Двигатель для межзвёздных перелётов

[Kriogen35]

Косой удар по плите приведёт прежде всего не столько к смещению вектора тяги (это то понятно, и этот вектор в итоге именно по закону статистики сложится в равнодействующую как раз по направлению тяги), сколько к появлению КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА на всё сооружение

А как быть с перегрузками? Не получится ли так, что экипаж погибнет / покалечится от перегрузок?

[alex_semenov]

А как быть с перегрузками? Не получится ли так, что экипаж погибнет / покалечится от перегрузок?

Вы явно видите этот всё - в первый раз! 
Иначе бы не задавали такие вопросы.
Предполагаемые перегрузки до 3g. 1-3g - оптимум для ускорение всего аппарата (не важно межпланетный, межзвездный). Что тут прекрасно? Расход рабочей массы не такой как у обычной ракеты. Так что ускорение будет нарастать но не так резко как на обычной ракете.
В этом смысле взлёт на взрыволёте даже комфортней чем на любой ЖРД-ракете.
Хотя на основной плите-зекрале и на промежуточной плите перегрузки будут просто чудовищные (пушечными). Для того и нужна БОЛЬШАЯ ПЛОЩАДЬ зеркала (плиты) что бы ДАВЛЕНИЕ удара плазмы от взрыва было ниже предела прочности плиты.
Но кабины это не касается.
Правда есть неприятный нюанс. Если амортизатор не будет устроен как-то хитро, то вообще то перегрузки в районе, скажем базового 1g будут в среднем, но отклонения чуть больше чуть меньше по синусоиде. В начале сжатия и конце сжатия основного амортизатора ускорение будет чуть разное. Не сильно но заметно. И это будет чувствоваться в кабине как колебания на мелкой волне. Кого-то может и стошнить. Но в принципе, это особенности слишком примитивно устроенного амортизатора-маятника и это решаемо тоже (вопрос - стоит ли того?)
Если речь идет о межзвездном полёте (где ускорение будет 10-20 дней) то  "морская болезнь" (при 3 секундных волнах) может быть действительно проблемой. Пол месяца такой ряби... не всякий выдержит.

[SpaceEngineer]

В носу надо поставить маневровые двигатели стреляющие вбок (варианты могут быть разные). Система стабилизации и ориентации  вовремя будет ловить появление кручения сооружения (от очередного взрыва или накопление нескольких взрывов) и выдавать компенсирующий импульс, гасящий этот момент вращения. Поэтому то подобную систему (см взрыволёт из альтернативного СССР "Лаврентий Берия") я и разместил в самом носу взрыволёта (10).

А зачем так? Надо просто следующую бомбочку выстрелить под углом, чтобы ее взрыв компенсировал момент вращения. Это рассчитывается элементарно на основании данных от акселерометров. Химического топлива для ЖРД не напасёшься.

[Kriogen35]

Предполагаемые перегрузки до 3g. 1-3g - оптимум для ускорение всего аппарата

А, ну тогда нормально.
Мне почему-то казалось что ядерный ракетный двигатель (тем более взрывного типа) будет создавать чудовищные "пинки", от которых весь корабль будет трястись по швам, а экипаж будет вжимать в стенку кабины...

[alex_semenov]

А зачем так? Надо просто следующую бомбочку выстрелить под углом, чтобы ее взрыв компенсировал момент вращения. Это рассчитывается элементарно на основании данных от акселерометров. Химического топлива для ЖРД не напасёшься.

Если вы умеете так точно "кидать бомбочки", то проблемы вообще нет. Надо их просто очень точно кидать и всё.
Тема закрыта.
Но вопрос возник в связи с тем, что абсолютно точно кинуть нельзя. Всегда будет некоторая погрешность. А раз так (и если эта погрешность ощутима для корабля, его начнёт слегка вертерь) то нужно как-то это компенсировать. Ясно что топлива не напасёшься. Хотя надо считать. Так на глаз и не скажешь. Но  для того что бы не тратить лишнего топлива, просто надо научиться очень точно "кидать бомбочки". И как по мне, это вполне решаемая задача. Тут даже вопрос не столько в "куда кинуть", сколько "как кинуть". Бомбочка у нас ведь направленная. Она даёт конус плазмы. И относительно узкий. И если в момент взрыва "бомбочка" не нацелена строго на центр плиты, то мы и получим "косой удар". Но как по мне, решить эту проблему можно с такой точностью, что на самом деле проблема возможно вообще не стоит выеденного яйца. То есть, если такая компенсация и понадобится, то раз в 50-100 взрывов.
Ну и про двигатели на носу. Корабль всё равно надо как-то класть на траекторию и поворачивать его всё равно придётся, так что двигатели в носу всё равно будут не лишними (думаю "кидать косо бомбочки" что бы получить тот же эффект поворота будет дороже, хотя...) , тем более что качающийся маятник будет создавать сильный стабилизирующий эффект как винт вертолёра мешает появлению у вертолёта крена. И нужно прикладывать определённые усилия что бы корабль менял ось своего движения.

