[image]

Термоядерный ракетный двигатель: как, зачем, почему и почем

Теги:космос
 
1 11 12 13 14 15 19
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
>>Т в эВ * на температуру в кельвинах(1эВ=11605К)*на коэфициент 41550 -если там атомарный водород(Т выше 5000К или около 0,5эВ) то ни на что не делим, его масса 1
>>Коэфициент 41550 * температуру в кельвинах (11650) * на температуру в эВ (кэВ*1000) разделить на атомарную массу дейтрия =2
VooDoo> Я тормоз, да. Ник, у тебя и там, и там температура выше 5000К. Так зачем ты в одном случае делишь, а в другом - нет?

В случае форсажа -атомарный водород с а_массой 1. В случае плазмы - дейтерий с массой 2

Ник
   2.0.0.172.0.0.17
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
>>А может ты мощность неправильно считаешь по Иу?
>>Проверка: известен твердофазный ядерный ракетный двигатель РД- 0410: Н2 грелся до 3185К давая Иу 8930м/сек
>>Считаем: sqrt(41550*3185/2)=8135м/сек, 795м/сек потерянно на неучете давления в 100атм Весьма точно - ошибка всего 8%
VooDoo> Это реальный двигатель. У него ещё и КПД должно быть отличное от 1. Т.е. разница между тепловой мощностью и мощностью струи. У твоего двигателя КПД=1. Так что такая сходимость вызывает скорее подозрение, хе-хе.
К.П.Д. у двигателей закрытой схемы лучше 0,95 обычно. А формула дала как раз заниженный результат

Ник
   2.0.0.172.0.0.17
+
-
edit
 

VooDoo

аксакал

Wyvern-2> В случае форсажа -атомарный водород с а_массой 1. В случае плазмы - дейтерий с массой 2

Тогда мы снова возвращаемся в самое начало. Мощности основного режима и форсажного - различны.

PS Правда мощность основного близка к тому, чот нужно. Давай ещё и форсажный Иу на два поделим, а?
   
Это сообщение редактировалось 13.10.2008 в 00:38
+
-
edit
 

VooDoo

аксакал

Wyvern-2> К.П.Д. у двигателей закрытой схемы лучше 0,95 обычно. А формула дала как раз заниженный результат
Ник, какие у него мощность и тяга?
   
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> К.П.Д. у двигателей закрытой схемы лучше 0,95 обычно. А формула дала как раз заниженный результат
VooDoo> Ник, какие у него мощность и тяга?

Весь проведенный комплекс испытаний позволяет утверждать, что двигатель РД-0410 за 10 включений в течении 1 часа (3600 сек.) будет выдавать тягу 3.6 т и скорость истечения 8,93 км/с при тепловой мощности реактора 196 МВт при температуре на выходе из реактора 3100 К. Агрегат с теневой защитой но без высотного сопла имеет длину 3.6 м, диаметр 1.6 м и массу 2 тонны.
и до кучи:
В одном из вариантов ЯРД NERVA предварительно подогретый в рубашке охлаждения сопла и корпуса реактора водород поступает в тепловыделяющие сборки, где за счет специально развитой поверхности теплообмена обеспечивается его нагрев до 2360 К. Часть горячих газов отбирается для привода турбины турбонасосного агрегата, что обеспечивает расход водорода до 40,7 кг/с и тягу 33,6 т при тепловой мощности реактора 1510 МВт и его массе 3400 кг.(предполагался с удельным импульсом не больше 8250 м/с - но могу путать)

Ник
   2.0.0.172.0.0.17
+
-
edit
 

VooDoo

аксакал

Мощность получается 158 МВт и 1360 МВт. Хотя бы меньше чем тепловая.

У тебя получается наоборот, особенно на форсаже.
   
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Об интимных органах ядерных ракетных двигателей - а именно о капельных холодильниках
Единтсвенная статья, найденная мной на помойке рунета:

404. Страница не найдена

Московский авиационный институт (государственный технический университет) — традиции, инновации, достижения

// www.mai.ru
 


Ник
   2.0.0.172.0.0.17
MD Wyvern-2 #06.11.2008 18:01  @Wyvern-2#20.10.2008 23:49
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Вот нашел статью о явлении гиперпроводимости в сверхчистых металлах и их применении в суперсоленоидах:
http://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2002_1/article_2002_1_3.pdf

Ник
   6.06.0
RU Андрей Суворов #07.11.2008 11:43  @Wyvern-2#20.10.2008 23:49
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Wyvern-2> Об интимных органах ядерных ракетных двигателей - а именно о капельных холодильниках

Это органы не ЯРД, а ЯЭДУ. Тепловой машины с замкнутым циклом. ЯРД с разомкнутым циклом (прямым преобразованием тепловой энергии в кинетическую) в них не нуждается. В том числе и ТЯРД.

