Ядерный двигатель

[Alex_II]

pkl пишет:
Знаю. Ну, давай считать. Итак, ЯЭУ у нас 40% кпд. Полупроводниковый лазер - 50%. 0,4 х 0,5 = 0,2%. Столько же, сколько у ядерного лазера, который так активно проталкивает Зверюга. А вот у мазеров кпд 70%. Так что 0,28% кпд. Далее, кпд фотоэлементов - 34,5% максимум:
 https://geektimes.ru/post/276060/
Итого: 0,2 х 0,34 = 0,068. 6,8%. 10 МВт? 10 х 100 / 6,8 = 147,05 МВт. Ну да, много. Но не бог весть что, я начал считать, боялся, гигаватты полезут.

Ну, я бы сказал несколько завышено, но не радикально... КПД лазера думаю не более 40% в реале выйдет, у мазеров - с фокусировкой беда, каких размеров антенну с собой тащить желаете? А вот СБ вероятно будут более эффективными, если их под определенную длину волны лазера затачивать - не менее 40% выйдет... Так что:
40% ЯЭУ (пока мы можем не более 30% с машинным преобразованием), 40% лазер, 40% СБ... Итого - 6,4%... Хе-хе... А ведь сошлось... Я думал не больше 5% выйдет... Правда мы КПД ЭРД не учитываем - но это уж вовсе будет беспредел...

[naunau]

Давайте сначала научимся передавать энергию лазером хотя бы на сотни километров.

[Alex_II]

naunau пишет:
Давайте сначала научимся передавать энергию лазером хотя бы на сотни километров.

О, глас разума появился... Архиверно, батенька... Мы и микроволнами - то от силы на пару километров это делать умеем... А лазером и вовсе кажись не пробовали...

[naunau]

Alex_II пишет:
А лазером и вовсе кажись не пробовали...

пробовали, РКК Энергия в частности проводила успешные эксперименты. тут

Специалисты корпорации оценивали КПД всего тракта в 10-20%, а при использовании "самых современных достижений в лазерной технике и оптоэлектронике имеются все возможности повысить его до 30%".

ну и  Вика

[Alex_II]

naunau пишет:

Alex_II пишет:
А лазером и вовсе кажись не пробовали...

пробовали, РКК Энергия в частности проводила успешные эксперименты. тут

Специалисты корпорации оценивали КПД всего тракта в 10-20%, а при использовании "самых современных достижений в лазерной технике и оптоэлектронике имеются все возможности повысить его до 30%".

ну и Вика

Не, ну я все же о десятках и сотнях киловатт говорил, не о 5 ваттах...

[naunau]

Alex_II пишет:
Не, ну я все же о десятках и сотнях киловатт говорил, не о 5 ваттах...

Главное КПД. А так если с 5 Вт получилось, то и 5кВт дадутся. Мегаватты и гигаватты это конечно совсем другие технологии.

В 2009 году в соревновании НАСА по передаче энергии лазером первое место и приз в $900 тыс. получила компания LaserMotive, продемонстрировав собственную разработку, способную действовать на расстоянии в один километр. Лазер победителя смог передать мощность в 500 Вт на расстояние в 1 км с 10 % КПД.

10% в условиях атмосферы на 1 км.

[Alex_II]

naunau пишет:
10% в условиях атмосферы на 1 км.

О. А мы с pkl  брали 40% в вакууме... Если всего 20% будет - так общий КПД системы рухнет процентов до трех... От тепловой мощности реактора и до киловатт на токоприемнике... Ниже паровоза...

[naunau]

Alex_II пишет:

naunau пишет:
10% в условиях атмосферы на 1 км.

О. А мы с pkl брали 40% в вакууме... Если всего 20% будет - так общий КПД системы рухнет процентов до трех... От тепловой мощности реактора и до киловатт на токоприемнике... Ниже паровоза...

Главное что бы в этом был практический смысл. Например энергетика для пил.станции от радиоактивного ТЭМ, который в таком случае будет находится на безопасном для экипажа расстоянии. 100кВт на МЛОС, учитывая 1МВт эл.мощности ТЭМ.

[garg]

Вообще то, для тех кто в танке - КПД СБ в 35-40% - это для солнечного полиспектрального света. Там проблема что энергия более длинноволнового (красного, ИК ) чем энергия P-N перехода в ФЭП не улавливается - потому что не продлевается энергия фотоэффекта (запрещенная зона), а энергия более коротковолновой части спектра частично уходит в тепло - т.к. электрон поглощает толь столько сколь ко надо на переход, остальное рассеивается.  
Лазер тем и отличается что это узкий спектр. Подбираем ФЭП с поглощением на доли процента меньше энергии фотона лазера и вуаля - КПД растет до 90-95%. Так что на приемке теряется не много - за одно и проблем с перегревом нет - не нужны радиаторы для охлаждения СБ.

