Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Вообще, дело вкуса, мне нагляднее, проще для анализа массовое число.

Да не во вкусе дело!!!!
 
А в НЕОБХОДИМОСТИ!
удельная мощность - это наиболее КОНСЕРВАТИВНЫЙ параметр технической системы и при поиске оптимума для этой системы его лучше всего взять фиксированным (он вообще очень плохо поддаётся изменению).
Плюс, с момента написания формулы  ракеты так...



... вам уже тут не надо знать конкретное значение ее масс. Никаких. Ни начальных ни конечных. Только время работы двигателя t, удельную мощность w и скорость истечения u.
Для некоторых задач (в частности, поиск оптимума времени перелёта на дистанцию L) это очень удобно!

И вообще спор шёл о наличии неких пределов, о том что эта удельная мощность приобретает действительно некий сакральный смысл, хотя все 3 параметра в равной степени определяют результат.

Время - это то что мы, в конечном счёте минимизируем (мы минимизируем всё время полёта, но время работы двигалей- одно из слагаемых этого времени).
Скорость истечения, это то что можно выбрать так, что бы время было минимальным.
То есть НЕ В РАВНОЙ. В нашем случае  именно так. Ради чего и нужно было так "некошерно" (по мнению Моисеева) вывернуть привычную формулу.

Зы
Вернитесь назад. Я вам чуть дописал там разъяснения  откуда такая формула если вы еще не поняли. Хотя, кажется, вы всё сами уже поняли.

[alex_semenov]

... вам уже тут не надо знать конкретное значение ее масс. Никаких. Ни начальных ни конечных.

А это кто писал сегодня:
"Если обе ракеты имеют одинаковую энерговооружённость и одинаковую скорость истечения но разный запас ракетной массы, то в разное время они достигнут разной скорости."

Я - писал, я считал, я рисовал, я формулы выводил!
Ну это какое-то издевательство над почти пенсионером же!!!! Я буду плакать! Я буду жаловаться в суд по правам человека!!! 

Иван, вы действительно не видите, что РАЗНЫЙ запас топлива у обеих ракет задан РАЗНЫМ временем работы их УДЕЛЬНО-ОДИНАКОВЫХ двигателей t₁ и t₂?
Зачем мне еще ЯВНО уточнять запас ракетной массы для каждой, если я его и так имею там уже неявно?

Я тут написал/хотел написать что двигатели одинаковые. Но это не обязательно. Они удельно-одинаковые. В сравнении с сухой массой раеты.

[alex_semenov]

Кстати здесь же указывается  что магнитный парус по мере удаления от солнца значительно меньше теряет эффективность чем солнечный(есть график). Это к вопросу о том как падает тяга тормозного парашюта при уменьшении скорости.

Да, я заметил. Я даже остановил кадр и посмотрел что там в презентации над графиком написано что тяга прпорциональна c расстоянием  1/r^7/6 вместо 1/r² как у обычного диффузного света.



И да. Особенно если мы летим к красному карлику, света от которого мало, зато потока частиц, по идее - более чем....
Я же говорю. Природа коварна, но не злонамерена.
Просто не надо хотеть от неё лишнего.
А что надо - она даст!

А что плохого в знании масс?

В данном случае, при решении данной задачи они не нужны! Пытаясь понять как удельная мощность ракеты w связана с временем перелёта T , дистанцией L и скоростью истечения u,  вы должны всё остальное выразить опосредовано через эти параметры. Конкретные массы тут исчезают первыми благодаря w (как - я выше показал). Скатертью им дорога!
Остаётся: T = f (L, w, u, x). x - пришлось вводить уже позже (благо легко ввёлся в формулу ракеты с непрерывно включенным двигателем) как параметр профиля траектории. Так как время перелёта на L за T зависит не только от w и u, но еще и от профиля траектории x.



Аналитически оптимум тут уже не берётся.
Взять две частные производных, приравнять их к нулю и решить эту систему уравнений? ....
Попробуйте:



Но всё поле решений можно получить достаточно наглядно в таблицах, промоделировав пошагово, а желая точное решение, можно использовать встроенный поиск решения.
Но это хорошо и наглядно (как некий ландшафт с явно выраженным минимумом) решается для одноступенчатой ракеты.
Вот первый, по-сути, полученный мной результат для заданного L и w (u - по вертикали, x - по горизонтали, каждая ячейка - время полёта в годах T) :



А вот со ступенями... начинается туман... Задачу надо решать с начала, появляются новые параметры (число ступеней, доля полезной нагрузки...) и по-сути мало шансов что тут получится выкрутить какую-то "упрощённую" аналитику...