КХИ нужны, если у нас двух- (или трёх-) режимная установка, типа того же 11Б97

Wyvern-2> Единтсвенная статья, найденная мной на помойке рунета:

А так больше ими никто и не занимался. Ибо реакторы в космос - ни-ни!..
   7.07.0
MD Wyvern-2 #07.11.2008 11:49  @Андрей Суворов#07.11.2008 11:43
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Об интимных органах ядерных ракетных двигателей - а именно о капельных холодильниках
А.С.> Это органы не ЯРД, а ЯЭДУ. Тепловой машины с замкнутым циклом. ЯРД с разомкнутым циклом (прямым преобразованием тепловой энергии в кинетическую) в них не нуждается. В том числе и ТЯРД.


К сожалению нуждается и ого-гог-го как. Даже прямое электростатическое преобразование имеет КПД отличный от 100% (~80-90%), соотвественно при больших мощностях тепло надо кудысь сбрасывать + еще и элементы конструкции сильно греются рентгеном. Как на ЖРД тут не получается

Ник
   6.06.0
RU Андрей Суворов #07.11.2008 23:22
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Почему ж не получается? охлаждаем жидким водородом, а потом этот водород - в топку! и дальше - в сопло!
КИХ же несочетаемы с двигателями больших тяг, при ускорениях, больших, чем 10-3, капли можно пускать только по направлению ускорения, а, для достижения приемлемого размера капельного облака придётся на очень большой штанге выносить распылитель - в общем, для ускорений хотя бы в 1 м/с2 КИХ неприменимы совершенно.
   7.07.0
MD Wyvern-2 #08.11.2008 00:49  @Андрей Суворов#07.11.2008 23:22
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
А.С.> Почему ж не получается? охлаждаем жидким водородом, а потом этот водород - в топку! и дальше - в сопло!
А.С.> КИХ же несочетаемы с двигателями больших тяг....

Дык так и надо. Кратковременно, на форсаже все охлаждаем водородом, а на малой тяге - КИХ

Ник
   2.0.0.172.0.0.17
MD Wyvern-2 #17.11.2008 10:24  @Wyvern-2#08.11.2008 00:49
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Вообще тут это офтоп - иди в тот топик и там сформулиру вопросы
gans3> Ну вот,
gans3> "тут рыбу заворачивали"(с)
gans3> Я задал вопрос, есть ли фундаментальный порог ограничения потока энергии через двигатель.

Тебе ответили:
-во-1х зависит от того как и какая это энергия. К примеру, значительная часть энергии - это СВЧ излучение. А СВЧ отлично отражается металлическими поверхностями или, например, микроволоконной сеткой, имеющей размер ячейки много раз меньше длинны волны этого СВЧ. Или рентген -второй по важности компонент. Его легко поглотить тонкой металлической фольгой. Фольга бы испарилась при таких потоках, но....
-во-2х сам по себе вопрос безсмысленный. Ну вот прикинь себе тепловые потоки, падающие на сантиметр квадратный поверхности камеры сгорания мощного ЖРД (а мощности там гигаватные, а КС там размером с ведро-другое) Любой материал должен был бы просто испариться мгновенно....а тем не менее, с системой охлаждения стенка КС имеет температуру....часто криогенную :)

Ник
   6.06.0
+
-
edit
 

gans3

втянувшийся

Wyvern-2>>> Вообще тут это офтоп - иди в тот топик и там сформулиру вопросы
gans3>> Ну вот,
gans3>> "тут рыбу заворачивали"(с)
gans3>> Я задал вопрос, есть ли фундаментальный порог ограничения потока энергии через двигатель.
Wyvern-2> Тебе ответили:
Wyvern-2> -во-1х зависит от того как и какая это энергия. К примеру, значительная часть энергии - это СВЧ излучение. А СВЧ отлично отражается металлическими поверхностями или, например, микроволоконной сеткой, имеющей размер ячейки много раз меньше длинны волны этого СВЧ. Или рентген -второй по важности компонент. Его легко поглотить тонкой металлической фольгой. Фольга бы испарилась при таких потоках, но....
Wyvern-2> -во-2х сам по себе вопрос безсмысленный. Ну вот прикинь себе тепловые потоки, падающие на сантиметр квадратный поверхности камеры сгорания мощного ЖРД (а мощности там гигаватные, а КС там размером с ведро-другое) Любой материал должен был бы просто испариться мгновенно....а тем не менее, с системой охлаждения стенка КС имеет температуру....часто криогенную :)
Wyvern-2> Ник

