Атомный двигатель
Начну издалека. Как-то больше практикой развлекаюсь потому за точность вольных рассуждений не ручаюсь. Но наверное лучше чем ничего.
Процесс горения это во-первых выделение тепла, во-вторых возникновение реактивной силы, ведь что-то куда-то движется из-за протекающих химических реакций.
Даже при горении спирта:
… хоть какая-то реактивная тяга должна быть. Ведь спирт становится горячим газом и это газ перемещается вверх. Другое дело что скорость этого перемещения очень невелика, потому и тяга (масса умноженная на скорость) мала.
Дымный порох это смесь калиевой селитры, серы и угля. Селитра вступает в реакцию с серой, образуется тепло, которое поджигает уголь. Обычное горение это тоже своеобразная цепная реакция. Ведь тепло соседнего горения поджигает то, что ещё не горит. Но в случае дымного пороха смесь содержит нечто способное выделать тепла больше чем просто горящие дрова. Потому и процесс интенсивнее.
Интенсивность означает что процесс горячее (значит то, что в процессе способно двигаться будет двигаться быстрее). Вся масса горящего вылетит быстрее (время действия реактивной тяги сокращается увеличивая её интенсивность). Всего этого достаточно чтобы фонтан успешно и стабильно выбрасывал вверх крупные куски горящего угля:
Не важно что их толкает, разрушенные внутренние напряжения в угле или летящие вверх газы. Важно что летит, но не высоко. Под конец до верха фонтана не долетает, без нитроцеллюлозы внизу внутри начинается процесс горения и сгорает гильза.
Такой реактивной тяги не хватает даже на то чтобы сдвинуть что-то горизонтальное на колёсах:
У процесса есть выделение тепла, есть вылетающие частицы. Просто скорость их вылета мала. Увеличивать массу вылетающего нельзя. Ведь в случае реактивного двигателя её же и надо толкать. Оно тут полезно-бесполезный груз. Остаётся увеличивать скорость.
Горение нитроцеллюлозы, вспышка, которую можно увидеть только в покадровой разбивке:
А вот сколько было ваты:
Можно сказать, что облако мгновенно выделавшегося горящего газа в несколько раз больше куска ваты. То что так далеко улетело говорит о большой скорости полёта, а то что облако сплошное подтверждает и так понятную мгновенность произошедшего. Короче вся масса улетела и довольно быстро. Достаточно ли возникающей реактивной тяги чтобы хоть бумажную гильзу поднять пока не знаю.
Что здесь происходит тоже пока не знаю. Судя по тому что взрывчатку при приготовлении надо беречь от перегрева, возникают довольно хрупкие молекулы. Если перегреть они будут совсем хрупкими и могут взорваться от совсем ничтожного воздействия. Молекулы взрывчатки хрупки настолько что удар или резкий нагрев тоже приводит к какой-то и явно очень быстрой цепной реакции при которой волна разрушения молекул вместе с теплом распространяются по веществу (и оно очень быстро сгорает разбрасывая продукты горения, которые летят очень быстро).
Ролик а атомным двигателем:
https://youtu.be/35jLkIaA5WQ
Это явно реактивный двигатель если судить по закону, который он использует, но его конструкция принципиально отличается. В реактивном двигателе что сгорает то и вылетает. Здесь же вылетает то что нагрето. Похоже и не похоже сразу на всё.
Двигатель включает в себя тепловыделяющие створки (в случае дымного пороха источник нагрева -реакция селитры с серой) и рабочее тело (в случае горения спирта тоже вылетает горячий газ). В данном случае вылетает водород. Почему водород не знаю. Может потому что он самый лёгкий и потому ему логично приобретать при нагреве самую большую скорость. При повышении температуры молекулы начинают очень быстро двигаться. Здесь подогрев вызывает быстрое движение молекул водорода и корпус даёт ему возможность вылетать только в сопло. Охлаждается всё сооружение всё тем же водородом, который поступает в камеру нагрева (не сгорания, что важно!) относительно холодным.
С другой стороны не возьмусь отличить парообразование от горения в данном случае. Может можно сказать, что водород от такой температуры сгорает. Так или иначе он превращается в быстро летящую куда надо кучу частиц.
Схема двигателя очень похожа на схему атомной электростанции:
https://youtu.be/bV8NCEx_tzE?t=513
… которая является этаким паровым двигателем с атомной топкой, которая служит источником тепла. Реактор нагревает воду, вода становится паром, пар вращает турбину. В случае двигателя пар водорода ничего не вращает а создаёт реактивную тягу очень быстро вылетая из сопла.
Насколько быстро не знаю.
Книга «Пороха и взрывные вещества»:Веннен:
https://drive.google.com/open?id=1K6Q18R2BDmWdhCfvBbSNQkuzjmeY0wa3
… судя по оглавлению содержит все эти расчёты сил, скоростей и масс выбрасываемого горючего, но я пока читала только оглавление. Надо полагать что чтобы быть эффективной эта штука должна разгонять водород (за счет нагрева) до принципиально больших скоростей чем у обычного реактивного топлива (которое в обычном реактивном двигателе само сгорает и само вылетает).
Теперь про вот это:
https://afranius.livejournal.com/687314.html
Так вот, батюшка, помнится, был большим почитателем тех ядерных двигателей -- в правильном месте и в правильное время. "Правильное место" тут -- беспилотный дальний Космос ("грязны" они настолько, что даже в околоземном пространстве использовать их не стоит, были даже, вроде бы, какие-то международные соглашения на этот счет). Но у них отличный баланс качеств по скорости/экономичности, КПД, простоте-надежности и тэ пэ; так что там, где "грязь" некритична -- они ОК, и ежели везти с Лунной базы какой марсоход на Фобос -- это как раз то, что надо,
… Вот если атомный реактор открыть в сопло и дать возможность его содержимому туда вылетать так скорее всего и будет. Радиоактивные частицы летят, скорее всего, с очень неплохой скоростью. Только они действительно радиоактивные. Т.е если бы атомный реактивный двигатель работал по классической схеме реактивного двигателя (что даёт тепло и сгорает, то и вылетает) то было бы как написано (т.е грязно).
Осталось написать про взрыв, который в данном случае работает источником только тепла. Летящие нейтроны разрушают хрупкий атом урана:
https://youtu.be/S6oDNBCalrI?t=348
… тот разваливается, из него высыпаются новые нейтроны, которые летят и разваливают следующие ядра уранов. Это и есть местный вариант цепной реакции распространяющей процесс по веществу. В случае обычного горения распространяющаяся волна переносит поджигающее тепло. В случае бездымного пороха и прочих взрывчатых веществ молекулы явно столь же хрупки как уран в атомном разложении. Не знаю, что их разваливает. Может и там что-то отлетающее от соседних молекул. При разложении атомов тоже обязано быть не только тепло но и реактивные вещи. В атомном двигаете в видеоролике (как и в атомных электростанциях) используется только тепло. В теории можно наверное сделать реактивный атомный двигатель использующий реактивную тягу летящих при атомном распаде частиц. Интересно даже посчитать импульс, который может дать такая штука. А вот как сделать так чтобы она не расплавилась и не порвалась не знаю. Точнее понятно что в атомном реакторе АЭС это и делается (так понимаю за счёт замедления процессов). Но если замелять процесс, то что останется от тяги, создаваемой движением частиц?
|