Ядерный двигатель

[Kap]

Владимир Шпирько пишет:
1. Ну Вы сами же и ответили:20МВт в космосе? и без реактора?

1) И чего?
2) При КПД 50 % (вполне достижим у современных СБ) такую мощность можно собрать с 4х гектар СБ.

Владимир Шпирько пишет:
2. ? Да? Где? Когда? Можно ссылочку?

Известнейший девайс вообще-то - тестовая версия РД-0400 с электронагревателями вместо ТВЭЛ. Тяга даже больше тонны.

[Виктор Зотов]

Kap пишет:
2) При КПД 50 % (вполне достижим у современных СБ) такую мощность можно собрать с 4х гектар СБ.

Где такой кпд накопал?

[Kap]

Виктор Зотов пишет:
Где такой кпд накопал?

Вика:

В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4×4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %[13], а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра имени Гельмгольца создали фотоэлемент, использующий линзы Френеля с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 % [14][неавторитетный источник? 22 дня]. В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46 %[15]

[naunau]

По факту максимум у многослойных - 32% (GaInP/GaAs/Ge)
А для косомических гектаров нужны тонкоплёночные, максимум 25% (GaAs).

[Kap]

naunau пишет:
По факту максимум у многослойных - 32% (GaInP/GaAs/Ge)

6 Га.

naunau пишет:
А для косомических гектаров нужны тонкоплёночные, максимум 25% (GaAs).

8 га. Либо применить мозг и использовать тонкопленочные коллекторы и толстую высокоэффективную СБ.

[naunau]

Kap пишет:

naunau пишет:
По факту максимум у многослойных - 32% (GaInP/GaAs/Ge)

6 Га.

naunau пишет:
А для косомических гектаров нужны тонкоплёночные, максимум 25% (GaAs).

8 га. Либо применить мозг и использовать тонкопленочные коллекторы и толстую высокоэффективную СБ.

Простыми СБ рулить будет проблема (6-8 гектар), а у коллекторов СБ нужно держать в фокусе, т.е. схема управления вообще мудрённая выходит. На межпланетных траекториях ещё понятно, но на орбите планет рулить такими площадами будет нереально. Не забываем массу ферм и проводников. Прикинте толщину проводников передающие мегаватты на потребителя. 
Я за ЯЭДУ На солнце пофиг, площади меньше, особенно если допилят капельные холодильники.

[m-s Gelezniak]

https://www.google.ru/search?q=%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5+%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B7%D1%8B+%D1%84%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8F&rls=com.microsoft:ru:IE-SearchBox&ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=ie7&rlz=1I7VASV_ruRU554&gfe_rd=cr&ei=iTJyV8j_LorJYIq5k5gC&gws_rd=ssl

[naunau]

m-s Gelezniak пишет:
https://www.google.ru/search?q=%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5+%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B7%D1%8B+%D1%84%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8F&rls=com.microsoft:ru:IE-SearchBox&ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=ie7&rlz=1I7VASV_ruRU554&gfe_rd=cr&ei=iTJyV8j_LorJYIq5k5gC&gws_rd=ssl

вопрос в том, как эти линзы повлияют на массу тонкоплёночных СБ и совместимы ли они с ТП СБ.
Ещё интересен вопрос: как меняется соотношение кВт на кг СБ по мере роста площади СБ (растёт удельная масса ферм и проводников).

[Vlad_hm]

Предлагались конструкции бескаркасных СБ в космосе.
С соотношением площадь/масса там весьма хорошо.
http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Experiment_q.aspx?idE=155
Конечно, там есть свои проблемы (развёртывания, стабилизации, управления, проводников), но будут ли они сложнее, чем городить ЯЭДУ - вопрос открытый.
По факту - пока просто нет необходимости в таких мощностях, которые можно выжимать с гектар СБ в космосе.
А на нет - и суда нет.

[naunau]

Vlad_hm пишет:
Предлагались конструкции бескаркасных СБ в космосе.
С соотношением площадь/масса там весьма хорошо.
 http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Experiment_q.aspx?idE=155
Конечно, там есть свои проблемы (развёртывания, стабилизации, управления, проводников), но будут ли они сложнее, чем городить ЯЭДУ - вопрос открытый.
По факту - пока просто нет необходимости в таких мощностях, которые можно выжимать с гектар СБ в космосе.
А на нет - и суда нет.

СБ выигрывают у ЯЭДУ до определённой площади, после превышения которой ЯЭДУ оказываются проще и легче. У разных авторов звучат разные цифры, но после 100-200кВт уже начинают смотреть в сторону ядерных источников энергии. Ну и не забываем, чем дальше от солнца, тем его меньше, нужны аккумуляторы, добиться идеального освещения и под прямым углом тоже будет сложно. 
В выше указанном эксперименте "мощность не менее 10 кВт", что на 2 порядка меньше планируемого ТЭМ.

