Helfen Sie dabei, das lebende H22_2-Impulsstrahltriebwerk zu kühlen

Ein tintenfischähnlicher Organismus verwendet einen durch Schwerkraft angetriebenen Flug, verlässt sich jedoch auf den Strahlantrieb für Start-, Sprung- und Ausweichtaktiken.

Es basiert aerodynamisch auf der Art und Weise, wie ein echter Tintenfisch fliegt, hat jedoch einen atmosphärischen Jet-Antrieb entwickelt, um die einengenden hydraulischen Jets zu ersetzen.

fliegender Tintenfisch

Seine Tentakel und Flossen sind für einen ausdauernden Flug viel größer geworden, aber seine Arme bleiben beweglich für das Greifen und Fortbewegen auf See.

Die Jet-Deflagrationskammer ist das gespülte, nahezu perfekt aufgeweitete zylindrische Exoskelett einer anderen Molluske, mit einem Durchmesser, der akustisch auf einen OH-Deflagrationszyklus abgestimmt ist. Dieser Tintenfisch bindet es an seinen Körper, hat einen Einlass an der Nase und einen Auslass am Hinterteil des Tieres. Das Material ist unwahrscheinlich Keratin oder Kalziumkarbonat, es muss gute Wärmedämmeigenschaften und strukturelle Integrität aufweisen.

Der Düsentreibstoff ist zweifach: H-Gas ist ein natürliches Fermentationsnebenprodukt, das in Blasen gespeichert wird; Eine symbiotische Alge lebt in einer Schicht unter ihrer durchscheinenden Haut, verbraucht ihre Atemabgase und produziert O 2 die sich in einer anderen Blase ansammelt. Die beiden Gase werden zum Antrieb in die Deflagrationskammer ohne Ventil eingespritzt.

Der Strahl muss nur für 2-Sekunden-Bursts von möglicherweise 8 - 12 Impulsen laufen. Sein Zweck ist es, einfach genug Schwung zu gewinnen, um in die Luft zu kommen oder einem Raubtier im Flug auszuweichen.

Angenommen, das Tier hat ein Gesamtbruttogewicht von 5 kg und kann mit 8 ms beschleunigen 2 für zwei Sekunden.

Angesichts der durch diese Reaktion erzeugten Wärme,

Welche leichte Kühlmethode kann verwendet werden, um Hitzeschäden an Brennkammer und O 2 & H Kraftstoffdüsen?

Das Kühlverfahren sollte natürlich Materialien umfassen, die für die Wärmeübertragung und möglicherweise Wärmeabfuhr geeignet sind.

Ich weiß nicht, wie viel Kraftstoff diese Aktivität verbrauchen würde, gehe jedoch davon aus, dass sie einen Wirkungsgrad von 40% bei der Schuberzeugung entwickelt hat, sodass 60% in Wärme umgewandelt werden, aber 80% dieser Wärme verbraucht werden.

Wenn h 2 nicht genügend Energiedichte hat, um den erforderlichen Schub zu erzeugen, bin ich offen für andere organisch gewonnene Kraftstoffoptionen.

Wie funktioniert Schwerkraftflug?
@L.Dutch Segelfliegen, vermutet man.
Ja. Segelfliegen nennt man das. Der Impulsstrahl bringt es auf Höhe und gibt ihm Schwung, dann gleitet es.

Antworten (2)

Wenn man also den Luftwiderstand ignoriert (zu sehr wie harte Arbeit), hat eine 5 kg schwere Masse, die aus dem Stillstand bei 8 m/s 2 für 2 s beschleunigt wird, eine kinetische Energie von 640 J. Bei einem Wirkungsgrad von 40 % bedeutet dies, dass eine Verbrennung von 1,6 kJ erforderlich ist, die 960 J Wärme erzeugt, von denen 192 J durch aktive Kühlung entsorgt werden müssen.

Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt etwa 4,2 kJ/l. 10 ml Wasser würden um etwas weniger als 23 K erhitzt, wenn es diese Wärmeenergie vollständig aufnehmen würde. Die einfache Lösung besteht daher darin, eine kleine Wasserblase zu verwenden, um Meerwasser durch Kühlkanäle um die Raketenkammer zu drücken.


