В предыдущей статье «Ворота в дальний космос открыты» автор доказал принципиальную возможность ускорения космических кораблей без потери части их массы. Была предложена концепция рекуперационных двигателей. Рекуперационными названы реактивные двигатели, в которых газ работает в замкнутом цикле и используется снова, снова и снова. Концепция основана на том, что после истечения из сопла газ остывает, его молекулы теряют свою кинетическую энергию и импульс, направленный в противоположную движению ракеты сторону. Остывший газ может быть собран, возвращён в ракету, нагрет и снова выброшен через сопло.
Возможно, кто-то представил себе космический корабль, который тянет за собой нечто вроде зонтика собирающего выхлопные газы. Конечно же, всё совсем не так. В этой статье я представлю вам теорию рекуперативного движения и познакомлю вас с парой конструкций рекуперационных двигателей на основе этой теории.
Теория рекуперативного движения
1. Рабочее тело реактивного двигателя может быть возвращено в двигатель и использоваться в замкнутом цикле.
2. Если рабочее тело реактивного двигателя потеряло часть кинетической энергии, полученной от двигателя, то его возврат в двигатель приведет к неполной потери начального импульса двигателя.
3. Разница между кинетической энергией, полученной реактивным двигателем и кинетической энергией возвращенного в двигатель рабочего тела позволяет двигателю сохранить часть первоначального импульса.
4. Возврат потерявшего первоначальную энергию рабочего тела реактивного двигателя обратно в двигатель в замкнутом рекуперационном цикле позволяет объектам, оснащенным рекуперационными двигателями изменять их кинетическую энергию вез потери массы и взаимодействия с другими объектами.
Конструкция рекуперационного двигателя
Конструкционно все рекуперационные двигатели имеют три обязательных элемента.
1. Устройство, выполняющее полезную работу.
2. Устройство, в котором происходит изменение состояния рабочего тела.
3. Устройство, возвращающее рабочее тело в состояние, необходимое для получения полезной работы.
Три элемента рекуперационного двигателя.
Три обязательных элемента рекуперационного двигателя на примере на примере рекуперационного двигателя Термо-реактивного типа.
· Жидкость нагревается в устройстве 1 и выбрасывается в виде пара через сопло. Двигатель передает импульс на полезную нагрузку.
· В устройстве 2 пар расширяется, остывает и конденсируется.
· Устройство 3 возвращает конденсат в зону нагрева.
На первый взгляд кажется, что это замкнутая система и никакого остывания и конденсации не произойдет. Но это совсем не так. На схеме показаны основные компоненты только для ознакомления с общим видом рекуперапционного двигателя. Устройство 2, в котором происходит изменение состояния рабочего тела, выполняется в виде баллона, который является не только ресивером, но и теплообменником. Через стенки болона тепло рассеивается в окружающем пространстве. В космосе это происходит за счет инфракрасного излучения. Горячие молекулы газа, сталкиваясь и холодной стенкой баллона, теряют тепло за счет конвективного теплообмена. А стенки баллона отдают тепло за счет теплового излучения. Работа рекуперационных двигателей обеспечивается конвективно-лучистым переносом тепла от рабочего тела двигателя в окружающее пространство.
Цикл ТКК
Процессы, происходящие в рекуперационном двигателе показаны в термо-кинетическом цикле Криворотько. Далее по тексту «ТКК цикл».
По оси Х отложена величина и направление импульса, передаваемо рабочим телом рекуперационному двигателю.
По оси У отложена величина внутренней энергии рабочего тела (температура газа) рекуперационного двигателя.
Наглядное представление этих процессов дает Термо-кинетическая схема Криворотько. Далее по тексту «ТТК схема»
На схеме изображена взведенная пружина, семь шаров, направления движения шаров после освобождения пружины и границы движения шаров. Модель соударения между шарами – абсолютно упругий удар. После соударения этих шаров полная кинетическая энергия системы сохраняется. Удары шаров в стенки, ограничивающие движение шаров не являются упругими. Кинетическая энергия шара преобразуется в тепловую и передается стенкам. Для большей наглядности вы можете легко себе представить коробку на колесиках, в которой лежат бильярдные шары так, как показано на ТКК схеме.
После освобождения пружины она расталкивает коробку и шар №1 в разные стороны. И коробка и шар получают одинаковые по величине, но противоположные по направлению импульсы. Величину этих импульсов примем за единицу и обозначим буквой F. В ТКК цикле этот момент обозначен точкой 1. Величина импульса отложена по оси Х, обозначена буквой R, а стрелочка обозначает не направление цикла, а направление импульса, полученного двигателем. В ТКК схеме пружина является устройством, выполняющим полезную работу. Оттолкнувшись от шара №1, пружина сообщила коробке первоначальный импульс F.
