IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )


Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
5 страниц V   1 2 3 > »   
Reply to this topicStart new topic
> Ядерные Ракетные Двигатели, классические и перспективные концепции
Denis_Hliustin
сообщение 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
Go to the top of the page
 
+Quote Post
armadillo
сообщение 16.6.2013, 20:35
Сообщение #2


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 199
Регистрация: 17.3.2011
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 32 515



Цитата
и скоростью истечения 100 км/сек при тяге достаточной для взлёта с Земли?

тут был деятель про безопасную аэс, это к нему в палату.
Цитата
на конечную скорость ракеты, до 18 км/сек c таким двигателем
какую-такую ракету? какая-такая скорость без начальных условий и полезной нагрузки?

У ракетных двигателей есть параметр УИ и отношения тяги к собственной массе. Лучше оставиться с ними. Марс тоже непонятно к чему и отчего.

В общем, от поста крайний негатив. Для уровня московского богомольца текст. Температуру водорода при скорости истечения 100км/с сами посчитаем? и потребная температура ТВЭЛов для такой температуры водорода.


ракеты-носитель на ЯРД не будет, даже если удасться создать двигатель достаточной тяги (что фантазии). Причина в возможности аварии и падении аппарата на Землю.
Как высокоорбитальный разгонник может быть полезен. Желательно многоразовый.

Для 100км/с рассматривались варианты ЯРД с газообразной активной зоной и расходом урана или что там будет горючим в рабочее тело. Твердотопливные ЯРД с такой скоростью истечения никто предлагать не пытался - возможно тогда рассчитывали на другой уровень слушателей.

Но смысла в затратах на разработку таких вещей нет, при наличии уже работающих ионников.

И да, я предполагаю, что ветка сведется к пропаганде транспорта навоза на другие планеты.



--------------------
Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Denis_Hliustin
сообщение 16.6.2013, 22:22
Сообщение #3


Опытный
**

Группа: Haunters
Сообщений: 120
Регистрация: 31.10.2012
Из: Moscow
Пользователь №: 33 701



QUOTE(armadillo @ 16.6.2013, 21:35) *
какую-такую ракету? какая-такая скорость без начальных условий и полезной нагрузки?


Цифра по скорости однозначно связана с имеющимися в задаче данными. Там указан ресурс двигателя 1 час (3600 секунд), из F=U*(dm/dt) находим секундный расход 4 кг/сек. Запас водорода 15 тонн и при лёгких баках, поскольку масса двигателя 2 тонны, без полезной нагрузки максимальная скорость V = U*ln(17/2) = 19 км/сек.

QUOTE(armadillo @ 16.6.2013, 21:35) *
У ракетных двигателей есть параметр УИ и отношения тяги к собственной массе. Лучше оставиться с ними. Марс тоже непонятно к чему и отчего.


Удельный импульс измеряется в секундах, точнее в (кг*сек/кг). Численно его надо домножить на "g" /на десятку/, получится скорость истечения в метрах в секунду.

Теперь относительно Марса. Одноступенчатая ракета на ЯРД конкурирует с многоступенчатой на химических топливах. В этом сравнении ЯРД легче всего выигрывают в марсианском пилотируемом полёте: приемлемы малые ускорения, нужны высокие конечные скорости и многотонный груз.
Есть и ещё один аспект.
Период обращения Марса вокруг Солнца 687 суток, Земли 365 суток, разница угловых скоростей 0.46 угловых градуса в сутки.
На химических топливах используется самая энергетически экономная трасса. При эквивалентной скорости старта 11.35 км/сек лететь до Марса 8 месяцев, высокое облучение экипажа в лёгком корабле. Сразу после прилёта стартовать обратно на Землю невозможно: в исходной точке Земли уже не будет, она по другую сторону от Солнца. Расстояние не 55 миллионов километров, как при "Великом противостоянии Марса", а до 370 миллионов км /сумма больших полуосей орбит/.

Если же ЯРД разгонит космический корабль до 20 км/сек, время полёта 1 месяц в каждую сторону. Открывается возможность слетать туда-обратно за три - пять месяцев, в том числе два месяца на дорогу и один-три месяца пребывание на Марсе. При обратном старте Земля ещё будет находиться на нужной стороне орбиты, доза радиации набранная экипажем в полёте такой длительности уменьшится до приемлемого уровня даже в лёгком космическом аппарате без эффективной радиационной защиты.

