Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Не вся она направлена на разрыв. В конце концов, именно она и толкает миллионотонный корабль вперед.

если будет слишком большая мощность импульсов и малая частатота, то амплиатуда колебаний станет слишком высока и нутро обитаемого отсека будет трясьтись заметно
единственный амортизатор в магнитном сопле - это м/п
ну не нравятся мне мегатонны в импульсе никаким образом

Я вас понимаю. И даже согласен. Я уже вижу, что НЕВЕРНО посчитал прочность.
Хотя бы потому что предел прочности я взял для монокристалла стали. То есть, как нынче принято говорить, наноматериала. "Простая" сталь в 100 раз хуже. То есть, если я и верно посчитал усилие на разрыв (блин! Нигде не могу найти в сети нормальной и простой ссылки как считается элементарное кольцо на разрыв!!!  ) то масса "троса" уже не 900 тонн, а 90 000 тонн. Но надо перепроверить расчет. Все равно очень хорошо. При 3 миллионах тонн сухой массы это очень хороший результат (для простой стали?!)

В целом, я согласен с вами.
Система, работающая 0.0005с (с кошмарными усилиями) а потом 0,9995 c "отдыхающая" - это очень плохо в механическом смысле. Если бы нагрузка распределялась равномерно (по времени) то запас прочности нам нужен в 2 000 раз меньший!
То есть механические ресурсы системы у нас используется крайне неэффективно! Силовая рама фактически перетяжеленна в 2000 раз от оптимума.
Кстати. Именно на этот недостаток мне указывали на форуме НК где я пробовал обсуждать КВС снеженцев. Импульсная система явно хуже непрерывной именно по этому параметру. Требуют именно больших механических ресурсов (там речь шла о бетонно-стальной полости где рвут ядерные бомбы для получения энергии).
Но опять же. Это свойственно всем импульсным системам.
Вы ведь тоже от взрывов не отказываетесь.
Если вы разделите один большой взрывной двигатель на 10 маленьких, то вы разделите один большой взрыв на 10 меньших. Но! Плазма меньшего взрыва проходит меньший путь в своей меньшей камере теперь в 10 раз. И время импульса по кольцу уменьшается в 10 раз, в 10 раз возрастает рвущая сила. То на то и получается. Другое дело, что "сетка" из 10-и колец, может работать друг против друга, взаимно компенсируя усилия (предлагаю красивое название эффекту "кольчужка" . Берите. Мне это не надо).
Реально, что снизит механическую нагрузку – разделение одного заряда в 1 Мт на 10 по 100 Ктонн. Но это нужно тогда взрывать с частотой 10 взрывов в секунду. Еще лучше 10 Кт с частотой 100 взрывов в секунду. Уже запас прочности не 2000 а всего 20.
Для взрыволета это нереально. Но реально ли это для лазерного синтеза? Лазерная дура у американцев после каждого выстрела охлаждается не менее получаса. А тут надо охолждать лазеры за 0.01с.
Невольно вернешься к бомбам.
Там ничего охлаждать не надо. Все проблемы с охлаждением триггера испаряются вместе с триггером. Нет бомбы – нет проблемы!

[alex_semenov]

Вас радует такая перспектива?

А куда мы нафик денемся "с подводной лодки"?
 

Да много куда деться можно. Путь вероятный, но не единственный.

Разумеется. Это было с моей стороны ирония и гротеск.
Путей у нас есть масса. В том числе неожиданных. Никем. 

30 человек – это очень мало. Вам нужен врач, вам нужен инженер, вам нужен физик, вам нужен биолог, вам нужен.... Вы лишаете своих людей самого главного – социального пространства. Ну и толку что у вас по 1 км2 на одну задницу?

Да не нужен! Зачем они на корабле? Все проблемы там - не требуют ума для своего разрешения, достаточно готовой базы данных и автоматического инструмента.
Или могут быть вообще устранены заранее. Тот же аппендицит. Или инфекционные болезни - откуда им на корабле взяться?

Да не понимаю я этого! Вы действительно транспортируете, получается, дикаря в огромной клетке... Согласитесь, вы дружно пытаетесь воспроизвести модель "Плененная вселенная" Гарри Гаррисона.
Нет?
Проблемы на борту могут возятся какие хотите. Я понимаю, что для общества в 10 000 человек, сами эти люди и будут генерировать львиную долю проблем. Но если вы генетическими модификациями собираетесь избавит своего дикаря от аппендицита, то может можно так же избавится и от некоторых особо вредных социальных проблем человека города?
Поймите. Много людей – это не только плохо. Мало людей – это еще хуже.
Еще и еще раз. Не надо мне сказочек из книжек и утопий. Вы РЕАЛЬНО когда-нибудь оказывались в малой группе? Хотя бы на две недели? (А полярники бывают по году-пол года). Я бывал. Очень хорошие люди. Туристы. Интеллигенты. В большом мире – все лучшие друзья. Но в походе обязательно возникнут конфликты. Просто на ровном месте. Я это наблюдал неоднократно и даже заранее готовился. Осведомлен- вооружен. Иногда это даже провоцируется специально. "Создать отдушину". Но долго такая отдушина работать не может. Потом, когда люди возвращаются в большой мир, просто списывают эти вспышки на изоляцию. А вы хотите малую группу закрыт навсегда.

Но самое главное, что меня не устраивает – даже если вы запустите 10 кораблей по 50 человек – 500 человек не унесут знания цивилизации. Идея – "роботы нам помогут" – плохая идея. Если роботы могут взять на себя ключевые функции разума (нести цивилизацию) то человек нам не нужен...
"А Скрипач не нужен, родной. Он только лишнее топливо жрёт." (с)
Для этого случая у меня есть другой тип корабля легкий и быстрый лазерный парусный фон-Нейман (и если хотите - носитель эмбрионов).
Это совсем другой проект и совсем другая реальность.
В нашем случае этого нет.
Машины остались тупыми.
Надеяться на книги, мол среди одичавших найдутся таки люди, которые начнут читать и возродят...- это тоже литературная утопия. Это переоценка человека. Скорей всего если и случится, ренессанс, то в духе "Песня для Лейбовича" (Гимн Лейбовичу)



Поймите. Мы, люди Земли, сейчас на распутье. Мы уже достаточно много знаем, чтобы понять что мы – твари и надо бы двигаться вперед. Но мы все еще ТВАРИ. И эта тварь в нас вопит, цепляется, тянет разум к таким вот утопическим идеям, как корабль-мир.

