связан с подвижными частями вннтовкн. При нх движении вперед затвор досылает пулю в канал ствола 13. Через клапан 7, трубопровод 9, обратный клапан 12 и отверстие в держателе насосное
устройство нагнетает порцию жидкого топлива в камеру сгорания. За счет давления жидного топлива пуля отделяется от держателя и досылается до упора обтюратора в канал ствола, а держатель вместе с затвором несколько смещается назад. Ударннн 11 разбивает капсюль 5, и жидное топливо, находящееся в камере сгорания, воспламеняется. После выстрела под действием отводимых из ствола газов отпирается затвор, подвижные части перемещаются назад, н держатель отражается. Затем возвратная пружина перемещает подвижные части вперед, и цнкл работы автоматики повторяется.
Буквами обозначены следующие позиции: а) подача пули вместе с держателем из магазина; б) досылание пули в ствол; в) отделение пули от держателя и досылание ее в канал ствола; г) положение частей винтовни при выстреле; д) положение частей винтовки при отражении отражателя.
Летом 1942 г. в поселке Билимбае группа инженеров авиазавода, эвакуированного из Москвы, пыталась (приватно) найти средство значительного увеличения дульных скоростей, а следовательно, бронебойности пуль и снарядов.
Эти инженеры окончили механико-математический факультет МГУ, удовлетворительно знали математику и механику, но в области огнестрельного были, мягко выражаясь, дилетантами. Вероятно, потому и придумали оружие, «стреляющее керосином», что у порядочного артиллериста, скажи ему это, вызвало бы тогда лишь усмешку.
Вначале была подвергнута расчетам давно известная схема электропушки в виде двух соленоидов, неподвижной части - ствола - и подвижной - снаряда. Получились такие потребные мощности, что размеры и вес конденсатора выросли неприемлемо. Идея электропушки была отклонена.
Тогда один из этих инженеров, ранее работавший в реактивном НИИ в группе С.П.Королева по пороховым крылатым ракетам и знавший о регрессивности кривой давления пороховых газов в ракетной камере и канале ствола оружия (в РНИИ он иногда листал «Внутреннюю баллистику» Серебрякова), предложил сконструировать орудие, заряжаемое обычным порохом, но с зарядом, распределенным вдоль канала ствола в отдельных каморах, сообщающихся с каналом. Предполагалось, что по мере продвижения снаряда по стволу заряды в каморах станут по очереди воспламеняться и поддерживать давление в заснарядном пространстве примерно на постоянном уровне. Это должно было увеличить работу пороховых газов и повысить дульную скорость при неизменных длине ствола и максимально допустимом в нем давлении.
Получилось громоздко, неудобно в эксплуатации, опасно и т.д., вследствие чего схема также была забракована. После войны в каком-то журнале или газете была фотография такой пушки, созданной немцами и, по-видимому, тоже забракованной.
Наши старания уперлись было в тупик, но выручил случай. Однажды на берегу заводского пруда загрохотал жидкостный ракетный двигатель, испытываемый на соседнем заводе, главного конструктора Виктора Федоровича Болховитинова, где тогда создавался БИ-1, первый в СССР истребитель с ракетным мотором.
Грохот РД навел нас на мысль использовать в огнестрельном орудии вместо пороха топливо жидкостных ракет с непрерывным впрыскиванием его в заснарядное пространство в течение всей продолжительности выстрела.
Идея «жидкого пороха» привлекала изобретателей еще и тем, что удельная энергоемкость известных жидких смесей, скажем керосина с азотной кислотой, значительно превышала энергоемкость пороха.
Возникла проблема впрыскивания жидкости в пространство, где давление достигало нескольких тысяч атмосфер. Выручила память. Когда-то один из нас читал переведенную с английского книгу П.У. Бриджмена «физика высоких давлений», в которой описаны устройства для опытов с жидкостями, находящимися под давлением в десятки и даже сотни тысяч атмосфер. Используя некоторые идеи Бриджмена, мы придумали схему подачи жидкого топлива в область высокого давления силой самого же этого давления.
Найдя схематические решения основных вопросов, мы приступили к конструированию жидкостного оружия (к сожалению, сразу автоматического) под готовый ствол дегтяревского противотанкового ружья калибра 14,5 мм. Выполнили подробные расчеты, в которых неоценимую помощь оказал мой ныне покойный товарищ по РНИИ крупный ученый-инженер Евгений Сергеевич Щетинкое, работавший тогда в ОКБ В.ф.Болховитинова. Расчеты дали обнадеживающие результаты. Быстро изготовили чертежи «жидкостного автоматического оружия» (ЖАО) и запустили в производство. Благо, один из соавторов изобретения был директором и главным конструктором нашего завода, поэтому опытный образец изготовили очень быстро. Из-за отсутствия штатных пуль ПТРД наточили самодельных, из красной меди, зарядили ими оружие и 5 марта 1943 года в тире, составленном из кожухов разрушенных вагранок (авиазавод был размещен на территории бывшего труболитейного завода) испытали «керосиновый» пулемет. Должна была последовать автоматическая очередь выстрелов, равная количеству пуль, вложенных в магазинную коробку. Но не последовала. Произошел лишь один, судя по звуку, полноценный выстрел.
Оказалось, что столбик пуль в стволе подвергся такому давлению газов со стороны заснарядного пространства, что заклинило механизм автоматической подачи пуль и компонента жидкого топлива.
Ошибку изобретателей, решивших создать сразу пулемет доотработки системы одиночного выстрела, отметил в своем (в основном положительном) отзыве о изобретении зам. председателя Арткома генерал-лейтенант Е.А. Беркалов. Мы немедленно это учли.
