О возможности и целесообразности применения в РСР горячего СО2

[Фантазер24]

Здравствуйте уважаемые участники форума! Предлагаю к обсуждению возможность реализации следующей идеи.
Давно размышляю над переводом РСР на СО2 путем изготовления испарителя с импульсным электроподогревом и установкой обратного клапана (ОК) между ним и ресивером, выполненным в паре ( на одной оси) с БК. При разных сечениях тарелок клапанов (ОК в 1,5 - 2 раза больше БК) и скачкообразном повышении температуры в испарителе мы получаем 1) автоматическую систему спуска без ударника и боевой пружины (ОК играет роль поршня-тяги открывающего БК), 2)мощности не только сопоставимые с РСР но и, при желании, до 2-х раз большие ( предел только в термостойкости материалов клапанной группы и прочности испарителя), 3) стабильность мощностей, легкость и оперативность их настройки, 4) огромный ресурс полноценных (более 100 Дж для деда) выстрелов с одной заправки (на 430 см2 ресивере до 300 и даже более), 5) избавляемся от 'существенного минуса' РСР - компрессоров, насосов, баллонов ВД. Получается некий промежуточный вариант между пневматикой и огнестрелом - 'горячий газ'. Как вариант импульсный подогрев можно реализовать с помощью вольфрамовой проволоки ф 1мм и длинной 85 мм (или Ф 0,8 мм при длине 55 мм) (приблизительная расчетная мощность - 2,75 кВт при питании литиевым акк. 14,8 V, импульс питания - 50-100 мс.). Рассматривал вариант накачки высоковольтным разрядом, но пришел к выводу о существенной трудности его реализации.
Импульсная (кратковременная) температура испарителя подразумевается порядка 200-360С. Давление СО2 при этом - до 350 атм.. Так же подразумевается минимально необходимый (0,5 - 1 Вт) постоянный подогрев для исключения попадания в испаритель жидкой фазы. Сообщаются испаритель и ресивер через капиллярное отверстие.
Дополнительно в самом простом варианте, кроме испарителя, понадобится ещё аккумулятор и силовой коммутатор ( в первом приближении на семисторе).
Что скажете?...

[Vadim Nord]

Пустое!
Не реально.
Лучше, тупо резик греть.

[Фантазер24]

Греть жидкую фазу, думаю, очень небезопасно. Да и руки обожжешь

[Vadim Nord]

Поддерживать +40С*.
И безопасно и комфортно.
Давление при этом будет около 105 бар.

[Фантазер24]

105 мало. Речь идет о давлениях РСР т.е. до 300 Атм.. До какой температуры по вашему надо нагреть СО2 для получения такого давления?

[Vadim Nord]

По нашему - до 40-ка.
Забудь про 300 , 350 !
Тогда уж лучше, просто водород использовать.
И поджигать его искрой при выстреле.
Благо он имеет весьма широкий диапазон воспламенения.

[bricks20]

Идея, фактически, заключается в том, чтобы за время, сравнимое с временем разгона пули в стволе, т.е. порядка 10 мсек, передать рабочему телу (углекислому газу) электрическую энергию от аккумулятора. Причем передача производится в виде тепла путем нагрева этого самого рабочего тела от некоего нагревательного элемента.
Тут есть несколько непреодолимых засад.
1. Нельзя обеспечить только нагрев от проволоки и исключить одновременное охлаждение газа стенками камеры. Тем более, что площадь стенок камеры в несколько раз больше теплообменной поверхности проволоки. Любое конструктивное ухищрение не решит проблему.
2. Время нагрева должно быть порядка 10 мсек (не 50-100), а значит для передачи хотя бы 200 Дж тепла пока только проволоке импульс тока от аккумулятора уже должен быть порядка 1000 А.
3. Для быстрого нагрева газа (т.е. передачи ему тепла от проволоки за счет теплопроводности) потребуется нагреть проволоку не просто до температуры 300 град, а до заметно более высоких температур. Кроме того, этого же требует относительно низкая теплопроводность даже сжатого газа.
4. Теплоемкость проволоки сравнима с теплоемкостью рабочего тела, значит, бОльшая часть тепловой энергии "останется" в проволоке.
5. Газ столь же быстро (точнее, быстрее) охладится при расширении в стволе.
6. КПД разгона пули уменьшается с повышением исходного давления толкающего её газа.