Получив импульс от пружины, шар №1 ударяет шары №2 и №3. В результате упругого удара полностью передает им свою кинетическую энергию и останавливается. Импульс F распределяется между шарами №2 и №3, в результате чего каждый из них получает половину от импульса, которым обладал шар №1. В свою очередь шары №2 и №3 бьют шары №4, №5, №6 и №7. Отдают им свои импульсы и останавливаются. После всех этих соударений полная кинетическая энергия шаров осталась неизменной. Каждый из четырех движущихся в этот момент шаров обладает импульсом равным F/4. Их суммарный импульс равен F.
Шары №4 и №5 ударяют в противоположные стенки коробки. Их импульсы противоположно направлены и компенсируют друг друга. Удар шара в стенку коробки не упругий. Кинетическая энергия этих двух шаров переходит в тепловую и рассеивается в пространстве. Полная кинетическая энергия шаров в коробке сократилась вдвое и состоит из суммы кинетических энергий шаров №6 и №7. На ТКК цикле этот процесс показан отрезком между точками 2 и 3, и обозначен буквой C.
В точке 3 ТКК цикла кинетической энергией обладают только шары №6 и №7. Каждый из них обладает энергией равной ¼ энергии, полученной коробкой через пружину, но их импульс противоположен по направлению импульсу, полученному коробкой. При ударе о стенку коробки шары №6 и №7 передают коробке импульс не более чем -1/2 от импульса, полученного коробкой в начале ТКК цикла. На ТКК цикле этот процесс показан отрезком между точками 3 и 4, и обозначен буквой B. Стрелка указывает направление полученного импульса. Оно противоположно направлению импульса R, между точками 1 и 2 ТКК цикла. В точке 4 ТКК цикла все шары полностью израсходовали кинетическую энергию, а коробка сохранила ½ кинетической энергии полученной от взаимодействия с шарами внутри неё.
Для завершения ТКК цикла необходимо снабдить коробку устройством, возвращающим рабочее тело в состояние, необходимое для получения полезной работы. Для ТКК схемы это значит вернуть шары в первоначальные положения и взвести пружину. В ТКК цикле этот процесс обозначен буквой H и соответствует отрезку между точками 4 и 1.
По завершению ТКК цикла наша коробка изменила свою кинетическую энергию без изменения массы и без взаимодействия с другими телами за её пределами.
Все процессы описанные в ТКК цикле и проиллюстрированные на ТКК схеме хорошо изучены современной наукой и их работоспособность не вызывает сомнений. Ни один из описанных процессов не нарушает ни единого закона физики. Метод рекуперационного движения опирается на концепции, которые являются основой современной физики. Это гарантия того, что коммерческие аэрокосмические компании потратят огромные деньги на исследования этой уникальной технологии. И мы можем быть уверены, что государственные органы также выделят средства на исследования. А академические круги попытаются взять на себя инициативу в изучении новой концепции. Начнется настоящая борьба за поул-позицию в новой индустрии. Я независимый исследователь, и не принадлежу ни к какому академическому учреждению. Это позволяет мне мыслить за рамками авторитетов и утвержденных концепций. Я изучаю эксперименты других исследователей и их выводы. Провожу собственные эксперименты и создаю собственную картину Вселенной. Рекуперативные приводы — одна из областей моих исследований. Это не основное направление моих разработок, но я ценю любую возможность передать свои знания людям. Знания должны принадлежать всему человечеству. А технологи не могут развиваться, если на них наложены запретительные патенты. Я не намерен патентовать ни принцип рекуперационнго движения, ни конструкции рекуперационных двигателей. Разумеется, отдельные элементы рекуперационных двигателей будут патентоваться разработчиками, и я готов оказать помощь, но это не может затормозить прогресс. В начале статьи вам было обещано представить две конструкции рекуперационных двигателей. С Термо-реактивным концептом вы уже знакомы на примере иллюстрации трех обязательных элементов рекуперационных двигателей. Вторая концепция называется Химико-восстановительной.
Рекуперационный двигатель Химико-восстановительного типа.
Химико-восстановительная концепция рекуперационного двигателя подразумевает использование многокомпонентного топлива для реактивных двигателей, используемых в качестве устройства, выполняющего полезную работу рекуперационного двигателя. После охлаждения отработанное топливо разлагаются на исходные компоненты и снова поступают в камеру сгорания. Простейшим примером могут служить реактивные двигатели, топливной смесью которым служат кислород и водород. Образовавшаяся в процессе горения вода в дальнейшем разлагается на кислород и водород, которые снова поступают в камеру сгорания.
Данная публикация защищает представленные концепции от запретительного патентования, и вы можете укрепить эту защиту, способствуя распространению информации.
В следующей статье «Elliott drive – ближайшее будущее космонавтики» я расскажу еще об одной конструкции рекуперационного двигателя. И это уже не просто идея, а действующий концепт, который вы можете собрать на кухонном столе и убедиться, что это работает.
Криворотько Владимир
15 апреля 2022г.
Луганск
