Pocisk rakietowy V2

[Phouty]

Tak! Stasio Ulam....mało o nim kto niestety wie. A szkoda!
Wróćmy jednak do "trybików".
Największymi konstrukcyjnie problemami do rozwiązania, było zaprojektowanie odpowiednio wydajnych, a co ważniejsze precyzyjnych pomp paliwowych, oraz oczywiście zbudowanie odpowiedniej "dyszy", czyli komory spalania.

Biorąc pod uwagę fakt, że rakieta była napędzana bardzo nieprzyjemnymi chemikaliami, takimi jak ciekły tlen i alkohol, które musiały być pompowane oddzielnie (czyli musiały być 2 oddzielne pompy) i to w bardzo precyzyjnych ilościach, a jednocześnie o dużym przepływie, to zbudowanie tego nie było takie łatwe.
Silnik zużywał 72 kilogramy ciekłego tlenu oraz 58 kilogramów alkoholu na sekundę! Powtarzam....na sekundę!
Tłoczenie tego było możliwe przy użyciu specjalnie zbudowanych pomp, a w zasadzie turbosprężarek, podobnych w swojej budowie do turbiny silnika odrzutowego!
No dobra, ale co napędzało te te turbosprężarki, które rozwijały moc 580 KM każda, przy obrotach około 3800 obr. na minutę?
Więc do napędzania turbosprężarek były używane dwa inne nieprzyjemne chemikalia, takie jak nadmanganian sodu o ile się nie mylę to NaMnO4, oraz woda utleniona (H2O2)!

Czyli w rzeczywistości rakieta była "tankowana" czterema różnymi, cholernie upierdliwymi i co ważniejsze groźnymi w obsłudze chemikaliami!

Innym cholernie trudnym problemem było, ażeby zaprojektować komorę spalania tak, ażeby się nie stopiła pod wpływem wysokiej temperatury, bo temperatury w niej dochodziły do około 2650 st. C. Czyli trzeba było ją czymś chłodzić!
Ale czym?
Jedynymi płynami dostępnymi, były oczywiście składniki paliwa, więc je używano do chłodzenia komory.
(Pomyślcie o silniku samochodowym chłodzonym benzyną....).

Czyli taka rakieta, była jedną olbrzymią beczką prochu.
Ale jednak Braun i jego zespół konstrukcyjny pokonali te niebywałe bariery technologiczne!
Informacje stąd:
http://www.nationalmuseum.af.mil/factsh ... asp?id=894
Oczywiście było tysiące innych problemów do rozwiązania, takie choćby jak stabilizacja, oraz nawigacja/sterowanie.
Ale może o tym później.

[dexter 1990]

Co ciekawe, H2O2 im bardziej stężone tym bardziej niestabilne samo w sobie. Najmocniejszym w miarę stabilnym (przy przechowywaniu bez dostepu światła) jest roztwór o stężeniu 35-40%. Potem zaczynają się jaja. Troszkę bardziej stężony lubi się sam rozkładać, jeszcze nie wybuchowo. Ale im wyższe stężenie, już w okolicach 80 czy tam 85% sam roztwór H2O2 robi sie niebezpieczny. Beż żadnych dodatkowych reduktorów (paliw, bo H2O2 jest utleniaczem). Teraz zapakujmy do jednej puszki całą masę ciekłego tlenu, alkoholu, nadtlenku wodoru i szczyptę manganianu(VII) sodu. Archiwalne nagrania z nieudanych startów są znane ;] i dostępne.


Coś innego mnie ciekawi. Czemu nie mogli tego zrobić na silnikach na paliwo stałe, jako pocisk niekierowany tzn nie kierowany w sensie dzisiejszym, w sensie stricto? Silniki na paliwo stałe były by o wiele prostsze w budowie.

