Ядерный двигатель

[Татарин]

Kap пишет:

Татарин пишет:
Проблема у любых нынешних проектов с солнечными батареями - отношение массы к мощности. Оно ниже, чем для реактора.

Если брать реально-существующие космические реакторы, то выше как раз у СБ. А если реактор перспективный с машинным преобразованием и капельным радиатором, то тогда и СБ на наноантеннах с КПД 80 %.

Разница в том, что реактор заведомо можно сделать, а вот с "наноантеннами" нет даже расчётов ab initio, не говоря уж об лабораторных образцах, и тем более - производстве.

Чтоб совсем ясно: "Лады Калины" с двигателем на 300 лошадей в этом мире нет. И межзвёздного корабля нет.
Но это не значит, что для инженера это равнозначные по выполнимости проекты.
С "Калиной", буде она бы потребовалась, куда проще.

[Татарин]

Vlad_hm пишет:

Татарин пишет:
БольшИе СБ - минимум 100 (для пленочных)

Минимум 100 кг для плёночных СБ для того, чтобы выжать 1 кВт?

Круто, конечно.

Конечно, круто.
Скажем, на МКС - ~16 тонн на 110кВт. А это относительно маленькие батареи, доля конструкции в их массе совсем мала. При масштабировании на мегаватт доля конструкций вырастет непропорционально.

[Татарин]

Alex_II пишет:

Kap пишет:
Причем это касается и электро-ядерных потому что у них те же самые потери.

Вообще моя мечта - это гибрид ЯРД-ЭРД... ЯРД нужен мелкий, на тонну-две тяги, используемый только для того чтоб из гравитационного колодца вылезти... Так что в этом качестве хотелось бы использовать реактор ЯЭУ...

С ЯРД такая фигня как раз, что мелкий он не очень: смысл? 

Масса реактора снизу ограничена критмассой, защитой и системами управления. Как ни уменьшай тепловую мощность, ниже некоторой массы реактор сделать не выйдет.
И напротив: тепловая мощность и удельная тепловая мощность реактора практически ограничена только теплоотводом. 

Если мы нарушаем конвенции ООН, плюём на возможность аварии и пускаем ЯРД ниже стабильной круговой орбиты то нужно сразу брать с этого максимум и стартовать на ЯРД прямо с Земли. 
Если мы не нарушаем конвенции, то даже с НЗО - куда нам так уж особенно спешить?

[Alex_II]

Татарин пишет:
С ЯРД такая фигня как раз, что мелкий он не очень: смысл?

Не разгоняться месяцами в радиационных поясах. Кроме того, это ж не полноценный ЯРД а паллатив на базе энергетического реактора. Если у него УИ хотя бы 300с на воде в качестве рабочего тела и 10-20КН тяги получится - и слава всем богам...

[Татарин]

  

Alex_II пишет:

Татарин пишет:
С ЯРД такая фигня как раз, что мелкий он не очень: смысл?

Не разгоняться месяцами в радиационных поясах. Кроме того, это ж не полноценный ЯРД а паллатив на базе энергетического реактора. Если у него УИ хотя бы 300с на воде в качестве рабочего тела и 10-20КН тяги получится - и слава всем богам...

Не понимаю: а зачем, если 300с мы можем получить и на традиционных метане с кислородом, дёшево и без заморок?

Тогда уж добавить РД и теплообменник, который бы нагревал тот же метан и кислород до относительно безопасных и относительно беспроблемных 400-600С, с последующим сжиганием оных в тепловом сопле с низкими параметрами и импульсом 500-550с. 
Прикол в том, что лёгкий теплообменник можно ставить как второй контур, в "машинную подсистему", до турбины и холодильника, никак не влияя на безопасность реактора и вообще его работу (просто снижая входную температуру и давление на турбине и её электрическую мощу).
Метан и кислород - "тёплые", хранить их можно долго. Получится транспортная система, пригодная для людей.
А зачем разгонять воду-то?

[Alex_II]

Татарин пишет:
Тогда уж добавить РД и теплообменник, который бы нагревал тот же метан и кислород до относительно безопасных и относительно беспроблемных 400-600С, с последующим сжиганием оных в тепловом сопле с низкими параметрами и импульсом 500-550с.
Прикол в том, что лёгкий теплообменник можно ставить как второй контур, в "машинную подсистему", до турбины и холодильника, никак не влияя на безопасность реактора и вообще его работу (просто снижая входную температуру и давление на турбине и её электрическую мощу).
Метан и кислород - "тёплые", хранить их можно долго. Получится транспортная система, пригодная для людей.