Пуля из красной меди первого жидкостного выстрела пробила 8-миллиметровую стальную плиту и застряла в кирпичной кладке, к которой была прислонена плита. По диаметру пробоина значительно превысила калибр пули и имела со стороны удара ясно видимый на фото венец выплеска стали навстречу пуле, которая реформировалась в «гриб». Ученые-артиллеристы решили, что выплеск материала на входе пули в плиту, по-видимому, следует объяснить высокой скоростью встречи, а также механическими свойствами плиты и пули.
Макет образца оружия, из которого был произведен, по утверждению артиллеристов-ученых, первый в выстрел жидким «порохом», хранится в музее завода.
После первого, не вполне, таким образом, удачного (автомата не получилось) испытания жидкостного автоматического оружия пятого марта 1943 г. мы занялись отработкой выстрела из ПТРД унитарным патроном, снаряженным вместо пороха жидкими компонентами горючего и окислителя. Долгое время стреляли самодельными медными пулями, но с возвращением завода из эвакуации летом 1943 года в Москву, при помощи работников ЦК И.Д.Сербина и А.Ф. Федотикова, получили достаточное количество штатных патронов противотанкового ружья и стали вести стрельбу «жидким порохом» уже по бронеплитам бронебойно-зажигательными пулями. Доведя толщину пробиваемых плит до 45 мм, зарядом из 4 грамм керосина и 15 грамм азотной кислоты, вместо 32 граммов штатного порохового заряда, мы составили подробный отчет и послали его Сталину.
Вскоре в Наркомате вооружений под председательством генерала А.А.Толочкова было проведено межведомственное совещание с участием представителей наркоматов авиапромышленности, вооружений, боеприпасов и Артиллерийского комитета. Было вынесено решение: НКАЛу - представить в Наркомат вооружений рабочие чертежи и техусловия на изготовление опытной установки для изучения внутренней баллистики ЖАО; Наркомату вооружений - изготовить на одном из своих заводов установку и передать ее в Наркомат боеприпасов на исследования. Общее научное руководство всей работой, насколько-помню, совещание возложило на Артком.
Прошло время. И однажды, после целого ряда согласований, увязок с заводом, с НИИ Наркомата боеприпасов, мы наконец получили приглашение на защиту одним из сотрудников этого НИИ, т.Добрышем, кандидатской диссертации на тему «Внутренняя баллистика ружья...» (следовала фамилия одного из изобретателей - по традиции оружейников: «винтовка Мосина», «автомат Калашникова», «пистолет Макарова» и т.д.). Защита прошла успешно. Авторы изобретения были упомянуты в докладе, их заслугу соискатель отметил. Прошли еще годы, примерно через десять лет после изобретения ЖАО, авторов пригласили на защиту второй диссертации. На этот раз адъюнкта Артакадемии подполковника И.Д. Зуянова на тему с названием примерно -"Теоретические и опытные исследования артсистем на жидких взрывчатых смесях". Авторы изобретения с удовольствием прочли в автореферате диссертации И.Д. Зуяноеа свои имена, помянутые добрым словом. Руководителем соискателя по диссертации был профессор И.П. Граве.
Какова дальнейшая судьба нашего изобретения, мы не знаем, но нам известно из иностранной открытой печати, что начиная с 70-х годов появилось много патентов и работ в США, Англии и Франции на тему огнестрельного оружия на жидком топливе.
Известные мне лица, сделавшие вклад в работы по жидкостному оружию, в алфавитном порядке: Байдакв Г.И. - директор филиала упомянутого выше авиазавода. Беркалов. Е.А. - генерал-лейтенант, заместитель председателя Арткома, Граве И.П. - генерал-майор, профессор Артакадемии, Грииченко Г.Е. - токарь завода, Дрязгов М.П. - нач. бригады ОКБ завода, Ефимов А.Г. - токарь завода. Жучков Д.А - нач. лаборатории завода, Зуянов И.Д - подполковник, адъюнкт Артакадемии, Каримова XX - инженер-расчетчик ОКБ завода, Кузнецов Е.А - инженер-конструктор ОКБ завода, Лычов ВТ. - слесарь завода, Постое Я" - слесарь завода, Привалов А.И. - директор и гласный конструктор завода, Сербии ИД - работник ЦК партии, Сухов А.Н. - слесарь завода, Толочков АА - генерал-майор, зам. пред. НТК Наркомата вооружений, Федотиков А.Ф. - работник ЦК партии, Щеткнков Е.С. -инженер ОХБ авиазавода, возглавлявшегося В.Ф. Болховитиновым.
М.ДРЯЗГОВ, лауреат Государственной премии СССР
P.S Все бы хорошо... Но,оказывается много лет назад подполковник И.Д.Зуянов, ставший кандидатом наук за ЖАО, обнаружил что его диссертация в архиве ВАКа затерта до неприличия. То есть кто-то ее изучал. Кто - не установлено. И подполковника Зуянова уже не спросишь, он умер.
Amirhan_R 19-06-2008 14:46
Я тут первый раз, ну ооочень интересно и есть давно продуманная мысль:
Вместо патрона использовать обычный бензин. Цилиндр с обычным поджигом (свеча), рабочий ход цилиндра сжимает воздух, сжатый воздух толкает пулю. Очень хочется знать мнение здешних хозяев и умных людей! Пожалуйста...
Гуманоид 19-06-2008 16:04
А обратный ход поршня что обеспечивает?
Has No Name 20-06-2008 10:04
quote: Originally posted by SRL:
В каждой теме есть кнопачка поиск. Туда надо тыкнуть и набрать "дизили".
Если ни получитса набрать "дизильный эфект", если ни получитса набрать "вентовка дизилит", если ниполучтьса открыть новую тему: Винтовка на бинзине.
И сразу зачморят. Паскольку всем надоело за 8 лет.
Дизель через "е" пишется, вообще- то. А винтовка через "и". Или в пневматическом олбанцкей рулит?
Валерий 20-06-2008 17:30
quote: . А винтовка через "и". Или в пневматическом олбанцкей рулит?