Я не портив такой идеи вообще.
Корабль-мир мог бы, скажем, быть создан некой сверхцивилизацией именно как механизм транспортировки дикой формы жизни через космос (но я сразу говорю, скорость корабля будет тогда  ~ 300 км/с. Сверхцивилизация законы физики отменить не может!).
Мало ли какие у другого разума забавы?
Но сами для себя мы такую игрушку строить вряд ли будем. Слишком жирно. Хотя я уверен, сторонников именно корабля-мира среди нас, теперешних людей найдется куда больше чем сторонников моего "продвинутого" корабля-улья (города).

[alex_semenov]

с охлаждением вообще беда чутьё только пока что мне это говорит
хоть там лазеры, хоть бомбы

Поэтому я и хочу сделать корабль в виде тонкого кольца.

часть плазменного потока, проходящего через ось тора против направления движения можно пустить через МГД-генератор, а электричество использовать для активного охлаждения батареи из многих лазеров (стреляющих по очереди)
кстати, ближе всего к моей идее прожект VISTA, у меня даже форма корабля похожей выходит, только масштаб побольше

Я тоже пришел к тому что теневой "конус" VISTA - максимально обтекаемый именно с термодинамической точки зрения.  Вот я как-то Гансу рисовал прикидку:



Я собирался делать не 2 км в диаметре, а чуть больше километра (кстати, если в городе тяжесть будет марсианская или лунная, то можно!).

Видите красный конус?
Это гамма-экран. Многослойная фольга или вообще "вольфрамовая вата". Смысл в том что гамма лучи проходят через массу тонких слоев (или волокон) металла, оставляя в каждой часть своей энергии и так постепенно вязнут в объеме. Но так как у ваты отношение поверхности к объему очень большое, то она быстро сбрасывает полученное тепло в окружающее пространство в виде диффузного излучения (надо считать отдельно. Тут масса вещей которые можно уже считать)
Экран раскаляется (буквально как вольфрамовая нить) и излучает полученную энергию в пространство. Если сделать просто толстый металлический экран той же массы, то произойдет бризантный удар и абляция верхнего соля. А так, я рассчитывал что по каждому взрыву эта окантовка будет очень красиво вспыхивать кольцом и за секунду быстро охлаждаться не разрушаясь.
Абляция, разумеется, тоже будет. Но тут вопрос количества, а не качества.
Разумеется, плазма до экрана долетать не должна.
И еще. Экран хот и из вспушенного, но металла. И весить будет очень много. Но я для того и делаю корабль в виде бублика чтобы под удар паразитных потоков попадало как можно меньше его элементов и вместе с тем, энергия взрыва рекуперировалась как можно более эффективно.
Не думаю, что тут (по поводу формы корабля) можно придумать что-то лучшее.

насчёт бомб - вообще, конечно, привлекательно иметь ещё и реактор для получения урана233/плутония239 на борту, как резервный источник питания, но как сделать термоядерный взрыв порядка 1 килотонны т/э как можно чище, это вопрос

Снеженцы говорят, что могут рвать чистые бомбы с чистотой 10-100, выжигая в запале по 50 грамм урана 233 (и плутония? Очень близкие по характеристикам материалы). Я из их оценок и считал. Минимальная мощность зажигалки – меньше килотонны (900 тонн ТНТ). При имползии 4 нужно 670 грамм делящегося материала (8% выгорания).
Это более чем реально. Это надежно возможно.
Это первая ступень. Насколько я понял, вторая ступень (термоядерная уже) может быть в 10 раз мощней. И это при чистом дейтерии (они именно его хотят жечь. Без возни с тритием. Хотя мы можем позволить себе играться с литием)
Третья еще в 10 раз мощней, четвертая ... и так далее.
Более четырех ступеней вряд ли есть смысл делать (уж слишком сложно). Но чистоту 10-1000 можно получить при желании. Тут вопрос оптимизации цены (сложности) устройства. Видимо три ступени и чистота 100 близка к  оптимуму.
То есть 100 килотонн – один заряд.
Четвертая ступень – мегатонна.

[alex_semenov]

По поводу получения чего-то на борту. Я думаю это лишняя морока.
Да и зачем?
Это лишнее оборудование и проблемы.
А что мы выигрываем?
Я хочу все, что можно сделать дома - сделать дома. Это логично. Если нельзя оставить двигатель дома (как в случае лазерного паруса) то надо оставить как можно больше проблем там.
Дома (на базовом астероиде) у вас нет экономии массы, пространства. Поэтом надо всем необходимым запастись заранее здесь.

Об энергии.
Если у меня взрыволет, то мне нет нужды рекуперировать часть энергии взрыва для того чтобы ее опять вернуть в мишень. Нет мороки с этим оборудованием. Все что надо – для работы двигателя - батарея мортир для запуска бомб. Поэтому все энергетические проблемы корабля я намерен решать старым добрым методом – ядерный реактор с теневой защитой.
Во время разгона использовать кольцо-рекуператор. Сам бог велел. Зачем добру пропадать?
А в инерциальном полете – выдвигаем на штырях реакторы с теневой защитой (6-12 штрук) и радиаторами радиально от кольца - и все дела. Получаю изящную звездочку....
Кстати. Похоже торчат изотопные генераторы у Вояджеров и Пионеров.

[alex_semenov]

Так.
У меня есть сильное ощущение, что я крупно ошибся по прочности кольца.
Помогайте разобтаться.

Не надо было силу делить на длину окружности. Это вообще получается черт знает что, судя по не клеящейся размерности...