Допустим. СВЧ - отразили, но она ведь никуда не делась.
Рентген - это правильно - испарит все, до чего дотянется при таких потоках - надо охлаждать , в том числе уносом из сопла.
У ЖРД охлаждение уносом можно оценить в "площадях"
Вот у нас RS-68 мощность 12 Гигаватт. Если эти 12 гигаджоулей выделятся в его объеме в одну секунду - он испарится. Так?
Работает он только потому, что через объем КС проходит поток водорода и кислорода уносящие избыточное тепло. Сколько таких объемов в секунду прогоняется?
Можно ведь и "ВИВЕРН-двигатель" к объемному потоку привести. ЕМНИП 50МВт/М3.
Не может материя прогонять через себя бесконечное количество энергии. Где барьер?
   6.06.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
gans3> gans3>> "тут рыбу заворачивали"(с)
gans3> gans3>> Я задал вопрос, есть ли фундаментальный порог ограничения потока энергии через двигатель.
Wyvern-2>> Тебе ответили:
Wyvern-2>> -во-1х зависит от того как и какая это энергия. К примеру, значительная часть энергии - это СВЧ излучение. ....Или рентген -второй по важности компонент.

gans3> Допустим. СВЧ - отразили, но она ведь никуда не делась.
Отлично "делась" - поглотилась обратно плазмой, которая отлично поглощает это СВЧ - ибо она его на своей же частоте и излучает. Энергия пошла на нагрев плазмы.

gans3> Рентген - это правильно - испарит все, до чего дотянется при таких потоках ...

Ничего он не испарит. Посчитай.

gans3> У ЖРД охлаждение уносом можно оценить в "площадях"
gans3> Можно ведь и "ВИВЕРН-двигатель" к объемному потоку привести. ЕМНИП 50МВт/М3.
Это плотность энерговыделения в плазме! В которой для D-He3 плазмы 61% энергии выделиться в виде заряженных частиц, удерживаемых магнитной системой и выдуваемых в сопло, либо на другом конце - в преобразователь (вот он потребует охладения ой-ой-ей - но там будет турбогенератор), 5% в виде нейтронов (в случае если не предпринимаются специальные меры ), летящих куда попало, и ~20% в виде ренгена кЭвных энергий, и ~16% процентов - в виде СВЧ.
Фактически, ограничение есть только по нейтронам - принято обычно 3МВт/м2

Ник
   6.06.0
+
-
edit
 

gans3

втянувшийся

Wyvern-2> Фактически, ограничение есть только по нейтронам - принято обычно 3МВт/м2
Wyvern-2> Ник

Давайте зайдем с другого конца. Какой поток выдерживает материя предельно без охлаждения. А потом прибавим массу охладителя, без которого никуда. Цель ведь не вывести универсальную единицу, а оценить массу двигателя на единицу мощности.
Про 3 Мвт/м2 в нейтронах - это интересно. Что при таком потоке происходит с веществом?
   6.06.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Фактически, ограничение есть только по нейтронам - принято обычно 3МВт/м2
gans3> Давайте зайдем с другого конца. Какой поток выдерживает материя предельно без охлаждения.

Какая "материя"? Хлопковая? :F
Соврешенно некорректный вопрос.
Всегда, даже в вакууме, есть еще и теплоотдача излучением - чем выше температура, тем она больше (причем в в четвертой степени от Т)
Т.е. вопрос надо сформулировать так:
Какой максимальный тепловой поток выдержит данный материал в вакууме без расплавления(и/или потери прочности или испарения или изменения геометрии и т.д. см. что нужно)?
Ответ:
для каждого материал совершенно разный, в зависимости не только от свойств материала, но и от формы передаваемой энергии(например, углерод будет почти прозрачен для рентгена, а вольфрам, даже в виде фольги - нет), и от конструкции, и от теплопроводности и т.д. и т.п.