ибо н ефиг
Валерий 20-06-2008 17:56
берешь движок от ижа юпитера.
один цилиндр ипользуеш как компресоор второй бензиновый
к комрессорному ствол от ижа 38 и кучу шариков ВВ
вот теперь тыркаешь кик-сартер и у тебя кулымет
скорострельностью эдак 2000-3000 выстерлов в минуту.
правда мощность фиг знает.
serg-pl 23-06-2008 17:42
в этой идее(для боевого) смущает то что всегда чегото будет нехватать, то пули закончатся, то бензин не подвезут
ShinMao 09-12-2009 21:55
Керосин а в качестве окислителя жидкий кислород, бы еще предложили,
Не то чтобы стрелковое оружие на ЖМВ невозможно но по массо-габаритным характеристикам минимум должно не уступать классическому пороховому. А так конечно концепция красивая у оружия вырисовывается, инжекторный контролируемый впрыск, хочешь на дозвуке стреляй, хочешь на сверхзвуке в зависимости от снаряда, весь вопрос в том на чем стрелять и насколько это будет безопасно для стрелка?
Pan horunji 09-12-2009 23:16
ShinMao 10-12-2009 12:55
quote: Originally posted by Pan horunji:Идея очень старая у фантастов часто встречается, но пока про реальные боевые образцы что-то не слышно. Очень схема сложная, для оружия излишняя сложность конструкции это большой минус, скорее всего в дальнейшем ручной огнестрел пойдет по пути применения и развития безгильзового боеприпаса, это более надежно чем на ЖМВ, да и автоматику предельно можно упростить.
Ребята в каком номере Техники молодёжи не помню за давностью лет,но годах эдак в 80х было такое,ещё не было в те времена к ниму приложения Оружие.
abc55 10-12-2009 02:13
ЖМВ не обязательно должно брать кислород из атмосферы, впрыскиваться в камеру, которая под давлением. ЖМВ могет быть в виде жидкого пороха.
Жидкий порох открывает возможности дозированной стрельбы. И балласт в виде гильзы опадает.
Придумайте жидкость, которая не мерзнет при -50, содержит кислород, горит как порох,
не боится сотрясений.
cheater 10-12-2009 03:00
придумал - смесь бензина и калийной селитры)))
AleX413 10-12-2009 05:58
Ересь Давление слишком мало, как в пневматике на CO2. И заряд слабоват.
Стехиометрическая смесь углеводородов с воздухом ~ 1/14 по массе. Масса воздуха определяется объемом цилиндра. Итого выстрел мотоциклетного моторчика 125 кубиков эквивалентен примерно 0.1 грамма пороха.
Плюс суровый расколбас от работы мотора в руках. Если только рядный 6-ствольный станковый девайс мутить - от полчищ ворон отбиваться
AleX413 10-12-2009 08:54
В камеру сначала пропана сколько нужно, благо его хоть сжиженным можно подавать. Потом воздуха из баллона. В момент выстрела искрой поджечь. Само не загорится - воздух-то холодный.
Была обратная идея - использовать дизелинг для включения дуги. Этакий дизель-плазмаган
Обычная ППП с маслом. В торце поршня электрод, изолированный от стенок цилиндра. Напряжение на него подавать либо сразу, либо после достижения определенной отметки, чтобы плотность газа успела подрасти и досрочного пробоя в боковую стенку не вышло.
В момент воспламенения масла (в самом конце хода) проводимость газа резко возрастает - происходит пробой, за ним дуговой разряд от сколь угодно некислого конденсатора, разогревающий газ хоть до 10 тысяч. Давление моментально подскакивает раз в 10, а пуля еще толком не стронулась... И понеслась, с вполне огнестрельными параметрами. Если поршень тяжелый отн. пули, можно его и не фиксировать.
Кстати, де-юре это не будет огнестрелом. Энергия сгорания для разгона не используется - и нииппет
cheater 10-12-2009 14:32
ересь пишете, дохтур. пора бы избавляться от пролетарского подхода к решению интеллектуальных задачь, ибо известно исторически до чего это доводит
или вот ближе к вашей задумке:
http://supergun.ru/index.php?nma=catalog&fla=stat&cat_id=16&page=1&nums=143
и вообще советую изучить весь сайт в разделе статьи -пневматическое оружие. Хотя у вас этого конечно же не получится т.к. начнётся антибуржуинская эпилепсия, судя по вашему аватару
AleX413 10-12-2009 14:36
в ППП тоже воздух холодный однако
В ППП воздух адиабатически сжимается поршнем при выстреле - с разогревом. Поэтому и происходит воспламенение - принцип тот же, что у дизеля.
А в ПЦП он не сжимается, а даже наоборот, немного расширяется в редукторе (и охлаждается). И значит только внешним поджиганием.
А масло так не зажечь - оно не испаряется при комнатной температуре. А пропан испаряется.
cheater 10-12-2009 14:41
по ппп и пцп согласен, по маслу - нет. ещё как испаряется, капните в цилиндр ппп масла очень удивитесь
AleX413 10-12-2009 14:50
Так речь-то за ПСП. В ППП понятно, иначе и не дизелировало бы А в ПСП только то, что будет заметно испаряться при давлении после редуктора.
И тут что-то мне подсказывает, что и пропан не пойдет. Есть определенный диапазон, вне которого не горит. И надо смотреть, что там с давлением насыщенных паров при комнатной температуре - хватит на горючую (а лучше бы на стехиометрическую) смесь при 200 атм. воздуха или нет. И ведь наверняка не хватит... А значит только метан из баллона, он при комнатной т-ре не сжижается - точно пойдет.
AleX413 10-12-2009 22:48
Метан, товарисчь, по сравнению с порохом ничего не стоит.
