Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[Shin]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

[Верный Союзник с Окинавы]

Ну что же, я рад что как минимум для полётов в дальний космос аппарат типа Нуклона не вызывает у здешней публики возражений 

Странно возражать очевидному. В дальний космос и сейчас летают на РИТЭГ. Если нужна мощность побольше то остается только реактор. Осталось только определить задачу которая требует 200 кВт в дальнем космосе. Это точно будет очень дорогая миссия которая сожрет бюджет десятка обычных миссий к дальним планетам. И она будет зависеть от непроверенных технологий. Достаточно течи теплоносителя в одном стыке что бы миссия завершилась провалом. Поэтому американцы и не стали вкладывать деньги в JIMO. Хотя лучше бы в него чем в SLS.

И чем он лучше SLS?

[Верный Союзник с Окинавы]

А чё гадать? Передумают ещё не раз. 

И американцы нас ещё ни одним таким прожектом порадуют.

[telekast]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

Скорее всего. Принцип тепловой трубы. Используется фазовый переход теплоносителя. Применяются в космосе ХЗ с каких времён. Описанны в монографии Воронина "Системы кондиционирования летательных и космических аппаратов"(или както очень похожее название, давно было).
ИМХУ

[polar]

И чем он лучше SLS?

SLS очень дорогой и не несет новых технологий. И бесполезным станет если старшип Маска будет успешно летать. Если Сенат хотел сохранить рабочие места, то можно было придумать задачу которая хотя бы принесла новые технологии.

[Верный Союзник с Окинавы]

И чем он лучше SLS?

SLS очень дорогой и не несет новых технологий. И бесполезным станет если старшип Маска будет успешно летать. Если Сенат хотел сохранить рабочие места, то можно было придумать задачу которая хотя бы принесла новые технологии.

Изначально SLS начиналась как неплохая рабочая лошадка для освоения Луны, и выгодно отличалась от проектов своего времени тем, что могла быть получена ЗДЕСЬ и СЕЙЧАС, без обкатки каких-то новых вундервафель и агрегатов. Да, всё в итоге превратилось в job program, но тем не менее.

Ну и SLS началась ещё когда Маск себя не зарекомендовал. И в мире до него было много канувших в лету проектов супертяжей, и много будет при нём и после него. Но факт, что в 2016 году Falcon Heavy рассматривали как проект "который может быть когда-нибудь в далёком будущем появиться".

Ещё вопрос в том, а будут ли нужны буксиры на СБ/ядерной электростанции и  ионниках при возможности задёшево (в плане цена за кг нагрузки) вывести на НОО огромный разгонный блок или появлении технологии дозаправки (NASA над ней работает). Неважно как, вывод большого разгонного блока при помощи SLS, который на НОО дозаправляется более эффективными ракетами, одноразовый и по максимуму облегчённый Starship для какого-нибудь полёта на Плутон, или паровозик из кучи гептиловых разгонных блоков ,собираемый при помощи Falcon 9/одного из его клонов на НОО.

Кстати, Валерий же постоянно что-то пишет про разрабатываемые в США по нескольким программам какие-то ядерные/околоядерные вундерваффе.

Но всё это сор, как я считаю. Максимум из чего-то ядерного в космосе в этом десятилетии будет Kilopower/ очередная АМС с РИТЭГ.

[Антикосмит]

Раз все такие умные, то скажите, какой принцип работы у этого нового радиатора?

Вы не можете просматривать это вложение.

Похоже, что конструкция надувная или из чего-то типа нитинола. А какой принцип? ХЗ. Закон Стефана-Больцмана не объехать на хромой козе. Максимум что можно, так это согласовать радиатор со свободным пространством и выиграть 3-5% в коэффициенте черноты.


А вообще наиболее интересно было бы использовать вискеры - нитевидные монокристаллы металлов. В идеале серебра. Если я ничего не путаю, то тепло будет по ним растекаться со скоростью звука в металле (3650 м/с) из-за отсутствия рассеяния на дислокациях. Тогда никаких утечек и пробоин можно не бояться.

[Антикосмит]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

Не исключено, но маловероятно. Делать какие-то объемы больших площадей под давлением  это верный шанс поймать микрометеорит или просто пыль.