[alex_semenov]

Это потому что эффективная площадь магнитного/электрического паруса/парашюта возрастает по мере убывания давления солнечного ветра? Тогда эта динамика применима и для торможения парашютом об межзвёздную среду, а не только о звёздный ветер. Или они там утверждают, что давление солнечного ветра не подчиняется закону обратных квадратов?

Надо искать эту презентацию а хорошо бы работу авторов и смотреть. Хрен его знает! Да, там в мурзилке говориться, что с расстоянием парус "раскрывается".
Кстати для паруса. Памятуя что мне лично хотелось бы тормозить большие массы...
Плазменный парус...
Очень интересно. На самом деле размер паруса на больших скоростях - не проблема. Проблема на малых. Как его сделать больше? И вот тут, если бы мы научились захватывать ту плазму, которая обтекает наш парус (на малых скоростях, почему бы и нет?) и формировать из нее еще больший плазменный пузырть-суперпарус... Это было бы очень круто!
Я уверен что эта технология таки пробъется и у нас будут замечательные решения.Просто сейчас ею толком даже заняться нельзя. Ну пока мы в колыбели...

[alex_semenov]

Это я не знаю, было или нет, это моё личное мнение и не претендую на изобретение или кражу чужого. 

Откройте журнальчик "Юный Техник" за 1962 год, номер 2. Там, по материалам иностранной печати среди прочих (в частности, одно из первых упоминаний в СССР взрыволёта) есть и такой странный двигатель.



Очень похоже на вашу идею. Я не понял где тут сопло? Но не суть. Я ее видел еще несколько раз в разных более поздних изданиях как пример. В частности, предтеча знаменито-спорного двигателя Зубрина на солевом растворе урана. И кажется, автор этой идеи знаменитый Винтенберг (надо уточнять). Тот самый сумрачный германский гений (перехавший в США), который потом предложил идею двигателя столь любоимого Иваном. Авторов вообще-то было несколько, в том числе и Наколлс (отец инерционного лазерного синтеза), но историография, я смотрел, всё же  склонна приписывать первенство Винтенбергу.  Или я что-то путаю?
Но в 50-60х, в эпоху ядерного оптимизма рождались и такие проекты.

Что очень смущает - эффективность всего этого и скорость истечения. Не годится это для звёзд. Да, хотя мощА будет - мама не балуй! Атомный фальшфеер...

[alex_semenov]

Только если топор в хозяйстве всегда сгодится, то удельная мощность вредна.

И тем не менее, я не должен на вас сильно злиться. Если я перешёл черту эмоций - извините.
На самом деле все эти "дурацкие", раздражающие споры с вами заставляют меня мобилизовать свой расслабленный, ленивый ум. И это даёт результат.
В прошлый раз это было полезно, когда до меня дошло, что перелёт с постоянно включенным двигателем - НЕ ОПТИМАЛЬНАЯ траектория перелёта. Хотя знаменитый  "Project Longshot" летел именно по такой неоптимальной траектории.


Точно так же свой Ковчег запускал и физик Штерн в романе "Ковчег 47 Либра". То есть, мысль, что постоянно включенный двигатель оптимальная траектория (по ней прилететь получится быстрей всего, если у вас ограниченная энерговооружённость тяга) - очень распространена даже в среде очень, казалось, профессиональных людей (особенно это касается американцев). И мне понадобился такой "стресс" как контакт с вами  , что бы выйти из чар этого мифа, навеянного профессионалами.

Теперь я тоже вроде, кажется, готов нащупать подход к "парадоксу многоступенчатой ракеты". Назову это так. КАК она ухитряется преодолеть, казалось бы НЕПРЕОДОЛИМЫЙ барьер? 
Главным толчком был Сергей Елистратов, который таки заставил меня сесть и посчитать для него 8-и ступенчатую ракету. Она то и сделала "парадокс" для меня очевидным. "Бодания" же с вами, Иван, кажется помогают его понять.
И в общем то... не столько потому что слушаю вас (вы ничего по-существу не говорите, а только "включаете дурака") я что-то понимаю, а потому что пытаясь вам втолковать очевидное, я сам кое-что замечаю. Анекдот: "Студент попался - тупой. Я ему и так, и этак объяснил. Я сам уже понял! А он - никак!".
Последняя картинка, что я вам нарисовал, может стать, станет ключом к этому "парадоксу"... Гм...