Напускать его просто. На 1 молекулу метана надо 2 кислорода. Кислорода в воздухе 20%. Итого 1:10 по объему. Берем 2 баллона - воздух и метан. 2 редуктора. 2 крана.
Метановый редуктор выставляем на 20 атм, воздушный на 220. Сначала пускаем метан, потом перекрываем его кран открываем кран воздуха - дожимаем и перекрываем. Все, к бою готов. В момент выстрела даем искру в пространстве за клапаном. Синхронизацию поджигания можно сделать за счет потока газа.
cheater 11-12-2009 03:43
уверен что будет значительно хуже пороха, т.к. тут не выделяется никакого газа, обьём остаётся тот же просто от хим. процесов горения нагревается и расширяется по сути тот же обьём. и температура тоже будет меньше. короче идея изначально мёртвая, как комунизм. на словах всё чотко и класно для тех у кого нет мозга, на деле только негатив
AleX413 11-12-2009 04:18
quote: Originally posted by cheater:
уверен что будет значительно хуже пороха, т.к. тут не выделяется никакого газа, обьём остаётся тот же просто от хим. процесов горения нагревается и расширяется по сути тот же обьём. и температура тоже будет меньше. короче идея изначально мёртвая, как комунизм. на словах всё чотко и класно для тех у кого нет мозга, на деле только негатив
Поясните суду свою мысль... На счет выделения, нагревания и какой-то принципиальной разницы между ними. Только доказательно, а не умозрительно. Хотя бы на уровне физики 7 класса - качественно оценить хватит Потом поговорим про мозги.
Inca 11-12-2009 04:32
Возможно я не уловил главной мысли этой темы, так же я не знаю всех сокращений используемых здесь, но мне немного пришлось работать с однокомпонетными жидкими метательными веществами (MLPG)(применительно к ствольным системам), поэтому хотел сделать пару комментариев.
Единственный реально применимый метод для стрелкового оружия это однокомпонентные ситемы. Единственно работаюшие системы-с регенерационным впрыском. Единственная ситема стабилизации для них ПОКА, это-стабилизация вращением. К сожалениею самозарядную или автоматическую систему в таком варианте создавть непрактично, никакого сравнения по простоте, весу и надёжности механизма она (по сравению с "твердыми" порохоми и гильзовыми ситеммами) не выдержит.
Потэнциально сушествует ниша для таких систем в снайперском (однозрядном оружии), но реально MLPG имеют узкие термические диапазоны (в Арктике и Ниже Москвы летом) такие ситемы бесполезны, очень низкий срок годности для большинства веществ, вероятность подрыва боекомплекта во время выстрела.
Вариант сжатого газа: проблема в основном опять же сравнения с "обычным патроном", в чём преймущество? Выстрел не бесшумен, если используется компрессор то он тоже не "бесшумен", и наконец проблема "бесшумности" на самом деле выдуманна, найти снайпера очень тяжело даже если он не использует кокой бы то нибыло глушитель.
Вариант жидкосного метательного вешества, которое сжимает газ: оба яйца только в профиль-все проблемы обеих ситем и 0 преймуществ.
Программы с жидкостным метательным веществом исследуются в мире с 1930х. Три вещи были выяснены:
Использование дву-компонентных систем оправдано только на уроне моря в городе Урюпинск, Тамбовской губернии
Заряжать гильзу жидкостью вместо пороха бесполезно, необяснимые и непредскозуемые скачки в давлении разносят затвор и ствол.
Заряжать системы с впрыском ненадёжно, поскольку прорыв герметизации подрывает топливо, делает очень сложным зряжаюшиий механизм для самозарядных систем.
Теоритическим преймуществом таких ситем считается:
"Подача" метательного евшества-мол мы можем вам качать порох по трубам-это неплохо работает только на корабле или самолёте.
"Zoning"-способность "посадить" 5 снарядов на мишень одновременно, не меная наклон орудия, а только меняя заряд-вопервых выдиманная проблема, во вторых бесполезная для стрелкового оружия.
Моё заключение:
Винтовка на бензине-является экспонатом кунтскамеры, полезных применений в ней нету.
AleX413 11-12-2009 06:40
quote: Originally posted by Inca:
К сожалениею самозарядную или автоматическую систему в таком варианте создавть непрактично, никакого сравнения по простоте, весу и надёжности механизма она (по сравению с "твердыми" порохоми и гильзовыми ситеммами) не выдержит.
А в юриспруденции есть такой термин "покушение с негодными средствами". Пытаться втиснуть ЖМВ (или ГМВ) в традиционную схему автоматического оружия - это оно и есть
Газогенератор должен быть устройством непрерывного действия. В пределах очереди, которая чем длиннее, тем лучше. Фактически, ракетный двигатель со стволом вместо сопла Подача жидких веществ под любым давлением энергетически малозатратна - почти только вязкое трение. Непрерывная подача поражающих элементов в ствол тоже особых проблем не представляет. Вопрос перегрева снимается элементарно - 3-м компонентом, водой водопроводной Теряем КПД процентов 10-15, но получаем газ хоть какой температуры... Ниже крит. т-ры воды конечно лучше не охлаждать, но это не 3000 градусов, а всего 374.
Скорострельность до неба, выстрел ничего не стоит... Как альтернатива АК-630 вполне пойдет. Да, громоздко. Хотя боезапас тоже занимает место и сама установка реально в 2 этажа.
quote: Винтовка на бензине-является экспонатом кунтскамеры, полезных применений в ней нету.
Именно на бензине исходя из ДВС - да. Но в принципе шансы есть.
Доктор Грюбер 11-12-2009 12:39
quote: уверен что будет значительно хуже пороха, т.к. тут не выделяется никакого газа, обьём остаётся тот же просто от хим. процесов горения нагревается и расширяется по сути тот же обьём. и температура тоже будет меньше. короче идея изначально мёртвая, как комунизм. на словах всё чотко и класно для тех у кого нет мозга, на деле только негатив
Тогда что следует понимать под процессами в ДВС? Если бы только газы разогревались и этим и давали давление, то КПД был бы такой же как на паровом двигателе, только с воздухом вместо воды и пара.
