Про амортизаторы и далее не знаю.
А вот про саму плиту есть четкое описание.
Плита покрывается слоем графита после каждого взрыва.
Альтернативный вариант частичное испарение поверхности плиты. Годится для коротких разовых случаев.
Oil. Оил-ом покрывается. "Маслом"
По-английски это "нефть", "масло", "смазочный материал".
То есть.
НЕКИМ материалом, который:
1. Жидкий и имеет уникальные смачивающие способности. Как у машинного масла, которое микронным слоем мгновенно растекается по полированному металлу (работали когда-нибудь с металлом, машинами, машинным маслом?). В случае плиты Ориона предполагалось, что смазка на каждом цикле будет выдавливаться на поверхность плиты через множество маленьких отверстий в плите и равномерно за счет смачивания (антикапилярного эффекта) растекаться по поверхности. Потом взрыв, смазка испарилась (аблировала), защитила плиту от испарения и опять поступает новый слой защиты.
2. Смазка должна содержать в себе ГРАФИТ. Углерод. Именно он обладает свойством защищать (в процессе абляции) поверхность плиты. То есть это разумеется не машинное масло, но что-то похожее. В первых же экспериментах с атомными взрывами именно графит показал себя уникальным защитником металлических поверхностей от воздействия ядерных взрывов. Он защищал поверхности которые оказывались прямо в пределах огненного шара от взрыва. Несколько десятков метров.
Сколько такой смазки надо на один ход? Мы тут как-то пытались считать. У меня (согласно выбранной мною методике из книги "Космическое оружие, дилемма безопасности") получалось очень хорошо (смазки на один ход надо было в десятую или сотую от массы бомбы) у AlexAV (он считал с другого конца) получалось очень плохо (нужно много смазки на один ход, массой сопоставимой с бомбой, кажется в треть массы бомбы).
Сколько надо на самом деле?
Вопрос открытый (для нас).
Но орионцы делали не просто оценку этого вопроса. Они продвинулись в нем настолько далеко, что ставили эксперименты. Начиная со знаменитых "Шаров Алена" (игра слов с пошлой иронией, "стальные яйца генрерала Алена", генерал Ален от ВВС и физик как раз занимался организацией этих экспериментов на атолле Энивиток в середине 50-х, а потом был одним из тех кто продлял жизнь Ориону со стороны ВВС будучи куратором проекта от ARPA) до экспериментов в специальной установке (это уже на рубеже 60-х).
Сам Дайсон считал что вопрос окончательно не решен (хотя теория их обнадеживала). Однако он не считал вопрос абляции настолько узким для данной концепции.
Уважаемый Александр Анатольевич, спасибо вам за красивую табличку с расчетом тепловых нагрузок на амортизатор.
Я многократно читал на этом форуме ваше пояснение относительно уникальности ракетного двигателя, которая состоит в том что через небольшую камеру сгорания непрерывно циркулирует огромная масса топлива которая работает как охлаждающая жидкость унося с собой избыток тепла возникающий при сгорании топлива. Это хорошо понятно даже на интуитивном дилетантском уровне. Но применяя эту же логику к Ориону у меня наступает логический клин. Мы имеем поверхность (плиту) к которой с частотой в несколько секунд подводится сотни миллионов джоулей энергии с мощность в сотни миллионов ват. То есть в не успевшую остыть плиту и другие механизмы мы снова подбрасываем огромный поток тепла и так десятки и сотни раз. Сбросить же хотя бы часть этого потока в виде избыточного тепла можно только через тепловое излучение, которое, мягко говоря, не самый эффективный способ охладить тело.
Вопрос – почему все это нахрен не расплавится? Я понимаю, что вам наверняка сотни раз задавали этот вопрос, а вы сотни раз отвечали (мне не удалось найти обсуждения именно этого аспекта) но повторите для меня сто первый раз.
Тут два вопроса. Почему не испаряется плита. Этот вопрос оставим пока в стороне.
Второй вопрос. Почему не испаряются амортизаторы.
Вы начали с этого.
И это интересный вопрос (а действительно, почему?), который на самом деле мне никто не задавал. Спасибо что задали.
Смотрите.
У вас есть ракета массой М. Допустим 1000 (не важно чего).
Пускай вы хотите, чтобы она ускорялась с определенным ускорением. Допустим за секунду она должна добавлять себе 1 единицу (не важно чего) скорости. То есть секундный прирост ее импульса должен быть:
P = 1*1000 = 1000
Это - требование. Условия.
Раз это ракета, она должна отбрасывать какую-то массу m за секунду.
При этом из закона сохранения импульса мы знаем что импульс этой массы должен равняться - P
P-P=0
Отсюда мы знаем с какой скоростью u мы должны отбрасывать эту массу m чтобы получить тот самый прирост скорости ракеты:
u= P/m = 1* M/m = 1000/ m
Рассмотрим два случая. Пускай m =1 (чего-то там)
Тогда u=1000. А энергия этой порции массы.
K= m*u^2/2 = 1* 1000*1000/2 = 500 000 (чего-то там, не важно)
Так как это все происходит за секунду, то это полезная МОЩНОСТЬ ракетной струи.