[Phouty]

Wydaje mi się, iż budowa rakiety na paliwo stałe wydaje się teoretycznie prostszym pomysłem, to w tamtym okresie czasu, czyli kiedy stawiano pierwsze kroki, było zbyt dużo problemów czysto technicznych do rozwiązania, chociażby takie, jak sterować zasięgiem rakiety, skoro nie można było przerwać spalania paliwa stałego, a właśnie sterowanie w V2 polegało na przerwaniu dopływu paliwa w odpowiednim momencie, ażeby dosięgnąć odpowiedni cel.
Do dzisiaj zresztą, (poza pewnymi klasami pocisków o przeznaczeniu wojskowym, bo tu chodzi o natychmiastową gotowość bojową, czy też łatwość składowania/obsługi na przykład na okręcie podwodnym, czy też ciągniku kołowym), to wykorzystuje się cały czas paliwa ciekłe do napędu rakiet, pomimo ich niedogodności.

Być może też były trudności ze zbudowaniem "zbiornika" paliwa stałego, które to paliwo by się paliło w odpowiednio równy sposób.
Jednakże musiały być przesłanki (mnie nie są one znane), które zaważyły na to, że zdecydowano się jednak na ciekłe paliwa, czyli "beczkę prochu".

Przy okazji znalazłem dwa ciekawe linki.
Pierwszy daje mały opis techniczny i dużej wielkości rysunki, pokazujące jak to ustrojstwo w środku wyglądało.

http://www.v2platform.nl/book/technical.html

Drugi jest natomiast dosyć szczegółowym opracowaniem przez ESA (European Space Agency) historii rozwoju rakiet.
Polecam paragrafy 2.2 i 2.3 (strony 5 do 11), które omawiają historię V2, i jej charakter jako zdobycz wojenna dla poszczególnych aliantów.

http://www.esa.int/esapub/hsr/HSR_38.pdf

Nie widziałem że von Braun był więziony przez SS, które przejęło kierownictwo nad projektem w 1943 roku.
(Dopiero teraz sobie coś przypomniałem na ten temat pisane w biografii Himmlera. Będę musiał to sprawdzić).
Braun miał być też rozstrzelany przez to samo SS, (oraz jego współpracownicy) w przypadku chęci poddania się aliantom.
Ciekawy jest ten wyścig wszystkich czterech głównych aliantów po V2. Ciekawe informacje, chociaż nie aż tak spektakularne, jak te "esesmańskie rewelacje".
Raport ESA wspomina, iż von Braun był chyba najważniejszym nazistowskim jeńcem wojennym (w sensie "zdobyczy wojennej"), co świadczy o uwadze, jaką Rosjanie, Amerykanie, Anglicy i Francuzi przykładali do rozwoju rakiet, jako przyszłościowego rodzaju broni.

Aż strach pomyśleć, co by było gdyby Niemcy włożyli tyle samo kasy i zaangażowania, o priorytetach nie wspominając, w rozwój broni nuklearnej, zamiast w program rozwoju rakiet.
Może to i miało znaczenie, że fizyka jądrowa była uważana przez Panów III Rzeszy, za fizykę "żydowską" i dlatego niegodną uwagi rasy aryjskiej.
Jednak historia potrafi być zabawna.

[pedro74]

Phouty ma swoją opinię, ja z kolei swoją, jeśli chodzi o kwestię przeszłości owych naukowców niemieckich i niech tak zostanie Nie twierdzę, że Braun był mordercą i mordował czy też zabijał robotników przymusowych, ale jest faktem, iż widział stosy trupów wizytując fabrykę między innymi w Peneemunde i nie reagował na ten stan rzeczy, tylko zajmował się swoją pracą... To już w jakiś sposób też go obciąża moralnie, nie wspominając też o tym, iż miał również świadomość, że broń którą konstruuje, będzie i była bezpośrednio użyta do zabijania niewinnych osób... A do SS też nie wstąpił pod przymusem, tylko dobrowolnie i zdawał sobie sprawę, czym się zajmowały te formacje, więc winę pośrednio też ponosi...
Pomijając już nawet kwestię tego naukowca, byli jednak inni, którzy żyli sobie spokojnie w USA mając przypuszczalnie na sumieniu śmierć niewinnych ludzi.
Podkreślę po raz ostatni, iż pewne informacje obciążające wiele z tych osób, zostały zatajone/ukryte przez te osoby jak i przez samych Amerykanów, wobec tego na nowej ziemi ludzie ci rozpoczęli niczym nieskrępowane życie...
Nie są to jakieś informacje nadzwyczaj sensacyjne oraz mityczne, taka była wtedy po prostu rzeczywistość. Potrzebowano cenionych naukowców, więc ich przeszłość zeszła na drugi plan.
Oczywiście, były zapewne wśród tych ludzi także osoby bez szemranej przeszłości. Tyle tylko, że aby to wszystko pozbierać do kupy i ustalić, kto był wtedy winny, a kto nie, potrzebowano by wiele czasu oraz rzetelnych zeznań świadków, a to nie było i nie jest takie łatwe nawet dzisiaj, wiele tego typu spraw nie udaje się wyjaśnić nawet po latach. Tym bardziej wtedy, gdy były inne priorytety do zrealizowania. Jednak to nie może być żadnym usprawiedliwieniem...
Na tym kończę i zamykam tą część sprawy, która jest dla mnie rzeczą jasną oraz oczywistą.

Zamieszczam poniżej link dotyczący wspomnień pewnej mieszkanki wsi, która prawdopodobnie jeszcze żyje i pamięta wybuchy V2 w pobliżu jej domostwa:

http://anglia.interia.pl/szukaj/news/na ... fe,1647324,

Faktycznie, skomplikowana konstrukcja tej rakiety powodowała w początkowych fazach jej konstrukcji oraz prób poligonowych wiele niedoskonałości i usterek włącznie z niekontrolowanymi eksplozjami. Jednak realia wojenne wymuszały przyspieszone prace w udoskonalaniu tej konstrukcji co powodowało, iż nie poświęcono dostatecznie dużo czasu na jej perfekcyjne dopracowanie. Gdy doszły do tego jeszcze bombardowania aliantów oraz brak potrzebnych materiałów, sytuacja komplikowała się jeszcze bardziej. Choć z drugiej strony trzeba jednak przyznać, iż pomimo tych kłopotów, Niemcy wystrzelili relatywnie dużo tych rakiet i niektóre z nich osiągnęły zamierzony cel...

[bartos061]

http://www.astromaniak.pl/viewtopic.php?f=15&t=3453
Trochę ciekawych informacji min. wersja z pilotem.

[ss100]

Silnik na paliwi stałe (taki w makro skali) to jednak sprawa trudniejsza do wykonania, po odpaleniu brak nad nim kontroli, ciągiem nie da się sterować, a i wydajność z kilograma gorsza. W miarę opanowano zagadnienie dopiero w latach 60-70tych, i to nie dokońca bo problemy przy tych silnikach się zdarzały (promy , czy tam francuskie rakiety).Dzisiaj rakieta na paliwo stałe spokojnie zapewnia takie parametry jak V1 no ale dopiero coś takiego możliwe stało się w latach 70tych.

[waliza]

Braun zapewne o tym wiedział i napotykał problemy z paliwem stałym. Przed wojną jego początki to byly małe rakietki na proch czarny. Polecam książkę " Przez zbrodnie do gwiazd".

[dexter 1990]

iż miał również świadomość, że broń którą konstruuje, będzie i była bezpośrednio użyta do zabijania niewinnych osób.

Chyba za głęboko wchodzisz w rozważania "moralne". Coby ściągnąć Cię na Ziemię i przypomnieć, że DWŚ to nie był pojedynek dżentelmenów w mglisty poranek w okolicach XIX wieku pozwolę sobie wkleić zdjęcie.



Czy mam zamieścić opis co to za miasto czy tez nie jest to konieczne?


Skupmy się na aspektach czysto technicznych proszę.

Silnik na paliwo stałe nie koniecznie musiał być wykluczony tzn skoro V2 była "kierowana" (tak, wiem, de facto stabilizowana ale jednak posiadała te swoje żyroskopy) to kontrola ciągu nie miała znaczenia. Czy technologia nie była znana? Pewnie na początku projektu- nie była. Ale i nie była znana technologia takich silników na paliwo ciekłe prawda? Tak czy siak napęd trzeba było opracować.