Если хорошенько подумать, то рвущая сила Fs на любом сечении кольца и должна быть суммарная сила, разрывающая кольцо радиально F.
На каждом из N участков сила F/N. И в конечном итоге сила отдельной связи Fs' для отделного узла и равен F/N (как это посчитать - отдельный вопрос) . Но по цепочке они складываются же! И суммарный Fs=Fs1'+Fs'2+Fs'3+...Fs'n = N*F/N=F

Вот тут есть затравка для рассуждений:
http://fictionbook.ru/author/nurbeyi_gulia/fizika_paradoksalnaya_mehanika_v_voprosa/read_online.html?page=2



Если у меня пол тонны налетает на кольцо со скоростью 2 500 000 м/с тормозясь на дистанции 1 км до нуля (а потом так же разгонаяется), то сила вытесняющего поля 156 250 000 тонн-силы.

Приняв предел прочности для лучших сталей 5 ГПа, я получил сечение стального троса, который выдержит такой рывок...

312,50 м2

Это трос диаметром... 20 метров!
Масса его получается .. 15 миллионов тонн!
  
Заменил чудо-материалами.
Для кевлара  все еще хуже -19 миллионов тонн.
Для суперстали (монокристалла) 6 миллионов тонн.
Для кварцевого волокна 3.8 миллионов тонн
Алмаз 3.3 миллиона тонн.
Нанотрубки (если брать плотность графита)  2.5 миллиона тонн.
 
Очевидно, что это никуда не годится...
Гм...
 
Как тут пишут некоторые... пичаль...
 

[alex_semenov]

Как на "Фениксе", придется уменьшать мощность.......

Ну если взрывы сделать по 100 Ктонн, то  вписаться с горем-попалам можно. Но... Даже мегатонна в секунду (при нашей массе) и так черепашье ускорение...

У Дайсона для тупой утилизации 1 мегатонны использовалась тупая медная полусфера. Фактически ПАРУС толщиной 1 мм и диаметром 20 км массой в 5 миллионов тонн. А у нас сверхпроводниковое кольцо из лучшей стали 15 миллионов тонн!!!
Правда эффективность такого движителя была всего 0.25 (а у магнитного зеркала может быть  0.65) но, может тогда действительно лучше перейти к схеме "Медуза" не мудрствуя с полями?

[alex_semenov]

Ганс, солнце мое, чего молчите?
Роберт тут тихо бывает и уходит тоже. А мог бы и помчь дураку с механикой...
Не хотите сказать что я идиот?
А надо бы!
Я - идиот!
Я все понял!!!
 
Ну что? Ни укого нет идей?
А ведь идея - очевидная. Кольцо почему с такой силой рвется? Потомучто... НЕТ АМОРТИЗАТОРА!!!
Амортизатор надо ставить не после кольца, а НА КОЛЬЦО.
Рвется кольцо?
Ну и пускай "рвется"!!! Не надо его делать жестким. Пускай расширяется чуть-чуть! Это и будет амортизатор!
Логично?

[alex_semenov]

Заодно и генератор......

Разумеется.
 
Но не это сейчас главное. Смотрите. Наше кольцо изначально состоит из сегментов. Я все время имею в виду вот эту нашу русскую идею (мне нравится быть тут патриотом):



http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/tm/1982/6-v-kosmos.html

Наше кольцо куда меньше. Но сегменты могут иметь нежесткое сочленения так же. Для того чтобы диаметр колеса увеличился, скажем, на 10 метров (этого достаточно) нужно удлинить обод на пи()*10= 31.4 метра. Если у нас длина обода (при диаметре 2 км) 6300 м то 31 метр это... меньше 0.5% длинны!
Скажем если у нас 32 сегмента, то каждый примерно по 200 метров. 64 – чуть меньше 100.
В месте сочленения с соседом они должны "играть" не более чем на ...метр- пол метра.
Самая большая проблема здесь – сверхпроводниковые шины главного магнита. Они должны быть сплошными, литыми. Но их можно в этом месте гофрировать.
И так. Наше кольцо может расширится. Чуть-чуть.
Даже сжиматься....
В момент перед взрывом оно в нормальном положении (или даже поджатое).
Взрыв. На  магнит  действует короткий (0,008с) импульс, рвущий кольцо. Если в этот момент кольцо свободно висит не сопротивляется рвущей силе и готово начать двигаться, что произойдет?
У кольца есть масса. Минимум 3 миллиона тонн (это сухая масса города). И эта масса всей своей силой инерции будет сопротивляется разгону. Это как столкновение легкого шарика с тяжелым. Легкий (и быстрый) шарик - плазма. Она ворвалась в поле и надавила на кольцо. А тяжелый шарик – кольцо.
Считаем.
Если весь импульс плазмы в 1250000000 кг*м/с за 0.008с передается 3 миллионам тонн, то они начинают двигаться (кольцо расширяется) со скоростью... 0,416 м/с. Вот теперь, это движение можно М-Е-Е-Е-Е-Е-дленно амортизировать. В течении 0.1с (кольцо расширилось на 83 см) , 0.3с (на  четверть метра) и даже 0.5с (меньше полуметра. А у нас ход аж 10!!!).
Останавливать это движение не обязательно натянутыми тросами.
Для этого можно использовать специальные амортизаторы в сочленениях блоков. Блоки спружинят и вернутся на место.

Но есть проблема. Если в качестве инерционного амортизатора мы все же используем жилые отсеки (их массу), то находится там будет... неприятно.
Ведь в момент толчка плазмы, за те же 0.008с отсеки города испытают ускорение в ... 52 м/с2. А это ... больше 5 g!!!
Разумеется. Если корабль загружен под завязку (72 миллиона тонн – сухая масс плюс все топливо) то скорость разлета загруженных отсеков под действием мегатонного взрыва составит... 0,017м/с. А ускорение в момент взрыва 2.5 м/с То есть 0.2 g

И так... Нужно развивать идею дальше. Скажем, часть отсеков оставлять на месте.