QUOTE(armadillo @ 16.6.2013, 21:35) *
Температуру водорода при скорости истечения 100км/с сами посчитаем? и потребная температура ТВЭЛов для такой температуры водорода.
Для 100км/с рассматривались варианты ЯРД с газообразной активной зоной и расходом урана или что там будет горючим в рабочее тело. Твердотопливные ЯРД с такой скоростью истечения никто предлагать не пытался - возможно тогда рассчитывали на другой уровень слушателей.


В названии темы отражены перспективные концепции. В том числе с газообразной (плазменной) активной зоной.
Автор известной публикации на эту тему - наш бывший соотечественник (вероятно не в первом поколении):
Robert Zubrin «Nuclear Salt Water Rockets: High Thrust at 10,000 sec ISP», Journal of the British Interplanetary Society 44, 371—376 (1991)

принцип выноса зоны реакции из корпуса двигателя позволяет снять ограничение температурных режимов реактора, и достигать значительно больших температур и давлений. Так, по некоторым расчетам, при эффективности выгорания ядерного топлива 0.8, скорость истечения рабочего тела для такого ЯРД составит 66000 м/с, удельный импульс 6730 секунд, мощность двигателя — 427 ГВт, тяга 12,7 меганьютон, тяговооруженность = 40, масса двигателя 33 тонны.
Уникальной характеристикой ЯРД Зубрина является также сочетание высокого значения удельного импульса и большой общей тяги (развиваемое ускорение может составить несколько g). Никакая другая схема ракетного двигателя, известная на настоящее время, не обладает такой характеристикой.
К недостаткам конструкции можно отнести расточительный расход ядерного топлива, высокие требования к конструкционным материалам сопла, высокорадиоактивный факел двигателя и сложность управления реактором.


Советские разработки газофазных ЯРД освещены здесь:

http://engine.aviaport.ru/issues/05/page41.html




Сообщение отредактировал Denis_Hliustin - 16.6.2013, 22:30
Go to the top of the page
 
+Quote Post
или
сообщение 16.6.2013, 22:41
Сообщение #4


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 36
Регистрация: 13.5.2013
Пользователь №: 33 799



В природном вольфраме есть 14% W183. В молибдене есть четыре изотопа совсем не поглащающие нейтроны.Для устойчивости по кислорду
нужно взять некоторые изотопы платины и палладия, монетарные не обязательно, в продуктах деления есть платина и палладий.Из выше
указанных изотопов можно сделать сплав с термостойкостью 3050 градусов. И этот сплав не будет поглощать нейтроны.Дальше я думаю что
МОХ топливо не логично , надо что-бы в центре урановой таблетки была ещё таблетка с 5% плутония.По тому что кюрий образуется в количестве
60 грамм на тонну.И нужно иметь всё до калифорния и добывать это всё из 5% а не из тонны.Тогда будет ЯРД.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Denis_Hliustin
сообщение 17.6.2013, 0:45
Сообщение #5


Опытный
**

Группа: Haunters
Сообщений: 120
Регистрация: 31.10.2012
Из: Moscow
Пользователь №: 33 701



QUOTE(или @ 16.6.2013, 23:41) *
платина и палладий.Из выше указанных изотопов можно сделать сплав с термостойкостью 3050 градусов. И этот сплав не будет поглощать нейтроны.Дальше я думаю что МОХ топливо не логично , надо что-бы в центре урановой таблетки была ещё таблетка с 5% плутония.По тому что кюрий образуется в количестве
60 грамм на тонну.И нужно иметь всё до калифорния и добывать это всё из 5% а не из тонны.Тогда будет ЯРД.


Хорошая мысль. Нужно экспериментально исследовать этот сплав на эффект допплера при нагреве, на стойкость в водороде, прочность при высоких температурах и т.п. После 1991 года в Росатоме на сами по себе подобные работы один ответ: "это никому не нужно, нету средств и т.п." Совсем другое дело, когда они увязаны с перспективной практической задачей или, ещё лучше, конкретной разработкой.

