डेटोनेशन रॉकेट इंजन: परीक्षण, संचालन का सिद्धांत, फायदे

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

अंतरिक्ष अन्वेषण अनैच्छिक रूप से अंतरिक्ष यान से जुड़ा हुआ है। किसी भी प्रक्षेपण यान का दिल उसका इंजन होता है। इसे अंतरिक्ष यात्रियों को कक्षा में पहुंचाने के लिए पहला अंतरिक्ष वेग - लगभग 7.9 किमी/सेकेंड और ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को पार करने के लिए दूसरा अंतरिक्ष वेग विकसित करना होगा।

इसे हासिल करना आसान नहीं है, लेकिन वैज्ञानिक इस समस्या के समाधान के लिए लगातार नए तरीके खोज रहे हैं। रूस के डिजाइनरों ने और भी आगे बढ़कर एक डेटोनेशन रॉकेट इंजन विकसित करने में कामयाबी हासिल की, जिसके परीक्षण सफलता के साथ समाप्त हुए। इस उपलब्धि को अंतरिक्ष इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक वास्तविक सफलता कहा जा सकता है।

नई सुविधाएँ

डेटोनेशन इंजनों के लिए उच्च उम्मीदें क्यों हैं? वैज्ञानिकों के मुताबिक उनकी ताकत मौजूदा रॉकेट इंजन की ताकत से 10 हजार गुना ज्यादा होगी। इसी समय, वे बहुत कम ईंधन की खपत करेंगे, और उनका उत्पादन कम लागत और लाभप्रदता से अलग होगा। इसके साथ क्या हैसंबंधित?

यह सब ईंधन ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के बारे में है। यदि आधुनिक रॉकेट अपस्फीति प्रक्रिया का उपयोग करते हैं - निरंतर दबाव में ईंधन का धीमा (सबसोनिक) दहन, तो विस्फोट रॉकेट इंजन विस्फोट, दहनशील मिश्रण के विस्फोट के कारण कार्य करता है। यह सुपरसोनिक गति से जलता है, बड़ी मात्रा में तापीय ऊर्जा को उसी समय मुक्त करता है जब शॉक वेव फैलता है।

डेटोनेशन इंजन के रूसी संस्करण का विकास और परीक्षण विशेष प्रयोगशाला "डेटोनेशन एलआरई" द्वारा प्रोडक्शन कॉम्प्लेक्स "एनर्जोमैश" के हिस्से के रूप में किया गया था।

नए इंजनों की श्रेष्ठता

विश्व के अग्रणी वैज्ञानिक 70 वर्षों से डेटोनेशन इंजन का अध्ययन और विकास कर रहे हैं। इस प्रकार के इंजन के निर्माण को रोकने का मुख्य कारण ईंधन का अनियंत्रित स्वतःस्फूर्त दहन है। इसके अलावा, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के कुशल मिश्रण के साथ-साथ नोजल और वायु सेवन का एकीकरण एजेंडा पर था।

इन समस्याओं को हल करके एक डेटोनेशन रॉकेट इंजन बनाना संभव होगा, जो अपनी तकनीकी विशेषताओं के मामले में समय से आगे निकल जाएगा। वहीं, वैज्ञानिक इसके फायदे बताते हैं:

1. सबसोनिक और हाइपरसोनिक रेंज में गति विकसित करने की क्षमता।
2. कई गतिशील भागों को डिज़ाइन करें।
3. पावर प्लांट का कम द्रव्यमान और लागत।
4. उच्च थर्मोडायनामिक दक्षता।

इस प्रकार के इंजन का उत्पादन श्रृंखला में नहीं किया गया था। इसे पहली बार 2008 में कम उड़ान वाले विमानों पर परीक्षण किया गया था। लॉन्च वाहनों के लिए डेटोनेशन इंजन का परीक्षण पहली बार रूसी वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था। इसलिए इस आयोजन को इतना महत्व दिया जाता है।

कार्य सिद्धांत: नाड़ी और निरंतर

वर्तमान में, वैज्ञानिक एक स्पंदित और निरंतर वर्कफ़्लो के साथ इंस्टॉलेशन विकसित कर रहे हैं। एक स्पंदित ऑपरेशन योजना के साथ एक विस्फोट रॉकेट इंजन के संचालन का सिद्धांत दहन कक्ष के चक्रीय भरने पर एक दहनशील मिश्रण, इसके अनुक्रमिक प्रज्वलन और दहन उत्पादों को पर्यावरण में छोड़ने पर आधारित है।

