Что такое порох: разновидности, характеристики, применение. Порох в Европе: кто изобрел

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 .

Ну, навалились. Соскучились, что ли?

140466 >А чем картузное от клинового заряжания отличается, а? Я далеко не артиллерист, я только учусь, тяжёлыми предметами не кидать(и лёгкими тоже).
Я тоже не артиллерист. Но с точки зрения банальной эрудиции клиновое заряжание - это четырехмоторная бомба. Клиновым бывает затвор. А картуз - это такой полотняный мешочек с порохом, которые накладывают в пушку между помещением в нее снаряда и закрытием затвора перед выстрелом.

Гарпунер >>Да и криотроны в А-бомбах одноразовые.
CaRRibeaN >И что из этого? Там вся электроника одноразовая
CaRRibeaN >ЗЫ: Многоразовые криотроны не фантастика, в прочем как и другие типы точных ключей.
В вышецитированном спиче говорилось о криотронах, как в атомных бомбах, для согласования многокаморной пушки. Я и подумал, что криотрон вообще-то одноразовый. О многоразовых я не слышал.

Гарпунер >>Вот в танке - другое дело. Надо влупить по танку подкалиберным - наливаем по максимуму. Надо в окопчик ОФС подкинуть - экономим. За счет этого боезапас возрастет ~ на 20%.
Baby >Количество подкалиберных и ОФС снарядов в укладке задается перед боем. Соответственно, потребное количество и тип (метательных) зарядов тоже задано априори. Если вы хотите съэкономить на объеме зарядов, то, 20% - слишком оптимистичная оценка. В лучшем разе получите условно говоря 43 снаряда вместо 40.
Неверно.
а) Уменьшается объем автомата заряжания
б) Нет потери объема на гильзах
в) Собственно снаряды (без зарядов) за счет уменьшения габаритов можно компоновать гораздо более плотно.

Гарпунер >>Да и перезаряжание упрощается (открыл краник - закрыл краник).
Baby >Вернее, зарядить снаряд, открыть краник, закрыть краник.
Baby >То есть по большому счету, то же, что есть сейчас, плюс операции с краником. В чем упрощение???
Сейчас есть два варианта:
а) с автоматом заряжания: автомат становится проще и легче.
б) с ручным заряжанием: заряжающий таскает вполовину меньше.

>> Плюс бинарные МВ пожаро/взрывобезопасны.
Baby >Бинарные - это какие? Окислитель + топливо? Если да, то назовите виды пожаробезопасного топлива или окислителя. А то мне в голову лезет "пожаробезопасный" керосин и всякие другие страсти.
Бинарные - это те, что состоят из двух компонентов, каждый из которых невзрывоопасен. Черт его знает, что там за компоненты. Наверное, возможен и вариант с окислитель+топливо. Но это, скорее, к Варбану - он спец.
Насчет же пожаробезопасного керосина - я в 5 лет опыты ставил. Кидал спички в канистру с керосином. Тухли, сволочи. Пришлось плеснуть керосинчиком на пол, в опилки.

>> А начальная скорость может быть увеличена за счет применения более мощных МВ.
Baby >... как жидких, так и твердых
Baby >Фазовое состояние здесь ни причем.
Обычно более мощные МВ одновременно и менее стабильные, т.е. более опасные. Тот же нитроглицерин.
А ежели смешивать их непосредственно перед выстрелом - хранить можно.

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.

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.