Двигатель для межзвёздных перелётов

[ВадимZero]

Сон разума. Какой КПД у рентгеновских лазеров с ядерной накачкой? 10% будет?

в Вике около 8-10 %

[ВадимZero]

Кстати. Замечание по поводу сверхпроводников касается и взрыволетов.

Если читать внимательно замечание, то этот эфект работает(заметен) на очень больших частотах. У нашего паруса с этим делом скромнее. Другое дело ударные нагрузки. Может стоит делать наш парус эластичным...

[Иван Моисеев]

Иван Моисеев!!!
Мы что тут такого накрутили, что добавить нечего?

Много накрутили. В том числе и полезного... А чтобы что-то сказать, надо прочитать сначала. Осталось 20 страниц... Посмотрим кто кого обгонит, вы с писанием или я с читанием.

[alex_semenov]

Много накрутили. В том числе и полезного... А чтобы что-то сказать, надо прочитать сначала. Осталось 20 страниц... Посмотрим кто кого обгонит, вы с писанием или я с читанием.

Иван, рад вас тут видеть!
Я так и понял, что вы тут тихо появляетесь среди участников потому что читаете с начала и пытаетесь "неводом" отфильтровать все то, что мы тут накрутили с самого начала.
Вы, я так понял, тут новичек.
Форум очень неплохой (что бы я там эпатажно не вякал). Люди попадаются очень даже умные а нравы сообщества вполне достойные. Модератрат ненавязчивый. В идиологических пристрастиях мною не замечен. Когда я сюда пришел тут модератором был Зайцев и Вика Воробъева. Зайцев был резок но и его модеротрат был очень даже либеральным если вы не трогаете его любимого и не впадаете в лженауку и религию. Вика вообще меня тут потрясла своей очень толерантной и вдумчивой манерой рулить.  Но она свои командирские права сдала (как и водится с достойными власти людьми. Власть их обременяет).
Мой опыт показывает что есть три достойных форума. НК, Авиабаза (я там не зарегистрирован но кое-что читал) и Астрофорум.
В отличие от НК у местного "движка" поприятней глазу расцветка (как не странно но это одна из причин почему Робер Ибатуллин отказался на том форуме общаться) и самое главное- тут можно вставлять латексовские формулы. Это очень удобно. Я пробовал то же делать на НК- ухо от селедки! Там  "движок" не понимает  ссылки на такие вот генерированные картинки:



В общем, добро пожаловать!

[alex_semenov]

Сон разума. Какой КПД у рентгеновских лазеров с ядерной накачкой? 10% будет?

в Вике около 8-10 %

Ото ж! Это очень низкий КПД. Хотя на Авиобазе очень долго пытались посчитать проект зонда, разгоняемого по цепочке разеров (рентгеновских лазеров). Но я не понял в чем там была изюминка.

Если читать внимательно замечание, то этот эфект работает(заметен) на очень больших частотах. У нашего паруса с этим делом скромнее. Другое дело ударные нагрузки. Может стоит делать наш парус эластичным...

Ага… Невнимательно. Спасибо что подсказали! Я все хотел найти эту границу раньше. Не знал где. 1E+11 Герц.  Получается что сверхпроводниковая сетка может еще идеально отражать волны длиной до 3 мм. Но на этой границе она превращается в материал с типичным омическим сопротивлением.
Да. Парусу (как и зеркалу взрыволета) такие частоты не грозят. Там всплеск длится  1E-3с. Максимум 1E-5с

А вот что меня в идее кольцетроне действительно озадачило.
 
У вас есть два витка с током. Основной (звездолет) и приближающий  к нему меньший, несущий разгонный импульс. Оси обеих витков совпадают. И ток направлен так, что возникает тормозящая (расталкивающая) витки сила.

Я пробовал ее посчитать.
Сила, действующая на малый виток со стороны большого - сила Ампера, которая пропорциональна произведение вектора В (созданного большим проводником) на вектор тока I (аналогично и обратно со стороны малого на большой) . А теперь если посмотреть как течет ток на разных участках малого витка и как расположены результирующие силы, то мы получается что кольцо не тормозиться, а РАЗВОРАЧИВАЕТСЯ. Это хорошо известно из учебников физики. Магнитное поле В на небольшую рамку с током оказывает крутящий эффект.
Эффект торможения тоже есть. Но он возникает более хитро. Но! Кроме него есть крутящий момент (и нехилый) которые будет разворачивать два магнита разноименными полюсами. Кто пытался соединить одноименными полюсами два магнита знает, что один из них (меньший как правило) все время норовит развернуться и "прилипнуть" к большому.
Верно?
Тут будет тот же эффект? И победить его - никак?
 

