Почему обертка из углеродного волокна в LOX не загорается? (смотрите сначала это видео)

Жидкий кислород, смешанный с угольным порошком, использовался в качестве взрывчатого вещества при добыче полезных ископаемых, см. 1 , 2 . Но произошел взрыв в очистителе гелия 3 .

Использование для добычи полезных ископаемых требует безопасных взрывчатых веществ, скорость самовозгорания должна быть очень и очень низкой. Заряды должны взрываться только при срабатывании детонатора, но не при обращении с ними или статическими разрядами. Их использовали десятилетиями. Уровень аварийности был ниже, чем при использовании обычных взрывчатых веществ. Заряды взрывались только при пропитке жидким кислородом. Если не использовать, через несколько часов, когда кислород испарится, угольный порошок больше не будет взрывоопасным.

В показанном видео эксперимента кусок древесного угля не загорелся при контакте с LOX, он загорелся раньше и все еще светится. Бросание его в контейнер, наполненный газообразным кислородом, также усилит реакцию. Сравните с этими двумя видеороликами 4 и 5 , на которых видно, как в LOX бросают горячий и горящий уголь.

Поверхность угольного порошка больше, чем у углеродных волокон, поэтому риск самовоспламенения должен быть меньше. Но известно, что углеводороды представляют опасность при контакте с чистым кислородом. Связующее, используемое с углеродными волокнами, также содержит водород и углерод. Возможно загрязнение другими углеводородами, если не была строго соблюдена процедура очистки перед контактом с кислородом.

Во всех известных мне случаях резервуары, армированные волокном, состоят из тонкого металлического внутреннего резервуара, называемого «лайнером», обернутого поддерживающим композитным материалом. Следовательно, окислитель и волокно никогда не соприкасаются. Это также важно, потому что композит пористый и не может долго удерживать свое содержимое.

Один источник: (извините, у меня сейчас нет времени напечатать соответствующий отрывок)

https://books.google.co.jp/books?id=5LBx4EmBix8C&lpg=PA309&ots=yNiJNo8XLb&hl=de&pg=PA309#v=onepage&

Как он говорит, уголь в эксперименте очень горячий (плюс на древесном угле много угольной пыли, которая действительно легко воспламеняется), даже в этом случае уголь не горит до тех пор, пока он не выскочит из жидкого кислорода. испарил немного кислорода. Подводя итог, мы имеем горячую угольную пыль в атмосфере почти чистого кислорода.

В отличие от этого, в COPV используются углеродные волокна, которые представляют собой связанные (и, следовательно, гораздо более стабильные) структуры углерода (их структуры на самом деле чем-то похожи на графит, который используется в некоторых ракетных соплах). Они также находятся в середине резервуара, заполненного жидким кислородом, температура которого составляет -183°C или ниже. Кроме того, кислород не очень легко воспламеняется в жидком состоянии, только когда он в газообразном состоянии.

Редактировать: Выше я сказал, что кислород не очень легко воспламеняется в жидком состоянии, это несколько неверно, поскольку кислород является окислителем и, следовательно, технически не «огнеопасен» ни при каких условиях. То, что я собирался сообщить, его способность к окислению значительно снижается в жидком состоянии, и поэтому необходимо добавить значительно больше энергии, чтобы заставить его сгореть. Это действительно можно увидеть в ракетных двигателях, поскольку для комбинаций LOX / RP1 требуется пирофорная (гиперголическая с кислородом) смесь TEA / TEB (триэтилборан, триэтилалюминий) для воспламенения, а двигателям HydroLOX требовались либо вышеупомянутые TEA / TEB. воспламенители смеси или свечи зажигания (я не знаю, является ли это их техническим названием, но, по сути, это то, чем они являются). В обоих случаях это показывает, что необходимо обеспечить значительное количество энергии активации.