Ядерные Ракетные Двигатели, классические и перспективные концепции |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Ядерные Ракетные Двигатели, классические и перспективные концепции |
16.6.2013, 19:50
Сообщение
#1
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 120 Регистрация: 31.10.2012 Из: Moscow Пользователь №: 33 701 |
Каким должен быть ядерный ракетный двигатель ближайших десятилетий?
Можно ли стартовать на нём с Земли? Возможен ли ЯРД внешнего горения, с газообразной активной зоной и скоростью истечения 100 км/сек при тяге достаточной для взлёта с Земли? В РД-0410 применялся гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов из бериллия, ядерное топливо — материал на основе карбидов урана и вольфрама, обогащение по изотопу U235 около 80 %. Получилось: Тяга в пустоте — 3,59 тс (35,2 кН) Тепловая мощность реактора — 196 МВт Удельный импульс тяги в пустоте — 910 кгс·с/кг (8927 м/с) Число включений — 10 Ресурс работы — 1 час Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан Масса с радиационной защитой — 2 тонны Габариты двигателя: высота 3.5 м, диаметр 1.6 м Ресурс реактора соответствует расходованию 15 тонн водорода, тяга двигателя для взлёта с Земли с таким запасом - недостаточная. За время работы реактора образуются лишь 10 грамм осколков деления, пятитысячная часть от массы U235 в двигателе. Поэтому несмотря на конечную скорость ракеты, до 18 км/сек c таким двигателем, серийные ЯРД должны иметь более эффективное использование делящегося материала, обеспечивать выгорание уровня 10%. Тонкие ТВЭЛы, нужные для высокой удельной мощности реактора, должны иметь высокую химическую стойкость в потоке горячего водорода. Интересно отметить бытующее мнение о невозможности стартовать с Земли на ЯРД, основанное в частности на постулате о негерметичности ТВЭЛов ЯРД. В первые минуты полёта осколки деления ещё не наработаны, поэтому старт из пустынной местности, с трассой разгона над океаном, потенциально возможный вариант. Это означает возможность выводить на орбиту одной тяжёлой ракетой не десятки-сотню, а тысячу тонн груза. В связи с разработкой "марсианских" ЯРД представляет интерес обсудить идеи, которые могут быть положены в основу конструкции ЯРД. Сообщение отредактировал Denis_Hliustin - 16.6.2013, 20:00 |
|
|
29.10.2018, 19:28
Сообщение
#2
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 038 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Вот ещё одна очень известная фотография от келдышевского центра.
Пусть тут будет. Это лабораторные испытания, естественно. Видны распавшиеся на капли струи теплоносителя. В реальном аппарате они проходят через открытый космос (отсутствуют стенки! что позволяет снизить вес аппарата). Далее конструктору нужно подставить, условно говоря, ведёрко, поймать эти струйки и обеспечить их возврат. Задача не студенческая, конечно, и даже не интернетная но вполне решаемая инженерно-конструкторская. |
|
|
30.10.2018, 18:34
Сообщение
#3
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 888 Регистрация: 8.5.2013 Из: Подмосковье Пользователь №: 33 796 |
Вот ещё одна очень известная фотография от келдышевского центра. Пусть тут будет. Это лабораторные испытания, естественно. Видны распавшиеся на капли струи теплоносителя. В реальном аппарате они проходят через открытый космос (отсутствуют стенки! что позволяет снизить вес аппарата). Далее конструктору нужно подставить, условно говоря, ведёрко, поймать эти струйки и обеспечить их возврат. Задача не студенческая, конечно, и даже не интернетная но вполне решаемая инженерно-конструкторская. Эта задача решена в ускорителях, где используют cтруйные и pellet мишени. И то и другое впрыскивается в вакуумную камеру, в которой крутится пучок. Чтобы вакуум не испортить, надо впрыснутое ловить. Но мощности по теплу там мизерные против тепловых мегаваттов реактора. Спецы в России в ОИЯИ, Дубна, далее в Московском энергетическом и в ИТЭФ, Москва. Первая струйная мишень была сделана в ЛВЭ ОИЯИ в самом начале 70-х и несколько лет работала на ускорителе лаборатории Ферми в США. Но в случае реактора надо не просто "поймать", но и вернуть в реактор! Сообщение отредактировал Dobryak - 30.10.2018, 18:40 |
|
|
31.10.2018, 0:07
Сообщение
#4
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 038 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