Относительно же идей на качественном уровне, любопытно услышать оценки по следующему аспекту.
Есть классический ЯРД, прокачивание водорода вдоль тонких ТВЭЛов в термостойкой оболочке. Максимальная скорость истечения 9 км/сек. Как говорилось в соседнем обсуждении, осколки деления отбрасывать со скоростью истечения 13000 км/сек, если и было бы возможно, в ближайшие десятилетия неподъёмно по расходу делящихся материалов: основная энергия уносится с отбрасываемым материалом, а она пропорциональна квадрату скорости.

Скорость истечения 9 км/сек маловата для полёта даже к Марсу: оптимальна 'U' в два раза больше или меньше характеристической скорости всего полёта, в пределах 20 - 60 км/сек. Как этого добиться, на уровне идей?

Термостойкость ТВЭЛов даёт только 9 км/сек. Если водород диссоциировать на атомы, молярная масса вместо 2 станет 1, скорость истечения увеличится до 13 км/сек. Далее, внутри реактора делаем полость с водородом без ТВЭЛов, покрытую поглотителем тепловых нейтронов. Туда инжектируется, в поток водорода, газообразный UO2(NO3)2, образуется система связанных реакторов:
внешняя АЗ работает на быстрых нейтронах и подпитывает ими внутреннюю газообразную, развязанную по обратной связи, работающую на эпитепловых нейтронах вблизи резонанса 0.3 электрон-вольта где сечение высокое. Внутри потока водорода температура растёт до величин, более высоких чем позволяет реактор с твёрдой активной зоной. Это один вариант. Сложность в том, что мощность внутреннего реактора должна быть в несколько раз больше чем внешнего, только тогда есть смысл.

Следующий вариант - развитие предыдущего: нужно вынести АЗ за пределы реактора. Пусть аппарат представляет собой летающую тарелку с вогнутым дном, покрытым вольфрамом или пиролитическим графитом. Принцип действия: по центру из аппарата вниз светят один или несколько водородных факелов обычных ЯРД, работающих при давлении уровня 200 атмосфер. Они образуют сверхзвуковой поток водорода, за бортом имеющий ещё существенную плотность. В этот поток с краёв тарелки инжектируются струи UO2(NO3)2 или UF6, сталкивающиеся под днищем летающей тарелки и распыляющиеся там. Образуется саморегулирующаяся по мощности область цепной реакции на нейтронах резонанса 0.3 эв, роль ракетного сопла выполняет вся нижняя вольфрамовая поверхность аппарата. Факел классических ЯРД обеспечивает термозащитный слой, и если он не перемешивается, тепловые нагрузки на вольфрам приемлемые.

Пусть масса дискообразного аппарата 1000 тонн, чуть больше крупнейших самолётов. При скорости истечения 50 км/сек для ускорения 1g потребуется мощность цепной реакции как минимум P = mgV = 500 ГВт. В яркий солнечный день столько приходит в круг диаметром 25 километров. Минимальный расход делящегося материала 6 грамм в секунду при кпд 100%.
Из примера видно, что начиная с некоторой величины летающей тарелки, большая величина критмассы на эпитепловых нейтронах изотопов Cm245 и Сf251 (десятки грамм) не препятствует созданию подобного аппарата. Требующийся секундный расход делящегося материала, определённый из его энергоёмкости, достаточен для образования критмассы под летающей тарелкой. Реакция внешнего горения пойдёт на термализованных нейтронах и может иметь саморегулирующийся характер.

Вопрос: можно ли это считать научной фантастикой?
Можно ли создать под днищем аппарата непрозрачный для ультрафиолетового излучения динамический слой водорода /и чего-то ещё/, не подверженный конвекции, чтобы 500 ГВт не расплавили днище аппарата? Кажется да, ведь при входе в атмосферу обдуваемый кислородом теплозащитный экран спускаемых аппаратов выдерживает сопоставимые тепловые потоки.

Сообщение отредактировал Denis_Hliustin - 17.6.2013, 0:47
Go to the top of the page
 
+Quote Post
RocketMan
сообщение 18.6.2013, 16:45
Сообщение #6


Опытный
**

Группа: Haunters
Сообщений: 187
Регистрация: 16.5.2011
Пользователь №: 33 307



Похоже на решение, ищущее свою проблему.