Если так будет и на этот раз - я должен буду вдвойне благодарен вашей феноменальной упёртости и самодостаточности (создаётся впечатление что вы, Иван, человек, который в принципе не способен самому себе, не говоря уже публично, признаться что вы в чём-то были не правы).
Да, "Нельзя наполнит чашу, которая полна". Но тем что переливается, не попадая в полную чашу, можно слегка наполнить пустую, если ту поставить рядом. 

[alex_semenov]

@elind , чего не спите? Или вы в Америке?
Хотите решить проблему?
Я ее, кажется сам решил. Она, если не ошибаюсь, оказывается не такая сложная. Но с этим надо "переспать". Утро вечера мудреннее.

Кстати.
Это ваше сообщение было когда-то? Вот:

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg5514058.html#msg5514058

Дроит - это же вы были? Старый ваш ник тут?
Очень важное на самом деле сообщение во всей этой истории. Я сегодня с утра проделывал то же, но с параболической траекторией на постоянной мощности  ("коза" для равноускоренного оказалась полезной и очень близкой) и получил доказательство, что эта траектория действительно оптимальна при постоянно включенном двигателе. Нет инерционного участка (интересно разобрать геометрическую интерпретацию этого факта). Пиковая скорость в этом случае совпадает с v =3L/2T и она же оптимальная, так как и для равноускоренной траектории v =3L/2T - оптимальная скорость.

[alex_semenov]

Это только у Ивана Моисеева "деньги беруться из тумбочки, ток - из розетки", а чтобы увеличить тягу двигателя - в него нужно просто подавать больше топлива.

P=mW.

Чтобы увеличить тягу двигателя при фиксированном W - в него нужно просто подавать больше топлива.
У вас иная физика?

Гм... не понял вашу формулу. Расшифруйте (вы  использовать чуть другие обозначения?)
W - мощность, Ватты? Не удельная, надеюсь, мощность? Удельная тут пока неуместна (пока ракета или двигатель "на стенде", нет ускорений, нет особой необходимости в удельности, то есть вводить сухую массу всей разгоняемой ракеты).
m - секундный расход массы [кг/с]?
P  - тяга, [Н]? То что у Перышкина (мы все его дети) называют F (force)?

[кг*м/с²] <> [кг/c] [кг*м²/с³]

если так, то как-то размерности не сходятся...

Ps...кажется дошло. Ваша формула имеет смысл если P - тяга [Н], а W - скорость истечения [м/с], m, соответственно секундный расход топлива [кг/с].
Но где тогда фиксированная мощность?

[alex_semenov]

Гм....
А что у вас сходится?

Так... чувствую хамские нотки. Это я виноват? У мня сходится всё! Рано или поздно, чаще поздно, но сходится.

Тяга ракетного двигателя (в вакууме) равна расходу массы умноженному на скорость истечения.

Да, я уже понял. Смотрите выше дописку позже. W не мощность в ваших обозначениях, а скорость истечения (вы упорно не хотите "отдавать" дабл-ю для "ненавистной модности").
Повторюсь здесь.
А ПОСТОЯННАЯ МОЩНОСТЬ тогда причём? Где из вашей формулы, которую вы так бросили на стол как козырь, следует постоянство мощности?

Нет снимается вопрос. Я понял.  Фраза:

Чтобы увеличить тягу двигателя при фиксированном W - в него нужно просто подавать больше топлива.
У вас иная физика?

Не о постоянной мощности тут речь. Она о постоянной скорости истечения W.  Ну да... всё, формально, вроде правильно. Только опять в огороде бузина, а в Киеве - дядька.
Опять тень на плетень...
 
Нет. "Эта музыка будет вечной!" (с)

Иван, а что надо сделать при действительно фиксированной МОЩНОСТИ двигателя, чтобы увеличить его тягу?  Мало просто увеличить m. Надо ПРОПОРЦИОНАЛЬНО снизить W (в вашем обозначении). Верно? Иначе, если вы при фиксированном W увеличиваете m, у вас растёт и мощность двигателя. Ваш двигатель расправится к чёрту. Вот о чем говорил elind.
И он - прав. Просто так при фиксированном W (м/с) вы увеличить m не можете.

[alex_semenov]

Ага. После того, как меня 10 раз обозвали дураком и кретином, какие-то нотки почувствовались у меня....

То есть, вы тоже не железный?