Итого на передачу 0,2 на приемку 0,9 = итоговое 18% - уже солидно. Учитывая что рассеивается на тепло 10% энергии - и допстим устойчивые ФЭП держат рабочую температуру до 150-180 градусов - можно с квадратного метра СБ для лазера получать до 15-20 кВт - против 0,45-0,5 у обычных солнечных СБ (каскадных космических) - 30-40 кратный выигрыш по массе. Если мне не изменяет  память - оценка идет 10-15 кг/кВт для СБ. Получаем - 0,25-0,5 кг/К=кВт для лазерных батарей (приемников) . Вот и будет - 25-50 тонн на 100МВт - на электрику для экспедиционного буксира. Сколько там будет по альтернативным решениям для подобной мощности? 

[Alex_II]

naunau пишет:
Главное что бы в этом был практический смысл.

Так вот его я и не усматриваю в этом цирке...

naunau пишет:
100кВт на МЛОС, учитывая 1МВт эл.мощности ТЭМ.

Сто киловатт дешевле с СБ снять, чем нагрузить ТЭМ нахрен не упираюшимся ему тяжелым лазером... А уж в качестве источника энергии для разгона КА - и вовсе ерунда получается... Как раз из-за паровозного КПД...
А безопасное от реактора расстояние - проще организовать поставив реактор на стометровую ферменную конструкцию и прикрыв теневой защитой...

[naunau]

Alex_II пишет:
Сто киловатт дешевле с СБ снять, чем нагрузить ТЭМ нахрен не упираюшимся ему тяжелым лазером... А уж в качестве источника энергии для разгона КА - и вовсе ерунда получается... Как раз из-за паровозного КПД...
А безопасное от реактора расстояние - проще организовать поставив реактор на стометровую ферменную конструкцию и прикрыв теневой защитой...

100 метровая ферма - это доп масса, как и передача энергии по кабелям.  
Посмотрим, что на этот счёт скажет Арсенал. В ТЗ передача энергии лазером не просто так прикручена.

[naunau]

garg пишет:
Если мне не изменяетпамять - оценка идет 10-15 кг/кВт для СБ.

Для небольших СБ до 100кВт с очень перспективными СБ в условиях лаборатории. Для 1МВт соотношение будет хуже.

[Alex_II]

naunau пишет:
100 метровая ферма - это доп масса, как и передача энергии по кабелям.

А лазер со всем хозяйством конечно же ничего не весят?

naunau пишет:
В ТЗ передача энергии лазером не просто так прикручена.

Военным захотелось для чего-то, вероятнее всего. Для рабочего применения - как удаление гланд автогеном через жопу...

[garg]

naunau пишет:
Для небольших СБ до 100кВт с очень перспективными СБ в условиях лаборатории. Для 1МВт соотношение будет хуже.

Из-за больших ферм и толстых кабелей?

Тогда смотите сами - фермы для обычных СБ - на 100 кВт - это 200+ квадратов, с лазерными же узкоспектральными СБ -особо большие не нужны - 20 кВт с метра - на мегаватт надо  всего 50 квадратов против 2000 минимум у обычных. Ну и кабели в блинну так же сократятся сильно (раза в 4-5). А еще есть перспективные силовые кабели с токопроводящими жилами из нанотрубок - проводимость лучше меди на порядок минимум.

[naunau]

Alex_II пишет:

naunau пишет:
100 метровая ферма - это доп масса, как и передача энергии по кабелям.

А лазер со всем хозяйством конечно же ничего не весят?
 

Ферма на 100 метров на концах которой болтаются многотонные конструкции будет тяжелее. Полупроводниковые лазеры имеют КПД 75%, успешно собираются в матрицы, имеют скромный вес. Для охлаждения на ТЭМ будет готовая инфраструктура.
Технология предполагает наличие автономных устройств не имеющих свои значимые энергетические установки. Беспилотники, роботы в зонах ЧС и т.д. тут
Ну и в перспективе передача энергии на землю с орбитальных СЭС, ПРО, КА с фотонными парусами и т.д. 
Любая технология на начальном этапе кажется невзрачной.

[naunau]

garg пишет:

naunau пишет:
Для небольших СБ до 100кВт с очень перспективными СБ в условиях лаборатории. Для 1МВт соотношение будет хуже.

Из-за больших ферм и толстых кабелей?

