степень расширения его сопла = 86.
Значит в случае, если у нас шарообразный кусок льда с бомбой внутри, то приблизительно можно предполагать, что при увеличении его начального объёма в 86 раз в процессе разлёта примерно те же 80% полученной льдом энергии от бомбы будет преобразована в кинетическую энергию разлёта парового шара.
на самом деле расширение будет больше, т.к. скорость потока газа на выходе из сопла больше, чем в его критическом сечении. В критическом сечении она равна местной скорости звука. В камере сгорания температура 3250 гр., но по мере движения потока газа из камеры сгорания к критическому сечению сопла газ разгоняется, а температура падает. Я не нашёл точное значение скорости в самом узком месте сопла, но она точно больше 1 км/с. Предположим, что она = 1300 м/с, тогда при конечной скорости = 4550 м/с и степени расширения сопла = 86, газ расширится в процессе разгона в расширяющейся части сопла в 300 раз.
В случае взрыва шара изо льда это означает увеличение диаметра в 6,7 раза.
Правда есть отличия в процессах расширения в этих 2-х случаях.
Если в критическом сечении сопла при скорости 1300 м/с доля кинет. энергии в газе будет = 6,5%, то в самом начале расширения ледяного шара, когда УВ только дойдёт до поверхности уже более 20% энергии находится в кинетической форме.
Далее, при изотермическом сжатии газов при комнатной температуре при сжатии скажем в 10 раз давление тоже увеличивается в 10 раз. Этот принцип действует примерно до давления в 300 атмосфер, далее давление начинает расти быстрее плотности, т.к. плотность уже близка к плотности жидко-твёрдой фазы.
А у нас лёд уже изначально находится в твёрдом состоянии, значит разгон при расширении в первые 3 раза будет протекать значительно интенсивнее, чем в случае ЖРД. А после уже примерно также, но нужно учитывать, что при гораздо более высокой температуре значительная часть энергии будет как бы "заморожена" в энергии ионизации, т.е. температура будет меньше, чем если бы ионизации бы не было, а значит и давление. Т.е. после 3-х кратного расширения разгон будет более медленным, чем в сопле ЖРД. Хотя учитывая, то, что во-первых, удельное энергосодержание будет при взрыве всего в 13 раз больше, во-вторых, высокую плотность льда, ионизация скорее всего будет несущественна, т.к. для неё нужна или более высокая температура или более низкая плотность вещества по сравнению с имеющимися.
Так что по сравнению с жрд расширение ледяного шара стартует уже с начальной скоростью = 50% от максимальной. Затем расширение в 3 раза пока его плотность близка к плотности твёрдого льда идёт гораздо интенсивнее, чем у ЖРД.
А дальше при расширении преобразование энергии из тепловой в кинетическую будет происходить примерно также как у жрд, может чуть медленнее из-за диссоциации и ионизации.
Но так как при взрыве у нас есть фора с самого начала, то при расширении в 300 раз в кин. энергию перейдёт больше 80%.
Я предвижу уже такие вопросы - да как ты можешь сравнивать жрд и подрыв водородным зарядом, ведь тут совсем разные плотности вещества и температуры.
Но если не брать в расчёт плотность близкую к плотности твёрдого вещества и процессы ионизации, то при расширении газового шара какой бы он ни был плотности и температуры всегда, скажем, на расширение в 2 раза будет одинаковый процент превращения тепловой энергии в кинетическую. Могу доказать позже, если нужно.
Так что сравнение жрд и взрыва вполне обоснованно.
Кстати, лучше вместо куба или тем более шара использовать следующую конструкцию состоящую из следующих элементов:
1) 2 кубоида размерами 500 на 500 на 50 метров;
2) 2 кубоида 500*50*10;
3) 2 размерами 400*50*10;
Далее соединяем всё это следующим образом - на один из больших кубоидов из 1-го пункта, кот. пусть лежит горизонтально, ложим сверху оба из 2-го пункта - один с левой стороны, другой с правой параллельно этим сторонам. То же самое с кубоидами из третьего пункта - один сверху, другой снизу.