В принципе, можно импульсным впрыском достаточно большой тепловой энергии от аккумулятора получить некоторый эффект, только цена такого решения будет несоразмерной, типа, как у паровозного свистка. От упомянутых гипотетически отобранных от аккумулятора 200 Дж пуле может достаться 5-10. И уж, конечно, не получится ничего полноценного, мощного или ресурсного.

[LeTaonNew]

А откуда взялся вывод про "мощности до 2х раз больше"?

[Фантазер24]

Нет. Энергию передать до разгона.
На тепропотери я заложил двойной запас по мощности.

[Фантазер24]

Изначально написано LeTaonNew:
А откуда взялся вывод про "мощности до 2х раз больше"?

Исходя из предполагаемого эксплуатационного давления (до 350 Атм.)
Редукторные РСР эксплуатируются при 120-140 Атм на выходе, прямоточные чуть повыше (до 230).

[bricks20]

Открою еще один секрет: "мощность", точнее, энергия, запасаемая в сжатом газе, пропорциональна не давлению, а его логарифму. Так что эти приведенные и не совсем корректно оцененные "мощности до 2х раз больше" превратятся в 1,2 раза . Это если сравнивать по т.н. "мошности" две одинаковые по объему порции одного и того же газа при давлениях 130 и 350 атм, т.е. различающие по давлению в 2,7 раза.
Если еще и не мешать в непонятную кучу воздух и СО2, а говорить об ОДНОМ ГАЗЕ - углекислом, то исходное давление, отбираемое из баллона, можно принять за 50 атм, и тогда энергии одной и той же по объему порции газа при 350 и 50 атм будут различаться в 1,5 раза.
Поскольку кпд разгона пули давлением примерно 20-25%, то для получения 100 Дж энергии пули на углекислом газе нужно взять его порцию примерно в объеме 20-25 см3 при нормальной температуре. Нагрев эту же порцию до 350 град, получите примерно 150 Дж у пули.
Это если "забыть" про все сложности и невозможность реализации такой идеи, о чем сказал выше.

[Vadim Nord]

Фантазёр.
Еслиб, ты был в состоянии, прикинуть мощность потребную для быстрого нагрева газа перед выстрелом, ты сразу бы отбросил эту идею, ещё внутриутробно!

[LeTaonNew]

Дядя брикс, я что-то совсем старый и глупый стал. Никак посчитать не могу - а этот его CO2, предварительно нагретый, если его еще и до 350 атм. в расширительной камере сжать, прямо в стволе обратно в жидкость не перейдет, когда температура ниже 304 по кельвину рухнет?
UPD прикинул с цифрами - не перейдет.

[Фантазер24]

Изначально написано bricks20:
Это если сравнивать по т.н. "мошности" две одинаковые по объему порции одного и того же газа при давлениях 130 и 350 атм, т.е. различающие по давлению в 2,7 раза.
.

О каком варианте вы говорите?
1. Взяли два одинаковых объема газа. Один сжали до 130, другой до 350.
или 2.Взяли два одинаковых объема газов находящихся под разными давлениями: один при 130, другой при 350.

[bricks20]

Изначально написано Фантазер24:

О каком варианте вы говорите?
1. Взяли два одинаковых объема газа. Один сжали до 130, другой до 350.
или 2.Взяли два одинаковых объема газов находящихся под разными давлениями: один при 130, другой при 350.

Вариант 2 и при одинаковой температуре, причем - это всего лишь попытка хоть как-то объяснить Ваши сравнения несравнимого.
В цитируемом посте речь идет о сравнении энергий, которые можно получить при расширении сжатой порции газа. Причем, если не принимать во внимание процесс охлаждения при расширении, то не очень важно, откуда взялись давления - то ли от повышения температуры у одной и той же по массе порции газа, то ли взяты две разные по массе порции, но при одной температуре. Другое дело, что в реальности процесс охлаждения более нагретой порции при расширении будет более быстрым, а следовательно, и кпд разгона пули будет ниже. Это как раз Ваш случай с предварительно нагретой порцией газа.
Естественно, реальный процесс расширения и не изотермический, и не адиабатический, но для оценки зависимости энергии от давления вполне допустимо принять его за изотермический, что и приводит к логарифмам. В любом случае, это ближе к правильной оценке, чем линейная зависимость.

