http://www.i-r.ru/show_arhive.php?year=2005&month=12&id=1133
достижимая плотность энергии более чем на порядок превышает энергоемкость водород+кислород. В космосе идеальные условия для маховика: невесомость, вакуум, низкие температуры для сверхпроводящих магнитов, кроме того сама конструкция достаточно проста и дубова.
Думаю, самой удачно конструкцией корабля была бы связка: солнечные батареи-супермаховик-ЭРД. СБ могли бы месяцами раскручивать маховик, пока корабль находится на планетарной орбите. В начале полета, значительная часть энергии маховика сбрасывается на сверхмощную тягу ЭРД для быстрого покидания гравитационного колодца планеты, остальная часть полета проходит в режиме малой тяги, когда можно запитываться большей частью или полностью от СБ.
Дите, ты бы поучило механику, а? НЕВОЗМОЖНО перекрыть топливную пару мономатериалом, потому что энергия связи в топливной паре - ВЫШЕ. Ну, в данном случае - сопоставима. Какая, блин, замена ядерного реактора - даже вопросов нету, что у последнего энергоемкость на 2-3 порядка выше, чем может дать ЛЮБАЯ химия - в том числе супермаховичные системы.
---
Название темы неудачное. ЯР здесь ни к месту. Насчёт достижимой плотности энергии на супермаховиках, в-принципе, правильно. Но практически-то засада в КПД отбора, ещё Гулиа об этом писал.
Есть простой, как гвоздь, ответ.
Довольно много денег вгрохано в разного рода маховики для транспорта. И как накопители для рекуперации энергии торможения, и для "озеленения" городского транспорта. Внимание, вопрос: каков лучший результат по дальности поездки на исключительно запасённой в маховике энергии? А как эта цифра в сравнении с поездкой на штатном движке со стандартной заправкой на ближайщей АЗС?
ЦитироватьЕсть простой, как гвоздь, ответ.
Довольно много денег вгрохано в разного рода маховики для транспорта.
При чём здесь маховики для транспорта? Речь о супермаховиках.
Цитироватьбудет выглядеть супермаховик будущего — недосягаемый cуперчемпион
ЦитироватьА то, почему о применении суперкарбона для супермаховиков не упоминают в печати, меня только радует. Так обычно бывает, когда на подходе важный, я бы сказал, стратегический проект и знать о нем конкуренту не обязательно. А теперь благодаря нашей публикации, об этом знать будут все, кому надо!
супер-ссылка!
Понятно. Смотрим Википедию: http://ru.wikipedia.org/wiki/Супермаховик
Смотрим)
ЦитироватьЗначимость предмета статьи поставлена под сомнение.
Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в статье значимость её предмета. В противном случае статья может быть удалена. Подробности могут быть на странице обсуждения
.
Как ни странно в обсуждении тоже всплыло слово супер.
Тогда выключаем комп, идём в научно-техническую библиотеку, просим труды проф. Гулиа, читаем и удивляемся :wink:.
Приводите цитаты, аргументируете, пробуете удивить.
Цитаты о чём, простите? Доказывать эффективность супермаховиков (а тем более дивайсов будущего, с намоткой на основе нанотрубок) на пальцах? Это физика, а не поэзия - там одни расчёты.
Если в общих чертах: предел энегроёмкости цельного маховика определяется механической прочностью материала. Даже для десятки по Моосу предел невелик. Заменив материал на намотку, получаем принципиально иные цифры. Подвесив чудо в ваккуме на магниты, получаем аккумулятор энергии высочайшей плотности.
Дебилушко, ты сначала пойми что такое энергия межатомной связи, а потом уже лезь пиписьками мериться.
Какой бы не был суперкарбон, количество запасемой в нем энергии определяется прочностью межатомной связи углерод-углерод в самой нагруженной точке. Ну НЕ МОЖЕТ материал запасти больше, чем суммарная прочность связей в нем - он просто распадется на отдельные атомы и все. Более того, при предельном нагружении возрастает роль всяких туннельных эффектов и прочей стохастики - потому что есть предпосылки для развития разрыва. Поэтому все эти теоретические сотни ГПА - они никак с реальностью не связаны. Десять ГПА - да, может быть. Сейчас вроде бы достигнуто 7 на нанотрубках. Сто - НННШ.
