Газ будущего, который съедает металл: опасная правда о водороде
Минские авиаинженеры построили самолет с замкнутым контуром крыла
Как запустить трубу в космос и можно ли сделать ее прямо из топлива? Почему водород тяжело транспортировать по газопроводу? И зачем пингвинам понадобился пешеходный переход?
Об этом рассказали в программе "Как устроен мир" с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.
Можно ли запустить трубу из топлива в космос
Что такое ракета? По сути – труба, до отказа заполненная топливом. Например, в ракете "Союз" топливо составляет более 90% от общей массы. Но если внутри "Союза" имеются хотя бы баки для горючего, то твердотопливная ракета – это действительно просто труба, заполненная твердым топливом.
Внутри топлива по центру проходит канал, в котором происходит горение. Так устроен, например, американский твердотопливный ускоритель для перспективного космического корабля "Орион".
"Конечно, твердотопливный двигатель – это очень простая, надежная конструкция. Это просто корпус двигателя, цилиндрический корпус. Отдельная технологическая задача – разместить смесевой твердотопливный заряд или так называемый нитроцеллюлозный коллоидный заряд, где смешивается сразу горючий окислитель", – рассказал доцент кафедры космических систем и ракетостроения МАИ Валерий Панасенков.
Но иногда ракета – это "труба" в прямом смысле слова. Бойцы ХАМАС рассказали, как они делают ракеты из водопроводных труб, которые выкапывают прямо из-под земли. Правда, достоверность их слов у многих вызывает сомнение.
Инженеры из Минска создали "летающую трубу" с грузоподъемностью больше, чем у обычных самолетов
Заставить трубу летать пытаются и авиаторы. Так, например, в Минске построили кольцеплан Нарушевича.
Это так называемый летательный аппарат с замкнутым контуром крыла.
"У замкнутого кольцевого крыла есть и достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести его сравнительно высокую прочность. Кроме того, интересны попытки использовать кольцевое крыло в качестве внешнего кольца для движительной системы, ну скажем, как кольцо вентилятора. И тогда это позволяет еще и повысить КПД движителя", – объяснил авиаинженер, исполнительный директор "РКК-Наука" Юрий Захарченко.
Такая летающая труба – вовсе не каприз изобретателя.
- Испытания показали, что кольцеплан совершенно не реагирует на порывы бокового ветра.
- Но главное – у него оказалось самое высокое соотношение полезной нагрузки и общей снаряженной массы.
То есть такая схема позволяет создавать более грузоподъемные машины по сравнению с самолетами традиционной схемы.
Как в аэродинамической трубе тестируют современные транспорт и дома
В любом случае современные машины, особенно самолеты, должны проходить испытания в аэродинамической трубе перед тем, как пойти в массовое серийное производство. Это такая труба, в которой имитируют ветер. Причем встречный ветер может быть огромной силы. Существуют аэродинамические трубы, в которых создают ветер как при сверхзвуковой скорости.
В этих трубах тестируют не только автомобили и самолеты, но и дома, которые должны противостоять стихии. В них создается действительно сильная нагрузка, причем не только воздушная, но и, например, снеговая или дождевая.
Все это необходимо для того, чтобы создавать быстроходные транспортные средства или сооружения, которые будут устойчивы в отношении стихийных бедствий.
Почему транспортировать водород по обычному газопроводу очень рискованно
Первая причина – у него самая большая проницаемость среди всех химических элементов
Водород из-за своей энергоемкости и экологической чистоты считается топливом будущего. Казалось бы, почему не транспортировать его по трубам так же, как и природный газ? Но стоит водород смешать с воздухом в определенных пропорциях, как возникает взрывоопасный гремучий газ.
Проблема в том, что надежно удержать водород внутри обыкновенной газовой трубы практически нереально.
"Водород – это начальный элемент таблицы Менделеева, у него самый маленький размер ядер и атома. То есть у него самая большая проникающая способность среди всех элементов, которые мы знаем. Мельчайших микротрещин, негерметичностей достаточно, чтобы он просачивался", – пояснил доктор технических наук Никита Голунов.
Вторая причина – водород вызывает хрупкость металлов
Прокачивать чистый водород по обычному газопроводу нельзя еще по одной причине – этот газ взаимодействует с металлами, вызывая у них так называемое охрупчивание.
То есть металл при контакте с водородом теряет свою прочность, и это может привести к катастрофе еще более серьезной, чем взрыв на трубопроводе с природным газом.
Поэтому, вероятно, трубы для транспортировки водорода в будущем придется делать из совершенно новых материалов.
"Это, скорее всего, будут не металлы. Это будут какие-то полимерные вещества – нанографены, нанотрубы. Это будут какие-то новые технологии", – предположил доктор технических наук Никита Голунов.
Транспортировать водород по трубам можно, если смешать его с природным газом
Но неужели водород вообще невозможно транспортировать по существующим трубопроводам? Оказывается, можно, но только в виде смеси с тем же природным газом.
"Создание метановодородных смесей, то есть добавление к метану водорода в пределах 5, 10, 15%, не сильно изменяет текучесть, но существенно повышает теплоемкость. А самое главное – за счет того, что молекулы водорода меньше, чем молекулы метана, его можно еще и перекачать больше", – добавил Голунов.
Как роботы помогают в исследовании трубопровода
В последнее время появилось множество роботов, которые помогают обследовать трубы. Например, гибрид паука и квадрокоптера инспектирует состояние сварных швов.
Другие роботы позволяют осмотреть трубу изнутри. Но выкапывать из-под земли и ремонтировать их приходится людям. И вот уже разработчики представили робота, который не только находит повреждение, но и ремонтирует трубу прямо изнутри при помощи специальной насадки, которой он наносит на стенки полоску быстрозатвердевающей смолы.
Можно ли ловить рыбу на трубу
Труба – вещь универсальная, и зачастую народные умельцы находят для нее самое неожиданное применение. Например, ловят на трубу рыбу.
По сути, это простейшая ловушка. В трубе проделано отверстие, через которое рыба забирается в нее, почуяв прикормку.
"Известен прием ловли рыб, например, бычков, на трубу. Здесь надо сказать, что бычки не только не боятся этой самой трубы, а наоборот, считают, что в этой трубе их ждет спасение и укромный уютный домик. Они прячутся в это укрытие. Этим как раз пользуются хитрые рыбаки", – рассказал доцент кафедры биологии и химии ВоГУ, кандидат биологических наук Дмитрий Кривошеев.
Зачем в Новой Зеландии построили трубопровод для пингвинов
Но трубу можно использовать и для того, чтобы помочь братьям нашим меньшим. В Новой Зеландии построили трубопровод специально для пингвинов.
По сути, это подземный переход под оживленной трассой, и птицы пользуются им для того, чтобы безопасно переходить через дорогу.
"В некоторых случаях используют подвесные трубы, мосты, с помощью которых животные могут проходить над трассами. Но чаще всего эти трубы проходят либо под трассами, либо под водой, если речь идет о каких-то водных обитателях", – объяснил ветеринарный врач, кандидат ветеринарных наук Илья Морозов.