Двигатель для межзвёздных перелётов

[sharp]

У нас в этой теме расстояния измеряются парсеками, а время необходимой работы ---- тысячелетия.....

Я в курсе. Однако ответвление дискуссии с поста #5897 обсуждает полеты в пределах СС.

Но общий вывод распространяется и на межзвездные перелеты: чем больше порядок расстояний, тем выше оптимальный УИ. Для старта с Земли УИ около 5 км/с, ближняя межпланетка - 10 км/с, для средней и дальней межпланетки 40-50 км/с, для межзвездной экспедиции 1000 км/с и выше.

[Андрей Курилов]

Но общий вывод распространяется и на межзвездные перелеты: чем больше порядок расстояний, тем выше требуется УИ. Для старта с Земли УИ около 5 км/с, ближняя межпланетка - 10 км/с, для средней и дальней межпланетки 40-50 км/с, для межзвездной экспедиции 1000 км/с и выше.

Нет никакой зависимости оптимального УИ от расстояния. Вы её выдумали.
Повышая УИ на порядок, вы увеличиваете технологические проблемы на 2 порядка.

Это "Восток" мог охлаждать себя проточным потоком керосина и кислорода ибо это -летающая цистерна быстро "выливающая" из себя материю с низкой энтропией в двигатели. Поэтому не только красивый выхлоп служил ему радиатором (сбросом 10 миллионов лошадиных сил)  но и вся масса топлива в баках - тоже. Именно она и протекала в рубашках камер и сопла ЖРД, отбирая паразитку прежде чем сгореть в самой камере.
Поэтому ЖРД  ракеты ("отсталые" керасинки) обладают не просто большой удельной мощностью, это вообще В ПРИНЦИПЕ предельная, физически достижимая на любых ракетах удельная мощность. ЖРД ракета в этом смысле пиковая, экстримальная, предельная машинай. Круче ни через миллион ни через миллиард лет никогда  не будет.
Не верите?
Значит вы - чмо необразованное. Физически бескультурное. Вы просто не понимаете в каком мире оказались. Таких как вы - тьма. И именно потому что вы такие  дураки вас всегда имеют всякие подонки.

[sharp]

Нет, это не верно. Зря вы не потрудились поискать выводы Семёнова в этой теме. Теперь устыдитесь своему невежеству, а цитату сразу ниже повесьте на стену и в рамочку:

Это энергоэффективность достижения конкретной заданной скорости, а не эффективность достижения цели.
Собственно, это автоматически означает, что для достижения 20 км/с и более высоких скоростей вам нужен УИ выше 10 км/с, если вы хотите сохранять энергоэффективность. А для полетов по СС именно это и требуется, если конечно ваша личная СС не ограничена поясом астероидов.

Нет никакой зависимости оптимального УИ от расстояния. Вы её выдумали.
Повышая УИ на порядок, вы увеличиваете технологические проблемы на 2 порядка.

Слушайте, ну вот вы цитируете Семенова, а сами при этом не вникаете в то, что цитируете. Для каких скоростей посчитан выше график? Верно, для 0,1с. Значит, УИ - 0,066с, или 20000 км/с. Именно таких порядков и должны быть УИ для межзведных перелетов. Иначе это миссия вникуда, и долетит до цели мертвая никому нафиг не нужная железка.

На ионник такой сложно расчитывать, разумеется. Поэтому Семенов вам не раз и говорил, и я повторяю: для межзвездных полетов при плюс-минус современных технологиях - только взрыволет.
Правда, он взрыволетным путем и с поверхности Земли хочет стартовать, но у каждого свои заскоки, как говорится.

[Андрей Курилов]

Собственно, это автоматически означает, что для достижения 20 км/с и более высоких скоростей вам нужен УИ выше 10 км/с, если вы хотите сохранять энергоэффективность.

Я открою для вас секрет: чтобы сохранять энергоэффективность, УИ нужно повышать в процессе разгона так, чтобы скорость истечения была равна текущему достигнутому приращению скорости (u(t) = dv(t)). Тогда массовое число, кстати, будет равно отношению конечного приращения скорости к начальной скорости. Т.е. увеличили скорость в 10 раз, синхронно увеличивали УИ в 10 раз, массовое число - 10. Это система 2-х уравнений идеальной энергетически ракеты. Правда с нулевой скорости она стартовать не может, т.к. тогда у неё будет бесконечное массовое число Т.е. для неё нужен менее эффективный стартовый пендель. Посему в междупланетные путешествия летать придётся либо на солнечном коллекторе, либо на ТфЯРД, как ни крути.

