Okysličovadlo pro V-2

Okysličovadlo pro V-2
Peter - 24. 8. 2007 - *.chello.sk

Dočital som sa, že nemecké rakety A-4 (V2) ako palivo používali alkohol a tekutý kyslík. Nie je mi celkom jasné ako na sklonku druhej svetovej vojny a na vzdialených odpaľovacích bodoch získavali toto kryogenné okysličovadlo a aj manipulácia s ním -naviac v poľných podmienkach, ved tekutý kyslík sa do moderných rakiet tankuje v posledných hodinách pred štartom a neustále sa odparuje. To tankovali raketu tesne pred štartom? A mali nejake cisterny na kryogenné pohonné látky? Za odpoveď vopred ďakujem.

Dobrý den,

Vaše informace jsou v zásadě správné. Motor pohánějící A-4 (V-2) pracoval skutečně s alkoholem a zkapalněným kyslíkem. Pro zajímavost - raketám se dostalo různých přezdívek a jedna z nich přeložena do čeština zní "Zamrzlý blesk" - právě díky zkapalněnému kyslíku.

Přesnou technologii výroby a manipulace s kapalným kyslíkem, tak jak byl použit u A-4 bohužel neznám. Mohu Vás však ujistit, že potřebné technologie existovaly již mnohem dříve. Pravděpodobně byl k výrobě  použit průmyslový postup zavedený firmou Linde již roku 1896. Kapalný kyslík se vyráběl zkapalněním vzduchu. Využívalo se faktu, že ze zkapalněného vzduchu (namodralá kapalina o teplotě cca -190°C) se dříve vypařuje dusík (bod varu cca -194°C) než kyslík (bod varu -181°C, bod zkapalnění -183°C). Prakticky stačilo udržet správné teploty a počkat, až se dusík odpaří. Stejně tak bylo možné (podle požadavků na čistotu kapaliny) nechat ještě zvlášť odpařit i kyslík a ten pak (o vysoké čistotě) znovu zkapalnit.

K samotnému zkapalnění se používalo kombinace stlačení v několikastupňových pístových kompresorech (v jednom stupni cca o 15 at, pro zkapalnění vzduchu se používaly tlaky cca 200 at, ve 40. letech bylo např. při stlačování dusíku při výrobě hnojiv dosahováno až 1000 at!) a následné ochlazení stlačeného plynu. Za největší technické komplikace při tomto postupu se dá považovat jednak právě odvod přebytečného tepla (mezi jednotlivými stupni stlačení jsou nutné velké mezichladiče) a mazání mechanismu při stlačování kyslíku - nelze použít olej (jakkoli malá stopa oleje ve styku se stlačeným kyslíkem způsobuje explozi) a tak se používalo k mazání pístu destilované vody s přísadou 2% glycerinu.

K dopravě zkapalněného kyslíku bylo nutno používat velice dobře tepelně izolované nádrže (tehdy patrně strusková vlna), k čerpání pak stačilo vhodně konstruované odstředivé čerpadlo (opět mazání, tepelná izolace a pod). Nádrže se typicky používaly kulového tvaru (koule má nejmenší poměr povrchu vůči objemu, tedy nejmenší plochu pro přestup tepla). 

Na tomto místě bych rád zdůraznil, že pro dopravu zkapalněného plynu již není třeba tlakové nádoby - k tomu aby se zkapalněný plyn znovu odpařil potřebuje teplo (tlak tedy hraje v tuto chvíli jen malou úlohu). Teplo odebírá z okolního prostředí a právě proto se k dopravě a skladování používají tepelně izolované nádoby. Samozřejmě je na místě opatrnost při manipulaci, ale nic jiného než odebrání tepla z okolí (tedy ochlazení okolí - což se projevuje např. kondenzací a námrazou vlhkosti k okolního vzduchu) při manipulaci nehrozí.

Samotné plnění rakety A-4 probíhalo skutečně až těsně před startem (raketa tedy stála v palebném postavení) údajně jen cca 15 minut v pořadí:

  • alkohol, resp. etanol (palivo raketového motoru),  celkem 3964 kg
  • peroxid vodíku (zdroj paroplynu pro pohon turbočerpadel raketového motoru)
  • kapalný kyslík (okysličovadlo), celkem 4983 kg
  • manganistan vápenatý nebo sodný (pro rozklad peroxidu)

Dostatečnou představu o přípravách ke startu A-4 si můžete udělat podle fotografií zde. Muselo se spěchat - zkapalněný kyslík se velmi rychle odpařuje a jeho ztráty byly při plnění citelné, druhým důvodem byla naprostá spojenecká nadvláda ve vzduchu.

K dalšímu studiu této problematiky můžeme doporučit například:

Vilém Nejtek: Smrt se učí létat (Naše vojsko 1990)
Zdeněk Hák: Zázračné zbraně V-1, V-2, V-3 (FortPrint)
Kroulík-Růžička: Vojenské rakety (Naše vojsko 1987)

Za pomoc při sestavování odpovědi děkuji mbbb, Karayovi a ja_62.

 

Tomáš Adam - 3. 9. 2007

  • *
    Vyplňte prosím jméno
  • *
    Vyplňte prosím název
  • *
    Vyplňte prosím text komentáře
  • *
    Odpovězte prosím na dotaz - ochrana proti spamu

Hvězdička označuje povinné položky. Komentáře jsou před zveřejněním moderovány.