Электрореактивные двигатели

[Сергей Капустин]

Zveruga, отвечу о науке.

Самый большой и вредный миф в отношениях науки и общества - это то, что опытный человек может все объяснить на пальцах.

Как говорит мой знакомый экспериментатор, на пальцах можно объяснить лишь как мясорубка работает - засунуть и прокрутить.

Для того что бы что-то объяснить, нужно находится в одном и том же поле понятий.

В обычной жизни это легко. Все вы видели руки, двери, документы и понимает предложения с ними более-менее однозначно. Так же и в простой, естесвенной науке - вот камень, он в низ падает. По лбу попадет - шишка будет.

Но как только мы отойдем от эмперической науки 19 века, все резко меняется. Когда-то что-то популярно объясняешь, ты вынужден упрощать, подмепнять понятия, а иногда и откровенно обманывать, потому что объект разговора резко выходит из житейского опыта слушателя.

 - Вот видишь фотография машины? Она такая же, только трехмерная. Вот здесь крутится, тут бибикает. Тут сила трения, она тащит...
 - А, понятно! Вот эти крутилки, они как ноги у лошадь, баранка - как поводья, и бензин жрет за место сена. Ну все понятно!

примерно так выглядят большинство популярных объяснений механизма гравитации.

искусство популярно рассказывать - это искусство давать вот такие картинки. а что еще делать, если нет общего языка?

И проблема глубже чем знание терминов (двигатель, колесо).

Вот например, электрон. У него нет формы, поверхности, цвета, запаха в нашем привычном понимании. это квантовый объект. что там на пальцах то объснять?

 (объяснить в науке = значит научить расчитывать. Не умеешь решать задачи на тему = значит ничего не понял. Это не обходимое условие, хоть и не достаточное). Поэтому начинают с простого, с эмпирики (есть у него заряд), потом показывают отличие квантовых объектов отклассических, потом квантование, потом теория поля, потом вторичное квантование... и где-то там начинает уже собираться в голове конструкция, дающая представление об электроне - объекте, который нельзя представить, пользуясь жизненным опытом. Ее нельзя перенести на пальцах в чужую голову. Можно только научить.

А поскольку понятий в обычном языке таких нет, используют формулы.

Математика это язык - описывающий свойства, того что не пощупаешь, и еще он предсказания может делать.

Не никакого мифического "физического смысла" у формулы - она сами и есть этот физический смысл. Все остальное, что можно сказать о ней словами - это как об автомобиле рассказывать по фото.

Так что можете подтерется своим опытом.

Ну а замечания "наука не знает что такое гравитация" хорошо показывает ваше отсутвие в тех областях знания, которые этим занимаются. На достаточном уровне, конечно.

[Shin]

Игорь Алекс пишет:
Очень интересует информация о работе именно СПД. Сколько раз они включались, были ли отказы включения, сколько ксенона было израсходовано, наработка часов и пр.

Поройтесь вот здесь:

http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35070

Кажется в каких-то докладах было что-то про статистику....

[Алексей Любопытный]

Сергей Капустин, не буду отвечать на очевидный флуд. Всем пофиг. Даже администрации.

[Mark]

Shin пишет:
Импульсные ВЧ ИД типа.

А вообще прекрасный текстик. Получается, что головные по ЭРД у нас теперь КБХА и Курчатник... Замечательно.

Уже несколко лет тому назад писал, доктор технических наук, профессор, заместитель начальника комплекса Центрального научно-исследовательского института машиностроения Георгий УСПЕНСКИЙ :

К этому времени (после 2030) смогут быть созданы ядерные двигатели с удельной тягой порядка 800 секунд на килограмм и тягой в несколько тонн, а также электрические двигатели с удельной тягой 10 тысяч секунд на килограмм и тягой каждого 3–5 килограммов. Такие двигатели позволят сократить, например, время марсианской экспедиции до 150 суток за счет повышения скоростей полета к Марсу и обратно к Земле.