Die Frage, welche Art von Rakete Sie verwenden sollten, ist so kompliziert, dass Sie sie in einer separaten Frage stellen sollten. Sauerstoff ist ein vollkommen vernünftiges Oxidationsmittel, aber das Speichern von Wasserstoff ist so umständlich, dass Sie stattdessen auch einen leichten flüchtigen Kohlenwasserstoff verwenden können. Sie verlieren I sp , aber Ihre Kraftstoffdichte geht (vergleichsweise) durch die Decke und Ihre Kammertemperatur wird wahrscheinlich sinken, was bei der Materialtechnik hilfreich ist (Sie erhalten auch eine raffinierte orangefarbene Raketenflamme anstelle einer unsichtbaren eins).

Sie haben das Problem, wie Ihre Rakete tatsächlich gezündet wird, nicht angesprochen. Die von Ihnen vorgeschlagene Kombination aus Kraftstoff und Oxidationsmittel ist offensichtlich nicht hypergolisch, sodass Sie etwas anderes benötigen (vielleicht ein Blatt aus dem Chemiebuch des Bombardierkäfers nehmen).

Oh ja, es leiht sich eine Zündkerze von einem Zitteraal. Verzeihung.
@VogonPoet Zitteraale erzeugen keine Spannung, die hoch genug ist, um einen Lichtbogen zu bilden, oder? (Sind sie nicht auch Süßwasserarten? Sie werden stattdessen Torpedostrahlen wollen) Ohne einen anständigen Bogen bin ich mir nicht sicher, ob sie in der Lage wären, die Arbeit zu erledigen.
@VogonPoet, auch die spezialisierten stromerzeugenden Muskeln sind ziemlich groß und schwer ... keine wünschenswerten Dinge, die man nur zum Zünden einer Rakete herumtragen kann. Ein kleiner hypergolischer Starter scheint eine bessere Alternative zu sein, wenn Sie einen beschaffen können.
Mit einer ausreichend kleinen Funkenstrecke und einer winzigen Zündkammer könnten die 860 V eines Aals funken, jedoch konzentriert sich diese Ladung auf einen viel kleineren Bereich als der Fisch
@VogonPoet etwa 0,1 mm in Luft; ziemlich winzig. Die Zündung scheint eine ziemliche Herausforderung zu sein, ebenso wie der Umgang mit dem Elektrodenverschleiß (und tatsächlich das Problem, Elektroden überhaupt zu bilden).
Ich habe tatsächlich statische Funken auf dem Teppich 2 mm überspringen lassen, wobei ich meine Finger als Elektrode verwendet habe. Sie müssen nur das erste Deflagrationsereignis zünden, keinen Dauerfunken. Vielleicht ist es ein besserer Zünder, eine statische Aufladung im Flug anzusammeln und zu speichern.
@VogonPoet-Teppichfunken haben eine wesentlich höhere Spannung (weshalb die Lichtbögen so lang sind). Das Ansammeln einer ausreichenden statischen Ladung zwischen feuchten Sprüngen aus einem leitfähigen Medium erscheint unpraktisch. Was ist falsch am chemisch hypergolischen Starten? Wie auch immer, das zieht sich zu lange hin und ist für meine Antwort nicht relevant. Deshalb habe ich vorgeschlagen, dass Sie eine separate Frage zu Ihrer Rakete stellen.
Ich bin nicht gegen hyperbolischen Kraftstoff, es geht einfach über das hinaus, was ich weiß, dass es biologisch produziert werden kann. H 2 und O sind leicht verfügbar und ich denke, ein Funke kann getan werden. Für eine aquatische Spezies ist dies eine Herausforderung, aber für eine luftige aquatische Spezies ist Statik eine ausgemachte Sache. Diese Frage hat sich nur mit dem Kühlproblem befasst, und ich bin mir immer noch nicht sicher, ob ich verhindern kann, dass die Strahldüse verbrennt.
@VogonPoet Sie haben meinen Kommentar zur Bombardierkäferchemie gesehen, oder?
Ja, das habe ich und bin einfach nicht dazu gekommen, die Recherche durchzuführen. Ich esse den Elefanten einen Bissen nach dem anderen :) Zündung ist eine andere Frage, es sei denn, Sie sind bereit, sie in diese Antwort zu stecken ... (ich beginne übrigens wirklich, meinen Tintenfisch mit Düsenantrieb zu mögen!)

Der Tintenfisch hat Zugang zu allem Wasser, das er verwenden kann. Es verwendet es auf 2 Arten.