А зачем здесь постоянная мощность?
Я отвечал на реплику "Это только у Ивана Моисеева "деньги беруться из тумбочки, ток - из розетки", а чтобы увеличить тягу двигателя - в него нужно просто подавать больше топлива."

Коль скоро дописки вы не читаете (а отвечаете очень быстро и с ходу), то повтор уже сформулированную мысль.

сначала ваша:

P=mW.
Чтобы увеличить тягу двигателя при фиксированном W - в него нужно просто подавать больше топлива.
У вас иная физика?

Не просто, Иван! Очень даже не просто! Да [тяга] = [секундный расход] * [скорость истечения]. Но если вы повысите секундный расход при фиксированной скорости истечения u, то у вас возрастает полезная  МОЩНОСТЬ двигателя W (я буду пользоваться своими обозначениями).

W =  mu²/2 - [мощность] = [секундный расход]*[скорость истечения]²/2

Значит, у вас вместе с ростом тяги, возрастает и выделившаяся в двигателе мощность, и значит возрастает ПАРАЗИТНАЯ мощность, которая и так обычно близка к пределу. И ваш двигатель сгорит, взорвётся, расплавится.
То есть ПРОСТО  увеличить секундный расход при сохранении скорости истечения вы хрен можете!
Об этом и была ирония elend-а.
И он 100% прав в этой своей иронии.

[alex_semenov]

И он - прав. Просто так при фиксированном W (м/с) вы увеличить m не можете.

Чушь. Очень много ракетных двигателей имеют фиксированную w и меняют m в широком диапазоне.

Опять тень на плетень.  "Грузите бочки апельсинами" (с). Демагогия. "По форме - верно, а по смыслу - издевательство". В.И. Ленин. 

Дросселирование тут не причём. Вы явно имели под "просто" в виду форсирование двигателя. Выжать из него больше, чем его предельный максимум при проектировании, который и определяется предельной мощностью, которую вы можете из него выжать.

[alex_semenov]

Вы телепат? Читаете мысли elend и публикуете их здесь?

Да, мы, хохлы, (как выяснилось, полтора часа  езды на маршрутке вдоль Днепра мне к нему) телепаты. Не знали?  Вольфары... не, это у бандерлогов-западенцев... как там... запорожские колдуны-казаки? Спросил у жены. Характерники! Во! 
 

А по сути я вам уже ответил в предыдущем посте.

Ничерта вы не ответили. Включили дурака как обычно.
Иван, смысл слов elend-а совершенно очевиден каждому, кто их прочёл. Мощность - это то, что ограничивает любую вашу конструкцию больше всего (остальное -подтанцовка). Поток энергии через нее небеспределен. И повышать мощность любой  машины, без  увеличения ее массы - можно только до определённого предела. До определённой УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ, столь вами ненавидимой.
Будете оспаривать?

[alex_semenov]

Дросселирование, форсирование - какая разница?

Дросселирование - это УМЕНЬШЕНИЕ тяги и мощности в пределах растётоной. То есть снижать тягу и мощность от максимальной-возможной.
Форсировать двигатель - это значит повысить его мощность или тягу выше, чем первоначально запланированная максимально возможная.
Обычно форсирование уже готовой конструкции удаётся на десяток-другой процентов, но не разы и уж никак не порядки.

[alex_semenov]

Ужос.
А температура не ограничивает? А скорость истечения? А прочность материалов?
Список того, что ограничивает - это иного листов. Даже ГОСТы ограничивают. Мне нужен винт 6,3 мм, а это супротив ГОСТа. Придется ставит М8, тем самым утяжеляя конструкцию.
А вашу мощность даже в мануалах не указывают.
Только в популярной литературе: "Удержись, когда рванутся миллион лихих коней". Для образности.

Опять демагогия. Вы прекрасно понимаете что все эти тысячи влияющих факторов по-сути и выражаются, интегрируются в удельной мощности, которую вы нафик игнорируете и не хотите брать в динамический расчёт.

[alex_semenov]

Вообще говоря, следует повторить то, что я неоднократно говорил раньше. К двигателю применимы и могут быть полезны параметры и мощности и удельной мощности. Но если правильно из использовать.
А вот для ракеты такой параметр вычислить можно, но на практике он вреден.

Не обосновано НИЧЕМ!
Вот только такой вот демагогией:

Да вообще можно всю тысячу параметров перемножить и разделить на массу космонавта.
Начать это суперудельной мощность и заявить, что все параметры выражаются через нее.

