Потребная эл.мощность для двигателя на атомарном водороде

[inneren]

Интересует вот такой вопрос (потому как вразумительного ответа получить не могу, а своих мозгов и образования не хватает) - потребная эл.мощность для двигателя на атомарном водороде.
В качестве примера имеем наш "Буран", оборудованный гипотетическим источником электроэнергии и двигателем(ями) на атомарном водороде. Атомарный водород получают пропусканием молекулярного водорода через вольтову дугу
Вопрос - какая мощность (сколько МВт) должна быть у этого источника электроэнергии, чтобы Буран сам взлетел с поверхности Земли и вышел на орбиту МКС? И сколько потребуется молекулярного водорода для этой цели?
Если нетрудно, просветите хоть кто-нибудь!
массу Бурана в заправленном состоянии примем 105 т...

[inneren]

в общем буду пока сам с собой общаться

насколько мне известно теоретические предпосылки для создания РД на атомарном водороде имеются, проблема заключается в основном в дополнительном источнике электроэнергии, потребном для ионизации водорода на борту корабля.
Из всех известных химических реакций наибольшим энерговыделением сопровождаются процессы окисления водорода (118 тыс. кДж/кг) и стоящая уже между химическими и ядерными реакция рекомбинации атомарного водорода - 224 тыс. кДж/кг. Теплоемкость атомарного водорода почти в 2 раза выше, чем у гремучей смеси, молекулярная масса в 9 раз меньше, а, значит, для ракеты-носителя 'на атомарном водороде' масса топлива почти равна массе конструкции, тогда как у традиционных ракет - даже лучших из них - она минимум в 10 раз больше. То есть современный истребитель, используй он атомарный водород как топливо, может не только выйти на орбиту, но и совершить полет к Луне и обратно!.. (по материалам журнала "Техника Молодежи" N 4'2000).
Переведем Джоули в Ватты - 1Дж = 1Вт с
То есть на ионизацию в идеале нужно на 1кг молекулярного водорода 224МВт*с или 806400 МВт*ч. Согласен величина  охрененная.
Теперь вопрос для всех, кто сведущ, вопрос теоретический:
 сколько грамм, килограмм, тонн можно поднять на орбиту Земли высотой 400км с поверхности на 1 кг молекулярного водорода, ионизированного до атомарного состояния. Степень ионизации возьмем 100% (идеальный случай, понятно что в реале гораздо меньше будет).
В конце концов мощность ведь может быть и импульсная...

[falanger]

Так. По "атомарному водороду".
Вопрос №1 и самый главный: - А как хранить дровишк? Тфу, атомарный водород.
Он же заразо так и стремится рекомбинировать...  :wink:
Пока ЕМНИП его хранят долями милиграмма "примороженным" в подложке при почти обсалютному нуле.
А как его планируете хранить вы? Пока не будет реальной методики хранения тонн "атомарного водорода" все ЛА и КК на базе "рекомбинационного РД" - ненаучная фентези.
Вопрос №2: - А как его подавать? А то он вдруг рекомбинируется в трубопроводе подачи... Во веселье-то будет, покруче чем при аварии турбонасоса ЖРД...
Это основные мои вопросы.  

ЗЫ. Да, я вредный, нечуткий, въедливый критик в стиле "Злобного Ыхха" достаточно знакомый с техникой. Но вопросы-то задаю верные...  

[khach]

ИМХО Хранить в баке - молекулярный. Ионизировать на борту. Энергии надо по 13.6 eV на каждый атом как минимум.  Ионизировать СВЧей резонансно, это намного эффективнее дуги на постоянном токе. Где для этого брать энергию- это уже второй вопрос. Или тянуть с земли (той же СВЧ, смотрим ветку с американским дисером про СВЧ челнок) или вырабатывать на борту- привет гипотетическому термоядерному реактору на He3 ( кто то утверждал тут что у реакции синтеза с участием He3 значительная часть энергии оказывается сразу в СВЧ диапазоне в связи с отсутствием нейтронов как результата реакции).

[inneren]

Так. По "атомарному водороду".
Вопрос №1 и самый главный: - А как хранить дровишк? Тфу, атомарный водород.
Он же заразо так и стремится рекомбинировать...  :wink:
Пока ЕМНИП его хранят долями милиграмма "примороженным" в подложке при почти обсалютному нуле.
А как его планируете хранить вы? Пока не будет реальной методики хранения тонн "атомарного водорода" все ЛА и КК на базе "рекомбинационного РД" - ненаучная фентези.
Вопрос №2: - А как его подавать? А то он вдруг рекомбинируется в трубопроводе подачи... Во веселье-то будет, покруче чем при аварии турбонасоса ЖРД...
Это основные мои вопросы.  

ЗЫ. Да, я вредный, нечуткий, въедливый критик в стиле "Злобного Ыхха" достаточно знакомый с техникой. Но вопросы-то задаю верные...  

вопросы может и верные но читаете мсье весьма невнимательно,
водород берем молекулярный и непосредственно перед камерой сгорания ионизируем либо дугой либо как отметил khach "СВЧей резонансно"

khach не сочти за труд - ссылочку на эту дисертацию, на всякий , я щас тоже поищу...
 насчет мощности и параметров источника электричества: это и требуется определить в данной ветке

[falanger]

Товарищи которые увлекаются "электрореактивными РД" забывают о вопросе энергопитания. Все элеткрореактивные двигатели имеют пик эффективности в диапазоне малых тяг, двигло на рекомбинации водорода не исключение.
А компактный источник энергии гига-тераваттной мощности и без океана на охлаждение - фентези.
Для примера, мне знакомый посчитал что для охлаждения ТЯ реактора с КПД 76%  (съём мощности с плазмы "индукционными" МГД с КПД 60% и интегрированными ТЭГ с КПД 40% в системе охлаждения) выходной электрической мощностью 15 ГВт надо "всего" 2,2 т воды в секунду со сбросом теплоносителя и "отработанной" плазмы заборт. Вот и думаем... И ТЯР такой весит ну никак не 10 тон...

[khach]

khach не сочти за труд - ссылочку на эту дисертацию, на всякий , я щас тоже поищу...
 насчет мощности и параметров источника электричества: это и требуется определить в данной ветке

Дык в соседней теме http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=188368#188368

Товарищи которые увлекаются "электрореактивными РД" забывают о вопросе энергопитания.
А компактный источник энергии гига-тераваттной мощности и без океана на охлаждение - фентези.

Океан жестко задан- теплоемкость водорода в баке при нагреве конструкции до "нестрашных" температур. Согласен, КПД прийдется разгонять до 98% и лучше. И умещать движок в 10т. В качестве извинения за фентезийность постараюсь найти рецензию на какую-то пионерскую работу Годдарда, где именно эти аргументы приводились в доказательство невозможности выхода на орбиту на ЖРД.

[Eraser]

С такой сложной системой - ТЯР используется для получения атомарного водорода, а тот в свою очередь... КПД 98% не получить, водород будет рекомбинировать непосредственно после ионизации, выделяя ту же энергию, которая была затрачена. Так нужен ли этот промежуточный этап? Проще греть этот самый водород и сбрасывать его за борт, получая тягу.

[falanger]

Я конечно скажу крамолу с точке зрения некоторых присутствующих, но в ближайшие 100 лет альтернативы ЯРД на РВС водородному или РАКСу я не вижу.

ТЯРД в атмосфере не запустиш, если воздух войдёт в КС то ТЯ реакция тутже потухнет, см что творится с ТОКАМАК при "загрязнении" плазмы.

Всякие "электрореактивные" двигатели есть по стуи системы с "двойным" приобразованием. Т.е. 1 ступень преобразования от реактора, КПД далеко не 100%, 2 ступень преобразования электричества в кинетическую энергию раюбочего тела, КПД максимум 55-60%. Суммарное КПД можете посчитать сами.

А про ЖВ. Мне считали 2 варианата охлаждения ТЯР. Вода или ЖВ, вода удобней. У неё большая плотность, не такие заморочки с баками-крионикой, и насколько я помню даже больше теплоёмкость.

Так что вот так...

[khach]

А обычный твердофазный ЯРД - тоже система двойного действия- сначала греем материал ТЭВЛов, а от них водород греется. Соответственно выше 3000К нам несветит. Больше никакой материал невыдержит. А при полной ионизации водорода его можно отжимать от стенок полями. Может оказаться, что энергия расщепления молекулы- это не полезная энергия, а безвозвратные потери, как и весьм мощное излучение в УФ диапазоне. А по поводу мощности, магнитных полей, масс и He3- вот прекрасный обзор, там цифр полезных много http://www.inp.nsk.su/activity/preprints/files/2005_008.pdf.

[falanger]

Тут вопрос в том что через зазор магнитного сопла внешний газ проникнет внутрь и загасит реакцию при плотнсоти атмосферы более 1/1000-1/100.
А ТФЯРД... Я именно на НК увидел упоминание о ЯРД на РВС в тепловым выходом 8.000 МВт на метр засыпки активной зоны.

[khach]

Тут вопрос в том что через зазор магнитного сопла внешний газ проникнет внутрь и загасит реакцию при плотнсоти атмосферы более 1/1000-1/100.

Далась вам эта атмосфера... Давно существуют радиопрозрачные керамические окна для вывода СВЧ из ламп. Мегаватты мощи держат без особых проблем. Движок для старта с поверхности прийдется делать двухконтурным- первый контур с использованием забортной атмосферы, зона реакции изолированна от атмосферы, второй- космический, когда зона плазмы открывается в пространоство. Широкоапертурные клапана с жидкометаллическим уплотнением технических проблем несоставляют. Может движок быть даже трехконтурным, когда первый контур- почти обычный ТРВД с СВЧ нагревом рабочего тела ( прийдется даже впрыскивать немного углеводородной горючки для "раскисления" газа между комперссором и турбиной).

[falanger]

А как вы всё это будете охлаждать? Или у вас двигатель с не самоподдерживающейся реакцией? А то знаетели ТЯ реакция тепла много даёт "побочного"...
А про то что с плазмы можно снимать мощность через СВЧ ректеннами. А это энергетический выгодно? А то про "индукционые" МГД могущие работать с ТЯ плазмой из диверторов ТОКАМАКа я уверен почти на 100%, про съём мощности тепловой с помощью ТЭГ я уверен на 100%, а вот про съём через СВЧ  у меня уверенности даже на 30% нету.
Так что ссылку в студию на достаточно авторитетную публикацию по данному вопросу попрошу.

[falanger]

И кстати, в PDF по вашей ссылке уровень плотности плазмы максимальный около 6х10^13 см^-3. А если перевести эту плотность хотя-бы в атмосферы-паскали?
А то меня интересует какую примерно тягу можно выжать из всего этого имея известные параметры плотности плазмы и магнитных полей её удерживающих.
И былобы неплохо елсибы ктонибуть разбирающися более точно в вопросе оценил какие примерно будут параметры магнитных полей-плазмы у достаточно "реального" хотябы вакуумного ТЯРД на пробкотроне.
И желательно массогабаритные прикидочные характеристики сей штуковины... Допустим на основе углеродных нанотрубочных обмоток сверхпроводящих или нет. ЕМНИП открыли такой эффект... По крайней мере про "металлический" тип проводимости нанотрубок уверен.

[falanger]

Народ, я в замешательстве!
Я там по вытащенным из ПДФа данным "смоделировал" ТЯРД и вот немного в удивлении....
Вопросов 3:
1) Правильно ли я смог оценить примерное значение давления плазмы?
2) Какую тягу можно "выжать" при таких параметра РД в вакууме с "инжекцией" в плазму ксеновновой-аргоновй плазмы и ьез неё?
3) Каков максимальный теоретический возможный "форсаж" на таком РД?

ТЯРД:
А конкретней ТЯРД на основе "несимметричного" "пробкотрона" с амбиполярными
магнитными пробками.

Плотность плазмы:
Соленоида: - 1,75 х 10^14 см^-3 (давление примерно 1/10-1/100 атм). (?)
Пробкотрон 1: - 3,32 х 10^12 см^-3.
Пробкотрон 2: - 10 х 10^12 см^-3.
Радиус плазмы соленоида: - 1 м.
Радиус вакуумной камеры: - 1,25 м.
Рабочая температура плазмы: - 70 keV.
Нагрев плазмы: - ИЦР-нагрев.  
Цикл ТЯ реакции:
Стандартная: - D + He3 -> Не4(3,6 Mev) + p(14,7 Mev) (ресурс 1 стенки до 100 лет).
Нестандартная: - D + T -> He4(3,6 Mev) + p(17,6 Mev) (ресурс 1 стенки 6 лет и
сильная нейтронная активация конструкций двигателя).

Потребляемая пробкотронами мощность: - 200 МВт.

Погонная мощность: - 34 МВт/м.
Коофицент усиления Q: - 15.
Термоядерная мощность: - 3.400 МВт

Длина соленоида: - 90 м, гофрированный соленоид.
Длина пробкотронов: - по 5 м, "октокупольные" разной мощности для создания "несимметрии" истечения плазмы обеспечивающей тягу.
Габариты блока двигателя:
Длина: - 110 м (тракт магнитной ловушки 100 м, тракт магнитного сопла 10 м).
Диаметр: - 6 м.