Тогда смотите сами - фермы для обычных СБ - на 100 кВт - это 200+ квадратов, с лазерными же узкоспектральными СБ -особо большие не нужны - 20 кВт с метра - на мегаватт надо всего 50 квадратов против 2000 минимум у обычных. Ну и кабели в блинну так же сократятся сильно (раза в 4-5). А еще есть перспективные силовые кабели с токопроводящими жилами из нанотрубок - проводимость лучше меди на порядок минимум.

да, чем меньше площадь, тем лучше соотношение кв.м2/кВт

[Alex_II]

naunau пишет:
Полупроводниковые лазеры имеют КПД 75%, успешно собираются в матрицы, имеют скромный вес.

Ну и сколько будет весить лазерный кластер на 100-200 киловатт? А на мегаватт? А каких размеров охлаждение для него будет? От ТЭМ не подойдет - его охлаждение занято реактором, чтобы охлаждать ещё и лазер - надо увеличивать (кстати КПД полупроводниковых вроде 50%, не 75. Откуда инфо, ссылку можно?)

[mihalchuk]

Alex_II пишет:

naunau пишет:
Полупроводниковые лазеры имеют КПД 75%, успешно собираются в матрицы, имеют скромный вес.

Ну и сколько будет весить лазерный кластер на 100-200 киловатт? А на мегаватт? А каких размеров охлаждение для него будет? От ТЭМ не подойдет - его охлаждение занято реактором, чтобы охлаждать ещё и лазер - надо увеличивать (кстати КПД полупроводниковых вроде 50%, не 75. Откуда инфо, ссылку можно?)

Прежде чем развивать свои мысли, лучше сначала подумать, как мыслят в космической отрасли. Материала измышлений достаточно, и пора бы уже привыкнуть. А дело обстои так:
1. Если проводятся какие-то исследовательские работы, то под них подводятся какие-то основания.
2. Основания не проработаны, уровент "А что, если?".А определённость требует денег.
3. В Роскосмосе напрочь отсутствуют признаки фантазии, а отсюда чётко определяется мощность реактора, под который выдвигается данная идея - 250 кВт тепловой мощности, то есть, то, что имеется хоть в какой-то разработке.
4. Машинное преобразование даст максимум 100 кВт электричества но если такой реактор поместить в аппарат, то радиационная защита съест весь профит. А у лазера сопоставимой мощности будет большая расходимость, реальнвй радиус пользования - километры.
5. Ну и отсюда вырисовывается сфера применения - какая-нибудь АМС к Юпитеру или Сатурну. При этом реактор на 100 кВт должен как запитывать собственную установку с РД, так и передавать энергию для РД самой АМС, находящейся на безопасном расстоянии.

[naunau]

Alex_II пишет:

naunau пишет:
Полупроводниковые лазеры имеют КПД 75%, успешно собираются в матрицы, имеют скромный вес.

Ну и сколько будет весить лазерный кластер на 100-200 киловатт? А на мегаватт? А каких размеров охлаждение для него будет? От ТЭМ не подойдет - его охлаждение занято реактором, чтобы охлаждать ещё и лазер - надо увеличивать (кстати КПД полупроводниковых вроде 50%, не 75. Откуда инфо, ссылку можно?)

В изготовленных лазерах достигнуты рекордные значения коэффициента полезного действия 74% и мощности оптического излучения 16 Вт в непрерывном режиме генерации

50% у дешёвых, массового применения. Это как с СБ, у массовых СБ нет 30% КПД.

Если взять лазер  на 0,2Вт и весом 1,85 грамм, экстраполировать на 100кВт, то вес получается 925 кг. Метод плохой и неправильный, но даёт представление о массах.

нагуглился и 100вт вариант 100W
Охлаждение можно взять от ЭРД, которые в момент передачи энергии не должны работать на максимуме.

[naunau]

mihalchuk пишет:
5. Ну и отсюда вырисовывается сфера применения - какая-нибудь АМС к Юпитеру или Сатурну. При этом реактор на 100 кВт должен как запитывать собственную установку с РД, так и передавать энергию для РД самой АМС, находящейся на безопасном расстоянии.

Всё верно, но мыслите далеко. Мыслится у них буксир к ЛОС и возможно его запитка. 

Буксир на маршруте НОО-ЛОС-НОО самую энергозатратную часть траектории находится в области, где тень земли максимальна (до 50% времени на НОО). Яд.ист.энергии позволяет незаморачиваться с ориентаций СБ, вектором выброса массы и центровкой перелётного комплекса у которого СБ постоянно ловят солнце, аккумуляторами и резервом площадей СБ для подзарядки аккумов.