 

Тяга плазменого двигателя на 3-5 кг это уже будет революция ! 

[silentpom]

Mark пишет:
К этому времени (после 2030) смогут быть созданы ядерные двигатели с удельной тягой порядка 800 секунд

эти двигатели созданы 40 лет назад

[Mark]

silentpom пишет:

Mark

пишет:
К этому времени (после 2030) смогут быть созданы ядерные двигатели с удельной тягой порядка 800 секунд

эти двигатели созданы 40 лет назад

Не совсем, а до полета в космос он не был готов.

Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы.
Результаты экспериментов подтвердили толъко правильность конструктивных решений. В принципе ядерный ракетный двигатель был создан. Оставалось соединить две части и провести комплексные испытания ЯРД в собранном виде. Да, а на это денег уже не дали.

Теперь если уже будут, то уже до полетов на РБ в дальний космос.

[Димитър]

Mark 

К этому времени (после 2030) смогут быть созданы электрические двигатели с удельной тягой 10 тысяч секунд на килограмм и тягой каждого 3–5 килограммов .

Тяга плазменого двигателя на 3-5 кг это уже будет революция !

Да, революция! Один такой двигатель достаточен для межорбитального буксира. 10-20 двигателей - для междупланетного корабля. 
А сам факт создания таких двигателей покажет наличие планов по их использовании ...

[Mark]

Думаю что так быстро эффективные плазменные двигатели не будут, пока за много проблем а освоение плазмы это не так просто. Ну исследованные работы идут, например исследователи стэнфордского университета показали:

Если, например, использовать связку из пяти двигателей с полной тягой 10 ньютон, что соответствует выходному току 30 ампер и ускоряющему потенциалу 50 кВ, то можно достичь МАРСа за 10 суток при расходе ксенона 40 кг.

Из другой работы, Доктор технических наук, Профессор Ковальский Георгий Александрович

Для моделирования процессов, имеющих место при захвате ионов в ускорительную
систему можно применять короткие прямоугольные ( например по двадцать миллисекунд ) импульсы потенциалов, что избавит от необходимости использовать мощные источники электрического питания на начальной стадии работы.

Приведу примеры значений тяговых усилий, которые возможно получить, используя газовый разряд в криптоне для соответствующих мощностей.

Мощность двигателя : 1000 кВт
Параметры двигателя : 80кВ и12 А
Скорость струи : 430 км/сек
Тяговое усилие : 4.3 Н

[Бертикъ]

Mark пишет:
Думаю что так быстро эффективные плазменные двигатели не будут, пока за много проблем а освоение плазмы это не так просто. Ну исследованные работы идут, например исследователи стэнфордского университета показали:

Если, например, использовать связку из пяти двигателей с полной тягой 10 ньютон, что соответствует выходному току 30 ампер и ускоряющему потенциалу 50 кВ, то можно достичь МАРСа за 10 суток при расходе ксенона 40 кг.

Сдается мне, что у стэнфордских "исследователей" проблемы со школьным курсом физики...

Прикинем?
Возьмем самый оптимистический вариант - равноускоренный полет до Марса (по прямой, а не по длинной спирали, и даже без торможения):

L=100 млн км = 10^11 м
t=10 сут = 10*24*60*60 = 8,6*10^5 с

Необходимое ускорение: а = (2*L)/t^2 = (2*10^11)/(7,4*10^11) = 0,3 м/с2

При таком ускорении и при тяге в 10 Н к Марсу можно доставить массу:

M=F/a = 10/0,3 = 30 кг

Т.е. даже топлива для такого полета они требуют больше...
Так это я чего-то не понимаю или надо в Стенфорде что-то подправить? )))


ЗЫ: А может "достичь Марса" они хотят только пустыми баками и двигательной установкой? Или МАРС - это пивная в соседнем квартале?)

[Алексей Любопытный]

И сюда положу.
«Плазменный двигатель»

Вот она, моя концепция, которой я брежу.

