Как избавиться от лишней массы радиатора

[bob]

В развитие архивной древней темы:
Возможные движки
На различных проектах ядерных космических кораблей тяжким грузом лежат масса и габариты радиатора, которым приходится оснащать реактор. Если посмотреть на проекты ядерных кораблей, гигантские радиаторные панели, многократно превышающие размерами даже баки с рабочим телом, являются их неотъемлемой чертой. В связи с этим мне пришла в голову достаточно тривиальная, но ранее не озвученная идея в стиле Туполева. А что, если снова, как встарь, разместить баки внутри крыла? Сделать радиаторами баки с рабочим телом, а рабочее тело сделать одновременно охладителем во внешнем контуре охлаждения реактора (во внутреннем, понятное дело, нельзя - тогда выхлоп станет грязным). По мере исчерпания баков сегменты таких  баков-радиаторов можно отстреливать (как отработанные ступени) примерно в темпе деградации энерговыделяющих элементов реактора и двигателя малой тяги: чем дольше и слабее работает реактор, тем меньше остаётся рабочего тела, но и, одновременно, тем меньше нужен ему радиатор. (Крылышки у корабля становятся всё короче, по мере исчерпания и необходимости. И лет через двадцать-тридцать разгона, когда реактор остаётся на издыхании, от корабля тоже остаётся одна кочерыжка.) Как высокочтимым донам покажется такая идея?

[Кремальера]

Я так понял вы говорите об звездолете с ионником,вынужденном тащить с собой большой запас рабочего тела и реактор для генерации?

[bob]

Я так понял вы говорите об звездолете с ионником,вынужденном тащить с собой большой запас рабочего тела и реактор для генерации?

Не обязательно ионник. Но движок малой тяги.

Наверное, NASA заплатило бы своему сотруднику невообразимо много денег за эту простую элементарную мысль. Но у меня фамилия не Смит. Поэтому придётся жить у тёщи на птичьих правах.  Но, с другой стороны, наш АНТ-25 с баками в крыльях прилетел к ним первым, а не наоборот. Трудовой демпинг, господа, уже сто лет.. Почти юбилей.

[Кремальера]

Наверное, NASA заплатило бы своему сотруднику невообразимо много денег

Ну зачем сразу агенство?Вот ребята лежат в жезлонгах на пляжах Коста-Рики и изобретают всякие космические приблуды.Как раз-таки всякие усовершенствованные безэлектродные ионники.
http://www.adastrarocket.com/aarc/VASIMR
Одна из этих фич скоро будет опробована на МКС.Предложите идею им.,с частником проще договориться.

[bob]

безэлектродные ионники.

СтарО. И не интересно. А про деньги я так себе сказал, ради смеха. В том смысле, что там своим башляют бабки и за большую-меньшую мурУ, пока рука руку моет.

с частником проще договориться.

Я не люблю частников, в частности и за это.  В уважении к идеям свобод и частных собственностей не замечен.

P.S. Но, если говорить об отечественных аналогах, то это магнитоплазмодинамические движки. У них очень ограниченный ресурс по времени. Десятки часов с момента включения, и не более того. Для этой схемы нужны движки, работающие годами и десятилетиями.

[archetip-z]

В развитие архивной древней темы:

Пожалуйста поясните нам, какие вы хотите предложить радиаторы? Насколько я понимаю, речь идёт об открытом космосе? Значит, главная задача радиатора - излучить максимальное количество фотонов в единицу времени.
 Чем больше площадь теплопередатчика, тем выше его эффективность - это банально. Фотоны вылетают, не взаимодействуя со структурой теплопередатчика - это цель создания вакуумных теплоотводов. Предлагались вакуумные надувные теплоотводы.
 Что вы предлагаете, какое ноу-хау?

[bob]

Предлагались вакуумные надувные теплоотводы.

Где? У меня не предлагались.

Что вы предлагаете, какое ноу-хау?

Обычное газовое или жидкостное охлаждение с последующим излучением в окружающую пустоту. В зависимости от того, что мы используем в качестве рабочего тела. Никаких вакуумных, а уж, тем более, надувных , теплоотводов я никогда не предлагал. Я же не законченный идиот. Я ещё только учусь.

[archetip-z]

Обычное газовое или жидкостное охлаждение с последующим излучением в окружающую пустоту.

