خروجی اگزوز موشک برای استفاده مجدد از آن به عنوان سوخت

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1651

سپاس: 3161

جنسیت:

تماس:

خروجی اگزوز موشک برای استفاده مجدد از آن به عنوان سوخت

پست توسط rohamjpl »

چند روزی است که فکر می‌کنم آیا می‌توان راکتی به این شکل ساخت؟
تصویر
ایده این است که در حین حرکت سوخت را بگیرید. آیا این منطقی خواهد بود یا نیروی رانش با برخورد پیشرانه به کلکتور لغو می شود؟
مانند هر دستگاه حرکت دائمی، کار نخواهد کرد. در این مورد، دو دلیل عمده وجود دارد.
اول، پیکان "ارسال سوخت به عقب" شما جرم را به جلو می راند. هر عملی یک واکنش مساوی و مخالف دارد، بنابراین هل دادن آن جرم به جلو، بقیه موشک را به عقب می راند.
دوم، اگزوز سوخت نیست. قبلاً احتراق شده است و انرژی شیمیایی سوخت به انرژی جنبشی تبدیل شده است. هیچ راه آسانی برای تبدیل مجدد آن وجود ندارد. این معادل برداشتن خاکستر و گازهای آزاد شده از آتش چوب یا زغال و تلاش برای سوزاندن دوباره آنها است.
نه، انجام این کار عملی نخواهد بود.
عملی نیست. چندین مشکل وجود دارد.
اولاً، آنچه از قسمت پشتی موشک بیرون می آید، عمدتاً حتی سوخت نیست.
دوم، ابر بزرگ سوختی که هنگام پرتاب می بینید، بیشتر آب است که مانع از پاره شدن موشک با امواج ضربه ای خود می شود.
آخرین، اما مهمتر از همه، حتی اگر اگزوز در واقع یک سوخت جدید بود که با قطعاتش در دماهای سرد احتراق می شد و مقدار بسیار بیشتری از آن وجود داشت، باز هم کاربردی نبود. همه چیز به یک سوال برمی گردد. حتی اگر سوخت بگیرید، چگونه می‌خواهید آن سوخت را دریافت کنید، به سرعت در جهت مخالفی که از آن در حال حرکت هستید حرکت کنید، تمام راه را به عقب برگردانید، آنها را به محفظه‌های سوخت خود بیاورید، آنها را دوباره متراکم کنید و مطمئن شوید که هیچ چیز دسترسی وجود ندارد. قبل از اینکه در نهایت از سوخت استفاده مجدد کنید؟ برای بازگرداندن سوخت انرژی لازم است، برای لوله کردن آن به محفظه ها انرژی لازم است، مخصوصاً برای تغلیظ مجدد سوخت به مایع و اطمینان از اینکه چیزی وجود ندارد که لوله های سوخت را به طور کامل در موتور مسدود کند انرژی لازم است.
در مجموع، انرژی بیشتری نسبت به آوردن سوخت بیشتر صرف می‌شود، ناگفته نماند که باعث کاهش سرعت کشتی شما می‌شود، زیرا باید به دور آن سیم سنگین و جمع‌کننده سوخت بچرخد.
از نظر تئوری امکان تبدیل مجدد اگزوز به سوخت وجود دارد. می‌دانم که موشک‌ها از ترکیبات سوخت/اکسیدکننده متفاوتی استفاده می‌کنند، مانند هیدرازین و مشتقات آن که توسط تتروکسید دی‌تروژن اکسید شده‌اند، اما بیایید مثال ساده‌تری را در نظر بگیریم، زیرا اگر در مورد سایر سوخت‌ها و اکسیدکننده‌ها به کار رود، نتیجه‌گیری نیز صادق است. اگر از هیدروژن مایع به عنوان سوخت و از اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده استفاده کنیم، محصول احتراق بخار آب خواهد بود. کاملاً امکان تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن وجود دارد.