Ник
   6.06.0
Это сообщение редактировалось 17.11.2008 в 16:26
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Фактически, ограничение есть только по нейтронам - принято обычно 3МВт/м2
gans3> Давайте зайдем с другого конца. Какой поток выдерживает материя предельно без охлаждения.
Аж интересно стало :F Есть углерод-углеродные композиты (например НИИграфит. Продукция ) В вакууме способны работать до 2300К, причем практически без потери прочности и геометрических искажений от нагрева. Кроме того, они чОрные, близки к АЧТ(коэффициент можно брать смело 0,85) Кроме того, имеет неплохую (хоть и худшую чем у металлов)теплопроводность.
Итого: R(T)светимость = 5,671·10Е–8 Вт / м2 · скромно 2000К4= 907Е+3ВАТТ/м2
Т.е. если облучать УУК конструкцию потоком примерно 0,85*907Е+3ВАТТ/м2=0,77МВт на м2 она нагреется до 2000К и таковой и останеться без разрушения.
А теперь немного об абсурдности твоего метода ;)

Теперь предположим, что мы повернули конструкционный элемент к излучению ребром с соотношением площади например 1:10. Какой тепловой поток НА РЕБРО выдержит конструкция из УКК без охлаждения и разрушения? :)

gans3> А потом прибавим массу охладителя, без которого никуда. Цель ведь не вывести универсальную единицу, а оценить массу двигателя на единицу мощности.
Масса капельно-ваукуумных охладителей - 0,2-0,3 кг/кВт, масса жестких, пластинчатых - 1-1,5кВт/кг, при диапазоне температур 300-1500К Считай, если не лень ;)

gans3> Про 3 Мвт/м2 в нейтронах - это интересно. Что при таком потоке происходит с веществом?

Читай методички.
Например, мурзилку: Термоядерный реактор Е.П. Велихов, С.В. Путвинский раздел №5

Ник
   6.06.0
+
-
edit
 

gans3

втянувшийся

gans3>> Давайте зайдем с другого конца. Какой поток выдерживает материя предельно без охлаждения.
Wyvern-2> Аж интересно стало :F Есть углерод-углеродные композиты (например НИИграфит. Продукция ) В вакууме способны работать до 2300К, причем практически без потери прочности и геометрических искажений от нагрева. Кроме того, они чОрные, близки к АЧТ(коэффициент можно брать смело 0,85) Кроме того, имеет неплохую (хоть и худшую чем у металлов)теплопроводность.
Wyvern-2> Итого: R(T)светимость = 5,671·10Е–8 Вт / м2 · скромно 2000К4= 907Е+3ВАТТ/м2
Wyvern-2> Т.е. если облучать УУК конструкцию потоком примерно 0,85*907Е+3ВАТТ/м2=0,77МВт на м2 она нагреется до 2000К и таковой и останеться без разрушения.

То есть максимальный тепловой поток без охлаждения мы нашли. Это просто праздник какой-то...

Wyvern-2> А теперь немного об абсурдности твоего метода ;)
Wyvern-2> Теперь предположим, что мы повернули конструкционный элемент к излучению ребром с соотношением площади например 1:10. Какой тепловой поток НА РЕБРО выдержит конструкция из УКК без охлаждения и разрушения? :)

Так наша цель в итоге не площадь вычислить, а массу двигателя. Причем минимальную. Развернув на ребро, мы терям в массовом совершенстве.

gans3>> А потом прибавим массу охладителя, без которого никуда. Цель ведь не вывести универсальную единицу, а оценить массу двигателя на единицу мощности.
Wyvern-2> Масса капельно-ваукуумных охладителей - 0,2-0,3 кг/кВт, масса жестких, пластинчатых - 1-1,5кВт/кг, при диапазоне температур 300-1500К Считай, если не лень ;)

Пренебрегая потерями на передачу тепла в идеале мы имеем тонну излучателей на мегаватт тепловой мощности двигателя для больших перегрузок и 200 килограмм для малой тяги.


gans3>> Про 3 Мвт/м2 в нейтронах - это интересно. Что при таком потоке происходит с веществом?
Wyvern-2> Читай методички.
Wyvern-2> Например, мурзилку: Термоядерный реактор Е.П. Велихов, С.В. Путвинский раздел №5
Wyvern-2> Ник

Спасибо большое, всегда предпочитаю первоисточники.
   6.06.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> А теперь немного об абсурдности твоего метода ;)
Wyvern-2>> Теперь предположим, что мы повернули конструкционный элемент к излучению ребром с соотношением площади например 1:10. Какой тепловой поток НА РЕБРО выдержит конструкция из УКК без охлаждения и разрушения? :)
gans3> Так наша цель в итоге не площадь вычислить, а массу двигателя. Причем минимальную. Развернув на ребро, мы терям в массовом совершенстве.
Почему это? Мы могли сделать трубку круглую или квадратного сечения, или сплошной стержень - а сделали прямоугольного сечения с соотношением 1:10. И где сдеся потеря совершенства? (ну, кроме минимальной, ибо круглое сечение чуть прочнее)


gans3> Пренебрегая потерями на передачу тепла в идеале мы имеем тонну излучателей на мегаватт тепловой мощности двигателя для больших перегрузок и 200 килограмм для малой тяги.
Тоже неправильно. Большая тяга у нас возникает при впрыске водорода в выхлоп - ничто не мешает этим же водородом все и охлаждать -о чем написанно, всего парой постов выше :) ЧИТАЙ!