[AlexOrex]

Но! Кроме него есть крутящий момент (и нехилый) которые будет разворачивать два магнита разноименными полюсами. Кто пытался соединить одноименными полюсами два магнита знает, что один из них (меньший как правило) все время норовит развернуться и "прилипнуть" к большому.
Верно?
Тут будет тот же эффект? И победить его - никак?

Разве что хорошенько раскрутить малое кольцо вокруг своей продольной оси?

[ВадимZero]

А зачем нам два витка?
И кстати да ..гироскопический эфект спасает нас от всех разворотов..

[alex_semenov]

Разве что хорошенько раскрутить малое кольцо вокруг своей продольной оси?

А зачем нам два витка?
И кстати да ..гироскопический эфект спасает нас от всех разворотов..

Гм.. Мне это кажется сомнительным. Тормозящая сила должна быть огромна. Масса импульсного кольца  очень небольшой. Крайне небольшой! Что-то в килограммы на последем участке разгона. Значит гироскоп из тонкой проволочного кольца (пускай  в км диаметром) будет очень хилый в сравнении с разворачивающим моментом…

Блин... я уже успел полюбить* эту дурацкую идею...


*("слушай сюда, пацак. я тебя полюбил, я тебя научу!")

[ВадимZero]

Я всетаки не понял, зачем нам два витка?

[alex_semenov]

Я всетаки не понял, зачем нам два витка?

Один виток - сам звездолет. Скажем 200 км в диаметре (как у продвинутого паруса Зубрина). К нему подвешен корабль и это ДВИЖЕТЕЛЬ разгонной системы.

Второй виток - это посланная вслед кораблю масс со скоростью как правило в два раза большей чем текущая скорость корабля. Это носитель разгонного импульса.
Наша задача - оценить сможет ли корабль на конечном участке разгона (когда его скорость уже близка к 0.2с ) принимать импульс колец несущихся в системе отсчета старта со скоростью 0.4с а в системе отсчета корабля со скоростью 0.2с

Задача выглядит уже не такой тривиальной как казалась изначально…
Вообще говоря, конфигурация догоняющей массы (снаряда) может быть любой. Но она должна максимально подходить для торможения витком корабля (с максимальным КПД передачи импульса). Ну и нельзя забывать, что эту массу нужно еще разогнать в районе старта. Поэтому если бы снаряд был тоже токовой петлей - все бы было логично.

[ВадимZero]

(с максимальным КПД передачи импульса)

А вы все про билиярдную ракету. Я тут уже во всю расматриваю в качестве драйвера для нашей петли килотонную бомбу. Уже прикинул что при ускорении в 10g до скорости 0,1с 1000километровой петле понадобиться 8 милионов таких бомб...Задумайтесь...самый дешевый способ получить энергию это бомба! Если ее можно использовать для ускорения, то все остальные драйвера по своей цене не сравняться с ней...

[gans2]

при ускорении в 10g до скорости 0,1с 1000километровой петле понадобиться 8 милионов таких бомб.

Гигант мысли, чо. Ускорятся так ускорятся...
Прочитать эту тему с начала не судьба был - мысль летит!
Начните с 8 страницы 151 сообщение

[ВадимZero]

Начните с 8 страницы 151 сообщение

Там совсем не про то...читаем 1696 на предыдущей странице.

[Иван Моисеев]

Методика

Уф… Прочитал 86 стр. Общая проблема: воспринимать прыжки типа «ядерная физика – оптика - термодинамика» весьма затруднительно.
Особенно, если непонятно, куда именно и почему писатель прыгнул.
Есть рацпредложение. Теги форумный движок не поддерживает, но их можно ввести принудительно – добросовестный писатель во первой строке послания обозначает, на какую тему он пишет.
В качестве затравки могу предложить рубрикацию:
http://path-2.narod.ru/design/global/po.htm
как набор тегов, который конечно можно расширять. Главное, чтобы читатель понимал об чем ему сказать собираются.
При такой методе и сам писатель некий порядок в голове наведет, о чем он собственно писать собирается.

Здесь уже отмечали, просто поддержу – было бы здорово, если бы кто-либо из заинтересованных взял бы на себя труд подводить итоги цикла обсуждения. Автор цикла, либо любой читатель – все равно.

[Эрнесто Боливиано]

Один виток - сам звездолет. Скажем 200 км в диаметре (как у продвинутого паруса Зубрина). К нему подвешен корабль и это ДВИЖЕТЕЛЬ разгонной системы.