Верно?
Возьмите 1% от нее (условно конечно, например) и вы получите оценку паразитного тепла, которое выделяется в двигателе.
500 000 *0.01 = 5000 каких то там единиц тепла в секунду.
Рассмотрим второй случай. m =10
Тогда u=100 и K = 10 *100*100/2 = 50 000 (чего-то там, не важно) И 1% (паразитки в двигателе) окажется всего 500
Что мы получили? В обоих случаях наша ракета движется с одинаковым ускорением.
Но в первом случае она отбрасывает в 10 раз меньше массу и поэтому затрачивает в 10 раз больше энергии на получение того же самого импульса. А значит и паразитка в камере сгорания получается в 10 раз большая.
Чем эффективней у вас ракета (у нее выше удельный импульс) тем больше энергии она тратит на свой разгон. Поэтому звездолет просто ТОНЕТ в выделяемой им энергии от чего и возникают проблема "мыльной консистенции".
У ЖРД скорость отбрасывания 2000 - 4000 м/с, у звездолета должно в тысячи раз больше. Но при этом секундный расход массы в тысячи раз меньше. То есть в эту массу паразитку не сольешь.
Что с Орионом? Вернее с его плитой. Там то же самое. Сама бомба разогревается до миллионов градусов и в вспышке рентгена выбрасывает паразитку, остальное (полезный остаток) оказывается энергией струи. Да, струя тоже взаимодействует с плитой не по детски.
При u= 50 000 м/с ее энергия огромна. Поэтому и 0.1% от нее оказывается очень разрушительным (для чего и используется абляция).
Но! Вы же затронули вопрос энергии в амортизаторах.
Но амортизаторы взаимодействуют не с плазмой. Они взаимодействуют с другой РЕАКТИВНОЙ массой. Массой плиты. А плита движется куда медленней.
Плита - посредник.
f - отношение массы плиты к массе всего корабля.
Если f = 1/3 (как у Дайсона) то при приросте скорости пустого корабля в 30 м/с, скорость плиты (относительно корабля), когда она наткнулась на взрыв будет в три раза больше.
То есть 90 м/с.
Именно кинетическую энергию этой МАССЫ и поглощает амортизатор.
Сама плита испытывает чудовищную перегрузку (давление) при ударе от плазму взрыва.
Вот она уходила со скоростью -90 м/с (отброшенная разжавшимся амортизатором) и вдруг она остановилась (за доли секунды) и получила скорость +90 м/с. То есть ее изменение скорости 180 м/с.
Но это не 50 000 м/с. А значит ее кинетическая энергия (при том же импульсе что сообщила плите бомба) будет заметно меньше.
Посчитаем.
Сначала бомба генерирует импульс P с помощью малой массы (скажем 4 тонны) пропелента на скорости 50 000 м/с. Энергия этой массы чудовищна.
4000*50000^2/2 = 5E+12 Дж
Потом происходит взаимодействие плазмы с плитой. Плита ПРИНИМАЕТ импульс P. Но теперь это масса в (1/3* 1000 тонн) 330 тонн на скорости 90 м/с. И эта масса имея тот же импульс P что и плазма бомбы, но имеет заметно меньшую энергию (часть из которой и теряется в амортизаторе):
330 000*90^2/2 = 1,34E+09 Дж
В 3 741 раз меньше!
Вот почему амортизаторы не испаряются как стенки камеры сгорания, скажем ЯРД если добиваться от него такой же рекордной u = 50 км/с.
Все избавление от паразитки горючего уже произошло на плите (аблят) и даже раньше (когда бомба взорвалась в сотне метров или километре и осветила рентгеном вселенную)
Плита тут промежуточный носитель импульса, посредник.
Потом, плита тормозясь амортизатором и постепенно передает импульс P кораблю, который в 3 раза массивней ее (и поэтому ускоряется за ход на 30 м/с) и его энергия за ход оказывается еще в 3 раза меньше чем энергия плиты.
И это уже конечный получатель импульса. Если взрыв происходит раз в секунду то наша ракета движется с ускорение 3g
Плита по-сути и есть непосредствено отбрасываемая кораблем ракетная масса. Она налетает на корабль (с небольшой скоростью всего порядка 100 м/с) отскакивает от него и улетает назад.
Взрыв возвращает плиту назад.
Но если забыть про взрывы и про то, что плита связана с кораблем амортизаторами, то можно условно считать что всякий раз к кораблю подлетает и он отбрасывает от себя новую плиту массой m на очень скромной скорости u. Поэтому энергия взаимодействия корабля с реактивной массой ТЯЖЕЛОЙ плиты не такая большая как в случае, когда отбрасывается МАЛАЯ масса с большой скоростью обычного пропелента.
С какой бы скоростью не обрушивалась плазма взрыва на плиту, механика уже взаимодействия плиты с кораблем получается "холодной", поэтому расчет температуры амортизаторов будет близкий, что для планетолета, что для звездолета.
Если плита выдержала удар даже звездолетной плазмы (а выдержала ли? Это вопрос!) то уже амортизаторы звездолета выдержат точно.