[Фантазер24]

Хорошо. Давайте рассмотрим такой пример:
Возьмем фиксированную длину ствола и попытаемся запускать пули в два раза тяжелей с той же скоростью что и более легкие и при этом не допустить перерасхода воздуха. Что мы будем делать? Поднимать давление. Получится у нас это? Находит ли это подтверждение в повседневной практике?

[bricks20]

Изначально написано Фантазер24:
Хорошо. Давайте рассмотрим такой пример:
Возьмем фиксированную длину ствола и попытаемся запускать пули в два раза тяжелей с той же скоростью что и более легкие и при этом не допустить перерасхода воздуха. Что мы будем делать? Поднимать давление. Получится у нас это? Находит ли это подтверждение в повседневной практике?

Ну, если уже хорошо, то давайте.
Приведены три условия, из которых только первых два имеют четкое определение:
1. пули в два раза тяжелей
2. с той же скоростью
3. и при этом не допустить перерасхода воздуха (а это что такое?)
Однако, даже это это не отменяет в корне неправильного заключения: "Что мы будем делать? Поднимать давление. Получится у нас это? Находит ли это подтверждение в повседневной практике?"
Если взять за основу, скажем, более-менее исследованную прямоточную РСР с настроенной системой выпуска, то можно сказать, что сразу точно не получится (не сразу - тоже), и в т.н. повседневной практике это подтверждается каждый раз. И нюансов здесь множество, главный из которых - насколько выпускная система далека от максимально возможных для калибра энергий. Но главным опять остается то же самое - повышение давления никогда не является решающим способом увеличения энергии, и опять же потому, что энергия от давления зависит всего лишь логарифмически. Первое, с чего начинают - увеличение проходных сечений и импульса ударника при прочих равных.
Поданная Вами исходная система имеет другой принцип, который, скорее, ближе к т.н. эйркартриджам. И хотя здесь работают несколько другие подходы к настройкам, логарифм никуда не девается.
Возможно, Вам трудно с этим смириться, осознавая, что, как говорите, потеряли много времени на размышления, но просто не нужно было начинать с исходно неправильных посылов. А у Вас он светится красным светом - почему-то считаете, что повышение давления может быть причиной заметного повышения энергии пули. А оно там - низенько-низенько, что даже и не заметить .

[ADF]

Повышать энергию путем повышения давления - более выгодно, чем путем увеличения объёма порции рабочего тела. Ещё выгоднее - повышать давление и одновременно уменьшать объём, чтобы рабочее тело как можно более полно расширилось и совершило работу внутри ствол, минимизируя пустопорожний выхлоп энергии вслед пуле. Всё это хорошо видно и из расчётов, и из практики.
Пока повествование не доходит до упорной частицы "но":
Помимо самых разных пределов по максимальному давлению, есть мёртвые объёмы, есть время срабатывания клапана. Все это довольно быстр сталкивает конструкторов пневматики - лбом с массой технических моментов. И в конечном итоге стоит понимать, что само по себе КПД - часто не самоцель и практический интерес представляет лишь достигнутая энергия пули, плюя на то, сколько там ещё сотен джоулей бездарно вылетело в атмосферу. Чисто физически, даже "обычные" 100 очков при достаточном объеме порции рабочего тела на выстрел способны запулять пули с запредельными для пневматики энергиями. Т.е. с такими, с которыми даже полнотелы обычно не стреляют.
Здравое зерно лишь в том, чтобы энергию аккумулятра использовать для разгона пули. Так как удельная ёмкость литиевых батарей почти на целый порядок превышает удельную емкость сосудов высокого давления вместе с их высоким давлением внутри. Только решение требуется более хитрое, чем тупой нагрев. Например - запитать от электричества небольшой компрессор, который бы быстренко напихал в накопитель хотя-бы 50 очков из земной атмосферы.