Ник
   6.06.0
Это сообщение редактировалось 17.11.2008 в 18:05
+
-
edit
 

gans3

втянувшийся

Wyvern-2>>> А теперь немного об абсурдности твоего метода ;)
Wyvern-2> Wyvern-2>> Теперь предположим, что мы повернули конструкционный элемент к излучению ребром с соотношением площади например 1:10. Какой тепловой поток НА РЕБРО выдержит конструкция из УКК без охлаждения и разрушения? :)
gans3>> Так наша цель в итоге не площадь вычислить, а массу двигателя. Причем минимальную. Развернув на ребро, мы терям в массовом совершенстве.
Wyvern-2> Почему это? Мы могли сделать трубку круглую или квадратного сечения, или сплошной стержень - а сделали прямоугольного сечения с соотношением 1:10. И где сдеся потеря совершенства? (ну, кроме минимальной, ибо круглое сечение чуть прочнее)

Пластину "поведет".
Все таки я хочу ОЦЕНИТЬ массу приходящуюся на мегаватт мощности. Со всеми ухищрениями, что бы меньше никак. Это полезное знание и стоит того.
А то у литераторов сносит крышу от бесконечной могучести науки.

gans3>> Пренебрегая потерями на передачу тепла в идеале мы имеем тонну излучателей на мегаватт тепловой мощности двигателя для больших перегрузок и 200 килограмм для малой тяги.
Wyvern-2> Тоже неправильно. Большая тяга у нас возникает при впрыске водорода в выхлоп - ничто не мешает этим же водородом все и охлаждать -о чем написанно, всего парой постов выше :) ЧИТАЙ!
Wyvern-2> Ник

Охлаждая рабочим телом стенки КС мы снижаем итоговый Уи. Так?
Можно секундный расход "охлаждающего агента" прибавить к массе двигателя. Что бы привести массу к мегаватту.
   6.06.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
gans3> Пластину "поведет".

С какого это лиха? ЖР
(и не пластину - а коробчатое сечение. Посмотри на 90% металлоконструкций на улице)

gans3> Все таки я хочу ОЦЕНИТЬ массу приходящуюся на мегаватт мощности. Со всеми ухищрениями, что бы меньше никак. Это полезное знание и стоит того.
gans3> А то у литераторов сносит крышу от бесконечной могучести науки.
Глупостью ты занимаешься %( Надо искать аналоги устройств

gans3> Охлаждая рабочим телом стенки КС мы снижаем итоговый Уи. Так?

Какие нахрен "стенки"? Какой нахрен "КС"? :per: ты вааще топик читал? :mad:

Хочешь говорить - читай! Внимательно, и все ссылки тоже.

Ник
   6.06.0
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Основные блоки и узлы ТЯРД:
-несущая саморазворачивающаяся размеростабильная ферма
-магнитная система (набор соленоидов)
-запускающая система - в основном гиротроны.( Компания "ГИКОМ" ) Еще накопители энергии, в их качестве правильно использовать сами соленоиды.
-плазмотроны: источник плазмы и атомарные(ГДЛ) или ионные (амбиолярный тип) инжекторы
-электростатический прямой преобразователь-плазмоприемник.
-система охлаждения и криостатирования
-баки Дейтерий и гелий3 скорее всего будут храниться прямо в магнитной системе, т.к. одновременно будут обеспечивать ее захолаживание и криостатирование. А вот для форсажного водорода нужны отдльные баки
-система управления
Примерно так.

Ник
   6.06.0
+
-
edit
 

VooDoo

аксакал

Ник, зачем ты считаешь тепловую устойчивость конструкции по самым устойчивым компонентам? Очевидно же, что из твоего списка только ферма может быть изготовлена преимущественно из УУ композита.
   
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
VooDoo> Ник, зачем ты считаешь тепловую устойчивость конструкции по самым устойчивым компонентам?

Я? ЖР :F

Ник
   6.06.0
1 11 12 13 14 15 19

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