Далее накрываем сверху всё это 2-м большим кубоидом.
Получаем один большой кубоид размерами 500*500*110 метров, у которого как бы "вырезана" его середина по толщине кроме боковых граней. Теперь в середину этой конструкции, как раз в область между большими кубоидами помещаем гигатонную термоядерную бомбу.
При взрыве произойдёт высвет мягкого рентгена, который будет благодаря переизлучению равномерно распределён по всему объёму полости размерами 400*400*10 метров подобно тому как при срабатывании 1-й ступени водородной бомбы происходит равновесное заполнение излучением всего внутреннего объёма корпуса бомбы.
Из-за того, что толщина получившегося кубоида всего 110 метров, а другие размеры по 500 метров, то разлёт после взрыва будет преимущественно происходить в направлении параллельном толщине кубоида, т.е. мы получаем направленный взрыв и соответственно можем направить его туда, куда нам надо, снизив при этом потери импульса.
Как я уже писал раньше уже на момент прихода изнутри УВ к наружной поверхности ледяного кубоида и начала его разлёта более 20% энергии - кинетическая, что означает, что скорость направленного в данном случае разлёта = 50% от максимума, т.е. у нас уже имеется почти 50% полного импульса в распоряжении (за минусом немного разлёта в стороны + всё таки не вся масса находится на периферии и имеет максимальную скорость).
Далее происходит самый интенсивный разгон, т.к. плотность пока велика и пока она не упадёт в 3 раза будет очень большое давление. За это время кубоид расширится примерно до размеров 700*700*300 метров.
Затем пар станет расширяться уже как идеальный газ, т.е. более плавно.
В сумме, я думаю, что можно полезно использовать таким образом 60-70% полного импульса разлёта пара, а не какие-то жалкие 27,75%, т.е. в 2,16-2,5 раза больше, что снизит расход бомб или можно будет тем же 1 км3 бомб и 93,3 трлн. тонн льда разогнать 100 км-астероид на 2,16-2,5 км/с.
Ну если "приблизительно" и "рядом по величине" это пара-тройка порядков, то да. А иначе надо обосновывать почему в нагрев уйдёт так мало.
ну а почему в жрд тоже в нагрев уходит так мало? Потому что в процессе расширения с сопле газ совершает работу (по разгону самого себя) и охлаждается при этом, т.е. его внутренняя энергия преобразовывается в кинетическую.
Я понял идею так (как видимо и LV46). На астероиде делаем завод, который из водяного льда производит кислород и водород. Затем их направленно сжигаем, в системе ракетных двигателей на поверхности астероида.
основное преимущество скажем реактора перед бомбой - это то, что он позволяет создать равномерную тягу относительно малой мощности.
Бомба же позволит создать очень мощную, но импульсную тягу.
С помощью реактора можно сделать относительно лёгкий аппарат, для работы с бомбой нужны очень тяжёлые приспособления вроде щита.
Т.е. бомба - для крупных масштабов, реактор - для маленьких.
И в крупных масштабах она гораздо эффективнее, т.к. позволяет безо всяких преобразований с помощью простейших средств (вроде вырезанного изо льда кубоида) получить высокий удельный импульс и высокий темп разгона ( при высокой частоте подрывов).
Бомба - очень концентрированный источник энергии. При взрыве 20 кт полностью делится около 1 кг плутония. Значит при взрыве 100 Мт выделится энергии, как при делении 5 тонн делящегося материала при самой массе бомбы = 26 тонн, т.е. 19% от её реальной массы. Это как зона реактора с 19% обогащением. Причём реактору нужно работать многие годы, чтобы полностью сжечь эти 19% (+ ещё кроме активной зоны есть и другие эл-ты реактора раз в 10 тяжелее). В бомбе же выделение энергии будет мгновенным причём сразу в нужной нам концентрированной, высокотемпературной форме, что позволяет получить высокую скорость продуктов реакции.
На мой взгляд, бомба при больших масштабах орбитальных перемещений безальтернативна.