Это всё что вы тут сказали за десятки страниц спора (много-много раз другими словами).
По-существу - ничего более!
Ибо вам и нечего более сказать.

[alex_semenov]

Я выдвину гипотезу, почему Иван так ополчился на энерговооружённость и удельную мощность.
Его расчёты межзвездой динамики АБСОЛЮТНО игнорируют такое ключевое ограничение как удельная мощность.
Вот он высчитывает оптимум варьируя скорость истечения:



Но у него зафиксирован секундный расход топлива. То есть удельная мощность всех этих кривых - ОЧЕНЬ РАЗНАЯ.
А вот он наоборот. Фиксирует скорость истечения и варьирует секундный расход топлива:



И опять те же яйца, только в профиль. Все кривые имеют разную энерговооруженность.
То есть, если признать ключевое значение энерговооружённости для динамики межзвёздного корабля, то всё это его исследование - филькина грамота.
Да, обидно. Но так это и есть.

[alex_semenov]

Вы это неоднократно подтвердили, каждый раз сопровождая такое подтверждение заявление, что я не прав.

Уточните. Я говорю вы не правы, или я говорю ,что я не прав? Не понятно из фразы.

Не обосновано НИЧЕМ!

Обосновано вашими ошибками.
Насчет пассивного участка, "оптимальной" скорости истечения, разными коэффициентами, в которых вы сами запутались.
Это все от неправильной методы, в частности от попыток внедрения никому не известных величин.
Путаетесь сами и путаете других, тех кто склонен принимать все на веру.
Слава богу, что я атеист!

То есть я изменяю своё мнение, корректирую его, а вы - нет.
Из двух чаш одна наполняется, другая - нет. Ясно что ваша нет ибо она и так полна.
Осталось понять, чем же она наполнена? Чистой истиной?

[alex_semenov]

В уравнении Мещерского нет удельной мощности, значит для описания движения тела переменной массы удельная мощность не нужна.

Да, да еще это скажите 100500 раз! Но это нисколько не помешает кому угодно в это уравнение (именно Мещерского) и вставить ОТЫСКАТЬ удельную мощность:



 

То есть я изменяю своё мнение, корректирую его, а вы - нет.

Увы, увы.
Мне нечего корректировать.
У меня не и никогда не было своего мнения.

Я вас разочарую. Любое разделяемое вами "чужое" мнение - это только ваше. Чужих мыслей не бывает. Все ваши мысли - ваши. Всё что вы извлекли из учебников - это ВАШЕ понимание этих учебников. Ваша личная интерпретация. Возможно, неправильная. И ничья больше.

[alex_semenov]

А именно - удельная мощность определяет далеко не все и, чтобы определить время, вам нужны еще данные, кроме удельной мощности.

Да, для определения времени T  мне ещё нужно расстояние, L и, собственно, тип транспортного средства, который интегрируется в  k

w >=k L²/T³ или T >= (kL²/w)^1/3

Одной только удельной мощностью (или корректней сказать энерговооружённостью транспортного средства) w я не обойдусь. 

[alex_semenov]

Здесь у вас ошибка.
Классическое уравнение однозначно определяет характеристическую скорость, а ваше неоднозначно.
Совсем просто - при заданной уд.мощности и скорости истечения ракета может достичь множества разных скоростей.
А про t по новой разговор заводить не надо.
Суп из топора мы уже попробовали.
Вы неоднократно говорили, что все зависит только от удельной мощности.

Кто-нибудь может мне объяснить этот бред?
Я тупо не понимаю этого человека!
В упор!
Да, при фиксированном w и u (что бы это не значило, давайте смотреть на это как на просто алгебру), ракета может достичь разного v, если будует разное t.
Кто же спорит?
Но если зафиксировать w, u и t, то значение v  будет определено однозначно!
Я вообще не понимаю этого средневекового бреда!
Если я что-то могу корректно через что-то выразить, то почему меня надо за это тянуть на костёр?
Ну бред же полный!

Здесь у вас ошибка.

Не надо словоблудия. Если в формуле ошибка, укажите конкретно где я сделал ОШИБКУ в преобразованиях? Напишите правильную формулу в конце-концов!
Какая религия мне запрещает из того что,



и значит:



а так же, из того что...



получить это:



Кто-нибудь может мне ответить, что тут незаконного?
 

"И я сказал тогда
  B минуту откровения,
Что Богу нет вреда
  Oт моего учения!"

В. Мирошниченко. Инквизиция