А, ну тогда нормально.
Мне почему-то казалось что ядерный ракетный двигатель (тем более взрывного типа) будет создавать чудовищные "пинки", от которых весь корабль будет трястись по швам, а экипаж будет вжимать в стенку кабины...

У меня нет слов.
Просто нет слов.
И ведь таких как вы - почти все.

Что удивительно? Ну как можно ВООБЩЕ такое предполагать?  Ясно же что на такое вот (как вы описали) устройство никто никогда людей бы даже НЕ ПОДУМАЛ садить! Ну какими же дебилами надо видеть тех кто проектировал "Орион", что бы предположить в них таких садистов-недоумков?
А ведь Дайсон с Тедом Тейлором совершенно искренне надеялись САМИ лететь на своём детище!
То есть они всё это проектировали под себя! Лично под себя!
И если они не понимали "сложности" которые вам как бы "ясны", то за кого же вы их, родные, держите? За каких тупиц-идиотов?
Ну просто у меня нет слов!


На самом деле первоначальная версия взрыволёта "внешнего сгорания" Улама и Эверетта 1955-го года (на которую и выдан патент) как раз и не имела "амортизаторов". Она должна была работать именно так, как вы описываете. То есть маятникового привода ЕЩЕ не было. Это действительно было "блюдце" которое получало пинок в 10 000 g (кажется) без всяких амортизаторов. Вот единственное изображение, которое мне известно первоначальной концепции (в самой работы схемы не было, были формулы и описание, работа 1955-го года сейчас рассекречена):



Обратите внимание. Ядерный взрыв - внизу (за пределом рисунка). А диск снизу - это сбрасываемая (с днища дискообразного корабля) очередная порция рабочей массы. Она испарялась ядерный взрывом и толкала диск-корабль. То есть изначально предполагалось, что сбрасываться будет сначала бомба- источник энергии, а потом диск - РАБОЧЕЕ ТЕЛО, которое будет между взрывом и днищем блюдца.
Аппарат предполагался как автомат. Беспилотный. И я подозреваю - военный (носитель ядерного оружия)?
Но Тед Тейлор (не знаю как он заполучил бумагу Улама и Эверетта но он был человек с допуском) как официально считается модернизировал эту концепцию до завершённого вида (поэтому и считается папой идеи).
Вот эта, достаточно примитивная картинка 1962-го года из "Бюллетеня физиков-атомщиков" содержит ключевые (рассекреченные сразу в 1959-м) идеи привнесённые Тедом Тейлором, после чего проект обрёл концептуальную завершенность и на него можно было уже садить живых людей:



Во-первых Тед объединил ядерный заряд и топливо в один модуль (и на самом деле КАК это было сделано - военная тайна до сих пор). И на картинке даже нарисована некая асимметрия бомбы и "пропелента". Видите? Бомба не в центре. "Пропелент" как бы между бомбой и кораблём. Весь. То есть, тут уже как бы предполагается что не будет изотропного разлёта рабочей массы во все стороны (у Улама с Эвереттом это тоже как бы предполагалось но их начальная  идея была еще крайне сырой, не доведённой до совершенства).
Но направленность взрыва - это тонкости, которые сейчас нам не надо знать. Главное. Тед убрал изначальные сложности схемы Улама  и Эверетта.
 
В-вторых (и это - главное) были добавлена "импульсная плита" (которая должна иметь МАССУ, инерцию) и эти вот смешные "диванные пружины" между плитой и основным кораблём. "Шок-абсорбер". Поглотитель удара. Шока. То есть корабль разделился на две части.
Абсолютно НЕВЕРНОЕ и я бы сказал дурацкое название путающее всё и всех- "поглотитель шока".
На самом деле эти "диванные пружины" никакой шок они не поглощают.
Если кто и поглощает шок, то это ... плита. Она - поглотитель. Её масса (поэтому она такая массивная часть пустой ракеты).
И честно говоря я сам не сразу сообразил как же эта хрень-амортизатор на самом деле работает. Впервые я понял суть его работы, только после того, как попробовал понять (написать уравнения) того как работает концепция "медуза":