Есть центробежный тип тепловых труб, где наружная оболочка горячая, а внутренняя труба холодная и теплоперенос идет снаружи внутрь (конденсирующиеся на внутренней трубе капли срываются на внешнюю оболочку и там испаряются), но тут это не применимо.

[telekast]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

Не исключено, но маловероятно. Делать какие-то объемы больших площадей под давлением  это верный шанс поймать микрометеорит или просто пыль.

Есть центробежный тип тепловых труб, где наружная оболочка горячая, а внутренняя труба холодная и теплоперенос идет снаружи внутрь (конденсирующиеся на внутренней трубе капли срываются на внешнюю оболочку и там испаряются), но тут это не применимо.

Тепловая труба крайне слабо зависит от центробежных и гравитационных сил, потому они прекрасно работают в невесомости. Для передачи кондесата из зоны кондесации/теплоотдачи в зону испарения/теплоотбора вполне работают фитильные материалы от ваты доьвсяких микроканалов и пористых заполнителей на основе капилярного эффекта. Классическая тепллвая труба подобного рода обратима и может менять направление теплопереноса в зависимости от того к какому ее участку приложено тепло.

[polar]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

Не исключено, но маловероятно. Делать какие-то объемы больших площадей под давлением  это верный шанс поймать микрометеорит или просто пыль.

Есть центробежный тип тепловых труб, где наружная оболочка горячая, а внутренняя труба холодная и теплоперенос идет снаружи внутрь (конденсирующиеся на внутренней трубе капли срываются на внешнюю оболочку и там испаряются), но тут это не применимо.

Буксир в норме движется с ускорением. Капли конденсата будут собираться в "воронке" у задней стенки, а оттуда их можно насосом в центральный испаритель. Но есть ли эластичный материал оболочки способный выдержать такие условия эксплуатации?

[telekast]

Раз все такие умные, то скажите, какой принцип работы у этого нового радиатора?

Вы не можете просматривать это вложение.

Еще вариант: красная "колбаса" - система детандеров. Пар входя в резко расширяющуюся ёмкость должен охлаждаться, конденсат оседает на стенках и с них тем, или иным способом удаляется. В следующем отсеке все повторяется. Стенки одновременно служат излучателями тепла в окружающее пространство. Второй конический радиатор служит для дополнительного охлаждения конденсата. Возврат теплоносителя к реактору через центральную, теплоизолированную "обратку". Та же тепловая труба по сути, только профилированная.

[Антикосмит]

Может жидкость? С испарением и конденсацией?

Не исключено, но маловероятно. Делать какие-то объемы больших площадей под давлением  это верный шанс поймать микрометеорит или просто пыль.

Есть центробежный тип тепловых труб, где наружная оболочка горячая, а внутренняя труба холодная и теплоперенос идет снаружи внутрь (конденсирующиеся на внутренней трубе капли срываются на внешнюю оболочку и там испаряются), но тут это не применимо.

Буксир в норме движется с ускорением. Капли конденсата будут собираться в "воронке" у задней стенки, а оттуда их можно насосом в центральный испаритель. Но есть ли эластичный материал оболочки способный выдержать такие условия эксплуатации?

Вовсе не обязательно. На орбите он без ускорения будет двигаться. Движение жидкости можно обеспечить капиллярными силами. Есть тепловые трубы для работы в невесомости.

[OldChukchi]

Совсем не много, и еще:    A LDR can be seven times lighter than conventional heat pipe radiators of similar size.
https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_droplet_radiator#cite_note-Buckner1987-7
то есть в 7 раз легче чем радиатор на тепловых трубках.
 Liquid Droplet Radiators use sprays of hot droplets instead of tubes filled with hot liquid in the radiator. This drastically reduces the mass of the radiator, which is always a good thing. A NASA report suggested that for 200 kW worth of waste heat you'd need a 3,500 kg heat pipe radiator, but you could manage the same thermal load with a smaller 500 kg liquid droplet radiator.
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19900002489/downloads/19900002489.pdf

"У советских - собственная гордость, на буржуев смотрим свысока"

Т.е. вполне можем оперировать отечественными источниками - небезызвестной статьей Конюхова и Коротеева о капельных холодильниках-излучателях (вот этой). И несколькими патентами, на нее опирающимися (в т.ч. и принадлежащими центру им Келдыша).