  1. Wassergekühlt.

Der Tintenfisch hat Zugang zu viel Wasser. Zusätzlich zu dem in der Kammer gemischten H2 und O2 fügt der Tintenfisch Wasser hinzu. Die Reaktion von H2 und O2 erzeugt heißes gasförmiges H2O, und sobald der Phasenwechsel vollzogen ist, ist jedes Grad über 100 °C verschwendet. Der Tintenfisch fügt H2O hinzu, um diese zusätzliche Wärme zu absorbieren. Der Tintenfisch fügt gerade genug hinzu, dass ein Großteil des hinzugefügten Wassers selbst in 100 ° C heißes Gas (Dampf!) umgewandelt wird und so zum Vortrieb beiträgt.

Die Düse selbst ruht in dem internen Reservoir, das zur Wasserversorgung verwendet wird - möglicherweise das gleiche, das der Tintenfisch für den Wasserantrieb verwendet. Durch die Außenseite der Schale entweichende Wärme wird aufgefangen, um das Wasser vorzuwärmen, das in Kürze eingespritzt wird.

Diese Halbbäckerei-Idee legt das Schema fest, wie es auf einen Motor angewendet wird.

https://www.halfbakery.com/idea/internal_20combustion_20steam_20engine#964198800

Die Abwärme von Verbrennungsmotoren ist reine Verschwendung. Wenn ein Deisel-Einspritzventil so programmiert wäre, dass es direkt nach der Zündung genau die richtige Wassermenge einspritzt, um eine Temperatur von beispielsweise 150 ° C am Auslassventil aufrechtzuerhalten, würde die latente Verdampfungswärme den Motor auf der richtigen Temperatur und der Expansion halten Die Umwandlung der Wassertröpfchen in Dampf würde die vom Brennstoff geleistete Arbeit verdreifachen. Die Zylinder sind isoliert, um die Wärme zu speichern, und werden nicht wie derzeit gekühlt.

  1. Wasser für Schub. Der durch das expandierende Gas übertragene Vortrieb wird mit a F = mv 2
    gemessen . Das m ist hier die Masse des Gases selbst, das hinter den Tintenfisch geworfen wird. Aber der Tintenfisch hat eine zusätzliche billige Reaktionsmasse - Wasser. Während es sich auf den Start vorbereitet, nimmt es eine Menge Wasser auf und nutzt die Ausdehnung des Gases, um dieses Wasser hinter sich zu werfen. Es ist eine Wasserrakete – eine Reaktionsmasse aus Wasser, die durch Druckgas angetrieben wird, das hier das heiße H2O aus der Reaktion ist.

Muscheln aus eigenem Anbau? Ich mag die Idee einer geborgenen Schale einer anderen Molluske, aber das bedeutet, dass der evolutionäre Druck auf den Tintenfisch nicht auf die Schale wirken kann, die im fliegenden Tintenfisch einem ganz anderen Zweck dient als bei seinem ursprünglichen Hersteller. Mollusken sind sehr fähig, Muscheln herzustellen – ein Beispiel dafür ist der tapfere Nautilus mit einer ausgezeichneten Schale. Die Schale wäre als Raketendüse spezialisiert, weil die Tintenfische, die besser fliegen, leben, um sich fortzupflanzen. Ich bin mir nicht sicher, ob Kopffüßer um Partner konkurrieren, aber ich mag die Idee, dass männliche Tintenfische ihre Flugfähigkeiten in einem Lek zeigen.

Die Idee hinter der gespülten Schale war, den normalen Verschleiß durch Impulsstrahlbelastungen problemlos zu bewältigen. Ein Tintenfisch, der seine eigene Brennkammer wachsen lassen muss, wird gelähmt, wenn die Kammer bricht.
Die Wärme des Treibmittels wird mit Sicherheit nicht verschwendet. Je heißer das Gas ist, desto stärker dehnt es sich aus, und desto mehr Wucht holen Sie aus Ihrer Brennkammer. Wenn Sie heiße Abgase nutzen möchten, tun Sie dies über einen separaten Bodenkreislauf .
Außerdem ist die Verwendung von Wasser als Reaktionsmasse nur billig, während man es aus dem Meer ernten kann. Sie maximieren die Effektivität Ihres Jets, indem Sie ohne See stoßen, und Sie möchten keine schwere tote Masse in die Luft tragen, wenn Sie nicht müssen.
Ich mag diese Idee für den Start, sie wird einen viel stärkeren Start liefern. Aber wie wird sich das System in der Luft verhalten? Kann er immer noch den Jet abfeuern, um einem Raubtier auszuweichen, oder seine Beute bombardieren?