Кислород-водород в долгих полетах.

Автор Peter, 04.10.2008 23:10:34

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Peter

Собственно, идея весьма примитивна, но в заголовок таки не влезла :)
Речь идет о том, чтобы везти с собой воду, а дальше - разлагать электролизом. Источник энергии - реактор. Для АМС, при их малой массе, не смотрится, но если думать о пилотируемом полете к Марсу - или к астероидам... То почему бы и нет? Выигрыш по УИ очень солидный, чтобы не сказать - полуторократный. Что скажете? Или это уже было предложено?

Сверхновый

Получается не выгодно.
Зачем везти реактор, чтоб разлагать воду, когда можно кислород и водород в разложенном состоянии вывести, и тяжелый реатор не нужен.
Проблему с длительным хранением решить можно. Баки экранировать ЭВТИ, а испаряющееся топливо снова сжижать небольшой холодильной установкой. На сжижение потребуются мощности на порядки меньшие, чем на разложение. Можно обойтись питанием от СБ.

Ярослав

наверное, лучше поиграться с ионными двигателями - половину пути разгоняемся, половину - тормозим, получаем на шару небольшую гравитацию, и уи просто аграмадный ))

Peter

В полугодовой полет - водород? (я имею в виду, что он потребуется при разгоне от Марса, скажем). Пысль о его термоизоляции при торможении о марсианскую атмосферу - вообще пугает.

Сама идея у меня возникла при "обсасывании" применения ТФЯРД в таком полете. Ясно, водород не довезти. Можно довезти аммиак или воду, но на них УИ (я сужу по РД410) будет не выше, чем у химического водородника.

PS на форуме часто путают РД 0410 и РД 410. Разные ТФЯРДы совсем.

Peter

Цитироватьнаверное, лучше поиграться с ионными двигателями - половину пути разгоняемся, половину - тормозим, получаем на шару небольшую гравитацию, и уи просто аграмадный ))

С этой мыслью играются чуть ли не с конца 50-х. Я думаю, продолжат заниматься этим еще полвека, пока не залетает что-то настоящее :)) Получаются или слишком маленькие тяги (только для АМС и годится) или слишком плохое массовое совершенство конструкции (вообще ни для чего не годится).

Ярослав

но ведь процесс идет, на луну уже амс полетела, полетит и человек на марс, более того - для облета запасы топлива нужны минимальные - проблема только в еде наверное будет ))

Peter

Цитироватьно ведь процесс идет, на луну уже амс полетела, полетит и человек на марс, более того - для облета запасы топлива нужны минимальные - проблема только в еде наверное будет ))

Проблема будет в слишком больших сроках перелетов. И слишком сложной схеме разгона с низкой орбиты земли. Корабль будет набирать вторую космическую несколько месяцев... Пересекая радиационный пояс. Значит - выход один - подсадка экипажа уже на высокой орбите. Я не гворю, что это невозможно, но это уже сложность.
Дальше - вопрос с рабочим телом. Ксенона-криптона не напасешься. Значит, нужно выбирать что-то иное - скажем, ртуть. И отрабатывать движки на ней. И таких сложностей много.
Далее, чтобы получить сколько-нибудь вменяемые тяги - все равно придется ставить реактор (при аэродинамическом торможении у марса некуда будет девать солнечные батареи большой площади). В общем, от реактора все равно не уйти - да и не очень-то хотелось :))

C-300

ЦитироватьPS на форуме часто путают РД 0410 и РД 410. Разные ТФЯРДы совсем.
А вот с этого момента, пожалуйста, поподробней! Про РД-0410 уже вроде многое известно: характеристики, кто создавал, устройство и испытания. А вот про РД-410, тот, который энергомашевский, ничего не слышно. Кроме http://www.lpre.de/energomash/index.htm Но интересно: какие исследования проводились? Испытания каких-то образцов отдельных узлов? На какой стадии и по какой причине остановились работы (и заодно: когда и по какому постановлению начались)?

Peter

РД-410 - проект ядерного двигателя 56-58 гг. Двигатель предназначен для второй ступени космической ракеты. Уранграфитовые (карбид урана?) ТВЭЛы с покрытием. Рабочее тело - аммиак. Проектная тяга - 168 тс. УИ 428 с. Давление в камере 100 атм.

Вот и все, что о нем знаю. Думаю, работы были прикрыты по причине относительно низкого УИ - подобная величина не оправдывает связанной с ТФЯРДом мороки.

Сверхновый

ЦитироватьВ полугодовой полет - водород? (я имею в виду, что он потребуется при разгоне от Марса, скажем). Пысль о его термоизоляции при торможении о марсианскую атмосферу - вообще пугает.
Почему нет? Если так еще не далали, то не значит что это невозможно. Что мешает снова сжижать испаряющийся водород? Да хоть на десять лет!
Главная техническая проблема не в ЭВТИ, и не в создании миниатюрной холодильной установки. Проблема как устранить течи ЖВ. Течет он, собака, через малейшую неплотность.

При аэродинамическом торможении тормозить щитом, а не баками. Они, конечно, все равно нагреются. Какой-то процент водорода придется стравить. Но, ведь, маневр торможнения об атмосферу очень короток по времени.

Shestoper

На бомбе верхом надо лететь. Сиречь на взрыволете. Ни с тягой, ни с УИ никаких проблем. Проблема только в пошиве свинцовых трусов для экипажа.  :D

Peter

ЦитироватьГлавная техническая проблема не в ЭВТИ, и не в создании миниатюрной холодильной установки. Проблема как устранить течи ЖВ. Течет он, собака, через малейшую неплотность.

Да вот я думаю, что проблемы как раз указанные три... Я не утверждаю, что они неразрешимы, просто - пока вот не решены.

ЦитироватьСиречь на взрыволете. Ни с тягой, ни с УИ никаких проблем. Проблема только в пошиве свинцовых трусов для экипажа.

Проблема в неоходимой массе на орбите. В стоимости бомбочек. Отсутствием возможности испытать на земле. И в политике - на начальном этапе это же гигатонны (в ТЭ) бомб на орбите! Извините, взрыволет я серьезно рассметривать не могу.

Shestoper

ЦитироватьПроблема в неоходимой массе на орбите.

На орбите им находиться совсем не обязательно. Достаточно просто подбросить взрыволет выше плотных слоёв атмосферы (для чего достаточно одной ступени на химии), дальше он сам разгонится до орбитальной скорости и выше.
В этом важное преимущество взрыволета перед ЭРД - он проигрывает в УИ, но за счет высокой тяги может быстро разгоняться вблизи планет. Так что и общая потребная ХС меньше, и меньшую  ХС получаем на химии c низким УИ.


Цитироватьв политике - на начальном этапе это же гигатонны (в ТЭ) бомб на орбите!

Урежьте оетра!  :)
Всего лишь мегатонны, а то и сотни килотонн. Один тяговый заряд будет иметь ТЭ порядка килотонны.

Сверхновый

Вот, млин, фантастиш! Я предложил решить проблему длительного хранения криогенных компонентов в полете.
Peter предлагает тащить в космос ядерный реактор для разложения воды на кислород и водород.
Конечно теплоизоляция баков и повторное сжижение испаряющихся компонент - сложная техническая проблема, но с реатором этих проблем возникнет на порядки больше.

Shestoper, каким тут боком к теме топика взыволет?

Shestoper

Таким боком, что на взрыволете хранить водород по полгода будет ненужно.  
Есть много сложных задач. Но нужно понимать, какие из них при решении дадут особенно сильный качественный рост.
Можно долго работать над совершенствование поршневых самолетов, вылизывая их конструкцию до совершенства - а можно просто изобрести ТРД и получить принципиально новый уровень характеристик. :wink:
Из того, что в принципе осуществимо для современных технологий - ядрено-мпульсный двигатель дает наиболее широкие возможности для полетов к планетам.

А конкретно по теме водорода - может попробовать шугообразный? Если подводимое к нему тепло будет меньше теплоты плавления (при хорошей теплоизоляции и работающей холодильной машине), он таять не будет. А "перед употреблением" можно слегка подогреть.

LSD

ЦитироватьИсследователи из Германии разработали катализатор, способный разрушать воду до водорода и кислорода под действием света. Исследование комбинирует два важнейших энергетических источника будущего: солнечную энергию и водородное топливо.

Дисилицид титана расщепляет воду.

Исследователи из Института Биоорганической Химии Макса Планка в Мюльхейме обнаружили, что дисилицид титана (TiSi2) может способствовать фоторазложению воды в процессе, родственном фотосинтезу. Полупроводник может также способствовать разделению и отдельному хранению выделяющихся кислорода и водорода. Последнее обстоятельство решает проблему, характерную для ранних методов разложения воды, использование которых приводило к образованию взрывоопасной смеси двух газов.
Секрет успешной работы катализатора заключается в тонких слоях оксида титана (TiO2) и оксида кремния, образующихся на поверхности TiSi2. Эти слои защищают катализатор от отравления, связанного с его дальнейшим окислением и обуславливают формирование каталитически активных центров, облегчающих протекание реакции.

Оксидные слои также предлагают приемлемое решение проблеме разделения водорода и кислорода. По мере протекания реакции водород и кислород абсорбируются и удерживаются поверхностью катализатора. Несмотря на малую емкость такого «газохранилища» два газа могут высвобождаться в различных условиях: водород высвобождается при охлаждении катализатора до комнатной температуры, а кислород – при «темновом» нагревании катализатора до 100°C.