но и вернуть в реактор! А какая, собственно говоря, разница с обычным контуром? Разве что в случае капельного холодильника у части контура нет стенок. Но, собственно, и всё. Если мы обратимся к интернету, куда и надо обращаться для чувствительных проектов (ну хорошо, можно ещё и к монографии, хотя и она наверняка есть в интернете, XXI век же), то увидим в гидросборнике самый тривиальный вариант, а именно насос. Вот конструкция насоса, скорее всего, в открытой литературе не описана. А это и не к чему. надо не просто "поймать", но и вернуть Совсем на самом деле, между "поймать" и "вернуть" есть ещё промежуточное действие - организовать в нашем ведёрке возвращаемый теплоноситель. И тут есть некоторая хитрость. В трудах центра Келдыша на сей счёт говорится, что у них есть гидросборник с пассивным сбором капель, позволяющий получить плёнку, устойчиво движущуюся по внутренней поверхности к насосу. Именно такой сборник был в составе капельного холодильника, который испытывали Залётин и Калери на "Мире". Естественно, кстати, теплоносителем у них выступало масло (вакуумное масло ВМ-1С), возить на станцию к живым людям жидкий металл дурных нема |
|
|
31.10.2018, 0:31
Сообщение
#5
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 038 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
гидросборник с пассивным сбором капель, позволяющий получить плёнку, устойчиво движущуюся по внутренней поверхности к насосу. Всё-таки вот этот момент уточню. Нельзя допускать разбрызгивания прилетающих в наше условное ведёрко капель. Иначе есть риск потерь теплоносителя за счёт отлетающих брызг в открытый космос. Поэтому они так настойчиво и говорят про образование устойчиво движущейся плёнки. |
|
|
31.10.2018, 18:44
Сообщение
#6
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 447 Регистрация: 8.4.2010 Пользователь №: 5 621 |
Всё-таки вот этот момент уточню. Нельзя допускать разбрызгивания прилетающих в наше условное ведёрко капель. Иначе есть риск потерь теплоносителя за счёт отлетающих брызг в открытый космос. Поэтому они так настойчиво и говорят про образование устойчиво движущейся плёнки. а организовать искуственную гравитацию путем вращения всей этой холодильной части не думали? даже, скажем 0.05-0.1g делает сбор капель заметно веселее |
|
|
31.10.2018, 18:49
Сообщение
#7
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 038 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
а организовать искуственную гравитацию путем вращения всей этой холодильной части не думали? Не могу ничего ответить, это всё-таки смежники, а не наши. Я тему КХИ знаю по монографии, нескольким статьям и небольшой доп.информации от коллег. Там ничего про вращение не было. А пытались ли они как-то изучить эффекты вращения - это космонавтов лучше спрашивать. P.S. Но самое главное - а зачем? Из того, что я знаю, вопрос сбора там не блокирующий. |
|
|
31.10.2018, 19:45
Сообщение
#8
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 2 467 Регистрация: 16.3.2011 Пользователь №: 32 318 |
P.S. Но самое главное - а зачем? Из того, что я знаю, вопрос сбора там не блокирующий. Странно это. Не у них же одних проблемы с фильерами, точностью и воспроизводимостью струи. Как сверхтонкие нити из полимера или стекла получают? Электростатическое вытягивание: подаём на фильёру напряжение, выдавливающаяся капля заряжается... дальше всё делают вязкость и силы Кулона: вытягивают, оттаскивают. Тут то же самое, при желании капли можно ускорять и направлять той же электростатикой: для мелких капель силы очень приличные. Милликен не даст соврать... Ну и любой, кто красил металл порошком. Прикидка говорит, что при плотности зарядов 7Е-17Кл/см3 на ста киловольтах ток будет вполне приемлим. А традиционных для статики проблем с изоляцией и газом нет - ваккум же, и вполне приличный. |
|
|
31.10.2018, 20:09
Сообщение
#9
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 447 Регистрация: 8.4.2010 Пользователь №: 5 621 |
Тут то же самое, при желании капли можно ускорять и направлять той же электростатикой: для мелких капель силы очень приличные. Милликен не даст соврать... Ну и любой, кто красил металл порошком. Прикидка говорит, что при плотности зарядов 7Е-17Кл/см3 на ста киловольтах ток будет вполне приемлим. А традиционных для статики проблем с изоляцией и газом нет - ваккум же, и вполне приличный. я думал о чем-то подобном - ферромагнитные жидкости, электростатика к сожалению, в случае аварии/полного обесточивания это работать не будет (а должно) Сообщение отредактировал pappadeux - 31.10.2018, 20:09 |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 27.9.2024, 11:19 |