Двигатель для межпланетной тяги.

[Гусев_А]

Хочу открыть новую тему про двигатели которые лутьше использовать для межпланетных полетов. Это двигатели с болшим УИ, пригодные для длительных полетов.
Сейчас вроде общепринятое мнение, что это электростатические на инертном газе, с эл.питанием от солнечных батарей.
Я как и не первый раз хочу выложить свою очередную идею.
Ее смысл такой, на валу раскручивается, закрепленная за центр труба некоторой длины (пусть 3 м). К концам трубы закреплены гибкие трубки-капиляры(пусть по 4 м). На концах трубок пьезоклапаны. Вся эта карусель раскручивается до высокой скорости(35000-40000 об/мин), нагрузки на разрыв на этой скорости современные материалы выдержат легко, зато скорости по касательной БОЛЕЕ 20 км/с !!! На таких оборотах легко могут работать современные подшипники и сальники. В трубку через вал подается ртуть, а пьезоклапаны на концах капиляров вполне могут работать с частотой единицы кГц, делая плевок всегда в одну сторону. Ртуть в космосе хранить очень легко, а благодаря большой плотности не требует огромных баков. При расходе 1 гр./сек. тяга получается 20 кг. Правда для него потребуется 200 кВт, но КПД высокий, да и  крупные солнечные батареи создать можно. Конечно будет нужно на вал с обратной стороны корпуса ставить еще одну карусель вращающую в противоположную сторону.
С моей точки зрения вполне реальная идея. Как Ваше мнение?

[Дмитрий Виницкий]

Песши есчо!

[zenixt]

Чтьо такого Вы напланировали на ближайшие 20 лет? какие беды?

Гусев_А, на этом форуме раздела для альтернативных проектов я не нашел. Может так и надо?
 Посетите форум космопорта Kuasara вот здесь

[мар]

Малореально получить касательные скорости 20 км сек, чудовищные центробежные силы будут

[RadioactiveRainbow]

Малореально получить касательные скорости 20 км сек, чудовищные центробежные силы будут

А именно? Какие будут центробежные силы на плече 1.5м.

[zenixt]

ТУРБОАТОМНЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

Турбины на воздушных подшипниках, развивают скорость до 440 000 оборотов в минуту.

здесь
 Но нам столько и не надо. Примем что давление не должно превышать 200 атм, а скорость истечения должна составлять 20 тыс. м/сек.
 Тогда приняв радиус барабана ротора 10 м, толщину стенки барабана 0.1 мм, плотность материала барабана 4000 кг/м. куб., получим давление воздушного подшипника, необходимое для компенсации разрывных центробежных сил, действующих на барабан P=(ro*l*v^2)/R~160 атм.
 Будем считать, что на статор действует давление примерно 200 атм. Тогда по формуле
R=R0*e^(P_n*T*ln(P/P0)/(T_n*ro_n*v^2))
 найдем, что толщина воздушного подшипника составит ~ 0.073 м.
 Приняв ширину воздушого подшипника равной 1 метру, получим тягу
 Т=0.073*160*v^2~ 450 тыс. тонн
 Приняв предел прочности материала статора как у хорошей стали 1500 н/мм^2 найдем  массу статора по формулам
 dR=pi*P*R/(l*k)~0.04 м - l - ширина воздушного подшипника, k = предел прочности
 m=2*pi*R*l*dR*ro~20 тонн. На самом деле, догадайтесь сами, эта величина будет 200 тонн.
 Итак, учитывая массу атомной энергетической установки вполне реально создать межпланетный буксир с турбоатомным РД с удельной тягой 1м/(с*кг) и удельным импульсом 20 тыс. м/сек.
 

[Igor]

Замечательно, только где воздух брать?

[zenixt]

Замечательно, только где воздух брать?

А вы немного подумайте, откуда берется рабочее вещество на ракете.  

[Bloodest]

Мда (только не турбо - турбины ведь нет - есть ротор) -вполне "идиотская" идея - может и заработать. Гыг только думается что тяга будет не покасательной против вектора на открытый клапан?
Только  вот две траблы
- скорострельность клапанов
- дизбаланс самого ротора.

Подшипник - а зачем он нужен - вакуум - лудший подшипник - ротор он и есть ротор - электромотора - он же бак в который залита ртуть - висит в магнитном поле...

[Александр Ч.]

Имею конкретную доработку: два соосных ротора, вращаются в противоположную сторону. Врубаем и вся тема плавно перелетает в Черную Дыру  :twisted:

[Unit0]

эта карусель раскручивается до высокой скорости(35000-40000 об/мин), нагрузки на разрыв на этой скорости современные материалы выдержат легко,  

Можно с этого места поподробнее?
Нагрузки ведь зависят не только от оборотов но и размера

Тогда приняв радиус барабана ротора 10 м, толщину стенки барабана 0.1 мм, плотность материала барабана 4000 кг/м. куб., получим давление воздушного подшипника, необходимое для компенсации разрывных центробежных сил, действующих на барабан P=(ro*l*v^2)/R~160 атм.

Извинте, подробностей конструкции воздушного подшипника я не знаю, но из вашего описания выходит, что воздух должен быть снаружи барабана и давя на него компенсировать центробежные нагрузки.
Как вы это собираетесь совместить с тем, что с этого барабана должно выбрасыватся в космос рабочее тело?
Конструкцию в студию.