Можно и так. Но это ж надо дополнительные баки с криокомпонентами... А вода там и так будет... Впрочем кислород -тоже, так что не особо и много того дополнительного оборудования...

[Kap]

naunau пишет:
Орбитер очень качественный симулятор

Я знаю.

naunau пишет:
Тяга у меня была 18Н

Тьфу ты. Ускорение конечно.

naunau пишет:
1. Выиграем ХС, но проиграем во времени и накопленной дозе радиации.

Не факт. ХС - то же время и можно подумать о дополнительных импульсах как минимум на нисходящей эллипса.

naunau пишет:
2. Планируемый ТЭМ будет летать на ГСО или ОЛО.

Или не будут потому что столкнутся с непредвиденными трудностями на преодоление которых денег уже не хватит. Так помер Венчур Стар, например.

naunau пишет:
Чуть выше писал, что ТЭМ позволит использовать РН на 20т вместо 40т.

Т.е. вместо ТЭМ можно просто сделать двупуск. Вторая РН и буксир совсем не факт что дороже ядерного челнока.

Татарин пишет:
Разница в том, что реактор заведомо можно сделать

Заведомо можно сделать Топаз. Сами посмотрите какая у него удельная мощность.

Татарин пишет:
а вот с "наноантеннами" нет даже расчётов ab initio, не говоря уж об лабораторных образцах, и тем более - производстве.

Лолчто? И еще.

Татарин пишет:
Чтоб совсем ясно: "Лады Калины" с двигателем на 300 лошадей в этом мире нет. И межзвёздного корабля нет.

В огороде бузина, а в Киеве - дядьку

Татарин пишет:
Скажем, на МКС - ~16 тонн на 110кВт.

В теме уже была ссылка на сайт роскосомоса с поверхностными плотностями реальных космических СБ. При КПД даже гражданских батарей 100 кг на кВт там ни как не получится.

[naunau]

Татарин пишет:
Скажем, на МКС - ~16 тонн на 110кВт.

16 тонн на 64кВт, при КПД 15% https://ru.wikipedia.org/wiki/STS-97

Kap пишет:

naunau пишет:
Чуть выше писал, что ТЭМ позволит использовать РН на 20т вместо 40т.
Т.е. вместо ТЭМ можно просто сделать двупуск. Вторая РН и буксир совсем не факт что дороже ядерного челнока.

Т.е. вместо ТЭМ можно просто сделать двупуск. Вторая РН и буксир совсем не факт что дороже ядерного челнока.

Сегодня 1 РН на 20 тонн стоит 60+млн $, если ТЭМ сможет сделать хотя бы 3 рейса, то экономия 120млн $. Вряд ли ТЭМ будет столько стоить. Просьба не путать стоимость разработки со стоимостью ТЭМа. Кроме того, если сделать ТЭМ одноразовым и оставить в качестве энергоустановки КА, то это 1МВт доступный ПН никакие двупуски не позволят достичь.

Kap пишет:
Не факт. ХС - то же время

Нет, экономия ХС - это экономия топлива, а не времени.

Kap пишет:
можно подумать о дополнительных импульсах как минимум на нисходящей эллипса.

это ещё зачем ?

[naunau]

Alex_II пишет:

Татарин пишет:
С ЯРД такая фигня как раз, что мелкий он не очень: смысл?

Не разгоняться месяцами в радиационных поясах. Кроме того, это ж не полноценный ЯРД а паллатив на базе энергетического реактора. Если у него УИ хотя бы 300с на воде в качестве рабочего тела и 10-20КН тяги получится - и слава всем богам...

Важность радиационных поясов (РП) для КА с ДМТ сильно преувеличена, т.к. траектории выведения можно проложить через области где РП отсутствуют (наклонения от 65 до 90гр) или через области с минимальным количеством заряжённых частиц, с энергиями менее 1MeV (можно защититься 1 мкм свинца(протоны)). Что бы избежать частиц с энергией >=400MeV (которые могут проникнуть 143 мм свинца) требуются наклонения от 40 до 90гр. Естественно, что стратегия выведения зависит от целевой орбиты.
 
 
Также в зависимости от наклонения изменяется протяжённость РП, а также плотность частиц, которая может изменяться на 7-8 порядков.

Спойлер

 

[свернуть]

 
Например, если лететь с нулевым наклонением, столь любимым местными обитателями, то протяжённость РП, плотность и энергия будут максимальными. При наклонении 50гр, протяжённость РП (>=1MeV) 1-2 радиуса земли, плотность 10-100 частиц. А при наклонении 0 градусов РП простираются на 10-20 радиусов земли, плотность частиц на 6 (!) порядков выше.
 