Кстати. Я обещал, что к тому времени, когда корабль будет подлетать к своей цели, и он будет почти пустой (а скорость уже небольшой) я спрячу пассажиров от радиации в радиационных убежищах... А что если эти убежища сделать "плавающими"? Ведь ускорение ударное. Доли секунды. Отсек поплыл рывком, а капсула убежища осталась "на месте"... (относительно стен она ушла по направляющим вверх). Но ведь все равно отсек за секунду вернется в исходное положение. В итоге масса капсулы не учувствует в амортизации. Но это небольшая плата за комфорт.

В общем, идею можно наверняка довести до ума.
И красиво, черт возьми, получается!

[alex_semenov]

Значит так.
Перед уходом на выходные.

Если оценка 2000 м3 на человека  верна, то я сделал первый приблизительный дизайн корабля поколений на 10 000 жителей.
Вот просто фото с рабочих схем из расчетной тетради Excel,  которые  я быстро набросал, чтобы увидеть, что получается из расчетов:


 
Высчитав габариты тора, площади поверхностей отсеков (64 модуля) я пришел к ЗАМЕЧАТЕЛЬНОМУ выводу.

Тормозное топливо (то есть масса бомб) расположенное вокруг жилых отсеков тора создают плотность вещества...

9,36 т/м2

WOW!

Это почти атмосфера земли (10 тонн/м2)

Это почти эквивалент 10-и метрового слоя воды!!!

ЭТО ПОЛНОЦЕННАЯ КРУГОВАЯ РАДИАЦИОННАЯ ЭКРАНИРОВКА ОТСЕКОВ!

Достаточно 5 т/м2
У нас двукратный запас!
Что это значит?
А это значит, что на протяжении столетий люди внутри могут иметь нормальных детей.
А километровый радиус тора – что они могут иметь нормальную гравитацию (не меньше чем половина земной).
Экран из топлива защищает от всех видов радиации в том числе и от близких ядерных взрывов во время разгона.

Площадь гамма-экрана - 527 788 м2.
Пока не считал плотность материи для него (для этого надо знать гамма-нагрузку)
Задача этого экрана – отражение теплового удара гамма-излучения. Ведь внешняя поверхность тора будет покрыта сеткой сверхпроводящих шин.
(Кстати вопрос магнитного поля здесь тоже надо изучать. Слишком мощное поле может повредить людям.)
Тор надо экранировать от тепловой нагрузки.

Если достаточно эквивалентной толщины  в 1 см, то  экран из вольфрамовой ваты ("лампочка") потянет 100 тыс. тон. Это всего 3.4% массы города (если 3 миллиона тонн – нормальная масса для него, то есть 300 тонн на человека).

В общем, концепт (который еще днем, как мне казалось, накрылся медным тазом) начинает срастаться.
Контур  реалистичного межзвездного корабля поколений, к моему удивлению, у меня начинает  вырисовываться.
Так что, вот эта картинка ...



не так уж теперь и глупо выглядит.
Во всяком случае, с точки зрения технологии перемещения людей в межзвездном пространстве...
 

[alex_semenov]

1) Зеркало надо ставить так, чтобы сила получалась не разрывающая кольцо а только в направлении движения. Всё равно мы только эту часть используем.

Зеркало распологается там где оно распологатеся. Тут НЕЧЕГО выбирать.
Если диаметр магнита 2 км, то взрыв производится в 1 км по оси.
То есть на корень из 2 = 1.41 км от поверхности тора.
Это оптимум, дающий рекуперацию (отражение по оси полета) 65% сферически разлетающей плазмы.

2) Отражающее кольцо должно возвращаться на место к следующему взрыву - т.е. оно в момент взрыва меняет свою скорость на противоположную относительно корабля. Это половина того что рассчитано.

Расчет механизма демпфера надо будет все равно уточнять. Все это - прикидки. Эскиз. Но из эскиза уже ясно - у нас есть запасы.  Есть пространство для уточнеия решений.
Понимаете?

[alex_semenov]

лично мне совсем не нравится такая идея

Потому что мы строим совершенно разного класса корабли.

всё это выйдет из строя и развалится ещё до достижения крейсерской скорости
такое шатание ист нихт гут

Людям летать через межзведное пространство – ист нихт гут.
Я сам поверить не могу что в этом диапазоне цифр такие противоречивые требования, так хорошо срастаются. Мы не просто помещаем людей в космос, мы их еще и достаточно быстро (средняя скорость!) можем доставить к ближайшим звездам на СУЩЕСТВУЮЩИХ технологиях!
Пониматете. Тут нет речи о выборе технологий. Если у вас получится с литием – да ради бога. У Виверна может получится с его супердлинной трубой. И это тоже круто.
Может быть что-то выгорит у Ивана Моисеева с его идеей.
Но все они опираются на непроверенные идеи.
Я сам вынашиваю такой проект. "Одуванчик". Беспилотка правда (а я роботов люблю!)...
А этот концепт – попытка ВЫЖАТЬ МАКСИМУМ из идеи взрыволета.

Ничего не развалится. Как раз если бы у нас были тросы и балки – могло развалится. А так у нас работают механизмы, которые под контролем, которые дублированы, которые...
В общем все как раз выходит лучше чем даже думалось в начале.

вроде бы решение было очевидно - расположить пушки ближе к эпицентру и их повысить частоту
тяга остаётся постоянной
точнее как раз тягу нужно будет медленно уменьшать при разгоне, но это уже другой вопрос

Разумеется, большая частота взрывов (лучше меньше да больше) это прекрасно. Но в случае взрыволета это не проходит. В сущности 1 взрыв в секунду – это уже рекордная частота. Но мне она нужна (чтобы все параметры встали в класс "фулл реал").
Так как лететь бомбе уже 1.5 км, то нужна скорость ее выстреливания под 2 км/с.

А как ее достичь для 1-тонного снаряда? Это параметры большой Берты, кажется...
А у меня таких пушек будет не менее 10-и!

[alex_semenov]

Я может быть, что то упустил, так как в данной области являюсь полнейшим дилетантом, но разве  этот "колпачок" из ваты не сомнёт плазмой, раз уж, по вашим расчётам, 19 метровый из не слишком качественного металла рвётся? (извиняюсь, если написал глупость, реально не понимаю данного момента)

Ничего страшного. Я сам все время расчетами пытаюсь извести в себе  "обыденную физику" и никак не могу.
Суть в том, что ядерный взрыв в космосе это не ядерный взрыв в атмосфере Земли.
Здесь, энергия, выделившаяся в огненном шаре, остается атмосфере (падая экспоненциально от эпицентра) и та "размазывает" ее в виде теплового излучения и ударной волны. Выделившаяся в течении наносекунд энергия очень долго еще "гуляет" и рассеивается в атмосфере.
В космосе ядерный взрыв похож на мощную фотовспышку, энергия которая распределяется в несколько расширяющихся со световой и сантисветовой скоростью в виде плотной сферы...
Доли секунды и  все закончилось.
Если это простой ядерный взрыв 90% энергии взрыва –гамма вспышка, плотность которой падает с квадратом расстояния от взрыва (медленней чем в атмосфере там по экспоненте, а здесь по квадрату).
Если это "простой" термоядерный взрыв 80% энергии уносят быстрые нейтроны. Это тоже "удар" энергии, который длится всего доли секунды. Есть еще плаза. Ей обычно достается  ~10% энергии. Она тоже летит быстро (~1000 км/c) и в сущности это тоже всплеск излучения. Поток заряженных частиц, плотность которых тоже падает с квадратом расстояния.
Так вот.
Наша задача – как можно большую часть энергии взрыва передать плазме и как можно меньше оставить гамма и нейтронам. Обычно в боевых боеприпасах такой задачи не ставится. Напротив. Гамма и нейтроны прекрасно устраивают военных. Что в атмосфере, что в космосе (перехватчики боеголовок).
Но у нас другая задача.
Нам надо чтобы энергия взрыва досталась ЗАРЯЖЕННЫМ частицам.
Конечно, всю энергию взрыва мы в энергию плазмы (испарившегося материала заряда) не превратим. Если получится 80-90% - это будет ОЧЕНЬ здорово.
Но все равно останется 10-20% "паразитной" энергии. Нейтроны и гамма.
Это очень много. Если мы рвем 1 Мт бомбу, то в паразитке это эквивалент 100-200 Кт.
И этот взрыв происходит в 1.4 км от нашего бублика.
Все эти нейтроны и гамма беспрепятственно со скоростью света обрушатся на наше кольцо. Все что нас защищает – закон обратных квадратов.
Легко высчитать паразитную энергию приходящуюся на наш щит. И это по сути энергия света (излучения). Там нет импульса, который что-то мнет. Но это тепловой удар.
Он будет заметным. Но засада в том, что выделяется она импульсом. Так гамма-лучи, попав в слой металла создадут на его поверхности "бризантный" эффект. Глубоко не проникнут. Но поверхность абелирует, испарится.
Кстати, на этом и строилась концепция "Орино". На поверхность плиты выливался тонким слоем абелирующий материал (масло?), который испаряясь, защищал плиту от разрушения.
В нашем случае я бы не хотел еще расходовать какой-то материал на абеляцию. Поэтому я решил, что надо РАЗМАЗАТЬ бризантный эффект жесткого излучения.
Как?
Надо пропускать это излучение через множество слоев тонкой фольги. Каждый из слов – прозрачен для этих лучей. В каждом слое задерживается незначительная часть излучения. Бризантного эффекта нет.
Но этой энергии достаточно чтобы раскалить до каления нити накаливания в лампочке данную фольгу  (мы ведь в вакууме! Круче чем в колбе лампы). Раскаленная, скажем, до 1000 К фольга будет эту энергию быстро рассеивать (четвертая степень температуры).
Самое главное. Экран – это экран от излучения.
Притом только той части излучения (узкое кольцо на сфере) которое попало по миделю "бублика". То есть из 10-20% паразитной энергии (не попавшей в плазму) на бублик обрушится опять же не более 10% (~1% в итоге).
Плазма до этого экрана долететь не успевает. Она заряженная и попав в магнитное поле, начинает "тормозить" в поле. И поле, разумеется получает импульс в результате этого торможения.
Обратите внимание. Если экраны принимают только узкий сектор паразитной энергии, то поле принимает практически ВСЮ энергию разлетающейся во все стороны плазмы (даже той, что летит чуть от тора). То есть 0.8-0.9 от всей энергии взрыва и еще 0.65 от этого. Это 60-50% всей энергии взрыва.
А на экран попадает ~1%
Еще раз.
Плазма, которая рвет наш бублик – это почти вся энергия взрыва.
И она будет рвать бублик налегая (сминая) собою поле тора.
Именно поле.
А поле, будет рвать сам тор.
Улавливает?
Кстати плазма, даже если бы и прорвалась на экран, опять же это только  ~10% от всей ее части (кольцо на сфере). Плотность этой плазмы – мизерная.
Даже учитывая, что поле принимает всю плазму, тонна-пол тоны материи для корабля под сотню миллионов тонн- слону дробинка. Ускорение по направлению движения – едва заметное (поэтому разгон до ~0.01c будет длиться почти 2 года). Но удар плазмы происходит быстро. Не так быстро как гамма и нейтронный удар по экрану, но тоже доли секунды. Импульсом. Поэтому пиковое усилие, что рвет бублик - огромное. Это действительно удар, который надо как-то размазать, амортизировать.

[alex_semenov]

Ганс, солнце мое, чего молчите?

А чего говорить-то. Гуру как всегда кидается с экселем на перевес не разобравшись в модели.

Если не я то кто? Это только вы у нас Моцарт, который видит суть вещей играючись.
А я, Сольери... Я музыку познал числом...

Относительное удлинение стального троса под нагрузкой
около 3%

Ну вот! Ай молодца! Все верно. Спасибо! Про удлинение под нагрузкой я как-то забыл.
Действительно, даже если  наш бублик НЕ БУДЕТ иметь специального механизма удлинения, произойдет призабавнейшая вещь, которую нельзя понять "обыденной физикой". Никто двухкилометровые кольца в миллионы тонн массой в космосе не рвал пока.
Смысл в том, что сила инерции просто "не пустит"  силу удара разорвать кольцо. То есть ей будет сопротивляться не упругость кольца, а МАССА кольца.
Улавливает?
Не важно связано кольцо или нет. Импульсу одинаково тяжело придется. Он увязнет, толкая кольцо наружу в его инерции, массе.
Это тяжело уловить.
Поэтому мне так понравилась идея.

А тут достаточно  меньше 0.5%, чтобы саммортизировать.

На самом деле тут конечно не все так просто. Надо рисовать диаграмму события. И вообще оценивать массу вещей. Кстати, выше я хамутнул. Взял 10 000 метров,  а не 1000.
То есть ускорение даже загруженного корабля будет заметным.
В общем, "так просто" задача амортизации не решается.

Кроме того. Читал про стэндфордский тор в воскресенье. Его параметры  близки. А масса радиационной брони близка к массе тормозного топлива. Но конструктора сразу сказали - если тор можно вращать, то броню – нет. Ее масса просто "оборвет мост".
А мне надо вращать все.
Если разгон я еще могу попытаться сделать без вращения тора (хотя два года без гравитации – это проблема. Если бы сократить этот срок...), то столетия в пути без гравитации никак.
Ключевая идея? Корпуса бомб надо использовать НЕ ТОЛЬКО как массу радиационного экрана, но и как  несущий каркас.
В общем, красота получается неописуемая.
Ганс, вам нравится?

Не надо его делать жестким.

не сможете жесткий сделать. Кольцо будет играть просто от нагрева-остывания не меньше, чем от нагрузки от заряженных частиц.

Кольцо не будет играть от температур. Потому что снаружи кольца проходят сверхпроводящий бандаж.
Именно поэтому и нужен отдельный, специальный экран, защищающий кольцо от тепловых перепадов.
Кроме того. Внутри кольца находится город. Он потребляет массу энергии. И ее надо куда-то сбрасывать. Я пока не делал этих расчетов. Но боюсь, придется еще лепить и радиаторы.
Но в любом случае наружная поверхность кольца будет под пристальным контролем экипажа все время. Даже в инерциальном полета, поле кольца будет создавать активный экран против набегающего потока.

Сейчас меня волнует последняя крупная проблема (чтобы концепт замкнулся в первом приближении). Надо подавать в фокус зеркала бомбы с частотой ~1 Герц. А это огромные скорости запуска снарядов.
Я вот думаю. А действительно ли, так необходимо дождаться конца предыдущего взрыва, чтобы запустить очередную бомбу?
Сумасшедшая идея?
А что в этом концепте не сумасшедшее?
 
("-Верблью, а почему у тебя шея кривая? -А что у меня прямое?")

А что если очередной заряд встретит взрыв на расстоянии 900 м? Или даже 300м? В совбодном полете к месту своего подрыва?
Не уж то заряд разрушится?
Специально перерыл прошлогодний спор по межзвездной войне и нашел вот эту работу, спасибо вам...

http://www.tarusa.ru/~alik1/sgs/VOLUME10/NUMBER3/v10n3p5.pdf

У нас чистные взрывы. То есть там мало гаммы и нейтронов.
А плазма - той только надувные шарики лопать!

То есть если мы сможем все же безболезненно запускать бомбы "навстречу взрывам",  то всегда можно иметь 2-3 бомбы "в пути". И скорость запуска снизить до 300 м/с, а частоту взрывов сделать даже больше чем 1 Гц.
Если это получится обосновать, концепт сросся.
Получается такой красивый сплав ряда сумасшествий.
Красивая такая "кузькина мать"

[alex_semenov]

гамма-излучение проходит в глубь многослойного экрана быстро и легко. превращается в тепловое. выведение которого из под слоёв фольги будет затруднено. нет ли здесь проблемы? получается ведь ловушка для гамма и рентгена своеобразная... если поднять температуру фольги до 2-3 килоградусов, то можно уже будет пытаться сливать тепло в фотоэлементы

Надо считать все. Но качественно (на уровне "эврика!")
Гамма и нейтроны будут пробивать фольгу насквозь отдавая ей энергию. Фольга будет греться, размазывая энергию по спектру АЧТ. Конечно это тепло попадет в ловушку. Соседние слои фольги будут друг друга греть. Поэтому я и предложил "вату". Хаотично распушенные в пространстве тонкие нити. Они будут раскалятся именно до КилоКельвинов. Поэтому я и предложил вольфрам, что светится в лампочках накаливания.
Да. Можно будет попробовать часть этой энергии отобрать фотоэлементами.
Хотя главная задача этой нитки - удержать паразитную энергию на пути к тору, который в тени и очень холодный в отельных местах, где сверхпроводник (~ 23 К)
В космосе легко добиться сильных градиентов температур. Мы в гигантском термосе.
Тонкие экраны творят чудеса.
Можно или нельзя рекуперировать эту энергию - вопрос второй. Насколько я понимаю, во время разгона корабля недостатков всяких левых источников энергии на борту не будет. Назову два.
1. Прорывающийся вперед поток плазмы. Сам бог велел снять с него часть энергии.
2. Амортизаторы. У нас механически раскачивающаяся система. Ставь магниты, сердечники и качай энергию напрямую.

[alex_semenov]

Интересный момент - как можно более разнообразные ионы по массе нужны - тогда воздействие на магнитное сопло растягивается по времени и снижает рывок-бризантность подрыва - скорости у ионов будут разные - обратно пропорционально массе ионов.

Очень, интересная мысль! Не знаю насколько применима?
Но огромное спасибо!
Надо оценивать. Скажем, если разница в массе у вас 10, то в скорости разлета ~3.
Легкие частицы 1 км преодолеют за 1000/2500 000 = 0,0004 с, а тяжелые в 3 раза дольше...
0,0012. Реально им понадобится в два раза больше времени (они ведь идут с ускорением, "мягко" останавливаются в поле).
Кстати, отношением масс, можно профилировать форму ударного всплеска.
Другой вопрос, в самой конструкции заряда мы и так сильно связаны используемыми материалами. Там наверняка будет уран 238 (как толкатель) и сконей всего бор. Бор хорош еще тем, что корпус из боранов будет ПРОЧНЫМ. Если я собираюсь вешать кольцо на корпуса бомб – это важно.

Поэтому кроме бомбостволов нужны мелкие стволики-бланкетометы. Они выстреливать должны части бланкета из смеси элементов с таким расчетом, что бы в направлении кольца у гаммы и нейтронов не было шансов попасть в кольцо.

Гм... не очень нравится мне эта идея. Это надо везти с собой еще массу для этой вашей "завесы".
Ганс, вы как-то афишировали на НК работу по взрывлету, где используется снеженская идея размазывать взрыв в струе натрия (кажется).
Нельзя ли ссылочку на нее бросить и сюда?
Чтобы я не рылся на НК?...
Мне тогда эта идея не очень понравилась. Слишком расточительный расход массы. Для межпланетных систем может и годится. Но не для межзвездных. Но я бы все равно сейчас ту работу полистал.

[alex_semenov]

Полез разбираться с ядерными боеприпасами...
Наткнулся на информацию что Тейлор утверждал, что 6 кт/кг – это физический предел "плотности мощности" в термоядерных боеприпасах. Хотя параметры некоторых современных боеприпасов оказываются чуть ПЛОТНЕЕ!
То есть Дайсон в 1968-м году занизил оценку в 6 (!!!) раз.

Пересчитываем среднюю скорость истечения плазмы (при 80% превращении выделившейся энергии в энергию заряженной плазмы):

1 кт/кг    2 587 354 м/с
2 кт/кг    3 659 071 м/с
3 кт/кг    4 481 428 м/с
4 кт/кг      5 174 708 м/с
5 кт/кг      5 785 499 м/с
6 кт/кг      6 337 697 м/с

При оптимальной u/v в  0,6275 (и принятых выше массовых числах) а так же при эффективности магнитного зеркала 65% (одновитковое магнитное зеркал) получаем такую скорость полета взрыволета для разных удельных мощностей зарядов:

1 кт/кг  0,0089с
2 кт/кг  0,0126с
3 кт/кг  0,0155с
4 кт/кг  0,0179с
5 кт/кг  0,0200с
6 кт/кг  0,0219с

Время полета в годах на этих скоростях
(1)А.Центавра 4.5, (2)Барнарда 6, (3) E-Эридан 10,  (4)Цель на 40 св.л.

1   504   672   1119   4477
2   356   475   791   3166
3   291   388   646   2585
4   252   336   560   2239
5   225   300   501   2002
6   206   274   457   1828

Разумеется, я бы не раскатывал губу на 6 кт/кг. Но, скажем, 3 кт/кг можно закладывать в проект уверенно. И вполне реалистично 4 кт/кг.

[alex_semenov]

Заскучали, я смотрю?
Вот интересная информация к размышлению.

Проект Freedom Ship, Корабль свободы.
Комфортабельный плавающий город, экстерриториальный оффшор, который должен был иметь 18 000 постоянных жителей (и вмещал с гостями до 100 000 человек!)

http://ru.wikipedia.org/wiki/Freedom_Ship

http://www.vseneprostotak.ru/2010/04/korabl-apokaliplisa-freedom-ship/

Это многоэтажный город в 25 этажей, длиной 1 км и шириной 300 м.



Если пересчитать, 25*300*1000 = 7500000 м2
На одного (кстати элитарного) жителя этой высокотехнологической экстеритории  приходится всего 417 м2



В случае 2000 м3 на человека (в случае моего корабля) и приняв среднюю высоту потолка 4 м (более чем!) на каждого жителя моего корабля поколений приходится по 500 м2

[alex_semenov]

Насчет вращения брони - а надо ли? Может, сделать двойной каркас - внешний тяжелый, с броней, секционный и с амортизаторами для растяжения. Он качается при взрывах, но не вращается. А внутри (с зазором на амортизацию) вращается (но не раскачивается) жилой тор. Пространства часть потеряем, но нагрузки меньше, и пассажиров не трясет. Сколько там, говорите, ход амортизации по новым расчетам?

Да я думал об этом. Но мне такое решение показалось сложным....
Хотя, если кто-то убедит меня в обратном – я соглашусь.
Надо оставлять табличку "достоинства- недостатки"

Да и пушки лучше не крутить, чтобы кориолисовы силы при движении снарядов не мешали.

Да. Очень верно! Я тоже подумал об этом. Кориолисов силы будут смещать снаряды.

Насчет вольфрамовой ваты - надеюсь на Вашу идею с остроугольным экраном, направленным в сторону взрыва - может, ватой его покрыть? Излучение и плазма распределятся по большей площади, а переизлучение пойдет всей поверхностью (только угол подгадать, чтобы на противоположную сторону тора меньше попало).

Да так все и предполагалось.
Вообще нет разницы КУДА направлен излучающий экран. 100 нс идет облучение. Энергия всаживается в экран из "ваты" (и его подложку –теневой экран из фольги). Он раскаляется в мгновение ока. А потом (до следящего взрыва) она излучает. Это в миллион раз дольше (нано – миллиардная секунды).
В общем, идею с экраном уже нужно просто обсчитывать. Она либо работает, либо нет.

Если нужны радиаторы - имеет смысл сделать их в тени тора по радиусу от точки взрывов (если поток плазмы, идущий через центр тора, не засветит). В этом смысле тоже выгодна невращающаяся оболочка тора.

