A A A A Автор Тема: КВС в космосе  (Прочитано 45382 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #180 : 20 Авг 2013 [21:18:38] »
Надоело. Давайте я вам серебряную пулю бортового КВС покажу. Реалистичный вариант ионника имеет УИ 200 км/с, одновременно тягу 10 кН и жрёт при этом 800 МВт. УИ нас устраивает, ибо звездолёт как минимум - корабль поколений, посему скорости в ~300 км/с нам хватит. Это хорошо. Но разгон должен составлять никак не более 1000 лет, а лучше на порядок меньше. Это означает среднее ускорение порядка 10-5 м/с2 или лучше на порядок больше.

F = m*a
v = a * t

Если наш чудесный звездолёт имеет среднюю массу где-то в районе 100 мегатонн, то необходимая средняя тяга составит меганьютон или лучше больше. Это 100 таких ионников или 80 ГВт питания.

Гм, серебряной пули не вышло  ;D

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #181 : 20 Авг 2013 [21:23:06] »
Да, согласен. Для 10 тонн на килограмм это коэффициент чистоты термоядерного взрыва 10 000. Снеженцы обещали 1000 в самом лучшем случае. Обычно говорят о 10 и надежно гарантируют 100.  1000 - наверное уже потребует предельных усилий. Но 10 000 - это за гранью добра и зла.
Тогда овчинка выделки не стоит. Смысл городить КВС, который, максимум на 2-3 порядка сэкономит актиноиды, если вместо этого можно просто взять бортовой реактор и на 2-3 порядка скинуть мёртвой массы?
Каков будет тогда смысл? Чисто пожечь дейтерий и взять лишние мегатонны железа на борт?

Оффлайн Okub62

  • *****
  • Сообщений: 25 849
  • Благодарностей: 601
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Okub62
Re: Звездолет КВС
« Ответ #182 : 20 Авг 2013 [21:30:08] »
... Гм, серебряной пули не вышло  ;D
Таки, вышло, наверное. Ускорение, наверное, надо 9,8 м/с2., если там люди лететь будут. А то ещё мегатонны колец для иск. тяжести.
С уважением. Олег

Оффлайн Проходящий Кот

  • *****
  • Сообщений: 19 351
  • Благодарностей: 426
    • Сообщения от Проходящий Кот
Re: Звездолет КВС
« Ответ #183 : 20 Авг 2013 [21:34:05] »
Да, согласен. Для 10 тонн на килограмм это коэффициент чистоты термоядерного взрыва 10 000. Снеженцы обещали 1000 в самом лучшем случае. Обычно говорят о 10 и надежно гарантируют 100.  1000 - наверное уже потребует предельных усилий. Но 10 000 - это за гранью добра и зла.
Тогда овчинка выделки не стоит. Смысл городить КВС, который, максимум на 2-3 порядка сэкономит актиноиды, если вместо этого можно просто взять бортовой реактор и на 2-3 порядка скинуть мёртвой массы?
Каков будет тогда смысл? Чисто пожечь дейтерий и взять лишние мегатонны железа на борт?
Объем жизненного пространства для перелётчиков тоже имеет значение. Хотя нужно ли столько народу, это вопрос.......

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #184 : 20 Авг 2013 [21:34:29] »
Гм, серебряной пули не вышло  ;D
Забыл совсем - абы какой ионник не годится. Ибо работать должен долго и надёжно, не портя всякие там электроды. Из альтернатив знаю только VASIMR, но тот не развивает достаточно УИ.
... Гм, серебряной пули не вышло  ;D
Таки, вышло, наверное. Ускорение, наверное, надо 9,8 м/с2., если там люди лететь будут. А то ещё мегатонны колец для иск. тяжести.
Ни в коем случае.

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #185 : 20 Авг 2013 [21:34:50] »
Объем жизненного пространства для перелётчиков тоже имеет значение. Хотя нужно ли столько народу, это вопрос.......
Я бы предложил заморозить.

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 990
  • Благодарностей: 155
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Re: Звездолет КВС
« Ответ #186 : 21 Авг 2013 [00:07:00] »
Надоело. Давайте я вам серебряную пулю бортового КВС покажу. Реалистичный вариант ионника имеет УИ 200 км/с, одновременно тягу 10 кН и жрёт при этом 800 МВт.
Раз корабль у нас размером в километры - то и движок должен быть соответствующих габаритов.
и работать он будет на электрически заряженной щебёнке

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #187 : 21 Авг 2013 [00:16:40] »
работать он будет на электрически заряженной щебёнке
Нет. Только безэлектродные электроплазменные двигатели, которые могут выдержать разгон без существенного износа.

