[image]

Атомный ракетный двигатель

Теги:космос
 
1 18 19 20 21 22 23 24
EE Татарин #18.09.2020 10:29  @Naib#18.09.2020 07:25
+
+3
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Ramank>> Почему у таких аппаратов всегда стремятся уменьшить удельную массу? Из каких расчетов?
Naib> Так на высоких орбитах каждый килограмм дороже золота равной массы на Земле. Не говоря уж о том, что выше пороговой массы ты туда груз вообще не поднимешь
И в данном случае - сильно более того: смысл буксира в том, чтобы что-то тягать.
То есть давать тягу, ускорение. Ускорение зависит не только от мощности буксира, но и его массы.

Нет смысла в более мощном буксире, если эта мощность вся тратится на то, чтоб ускорять его увеличенную массу.

Поэтому для буксира ключевой параметр, определяющий тягу, конечные возможности и функционал, не мощность реактора, а альфа: отношение мощности к массе.
   85.0.4183.10285.0.4183.102
KZ Ramank #18.09.2020 11:09  @Татарин#18.09.2020 10:29
+
-
edit
 

Ramank

втянувшийся

Татарин> Поэтому для буксира ключевой параметр, определяющий тягу, конечные возможности и функционал, не мощность реактора, а альфа: отношение мощности к массе.

Да, про Альфу везде пишут, что необходимо меньше 2 кг/кВт, как пришли к такому выводу? Из формулы Циолковского? И везде пишут что с увеличением мощности реактора Альфа уменьшается.
   
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Ramank> Да, про Альфу везде пишут, что необходимо меньше 2 кг/кВт, как пришли к такому выводу?
Из расчетов необходимой мощности, чтобы на электроракетных движителях иметь на низкой орбите тягу больше, чем аэродинамическое сопротивление.
   79.079.0
MD Serg Ivanov #18.09.2020 14:33  @Полл#18.09.2020 11:24
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆

Ramank>> Да, про Альфу везде пишут, что необходимо меньше 2 кг/кВт, как пришли к такому выводу?
Полл> Из расчетов необходимой мощности, чтобы на электроракетных движителях иметь на низкой орбите тягу больше, чем аэродинамическое сопротивление.
Если бы только это..
Рассматривается элементарный метод оценки характеристической скорости перелета аппарата малой тяги между круговыми орбитами. Сравнение полученных оценок с результатами численного моделирования полетов в гравитационном поле Земли демонстрирует их прекрасное согласование вплоть до окрестностей лунной орбиты. Показано, что гравитационные потери аппаратов малой тяги растут при увеличении высоты конечной орбиты, и в пределе более чем удваивают характеристическую скорость перелета по сравнению с аппаратами большой тяги.
 
Таким образом, гравитационные потери, представляющие собой увеличение характеристической скорости перелета, возникают вследствие того, что разгон аппарата производится не в оптимальной для этой операции области гравитационного поля. Следовательно, при разгоне с использованием малой тяги доля гравитационных потерь в характеристической скорости, как и показано выше, растет по мере удаления финального участка орбиты от центра гравитации. В случае движения в гравитационном поле Земли потери еще не слишком значительны при перелете на стационарную орбиту (порядка 0.2 от характеристической скорости), однако уже при достижении окрестностей орбиты Луны они примерно на 2/3 увеличивают характеристическую скорость такого перелета по сравнению с импульсным.
Следует отметить, что при большой и/или умеренной тяге в межорбитальных полетах характеристическая скорость практически не отличается от случая импульсного перелета. Если же аппарат большой или умеренной тяги при возвращении тормозится в атмосфере Земли, то характеристическая скорость обратного перелета будет гораздо меньше, чем прямого. Аппарат малой тяги такой возможности лишен, так как у него обязательно должны быть очень большие крылья солнечных батарей или радиаторов-излучателей тепловой энергии ядерного реактора. При такой конструкции аппарата вход его в атмосферу исключен. Поэтому, суммарная характеристическая скорость перелета, например, с LEO в точку либрации и обратно для аппарата большой тяги с аэродинамическим торможением может составить около 5 км/с, а у аппарата малой тяги - не менее 13.3 - 13.5 км/с, то есть, примерно, в 2.7 раза больше.
При этом удельный импульс силовой установки большой и/или умеренной тяги может доходить до 12 - 17.5 км/с [8, 9], а с учетом разумного ограничения длительности транспортной операции аналогичный параметр силовой установки с ЭРД вряд ли превысит значения 30 - 50 км/с. Вследствие этого, выбор оптимальной силовой установки для межорбитального транспорта не так прост и очевиден, как могло бы показаться на первый взгляд.
 