------------------
ВСЯ ВЛАСТЬ СОВЕТАМЪ, МИР НАРОДАМЪ!!!
AleX413 11-12-2009 22:41
quote: Originally posted by Доктор Грюбер:
Тогда что следует понимать под процессами в ДВС? Если бы только газы разогревались и этим и давали давление, то КПД был бы такой же как на паровом двигателе, только с воздухом вместо воды и пара.
КПД паровоза потому маленький, что теплота парообразования воды велика.
А нагревание-охлаждение газа без изменения фазы - это Стирлинг, у него КПД как раз ничего, приличный
cheater 12-12-2009 02:51
ошибаетесь, стирлинг - это тот же цикл карно(тепловоз), только с наличием регенератора. Посмотрите хотя бы википедию, там на примитивном уровне обьяснено. И изменение агрегатного состояния тут ни при чём.
buts77 22-04-2010 15:59
Если использовать не газы а жидкости, например жидкий кислород и горючее жидкое какоенибудь. ?
kotowsk 22-04-2010 19:07
quote: Если использовать не газы а жидкости, например жидкий кислород и горючее жидкое какоенибудь. ?
работать будет великолепно. только вместо простой "дубовой" винтовки получим сложнейший научный прибор с десятком индикаторов, массой под 200 кг. а вообще то за этот год давно таких тем не было. даже соскучился, обычно в месяц раз про бензин вспоминают.
Flightmouse 25-04-2010 12:17
Только так и будет пахать.
Газ -фигня. Разорвет к едрене фене.
Жидкость дозировать легче.
automatiq 25-04-2010 04:04
quote: Originally posted by Flightmouse:
Нужно в состав ЖМВ окислитель добавить.
Бензин(керосин) + закись азота(или перекись водорода). Топливную аппаратуру - для экспериментов использовать от бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива.
Flightmouse 25-04-2010 23:13
Инжектор самое оно.
200107051969мму 02-05-2010 15:42
200107051969мму 02-05-2010 15:46
Не закончил а при арт обстреле или авиа налете обосрался побольше и атаку можно отбивать. Ха ха ха.
Bolter 02-05-2010 16:24
quote: Originally posted by 200107051969мму:
Ох парни енту пукалку лет 10 будут конструировать лет 10 испытывать еще года 2 на бюрократию а там и безика закончится.Я предлогаю лучше на серо водороде.Первый набросок,трусы со шлангом, насос,баллон и все к ружу или пулемету. А
Ты ради этого даже зарегался, емана
mokiy 18-02-2011 06:41
quote: Винтовка на... бензине.Вот,нашёл в своих архивах за 80-е годы,правда на газе.Затвор- поворотный поршень с форкамерой и свечой по типу автомобильной.
arthuru 26-04-2011 23:52
газ это интересно, полно страйкбольных винтовок gbb, всё готовое, резервуар для газа, клапан, магазин, остается только сделать подачу воздуха и зажигание. кто то делал, пишет что резервуара с зажигалку хватает на 400 выстрелов
atgm 27-04-2011 05:03
quote: Использование дву-компонентных систем оправдано только на уроне моря в городе Урюпинск, Тамбовской губернии
Не для Урюпинска, а для поселка Билимбай Свердловской области
В поселке Билимбай (Свердловская обл.) неудачей закончились испытания первого отечественного образца стрелкового оружия, использующего для производства выстрелов жидкое метательное вещество (ЖМВ). Группа инженеров эвакуированного на Урал из Москвы завода N293 пыталась решить проблему, используя опыт работы над ЖРД - именно на этом заводе разрабатывался и строился ракетный истребитель БИ-1. Испытывавшийся образец представлял собой 14,5-мм пулемет, при изготовлении был использован ствол противотанкового ружья, компоненты ЖМВ (керосин и азотная кислота) впрыскивались в заснарядное пространство. Впоследствии работы над созданием надежно работающего оружия на ЖМВ велись во многих странах мира, но проблема не решена до сих пор.
arthuru 31-08-2011 15:11
quote: Originally posted by mokiy:
.Вот,нашёл в своих архивах за 80-е годы,правда на газе.Затвор- поворотный поршень с форкамерой и свечой по типу автомобильной.
об аккумуляторе можно не заботится, сделать сброс газа из ствола так чтобы автоматически взводился затвор из стали, катушка, постоянный магнит, получается гена, гена заряжает акб
abc55 31-08-2011 18:42
из статьи
Можно ли заменить порох бензином?
Скрытой энергией обладает не только порох: и дрова, и каменный уголь, и керосин, и бензин тоже обладают энергией, которая может быть использована при их сгорании.
Так почему бы не использовать для выстрела другое горючее, например бензин? При горении бензин, тоже обращается в газы. Почему бы не поместить над орудием бак с бензином и не подводить его по трубке в ствол? Тогда нужно будет при заряжании вкладывать только снаряд, а "заряд" сам потечет в ствол, Только открыть кран!
Это было бы очень удобно.
Да и качества бензина как топлива как будто выше качеств пороха: если сжечь один килограмм бензина, выделится 10000 больших калорий, а один килограмм пороха даст при сгорании лишь 665-910 калорий, то-есть раз в 11-16 меньше, чем бензин. Это значит, что килограмм бензина дает столько тепла, что им можно было бы нагреть на один градус 10000 литров воды, а килограмм пороха нагреет всего лишь 665-910 литров воды.
Почему же не "стреляют бензином"?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно посмотреть, как горит бензин и как горит порох.