Оффлайн Okub62

  • *****
  • Сообщений: 25 849
  • Благодарностей: 601
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Okub62
Re: Звездолет КВС
« Ответ #188 : 21 Авг 2013 [00:20:22] »
Объем жизненного пространства для перелётчиков тоже имеет значение. Хотя нужно ли столько народу, это вопрос.......
Я бы предложил заморозить.
Проект?
С уважением. Олег

Оффлайн d.koshelev

  • ***
  • Сообщений: 130
  • Благодарностей: 1
  • Админ-идиотизм следует холить и лелеять!
    • Сообщения от d.koshelev
Re: Звездолет КВС
« Ответ #189 : 21 Авг 2013 [00:20:44] »
Нет. Только безэлектродные электроплазменные двигатели, которые могут выдержать разгон без существенного износа.

 :o
По-вашему в ионнике нет абляции???
Да здравствует всепобеждающая политкорректность (то есть панический страх за собственную шкурку)! Долой ум и мозги!

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #190 : 21 Авг 2013 [00:23:47] »
По-вашему в ионнике нет абляции???
В обычном ионнике как раз есть. В безэлектродном - намного меньше.

Оффлайн d.koshelev

  • ***
  • Сообщений: 130
  • Благодарностей: 1
  • Админ-идиотизм следует холить и лелеять!
    • Сообщения от d.koshelev
Re: Звездолет КВС
« Ответ #191 : 21 Авг 2013 [00:29:16] »
В безэлектродном - намного меньше.

Хымм....а каким образом ионизировать рабочее тело, если нет электродов?
Да здравствует всепобеждающая политкорректность (то есть панический страх за собственную шкурку)! Долой ум и мозги!

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #192 : 21 Авг 2013 [00:35:29] »
Хымм....а каким образом ионизировать рабочее тело, если нет электродов?
Электронноциклотронным резонансом, т.е. излучением антенны. Как у VASIMR, например.

Оффлайн d.koshelev

  • ***
  • Сообщений: 130
  • Благодарностей: 1
  • Админ-идиотизм следует холить и лелеять!
    • Сообщения от d.koshelev
Re: Звездолет КВС
« Ответ #193 : 21 Авг 2013 [00:39:39] »
Электронноциклотронным резонансом, т.е. излучением антенны. Как у VASIMR, например.

Попросту говоря - микроволновкой, на Месбауере рабочего тела (десятки ГГц для большинства благородных газов). То есть магнитрон (пока больше не на чем такое сделать). КПД, аднака, как у паровой машины мистера Уатта...да и срок жизни у него короткий: филамент быстро истощается.
« Последнее редактирование: 21 Авг 2013 [00:45:04] от d.koshelev »
Да здравствует всепобеждающая политкорректность (то есть панический страх за собственную шкурку)! Долой ум и мозги!

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #194 : 21 Авг 2013 [01:01:41] »
КПД, аднака, как у паровой машины мистера Уатта...
Точнее - 60% входной электрической энергии превращаются в кинетическую энергию ионов. При этом не всё оставшиеся 40% уходят в тепло, а часть в лишнюю ионизацию рабочего тела ещё. Эффективность преобразования электричества антенной в излучение - 95%.

Оффлайн d.koshelev

  • ***
  • Сообщений: 130
  • Благодарностей: 1
  • Админ-идиотизм следует холить и лелеять!
    • Сообщения от d.koshelev
Re: Звездолет КВС
« Ответ #195 : 21 Авг 2013 [01:10:43] »
Точнее - 60% входной электрической энергии превращаются в кинетическую энергию ионов. При этом не всё оставшиеся 40% уходят в тепло, а часть в лишнюю ионизацию рабочего тела ещё. Эффективность преобразования электричества антенной в излучение - 95%

Сомнительно: кпд лучших магнетронов (по питающему электричеству в СВЧ) едва дотягивает до 70% (на мегаваттах в импульсе). Какой кпд преобразования СВЧ в ионизацию -не ведаю, но как-то экспериментально определяли кпд микроволновки по теплу - едва до 10% дотянули.
Относительно преобразования электричества антенной в излучение - 95% - однозначно не верю. У лучших антенн КИП не более 60 %
Да здравствует всепобеждающая политкорректность (то есть панический страх за собственную шкурку)! Долой ум и мозги!