Я быстро понял, что это - ПРОДОЛЬНЫЙ полумаятник! И двигатель "медузы" должен запускаться и останавливаться взрывом половинной мощности (как ходитки) и если вы пропустили хотя бы один взрыв, то ваша медуза "сложится". Навсегда (кстати, идею "медузы" на самом деле предложил еще Дайсон и еще в 1958-м году но это был засекреченный доклад). Однако, потом я понял что и классическая плита на амортизаторе - это на самом деле ПОЛУ-маятник не отличающийся от механики "медузы" по-сути ничем. И таки да. Там тоже предполагается половинный заряд при первом взрыве и половинный при последнем колебании, при остановке двигателя (хотя на самом деле не обязательно делать так. Можно просто хватать плиту в момент максимального сжатия амортизатора и на этом - конец работы двигателя. Запускать можно просто отпустив плиту и синхронно бросив заряд полной мощности в нужный момент).
Вообще разработчики "Ориона" рассматривали два варианта работы амортизаторов. С поглощением шока (худший) апериодический и периодический, маятниковый (правильный, лучший) с накоплением энергии и синхронизацией движения маятника с частотой взрывов. Именно как у "медузы". С одним отличием, классический механизм позволял пропустить взрыв (а "медуза" - нет). Сделать холостой ход (для чего надо было несколько усложнить схему основного амортизатора).
Главное что надо знать и понимать.
Когда плита (масса которой где-то 1/3 от массы пустого взрыволёта) налетает на удар ядерного взрыва, она и движется на этот взрыв со скоростью ~15-30 м/с  (внимание!) как ПЛАВНО отброшенная (амортизаторами) ракетная масса от ОСНОВНОГО КОРАБЛЯ (где кабина с людьми). Получив короткий удар от бомбы и испытав сильнейшую пушечную перегрузку, плита да, получает шок, как будто на этой скорости налетела на стену, она "отскакивает" в противоположную сторону на той же скорости 15-30 м/с. То есть плита почти мгновенно получает изменение импульса в 30-60 м/с.
Но обратитите внимание. Это - только плита. 
Она в этот момент как бы "вне корабля". Никак с ним ЖЕСТКО не связана. Амортизароры в этот момент - расслаблены. Резкая смена движения просто поглащается амортизатором.
И вот смотрите. Эта "несвязанная масса" начинает двигаться на корабль. А "амортизатор", плавно сопротивляясь, ее как бы останавливает (в течении 0.5-1,5 с) постепенно превращая эти 15-30 м/с в ПЛАВНОЕ движение основного корабля. Достигнут предельного сжатия (плита остановилась относительно корабля в предельной близости к кораблю, сейчас ее можно даже зафикситовать. Выключить двигатель.) она начинает двигаться в обратную сторону (опять таки плавно) продолжая толкать корабль (ПЛАВНО) вперёд. Плита - назад, корабль - вперёд.
Улавливаете? И в итоге плита разгоняется (за счёт энергии накопленной в амортизаторах) до той самой 15-30 м/с, что бы опять получить на полумахе маятника резкий удал "по лбу" от очередного взрыва.
Плита-зеркало, конечно связана с кораблём, но "мягко" через ход амортизатора. И никакого удара там, в кабине, в момент удара по плите никто не слышит и не чувствует. От слова "совсем". Напротив. Плита получает удар (и резкое изменение своей скорости) именно когда "в кабине", "на мостике" экипаж чувствует провал с гребня волны (если это сравнивать с морской качкой).
Понимаете?
Попробуйте понять. И вы увидите как там всё красиво придумано.
Это - та самая идея - гадкий лебедь. Очень красивая идея, красоту которой надо еще уметь разглядеть. Если вы дебил - вы никогда этого не увидите.

[PathFinder]

А если раскрутить толкающую плиту вокруг продольной оси взрыврлёта? И сделать это можно с помощью энергии ядерных зарядов, снабдив плиту чем-то наподобие газовых рулей.

[alex_semenov]

А если раскрутить толкающую плиту вокруг продольной оси взрыврлёта? И сделать это можно с помощью энергии ядерных зарядов, снабдив плиту чем-то наподобие газовых рулей.

Допустим. А зачаем?
У меня была идея использовать подобную раскрутку как... накопитель энергии. Ну у Дайсона там говорится что масса плиты - это одна часть массы пустой ракеты. А масса амортизатора - это другая часть массы пустой ракеты. И что масса плиты не может быть слишком маленькой (иначе она будет испытывать перегрузки, не совместимые с ее целостностью), то есть где-то 1/3. А масса амортизатора (где то 1/50) тоже не может быть маленькой, потому что амортизатор по-сути должен накопить в себе половинную энергию взрыва. А у любого накопителя энергии есть предельная ёмкость  Дж/кг. Верно?
Вот я и хотел сделать (исхитриться) соединить плиту с накопителем энергии (что бы энергия превращалась в момент вращения и оттуда же возвращалась назад). Но... у меня ничего не получилось умного и простого (возможно плохо думал?).
Слишком сложно и стрёмно всё получается. Явно перемудрёно.