[Kap]

naunau пишет:
Простыми СБ рулить будет проблема (6-8 гектар)

Длинная балка на которой расположено 100 независимых лопастей по 6 соток каждая. У каждой лопасти - привод по одной оси для ориентации на Солнце. Либо забить и смириться с фактическим падением КПД от неоптимальной ориентации и еще увеличить площадь.

naunau пишет:
Не забываем массу ферм и проводников.

Не забываем что 20 МВт нужно для получения 1000 Н тяги. С такой тягой кораблик массой всего-то 1000 (тысячу) тонн разгонится с НОО до отрыва за месяц-два.

naunau пишет:
Прикинте толщину проводников передающие мегаватты на потребителя.

Я ЛЭП на десятки МВт (правда переменного) регулярно вижу - не такая уж и толстая. Основное падение напряжения будет на ЭРД, так что скорее всего силовая цепь будет высокого напряжения но с умеренным током.

naunau пишет:
Я за ЯЭДУ

Человеческий фактор. В обозримом будущем ЯЭУ = строгий контроль со стороны государства и неизбежно непроизводительные расходы на докуентацию чиха и прочую безопасность. Собственно тот самый ядреный буксир в каком там году полетит по плану? А довыведение спутников на ЭРД с питанием от СБ уже реальность.

[Salo]

Kap пишет:
Я ЛЭП на десятки МВт (правда переменного) регулярно вижу - не такая уж и толстая.

Какое напряжение в ЛЭП которую Вы видели?

Kap пишет:  
Основное падение напряжения будет на ЭРД, так что скорее всего силовая цепь будет высокого напряжения но с умеренным током.

Выше чем в самом ЭРД?

[Vlad_hm]

naunau пишет:
У разных авторов звучат разные цифры, но после 100-200кВт уже начинают смотреть в сторону ядерных источников энергии.

Смотреть-то смотрят. Но это всё виртуальные проекты. И разные авторы просто косят траву на полянке своего мнения.

Единственный объект в космосе, требующий по факту достаточно серьёзного энергообеспечения - это МКС, и он более чем покрывается СБ (мощность, реально выдаваемая в сеть, там порядка 50-80 кВт сейчас, емнип).
Просто, надёжно, с запасом.
Очень просто масштабируется.
И все потенциальные проекты новых станций (коммерческие, ЛОС, и прочая) также, рассчитывают именно на СБ. И даже не собираются играться с мирным атомом.
И недаром.
До орбиты Марса СБ будут вполне конкурировать с ЯЭДУ.
А в проектах дальше орбиты Марса мы не увидим проектов, требующих большого энергопотребления ещё ой как долго.

[Kap]

Kap пишет:
скорее всего силовая цепь будет высокого напряжения но с умеренным током.

Протупил. "Малый" ток будет в случае термического разгона рабочего тела или плазменнике с неполной ионизацией рабочего тела (в смысле не все атомы ионизированны) вроде двигателя на Т-слое. Если у каждого атома отрывается по электрону - для тяги 1000 Н требуется ток порядка килоампер если рабочее тело аргон либо цезий. Но не беда - можно набрать желаемую ДУ из нескольких (десятков, сотен) меньших.

Salo пишет:
Какое напряжение в ЛЭП которую Вы видели?

ЭРД как раз нужно высокое напряжение, особенно на разгонных электродах.

[naunau]

Kap пишет:
Длинная балка на которой расположено 100 независимых лопастей по 6 соток каждая. У каждой лопасти - привод по одной оси для ориентации на Солнце. Либо забить и смириться с фактическим падением КПД от неоптимальной ориентации и еще увеличить площадь.

Не забываем, что двигательная установка у нас только с одной стороны. Вертеть кораблём мы не можем, что бы получше солнышку подставляться. При спиральном разгоне вокруг земли КИУМ у вас будет 30% из-за не оптимального освещения СБ и взаимного затенения.

Kap пишет:
Не забываем что 20 МВт нужно для получения 1000 Н тяги. С такой тягой кораблик массой всего-то 1000 (тысячу) тонн разгонится с НОО до отрыва за месяц-два.

что то у вас аж 50кг/кВт выходит, хреновато. У ТЭМ 20кг/кВт обещают. А так да, из начальных 1000т -  580т только топливо и покидание земли через 47 суток. 

Kap пишет:
Я ЛЭП на десятки МВт (правда переменного) регулярно вижу - не такая уж и толстая. Основное падение напряжения будет на ЭРД, так что скорее всего силовая цепь будет высокого напряжения но с умеренным током.