1. Берём запас раствора борной кислоты, для:
1.1 оболочки радиационной защиты межпланетного экспедиционного корабля (МЭК) (бор имеет огромное сечение захвата нейтронов и применяется в качестве радиационной защиты на атомных станциях),
1.2 удобрения для растений, которые будут употребляться в пищу,
1.3 рабочего тела второго контура реактора,
1.4 топлива электроракетного двигателя.

2. Берём запас чистой воды для:
2.1 питания членов экипажа,
2.2 дыхания членов экипажа.

3. Берём с собой небольшой запас криогелия для подпитки первого контура газоохлаждаемого реактора и сверхмагнитов электроракетных двигателей.

Схема работы.

1. Высокотемпературный реактор на быстрых нейтронах охлаждается гелием.
2. В теплообменнике тепло с нагретого до 1500 °К гелия передаётся раствору воды с бором. В результате чего вода переходит в критическое состояние близкое к реакции термического разложения молекулы на составляющие.
3. Критический водяной пар с бором крутит турбину и вырабатывает электричество.
4. После турбины небольшая часть критического пара с бором подаётся в теплообменник предназначенный для нагрева чистой воды и дальнейшего выделения из неё кислорода. Возможно с дополнительным применением электричества для разделения воды на водород и кислород. Цель этого теплообменника в получении кислорода для дыхания.
5. Также, после турбины, часть критического пара с бором подаётся на электроракетный двигатель, где дополнительно нагревается с помощью электромагнитных полей до очень высоких температур, при которых вода с борной кислотой распадаются на водород, кислород и бор.
6. Задачей электроракетного двигателя является ионизация составляющих рабочего тела. Энергия ионизации кислорода и бора ниже чем у водорода, по этому в двигателе следует создавать энергетику достаточную для ионизации водорода.


А теперь самое интересное это устройство электроракетного двигателя. Его конструкция должна обеспечивать столкновение ускоренных потоков ионов водорода, бора и кислорода под таким углом, чтобы в результате соударения:
1. Достигался дополнительный нагрев плазмы.
2. Соударение водорода с бором вызывало термоядерную реакцию (если это сложно с инженерной точки зрения, то в ближайшей перспективе не обязательно, но было бы неплохо получить значительную дополнительную энергию от реакции синтеза).


Спасибо авторам видеоролика, в котором учёные ядерщики объяснили мне, что вакуум это не только проблема утилизации лишнего тепла, но и прекрасный изолятор для криосистем, которыми являются сверхмагниты.

С инженерной точки зрения управлять вектором струи плазмы не составляет проблем. По этому направить струи друг на друга для соударения мы сможем.

[Владимир Шпирько]

Zveruga пишет:
моя концепция, которой я брежу.

1. Берём запас раствора борной кислоты, для:
1.1 оболочки радиационной защиты межпланетного экспедиционного корабля (МЭК) (бор имеет огромное сечение захвата нейтронов и применяется в качестве радиационной защиты на атомных станциях),
1.2 удобрения для растений, которые будут употребляться в пищу,
1.3 рабочего тела второго контура реактора,
1.4 топлива электроракетного двигателя.

 Оговорка по Фрейду.
Разберем этот бред:
Топливо? для электроракетного двигателя. Т.е. источник энергии - это как. Или всё-таки рабочее тело.
Удобрение? не используется борная кислота как удобрение. В с/х используется  - насекомых травить.




Zveruga пишет:
А теперь самое интересное это устройство электроракетного двигателя. Его конструкция должна обеспечивать столкновение ускоренных потоков ионов водорода, бора и кислорода под таким углом, чтобы в результате соударения:
1. Достигался дополнительный нагрев плазмы.

Это еще зачем?

[Алексей Любопытный]

Существенных замечаний или дельных предложений не увидел.

Владимир Шпирько пишет:
Это еще зачем?

Как по вашему, почему физики в ускорителях любят сталкивать встречные пучки ионов?