На открытом воздухе и бензин, и порох горят не очень медленно, но и не очень быстро. Они горят, но не взрываются. Тут особой разницы между бензином и порохом нет.
Но совсем по-разному будут вести себя бензин и порох, если их поместить в замкнутом, закрытом со всех сторон пространстве, лишенном притока воздуха, например, в стволе орудия. Бензин в этом случае гореть не будет: для его горения нужен приток воздуха, приток кислорода.
Порох же в закрытом пространстве сгорит очень быстро: он взорвется и обратится в газы.
Горение пороха в закрытом пространстве - явление очень сложное, своеобразное, совсем не похожее на обычное горение. В науке подобные явления называют "взрывчатым разложением" или "взрывчатым превращением", лишь условно сохраняя за ним более привычное название "горение".
Почему же порох горит и даже взрывается без доступа воздуха?
Потому что в самом порохе содержится кислород, за счет которого и происходит горение.
В замкнутом пространстве порох сгорает чрезвычайно быстро, газов выделяется очень много, и температура их очень высока. В этом сущность взрыва; в этом отличие взрыва от обыкновенного горения.
Итак, чтобы получить взрыв, нужно зажечь порох непременно в замкнутом пространстве. Пламя тогда очень быстро, почти мгновенно, распространится по поверхности пороха, - произойдет его воспламенение. А затем порох сгорит и превратится в газы.
Так протекает взрыв. Он возможен только при наличии кислорода в самом взрывчатом веществе.
В этом именно и состоит особенность пороха и почти всех других взрывчатых веществ: в них самих имеется кислород, и они не нуждаются в притоке кислорода извне.
Возьмем хотя бы порох, применяющийся с незапамятных времен: дымный, черный порох. В нем смешаны уголь, селитра и сера. Горючим здесь является уголь. В селитре содержится кислород. А сера введена для того, чтобы порох легче зажегся; кроме того, сера служит скрепляющим веществом, она соединяет уголь с селитрой. При взрыве этот порох далеко не весь обращается в газы. Большая часть сгоревшего пороха, в виде мельчайших твердых частиц, осаждается на стенках канала ствола (нагар) и в виде дыма выбрасывается в воздух. Поэтому такой порох и называется дымным.
В современных орудиях применяется обычно бездымный, пироксилиновый порох. Его изготовляют из сильного взрывчатого вещества - пироксилина, обработанного смесью спирта и эфира. А пироксилин, в свою очередь, получают из хлопка, обработанного смесью азотной и серной кислот.
В пироксилиновом порохе, так же как и в дымном, содержится кислород. Этот кислород выделяется при взрывчатом превращении, и за его счет происходит сгорание пороха.
Пироксилиновый порох при горении весь превращается в газы, не дает дыма.
Итак, порох сравнивать с бензином нельзя: в порохе есть все, что нужно для его горения, а в бензине нет кислорода.
Поэтому, когда нужно добиться быстрого сгорания бензина в закрытом пространстве, например в цилиндре автомобильного мотора, нам приходится устраивать специальные сложные приспособления, для того чтобы предварительно
смешать бензин с воздухом-приготовить горючую Смесь.
Рис. 16. При горении пороха образуется гораздо больше газов, чем при горении бензина
Порох в этом отношении гораздо удобнее.
Но дело не только в удобстве.
Мы уже сказали, что один килограмм бензина дает 10 000 больших калорий, тепла. Но, оказывается, для сгорания каждого килограмма бензина нужно к нему присоединить 15,5 килограмма воздуха. Значит, 10 000 калорий приходится не на один килограмм, а на 16,5 килограммов горючей смеси. Один же ее килограмм выделит при горении всего около 610 калорий. Это уже меньше, чем дает один килограмм пироксилинового пороха.
Как видим, смесь бензина с воздухом уступает пороху и в калорийности.
Однако главное все же не в этом. Главное в том, что при взрыве пороха образуется очень много газов. Количество газов, образующихся при сгорании одного литра дымного и пироксилинового пороха, показано на рисунке 16.
Объем этот газы заняли бы при охлаждении их до нуля градусов и при давлении в одну атмосферу, то-есть при нормальном давлении. Если же взять объем пороховых газов при температуре взрыва, то он будет еще во много раз больше.
Из рисунка 16 видно, что пироксилиновый порох выделяет, газов в четыре с лишним раза больше, чем дымный, черный порох. Поэтому пироксилиновый порох и сильнее дымного.
Но и этим не исчерпываются преимущества пороха перед обычными горючими. Большое значение имеет еще скорость превращения пороха в газы.
Взрыв порохового заряда при выстреле длится всего несколько тысячных долей секунды. Бензиновая смесь в цилиндре мотора горит раз в десять медленнее.
Пороховой заряд 76-миллиметровой пушки целиком превращается в газы меньше чем за 6 тысячных (0,006) секунды.
Такой малый промежуток времени даже трудно себе представить. Ведь "миг" - мигание века человеческого глаза - длится около трети секунды.
На взрыв порохового заряда уходит в пятьдесят раз меньше времени.
Взрыв заряда бездымного пороха создает в стволе орудия огромное давление: до 3 500-4 000 атмосфер, то-есть 3 500-4 000 килограммов на каждый квадратный сантиметр.
Высокое давление пороховых газов и очень малое время взрывчатого превращения и создают огромную мощность при выстреле. Такой мощности в тех же условиях не создает ни одно из других горючих.
Eye_of_a_storm 07-09-2011 04:45
Внезапно! Монтажный пистолет, использующий энергию взрыва смеси бутана с воздухом: http://www.youtube.com/watch?v=oPXWapn0qXk .
Но для боевого оружия этот принцип не подходит, однозначно. Разве что для чего-то набодобие пневматики с дульными энергиями в единицы джоулей, для развлекательной стрельбы.
AleX413 07-09-2011 10:27
Забавно... Забить гвоздь в бетон или железку пробить - это совсем не единицы Дж...