В этом плане Восточный и Байконур расположены очень удачно, потому что, позволяют запускать КА с ДМТ на наклонения с минимальным воздействием РП. Экваториальные же космодромы наоборот, максимально неудобны в плане радиационного воздействия, при этом накопленная доза будет отличаться на порядки.
 
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_Allen_radiation_belt

[Kap]

naunau пишет:
Сегодня

РН на 20 тонн существует и не одна. А вот ТЭМ в каком там году обещают? В 2030?

naunau пишет:
если ТЭМ сможет сделать хотя бы 3 рейса, то экономия 120млн $. Вряд ли ТЭМ будет столько стоить.

С чего бы ему не стоить если там одна только активная зона из урана 90 % обогащения?

naunau пишет:
Просьба не путать стоимость разработки со стоимостью ТЭМа.

Стоимость разработки уже не надо оплачивать?

naunau пишет:
1МВт доступный ПН

Нафига он ей?

naunau пишет:
Нет, экономия ХС - это экономия топлива, а не времени.

Времени. V=a*t.

naunau пишет:
это ещё зачем ?

Для ускорения.

[naunau]

Kap пишет:
Для ускорения.

Ускорятся нужно в перигее.

Kap пишет:
Нафига он ей?

ДЗЗ

Kap пишет:
Стоимость разработки уже не надо оплачивать?

Не разводите флуд. Стоимость разработки и стоимость единицы продукции разные вещи, хоть и взаимосвязанные. Стоимость разработки микропроцессоров по технормам 14нм стоит 6-14млрд $, а стоимость 1 процессора 100-1000$.

Kap пишет:
С чего бы ему не стоить если там одна только активная зона из урана 90 % обогащения?

Уран стоит "копейки" на фоне турбомашины и самого реактора.

Kap пишет:
РН на 20 тонн существует и не одна. А вот ТЭМ в каком там году обещают? В 2030?

Речь идёт об наличии смысла в многоразовом межорбитальном буксире(ММБ). Смысл есть, т.к. РН на 20т существенно дешевле РН на 40т.

P.S.Накидал быстро программку для расчёта ХС и времени её набора, по Циолковскому. Могу выложить.

[naunau]

Kap пишет:
Нет, экономия ХС - это экономия топлива, а не времени.
Времени. V=a*t.

Не путайте ХС и скорость КА. Например КА находится на НОО и имеет скорость 7,8км/с, вы ему прибавляете ХС 3,9км/с (ГСО) и имеете скорость КА 3 км/с. Парадокс, ускоряясь вы уменьшаете орбитальную скорость, но прибавляете кинетическую энергию.

[Татарин]

Kap пишет: 

В теме уже была ссылка на сайт роскосомоса с поверхностными плотностями реальных космических СБ. При КПД даже гражданских батарей 100 кг на кВт там ни как не получится.

Масса конструкций критична. И чем больше мощность СБ - тем большая доля массы приходится на конструкции, СБ - чем больше, тем тяжелее на кВт (у реактора, к слову, наоборот).
Не понимаю, почему всегда и везде людьми подразумевается линейная зависимость, когда она, вообще, в природе и технике - наиредчайшее исключение?

[Alex_II]

naunau пишет:
Важность радиационных поясов (РП) для КА с ДМТ сильно преувеличена, т.к. траектории выведения можно проложить через области где РП отсутствуют (наклонения от 65 до 90гр)

Ну, это уже сильно через жопу... Кроме того двигатель с тягой в пару тонн резко сокращает время выхода КА с маршевыми ЭРД на отлетную траекторию...

[Alex_II]

Татарин пишет:
И чем больше мощность СБ - тем большая доля массы приходится на конструкции,

А не наоборот? Почему это с увеличением мощности СБ больший процент массы на конструкции -то? У ракет как бы наоборот - чем больше ракета. тем отношение сухой массы к заправленной больше...

[naunau]

Alex_II пишет:

naunau пишет:
Важность радиационных поясов (РП) для КА с ДМТ сильно преувеличена, т.к. траектории выведения можно проложить через области где РП отсутствуют (наклонения от 65 до 90гр)

Ну, это уже сильно через жопу... Кроме того двигатель с тягой в пару тонн резко сокращает время выхода КА с маршевыми ЭРД на отлетную траекторию...