[Кубик]

Zveruga ! В очередной раз путаете реактор, ускоритель, и теперь и ЭРД...Одно только - встречные пучки  :!:  , которые никогда не мыслились для использования в реакторах, и притом - в ЭРД это просто нелепо - если даже будет реакция    - куда оно полетит?. Забудьте это, как временное помрачение.. 

[Алексей Любопытный]

Где я спутал? Я считаю, что это вы неправильно меня поняли. Впрочем не в первый раз.

[m-s Gelezniak]

-----

[Алексей Любопытный]

Я описал не просто реактор и не просто ЭРД. Я описал весь комплекс агрегатов. Реактор отдельно, ЭРД отдельно. Я описал межпланетный корабль.

[Владимир Шпирько]

[USER=41018]Владимир  Шпирько пишет:

Zveruga пишет:
А теперь самое интересное это устройство электроракетного двигателя. Его конструкция должна обеспечивать столкновение ускоренных потоков ионов водорода, бора и кислорода под таким углом, чтобы в результате соударения:
1. Достигался дополнительный нагрев плазмы.

Это еще зачем?

Zveruga[/USER] пишет:
Как по вашему, почему физики в ускорителях любят сталкивать встречные пучки ионов?
[/USER]

Физики сталкивают встречные пучки - что бы перевести кинетическую энергию пучков в... другую энергию. В ЭРД ситуация противоположная - "другую" энергию надо перевести в кинетическую.
    Ваш двигатель по названию - ЭлектроТЕРМИЧЕСКИЙ ракетный двигатель. Т.е. это тепловая машина, но источник энергии (тепла) это электромагнитные поля (...подаётся на электроракетный двигатель, где дополнительно нагревается с помощью электромагнитных полей до очень высоких температур..) И дальше нагретый и ионизированный газ расширяясь совершает работу. Неупорядоченное движение ионов/атомов большей частью становится упорядоченным - тепловая энергия перешла в кинетическую.
   На выходе из ЭРД у Вас 2 пучка ионов. Они уже обладают кинетической энергией и соответственно импульсом.  И Вы их заставили столкнутся - что же произойдет?  Вы считаете будет дополнительный нагрев плазмы - будет. А за счет чего? За счет кинетической энергии. Т.е. за счет снижения упорядоченного движения ионом повысится беспорядочное движение. И что Вы предполагаете делать с нагретой плазмой?  Потоки-то по определению уже сверхзвуковые... как это дополнительное тепло перевести опять в ?? в упорядоченное движение? и будет ли выигрыш в скорости, энергии. импульсе?  

[Кубик]

Я ему это уже вкратце сказал - но в ответ чушь про реактор и ЭРД раздельно, и корабль - довольно бессвязно.. Пускай остынет, перегрелся от столкновения пучков ещё даже в мыслях..

[Chilik]

Владимир Шпирько пишет:
... как это дополнительное тепло перевести опять в ?? в упорядоченное движение? и будет ли выигрыш в скорости, энергии. импульсе?

Ну дык. Не зря же наш народ анекдоты придумывает.
- Украли вагон водки, продали, а выручку пропили.

[Алексей Любопытный]

Владимир Шпирько пишет:
В ЭРД ситуация противоположная - "другую" энергию надо перевести в кинетическую.

А я вот взял и переделал ЭРД в ускоритель для генерации термоядерного синтеза, что вы теперь на это скажите?

Владимир Шпирько пишет:
На выходе из ЭРД у Вас 2 пучка ионов. Они уже обладают кинетической энергией и соответственно импульсом.И Вы их заставили столкнутся - что же произойдет?Вы считаете будет дополнительный нагрев плазмы - будет. А за счет чего?

А этот вопрос я тут умолчу. Думайте, что за счёт термоядерной реакции синтеза сталкивающихся частиц.

Кубик,Chilik,
  
Вы оба сядете в лужу, когда первый детонационный двигатель от РКК Энергия взлетит.