Так вот в указанной статье (там же, кстати, ссылаются и на экспериментальную установку, летавшую на ОС "Мир") авторы в числе основных задач, требующих решения при создании капельных холодильников, на первом месте указывают:

создание методов учета испаряемости теплоносителя в космосе и ее влияния на работоспособность энергоустановки при длительном времени активного существования

Однако явных оценок предполагаемых потерь теплоносителя в статье нет, и при беглом знакомстве с темой таких оценок обнаружить не получилось.

Можно, конечно, предполагать, что вакуумное масло вообще испаряется незначительно, и этим можно пренебречь.
Но вот для вакуумных камер скорость испарения дают в районе единиц мг/мм2*час при 30 градусах Ц.

Это, конечно, не много, но:
1. скорость испарения быстро растет с ростом температуры теплоносителя (для вакуумного масла - очень быстро, на интервале от 10 до 30 градусов скорость испарения возрастает на порядок. А у нас теплоноситель будет гораздо теплее;

2. холодильник для того и капельный, чтобы максимально увеличить площадь излучения тепла. Т.е. чем больше площадь излучения - тем для холодильника лучше. И тем больше площадь испарения теплоносителя, что хуже

3. ну и время экспозиции - за час испарится немного, а за месяцы работы уже, наверное, есть о чем задуматься.

Разумеется, испарение теплоносителя (если оно вообще значимо), имеет и положительную роль в смысле теплоотдачи, но тогда такой холодильник рискует превратиться в летающую градирню
И выигрыш в массе конструкций придется компенсировать массой хладагента, а все преимущество сведется к противометеоритной устойчивости.

Нет?

[polar]

Однако явных оценок предполагаемых потерь теплоносителя в статье нет, и при беглом знакомстве с темой таких оценок обнаружить не получилось.

Можно, конечно, предполагать, что вакуумное масло вообще испаряется незначительно, и этим можно пренебречь.
Но вот для вакуумных камер скорость испарения дают в районе единиц мг/мм2*час при 30 градусах Ц.

Это, конечно, не много, но:
1. скорость испарения быстро растет с ростом температуры теплоносителя (для вакуумного масла - очень быстро, на интервале от 10 до 30 градусов скорость испарения возрастает на порядок. А у нас теплоноситель будет гораздо теплее;

2. холодильник для того и капельный, чтобы максимально увеличить площадь излучения тепла. Т.е. чем больше площадь излучения - тем для холодильника лучше. И тем больше площадь испарения теплоносителя, что хуже 

3. ну и время экспозиции - за час испарится немного, а за месяцы работы уже, наверное, есть о чем задуматься.

Разумеется, испарение теплоносителя (если оно вообще значимо), имеет и положительную роль в смысле теплоотдачи, но тогда такой холодильник рискует превратиться в летающую градирню 
И выигрыш в массе конструкций придется компенсировать массой хладагента, а все преимущество сведется к противометеоритной устойчивости.

Нет?

Американцы в своей статье рассматривают холодильник для станции, а не ЯЭУ. Поэтому они предполагали в эксперименте подогревать рабочее тело до 25 Ц и написали что для таких температур испарение приемлемое.

Вот тут есть спецификация силиконовых масел которые предполагалось применять.
https://www.dow.com/en-us/document-viewer.html?ramdomVar=9000945850152722832&docPath=/content/dam/dcc/documents/en-us/productdatasheet/26/26-19/26-1992-dowsil-702-704-705-fluid.pdf

Вы не можете просматривать это вложение.

[Inti]

Раз все такие умные, то скажите, какой принцип работы у этого нового радиатора?

Вы не можете просматривать это вложение.