Оффлайн Андрей Курилов

  • *****
  • Сообщений: 7 408
  • Благодарностей: 171
  • homo homini lupus est
    • Сообщения от Андрей Курилов
Re: Звездолет КВС
« Ответ #196 : 21 Авг 2013 [10:25:19] »
Сомнительно: кпд лучших магнетронов (по питающему электричеству в СВЧ) едва дотягивает до 70% (на мегаваттах в импульсе). Какой кпд преобразования СВЧ в ионизацию -не ведаю, но как-то экспериментально определяли кпд микроволновки по теплу - едва до 10% дотянули.
Относительно преобразования электричества антенной в излучение - 95% - однозначно не верю. У лучших антенн КИП не более 60 %
Это экспериментальные данные, а не проектные. Так что, звиняйте.

Насчёт низкого УИ я наврал. Двигатель позволяет менять УИ от 30 до 300 км/с при изменении тяги от 400 до 40 Н при постоянной мощности. Так что VASIMR всяко лучше любого ионника. Думаю и 2000 км/с УИ сможет выжать, поэтому подойдёт и для более лёгкого (тысячи тонн) корабля спящих, требующего сотни лет перелёта вместо тысяч. Тупо экстраполируя получается, что при УИ=2Мм/с тяга будет 6Н. Чтобы за 100 лет разогнать до ~3 Мм/с потребуется ускорение 10-5м/с2. Для ~10 тыс. тонн это потребует тяги ~100Н или всёго 16 таких двигателей или всего 160 МВт. Вот такой тупой рассчёт показывает, что двигатель в общем-то годится.

На самом деле при разгоне тягя/УИ должны меняться дифференциально. Сначала разгон должен осуществляться с максимальной тягой и минимальным УИ, а затем следует понижать тягу и повышать УИ. Это даст серьёзный выигрыш в экономии энергии/топлива.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 19 759
  • Благодарностей: 710
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Re: Звездолет КВС
« Ответ #197 : 21 Авг 2013 [10:54:15] »
Да, согласен. Для 10 тонн на килограмм это коэффициент чистоты термоядерного взрыва 10 000. Снеженцы обещали 1000 в самом лучшем случае. Обычно говорят о 10 и надежно гарантируют 100.  1000 - наверное уже потребует предельных усилий. Но 10 000 - это за гранью добра и зла.
Тогда овчинка выделки не стоит. 
Смысл городить КВС, который, максимум на 2-3 порядка сэкономит актиноиды, если вместо этого можно просто взять бортовой реактор и на 2-3 порядка скинуть мёртвой массы?
Каков будет тогда смысл? Чисто пожечь дейтерий и взять лишние мегатонны железа на борт?

А вы действительно готовы уменьшить массу корабял с десятков миллионов тонн до сотен тысяч? Если так, то да.  Но насколько я помню, вы были сторонником именно многомиллионных монстров по массе, кораблей-миров с горами, реками, с "людями и конями"…
:)
Если у вас корабль весит десяток миллионов тонн то и соизмеримый по массе реактор будет тут уместен.
Насколько я помню, вам даже моя космическая суперурбания не нравилась (а и ее в сотни тысяч тонн впихнуть не так уж и просто. Если брать город на 10 000 чел и брать на человека 300 тонн корабля, то уже получаем 3 000 000 тонн).

Вообще говоря, мой интерес в космической версии КВС  этом как раз стационарная энергоустановка. Это для меня интерес номер 1. Я намерен его использовать по "красной линии" для питания лазеров парусника или ускорителя частиц. В этой версии меня масса мало волнует (хотя тоже десять миллионов тонн стальной пыли - продукт не дешевый). Меня волнует конструкция и разумеется экономичность (стоимость энергии), то есть простота конструкции (например я уже забил, что в качестве радиаторов использовать ледяную поверхность планетоида). Относительно легкий КВС для помещения на борт корабля-мира меня интересует во вторую очередь. Это для меня интерес номер 2. Насколько компактным можно сделать космический КВС? Это вторая задача. Но она, разумеется, связана с первой. Поэтому меня очень честно интересует задача впихнуть КВС на борт вашего корабля-мира.
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур. (добавлено) Ныне - пенсионер-изобретатель.

Оффлайн alex_semenov

  • *****
  • Сообщений: 19 759
  • Благодарностей: 710
  • Я лгу!
    • Сообщения от alex_semenov
    • Z-механика+
Re: Звездолет КВС
« Ответ #198 : 21 Авг 2013 [10:58:24] »
Я не стану ввязываться в споры по двигателям. Это глупый спор. Я уже говорил и повторюсь, если у вас есть источник энергии - проблема ионного двигателя - НЕ ПРОБЛЕМА. Тем более на скорости истечения в 100-1000 км/с. Чем больше скорость истечения в ионнике, тем проще его построить (и тем выше его кпд, кстати).
Но народ упорно тыкается в новостную ленту.
Стучитесь дальше!

Курилов (кстати, как по имени-отчеству?) для вас и прочих ТРИ мысли.

Мысль номер 1.
От чего зависит "чистота" термоядерных взрывов?
Напомню, если мы говорим что коэффициент чистоты термоядерного взрыва составляет 10, это значит что 1/10 энергии, выделившейся при взрыве - выделилась из ядерной реакции, а 9/10 - термоядерной.
Это не значит, что вы израсходовали соответствующее топливо в такой пропорции. Ситуация может быть куда хуже. Если ядерный заряд триггера успел разделиться на 10% (остальное испарилось), а термоядерное топливо, обжатое энергией триггера выгорело на 50%, то ясно, что в заряде масса урана к дейтерию была не 1/10 а 10/20 или 1 к 2.
Совсем труба, верно?
Но это для заряда, который взрывается в открытом пространстве, где все не прореагировавшие материалы рассеиваются.
Для КВС это НЕ ТАК.
В этом - изюминка КВС.
Там испарившийся уран (как и не догоревший дейтерий) все равно остаются в полости реактора. Более того. Заряд окружается бланкетом из тория, и избыточные нейтроны реакции Д+Д (вторая ветка) нарабатывают новый уран. Но в итоге банкет тоже испаряется, как и заряд. Но так как полость КВС герметична, то все наработанные продукты в итоге либо оказываются в атмосфере реактора, либо оседают в натриевое озеро, которое как теплоноситель прокачивается через теплообменники. Но по ходу из него извлекаются всякие радиоактивные материалы, в том числе и уран-233 (и тот что не прореагировал, и тот что был наработан в бланкете).

Разумеется, все извлечь не получится. Часть застрянет в других материалах, которые тоже придется время от времени выводить в отвал, в могильники. Но в целом для КВС мы получаем именно что реальное выгорание урана к дейтерию (кстати по энергетике на килограмм горючего они как раз почти эквивалентны) и получается по чистоте взрыва. Если вы заряд дает 1/10 (на тонну деления десять тонн синтеза), то в итоге (во всем технологическом цикле) и получите расход примерно 1 кг урана на 10 кг дейтерия (хотя в каждом заряде закладывается, скажем, 1 кг урана 233 в триггере  на 2 кг дейтерия во второй ступени заряда).
Улавливаете логику?

Мысль номер 2.
Вообще говоря, коэффициент чистоты термоядерного заряда ТЕОРЕТИЧЕСКИ может быть сколь угодно высокой. Все, что вы для этого должны делать - повышать количество ступеней в заряде. Относительно маломощный ядерный триггер поджигает вторую термоядерную ступень, та поджигает третью, тоже термоядерную, та поджигает четвертую и так далее. Пускай каждая ступень дает усиление в 10. Тогда смотрите.
1 ступень  (ядерная) - условно 1.
2-я (термоядерная) - 10
3-я  - 100
4-я - 1000
5-я - 10 000
6-я - 100 000