   52.052.0
RU Ronin #18.09.2020 16:47  @Serg Ivanov#18.09.2020 14:33
+
+1
-
edit
 

Ronin

новичок
S.I.> Если бы только это..
>> При этом удельный импульс силовой установки большой и/или умеренной тяги может доходить до 12 - 17.5 км/с [8, 9],

чего-чего ?
(на всякий случай - [8,9] ведут в никуда)
   77
+
-
edit
 

Ramank

втянувшийся

Так почему Альфа уменьшается с ростом мощности реактора?
   
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Ronin> чего-чего? (на всякий случай - [8,9] ведут в никуда)
Это же Streamflow, не узнал, что ли?
:)
   79.079.0
+
+1
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Ramank> Так почему Альфа уменьшается с ростом мощности реактора?
Потому что масса конструкций реактора - это масса оболочек, они растут по квадрату от размера.
А мощность реактора - это объем АЗ, она растет по кубу от размера.
   79.079.0
RU Бывший генералиссимус #18.09.2020 22:49  @Полл#18.09.2020 18:58
+
+1
-
edit
 
Ramank>> Так почему Альфа уменьшается с ростом мощности реактора?
Полл> Потому что масса конструкций реактора - это масса оболочек, они растут по квадрату от размера.
Полл> А мощность реактора - это объем АЗ, она растет по кубу от размера.

Да нифига подобного! Мощность реактора при любом варианте ограничивается только теплосъёмом! А он с объёмом активной зоны связан крайне опосредованно, если вообще связан. Ибо теплопередача идёт тоже через поверхности. Лишь для газофазного ЯРД объём активной зоны будет связан с мощностью более-менее прямо.

Например, ЯРД РД-0411 должен был иметь тягу в 10 раз больше, чем РД-0410, а объём активной зоны у него должен был быть всего в 2,5 раза больше. А суммарная масса двигателя, без массы защиты (она пропорциональна мощности, увы), вообще изменялась всего на 20%
   85.0.4183.10285.0.4183.102
RU Тыдым Быдым #19.09.2020 02:24  @Полл#18.09.2020 11:24
+
+1
-
edit
 

Тыдым Быдым

втянувшийся

Полл> Из расчетов необходимой мощности, чтобы на электроракетных движителях иметь на низкой орбите тягу больше, чем аэродинамическое сопротивление.

Это на какой орбите-то, 80х80? :D
Смотри, GOCE весил где-то 1000 кг и пока ксенон не кончился, вполне себе держал высоту 260 км. Неужто у него лопухи СБ были на 0.5МВт?

Не знаю наверняка, но думаю что 2 кг/кВт - это скорее по условию большей выгоды реактора, по сравнению с СБ на орбите Земли. Если реактор будет тяжелее, то проще не морочиться и поставить СБ
   80.0.3987.16280.0.3987.162
RU Полл #19.09.2020 06:48  @Бывший генералиссимус#18.09.2020 22:49
+
-1
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Б.г.> Да нифига подобного! Мощность реактора при любом варианте ограничивается только теплосъёмом! А он с объёмом активной зоны связан крайне опосредованно, если вообще связан. Ибо теплопередача идёт тоже через поверхности.
Андрей, у всех современных реакторов, как я знаю, каналы первого контура идут через АЗ.
И теплосъем с АЗ идет не с поверхности, а с объема.