К сожалению, двигателей с УИ более 10-15 км/с и при том ещё и с высокой тягой не завезли. Электроракеты принципиально неспособны на высокую тягу по причине своей термодинамической убогости.

Для каких скоростей посчитан выше график?

А это неважно, ибо фиксированный оптимальный УИ должен быть ~60% от желаемого приращения скорости вне зависимости от конкретных чисел.

[sharp]

Из ядерного реактора вы можете получить много тепловой мощности. Это энергия с высокой энтропией. Чтобы из неё получить что-то полезное, придётся изрядно запариться. Причём это фундаментальнейший закон физики. Из сколько-угодно-тепловой-мощности вы не сможете легко получить столь же много полезной (низкоэнтропийной) энергии, например, электричества.

Спецификация того же "Гипериона" дает 70 МВт тепловой мощности и 28 - электрической. Излишек тепловой придется отводить, тут деваться некуда. Но тут радиаторы Семенова вам в помощь, возможно они даже в этой теме валяются. Сходите, освежите их в памяти.
ЕМНИП, там при киловаттах/кг были проблемы, а вот для такой смешной мощности как 50 Вт/кг все отводится прекрасно.

А в космосе вам понадобится всё, что на изображении и даже больше, ибо система охлаждения будет значительно монструознее.

Даже удивительно, а как АПЛ плавают, не имея возможности раскинуть вот это вот все на большой площади?

Электроракеты принципиально неспособны на высокую тягу по причине своей термодинамической убогости.

На ЭРД сколько мощности подашь, столько он и выдаст. Не в движке проблема, а в источнике энергии. Но для межпланетных полетов 50 Вт/кг вполне нормально.

[sharp]

ТфЯРД

Ну ТфЯРД вполне можно прокачать до 50 км/с УИ.

[Андрей Курилов]

Даже удивительно, а как АПЛ плавают, не имея возможности раскинуть вот это вот все на большой площади?.

АПЛ в вакууме что ли плавают? Я был о вас лучшего мнения.
Из википедии:

The stealth technology weakness of nuclear submarines is the need to cool the reactor even when the submarine is not moving; about 70% of the reactor output heat is dissipated into the sea water.

[sharp]

АПЛ в вакууме что ли плавают? Я был о вас лучшего мнения

Ну а на КК будут вывешены радиаторы в виде плоских панелей. Вес радиатора примерно 500-1000 кг на мегаватт отводимой мощности.

[crazy_terraformer]

Для межпланетных полётов СС не нужен УИ больше 10-25 км/с. С УИ выше 10-15 км/с вообще беда. Все известные электроракеты требуют... электричество, что влечёт за собой резкое ущемление удельной мощности по причине технологической громоздкости мощных источников электроэнергии. Отсюда на выходе ничтожная тяга, которая сводит на нет все достоинства более высокого УИ.

В уже относительно освоенной Солнечной системе громоздкие источники можно сделать стационарными, а электроракета будет запитываться дистанционно.
Но причина для низких скоростей может быть в более высокой плотности частиц пыли, микрометеоритов, осколков астероидов, т.е. в опасности столкновения с ними.

[Проходящий Кот]

Даже удивительно, а как АПЛ плавают, не имея возможности раскинуть вот это вот все на большой площади?

Вес их условно принимаем за ноль?

[Андрей Курилов]

АПЛ в вакууме что ли плавают? Я был о вас лучшего мнения

Ну а на КК будут вывешены радиаторы в виде плоских панелей. Вес радиатора примерно 500-1000 кг на мегаватт отводимой мощности.

Это неверно. Удельная масса радиатора будет зависеть от мощности нелинейно, так как теплопроводность и прочность - не масштабируются.

С увеличением мощности технологические трудности радиатора будут расти во 2й или даже 3й степени. Если маленький радиатор не требует насоса, то более крупный уже потребует теплоноситель, насос и дополнительные затраты энергии. Ещё более крупный потребует увеличения объёма теплоносителя и его скорости. В конце концов радиатор начнёт есть больше энергии, чем производится.

[sharp]

Это неверно. Удельная масса радиатора будет зависеть от мощности нелинейно, так как теплопроводность и прочность - не масштабируются.