Я могу просто пересказать версию Конаныхина который читал этот патент. Такая форма СОТР-В  выбрана как компромисс между способностью излучать тепло, компактностью чтобы аппарат поместился под обтекатель, и ремонтопригодностью, т.е. при попадании микрометеорита по этой штуке к дырке может подползти дроид и залепить пробоину. Помнится мне что Дмитрий говорил про двойную стенку и между стенками раскалённый газ, кажется смесь гелия с чем-то вроде ксенона. Прикол в том что при пробое двойной стенки достаточно залепить наружную, небольшая дырка во внутренней стенке на потоке газа и теплообмене скажется незначительно. Как-то так.
Что означает второй радиатор на конусе я без понятия.
Красный цвет СОТР-В наверное символизирует то что он будет порядочно раскалён.

[OldChukchi]

Американцы в своей статье рассматривают холодильник для станции, а не ЯЭУ. Поэтому они предполагали в эксперименте подогревать рабочее тело до 25 Ц и написали что для таких температур испарение приемлемое.

ну вот и тут на графике хорошо видно, как упругость паров при росте температуры с 25 до 250 гадусов возрастает чуть не на семь порядков. Что и понятно, т.к. это уже в районе температуры кипения. Причем - температуры кипения при 0,5 torr, а в открытом космосе вакуум поглубже будет.

Правда, Конюхов и Коротеев для высоких температур предлагают в качестве хладагента жидкие металлы, но тут конкретики еще меньше.

В общем, сдается, что тема капельных холодильников для космических ЯЭУ еще очень и очень далека от практического применения.

[algol5720]

Тут так смело оперируют капельными радиаторами(по мелочи ведь довести осталось) и радиаторами с весом 200 кг для реактора в 200 кВт электрической мощности (в диссертации кто-то намоделировал же, осталось только построить).

Американцы когда JIMO проектировали заложили под радиатор 2.5 тонны и сразу накинули 30% на неопределенность. Да и КБ Арсенал показало что-то не капельное и явно не в 200кг весом. Одни вредители и дилетанты в космических агенствах работают.

А вы с Верным Предателем с Окинавы прям специалисты по ЯЭУ.

Специалисты работают руками и создают, то что проектируется конструкторами. То,что они проектируют наглядно говорит в этом творении. Идея капельного холодильника так и осталась бесплодной. Все упирается в кпд преобразования тепловой энергии в электрическую и ресурс работы, а они для ТЭМов крайне низки и прогресса, в отличии от солнечных элементов, с середины прошлого века по этой "модельке" не видно. Нарвались на 2-ой закон термодинамики и тупо лезут напролом. К сожалению этот  тормоз не в головах нищих конструкторов, а показатель  алчности и инертности мышления в подходах к решению научных и технологических задач в  нашей "академической среде".  Она была вынуждена приспосабливаться к новой системе построенной на "самоакупаемости"науки. Скорее всего все наши теперяшние отставания в науке и  хайтеке были заложены еще в середине 60-х, когда начала формироваться  административная система управления во всех отраслях, что в конечном итоге и привело к застою в 80-х и краху в 90-х.

[Shin]

Специалисты работают руками и создают, то что проектируется конструкторами. То,что они проектируют наглядно говорит в этом творении. Идея капельного холодильника так и осталась бесплодной. Все упирается в кпд преобразования тепловой энергии в электрическую и ресурс работы, а они для ТЭМов крайне низки и прогресса, в отличии от солнечных элементов, с середины прошлого века по этой "модельке" не видно. Нарвались на 2-ой закон термодинамики и тупо лезут напролом. К сожалению этот  тормоз не в головах нищих конструкторов, а показатель  алчности и инертности мышления в подходах к решению научных и технологических задач в  нашей "академической среде".  Она была вынуждена приспосабливаться к новой системе построенной на "самоакупаемости"науки. Скорее всего все наши теперяшние отставания в науке и  хайтеке были заложены еще в середине 60-х, когда начала формироваться  административная система управления во всех отраслях, что в конечном итоге и привело к застою в 80-х и краху в 90-х.

В огороде бузина, а в Киеве дядька. Чем плохи радиаторы данной конструкции?

Данный проект, что собирали в Арсенале, просто не проходит по РН. Для этого нужна водородная Ангара, а с этим проблемы по срокам.

[Astro Cat]

Данный проект, что собирали в Арсенале, просто не проходит по РН.

А что есть данные по массе при заправленных радиаторах? Или их на орбите заправлять планируют?

[Shin]

Кто ж нам цифры скажет)