Eye_of_a_storm 08-09-2011 12:31
82 Дж ЕМНИП. Но начальная скорость низкая (именно в монтажном пистолете). Хотя, конечно, можно сделать в стенке цилиндра перепускное отверстие, через которое расширяющиеся газы будут течь в ствол...
А. ТРУНИН, А. МАКАРОВ, В. ЛЕСОВ
Энергетика и промышленность России № 06 (122) март 2009 года
В XXI веке на смену «обычным» двигателям внутреннего сгорания должны прийти альтернативные силовые технологии.
Ведущие центры и автофирмы ведут конкурентную борьбу за «альтернативные» топлива и энергосберегающие циклы. Перспективна адаптация существующих двигателей внутреннего сгорания к более «водородным» и экологичным топливам: спиртам, метану, водороду. Осваиваются и альтернативные циклы силовых установок (электротопливные ячейки, гибридные двигатели и др.). Главная проблема – высокая стоимость и сложность всего «альтернативного».
Однако даже на так называемом «альтернативном» топливе схема поршневого или газотурбинного двигателя внутреннего сгорания – как тепловой машины для преобразования химической энергии в механическую работу – на самом деле «неальтернативна». В любом случае дозы топлива (горючего) должны сгорать в сжатом воздухе (окислителе), а продукты – толкать поршень или вращать турбину. Адаптация серийного «механического» двигателя к топливу – метанолу или даже водороду – не претендует на «альтернативную силовую установку».
Топливо, альтернативное и не очень
Вполне интересны циклы работоотдачи унитарных топлив: от «греческого огня» с селитрой и нефтью и китайских «огненных стрел» – до огнестрельных и оборонных технологий. Унитарные топлива содержат и горючие вещества, и окислители; кислород воздуха им не нужен, и поэтому затрат в цикле «сжатия» не будет, так как всегда будет лишь цикл «чистого» расширения.
При этом унитарные топлива вполне работоспособны: на сотню километров под водой плывут турбоскоростные торпеды; с высокой скоростью летят «пороховые» снаряды и работают «безатмосферные» турбонасосы жидкостных ракет; с космической работоотдачей сгорают унитарные топлива в твердотопливных ускорителях.
Однако для гражданских технологий «оборонные» окислители не годятся из-за высокой стоимости, опасности в обращении или токсичности (перекись водорода, жидкий кислород, двуокись азота, перхлораты и прочие экзотические вещи).
Гипердизель
Для альтернативного топлива-«пороха» необходимы и альтернативные «безатмосферные» схемы двигателей. Впрочем, исключив циклы проветривания в схеме 4-тактного двигателя внутреннего сгорания, можно заставить его работать как 2-тактный «гипердизель» с горячей форкамерой мини-реактора, или даже заново изобрести 1-тактный поршневой цилиндр так называемого «двойного действия» с мини-реакторами вспышек топливных доз по торцам цилиндра.
Если начальные параметры (Р1, Т1) «водопороховых» вспышек задать по уровню (так называемых «индикаторных» показателей) рабочей смеси «обычных» двигателей внутреннего сгорания, то один цилиндр «двойного действия» будет эквивалентен сразу восьми 4-тактным бензиновым цилиндрам. При большом адиабатном расширении из конденсированного «ничего» и паро-образовании воды-растворителя жидкостное охлаждение рабочей зоны необязательно.
Для регулирования цикличного сгорания доз «жидкого пороха» найдены водорастворимые присадки-антидетонаторы и катализаторы.
Эксперименты по окислительсодержащим подсадкам в цикл серийных бензиновых двигателей обнаружили малую скорость сгорания растворов и склонность к детонации комбинированных газоаэрозольных зарядов.
Очевидно, что для непрерывно-турбинных циклов дорогие и сложные воздушные компрессоры вряд ли понадобятся, а требования к жаропрочности рабочих зон снижаются пропорционально «обводненности» окислительсодержащих топлив.
«Пороховой» двигатель внутреннего сгорания сможет работать как на суше, так и в страто-сфере, на Луне или под водой.
Реактивный винт
Еще более «альтернативен» движитель типа «реактивный винт», вращающийся реактивным выхлопом из сопел на концах лопастей. Если мини-реакторы «жидкого пороха» разместить там же или изготовить в виде тора на оси вращения винта, мы получим силовой агрегат, совмещающий функции «двигателя», «движителя» и «топливного насоса»; узлы трения – лишь два опорных подшипника вращающейся оси винта. Центробежно-радиальные силы «втягивают-качают» высокоплотный раствор из бака через каналы оси и лопастей в горячий реактор, откуда сжатые газы выбрасываются через периферийные сопла.
Стартовая «раскрутка» винта – от пиропатронов в специальной «камере зажигания». Топливом могут быть не только растворы «пороха», но и окислительсодержащие эмульсии, а также суспензии порошка угля в загущенном растворе АС или даже пены. В последнем случае в окислительсодержащий раствор с избытком горючих веществ (спирты, уротропин, каменный уголь) вводятся пенообразователи-ПАВ, и простейший «пено-карбюратор» взбивает низкократную пену с воздухом-окислителем. Осевой шнек-винт-насос гонит-сжимает пену с воздухом в осевой же реактор. Дожигание топлива в воздухе снизит прожорливость двигатель-винта до 1,5-2 раз и, соответственно, увеличит радиус перемещения транспортного средства без дозаправки. Заключив гремучий винт в кольцевой аэродинамический сегмент, можно повысить безопасность и полезную направленность импульса газовоздушных масс.
Толкающий реактивный винт может быть движителем для индивидуальных летательных аппаратов.