А в чём проблема то ?    Если сильно нужно нулевое наклонение (ГСО), то уменьшать наклонение энергетически выгоднее как можно дальше от земли(непосредственно на ГСО). Мы всё равно так и делаем из-за расположения космодромов. Луна нас например интересует сейчас именно на полярной орбите, для межпланетных перелётов нулевое наклонение также необязательно, хоть с полярной лети.
Химические двигатели (ДБТ)  уже выжаты как лимон в технологическом плане. ЯРД даст нам 800-1000с, что конечно хорошо, но они наиболее интересны на этапе выведения на НОО, выше они сразу проигрывают ЭРД. У ЭРД непочатый край для развития и модернизации, и они самое главное - многоразовые. Поэтому химия для вывода на НОО, многоразовые ЭРД для дальнейших полётов. Многоразовые буксиры замечательно решают проблему РН СТК.

[Kap]

naunau пишет:
Ускорятся нужно в перигее.

Не обязательно.

naunau пишет:
ДЗЗ

Боевым лазером?

naunau пишет:
Не разводите флуд. Стоимость разработки и стоимость единицы продукции разные вещи, хоть и взаимосвязанные. Стоимость разработки микропроцессоров по технормам 14нм стоит 6-14млрд $, а стоимость 1 процессора 100-1000$.

Заходите когда ядерные буксиры станут выпускать хотя-бы серией в 100+ штук. До того вкладом разработки в стоимость этого изделия пренебрегать нельзя.

naunau пишет:
Уран стоит "копейки" на фоне турбомашины и самого реактора.

А еще радиатора. Которому работать с горячим гелием судя по всему. Дешевизна так и прет

naunau пишет:
Не путайте ХС и скорость КА. Например КА находится на НОО и имеет скорость 7,8км/с, вы ему прибавляете ХС 3,9км/с (ГСО) и имеете скорость КА 3 км/с.

Я ни чего не путаю. Ускоряться вам придется именно время набора ХС.

Татарин пишет:
Масса конструкций критична. И чем больше мощность СБ - тем большая доля массы приходится на конструкции, СБ - чем больше, тем тяжелее на кВт (у реактора, к слову, наоборот).

Т.е. для СБ утяжеление несущей фермы (которого может и не быть) учитываем а для реактора той же фермы но с радиаторами - нет? Круто, че.

[naunau]

Alex_II пишет:

Татарин пишет:
И чем больше мощность СБ - тем большая доля массы приходится на конструкции,

А не наоборот? Почему это с увеличением мощности СБ больший процент массы на конструкции -то? У ракет как бы наоборот - чем больше ракета. тем отношение сухой массы к заправленной больше...

нет, т.к. чем больше длина конструкции, тем большая нагрузка на основание (крутящий момент, рычаг и т.д.). Даже обычные возмущения в виде неравномерности гравитационного поля земли постепенно разломают конструкцию из-за недостаточной жёсткости

[Kap]

naunau пишет:
чем больше длина конструкции, тем большая нагрузка на основание (крутящий момент, рычаг и т.д.).

Дооо... при ускорениях порядка 0.001 м/с2 нагрузки на конструкцию будут просто гигантские...

[naunau]

ap пишет:
Не обязательно.

в вашей концепции - ОБЯЗАТЕЛЬНО.

Kap пишет:

naunau пишет:
ДЗЗ

Боевым лазером?

Эффективность дистанционного зондирования земли ОЧЕНЬ сильно зависит от расстояния (в 4-й степени) и мощности.

naunau пишет:
Заходите когда ядерные буксиры станут выпускать хотя-бы серией в 100+ штук. До того вкладом разработки в стоимость этого изделия пренебрегать нельзя.

Речь идёт о развитии технологий ядерных установок в космосе, отдача от этих исследований уходит на столетия вперёд и с годами сводится к нулю. СБ и атом имеют свои плюсы и минусы в соответствующих областях. ТЭМ можно сделать уже сейчас (с панелями), СБ со сверхвысоким КПД ещё нужно изобрести и не факт, что изобретут.
В технологии капельных холодильников нет ничего фантастического и при необходимости их сделают, причём в самых разных вариациях в плане геометрии, материалов, температуры и т.д.

Kap пишет:
Т.е. для СБ утяжеление несущей фермы (которого может и не быть) учитываем а для реактора той же фермы но с радиаторами - нет? Круто, че.

Это для вас новость ? что кВт/кг у яд. реакторов растут по мере увеличения их мощности ? холодильник у ТЭМа далеко не самая тяжёлая часть, и её площадь на порядок меньше СБ аналогичной мощности.
 
картинка

http://knts.tsniimash.ru/ru/src/mat/kaplia3.pdf
+ МАИ Коротеев АА