Б.г.> Например, ЯРД РД-0411 должен был иметь тягу в 10 раз больше, чем РД-0410, а объём активной зоны у него должен был быть всего в 2,5 раза больше. А суммарная масса двигателя, без массы защиты (она пропорциональна мощности, увы), вообще изменялась всего на 20%
Во-первых, тяга без УИ о мощности не говорит. :)
Во-вторых, РД-0410 был первым ЯРДом в истории. Поэтому на все его характеристики нужно смотреть с учетом этого.
   79.079.0
RU Полл #19.09.2020 06:50  @Тыдым Быдым#19.09.2020 02:24
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Т.Б.> Смотри, GOCE весил где-то 1000 кг и пока ксенон не кончился, вполне себе держал высоту 260 км. Неужто у него лопухи СБ были на 0.5МВт?
Ты путаешь тепловую мощность реактора и электрическую мощность реактора или солнечных батарей.
   79.079.0
+
+2
-
edit
 

Naib

аксакал

Полл> Андрей, у всех современных реакторов, как я знаю, каналы первого контура идут через АЗ.
Полл> И теплосъем с АЗ идет не с поверхности, а с объема.

Если это не гомогенный реактор, то теплосъём с поверхности ТВЭЛ-ов. А внутри ТВЭЛ-а всё равно градиент в сотни градусов, так как керамика обычно низкотеплопроводна. Некоторые бонусы даёт металлическое топливо, так как у него теплопроводность высокая, но у него свои нешуточные проблемы.
   85.0.4183.10285.0.4183.102

Полл

координатор
★★★★★
Naib> Если это не гомогенный реактор, то теплосъём с поверхности ТВЭЛ-ов.
Гррр!
У нас условная АЗ из десяти ТВЭЛов объемом 1 условная кубическая единица.
Мы увеличили АЗ до 80 ТВЭЛов, до объема в 8 условных единиц - площадь теплосъема у нас увеличилась в 4 раза или в 8? :E
   79.079.0

Sandro
AXT

инженер вольнодумец
★☆
Naib> А внутри ТВЭЛ-а всё равно градиент в сотни градусов, так как керамика обычно низкотеплопроводна.

У окиси алюминия теплопроводность всего раза в два хуже, чем у металлов. И оба элемента стойкие к нейтронам ЕМНИМС.
   60.960.9
MD Serg Ivanov #19.09.2020 11:02  @Ronin#18.09.2020 16:47
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆

>>> При этом удельный импульс силовой установки большой и/или умеренной тяги может доходить до 12 - 17.5 км/с [8, 9],
Ronin> чего-чего ?
ЯРД, ГФЯРД и прочие Орионы.
Что смущает?
   85.0.4183.10285.0.4183.102
RU Тыдым Быдым #19.09.2020 11:16  @Полл#19.09.2020 06:50
+
-
edit
 

Тыдым Быдым

втянувшийся

Полл> Ты путаешь тепловую мощность реактора и электрическую мощность реактора или солнечных батарей.

Нет. Тепловая мощность тут вообще не при чем. Может я не понимаю о чем идет речь? Поясни плз
   80.0.3987.16280.0.3987.162
RU Бывший генералиссимус #19.09.2020 11:27  @Полл#19.09.2020 06:48
+
+3
-
edit
 
Б.г.>> Да нифига подобного! Мощность реактора при любом варианте ограничивается только теплосъёмом! А он с объёмом активной зоны связан крайне опосредованно, если вообще связан. Ибо теплопередача идёт тоже через поверхности.
Полл> Андрей, у всех современных реакторов, как я знаю, каналы первого контура идут через АЗ.

Да ну? :) А у ВВЭР вообще нет каналов - там вода первого контура непосредственно омывает циркониевые оболочки ТВЭЛов. И эти оболочки имеют диаметр, а, следовательно, и площадь, через которую идёт теплообмен. Объём зоны тут ни при чём - решает исключительно технология. Если сделать трубки в два раза меньшего диаметра, с того же объёма активной зоны можно снять вдвое большую мощность.

Полл> И теплосъем с АЗ идет не с поверхности, а с объема.

Подумай ещё раз. Теплообмен в АЗ лимитирует, между прочим, теплопроводность двуокиси урана, не такая-то уж большая. Если уменьшить диаметр топливных таблеток, или заключить двуокись урана в металлическую матрицу, можно с того же объёма активной зоны снять гораздо больше мощности.