با این حال، مشکل چنین رویکردی اساسی‌تر است: تبدیل محصولات احتراق دوباره به زیرلایه‌ها (سوخت و اکسیدکننده) نیاز به انرژی ورودی دارد و مهم‌تر از آن، با توجه به قانون دوم ترمودینامیک، همیشه انرژی بیشتری نسبت به انرژی لازم دارد. احتراق در وهله اول نتیجه خالص انرژی به دست آمده در مقابل مصرف شده لزوماً همیشه منفی خواهد بود، صرف نظر از اینکه از چه روشی برای تقسیم آب به عناصر تشکیل دهنده آن استفاده می شود.
هر راه حل فرضی برای این مشکل اساسی باید قوانین فیزیک را نقض کند. و برخلاف ادعاهایی که در برخی پاسخ‌های دیگر مطرح شده است، تبدیل اگزوز به سوخت و اکسیدکننده لزوماً سخت و پیچیده نیست. تمام الکترولیز آب مورد نیاز دو الکترود و یک منبع الکتریسیته با ولتاژ بالای حدود 1.23 ولت است. اختیاری است، اما بسیار توصیه می شود که مقدار کمی از ترکیب یونی قوی و بی اثر الکترولیتی مانند اسید سولفوریک یا هیدروکسید سدیم برای افزایش سرعت واکنش نیز توصیه می شود. این فرآیند به خودی خود واقعاً ساده است، نیازی به فناوری «پیش‌روز» (یا هر واژه‌ای که امروزه مرسوم است) ندارد و احتمالاً هر کسی می‌تواند چنین فرآیندی را در حال حاضر در خانه انجام دهد. و با توجه به زمان کافی طولانی، حتی محصولات حاصل از احتراق چوب (با فرض احتراق کامل به دی اکسید کربن، آب و خاکستر معدنی) تا حدودی به چوب و اکسیژن تبدیل می شوند، زیرا درختان در حال رشد آن مواد را از هوا و زمین جذب می کنند. در حین انجام فتوسنتز چنین ادعاهایی می تواند نشان دهد که ممکن است، اما دشوار است و نیاز به اختراع برخی فن آوری های نوآورانه دارد، در حالی که در واقع ممکن است، فقط باعث کاهش اتلاف انرژی می شود و بنابراین منطقی نیست.
همچنین مهم نیست که از چه روشی برای واکنش هیدروژن با اکسیژن استفاده می شود: احتراق، الکترولیز معکوس در به اصطلاح "پیل سوختی" و غیره همیشه انرژی کمتری از آنچه برای تبدیل آب حاصله به هیدروژن و اکسیژن لازم است تولید می کند.
تصویر
باید مفاهیم مربوطه را درک کرد. ساخت یک لوله به طول 30 مایل بر روی سطح ماه زمین در امتداد خط استوا که از طریق آن یک موشک با سرعت 30 متر در ثانیه شتاب می گیرد تا سرعت مدار راکت بچرخد، این امکان را فراهم می کند که با بستن درب پس از خروج موشک، بیشتر اگزوز را جذب کند. شتاب افقی تا سرعت مداری اولین وسیله ای بود که سر اسحاق نیوتن پیشنهاد کرد. [توپ مداری نیوتن]
پرتاب های عمودی بر روی ماه این مزیت را دارند که رانش ullage توسط گرانش ایجاد می شود. هنگامی که قرار است موشکی به صورت افقی در داخل لوله پرتاب شود، کمک پرتاب الکترومغناطیسی توسط یک سکوی پرتاب متحرک با شتاب الکتریکی می‌تواند در عین حال که موشک را در لوله نگه می‌دارد، موجی را ایجاد کند. کمک پرتاب الکتریکی همچنین می تواند 4 درصد از ماموریت دلتا v را تامین کند.
از آنجایی که چنین تأسیساتی برای بازیافت اگزوز موشک وجود نداشته است، درصد پیشرانه ای که می تواند توسط موشک اصلی پس از بازگشت یا موشک دیگر بازیابی و استفاده مجدد شود، به خوبی مشخص نیست. من حدس می زنم که یک تاسیسات واقعی می تواند بهتر از 95 درصد پیشرانه مصرف شده بازیافت شود. اگر مقدار کمی از سوختی که از بین می‌رود جایگزین شود، یک موشک می‌تواند بین دو انبار سوخت بازیافت سوخت، رفت و آمدهای مکرر انجام دهد و بارها و بارها از همان سوخت استفاده کند..hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
تصویر

ارسال پست