[PathFinder]

Ось вращения плиты будет стабилизирована засчёт гироскопического эффекта и тогда при несимметричном взрыве бомбы амортизатор не будет "ломаться".

[alex_semenov]

Ось вращения плиты будет стабилизирована засчёт гироскопического эффекта и тогда при несимметричном взрыве бомбы амортизатор не будет "ломаться".

Я понял мысль. Но вообще то как это технически реализовать что бы дёшево? Не стоит овчинка выделки, как мне кажется. Вот если бы  вращение плиты было бы и накопитель энергии! Но как раз в момент удара накопитель энергии должен быть "разряжен". То есть вращательный накопитель должен быть остановлен. Хотя... если там как-то использовать противовращение? Гм... Ну два вращения... Не знаю. Не клеится как-то. Надо думать... Пока нет идей.
Вращение - это очень сложно.
Я тут думал как прицепить роторный ЖРД к суперракете... и понял что это будет  ну очень сложно (скорей таки доведут до ума детонационный двигатель). А тут...
В заботе о концепции главное - не перемудрить.
Не вводить лишних сложностей.
Надо вот что понимать. Первое что сопротивляется нагрузке на излом - это собственно МАССА самой плиты-зеркала. Именно эта масса обменивает км/с плазмы (а в случае звездолёта вообще ~ 1 000 -10 000 км/с) на ~ 10 м/с плиты. И как не верти, но ~10 м/с - это не бог весть какая скорость. Ну получили вы перекос с правого борта на левый скажем в 3 м/с (по плите). Во-первых для этого и положена "шина" "колцами" накачаная азотом  (можно и гелием, будет еще лучше. Главное что бы не было в "шине" газовых ударных волн. А обчная волна с более сжатой стороны на менее сжатую - да ради бога! Она и выравняет часть перекоса). Ну и сами амортизаторы. Основные газовые поршни-ходули. Напомню. В проекте "Дедал" именно уплавлением жосткостью амортизаторов (решётчатая обвязка вокруг фары-двигателя на "Дедале" это ведь обвязка не просто некой несущей рамой, но именно амортизаторами управляемой жосткости!) Ален Бонд и собирался УПРАВЛЯТЬ направлением взрыволёта. Без всяких двигателей маневрирования.

[PathFinder]

Делаем по периметру плиты несколько наклонных плоскостей из того же материала, что и плита. Это будет нечто наподобие газовых рулей, которые устанавливаютя прямо в реактивную струю двигателя. Разве это не дёшево? Продольная ось плиты будет стабилизирована и будет сопротивляться поперечному воздействию от несимметричного взрыва.

[alex_semenov]

Делаем по периметру плиты несколько наклонных плоскостей из того же материала, что и плита. Это будет нечто наподобие газовых рулей, которые устанавливаютя прямо в реактивную струю двигателя. Разве это не дёшево? Продольная ось плиты будет стабилизирована и будет сопротивляться поперечному воздействию от несимметричного взрыва.

Не знаю. Может быть. Но выяснить эти нюансы можно будет только уже работая с конкретной конструкцией. Тут (достаточно проработанный проект) ничего такого не было:



Обратите внимание на структуру самой плиты (ступенчатую). Я не знаю был ли такой вариант, но да, плита в центре должна была быть толще чем на краях. И объяснялось это просто. Плотность плазмы (и количество движения) в центре плиты получалось больше чем по краям. То есть при правильном ударе плита равномерной массы в центре бы ускорялась быстрей чем края. Она бы выгибалась и ломалась. Поэтому центр усилен (центр имеет большую инерцию).
Вообще плита была доведена до высокой степени инженерной проработки еще у 4000-тонного Ориона. Над ней в конечном итоге работал настоящий  авиационный инженер (после того как физики определились с основной динамикой работы плиты), настоящий инженер-прочнист, работавший над проектом XB-35. Там всё было очень серьёзно. Люди там не в бирюльки играли.
Современному  офисному планктону это даже не может прийти в голову! Они думают там бабки пилили как в современных силиконовых сискахстартапах... Мол, люди хренью страдали в "Дженерал Атомик", в потолок плевали, в носу ковырялись и красивые картинки только и рисовали!
Ну такие времена были тогда (времена титанов) и теперь (времена пигмеев).
Ну шо поделать?
Народ вон радостно не верят что американцы на Луну высадились. Понятно! Каждый меряет по себе. Вы - слабаки (с компьютерами) и не можете. А те - (с логарифмическими линейками) могли! Они И НЕ ТАКОЕ МОГЛИ!