Как, каким образом избыток энергии будет уходить в пустоту? Площадь излучения в студию пожалуйста!

[bob]

Обычное газовое или жидкостное охлаждение с последующим излучением в окружающую пустоту.

Как, каким образом избыток энергии будет уходить в пустоту? Площадь излучения в студию пожалуйста!

Площадь излучения, равная площади панели радиатора из любого существующего проекта, который Вас заинтересует. Разница между имеющимися проектами и моим предложением только в том, применяем ли мы "сухой" радиатор, или тот же радиатор с рабочим телом внутри.

[archetip-z]

радиатор с рабочим телом внутри.

Я не понимаю, а могут ли быть другие радиаторы? В театре разве что абсурда
 Вы предлагаете бОльшую эффективную поверхность рассеяния, или не предлагаете? Или все ваши радиаторы будут вариться в своём соку? Извините, я не термодинамик, но меня это задело.
 Вы отдаёте себе отчёт, какую энергию придётся излучать? В единицу времени.

[bob]

Я не понимаю, а могут ли быть другие радиаторы? В театре разве что абсурда
 Вы предлагаете бОльшую эффективную поверхность рассеяния, или не предлагаете? Или все ваши радиаторы будут вариться в своём соку? Извините, я не термодинамик, но меня это задело.

А чем Вам хуже жидкостный или газовый радиатор в масштабах исходного вакуумного? Тоже вполне себе радиатор. Я не предлагаю уменьшения размеров исходного радиатора. Я предлагаю снабдить его ещё и рабочим телом внутри. Там, где раньше был "сухой" радиатор, будет наполненный. Что Вы имеете против? Например, жидкостный радиатор намного лучше пассивного сухого радиатора того же объёма. Наверняка проверяли на собственном компе.

[archetip-z]

Я не понимаю, а могут ли быть другие радиаторы? В театре разве что абсурда
 Вы предлагаете бОльшую эффективную поверхность рассеяния, или не предлагаете? Или все ваши радиаторы будут вариться в своём соку? Извините, я не термодинамик, но меня это задело.

А чем Вам хуже жидкостный или газовый радиатор в масштабах вакуумного? Тоже вполне себе радиатор.

Ну мы в вакууме ёлы палы! Кроме фотонов, нам нечем отдать энергию. А фотоны кем то излучаются, чем больше тех, кем они излучается, тем быстрее мы отдадим энергию космосу. Ну можно распылять жидкость в космосе, тоже охлаждение. Тельце, типа нейтронной звезды на миллиарды лет запоминает свою температуру из за ничтожной поверхности излучения.

[bob]

Ну мы в вакууме ёлы палы! Кроме фотонов, нам нечем отдать энергию. А фотоны кем то излучаются, чем больше тех, кем они излучается, тем быстрее мы отдадим энергию космосу.

Ну и прекрасно. Мы можем отдельно гонять хладагент, который потом не используем для создания тяги, как делается в традиционных схемах. А можем гонять хладагент, который затем выстрелим из двигателя. Почему нельзя сделать по второму? Кто мешает?

[archetip-z]

Почему нельзя сделать по второму? Кто мешает?

Не будет ваш хладагент передавать тепло и всё - вам грозит тепловая смерть. В этом парадоксе был отец Больцман.

[bob]

Не будет ваш хладагент передавать тепло и всё - вам грозит тепловая смерть. В этом парадоксе был отец Больцман.

Не понимаю, как Больцман помешает мне использовать хладагент из теплового двигателя в качестве рабочего тела в нетепловом. Вот у Вас змеевик охлаждения тепловой машины (этакий большущий радиатор). Тепловая машина вращает электрическую турбину для ионного двигателя. При необходимости Вы сливаете из змеевика, сколько Вам нужно, хладагента в ионный ускоритель, и выбрасываете его в качестве тяги. Главное - не переборщить, и сливать медленно, всегда так, чтобы тепловая машина (например, реактор) - не перегревалась. Машину, чтобы она не перегревалась, надо медленно гасить. Точнее, она сама постепенно гасится - теряет радиоактивный материал излучением.

[archetip-z]

Точнее, она сама постепенно гасится

Перейдёт в режим термодинамического равновесия - температура станет везде одинаковой. Если не будет теплоотвода, поверьте мне, по паяльнику знаю.
 Если не грозите нам теплоотводом хорошим, учите физику, извините.