Немеханический аэроцикл
Тот же принцип «немеханического газохода», в принципе, возможен и для движения с «отталкиванием от воздуха» (как и в случае «реактивного винта»). Плотность атмосферы меньше плотности воды на три порядка – и во столько же надо увеличить проходное сечение двигателя-трубы. Для «альтернативных» летательных аппаратов (ЛА) разместить решетку сопловых форсунок можно, например, на планере-биплане между парами несущих плоскостей или… между фюзеляжем и кольцевым крылом сверхмалого летательного аппарата (СЛА).
Описываемая легким кольцевым крылом площадь должна быть не менее 20-30 квадратных метров, и в вертикальном положении СЛА на «холостом ходу» должен скользить на шасси «воздушной подушки», а на форсаже – взлетать вертикально. После набора высоты аэроцикл ложится на горизонтальный курс с экономичным «самолетным» расходом рабочего тела и опорой на кольцевое крыло-цилиндр.
По оценкам, при взлетной массе гипербайка до 300 килограммов скорость газовоздушного выхлопа должна составлять до 30-40 м/сек. Скорость рабочих «сопловых» газов необходима на порядок выше, а пространственный импульс «решетки выхлопа» (с ограничением по длине зоны «двухконтурного» смешивания) – специально ориентирован. КПД «газолета» определится падением давления и температуры в соплах-форсунках, «газоструйностью» смешивания с воздухом и внутренней геометрией прямоточной трубы.
Суммарный «теплый ветер» выхлопа – будет на один-два порядка слабее чего-то газотурбинного или ракетного... Но если сравнить стоимость «немеханического» аэроцикла с существующими ЛА в режиме «вертикальный взлет-посадка», пусть даже с посадочным парашютом в носу СЛА…
Оказывается, на унитарном топливе возможны самые разнообразные схемы принципиально простых газорасширительных машин, в том числе с совмещением «двигателя» и «движителя», дожигом топлив в «бесплатном» воздухе, и даже – «немеханические» циклы без движущихся частей, и даже в режиме регулируемого «непрерывного взрыва».
Жидкофазные реакторы
Жидкофазные мини-реакторы легко регулировать, но к ним нужен топливный насос высокого давления с приводом для подачи раствора из внешнего бака. Чтобы сэкономить на массе «балластного» растворителя (воды), топливная магистраль обогревается противотоком («труба-в-трубе») теплом отработавших газов с регулируемой конденсацией водяного пара обратно в бак для растворения-разогрева рабочих порций энергоносителя.
Тогда в бак можно загружать даже кристаллизованные плавы топлива (шары, цилиндры, эллипсоиды) с минимальным содержанием «балластного» растворителя, который станет «самовозвратным» в цикле растворение – сгорание – растворение. (Критический диаметр детонации высокоплотных горячих плавов АС составляет не менее 40-50 миллиметров, что много выше необходимого сечения «горячего» топливопровода из холодного бака.)
До 5-8 процентов энергии добавится в цикл «бесплатно» – с утилизацией конденсационного тепла отработавших паров воды. Наконец, тепловой эндоэффект растворения АС в воде, к счастью, протекает с заметным аккумулированием тепла из окружающей среды (до 78 ккал/кг), что практически компенсирует затраты на парообразование растворителя в реакторе при «самосжигании» горячельющихся плавов, содержащих 5-10 процентов воды.
Известны также перспективные способы «ожижения» АС на неводных горючих-растворителях, где вода отсутствует вообще.
Твердотопливные газовые «батарейки»
В противоположность «стационарным» жидкофазным схемам, в «одноразовых» твердотопливных элементах под давлением медленно горят цилиндрические заряды кристаллизованных плавов в режиме «пиротехнического газогенератора» или «самораспространяющегося молекулярного газораспада». За простоту конструкции «твердотопливных батареек» придется платить жаропрочностью всего корпуса и трудностями регулирования и пуска реакций. После выгорания заряда «батарейки» в ее прочный корпус помещается болванка нового заряда, и цикл повторяется.
Из «батареек» можно собирать сколь угодно большие «батареи» с ресиверами и аккумуляторами давления «холостого хода» и прочие конструкторские решения.
Экспериментально найдены эффективные катализаторы и стабилизаторы реакций «водонитратных пиротехнических свечей». Скорость сгорания зарядов под давлением в 1 атмосферу для большинства кристаллизованных горячельющихся плавов – в пределах 0,1-1,5 мм/сек. В отсутствии катализаторов и специальных пространственных стабилизаторов горения «голые» шашки зарядов на воздухе «пожаробезопасны», так как температура их воспламенения много выше температуры плавления смеси и все подводимое тепло при 1 атмосфере расходуется на плавление и парообразование «вхолостую».
Сменные твердотопливные элементы перспективны взамен тяжелых компрессоров – как мобильные генераторы высокоработоспособных газов для привода пневмоинструментов, пневмодвигателей или пневмо-жидкостных насосов. Жидкофазные и твердотопливные реакторы перспективны для применения в технологиях «огневого» бурения, в подземном строительстве, в импульсных и оборонных технологиях.
Концепция унитарных топлив
В основе природного равновесия и функционирования биосферы Земли лежат три природных цикла: круговорот углерода, круговорот азота, круговорот воды. До сих пор хозяйственная деятельность человека основана на добыче и сжигании накопленных в земной коре углеродсодержащих полезных ископаемых органического происхождения: каменного угля, нефти, горючих газов, а также древесины. При их сжигании расходуется кислород атмосферы, необратимо истощаются запасы ценнейшего углеводородного и природного сырья.
К началу XXI века уже нарушено природное равновесие геоклиматической машины планеты и все человечество поставлено на грань глобальной экологической катастрофы.
В то же время существует возможность резкого снижения экологической нагрузки на биосферу с использованием безуглеродных азотсодержащих возобновляемых источников энергии, а также промышленных, «альтернативных» и естественных технологий ее преобразования и аккумулирования, «вписанных» в естественные циклы планетарного кругооборота азота и воды.