Магнитные поля:
Соленоида: - вакуумное 6 Т.
Пробкотрон 1: - 4 Т (в центре 1 Т).
Пробкотрон 2: - 20 Т (в центре 5 Т).
   
Материал НТСП: - (NbTi)3Sn и NbTi, катушки работают при температуре 4,4 К.

Масса двигателя: - 200 тон.

Скорость истечения: - 10% от С (по словам одного знаокмого знающего физику это теоретический предельная скорость истечения ТЯРД).
Тяга двигателя: -  ?
Форсаж: - ?.
 
"Инжекция": - дополнительный "наддув" выхлопа Ar-Xe плазмой для гибкого управления тягой.  

Код Выделить Развернуть

[inneren]

есть такой чел, Василий Шабетник, в соответствии с его фрактальной физикой были получены высокотемпературные сверхпроводники, цитата из его книги"...синтезировано соединение YBa2Cu3Se7 с критической температурой 371 К, ...", так что я думаю массу этого ТЯРД  можно солидно уменьшить за счет исключения крионики.
Мне тоже интересно, какова тяга будет, этот ПДФ я не читал, т.к. много весит, мой инет не потянет , есть у кого-нить в Ворде эта инфа?

[Karman]

есть такой чел, Василий Шабетник, в соответствии с его фрактальной физикой были получены высокотемпературные сверхпроводники..

Title: High-temperature superconducting compound YBa2Cu3Se7 with Tc=371 K
Authors: Shabetnik, V. D.; Butuzov, S. Yu.; Plaksii, V. I.
Publication: Technical Physics Letters, Volume 21, Issue 5, May 1995, pp.382-384

"Высокотемпературное сверхпроводящее соединение YBa2Cu3Se7 c Тс = 371 К".
В небольшой заметке на трех страницах содержится, по крайней мере, два сенсационных результата: создание соединения с YBa2Cu3Se7 структурой типа "1-2-3" и сверхпроводимость почти при температуре кипения воды. К сожалению, проверить, действительно ли создано соединение YBa2Cu3Se7 c указанной решеткой, как утверждают авторы, а тем более повторить технологию, невозможно, т. к. о ней сказано лишь, что она "оригинальная", и приведены весовые проценты исходных элементов Y, Ba, Cu, Se. Рентгенограммы, доказывающие наличие соединения, не приведены, хотя они увеличили бы доверие к авторам столь сенсационного результата, не раскрывая их ноу-хау...Есть веские сомнения в принципиальной возможности получения такого соединения, учитывая, что ионный радиус селена очень велик и составляет почти 0,2 нм..."
В. Линь (Linway)

"02.06.2005 | 12:41
Академик Василий Шабетник научно доказал, что описанное в Библии рождение от Святого Духа физически возможно.

По мнению академика Шабетника, технология зачатия от электрического поля Солнца в будущем позволит спасти человечество и вернет его к Богу:

— Сейчас уже понятно, что Солнце является ретранслятором энергоинформационного обмена между Создателем и Человечеством. Взаимодействие заряженных объектов во Вселенной осуществляется практически мгновенно электромагнитной силой через электрическую структуру пространства. Все в мире находится в постоянном взаимодействии и связи. Причем скорость информации в миллионы раз больше скорости света. И это проверено экспериментально, в России и США созданы аппараты мгновенной связи. Информация является материальной силой, как и мысль, поскольку имеет электромагнитную природу. Поэтому физические законы мироздания тесно переплетены с духовными."
http://www.obozrevatel.com/news/2005/6/2/16847.htm

Какой уж тут высокотемпературный сверхпроводник, бери выше, с самим господом на дружеской ноге...

Так что чисто конкретно с массой "этого ТЯРД" проблемы ещё будут  :roll:

[Дмитрий Виницкий]

Алё, я не понял, что это уже Чёрная дыра?

[Karman]

Алё, я не понял, что это уже Чёрная дыра?

Естественно. Для тех, кто не понимает с первого раза: эта тема пришла оттуда, из чёрной дыры, и пора ей туда же и вернуться.  Как и большей части остальных :roll:

[falanger]

Я всё ещё надеюсь что ктонибуть сможет прикинуть параметры тяги учитывая данные мной цифры по ТЯРД.