[bob]

Точнее, она сама постепенно гасится

Перейдёт в режим термодинамического равновесия - температура станет везде одинаковой. Если не будет теплоотвода, поверьте мне, по паяльнику знаю.
 Если не грозите нам теплоотводом хорошим, учите физику, извините.

Ничего не понял. Вот у Вас панель радиатора. Она остывает излучением в пространство. Панель радиатора заполняет рабочее тело для ионного двигателя. Оно прокачивается между реактором и радиатором, чтобы охлаждать реактор и вращать электротурбину и питать двигатель. Кто мне мешает это рабочее тело использовать ещё и для ускорения в ионном двигателе? Больцман? Нет, не Больцман. Это совершенно нормальная тепловая машина, но с управляемой утечкой из труб охлаждения. Ускоряемой ионным ускорителем. У меня складывается ощущение, что Вы чего-то не поняли, так сказать, капитально.
Ну, забудьте, что есть эта утечка. Разделите охлаждение радиатора и бак с рабочим телом полностью. Стенкой. Скажете - опять не работает? А как тогда работает обычный ионный двигатель? Или вообще любой двигатель, хоть внутреннего сгорания? Именно так.

P.S. Вы меня удивили. Я ожидал конкретных вопросов по составу рабочего тела, которое могло бы использоваться одновременно в радиаторе и в ускорителе. А неожиданно столкнулся с непониманием основ термодинамики и причин работы двигателей как тепловых машин.

[bob]

Основная проблема-то в предложенной схеме следующая: в современных ионных двигателях рабочим телом служат порошки металлов, которые для охлаждения реактора применить сложно. Только если в виде магнитной жидкости или ещё чего-то вроде. Поэтому я и ответил, что двигатель малой тяги должен быть не обязательно ионный. Может быть и плазменный, на газе, но очень малой тяги.

[Крупин]

Главная проблема космических реакторов, как справедливо указывает archetip-z - излучить выделяющее тепло в пространство. При нормальной температуре требуются огроменные габариты (ведь мощность излучение пропорциональна площади). При малой площади придётся поднимать температуру внешней поверхности радиатора. Вот пример:

https://geektimes.ru/post/253368/

Хорошо известно, что вес — это главный враг космических ЯЭУ, а холодильники для сброса паразитного тепла — самый тяжелый элемент подобных аппаратов. В варианте с термоэмиссионными преобразователями этот вопрос решается довольно элегантно — да, их КПД невелик по сравнению с турбинным циклом, но температура холодильников излучателей может быть очень высока (порядка 1000К, а сам реактор разогрет до 1650К), а как мы помним, вес холодильников зависит от температуры в степени 1/T^4. В итоге эта степенная зависимость переигрывает вчетверо больший объем тепла, который надо сбросить с термоэмиссионной ЯЭУ. Только если у вас нет революционной идеи капельного ХИ.

Идея заключается в том, что бы вместо того, что бы гонять жидкость по трубкам внутри излучающих панелей, она полетит прямо сквозь космос — от форсунок-формирователей струй до каплеуловителя. При этом, теоретически, вес ХИ можно сократить в разы, а потери на испарение в вакуум решаются подбором специальной кремнеорганической жидкости. В таком раскладе у термоэмиссионых ЯЭУ начинает играть их «родимое пятно» — невысокая плотность мощности на электрогенерирующих твэлах, ну и кпд в 5-8%.

[FRIM@N]

Сделать радиаторами баки с рабочим телом, а рабочее тело сделать одновременно охладителем во внешнем контуре охлаждения реактора (во внутреннем, понятное дело, нельзя - тогда выхлоп станет грязным).

Ничего не выйдет. Площадь баков с топливом недостаточна для сброса тепла. Они быстро перегреются, об этом выше уже написали.
Использовать рабочее тело охладителем во внешнем контуре охлаждения реактора тоже не получится. Расход топлива в двигателях малой тяги мизерный. Например в ионнике, таблица параметров ниже удельный расход топлива в секунду максимум 16.1 мг/с. Такое количество рабочего тело сможет забрать единицы ватт тепловой энергии. Ни о каком охлаждении контура реактора речи быть не может.
Посчитайте сами на примере конкретного двигателя.