[Vavanzer]

Правда есть неприятный нюанс. Если амортизатор не будет устроен как-то хитро, то вообще то перегрузки в районе, скажем базового 1g будут в среднем, но отклонения чуть больше чуть меньше по синусоиде.

  А будет ли вообще амортизация работать как надо!?) т.е амортизировать ударную волну.

[Vavanzer]

Они думают там бабки пилили как в современных силиконовых сискахстартапах... Мол, люди хренью страдали в "Дженерал Атомик", в потолок плевали, в носу ковырялись и красивые картинки только и рисовали!

  Именно так и было!))) Многие проекты изначально были хайповыми, шума навести, привлечь ресурсы и отмыть бюджет!)))
Если их основу обработать здравым смыслом, то получается что еще и самоубийственным бредом отдают)) Взрывать ядерное топливо в открытую ради мутных перспектив достичь соседние звезды со скоростью " лунных ракет", ну не маразм ли? Заразить всю планету радиоактивными отходами.

[SpaceEngineer]

Мне интересно, что собирались делать с дыркой в центре плиты. Через неё ведь будет прорываться ядерная плазма, и бить прямо по кораблю! Можно же без дырки обойтись, если подумать.

[alex_semenov]

Мне интересно, что собирались делать с дыркой в центре плиты. Через неё ведь будет прорываться ядерная плазма, и бить прямо по кораблю! Можно же без дырки обойтись, если подумать.

Именно так изначально и думали. Иметь цельную плиту. А бомбы запускать "мортирами" (множественными) сбоку... Ну вот реконструкции самых ранних версий:



Видите такие дверцы, как пушечные порты у парусных линкоров? Это что бы под себя бросать бомбочки сбоку. Кручёные...
Но потом поняли, что это не лучшее решение и сделали в центре "дырку". Ее площадь - незначительна Пусть чуть-чуть прорывается. Это -мелочи. Ствол пушки закрывается специальным открывающимся коническим обтекателем-дефлектором. На картинке "плазма дефлектор коун":

[Vavanzer]

Пусть чуть-чуть прорывается. Это -мелочи. Ствол пушки закрывается специальным открывающимся коническим обтекателем-дефлектором. На картинке "плазма дефлектор коун":

   Интересно, хоть кто то прикидывал силу удара этой " чуть чуть" прорвавшейся плазмы!?)  И прочие последстия... В тч  радиационную составляющую, термоэрозию и пр...

[Vavanzer]

Именно так изначально и думали. Иметь цельную плиту. А бомбы запускать "мортирами" (множественными) сбоку... Ну вот реконструкции самых ранних версий:

   Вот в этом и заключается все клоунство таких проектов!)) Один только видок этих бомболетов чего стоит, обычный антинаучный фейк!)) Их никак не стабилизировать. Просто долбанет и улетит в бок, как бочка с шампанским)))

[Rattus]

Один только видок этих бомболетов чего стоит, обычный антинаучный фейк!

А уж какой видок у Флаера райтов был - ведь ежу понятно, что нормально летать можно только на дирижаблях!

Их никак не стабилизировать.

Главное - в это верить!

Просто долбанет и улетит в бок, как бочка с шампанским

Ага. Как агрегаты ГИРД и Годдарда. Ежу понятно, что на подобных снарядах никогда не полететь живому человеку.
 

[Vavanzer]

А уж какой видок у Флаера райтов был - ведь ежу понятно, что нормально летать можно только на дирижаблях!

   Потому движки максимально к центру размещают, и тягу контролируют, чтоб  не было этого эффекта пивной бочки, улетающей в бок, да еще и бешено вращающейся кувырком)))
  Ткм хотяб почти непрерывный поток идет. А взрывы сами по себе будут не однородны , плюс погрешности в размещении., и время перезаряда.
Про запредельную массу таких чудо-агрегатов  уже много раз упоминал. Что не даст она разогнаться даже до 1%с, тк энергии в топливе не хватит... Плита, радиационная защита, и еще много чего...

Длинные тонкие конструкции гораздо правдоподобнее выглядят, у которых двигатель и носовой отсек сильно разнесены на приличное расстояние.

[Rattus]

Потому движки максимально к центру размещают

И давно парк реактивной авиации составляют самолёты Туполева и подобные тем, что у ВАс на аватарке?