तदनुसार, निरंतर काम करने की प्रक्रिया में, ईंधन को लगातार दहन कक्ष में डाला जाता है, ईंधन एक या एक से अधिक विस्फोट तरंगों में जलता है जो लगातार प्रवाह में फैलती हैं। ऐसे इंजन के फायदे हैं:

1. ईंधन का एकल प्रज्वलन।
2. अपेक्षाकृत सरल डिजाइन।
3. छोटे आकार और इकाइयों का वजन।
4. दहनशील मिश्रण का अधिक कुशल उपयोग।
5. कम शोर, कंपन और उत्सर्जन।

भविष्य में, इन लाभों का उपयोग करते हुए, निरंतर संचालन का एक विस्फोट तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन अपने वजन, आकार और लागत विशेषताओं के कारण सभी मौजूदा प्रतिष्ठानों को बदल देगा।

टेस्ट डेटोनेशन इंजन

घरेलू विस्फोट स्थापना का पहला परीक्षण के ढांचे के भीतर हुआशिक्षा और विज्ञान मंत्रालय द्वारा स्थापित परियोजना। एक दहन कक्ष के साथ एक छोटा इंजन 100 मिमी व्यास और 5 मिमी की एक कुंडलाकार चैनल चौड़ाई को प्रोटोटाइप के रूप में प्रस्तुत किया गया था। परीक्षण एक विशेष स्टैंड पर किए गए थे, विभिन्न प्रकार के दहनशील मिश्रण - हाइड्रोजन-ऑक्सीजन, प्राकृतिक गैस-ऑक्सीजन, प्रोपेन-ब्यूटेन-ऑक्सीजन पर काम करते समय संकेतक दर्ज किए गए थे।

ऑक्सीजन-हाइड्रोजन ईंधन द्वारा संचालित डेटोनेशन रॉकेट इंजन के परीक्षणों ने साबित कर दिया कि इन इकाइयों का थर्मोडायनामिक चक्र अन्य इकाइयों की तुलना में 7% अधिक कुशल है। इसके अलावा, यह प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी कि आपूर्ति की गई ईंधन की मात्रा में वृद्धि के साथ, जोर भी बढ़ता है, साथ ही विस्फोट तरंगों की संख्या और घूर्णन गति भी होती है।

अन्य देशों में एनालॉग

डेटोनेशन इंजन दुनिया के अग्रणी देशों के वैज्ञानिकों द्वारा विकसित किए जा रहे हैं। यूएसए के डिजाइनरों ने इस दिशा में सबसे बड़ी सफलता हासिल की है। अपने मॉडलों में, उन्होंने संचालन का एक सतत मोड, या घूर्णी लागू किया। अमेरिकी सेना इन प्रतिष्ठानों का उपयोग सतह के जहाजों को लैस करने के लिए करने की योजना बना रही है। अपने हल्के वजन और उच्च उत्पादन शक्ति के साथ छोटे आकार के कारण, वे लड़ाकू नौकाओं की प्रभावशीलता को बढ़ाने में मदद करेंगे।

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के एक स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण का उपयोग एक अमेरिकी डेटोनेशन रॉकेट इंजन द्वारा किया जाता है। इस तरह के ऊर्जा स्रोत के फायदे मुख्य रूप से आर्थिक हैं - ऑक्सीजन उतना ही जलता है जितना हाइड्रोजन को ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक होता है। अब के लिएअमेरिकी सरकार कार्बन ईंधन के साथ युद्धपोतों को उपलब्ध कराने के लिए कई अरब डॉलर खर्च करती है। Stoichiometric ईंधन से लागत कई गुना कम हो जाएगी।

आगे विकास की दिशा और संभावनाएं

डेटोनेशन इंजनों के परीक्षणों के परिणामस्वरूप प्राप्त नए डेटा ने तरल ईंधन पर संचालन के लिए एक योजना के निर्माण के लिए मौलिक रूप से नए तरीकों के उपयोग को निर्धारित किया। लेकिन संचालन के लिए, बड़ी मात्रा में तापीय ऊर्जा जारी होने के कारण ऐसे इंजनों में उच्च गर्मी प्रतिरोध होना चाहिए। फिलहाल, एक विशेष कोटिंग विकसित की जा रही है जो उच्च तापमान जोखिम के तहत दहन कक्ष के संचालन को सुनिश्चित करेगी।

आगे के शोध में एक विशेष स्थान मिश्रण सिरों का निर्माण है, जिसके साथ किसी दिए गए आकार, एकाग्रता और संरचना की दहनशील सामग्री की बूंदों को प्राप्त करना संभव होगा। इन मुद्दों को हल करने के लिए, एक नया डेटोनेशन लिक्विड-प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन बनाया जाएगा, जो लॉन्च वाहनों के एक नए वर्ग का आधार बनेगा।