Берем эти 10 ГПА и делаем из них колечко. Напряжение в колечке...
энергия E
масса m
сила F
ускорение a
плотность ro
напряжение s
давление P
радиус R
толщина d
площадь S
объем V=S*d
E=m*v*v/2 найдем допустимую скорость. центробежное ускорение a=v*v/R;
Центробежные силы действующие на маховик F=m*a; вызываемое ими давление P=F/S
Вызываемое им напряжение в маховике s=P*R/d -> s=P*R/d=(F/S)*(R/d)=(m*a*R)/V=ro*a*R;
центробежное ускорение a=v*v/R =s/(ro*R)-> v*v=s/ro;
Значит энергия, запасаемая в маховике Е=m*s/(ro*2). Соответственно в единице массы s/(ro*2)
Напряжение - 10 ГПа, 10^10 паскалей. Плотность - 1500 кг/м3.
Плотность энергии - 2.2 КДж/кг. В ДЕСЯТЬ РАЗ меньше, чем у бензина в расчете на топливо, в 8 раз меньше, чем у водород-кислородного топлива в расчете на общую массу.
Конечно, при росте прочности количество энергии растет линейно. Т.е. достаточно поднять прочность в 10 раз - и будет лучше водорода (правда надо еще учесть, что водород в отличии от СМ сбрасывается). Где материал с прочностью 100 ГПа? Реальный, а не придуманный, конечно.
Цитаты трудов на которые Вы ссылаетесь.
Без формул, но с картинками, и поэтично.
Так чтобы удивить супермаховиком, а не обилием расчётов.
Или топик предназначен для посылания в.... библиотеку?
Топик предназначен для того, чтобы обсудить идею YuZeR'а. hcube привел возражение - тут надо подумать. Я пока не увидел, как учтена энергия межатомных связей.
ЦитироватьПриводите цитаты, аргументируете, пробуете удивить.
А чему там удивляться? ;) Плотность энергии все равно ниже, чем в случае горения.
Давайте посчитаем. Горение водорода в кислороде с образованием жидкой воды: 286 кДж/моль. 1 моль воды -- 18 г. Итого 16 МДж/кг.
Это явно хуже чем 1.8 МДж/кг (почти в 9 раз).
Теперь посчитаем маховик. Энергия маховика E=I
О, пока писал hcube посчитал. :)
Так что с супермаховиком пока проблемы.
ЦитироватьЯ пока не увидел, как учтена энергия межатомных связей.
Можно, например, посчитать так. Энергия образования одноатомного газообразного углерода из графита -- 717 кДж/моль = 60 МДж/кг. Это и должен быть теоретический предел запасенной в маховике из нанотрубок энергии.
Multiwalled carbon nanotubes have the highest tensile strength of any material yet measured, with labs producing them at a tensile strength of 63 GPa, still well below their theoretical limit of 300 GPa
63? Еще чутьчуть и уже космический лифт. В топку маховики
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=811
Устройство (материал)
Плотность энергии КВт*час/кг без учета КПД и массы двигателя*
КПД, %
Плотность энергии КВт*час/кг с учетом КПД
Водород
38.0
50-60
20.0-23.0
Бензин
13.0-14.0
25-30
3.25-4.2
Свинцово-кислотный аккумулятор
0.025-0.04
96-98
0.02-0.039
Гидроемкость
0.0003
64
0.0002
Стальной маховик
0.05
96-98
0.049
Маховик из углеродного волокна
0.215-0.5
96-98
0.21-0.49
Маховик из кварцевого стекла
0.9
96-98
0.88
Кольцевой маховик
1.4-4.17
96-98
1.36-4.0
Сжатый воздух
2 (на 1 м3)
30-40
0.6-0.8
"На базе нанотехологии разработано углеродное волокно невероятной прочности – на несколько порядков прочнее стали. Подобные разработки открывают неограниченные возможности для кольцевых супермаховиков с концентрацией энергии до 50 кВт•ч/кг и выше, что превышает показатели, например, водорода, как самого энергоемкого на сегодняшний день (См. табл. 1) материала."
Похоже, Гулиа опечатался на порядок.
Но даже с 50 кВт•ч/кг, все равно больше чем у водорода у которого проблемы с доставкой, хранением и тд.
Цитироватьhttp://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=811
Занятная таблица - почему-то указаны самые тяжелые аккумуляторы (свинцовые имеют самые низкие показатели массы к энергии, литиевые намного лучше) и совсем нет суперконденсаторов и некоторых других интересных типов энергонакопителей, и для водорода цифра вероятно не учитывает массу бака и тп.
В принципе супермаховиков в природе масса - это нейтронные звёзды.
И они реально могут конкурировать и даже превосходить возможности ядерной энергии. В данной теме достаточно использовать маленький кусочек нетройной звезды или стабильный супертяжёлый элемент таблицы Менделеева.
В принципе супермаховиков в природе масса - это нейтронные звёзды.
И они реально могут конкурировать и даже превосходить возможности ядерной энергии. В данной теме достаточно использовать маленький кусочек нетройной звезды или стабильный супертяжёлый элемент таблицы Менделеева.
ЦитироватьПлотность энергии - 2.2 КДж/кг. В ДЕСЯТЬ РАЗ меньше, чем у бензина в расчете на топливо, в 8 раз меньше, чем у водород-кислородного топлива в расчете на общую массу.
Поправка: 2.2
МДж
И сравнивать, конечно, нужно с топливной
парой (бензин/кислород, например).
Но по сути ты, конечно, прав абсолютно.
Энергия химических связей звучит хорошо, но окончательно пока не убеждает. Представим себе, что маховик после раскрутки не выдержал и распался на отдельные атомы. При этом совершена работа и линейная скорость обода, понятно, уменьшилась. Намного ли? Длина пути, на котором совершается работа против сил сцепления оч небольшая.
Другой случай. Полностью раскрученный маховик. Атомы в ободе максимально растянуты. То есть работа против сил сцепления УЖЕ совершена? А ведь еще есть и кинетическая энергия.
Еще хочу добавить к сказанному. Кинетическая энергия обода - это еще не вся энергия маховика. Еще есть потенциальная энергия растянутого напряженного материала. При съёме энергии с маховика, когда маховик замедляется, и обод сжимается эта потенциальная энергия переходит в кинетическую.
"распад на атомы" = испарение, в первом приближении. Это примерно и будет максимум того, что можно запасти.
В принципе, атом должен покинуть поверхность с ненулевой скоростью - надо решать систему энергия связи-кинетическая энергия (шестая/двенадцатая и вторая степень от смещения вроде, плюс-минус; будет некий максимум (а-ля переходное состояние) определяющий остаточную энергию), но порядок величин будет тот же - никак не ядерный.
ЦитироватьЕще хочу добавить к сказанному. Кинетическая энергия обода - это еще не вся энергия маховика. Еще есть потенциальная энергия растянутого напряженного материала. При съёме энергии с маховика, когда маховик замедляется, и обод сжимается эта потенциальная энергия переходит в кинетическую.
Этой энергией можно принебречь.
Нельзя вообще-то... :roll: Всё зависит от материала - энергия вполне может быть сравнима с кинетической - смотря где упомянутый максимум живёт.
В принципе, если супермаховик поместить в достаточно сильное магнитное поле, направленное извне к центру, то раскрутить его можно до скоростей превышающих энергию химических связей материала.
ЦитироватьВсё зависит от материала - энергия вполне может быть сравнима с кинетической - смотря где упомянутый максимум живёт.
Ядерный порядок величин все равно не получается - энергия разрыва молекулы (которая определяет прочность материала) меньше энергии развала ядра.
И даже то что в реакторах обычно выгорает далеко не все топливо, все равно не меняет ситуацию.
ЦитироватьЦитироватьЕще хочу добавить к сказанному. Кинетическая энергия обода - это еще не вся энергия маховика. Еще есть потенциальная энергия растянутого напряженного материала. При съёме энергии с маховика, когда маховик замедляется, и обод сжимается эта потенциальная энергия переходит в кинетическую.
Этой энергией можно принебречь.
Так это и есть та пресловутая энергия химических связей, типа недосягаемый максимум :wink:
ЦитироватьТак это и есть та пресловутая энергия химических связей, типа недосягаемый максимум :wink:
Нет конечно - если вы сумеете сделать ядро макроразмера и из него изготовить маховик, то естественно предел прочности будет определяться не электростатикой химических связей а атомными силами, которые на несколько порядков больше.
ЦитироватьНет конечно - если вы сумеете сделать ядро макроразмера и из него изготовить маховик, то естественно предел прочности будет определяться не электростатикой химических связей а атомными силами, которые на несколько порядков больше.
Я и не сравниваю маховик с реактором, просто разбираюсь с задачкой.
А что, атомные ядра всегда круглые или можно сделать вытянутое?[/size]
Есть еще такая бредовая идея: Тунель вдоль экватора,вокруг земли.Из тонеля откачен воздух,в тонеле кольцевой маховик подвешен в магнитном поле,раскручиваем,переменным электромагнитным полем,до тех пор пока центробежная сила уравновесит силу притяжения,убираем магнитное поле за не надобностью,получаем идеальный маховик с не ограниченным выбегом.На раскрутку используем энергию молний,которые вдоль экватора в изобилии,накапливаем энергию,снимаем индукционно или еще как...
некрофилия, но так приятно ;)
поднял же кто то мою любимую тему.
и так: в ТОПКУ СУПЕРМАХОВИК.
начинаем обсуждение КИНЕТИЧЕСКОГО накопителя.
на почти линейной поверхности или с малым закруглением, где силы на разрыв ничтожны или ими можно пренеречь, разгоняем тяжелое тело. вопрос, скока там Мв можно запасти. если разогнать 10 тонн железа андронным коллайдером?
Цитироватьна почти линейной поверхности или с малым закруглением, где силы на разрыв ничтожны или ими можно пренеречь, разгоняем тяжелое тело. вопрос, скока там Мв можно запасти. если разогнать 10 тонн железа андронным коллайдером?
Pioneer найдите тему про "Поезд в космос", там "всё это" обсуждалось довольно детально. :)
Цитироватьнекрофилия, но так приятно ;)
поднял же кто то мою любимую тему.
и так: в ТОПКУ СУПЕРМАХОВИК.
начинаем обсуждение КИНЕТИЧЕСКОГО накопителя.
на почти линейной поверхности или с малым закруглением, где силы на разрыв ничтожны или ими можно пренеречь, разгоняем тяжелое тело. вопрос, скока там Мв можно запасти. если разогнать 10 тонн железа андронным коллайдером?
Прежде всего надо выяснить, сколько энергии на эти 10т надо будет потратить, если вспомнить, что коллайдер разгоняет считанные атомы и сколько он на это требует энергии... :shock:
только бредовые идеи!На геостационарной орбите,пристыковываем спутник к спутнику,до тех пор пока кольцо из спутников,обогнув землю, замкнется.Для надежности кольцо надо будет сделать пожесче...Затем спускаем трос от кольца до земли,получаем лифт на орбиту!Нет таких материалов?Дорого?Зато интересно! :) Только есть загвоздка,надо будет организовать ДВА лифта на обоих концах диаметра кольца и работать они смогут только одновременно при одинаковых массах грузов,что тоже весело!
О, идея! А давайте сделаем супер-пупер маховик из... РЕЗИНЫ! :lol: Он будет раскручиваться, растягиваться и запасать все больше и больше энергии! :P
А еще можно сделать супермаховик из суперконденсаторов! :D
Теперь мы с дядей Федором вдвое больше сена запасем! (С) :lol: