Ядерный двигатель

[Alex_II]

vlad7308 пишет:
Объясните, пожалуйста, какой смысл в бимодальных ЯРД?

Минимизация цены и массы...

vlad7308 пишет:
разве не проще и надежнее иметь на одном аппарате отдельно ЯРД, и отдельно - ЯЭДУ?

Надежнее - да. Но не проще и не дешевле. Реакторов-то выходит два вместо одного...

[pkl]

Alex_II пишет:

vlad7308 пишет:
разве не проще и надежнее иметь на одном аппарате отдельно ЯРД, и отдельно - ЯЭДУ?

Надежнее - да. Но не проще и не дешевле. Реакторов-то выходит два вместо одного...

Каждый из них, по отдельности, проще и дешевле бимодального. А я подозреваю, что и вместе - тоже. Для создания и ЯРД, и ЯЭДУ необходимо соблюсти несколько противоречивых требований. А если перед нами задача создания гибрида, трудности вообще могут стать непреодолимыми.

[Alex_II]

pkl пишет:
Для создания и ЯРД, и ЯЭДУ необходимо соблюсти несколько противоречивых требований. А если перед нами задача создания гибрида, трудности вообще могут стать непреодолимыми.

Не настолько уж они противоречивы - подобную установку еще в 80е проектировали...

[pkl]

Но, насколько мне известно, всё на стадии проектирования и закончилось. А что касается требований - достаточно подробно ознакомиться с характеристиками ЯЭУ, которую делают сейчас для буксира и сравнить их с РД-0410. Увязать всё это в одной конструкции будет ох как не просто!

[vlad7308]

pkl пишет:

Alex_II пишет:

vlad7308 пишет:
разве не проще и надежнее иметь на одном аппарате отдельно ЯРД, и отдельно - ЯЭДУ?

Надежнее - да. Но не проще и не дешевле. Реакторов-то выходит два вместо одного...

Каждый из них, по отдельности, проще и дешевле бимодального. А я подозреваю, что и вместе - тоже. Для создания и ЯРД, и ЯЭДУ необходимо соблюсти несколько противоречивых требований. А если перед нами задача создания гибрида, трудности вообще могут стать непреодолимыми.

угу, примерно так

разумеется, это вопрос инженерный - может получиться дешевле, может дороже
но это вопрос открытый, и далеко не очевидный

сложность (и цена) устройства, совмещающего в себе функции двух других устройств, не равна "сумме сложностей" этих двух устройств
она может быть больше (в том числе и много больше), а может быть меньше

я бы не думал о бимодальных ЯРД-ЯЭДУ установках, не облетав предварительно как следует ЯРД и ЯЭДУ отдельно    имхо разумеется

[Alex_II]

pkl пишет:
А что касается требований - достаточно подробно ознакомиться с характеристиками ЯЭУ, которую делают сейчас для буксира и сравнить их с РД-0410. Увязать всё это в одной конструкции будет ох как не просто!

Естественно - никто же не планировал делать из них гибрид. Такие вещи надо на стадии проектирования (эскизного еще) оговаривать... И естественно что параметры гибрида будут местами уступать специализированным установкам...

[pkl]

vlad7308 пишет:
я бы не думал о бимодальных ЯРД-ЯЭДУ установках, не облетав предварительно как следует ЯРД и ЯЭДУ отдельно    имхо разумеется

И я так считаю. Прежде чем мечтать о бимодяльных ДУ, нам надо по отдельности создать ЯРД и ЯЭДУ. И поэксплуатировать их. И тогда уже делать выводы.

[mark2000]

pkl пишет:
Но, насколько мне известно, всё на стадии проектирования и закончилось. А что касается требований - достаточно подробно ознакомиться с характеристиками ЯЭУ, которую делают сейчас для буксира и сравнить их с РД-0410. Увязать всё это в одной конструкции будет ох как не просто!

Все нормально увязывалось. Машина оптимизировалось под двигательный режим. На энергетическом просто снижалась температура активной зоны. В качестве теплоносителя использовался тот же водород. Большой проблемой было сделать заглушку для сопла, чтобы утечки водорода были невелики. Конструктора долго голову ломали, но решение нашли.

[pkl]

А почему в нынешнем буксире в качестве теплоносителя решили использовать гелий-ксеноновую смесь?

А с радиаторами как было?

[mark2000]

pkl пишет:
А почему в нынешнем буксире в качестве теплоносителя решили использовать гелий-ксеноновую смесь?

А с радиаторами как было?

Гелий-ксенон, конечно лучше, водород использовался, чтобы не усложнять и не утяжелять машину.

На малом энергетическом режиме - 300 кВт, были радиаторы, на большом - 20 мВт, водород просто сбрасывался за борт.. Конструкторам, также немало голову пришлось поломать, что бы сделать безмоментную систему сброса, Но, тоже справились.

[pkl]

Да, но это значит, что  продолжительность работы такой установки ограничена запасом водорода на борту. А он вряд ли будет большим.

В любом случае, по отдельности ЯРД и ЯЭДУ куда проще.

[mark2000]

pkl пишет:
Да, но это значит, что продолжительность работы такой установки ограничена запасом водорода на борту. А он вряд ли будет большим.

В любом случае, по отдельности ЯРД и ЯЭДУ куда проще.

Эта машина разрабатывалась для боевого лазера, поэтому и водород сбрасывался. (После завершения стрельбы лазер никому не нужен.) Для "гражданской" машины естественно потребуются радиаторы. Конструкция реактора от этого не меняется.

Другое дело, что водород не лучший теплоноситель. Поэтому имеет смысл на энергетическом режиме переходить на гелий-неоновую смесь. А это сразу усложнит конструкцию реактора. Так, что может быть Вы и правы - проще будет поставить два реактора. Потери по массе составят около двух тон, но проблем будет намного меньше.

[Mark]

pkl пишет:
А почему в нынешнем буксире в качестве теплоносителя решили использовать гелий-ксеноновую смесь?

 

Оптимальное топливо зависит примерно от двигатели. Так например получаем для :

1-СПД двигатели ксеон или гелий-ксеноновую смесь. Двигатели будуще не имееют, не позволяют использовать полное сечение канала, разогнанные тяжелые ионы ксенона (очень дорогого и редкого газа) вызывают эрозию стенок камеры, для их работы необходимо высокое напряжение. Возможно сделать только до 300 Квт.
2-МПД двигатели будет оптималны водород. Смотрите последние МПД разработки в России, на водород получаем УИ на 10000с. Очень хорошая удельная масса. Так например у ВАСИМР на 200Мвт будет стартова масса только 200 тонн. У ТЕМ-25Мвт (125 тонн) ест 1 до 5.

Думаю что решение НАСА первые полеты на Марс на ЯРД сделать, это логичное решение. Простая конструкция корабля, масса на 500-700 тонн, 3 двигатели (масса на 10-14 тонн), и большая ПН чем на ТЕМ-25Мвт (толко 50 тонн).

Если я посмотрю на раньше разработки, мне очень понравился ядерны двигатель от НПО Энергомаш. Там было 150Мвт, масса на 130 тонн и эквивалентная тяга на 450 кг. Очень много, только пока он не будет.

[vlad7308]

mark2000 пишет:
Другое дело, что водород не лучший теплоноситель. Поэтому имеет смысл на энергетическом режиме переходить на гелий-неоновую смесь. А это сразу усложнит конструкцию реактора. Так, что может быть Вы и правы - проще будет поставить два реактора. Потери по массе составят около двух тон, но проблем будет намного меньше.

вот-вот
что-то в этом духе я и предполагал, критически рассматривая "бимодальные" проекты

да и другие проблемы просматриваются.
теплофизика другая. нейтронные потоки - другие. радиохимия - другая. не-не, нафиг-нафиг
не так уж много весит сам ЯРД, чтоб на этом экономить, совмещая "два в одном"

[vlad7308]

Mark пишет:
 2-МПД двигатели будет оптималны водород. Смотрите последние МПД разработки в России, на водород получаем УИ на 10000с. Очень хорошая удельная масса. Так например у ВАСИМР на 200Мвт будет стартова масса только 200 тонн. У ТЕМ-25Мвт (125 тонн) ест 1 до 5.

Марк, водород сильно неудобен для использования в ЭРД, ибо очень криогенный и летучий
чтобы получить высокий УИ на ЭРД, совсем не обязательно использовать именно водород

[Mark]

vlad7308 пишет:

Mark пишет:
2-МПД двигатели будет оптималны водород. Смотрите последние МПД разработки в России, на водород получаем УИ на 10000с. Очень хорошая удельная масса. Так например у ВАСИМР на 200Мвт будет стартова масса только 200 тонн. У ТЕМ-25Мвт (125 тонн) ест 1 до 5.

Марк, водород сильно неудобен для использования в ЭРД, ибо очень криогенный и летучий
чтобы получить высокий УИ на ЭРД, совсем не обязательно использовать именно водород

vlad7308 я писал что водород для МПД двигатели. Например смотри тоже на ЕРД-01:
 
Магнитоплазмодинамического типа (МПД)
УИ - 4 000 с на N2.
УИ на 10 000 с на Н2
эл мощность 10 кВт, тяга - 0,015 кг; 
 

[vlad7308]

Mark пишет:
 vlad7308 я писал что водород для МПД двигатели.

а что, МПД - это не ЭРД?

Mark пишет:
Магнитоплазмодинамического типа (МПД)
УИ - 4 000 с на N2.
УИ на 10 000 с на Н2
эл мощность 10 кВт, тяга - 0,015 кг; 

при постоянной мощности с ростом УИ тяга должна падать
тяга - 0,015 кг - это для N2 или H2?

[mark2000]

vlad7308 пишет:

mark2000 пишет:
Другое дело, что водород не лучший теплоноситель. Поэтому имеет смысл на энергетическом режиме переходить на гелий-неоновую смесь. А это сразу усложнит конструкцию реактора. Так, что может быть Вы и правы - проще будет поставить два реактора. Потери по массе составят около двух тон, но проблем будет намного меньше.

вот-вот
что-то в этом духе я и предполагал, критически рассматривая "бимодальные" проекты

да и другие проблемы просматриваются.
теплофизика другая. нейтронные потоки - другие. радиохимия - другая. не-не, нафиг-нафиг  
не так уж много весит сам ЯРД, чтоб на этом экономить, совмещая "два в одном"

Да еще не факт, что бимодальный двигатель будет выигрывать по массе.

Дело в том, что он оптимизируется по двигательному режиму, соответсвенно в энергетическом режиме будет проигрывать по КПД обычной ЯЭУ.  А в этом случае придется делать большей площади радиаторы и выигрыш по массе будет не две тонны а меньше. (Возможно даже совсем не будет.)

[октоген]

Я думаю, что бимодальный реактор-это бред, переусложнение с падением надежности. Проще сделать два отдельных оптимизированных реактора, чем сконструировать эту шизу. Не забывайте, что летим на Марс или Луну, оттуда аварийно сесть на Землю не получится.

[Mark]

vlad7308,
про рабочих тел для ЕРД это очень обширная тема. Так например из стати "Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела":

С использованием приведенных выше формул были проведены численные расчеты рабочих характеристик реактивного двигателя для рабочих тел (как водород содержащих Н2, NН3, Н2О, так и водород не содержащих СО2, N2, Не2, Аr). Все расчеты производились для одинаковых термодинамических параметров в камере двигателя, для одних и тех же геометрических размеров камеры и сопла, и баллонов системы хранения и подачи рабочего тела. Полеченные результаты расчета сведены в таблицу 2 и графически представлены на рисунке 4. На рисунке 4 представлены зависимости удельного импульса ракетного двигателя, массы необходимого рабочего тела, массы СХП этого рабочего тела, и суммарной массы СХП, и рабочего тела от рода рабочего тела (проще говоря, от М и к рабочего тела). Из этой зависимости вытекает вывод о преимущественном использовании в качестве рабочих тел веществ с низкой молекулярной массой. Одним из наиболее доступных и широко распространенных веществ с низкой молекулярной массой является молекулярный водород. Здесь же представлена зависимость массы потребного рабочего тела и массы необходимой для его хранения СХП баллонного типа от рода рабочего тела
Из анализа этого графика следует, что по критерию минимальной массы системы хранения и рабочего тела наилучшим рабочим телом является аммиак. Однако следует принять во внимание тот факт, что в случае применения в качестве СХП водорода такой системы хранения как, например, хранение водорода в металлогидридах или в связанном состоянии, суммарная масса такой СХП рабочего тела водорода может быть снижена и станет ниже массы газобаллонной СХП других рабочих тел. Необходимо учитывать тот факт, что в отличие от аммиака, который является химически активным и, соответственно, требует для своих СХП использования дорогих конструкционных материалов и систем предотвращения утечки, и имеет достаточно низкий удельный импульс, не токсичный и не химически активный водород позволяет упростить структуру СХП


СХПРТ = система хранения и подачи рабочего тела;