Б.г.>> Например, ЯРД РД-0411 должен был иметь тягу в 10 раз больше, чем РД-0410, а объём активной зоны у него должен был быть всего в 2,5 раза больше. А суммарная масса двигателя, без массы защиты (она пропорциональна мощности, увы), вообще изменялась всего на 20%
Полл> Во-первых, тяга без УИ о мощности не говорит. :)

УИ у РД-0411 должен был быть такой же, он определялся исключительно стойкостью карбидных твэлов в потоке горячего водорода. Подольск предложил покрывать их ниобием, что дало выигрыш в температуре при заданном ресурсе в 1 час на 100 кельвинов, и это позволило снимать с того же объёма зоны существенно большую мощность.

Полл> Во-вторых, РД-0410 был первым ЯРДом в истории. Поэтому на все его характеристики нужно смотреть с учетом этого.

Нет, не был он первым ЯРДом в истории. В СССР - ещё худо-бедно, но не в истории. Но и в СССР не всё так просто было с ЯРДами. Реактор РВД, он же ИГР, он же ДОУД-3, был спроектирован ещё при Курчатове, и мог развивать температуры выше 3000 К в самом начале 60-х годов.
И работы по ЯРД начались не с реактора ИРГИТ, который был куском РД-0410, работающем от внешнего питания, а с реактора ИВГ. Там, несмотря на водяной замедлитель, был центральный канал с вытеснителем нейтронов и можно было нагревать центральный ТВЭЛ и водород до 3000 кельвинов.
   85.0.4183.10285.0.4183.102
RU Ronin #19.09.2020 12:28  @Serg Ivanov#19.09.2020 11:02
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Ronin

новичок
>>>> При этом удельный импульс силовой установки большой и/или умеренной тяги может доходить до 12 - 17.5 км/с [8, 9],
Ronin>> чего-чего ?
S.I.> ЯРД, ГФЯРД и прочие Орионы.
S.I.> Что смущает?

Смущает что существующие ионники по нижней границе 30-50км/с сравниваются с несуществующими "ЯРД, ГФЯРД, Орион" (а в [9] вообще какие-то инерционные термоядерные фантазии). При том что имеющийся практический опыт создания ЯРД давал импульс 8.5-9 км/с. А реально доступные "установки большой и/или умеренной тяги" - это только ЖРД по факту - ещё вдвое ниже. При этом в сравнение ещё зачем-то подмешивается аэродинамическое торможение.
Вполне понятно, что с точки зрения баллистики постоянное ускорение с малой тягой менее выгодно, чем точечное в перигее/апогее - но зачем городить такую дичь, которая перечёркивает доверие к остальному анализу ?
   77
RU Полл #19.09.2020 16:08  @Тыдым Быдым#19.09.2020 11:16
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Т.Б.> Нет. Тепловая мощность тут вообще не при чем.
Альфа считается по тепловой мощности реактора.
   79.079.0
+
+1
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Ronin> Смущает что существующие ионники
А есть ионники мощностью порядка десяти киловатт с подобным УИ?
СПД-140Д УИ - 27,5 км/с.
   79.079.0
RU Полл #19.09.2020 16:13  @Бывший генералиссимус#19.09.2020 11:27
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Б.г.> Да ну? :) А у ВВЭР вообще нет каналов - там вода первого контура непосредственно омывает циркониевые оболочки ТВЭЛов.
У нас в сравнении два реактора выполненных на одном уровне технологий и общих технических решениях, но разного размера.
   79.079.0
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Полл> А есть ионники мощностью порядка десяти киловатт с подобным УИ?

Лабораторные образцы подобных параметров были.
   51.051.0
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Полл>> А есть ионники мощностью порядка десяти киловатт с подобным УИ?
Fakir> Лабораторные образцы подобных параметров были.
В качестве эксперимента и стальную плиту ядерным взрывом за линию Кармана зашвырнули.
Можно засчитать за лабораторный образец "Ориона". :)
   79.079.0
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Полл> В качестве эксперимента и стальную плиту ядерным взрывом за линию Кармана зашвырнули.

Есть такое правило: когда трындишь - подпрыгивать надо.
Я надеюсь, ты подпрыгнул на стуле, когда писал.
   51.051.0
1 18 19 20 21 22 23 24

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru