Катапульта в космос

[Бродяга]

Это тоже обсуждалось. Можно и так. Но! Будут проблемы при выходе из "трубы" в атмосферу. Я вот думаю: а нельзя ли обойтись без ГПВРД и самолёта? :roll: Запускать покрытый теплозащитой контейнер с ПН и разгонным блоком...

Проблемы на выходе из трубы решаемые, несколько позднее напишу как именно.

[Бродяга]

Мощность в электромагнитном виде это совсем другое.  
Надо не просто туннель, а туннель на на всём протяжении окутанный сверхпроводящими электромагнитами. Это чрезвычайно дорого.

А зачем сверхпроводящие магниты?
 Это не есть способ получить самый большой ток и, соответственно, магнитное поле.

Чисто на пальцах:
Масса 100 тонн.
Скорость 1км/сек
Ускорение 1g.

Считаем мощность = 1Гвт непрерывно с последующим ростом пропорционально скорости.

Да, только чем быстрее движется "снаряд", тем больше трубы он проходит за единицу времени, тем больше эта труба может вкачать в него энергии.

[avp]

Да, только чем быстрее движется "снаряд", тем больше трубы он проходит за единицу времени, тем больше эта труба может вкачать в него энергии.

Это верно, но как не крути, а суммарный Гвт + потери непрерывной электрической мощности необходимо иметь.
Другой ещё вопрос это оценить напряжённости магнитных полей.

[Chilik]

А зачем сверхпроводящие магниты?
Это не есть способ получить самый большой ток и, соответственно, магнитное поле.

Проблема не только в величине магнитного поля. Главная проблема в том, что в сверхпроводник ток нужно вводить деликатно и медленно, а для э/м кото-пульта требуется бегущая за ускоряемым телом волна магнитного поля.

[Chilik]

Другой ещё вопрос это оценить напряжённости магнитных полей.

Да чего их оценивать. Навскидку: 1 Тл = 4 атм. 10 Тл = 400 атм. Это если вагон/снаряд идеально проводящий. Дальше - по великой формуле F = P * S.
Забавы ради можно посчитать для заданных габаритов системы параметры катушек, индуктивности, токи и напряжение. Собственно, одна величина известна из техзадания - мощность системы питания, из массы нагрузки и её скорости при приемлемом пути ускорения и разумном к.п.д.

[Бродяга]

Это верно, но как не крути, а суммарный Гвт + потери непрерывной электрической мощности необходимо иметь.
Другой ещё вопрос это оценить напряжённости магнитных полей.

А что нам этот Гигаватт?
 Ну да, не электрочайник получается, но установка-то стационарная.

[Бродяга]

Другой ещё вопрос это оценить напряжённости магнитных полей.

Да чего их оценивать. Навскидку: 1 Тл = 4 атм. 10 Тл = 400 атм. Это если вагон/снаряд идеально проводящий. Дальше - по великой формуле F = P * S.
Забавы ради можно посчитать для заданных габаритов системы параметры катушек, индуктивности, токи и напряжение. Собственно, одна величина известна из техзадания - мощность системы питания, из массы нагрузки и её скорости при приемлемом пути ускорения и разумном к.п.д.

А вот параметры катушек подсчитать не так просто. Нам же не нужно постоянно поддерживать такой ток, он может быть недолго и катушка будет работать в режиме перегрева - если она так долго будет работать, она сгорит, но нам не надо этого.

[Бродяга]

А зачем сверхпроводящие магниты?
Это не есть способ получить самый большой ток и, соответственно, магнитное поле.

Проблема не только в величине магнитного поля. Главная проблема в том, что в сверхпроводник ток нужно вводить деликатно и медленно, а для э/м кото-пульта требуется бегущая за ускоряемым телом волна магнитного поля.

Совершенно верно, я считаю наилучшим вариантом использовать просто сверхчистые проводники типа Al 99,999. Кроме того, потребуется армировать проводник - его будет разрушать механически то же самое магнитное поле, чудес не бывает, если сила толкает снаряд, такая же сила давит на обмотку.

[Бродяга]

Относительно удара об атмосферу.
 Надо поставить на снаряде "иглу", возможно с наддувом.
 Кроме того, можно поместить на снаряде что-то вроде лазера и у выхода из трубы тоже.
 Так от сопротивления воздуха полностью не избавишься, но можно ослабить ударные перегрузки при входе в атмосферу.

[ttt2]

Это тоже обсуждалось. Можно и так. Но! Будут проблемы при выходе из "трубы" в атмосферу. Я вот думаю: а нельзя ли обойтись без ГПВРД и самолёта? :roll: Запускать покрытый теплозащитой контейнер с ПН и разгонным блоком...

Проблемы на выходе из трубы решаемые, несколько позднее напишу как именно.

Не забудьте

[Бродяга]

Проблемы на выходе из трубы решаемые, несколько позднее напишу как именно.

Не забудьте

Так я уже написал выше, в идеальном варианте надо установить на "снаряде" излучатель, который будет разгонять атмосферу перед снарядом.
 Энергию можно снимать потока плазмы обтекающего сам "снаряд".
 Дополнительно можно установить такой же излучатель перед выходом из вакуумной трубы.

 Хотя, на самом деле, скорее всего будет достаточно иглы на передней части "снаряда", она будет разрушаться, но сам "снаряд" - капсула с ПН, не пострадает.

[Chilik]

...я считаю наилучшим вариантом использовать просто сверхчистые проводники типа Al 99,999.

Металл класса "чистый люминь" использовать нельзя. Только медь. Сходу крупные проблемы: лучше прочностные свойства, лучше удельное сопротивление, лучше удельная теплоёмкость, лучше переносит циклические нагрузки. Плюс меньше проблем с водяным охлаждением, если приспичит.

Про равенство давлений - нет, всё хуже, на проводнике поле больше всегда. Уравнения Максвелла, тудыть его.

[Бродяга]

...я считаю наилучшим вариантом использовать просто сверхчистые проводники типа Al 99,999.

Металл класса "чистый люминь" использовать нельзя. Только медь. Сходу крупные проблемы: лучше прочностные свойства, лучше удельное сопротивление, лучше удельная теплоёмкость, лучше переносит циклические нагрузки. Плюс меньше проблем с водяным охлаждением, если приспичит.

Так армировать это дело.
 В одной статейке по поводу электромагнитных орудий предложена вообще сталь или бронза, но это ОЧЕНЬ плохая проводимость и большие потери.
 Идея такая, есть прочная труба, в ней помещается проводник - сверхчистый металл, внутри тоже труба или несколько трубок для хладагента.

 Относительно необходимости охлаждения - это замечательно, но может не потребоваться даже охлаждения. Я попробую оценить сколько времени будет "стоять" проводник до расплавления металла, если, условно, теплообмен вообще НОЛЬ - в этом смысле может быть выгоднее алюминий, у него удельная теплоёмкость выше, если не ошибаюсь.

Про равенство давлений - нет, всё хуже, на проводнике поле больше всегда. Уравнения Максвелла, тудыть его.

А, ну да.
 Обмотка должна просто разламывать даже сама себя, без всякого снаряда. Как пушка при холостом выстреле.

[Кенгуру]

Чисто на пальцах:
Масса 100 тонн.
Скорость 1км/сек
Ускорение 1g.

Считаем мощность = 1Гвт непрерывно с последующим ростом пропорционально скорости.

На каждый погонный метр пути будет приходиться по 100 килограмм.

[Кенгуру]

Это тоже обсуждалось. Можно и так. Но! Будут проблемы при выходе из "трубы" в атмосферу. Я вот думаю: а нельзя ли обойтись без ГПВРД и самолёта? :roll: Запускать покрытый теплозащитой контейнер с ПН и разгонным блоком...

Проблемы на выходе из трубы решаемые, несколько позднее напишу как именно.

Не забудьте

Вроде в теме "в космос поездом" считали, и проходилось, что при 100 тоннах перегрузка на выходе - 10G. Нет?

ссылка

[Бродяга]

Вроде в теме "в космос поездом" считали, и проходилось, что при 100 тоннах перегрузка на выходе - 10G. Нет?

ссылка

Масса "снаряда" там взята 10 тонн, а скорость вылета 10 км/с, соответственно при массе "снаряда" в 100 тонн и тех же данных — 1G.

 Пусть 10G, замечательно.
 "Снаряд" вылетает с вертикальной скоростью 2 км/с — это довольно небольшой угол возвышения. Секунд через 20, учитывая потери скорости он будет на высоте 30 километров, там уже плотность атмосферы ~0,02 - в 50 раз меньше, чем при вылете.
 Потери скорости составят менее 10G*20 ~= менее 2000 м/с.
 Я прикину точнее.
 Там взят весьма хороший Cx - коэффициент аэродинамического сопротивления, этот вопрос надо рассмотреть подробнее.

 Кроме того, несложно найти место, где высота над уровнем моря будет 2-3 километра и, если "снаряд" вылетает под углом всего 30 градусов, его вертикальная скорость будет не 2 км/с, а 5.

[Кенгуру]

Вроде в теме "в космос поездом" считали, и проходилось, что при 100 тоннах перегрузка на выходе - 10G. Нет?

ссылка

Масса "снаряда" там взята 10 тонн, а скорость вылета 10 км/с, соответственно при массе "снаряда" в 100 тонн и тех же данных - 1G.

 Пусть 10G, замечательно.
 "Снаряд" вылетает с вертикальной скоростью 2 км/с - это довольно небольшой угол. Секунд через 20, учитывая потери скорости он будет на высоте 30 километров,

Там ещё есть прибавка из-за кривизны Земли. В начале темы там рассчёт. Если вылетать из трубы просто горизонтально со скоростью большей первой космической, то значит уже не упадёшь на Землю (без учёта потерь на атмосферу, конечно, но это компенсируется большей скоростью).

там уже плотность атмосферы ~0,02 - в 50 раз меньше, чем при вылете.
 Потери скорости составят менее 10G*20 ~= менее 2000 м/с.
 Я прикину точнее.
 Там взят весьма хороший Cx - коэффициент аэродинамического сопротивления, этот вопрос надо рассмотреть подробнее.

Кроме того, несложно найти место, где высота над уровнем моря будет 2-3 километра и, если "снаряд" вылетает под углом всего 30 градусов, его вертикальная скорость будет не 2 км/с, а 5.

Тут есть сложности. 30 градусов если внутри человек, получить очень сложно. Допустим поезд едет со скорость 10 километров в секунду. Значит подъём трамплина на 100 метров за эти 10 километров приведёт к перегрузке в 10 G. А какой угол при этом получим? 1:100. Очень небольшой. Кроме того, эти 100 метров подъёма надо плавно растянуть на все 10 километров. А горы у нас возвышаются не на столько плавно. То есть надо или зарываться в землю или строить длиннющую эстакаду.

Зато, не знаю, хорошо бы придать форму аппарату, чтобы он не просто летел как болванка, а взлетал за счёт воздуха.


P.S. Ошибка. Конечно 50 метров, а не 100.

[Бродяга]

Там ещё есть прибавка из-за кривизны Земли. В начале темы там рассчёт. Если вылетать из трубы просто горизонтально со скоростью большей первой космической, то значит уже не упадёшь на Землю (без учёта потерь на атмосферу, конечно, но это компенсируется большей скоростью).

Совершенно верно.
 Просто для начала я рассматриваю наиболее простой "пушечный" вариант, когда разгонная труба короткая, перегрузки большие — не для вывода людей в космос, а для запуска большого количества оборудования, возможно в разобранном виде, внутри оболочек заполненных газом высокого давления.

Тут есть сложности. 30 градусов если внутри человек, получить очень сложно. Допустим поезд едет со скорость 10 километров в секунду. Значит подъём трамплина на 100 метров за эти 10 километров приведёт к перегрузке в 10 G. А какой угол при этом получим? 1:100. Очень небольшой. Кроме того, эти 100 метров подъёма надо плавно растянуть на все 10 километров. А горы у нас возвышаются не на столько плавно. То есть надо или зарываться в землю или строить длиннющую эстакаду.