СБ дают маленький вольтаж, соответственно на каждой секции ставим по трансформатору для повышения напряжения, что бы толщину проводников уменьшить.

Kap пишет:
А довыведение спутников на ЭРД с питанием от СБ уже реальность.

Не тот уровень, всего 10-20кВт. До 100-200кВт СБ рулят. Доведут КПД СБ до 100%, будет конкурировать с ЯЭДУ 1МВт уровня.

[naunau]

Vlad_hm пишет:
Единственный объект в космосе, требующий по факту достаточно серьёзного энергообеспечения - это МКС, и он более чем покрывается СБ (мощность, реально выдаваемая в сеть, там порядка 50-80 кВт сейчас, емнип).
Просто, надёжно, с запасом.
Очень просто масштабируется.

Правильно, изучите сколько весит солнечная энергетика на МКС     
считайте массу solar arrey тут там есть табличка в конце. Их 4 штуки. Посчитайте кг/кВт. разделите на возможное увеличение КПД в 3 раза.

[Kap]

naunau пишет:
что то у вас аж 50кг/кВт выходит, хреновато. У ТЭМ 20кг/кВт обещают.

Обещать не значит жениться.

naunau пишет:
из начальных 1000т -580т только топливо

С какого бодуна? Скорость истечения 20 км/с.

naunau пишет:
СБ дают маленький вольтаж

Соедините несколько штук последовательно - будет большой.

naunau пишет:
Не тот уровень, всего 10-20кВт.

Т.е. где-то на порядок больше чем у реально-летавших ЯЭУ?

Еще одна мысль. Для минимизации гравитационных потерь можно накапливать энергию в литий-полимерных АКБ (уже достигнуто 300-400 Вт*ч/кг) либо водород-кислородных топливных элементах, и разгоняться короткими импульсами в перигее.

[Vlad_hm]

naunau пишет:

Vlad_hm пишет:
Единственный объект в космосе, требующий по факту достаточно серьёзного энергообеспечения - это МКС, и он более чем покрывается СБ (мощность, реально выдаваемая в сеть, там порядка 50-80 кВт сейчас, емнип).
Просто, надёжно, с запасом.
Очень просто масштабируется.

Правильно, изучите сколько весит солнечная энергетика на МКС    
считайте массу solar arrey тут там есть табличка в конце. Их 4 штуки. Посчитайте кг/кВт. разделите на возможное увеличение КПД в 3 раза.

Если будет проект энергоустановки на десятки гектар для межпланетной ДУ - то там будут совсем не эти решения.
МКС это проект 80-х, начала 90-х.
Нужно было максимально надёжно, для НОО, с задачами по постоянной переориентации, с максимальной ремонтопригодностью, требованиям по жёсткости и и многое другое, что обусловило массу и сложность (а они на МКС очень сложны) СБ.
Для современных спутниковых систем в зависимости от типа каркаса (жёсткого!) удельная масса на квадрат площади СБ где-то 1,5-1,7 кг.
http://www.federalspace.ru/2011/
Но можно и ещё легче, конечно, если задача будет поставлена именно такая - минимизация массы. Именно потому я привёл планируемые эксперименты по развёртываемым плёночным СБ - они самые выгодные по соотношению масса-площадь. Даже с учётом силового каркаса и проводников.

[Alex_II]

Vlad_hm пишет:
Но можно и ещё легче, конечно, если задача будет поставлена именно такая - минимизация массы.

Для больших полей СБ удельная масса всяко будет ниже. А вот пленочные СБ - штука непрактичная для маневрирующего аппарата, хоть и самые легкие, но КПД у них хреновый, и межпланетный комплекс превратится в эдакую здоровую бабочку помахивающую крыльями при маневрировании... На нормальных СБ жесткость всего этого будет выше, да и "крылья почти наполовину меньше при той же энергетике...

[m-s Gelezniak]

#6689 0   28.06.2016 12:33:47 [TH]Цитата[/TH] m-s Gelezniak пишет: https://www.google.ru/search?q=%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5+%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B7%D1%8B+%D1%84%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8F&rls=com.microsoft:ru:IE-SearchBox&ie=UTF-8&oe=UTF-8&sourceid=ie7&rlz=1I7VASV_ruRU554&gfe_rd=cr&ei=iTJyV8j_LorJYIq5k5gC&gws_rd=ssl вопрос в том, как эти линзы повлияют на массу тонкоплёночных СБ и совместимы ли они с ТП СБ. Ещё интересен вопрос: как меняется соотношение кВт на кг СБ по мере роста площади СБ (растёт удельная масса ферм и проводников).

А зачем там СБ?