Второй виток - это посланная вслед кораблю масс со скоростью как правило в два раза большей чем текущая скорость корабля. Это носитель разгонного импульса.
Наша задача - оценить сможет ли корабль на конечном участке разгона (когда его скорость уже близка к 0.2с ) принимать импульс колец несущихся в системе отсчета старта со скоростью 0.4с а в системе отсчета корабля со скоростью 0.2с

Ответ: не может ни при каких разумных допущениях о характеристиках колец.
В самом деле, эффективный обмен импульсом реален только когда энергия магнитного взаимодействия сопоставима с кинетической энергией налетающего сверхпроводника, то есть
(1/2)mB = (1/2)MV²
где M - масса сверхпроводника, V - его скорость, B - магнитное поле корабля, m - магнитный момент сверхпроводника, созданный полем корабля (например если сверхпроводник сделан в виде шарика радиуса R, m=-(1/2)BR³). Можете посчитать, какое нужно поле, чтобы отразить кольцо, летящее с околосветовой скоростью. Это не гауссы и не теслы, это гораздо-гораздо-гораздо больше.
Все, чего можно добиться в такой схеме, это испарение "снарядов" токами Фуко, что сводит ее к предыдущим вариантам.

[gans2]

Начните с 8 страницы 151 сообщение

Там совсем не про то...читаем 1696 на предыдущей странице.

Именно про то - бомболет. А нести бомбы с собой или ловить запущенные с точки старта(или финиша) дело десятое, ускоренец десятижешный вы наш...

[alex_semenov]

Ответ: не может ни при каких разумных допущениях о характеристиках колец.
В самом деле, эффективный обмен импульсом реален только когда энергия магнитного взаимодействия сопоставима с кинетической энергией налетающего сверхпроводника, то есть
(1/2)mB = (1/2)MV²
где M - масса сверхпроводника, V - его скорость, B - магнитное поле корабля, m - магнитный момент сверхпроводника, созданный полем корабля (например если сверхпроводник сделан в виде шарика радиуса R, m=-(1/2)BR³). Можете посчитать, какое нужно поле, чтобы отразить кольцо, летящее с околосветовой скоростью. Это не гауссы и не теслы, это гораздо-гораздо-гораздо больше.
Все, чего можно добиться в такой схеме, это испарение "снарядов" токами Фуко, что сводит ее к предыдущим вариантам.

Гм… А как тогда подобное поле может взаимодействовать с потоком разрозненных частиц той же массы и скорости? То есть той же суммарной энергии?
В чем разница между разрозненным частицами суммаронй массой M и целостным кольцом массой M?
Интуитивно мне казалось, что правильно упорядоченные частицы (в виде целостного кольца да еще и с током) имеют больше шансов отразиться от магнитного поля чем хаотично движузиеся разрозненные частицы, скажем, после испарения снаряда.
Но получается что разрозненные частицы получают какое-то преимущество? За счет чего?
Интуитивно все должно быть наоборот!
Гм…
 

[Diivanych]

Ответ: В самом деле, эффективный обмен импульсом реален только когда энергия магнитного взаимодействия сопоставима с кинетической энергией налетающего сверхпроводника.

Александр, пожалуй Эрнесто Боливиано прав. Если я правильно понял, то речь идёт о том, что при большой кинетической энергии налетающее кольцо может «пробить» магнитное поле бортового кольца и разрушить сам корабль. Но это вряд ли. Скорее всего оно само разрушится – разорвётся или испарится.

Все, чего можно добиться в такой схеме, это испарение "снарядов" токами Фуко, что сводит ее к предыдущим вариантам.

Кстати, я посчитал магнитный парус на разрыв. Если исходить из параметров Дэнфорта,

Радиус паруса                     10  км
радиус кабеля                     6 мм
материал                             Ba2Cu3O7Y
максимальный ток               1000000 А
критическая температура  90 К
поле в центре                     6.28x10-5 Т
масса паруса                       36 000 кг

то выходит следующее:
Расчётная схема



тогда



мы получаем

Разрывающая сила F =      1256000   Н
площадь кабеля S=          0,000113097m^2
тогда σς (напряжение)=   5552739126   Н/m^2
или                                      5553   Мпа

Такие напряжения не каждый материал выдержит
Предела прочности для Ba2Cu3O7Y я не нашёл, но, глядя на эти цифры, чуда ожидать не стоит.

Материалы                    σ0
Графит (нитевидный кристалл)   2400
Сапфир (нитевидный кристалл)   1500
Железо (нитевидный кристалл)   1300
Тянутая проволока из высокоуглеродистой стали   420
Тянутая проволока из вольфрама   380

Придётся усиливать петлю. При радиусе 10мм напряжения составят 2000 МПа
Это уже вполне приемлемо, но и масса возрастёт почти в три раза

Конечно при 90 К прочность будет выше, но и хрупкость возрастёт, а ведь нам ещё стропы вешать…   сломается.

[alex_semenov]

Александр, пожалуй Эрнесто Боливиано прав. Если я правильно понял, то речь идёт о том, что при большой кинетической энергии налетающее кольцо может «пробить» магнитное поле бортового кольца и разрушить сам корабль. Но это вряд ли. Скорее всего оно само разрушится – разорвётся или испарится.

Я тоже склонен с ним согласиться. Но меня интересуют нюансы. Тонкости и причины неверности моих первоначальных ожиданий. Интуитивно я полагал что у более упорядоченного потока материи и проще отобрать ее энергию чем у хаотичного потока частиц!
Я опираюсь на термодинамическую интуицию! Она у меня либо не верна. Либо мы не видим правильного решения. Мол, есть такая конфигурация снаряда, которая позволяет все же передать импульс кольцу.
А энергия что у кольца массой m что у облака газа массой m несущихся со скорстью v одна и та же. И поле кольца все равно должно держать что то что то.

Кстати, я посчитал магнитный парус на разрыв. Если исходить из параметров Дэнфорта,

Гм… Если речь идет именно о кольце Денфорда (которое действует само на себя) то мне кажется что не все в расчете верно. Напряженность поля берется в центре?  Конечно же получатся сумасшедшие рвущие силы.
Тут надо иметь формулу для кольца, а на не для рамки. В рамке мы имеем два проводника параллельно. Чистый случай силы Ампера. Кольцо - сложней.

Если есть желание помучаться еще и все посчитать правильно, я думаю, надо для начала взять прочность кольца на разрыв со стороны любой силы, приложенной равномерно по всей его длины от центра. Типичный пример - центробежная сила. Я знаю там получается красивая формула в которой сигма зависит только от угловой скорости.
Вот надйо пройтись с самого начала но вывести сигму от F, не вдаваясь в детали что это за F.
Логично?
После этого - следующий ход. Нужно вычислить ту самую распирающую кольцо магнитную силу F что бы подставить ее на место центробежной силы.
У меня мелькала такая мысль. Энергия поля кольца известна.



При этом индуктивност L кольца зависит от R - диаметра кольца L=f(R)
Я приводил ее вот здесь:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1866981.html#msg1866981
Теперь представим, что мы чуть сжимаем распираемое магнитным полем кольцо по радиусу R на dr. Для этого надо совершить работу:



Из этого надо попробовать выкрутить силу, которая   радиально распирает токовую петлю.
Я  все еще надеюсь, что распирающая токовую петлю сила будет не настолько сумасшедшая как у вас…

Рекомендация…
Тут придется дифференцировать L . И обратите внимание. Тут логарифм можно бы было и не трогать (не дифференцировать). Так как Ln(8R/r ) не сильно будет отличаться от Ln(8(R-dr)/r) так как R к r в нашем случае ОЧЕНЬ большое.
Не очень удачно я выбрал обозначения r - это радиус проволоки, а dr - это небольшое сжатие большого радиуса петли R. Совершенно разные вещи. Дифференцируемая переменная как раз R а не r
Надеюсь, разберетесь?

[alex_semenov]

Блин... я тут прикинул. Миллион ампер - это дофига... В квадрате - тем более... Силища рвущая радиально кольцо получается дай боже...
 
Кстати. Тут архитекторы (ирония не злая, сам знаю как все забывается)  спрашивали как натяжение кольца Т относится к радиальной силе типа центробежной или любой аналогичной рвущей  силе F? Я как-то тут по этому поводу мучался с кольцом гигантского взрыволета…
Тоже было жалкое зрелище (вот во истину - смех и грех, кто проектирует звездолеты!)… Ответ готовый, на блюдечке который мне тогда хотелось, а никто не дал (там надо взять плевый интеграл "по кругу"):



Это сила натяжения по кольцу. Так, например, центробежной силы равна:



отсюда считается натяжение, упругость и все прочее (предельная частота вращения, например)...
 В любом случае:



Отсюда для любой радиальной силы рвущей кольцо предел прочности:



Отсталость найти магнитную силу F распирающую кольцо.
Сдется мне что сминающая сила солнечного ветра, на которую указывал наш уважаемый Дядя Федор, такому кольцу что слону - французская булочка… Тут главное - что бы себя от переполняющих магнитных сил не разорвало нафик!