Silnik na paliwi stałe (taki w makro skali) to jednak sprawa trudniejsza do wykonania, po odpaleniu brak nad nim kontroli, ciągiem nie da się sterować

Silnik na paliwo stałe w porównaniu do silnika na paliwo ciekłe to jest absolutny banał. Po odpaleniu brak nad nim kontroli ale nie zgodzę się, że ciągiem nie można sterować. Po pierwsze, zmienna geometria dyszy. Po drugie (nie tyle sterowanie bo nie w czasie rzeczywistym ale nazwijmy to "programowaniem" ciągu) geometria ziarna paliwa.


Znane były różne dopalacze startowe, jestem zdania, że taniej i skuteczniej było by rozwijać technologię silników na paliwa stałe niż tworzyć niemal od nowa skomplikowana machinę jaką jest silnik na paliwo ciekłe. Nawet, jeśli "udźwig" był by mniejsze by gorsza wydajność z kilograma paliwa (a może nawet niech będzie- kilograma silnika) a same pociski w ogóle nie takie duże to taniej wyszło by przecież klepanie 100 sztuk rakiet na paliwo stałe niż choćby 20 rakiet na paliwo ciekłe. O kosztach obsługi i odpalenia nie wspominając! Czemu więc to paliwo ciekłe?

[pedro74]

Dexter, z calym szacunkiem dla Ciebie oraz twojej wiedzy jako chemika, bo tej kwestii Nie bede podwazal, Ale Nie mam ochoty z Toba dyskutowac, gdyz po pierwsze to co wkleiles nijak síę ma do tematu naukowcow, nijak síę ma do tematu v2, a po wtore anglicy tej wojny nie wywolali, tylko niemcy I jest faktem, ze te pociski oni na anglie wystrzeliwali, przez co gineli niewinni ludzie. Wyskakujesz jak filip z konopii i ni skad ni zowad chcesz pokazac jaki TY to madry tu jestes I wszystko wiedzacy, a w rzeczywistosci, choc w rzeczywistosci nie masz pojecia lub nie chcesz zrozumiec pewnych faktow. Prosze CIe tylko o jedno, pozostan przy swojej wiedzy chemicznej tutaj, a jezeli chcesz wykroczyc poza jej temat, to pisz przemyslane rzeczy...

Swoja droga, gdyby tak síę chcialo skonstruowac taki maly amatorski v2 o dlugosci powiedzmy 1 metra, to czy byloby to wogole mozliwe? Jakie bylyby potrzebne naklady finansowe I czy dalo by síę to zrobic faktycznie?Oczywiscie chodzi mi o pocisk bez ladunku wybuchowego, coby go wystrzelic na przyklad z kamera I nagrac lot tej rakiety. Pustynie Phouty ma kolo siebie, to tam ewentualnie mozna by porobic takie eksperymenty:)
Przepraszam za bledy, Ale pisze nie na polskiej klawiaturze.

[maziek]

Wydaje mi się dexter, że nie jest to takie proste, bo rakieta V2 była czymś absolutnie mistrzowskim na tamte czasy, a więc na granicy ówczesnych możliwości. Nie wydaje mi się, żeby Niemcy nie przetestowali wszelkich możliwości, w szczególności biorąc pod uwagę przewagi silnika "prochowego" jakie przytaczasz. Ale wówczas silniki prochowe o takich rozmiarach to także było absolutne novum. Przypuszczam, że nie byli w stanie skonstruować silnika o takich rozmiarach i ciągu, który spalałby się dostatecznie długo i stabilnie. Sterowanie ciągiem nie miało znaczenia. Być może jednak masa takiego silnika lub rozmiary byłyby zbyt duże. Dysza pozostałaby newralgicznym punktem, ponieważ tak czy siak trzeba by ją chłodzić. A to, paradoksalnie, dużo trudniej byłoby zrobić w silniku prochowym.

[dexter 1990]

Pedro, pokazuję Ci po prostu, że ofiary cywilne (celowo!) były po obu stronach i rozważania o moralności w kontekście wojny totalnej są z d wzięte. A to co wkleiłem to Drezno. Wg logiki którą cytowałem w poprzednim poście konstruktorzy bomb i samolotów są równie winni.