Совершенно верно. И невращающаяся оболочка здесь так же получается в плюсе. Нет центробежной силы и радиаторы можно делать ажурней.
Все верно.

И так. Давайте подводить баланс.

Если оболочка вращается. Что мы получаем?
А получаем мы простоту конструкции. Посмотрите на эту дуру еще раз:



Я здесь заложил толщину хранилища только для тормозного топлива из расчета что удельная плотность зарядов как у воды 1 т/м2. Когда я рассчитал и разгонное топливо из этой же оценки, то получил диаметр тора уже в 194 метра. Это больше чем у стердфордского тора! 130 м! Я понял что для начала надо уточнить плотность зарядов. И верно. Она где то 5-7 тонн/м2 (но я не закончил сбор информации по боеприпасам).

Там (в торе) 130 метров закладывалось из расчета получить "небо". Простор, который должен радовать глаз...



Я с этим играться не собираюсь. Я думаю что идея "радовать глаз" такой ценой – идиотская (это я комментирую доклад стэндфордской творческой группы). Люди все равно будут знать об искусственности этого "простора". Не думаю что море пустого места для радостного глаза – хороший подарок тем, кто не будет видеть другого мира от рождения до смерти.
Честность – лучшая политика. Поэтом мы им просто предоставим просторные помещения и возможность их перепланировать временя от времени (скажем, на время спортивных игры, перестроить некоторые отсеки под стадионы или вообще перестраивать отсеки через 10-20 лет по новому плану). А привыкать к просторам они будут  в хорошем виртуальном симуляторе.
Я думаю этого достаточно для УМНЫХ людей.

И тем не менее.
Жилой модуль это цилиндр 64 м в диаметре и длиной в почти 100 м (98). А вся труба  - более 6 км в длину массой примерно 3 миллиона тонн. У стендфорцев масса на порядок меньше. Но у меня в трубе вся цивилизация! С промышленностью и ресурсами, а не просто поселение "на отшибе". 300 тонн на человека – я думаю, это может быть даже мало...
И вы предлагаете  этот "состав", даже пускай по магнитным рельсам, пускай и магнитным, со скоростью. ... примерно 100 км/ч? А во время разгона-торможения, еще и создать ему кочки (стук колес? Один удар в секунду?)

Гм...
Заманчиво конечно...

Дело в том, что я собирался каждый модуль снабдить пушкой. То есть 64 пушки. Меньше НЕЛЬЗЯ!  Каждая стреляет 1 бомбу в минуту. Нормальный интервал. Каждая бомба готовится к выстрелу где-то пол часа. Это от извлечения ее из хранилища и до снаряжения, проверки... и  выстрела.
Стрелять я собрался из рельсотрона...
Это дура немалая по длине. 1 тонну толкнуть со скоростью, пускай даже 300 метров – нужна хорошая масса, база...
В общем вся обслуживающая система займет тоже немало. Где-то 30 роботов-погрузчиков работают в хранилище каждого из 64-х отсеков. Слишком много погрузчиков  – накладно по массе. Я полагал, что разборка склада будет идти в каждом модуле от  пушки, по кругу (спирали).
При этом я думал, что в процессе будут учувствовать и люди...
Сами пушки (у них будут длинные рельсы) я хотел поместить в жилых отсеках...
А так их придется выносить за них...
Что бы попасть в зону невесомости нужен какой-то механизм...
Это все масса, масса, масса...

Гм... То что и вращаться и разгоняться ЦЕЛЬНЫЙ тор не может одновременно – об этом я догадывался. Процесс торможения длится пару месяцев. Это можно пережить (в преддверьи нового мира...). А разгон – два года. Уже муторно. Но люди еще полные сил. Только начало пути!
Полет к звездам – занятие недетское. Трудности только мобилизуют и сплачивают...
На что была надежда? Что существа отправляющиеся в этот путь будут адоптированы к невесомости генетически. Это люди звезд. Космические люди. И космос для них дом родной. Возможно, им и тяжесть в пути не понадобится особо.
Но разумеется, такое допущение делает проект не таким привлекательным...

Гм...
А вы знаете? Я готов согласиться на вращающийся центр.

Как версию непременно надо рассмотреть!
Кстати, если что-то движется относительно неподвижного основания, то должно что-то двигаться и в обратную сторону. А здесь нечему...
Я вообще то цельный тор собирался разгонять и тормозить ионными двигателями. Здесь без них тоже, наверное, не обойтись.

Еще.
Центральный поезд все равно будет давить на неподвижный тор из топлива всей своей массой (3 миллиона тонн). И прочность этой конструкции придется придать немалую...
Я собирался использовать корпуса бомб не только как экран, но и как несущий каркас.
Пока бомб много – нагрузка "состава" не важна. Но когда они будут кончаться...
Правда, тогда можно и уменьшить постепенно скорость вращения (массу состава).

У вас есть идеи, как организовать движение состава?
И самое главное - как посчитать издержки?

[alex_semenov]

кстати. Не обязательно, что 3 миллиона тонн будут давить на неподвижные рельсы.
Эти 3 миллиона тонн могут висеть... сами на себе. "На тамбурах".

Чем еще хороша идея? То что при толчках поезд будет именно "подпрыгивать" на рельсах. Не давить на них толчком, а толчком отрываться от "рельс"

[alex_semenov]

Это ВЫ анонсировали эту работу, в КВС-прожекте,
http://go2starss.narod.ru/vzryvnaya_deyterievaya_energetika.djvu
 а я начал её пересказывать, с сомнением насчет того, что вся эта текущая масса жидкого натрия останется неразрывна и защитит стенку от ударной нагрузки. Но одно дело защищать ВСЮ полость, а другое - только кольцо.

Нет-нет. Это само собой. Но кто-то (мне казалось что вы) давал ссылку на какую-то работу еще. Доклад? Там помимо всего прочего был именно взрыволет, как я понял (возможно неверно), "подпружиненный" по-снеженски. Завесой.
Если не вы давали ссылки то кто?
Кот-кот, может вы?