Совершенно верно, тут есть два варианта возможного решения проблемы.

 Первый вариант - надо попробовать создать эффективную "иглу" на основе излучателя - сняряд в любом случае обтекает плазма и можно снимать с этого потока те самые Гигаватты для мощного излучателя.

 Второй вариант — "естественный".
 Эстакада высотой 10 км и более. Даже 10 км дадут очень много, мы пройдём большую часть атмосферы в трубе.
 Идеально вывести срез трубы на высоту километров 70. Да, эта эстакада будет циклопическим сооружением огромной стоимости, но технически она более близка к реальности, с точки зрения прочности конструкций, чем "космический лифт".

Зато, не знаю, хорошо бы придать форму аппарату, чтобы он не просто летел как болванка, а взлетал за счёт воздуха.

А это вариант из серии "как вывернуться", да это естественная и очень интересная идея.
 В том числе и в отношении использования этих "пушек" в качестве системы ПРО.

[avp]

Чисто на пальцах:
Масса 100 тонн.
Скорость 1км/сек
Ускорение 1g.

Считаем мощность = 1Гвт непрерывно с последующим ростом пропорционально скорости.

На каждый погонный метр пути будет приходиться по 100 килограмм.

Какие 100кг?  
На каждый метр пути будет приходиться 1МегаДжоуль полезной работы которую надо успеть совершить за 1миллисекунду.

Не забываем про наличие индуктивного сопротивления. Невозможно мгновенно нарастить напряжённость поля от 0 до рабочего значения. Это требует некоторого времени в зависимости от напряжения.

Далее вспомним что катушка как и конденсатор являются накопителем энергии. Т.е. после пролёта снаряда огромная энергия накопленная в катушке идёт на выброс.

Снаряд 10тонн это мало. Не забываем что на нём должна быть ещё ракетная ступень довыведения на орбиту, система магнитов чтобы разгоняться, головной обтекатель с ТПЗ для пробития атмосферы. Ну и нужен удобный квант ПН ибо не хотелось бы из металлолома собирать на орбите ПН.

Вообщем экономически сабж невозможен. Слишко всё дорого.

[Бродяга]

Какие 100кг?  
На каждый метр пути будет приходиться 1МегаДжоуль полезной работы которую надо успеть совершить за 1миллисекунду.

А что вас смущает?
 Вы считаете невозможным вкачать мегаджоуль в этот метр или вам скорость света мала?

Не забываем про наличие индуктивного сопротивления. Невозможно мгновенно нарастить напряжённость поля от 0 до рабочего значения. Это требует некоторого времени в зависимости от напряжения.

Да, требует, это обстоятельство ограничит "скорострельность" разгонного устройства в целом.
 Ну точно так же, как система заряжания ограничивает скорострельность пушки.

Далее вспомним что катушка как и конденсатор являются накопителем энергии. Т.е. после пролёта снаряда огромная энергия накопленная в катушке идёт на выброс.

Почему "на выброс"?
 Мы её в обычную потребительскую сеть можем вкачать, например или ещё как-то использовать. Это же не необратимые тепловые потери.

Снаряд 10тонн это мало. Не забываем что на нём должна быть ещё ракетная ступень довыведения на орбиту, система магнитов чтобы разгоняться, головной обтекатель с ТПЗ для пробития атмосферы. Ну и нужен удобный квант ПН ибо не хотелось бы из металлолома собирать на орбите ПН.

Эта система похожа на железную дорогу, для неё масса "суппорта" полезной нагрузки может быть больше самой полезной нагрузки.

Вообщем экономически сабж невозможен. Слишко всё дорого.

Как замена ракет при нынешнем трафике - да, слишком дорого.
 Но, если понадобится трафик на орбиту в десятки тысяч или даже в миллионы рейсов в год?
 Кроме того, я предложил создавать такую разгонную систему параллельно с системой быстрого транспорта на Земле.

 ЗЫ. Это не главная проблема "разгонной трубы", у неё есть другая проблема, покруче.