Зато масштабируется количество агрегатов. Допустим мы приладили охлаждающую систему к Гипериону. Что нужно сделать, поставив второй Гиперион? Можно усложнить систему охлаждения, а можно ее продублировать. Во втором случае никакого роста технологических трудностей нет вообще.
Еще можно эти два подхода скомбинировать, тогда рост сложности будет линейным.

[Андрей Курилов]

Это неверно. Удельная масса радиатора будет зависеть от мощности нелинейно, так как теплопроводность и прочность - не масштабируются.

Зато масштабируется количество агрегатов. Допустим мы приладили охлаждающую систему к Гипериону. Что нужно сделать, поставив второй Гиперион? Можно усложнить систему охлаждения, а можно ее продублировать. Во втором случае никакого роста технологических трудностей нет вообще.
Еще можно эти два подхода скомбинировать, тогда рост сложности будет линейным.

При многократном дублировании радиаторы будут греть друг друга тепловым изучением. Придётся располагать их в плоскости и городить дополнительные конструкции для их соединения, управления и передачи энергии.

[Gleb1964]

Я открою для вас секрет: чтобы сохранять энергоэффективность, УИ нужно повышать в процессе разгона так, чтобы скорость истечения была равна текущему достигнутому приращению скорости (u(t) = dv(t)). Тогда массовое число, кстати, будет равно отношению конечного приращения скорости к начальной скорости. Т.е. увеличили скорость в 10 раз, синхронно увеличивали УИ в 10 раз, массовое число - 10. Это система 2-х уравнений идеальной энергетически ракеты. Правда с нулевой скорости она стартовать не может, т.к. тогда у неё будет бесконечное массовое число Т.е. для неё нужен менее эффективный стартовый пендель.

Меня всегда умиляла эта концепция "идеальной энергетической ракеты".
Хочу напомнить про закон сохранения импульса, который в применении к ракетному движению гласит, что для того, чтобы запустить что-нибудь нужное, нужно отбросить в противоположном направлении что-нибудь ненужное. Как говориться, "открою один секрет" - центр масс ракеты остается на месте запуска, рабочее тело улетает в одну сторону, а полезная нагрузка - в другую. Забудьте про концепцию "идеальной энергоэфективности" в смысле того, что "эффективно" это тогда, когда у рабочего тела нулевая скорость относительно места старта.
Заранее приношу извинения, если неправильно понял, к чему склонялся этот пост (это я про изменяющийся удельный импульс)

[Проходящий Кот]

Капитан Очевидность.....

[sharp]

Заранее приношу извинения, если неправильно понял, к чему склонялся этот пост (это я про изменяющийся удельный импульс)

Имеется в виду сообщение кораблю заданной дельта-ве наименьшими энергозатратами. Переменный УИ на первый взгляд позволяет сократить расход энергии. Правда делает он это путем увеличения массового числа. А поскольку всю массу требуется выводить с Земли, выигрыш в энергии получается сомнительный.
Вот если научиться дербанить астероиды, получая из них хотя бы рабочую массу, то возможны варианты. Хотя это сложнее, чем кажется на первый взгляд.

[crazy_terraformer]

В конце концов радиатор начнёт есть больше энергии, чем производится.

Тогда придётся сбрасывать охладитель в сопло или в космос. Не всё же время разгоняться и тормозить.

[OratorFree]

Тогда придётся сбрасывать охладитель в сопло или в космос. Не всё же время разгоняться и тормозить.

Что-то вы оба забыли про капельное охлаждение. А его даже испытывали на МКС : http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Results.aspx?dir=9



График из публикации : http://knts.tsniimash.ru/ru/src/mat/kaplia3.pdf

[Андрей Курилов]

Тогда придётся сбрасывать охладитель в сопло или в космос. Не всё же время разгоняться и тормозить.

Что-то вы оба забыли про капельное охлаждение. А его даже испытывали на МКС : http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Results.aspx?dir=9



График из публикации : http://knts.tsniimash.ru/ru/src/mat/kaplia3.pdf

Капельный радиатор законов термодинамики и Стефана-Больцмана не отменяет. К тому же для него нужен особый диапазон температур и будут невосполнимые потери.

Кстати, мне кажется или масса капельного радиатора на графике растёт нелинейно в зависимости от мощности?

[viesis]

График явно неправильно составлен: 40 МВт эл. мощности на 2÷3 т веса реактора