Мое мнение материалов способных механически выдержать такие высокие скорости (20 км/с) и связанных с ними нагрузкок нет. Ценробежные нагрузки нужно компесировать как-то иначе:
  давление снаружи (но есть вопрос - как сбрасывать рабочее тело минуя воздушную подушку)
 более привлекательно использовать электростатические силы (конец барабана заряжен положительно ось отрицательно - но и здесь уйма вопросов)

[hcube]

А нафига так сложно? По сути, предлагается центробежный насос. Но ему нужен ПОСТОЯННЫЙ поток компонентов - старт-стопные операции с клапанами будут только мешать. Т.е. нужно иметь некий набор трубок, которые изогнуты по параболе и по которым течет рабочее тело, ускоряемое силами, гхм, инерции ;-) Причем чем дальше, тем трубка должна идти под бОльшим углом к оси вращения, вплоть до почти 0 у конца. Если не ошибаюсь, то простой вариант такой фигни, для жидкости, называется сернегово колесо.  Минимум, понятно, две трубки, связанные углеволоконной фермой - значительно легче будет чем воздушная подушка ;-).

Направление истечения будет соответствовать оси трубки (продольная компонента) плюс вращение конца трубки (поперечная), скорость - радиусу вращения конца трубки (т.е. потенциальной энергии молекулы газа переведенной в кинетическую вращением трубки).

Но у меня такое впечатлеие что это все равно фигня. Вот если бы как-то организовать поток газа в чисто радиальной трубке так, чтобы его истечение происходило волнами... вот тогда да...

[Зомби. Просто Зомби]

...гхм, инерции ;-) ...

Да ладно уже
Всем 7-40 голову задурил :mrgreen:

Сила инерции - это нормальная "физическая сила", как и все прочие,
это просто сила трения тела об пространство :roll:
Вот относительно "скорости" пространство склизкое, притом абсолютно :roll:
А для ускорения - оно шуршавое

Чего не понятно-то?

Просто это такая сила - трения/инерции... :roll:  она, типа, "работу" производить не способна, а только оказывать сопротивление
И все дела
 :mrgreen:

[zenixt]

В общем все предложения по усовершенствованию можно свести к следующему. На космический буксир ставится атомная электростанция. Электростация вырабатывает ток, ток крутит электромотор и плотность тяги получается как у ионника. Суть же идеи заключается в механической передаче энергии реактора ротору, что позволило бы достичь плотность тяги, сопоставимую с ЖРД.
 Но самой главной ошибки вы не заметили. Максимальная тяга не может составлять l*dR*sigma~150 Тс при длине ротора 10 м, где l - длина ротора, dR - толщина стенки ротора, sigma - предел прочности материала ротора. То есть зазор подшипника придется сильно уменьшить. Используя современные материалы, тягу можно довести до 600 тонн.
 Еще следует учесть, что силы трения между слоями газа будут его разогревать. Но я описал только принцип.
 Конструкцию в студию, как просят, представлять не собираюсь, поскольку в настоящее время считаю, что можно разработать более перспективные атомные РД с большой тягой и у.и. до 30 км/сек. Это сочинил для тех, кому охота поломать голову над тем, как сделать эффективный двигатель, использующий раскручивание РВ.

[Bloodest]

Дык а зачем тяга как у ЖРД, достаточно и уровня пары-другой ионников.
Образно говоря один движущий контруктив это две банки из под гуталина одна в одной - во внешней  (статор) отверстие для истечения , во внутренней - ротор залита ртуть, на внешней обечайке - клапаны. Внутренняя висит в магнитном поле создаваемом внешней.
Когда ртуть кончилась ротор останавливают,  стыкут со статором  и заправляют ( можно вообще просто отстреливать использованный ротор или  конструктив после использования).  

Только вот заковыка скорость истечения да - но ведь противодействующей силы не будет! - будет только момент на статоре.
Те сила будет но только против  радиус вектора на открытй клапан и только в пропрции того как ртуть успеет ускорится расширяясь вдоль открытого клапана. А это просто мизер...

Вот если вместо того чтобы гасить момент вторым движетелем с противовращением исхитриться и преобразовать его в силу тогды да - будет эффект, а так - нет. Самый простой спосб - струя бъет в некую стенку-зеркало и отражается от нее.

[Александр Ч.]

Bloodest, а зачем так мучиться? Резервуар с ртутью и трубка с бегущим магнитным полем.

[мар]

Для того чтоб воздухом скомпенсировать центробежные силы на роторе, придется воздух ведь вращать и вместе с ротором, но силы все тогда на внешний ротор лягут, и как выбрасывать оттуда ртуть?
Потом скорость воздуха в 20 км сек, она сожжет любой ведь ротор и мгновенно, и уплотнения скачки возникнут дикие внутри...

[Гусев_А]

Знаете, я не имел ввиду ни каких барабанов, ни какого воздуха, ни каких навароченных конструкций. Все до предела просто.
 Допустим, цилиндрический корпус агрегата с баком, поперек в две стороны выходят две вращающиеся оси, на них (буквой Т) закреплены по трубке, на концах трубок гибкие "шланги" (чтоб при выводе в космос с помощью РН не занимали много места, а при транспортировке были намотаны вокруг корпуса). На концах "шлангов" пьезоклапаны, которые на короткое время во время вращения трубки со "шлангами" на оси открываются и выпускают миниатюрную порцию ртути каждый оборот.

[hcube]

Фигня получится. Какая скорость звука в ртути? Вот такая и будет скорость истечения.

[Гусев_А]

При чем тут скорость звука у ртути? Основная составляющая скорости, это скорость движения конца шланга по окружности. А вклад скорости истичения ртути уже из клапана не существенный, не смотря на огромное давление перед клапоном. С этим давление вообще прийдется бороться, установив непосредственно перед рабочим -выпускным клапаном (а может и по ходу в шланге), редукционный снижающий давление. А канал для прхождения ртути в шланге, это довольно тонкий капиляр. Для расхода грамм/секунду хватит.