При этом вспоминаем, что в первой ступени выгорела только 0.1 часть ядерного горючего (остальная испарилась). Поэтому при энергетической чистоте 100 000 мы получаем расход ядерного топлива 1/10 000. То, что вам нужно. Верно?
Что замечательно?
Собирать испарившееся ядерное (да и термоядерное) топливо после этого уже не надо. Реактор может быть "открытым", без всяких там проблем с рециркуляцией делящихся материалов. И все равно мы получим приемлемое соотношение расхода витаминного тория к дейтерию. Очень хороший результат. 
Где нарабатывать из тория U233? Это не проблема. Надо иметь еще один "маленький" КВС, который работает именно как трансмутатор. Его габариты и масса будут просто ТЕРЯТЬСЯ  на фоне нашего основного, открытого реактора, потому что, имея заряд в 6 ступеней, вы будете иметь чудовищную мощность единичного взрыва (и все вытекающие отсюда габариты и массу).
Ну вот прикиньте.
Пускай первая ступень (триггер) дает 10 Кт. Тогда весь  заряд 10*100 000 … миллион килотонн или гигатонна в одной вспышке.
Считайте габариты и массу установки (пока я не сделал это сам)…
:)
Это по сути маленькое солнце, и кажется мне, что установка (с радиаторами) будет размером с нормальнюу планету. Массой - с планетоид (миллиарды тонн!). А энергетика? (она, кстати, зависеть будет от частоты взрывов).
Но даже при 1 взрыве в сутки, думаю будет немалой (Считать! Все надо считать!!! В расчете лишь отрада!!!!)
То есть это чисто СТАЦИОНАРНОЕ решение (например для разгона тяжеленного межзвездного парусника "Драккар". Сдаю давно захныканную военную технологию из раздела "межзвездные войны"!!!)
Это решение для моей "красной линии" (где "киборги заполонили всю галактику!").
Вам это не интересно.
Но думаю познавательно.


Мысль номер 3
Если вы не можете в КВС зактрытого цикла добиться расхода актиноидов меньше чем чистота взрыва (скажем 1/1000), то для того что бы получить выгоду именно для бортового КВС, вам надо снизить МАССУ КВС (и массу корабля).
Компактифицировать реактор.
Снизив расход актиноидов на 3 порядка (по сравнению с простыми реакторами), а масса корабля увеличится всего на два порядка, то мы имеем десятикратную выгоду. Уже игра стоит свеч!

Для снижения массы бортового КВС можно сделать две вещи.
Первая - снизить энергетику единичного взрыва. Например, взрывать не 1 мегатонну (как я считал), а 100 килотонн или даже 10 килотонн. Это пропорционально снизит массу теплоносителя (и реактора) в те же 10-100 раз.
Но вообще говоря, чтобы сохранить чистоту взрыва 1000 при энергетике 100-10 Килотонн, вам нужно сжечь в триггере урана на 100-10 тонн тринитротолуола. Сжечть так мало можно.  Но этого хватит для триггера, для обжатия второй ступени?
Вопрос вопросов!
Поэтому не стоит тут так сильно раскатывать губу. Давайте остановимся на 100 Кт как минимуме при чистоте 1000.

Второй ход в сторону уменьшения массы КВС - понизить массу теплового аккумулятора за счет многофазового перехода теплоносителя (что на самом деле несет огромное число проблем). Если взрыв не просто нагревает или плавит теплоноситель, а при этом его еще и испаряет, то вы можете в разы уменьшить массу теплоносителя (это легко опять таки посчитать по законам школьной физики. Большого образования тут не надо).


Думайте! Считайте! Прикидывайте!
Я на сегодня (по крайней мере) исчезаю отсюда. Реал взял за горло.
 >:(

<Простите, Алекс, я слегка отредактировала Ваш пост (только орфографию). Ошибка на ошибке, читать было невозможно :( В.В.>
« Последнее редактирование: 21 Авг 2013 [11:49:28] от vika vorobyeva »
Александр Анатольевич Семёнов. Научный спекулянт, сторонник концепции сильного ИИ по А. Тьюрингу, исторический еслибист, саракшист, идейный космист, религиозный эволюционист, знаниевый фундаменталист, прорицатель мрачного будущего. Эксперт по межзвездным переселениям и ксеноциду. Сетевой графоман-оратор. Весельчак, балагур. (добавлено) Ныне - пенсионер-изобретатель.

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 990
  • Благодарностей: 155
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Re: Звездолет КВС
« Ответ #199 : 21 Авг 2013 [11:15:23] »
Нет. Только безэлектродные электроплазменные двигатели, которые могут выдержать разгон без существенного износа.
А у меня какой износ?
Взял булыжник, плюнул в него из электронной пушки, чтобы заряд был. Запихнул в трубу с электродами для разгона.