Один из исполнителей проекта Мартин Демут (Martin Demuth) отмечает, что в отличие от других фотокатализаторов, применявшихся для разложения воды, TiSi2 отличается высокой стабильностью, способностью поглощать свет в широком спектральном диапазоне, а также доступностью и дешевизной.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2007, DOI 10.1002/anie200701626


По-моему, интересный вариант! Ни каких реакторов и солнечных батарей! Правда, интересно бы прикинуть массу конструкции такого "разлагателя" воды с пленочными концентраторами солнечного света необходимой производительности - долгий процесс заправки баков топливом повлечет за собой необходимость принимать меры по охлаждению компонентов - значит нужен достаточно производительный агрегат - и еще понадобится холодильник - ведь водород и кислород из "разлагателя" выходят в ввиде пара!  Холодильник можно запитать ЭХГ, работающий на полученных же продуктах "разлагателя"! Так же можно обеспечивать электроэнергией и весь КА.
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

Кстати, такой "разлагатель" можно задействовать для питания ЭХГ, который обеспечивал бы энергией ионные движки - даже если принять, что масса пленочных концентраторов солнечного света равна массе пленочных солнечных батарей, то все равно возможен выигрыш по массе - ведь у ЭХГ КПД близок к сотне, а у пленочных СБ он всего с десятку. Но покрайней мере по отношению к варианту с реактором - этот мне больше нравится!
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

вот еще вариант - возможно, самый реальный  - водород с кислородом хранятся в баках с легкой теплоизоляцией в жидком виде, а их пары поступают в ЭГХ - тот на выходе дает электроэнергию и воду - воду в "разлагатель", а энергию на холодильник - газы из "разлагателя" - после холодильника уже ввиде жидкости - снова по бакам! Учитывая не большие обьемы паров компонентов топлива - агрегаты должны получится относительно легкими и световые концентраторы не большими!
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

LSD

интересно, подобная схема долгого хранения криогенных компонентов еще не запатентована?   :)
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

Bell

Цитироватьинтересно, подобная схема долгого хранения криогенных компонентов еще не запатентована?   :)
А что там собсно патентовать? ЭХГ? Холодильник? Теплоизоляцию?
Зачем кстати топливные элементы, если можно использовать халявный свет на СБ? Преобразуя кстати часть тепловой энергии в электричество, т.е. не пропуская часть тепла внутрь?

Кстати, КПД топливых элементов совсем не близок в сотне. Сейчас порядка 50-60% вроде, надо уточнить для водородных. И угадайте - во что превращаются остальные 40-50% ;)
Иногда мне кажется что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун

Bell

И еще.
Всякие холодильники уже сами по себе - не самое простое и легкое удовольствие. Это усложнение системы. Так шта...
По проекту Н1-Л3 блок Д с кислородом должен был летать к Луне несколько дней вообще без всякого активного охлаждения, только с вакуумной теплоизоляцией и стравливанием испарившегося кислорода (в т.ч. охлаждением за счет этого).
Иногда мне кажется что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун

mihalchuk

ЦитироватьСобственно, идея весьма примитивна, но в заголовок таки не влезла :)
Речь идет о том, чтобы везти с собой воду, а дальше - разлагать электролизом. Источник энергии - реактор. Для АМС, при их малой массе, не смотрится, но если думать о пилотируемом полете к Марсу - или к астероидам... То почему бы и нет? Выигрыш по УИ очень солидный, чтобы не сказать - полуторократный. Что скажете? Или это уже было предложено?
Конечно, было! Стоило бы посмотреть мой сайт, который, увы, по ссылке пройти невозможно. Там есть и о воде, и об электролизе, и о криогенном комплексе. Если кто разбирается в делегировании доменных имён и подскажет мне, то ссылку могу разместить быстро.
Вообще идея имеет право на жизнь. Во-первых, воду не обязательно везти с собой, можно накапливать заранее вдалеке. Во-вторых, воду можно найти :!:  :D .

Peter

Насчет "воду найти" - это была нычка на предмет придумывания таймлайна альтернативной истории :) А если как-то можно прочесть наработки - было бы очень интерсено.

LSD

ЦитироватьИ еще.
Всякие холодильники уже сами по себе - не самое простое и легкое удовольствие. Это усложнение системы. Так шта...
По проекту Н1-Л3 блок Д с кислородом должен был летать к Луне несколько дней вообще без всякого активного охлаждения, только с вакуумной теплоизоляцией и стравливанием испарившегося кислорода (в т.ч. охлаждением за счет этого).

Про блок Д я вкурсе, но речь идет о длительном хранении криогенных компонентов топлива. Какая бы ни была теплоизоляция баков, испарения компонентов не избежать и при длительном сроке хранения потери окажутся не приемлимыми. Так что холодильника, похоже, не избежать при таком варианте их хранения. Но холодильная установка для этой цели представляется не большой, легкой и надежной. Небольшие радиаторы - нагревательный (он же по-совместительсву тепловой экран для баков) и охлаждающий, между ними либо газовая турбинка на одном валу с турбинкой холодильника либо криогенная холодильная машина Стирлинга.  
Даже если везти с собой воду, то всеравно холодильной установки не избежать - полученные из нее водород и кислород всеравно надо будет охладить до жидкости.

А что до предложенной мною ранее схемы, то она черезчур замысловата - много преобразований. Кроме того, как Вы и сказали, достигнутый КПД ЭХГ не около сотни - приводятся цифры до 70, поэтому в эту схему добавляется еще и дополнительный источник энергии - теже СБ. Действительно, поспешишь - людей насмешишь! :)
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

Salo

http://www.ng.ru/science/2008-10-08/10_parovoz.html?mright=2
ЦитироватьКосмический паровоз. Двадцать литров воды – и вы уже на другой орбите
2008-10-08 / Виктор Михайлов
Очередную страницу в книгу достижений отечественной космонавтики намерены вписать российские конструкторы из конструкторского бюро «Космическая регата». Через несколько лет они собираются запустить на орбиту и испытать космический аппарат... с паровым двигателем.

Рассматривавшаяся поначалу идея использования космического паруса, надуваемого солнечным ветром, показалась конструкторам перспективной, но пока труднореализуемой по финансовым причинам. Проще в воплощении оказалась на первый взгляд еще более фантастическая идея – взять за основу паровой двигатель. Правда, после кропотливой работы от традиционного парового двигателя остался только принцип действия – использование водяного пара для движения. Все остальное – технологии XXI века.

Консорциум «Космическая регата», учредителем которого является Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (г. Королев), занимается разработкой и испытанием новых космических технологий. Благодаря привлечению к работе студентов МГУ, МФТИ, МАИ, МГТУ имени Баумана проекты консорциума выглядят столь невероятными и смелыми. Один из таких проектов, реализованный в 1993 году на орбитальной станции «Мир», – проект «Знамя-2». Он предусматривал подсветку отраженным от земной поверхности солнечным светом с помощью развернутого на орбите «зонта». В связи с высокой облачностью ученые до сих пор спорят об успешности эксперимента. Однако все отдают должное новаторскому подходу самой задумки.

Очередной эксперимент «Космической регаты», который может состояться в 2011 году и, наверное, вызовет не меньшее восхищение и споры, называется «Звездный маяк». Он предполагает опробовать в работе на орбите паровую двигательную установку, а также с помощью зеркала размером 10 кв. м направить на Землю «солнечный зайчик» размером 40 кв. км.

Предполагается, что космический аппарат «Звездный маяк» отправится в космос на одном из российских транспортных кораблей «Прогресс» вместе с грузами для Международной космической станции (МКС). Там в аппарат закачают 20 л не подлежащей очистке технической воды, от которой в ином случае экипажу все равно пришлось бы избавляться. Специалисты «Космической регаты» подсчитали, что на каждом корабле «Прогресс» на Землю возвращается около 200 л воды, которую можно было бы использовать для коррекции орбиты МКС, если бы на ней был установлен паровой двигатель.

После отделения «Прогресса» от МКС он некоторое время перед затоплением в Тихом океане проведет в автономном полете по орбите. В это время на расположенном на его поверхности «Звездном маяке» раскроется многометровое зеркало, с помощью которого и планируется осветить один из районов Земли. По словам разработчиков проекта, в ночном небе аппарат будет ярче и крупнее любой звезды, став вторым после Луны источником света. После завершения этого эксперимента космический аппарат на высоте 350 км отделится от корабля «Прогресс» и начнет подготовку к испытанию парового двигателя.

В свободном полете «Звездный маяк» повернется к Солнцу обратной стороной зеркала, на которой будут расположены солнечные батареи. С их помощью вода, находящаяся внутри спутника под давлением в 220 атмосфер, нагреется до температуры 1000 градусов Цельсия. «Стрельба» перегретым паром придаст спутнику импульс для движения. Используя всего 20 литров воды и энергию солнечного света, конструкторы «Космической регаты» собираются поднять «Звездный маяк» до высоты 500 км над поверхностью Земли.

За подобными технологиями – будущее космических полетов, утверждают разработчики «Звездного маяка». Водяной пар поможет удерживать орбитальные станции на постоянной высоте, уводить их от столкновения с космическим мусором, а межпланетным кораблям корректировать свой курс. Кроме того, воду во Вселенной найти проще, чем высокотехнологичное (и токсичное) ракетное топливо. «Вода в виде льда содержится в кометах, обнаружена на Марсе, должна быть и на других космических телах. Это как заправочные станции. Пришел, взял сколько нужно и полетел», – поясняют инженеры «Космической регаты».
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

Peter

Спасибо за текст! Для поднятия орбиты/коррекции обитаемой ОС в самом деле выглядит подходяще.

Павел73

Спасибо, Salo! Такие проекты мне по душе  :) . Очень нравится сам принцип использования внешних ресурсов. Но насколько всё это серьёзно?
Будет не до космонавтики (С) Ронату.

mihalchuk

Да несерьёзно это всё. Студенческая практика, пар всего 1000 градусов. Идея совмещения с зеркалом вообще непонятна.

Salo

А ежели нагреть до более высокой температуры? :roll:
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

Salo

А зачем нагревать воду преобразуя свет в электроэнергию?
Может лучше с помощью зеркала нагревать воду до гораздо более высокой температуры (может быть даже до пиролиза) и использовать такой парогаз в качестве рабочего тела двигателя?
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

mihalchuk

Salo:
 
ЦитироватьА ежели нагреть до более высокой температуры?
Тогда получим термический двигатель с УИ немногим более 300 с. Но техническую воду можно было бы добавлять в гидразин, который можно использовать вместо НДМГ. Видимо, эта вода недопустимо грязная, может вызвать коррозию форсунок, засор клапанов, а выхлоп - дать неприятный осадок на внешней поверхности станции.

avmich

А что, нельзя воду сначала дистиллировать?

LSD

думаю, для обсуждения термодвижка пора заводить отдельный топик :)
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

Peter

Насчет термодвижков все понятно - дело возможное (хотя при высоких температурах и давлениях большие проблемы с корррозией. Это если о воде). Но интересна именно отработанная вода - УИ лучше чем у гидразина или нитрата гидразония не получишь. Или получишь, но это "город городить" в виде концентраторов солнечного излучения.

Salo

Я думаю в этом случае важнее не максимальный УИ, а возможность использовать отходы и экономия на доставке топлива.
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

LSD

ЦитироватьЯ думаю в этом случае важнее не максимальный УИ, а возможность использовать отходы и экономия на доставке топлива.

Верно! Приличная экономия выходит!
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине - только один. Ж. Ж. Руссо

Гость 22

Цитировать
ЦитироватьPS на форуме часто путают РД 0410 и РД 410. Разные ТФЯРДы совсем.
А вот с этого момента, пожалуйста, поподробней! Про РД-0410 уже вроде многое известно: характеристики, кто создавал, устройство и испытания. А вот про РД-410, тот, который энергомашевский, ничего не слышно. Кроме http://www.lpre.de/energomash/index.htm Но интересно: какие исследования проводились? Испытания каких-то образцов отдельных узлов? На какой стадии и по какой причине остановились работы (и заодно: когда и по какому постановлению начались)?
Не совсем о том проекте, но очень близко:

ЦитироватьРАЗРАБОТКА ЯДЕРНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
И КОСМИЧЕСКИХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК
В НПО ЭНЕРГОМАШ ИМ. АКАДЕМИКА В. П. ГЛУШКО

Г. Л. Лиознов

В. П. Глушко уделял исключительное внимание путям увеличения удельного импульса ракетных двигателей как главного рычага повышения их эффективности в решении перспективных задач ракетно-космической техники. Он не остановился на поиске наиболее эффективных химических топлив для ЖРД. По его инициативе в 1956 г. в НПО Энергомаш (тогда ОКБ 456) были начаты систематические расчетно-конструкторские разработки и началось формирование соответствующих специализированных подразделений по ядерным ракетным двигателям.

До 1963 г. рассматривались ЯРД с твердофазным реактором. Наиболее существенными результатами этого периода были:
1) эскизный проект ЯРД РД-404 для второй ступени сверхтяжелой космической ракеты, тягой 200 т, с водородом в качестве рабочего тела; удельный импульс двигателя составлял 950 сек.;
2) эскизная разработка ЯРД РД-405 тягой 30—40 т; реактор имел оптимальные для этой размерности замедлитель из гидрида циркония и бериллиевый отражатель;
3) экспериментальные работы по нейтронной физике реакторов, конструкции и технологии изготовления твэлов и ТВС (в кооперации со специализированными организациями).

В начале 1963 г. Глушко принял решение переключиться на разработки ЯРД и ЯЭУ на основе газофазного ЯРД, где ядерное горючее находится не в твердофазной матрице, а в плазменном состоянии, благодаря чему удельный импульс тяги ЯРД может быть увеличен до 2000 сек. и более, при тягах в десятки тонн и выше, а ЯЭУ с МГД — преобразованием тепловой энергии рабочего тела в электрическую могут иметь весьма низкие удельные массовые характеристики при очень больших мощностях (сотни — тысячи МВт).
Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы по ЯРД и ЯЭУ схемы в НПО Энергомаш под научным руководством и при непосредственном участии НИИТП (ИЦ им. М. В. Келдыша), при поддержке мощной кооперации продолжались до конца 1980-х гг. прошедшего столетия.

Основными результатами разработок были:

1. По направлению проектно-конструкторских исследований натурных объектов:
1968 г. — эскизный проект ЯРД РД-600 тягой 600 т, с газовыми твэлами струйной схемы с магнитной стабилизацией течения;
1970 г. — эскизный проект космической энергоустановки ЭУ-610 для орбитального комплекса, в основе которой была усовершенствованная схема однополостного газофазного реактора с застойной зоной ядерного горючего в газовом твэле; электрическая мощность энергоустановки — 3,3 млн кВт. Высокие параметры плазмы водорода позволили использовать ее с высоким КПД (около 40 %) для получения электроэнергии в МГД-генераторе на выходном тракте энергоустановки; от этого же генератора осуществлялось электропитание униполярных электродвигателей для привода насосов. Предварительные проектные разработки показали также возможность создания на базе однотвэльного газофазного реактора ЭУ-610 космического ЯРД тягой 60—70 т с удельным импульсом тяги 2000 сек. при удельной массе 1000—1200 кг/т;
1976 г. — проектная разработка космической энергоустановки средней мощности (ЯЭУсм) электрической мощностью 150 МВт общей массой 100 т (без радиационной защиты космического аппарата) замкнутой схемы.
Такая энергоустановка может иметь различные применения. В частности, она может обеспечить работу электроракетного двигателя тягой до 300 кг с удельным импульсом тяги порядка 5000 сек.;
1986 г. — проектная разработка космической энергоустановки БЭУ-620 электрической мощностью 175 МВт открытой схемы,
1991 г. — концептуальная проектная разработка космической двигательно-энергетической установки (ЯДЭУ) для обеспечения пилотируемой экспедиции к Марсу.

2. По направлению проектных разработок стендовых прототипов для испытаний на существующей базе:
1965—1983 гг. — эскизный, технический проекты малоразмерного экспериментального газового твэла струйной схемы (установка «Экспериментальная ампула») для петлевых испытаний в существующем испытательном реакторе ИГР; полный комплект технической документации на экспериментальную ампулу.
1979 г. — техническое предложение экспериментальной ампулы для испытаний в реакторе ИГР малоразмерной модели газового твэла застойного типа,
1982 г. — эскизный проект блока магнитной стабилизации.
1980 г. — расчетные и конструкторские обоснования и развернутая программа разработки и испытаний на реакторе ИГР ряда модификаций экспериментальных ампул типового исполнения, позволяющая в установках минимальной размерности экспериментально проверить различные варианты организации рабочих процессов и конструктивного исполнения важнейших элементов и систем газового твэла.

3. По направлению проектных разработок стендовых прототипов для испытаний на вновь создаваемой базе:
1965—1977 гг. — предэскизная, эскизная разработка полноразмерных экспериментальных газовых твэлов струйной, затем застойной схемы («Экспериментальный стендовый двигатель» — ЭСОД-1, «Вулкан-1» с выделением в качестве первоочередного объекта испытаний только установки ЭСОД-2-1М) для петлевых испытаний в специально создаваемом испытательном реакторе (НИКИЭТ МСМ разработан эскизный проект ИГ-2, «Нефрит»);
1971—1978 гг. — аванпроект, затем техническое предложение (совместно с НИИТП и ИАЭ) установки «Лампа» — экспериментального однополостного газофазного реактора с полномасштабным газовым твэлом застойного типа минимальной мощности (НИКИЭТ МСМ — технический проект внешней зоны реактора «Лампа».

4. По направлению экспериментальных работ и опытно-конструкторской разработки первоочередной реакторной экспериментальной установки «Ампула».
В период 1968—1973 гг. был выполнен обширный объем производственных и экспериментальных работ, в результате которых
– были получены данные по основным принципам конструирования и технологии многих узлов, агрегатов и систем натурных и экспериментальных объектов,
– был разработан и внедрен в практику ряд новых конструкционных материалов: тугоплавкие сплавы на основе тантала, ниобия, молибдена, вольфрама; пористые материалы на основе вольфрама, молибдена, нихрома; гиперпроводящий сверхчистый алюминий; керамика из окиси европия и самария; высокоэффективные теплозащитные аблирующие материалы; высокопрочный радиационно-стойкий стеклопластик; покрытия, стойкие в расплавленном уране; твердые высокотемпературные смазки для предотвращения диффузионного сращивания контактных пар агрегатов автоматики.

К концу 1989 г. был изготовлен, отработан и отправлен на полигон в Объединенную Экспедицию НПО «Луч» МСМ, ответственную за организацию и проведение испытаний, комплект специального оборудования и оснастки; было изготовлено и подготовлено к испытаниям 2 комплекта экспериментальных установок «Ампула» Однако с 1990 г. государственное финансирование работ по тематике ЯРД было прекращено окончательно и реакторные испытания установок «Ампула» провести не удалось.

Salo

Цитироватьhttp://www.ng.ru/science/2008-10-08/10_parovoz.html?mright=2
ЦитироватьКосмический паровоз. Двадцать литров воды – и вы уже на другой орбите
2008-10-08 / Виктор Михайлов

На ту же тему в журнале «Российский космос» № 11, 2008:
ЦитироватьПаровоз для космонавтов
 
Космический паровой двигатель выполнен в виде закрепленной на спутнике специальной 20-литровой емкости. В свободном полете спутник повернется к Солнцу обратной стороной зеркала, на которой будут расположены солнечные батареи. С их помощью вода, находящаяся под давлением в 220 атмосфер, нагреется до температуры 1000 градусов по Цельсию. «Стрельба» перегретым паром придаст спутнику импульс для движения. 20 л воды и энергии солнечного света хватит, чтобы поднять орбиту спутника с 350 км над поверхностью Земли до 500.
 
Вторая Луна на ночном небосклоне, космический аппарат с... паровым двигателем не фантастика, а новейшие технологии. Конструкторы из консорциума «Космическая регата» внедряют в производство красивые научные идеи. Как сказка становится былью, выяснил корреспондент «РК».
 
Тех, кто представляет себе космический паровоз, в виде железной машины с поршнями и огромной печкой, в которую космонавты в закопченных скафандрах закидывают совковыми лопатами уголь, просим не беспокоиться. Космический паровоз с земным объединяет только общий принцип — использование для движения водяного пара. Остальное — новейшие технологии. Начались они, как это не странно звучит, с открытия Америки.
Солнечные паруса
В 1990 году конгресс США в честь 500-летия открытия Колумбом Америки объявил международный конкурс на лучший проект звездолета для марсианской экспедиции. В конкурсе принимали участие десятки конструкторских бюро со всего мира. В СССР по инициативе РКК «Энергия», специально под это дело, ведущие предприятия в области ракетостроения учредили консорциум с романтическим названием «Космическая регата». Проект, представленный консорциумом, получился красивым по исполнению, под стать названию фирмы.
К Красной планете космический корабль должны были нести солнечные паруса, надуваемые солнечным ветром. Вместо стандартных накопителей и преобразователей энергии солнца российские конструкторы предлагали использовать пленочные конструкции.
— Наши паруса формировались за счет центробежных сил, — рассказывает главный конструктор Олег Сапрыкин. — Два специальных устройства, вращающихся в разные стороны на одной оси, раскручивали полотна. По сравнению с другими проектами такая модель получала существенные преимущества. Во-первых, позволяла отказаться от штанг, мачт и растягивающих приспособлений, что вело к уменьшению массы звездолета. Во-вторых, два вращающихся тела с большими моментами инерции позволяли создать систему без расходного управления.
Проект «Регаты» был признан лучшим, но денежного приза российские изобретатели не увидели. Помешал финансовый скандал в конгрессе США, который рассорил между собой организаторов конкурса.
Технологии будущего
Однако после завершения конкурса, консорциум свою деятельность не свернул, а превратился в инжиниринговую фирму.
— Есть научные идеи и есть производство, где делают массовую продукцию, — объясняет Сапрыкин. — Мы — связующее звено, превращаем идею в товар.
В Советском союзе роль инжиниринговых фирм выполняли отраслевые научно-исследовательские институты. Но во время перестройки многие отрасли лишились своих НИИ. Превращением идей в товар сейчас практически никто не занимается, потому что инжиниринговые разработки больших и быстрых денег обычно не приносят. Как правило, эти технологии массовым спросом будут пользоваться в будущем. Такие, например, как получение энергии из космоса.
— Запасы нефти и газа не бесконечны. А космос сам по себе неисчерпаемый источник энергии, и люди рано или поздно начнут использовать космические лучи, — считает Сапрыкин.  
 
Звездный маяк
Пока космические лучи интересуют только физиков-ядерщиков. Для них специалисты «Регаты» разработали концентратор площадью 10 квадратных метров. Состоит он из нескольких зеркал, сделанных из углепластика в форме сот. В 2012 году концентратор будет развернут на околоземной орбите, и у физиков появится возможность для изучения космических лучей предельно высоких энергий.
— Известно, что на орбите Земли мощность энергии космических лучей составляет 1,36 киловатт в секунду на каждый квадратный метр. Умножая на площадь зеркал, вы получаете мощность, которую можно в идеале снимать с концентратора, — рассказывает конструктор. — Эту энергию можно преобразовывать в тепловую и электрическую для обеспечения потребностей орбитальных станций и звездолетов. А можно передавать на Землю, в виде направленного лазерного излучения или в виде отраженного солнечного света.
Этот эксперимент по подсветке Земли с помощью отраженных солнечных лучей специалисты «Регаты» назвали «Звездный маяк».
— С помощью нашего 10-метрового зеркала мы могли бы пустить на Землю солнечный зайчик диаметром 40 квадратных метров, и в ночном небе наш аппарат светился бы ярче и крупнее любой звезды, став вторым после Луны источником света. Можно провести тонкие подсветки всех крупных городов, и фактически это был бы первый эксперимент по передаче на Землю энергии из космоса.
«Прометей»
Сейчас консорциум разработал еще более глобальный и масштабный проект. Это спутник «Прометей». Так же как и «Звездный маяк» он будет оснащен 10-метровым концентратором, а на его борту будут находиться три приемника. Первый будет регистрировать частицы для Института ядерной физики имени Скобельцина, второй использоваться для испытания преобразователей, третий — для накачки лазера. С помощью последнего из космоса на небе можно будет устроить самое настоящее лазерное шоу, а затем испытать первый в мире паровой космический двигатель.
За этими технологиями — будущее. С помощью водяного пара можно удерживать орбитальные станции на постоянной высоте, уводить их от столкновения с космическим мусором, корректировать курс межпланетных кораблей.
Впрочем, помимо романтических экспериментов у специалистов консорциума есть и вполне земные мечты. Например, создание инжинирингового центра для студентов МГУ, МФТИ, МАИ, МГТУ имени Баумана. Там талантливые ребята могли бы заниматься разработкой и внедрением в жизнь своих идей. А идея — это двигатель прогресса. Именно с них и начинаются новые технологии, которые будут востребованы будущими поколениями.
Герман Петелин

"Были когда-то и мы рысаками!!!"

Salo

http://www.12aprelya.ru/files/sbornik07.rar
В директории "Номинация 2: Создание систем и устройств для авиационной и космической техники" в поддиретории "2 премия" документ "3.Волна-водород"
ЦитироватьВ последние годы наблюдается повышенный интерес российских и зарубежных разработчиков ракетно-космической техники к ракетным двигателям, использующим в качестве топлива дигидрогенмонооксид (воду).
Очевидными преимуществами двигателей такого типа (кислородно-водородных) являются:
•   низкая стоимость, поскольку вода является наиболее дешевым и распространенным исходным материалом для ракетного топлива;
•   безопасность операции заправки двигательной установки,                             и других работ, проводимых при подготовке КА к запуску на полигоне;
•   экологическая безопасность компонентов топлива (кислорода и водорода), получаемых электролизом из воды;
•   снижение массы бортовой двигательной установки за счет запасов рабочего тела и применения современных технологий изготовления.
и т.д. и т.п.
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

Salo

http://www.12aprelya.ru/files/1_1_erd.pdf
ЦитироватьРазработка и создание двигательной установки для космических аппаратов на основе электротермического парового высокочастотного реактивного двигателя
"Были когда-то и мы рысаками!!!"

inneren

ЦитироватьПолучается не выгодно.
Зачем везти реактор, чтоб разлагать воду, когда можно кислород и водород в разложенном состоянии вывести, и тяжелый реатор не нужен.
Проблему с длительным хранением решить можно. Баки экранировать ЭВТИ, а испаряющееся топливо снова сжижать небольшой холодильной установкой. На сжижение потребуются мощности на порядки меньшие, чем на разложение. Можно обойтись питанием от СБ.

ну хотя бы затем, что по пути можно дозаправиться от ледяного астероида или кометы. Заякорился на поверхности и манипулятором лед со снегом в трюм, затем нагрели, получили воду, отфильтровали при необходимости и можем дальше лететь. Да и на Марсе заправочную станцию на недавно открытые ледники поставить и заправлять возвращаемые корабли.
!!!вперед назад к звездам!!!

duke

Цитироватьну хотя бы затем, что по пути можно дозаправиться от ледяного астероида или кометы. Заякорился на поверхности и манипулятором лед со снегом в трюм, затем нагрели, получили воду, отфильтровали при необходимости и можем дальше лететь. Да и на Марсе заправочную станцию на недавно открытые ледники поставить и заправлять возвращаемые корабли.
Чтобы разложить воду на водород и кислород нужно больше энергии, чем они выделяют при соединении(сжигании).
А иначе это был бы вечный двигатель :D
"Программиста" тоже убейте!

sychbird

Второе начало термодинамики не запрещает получить столько же энергии при сгорании водорода в кислороде, сколько его было затрачено на разложение воды. Закон сохранения энергии при этом не нарушается. Второе начало  касается невозможности превращения всей энергии в механическую работу. Следствием этого и является невозможность вечного двигателя.
Невозможно полностью утилизировать полученную  при сгорании энергию. А полностью утилизировать воду возможно. ( за вычетом потерь на смачивание и испарение во внешнюю среду).
Ответил со свойственной ему свирепостью (хотя и не преступая ни на дюйм границ учтивости). (C)  :)

duke

Если будет КПД 100%, то тогда это крутой способ. А если КПД разложения воды на кислород и водород 60%, и даже если 80%, с чего ради это так эффективно? Не проще и эффективней ли ЯРД? Чем ЯР + ЖРД :D
"Программиста" тоже убейте!

sychbird

При полетах в Солнечной системе возможно использование энергии Солнца в процессе фотолитического разложения воды. Понятие КПД для  замкнутого по воде циклического  процесса при этом теряет смысл.
Ответил со свойственной ему свирепостью (хотя и не преступая ни на дюйм границ учтивости). (C)  :)