[Фантазер24]

Давайте зайдем с другой стороны. Я беру носитель (СО2) и сообщаю ему некоторую энергию аккумулятора путем быстрого нагрева, предположим, 250Дж. Единственная моя задача при этом - минимизировать потери. Для этого нам в помощь малое время процессов от которого напрямую зависят эти самые потери, нагрев достаточно быстрый чтобы передать большую часть энергии в ствол не потеряв ощутимо много на теплообмен со стенками конструкции. Хорошо, я не правильно оценил зависимость энергии от давления. Признаю. Но по закону сохранения энергии за вычетом потерь она должна передаться пуле? Может быть, и давления там будут при этом значительно выше мною оцененных, и в этом нет противоречия?

[Vadim Nord]

Водород, только водород поджигать.
Ну не получится у тебя автор, БЫСТРО газ нагреть, электрически.
Разве что искру долбануть.
Мощнейшую !!

[dudis]

с водородом одни проблемы - обычный пропан. и "искру долбануть".
и будет почти картофельная пушка, тока калибром поменьше.

[drix]

Верно сказано про возможность получить бОльшую энергию. Но низкую скорость расширения СО2 никто не отменял. Вы, скорее всего, останитесь в зоне скоростей метаемого тела в 200-220м\с. Для реализации энергетики придется увеличивать массу снаряда.

[Vadim Nord]

Метан, хотя вполне доступен на заправках, прост и надёжен, однако, имеет меньший стихометрический индекс.
Около 1 к 10.
Хотя горит в моторах.
Успешно.

[dudis]

а зачем все эти пляски со спиралями, искрами?
Просто сделать камеру перед дудкой. В эту камеру впрыскивается порция жидкого со2 из баллона. В камере она испаряется. При выстреле ВЕСЬ СО2 из камеры идет в дудку. как в пневмопатроне.
Что-то подобное уже давным-давно было реализовано в СО2 пистолете, если мне память не изменяет.

[drix]

Изначально написано dudis:
а зачем все эти пляски со спиралями, искрами?
Просто сделать камеру перед дудкой. В эту камеру впрыскивается порция жидкого со2 из баллона. В камере она испаряется. При выстреле ВЕСЬ СО2 из камеры идет в дудку. как в пневмопатроне.
Что-то подобное уже давным-давно было реализовано в СО2 пистолете, если мне память не изменяет.

Так и делают. Делают даже "расширительные камеры", чтоб жидкий СО2 не выплескивался из ствола. Но, может, коллега желает стрелять "магазин за магазином", тогда надо бы подогреть.
Я играл во все это, но пришел к совершенно неожиданному результату - даже крупной птице, типа "серая ворона", вполне достаточно попадание пули .177 0,5 г на скорости 200 м\с.

[Vadim Nord]

Видетели, автор хочет применить СО2, для дурострела.
Ему мало штатных 50.
Хочет форсировать быстро перед выстрелом до 350 !
Вот от чего и весь сыр-бор!

[dudis]

это почему неожиданный результат? Это то очень даже и ожидаемо!
и неоднократно проверено

[Vadim Nord]

Нет, не всегда.
Бывает, что толстые перья крыла, возможно, ухудшают результат до нулевого !
Хотя и я сторонник скромных скоростей.

[ADF]

На самом деле.
Нельзя сказать, что идея - пуста. Но на данном этапе рассусоливать уже без толку: надо брать и делать прототип, пусть даже это будет не ПЦП на 100500 Дж, а обычный замученый жизнью дедушкин Мр-651. И тщательно подойти к вопросу корректного измерения получившегося эффекта.

[dudis]

Vadim Nord , поэтому надо разрывными или бронебойно-зажигательными.

чего-то я залез в начало темы и задумался. Так вот там , как мне кажется изначальный посыл не правильный. Топик стартер пишет, что баллоны , насосы и прочие минусы пцп...
А сам вместо этого предлагает СО2 (как будто он там под боком в ближайшей канаве/луже плескается - подошел и зачерпнул, да еще аккумуляторы мощные рядышком.
Как-то не вяжется у меня это с легкой доступностью