Co do modelu V2- masz na myśli miniaturę tzn z silnikiem o tej samej konstrukcji czy model V2 w skali ale z prostym, modelarskim napędem (na paliwo stałe)? Jeśli to drugie to oczywiście modele takie ludzie robili i robią. Modelarstwo rakietowe nie jest takie znów mało popularne u nas a co dopiero za granicą! Nie słyszałem jednak aby ktoś robił miniaturowe ale sprawne silniki na paliwo ciekłe, przynajmniej nie w warunkach amatorsko- hobbystycznych.

Maziek, nie przeczę, że była to wtedy najnowsza i najbardziej zaawansowana technika. I doceniam geniusz twórców V2. No, jak by jednak nie spojrzeć to w końcu latało i działało . Zastanawia mnie po prostu (to pytanie bardziej ekonomiczno- polityczne chyba) dlaczego poszli akurat taką drogą. Czy nie taniej i szybciej można było dopracować tańszy napęd. Choćby i dwustopniowy na paliwo stałe. Może hybrydowy, z ciekłym utleniaczem i stałym paliwem?

Fakt, chłodzenie dyszy to problem jednak silnik na paliwo stałe mógł by pracować sporo krócej a dawać większy ciąg- wyszło by z grubsza na jedno. A może w takiej skali to juz nie na jedno... tego nie wiem.

[maziek]

Nie wiem, na ile są poprawne moje oszacowania przyspieszenia, doprawdy ostatnio dniuję i nocuję w robocie i nie bardzo wiem jak się nazywam, więc mogę się grubo mylić, ale gdzieś wypatrzyłem że ten silnik dawał 267 kN ciągu (u nas w wiki stoi 25 ton, a powinno być znakiem tego 25 Ton, mniejsza) więc przy masie 12500 kg wychodzi niezrównoważona siła 142 kN i przyspieszenie rzędu 11 g w momencie startu i diabli wiedzą jakie później (masa się zmniejsza ale szybko rośnie opór powietrza) - ale przypuszczam, że jednak wzrastające. To jest sporo dla konstrukcji rakiety, nagle musi przenieść 11 razy więcej, więc łatwo o błędne koło: dajemy silnik o większym ciągu - konstrukcja się gnie, jesteśmy zmuszeni ją wzmocnić, robi się cięższa i cały dodatkowy ciąg silnika idzie na te dodane kilogramy a my jesteśmy w punkcie wyjścia... Może to był powód, że prochowce nie mogły być zastosowane.

[pedro74]

Dexter, chodzi mi o replikę oryginału, tylko pomniejszoną do rozmiaru 1-2 metry. Mam tu na myśli ten sam rodzaj paliwa, jaki używano podczas wojny. Żeby poleciała ta rakieta te ponad 100 km w górę, przekraczając linię Karmana Nie wiem, czy generalnie byłoby to możliwe, by zrobić to amatorsko i ewentualnie skorzystać ze specjalistycznego zaplecza by wszystko było tak jak w oryginale. Dlatego pytam, czy fizycznie przez amatorów znających się na rzeczy, byłoby to wykonalne? Jaka kwota byłaby potrzebna?
Zawsze do rakiet mnie ciągnęło, gdybym miał okazję zrobić z kimś taką replikę i fundusz by na to pozwolił, to czemu nie? Pewnie pozostanie to jednak w sferze rozmyślań i niespełnionych marzeń, ale popytać zawsze można przecież...

[maziek]

Nie byłoby możliwe tak jak piszesz z prostego względu: skalowania. Jeśli zmniejszysz wysokość rakiety z oryginalnych 14 metrów do 2 (czynnik 7) to powierzchnie (sterowe a także przekrój czołowy - opór powietrza) zmniejszą się 49 razy a objętości (w tym paliwa i utleniacza) prawie 350 razy.

[pedro74]

Nie byłoby możliwe tak jak piszesz z prostego względu: skalowania. Jeśli zmniejszysz wysokość rakiety z oryginalnych 14 metrów do 2 (czynnik 7) to powierzchnie (sterowe a także przekrój czołowy - opór powietrza) zmniejszą się 49 razy a objętości (w tym paliwa i utleniacza) prawie 350 razy.

Masz na myśli oczywiście zastosowanie oryginalnego paliwa? A co z innym rodzajem paliwa, zasilania?