Мы не летим на Марс не по техническим, а по финансово-социальным причинам. Очень дорого, никто не хочет за это платить. Нужны намного более дешевые средства выведения.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
armadillo
сообщение 18.6.2013, 16:48
Сообщение #7


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 199
Регистрация: 17.3.2011
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 32 515



нет, мы не летим потому, что не придумали зачем. Даже если реализуемо дешевле, чем сейчас, ничего, кроме флаговтыка не предлагают.

Серьезное освоение надо начинать с Луны. Будет Луна - будет вся система в кармане.


--------------------
Спор - это когда обе стороны пытаются сказать последнее слово первыми
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Denis_Hliustin
сообщение 28.6.2013, 1:51
Сообщение #8


Опытный
**

Группа: Haunters
Сообщений: 120
Регистрация: 31.10.2012
Из: Moscow
Пользователь №: 33 701




Продолжаем, обсуждая научную фантастику, рассматривать соотношения в дискообразном летающем аппарате диаметром 100 метров, массой 4000 тонн и скоростью истечения водорода 50 км/сек. Минимальная полезная мощность для взлёта с Земли 2000 ГВт, расход водорода 800 кг/сек, удельная нагрузка на нижнюю поверхность 500 кг/м2 типична для реактивных самолётов.
Мощность 250 МВт/м2 типична для ракетных двигателей. При отводе всей этой мощности излучением Т должно быть 8000 градусов, однако основная часть энергии связана с отбрасываемым веществом, стенка двигателя теплоизолирована от основной части этой энергии и вольфрам не плавится.

Альтернативный принцип действия, по сравнению с названными ранее:
классические ЯРД инжектируют под днище водород со сторостью 1000 м/сек, туда же с частотой 10 Гц выстреливается шарик плутония массой 5 грамм. Аналогично лазерному термоядерному синтезу облучение шарика повышает плотность, и в случае сжатия материала, соответствующему КПД цепной реакции 50%, тепловая мощность составляет 2000 ГВт из которых, при подрыве шарика на расстоянии 50 метров от днища аппарата, основная часть проецируется на аппарат.

С частотой 10 Гц следуют циклы: классические ЯРД образуют под аппаратом столб водорода высотой 100 метров, в центре этого столба подрывается шарик плутония, разогретый водород отбрасывается со скоростью порядка 50 км/сек.

Центральная идея принципа действия: использовать не реакции синтеза, а делительные реакции на плутонии в той же лазерной концепции.
Формально говоря, надкритичность за счет сверхвысокого сжатия может достигаться при миллиграммовых массах /критмасса в случае без отражателя обратно пропорциональна квадрату плотности/. Однако стали считать, обнаружили: в ракетном применении главным фактором становится время развития цепной реакции. Чтоб не произошёл так называемый "проскок", минимальная масса плутония превращается в граммы, энергия лазеров или электронных ускорителей - в десятки мегаджоулей, минимальная выходная энергия при высоких выгораниях - тонны ТЭ.

Обратим внимание: эти величины не являются препятствием для создания ракеты на делящемся материале как транспортном энергоносителе. Для электронных ускорителей обеспечивающих сжатие шарика плутония, энергия должна запасаться в огромных электрических конденсаторах составляющих "кольцевую" часть летающей тарелки. Диэлектриком в них может являться дистилированная вода.

Нужно также отметить, сейчас и этот проект, и термоядерный ТОКАМАК кажутся фантастикой. Если же вдруг будут изобретены энергоёмкая взрывчатка на основе метастабильных ядер для первого проекта, и сверхпроводники с температурой 400 Кельвинов для второго, вся эта фантастика мгновенно перейдёт в практическую плоскость.





Сообщение отредактировал Denis_Hliustin - 28.6.2013, 2:07
Go to the top of the page
 
+Quote Post
VBVB
сообщение 16.7.2013, 17:44
Сообщение #9


Постоянный участник
******

Группа: Patrons
Сообщений: 3 134
Регистрация: 16.3.2011
Из: Россия, Краснодар
Пользователь №: 32 291



QUOTE(Denis_Hliustin @ 16.6.2013, 23:22) *
Автор известной публикации на эту тему - наш бывший соотечественник (вероятно не в первом поколении):
Robert Zubrin «Nuclear Salt Water Rockets: High Thrust at 10,000 sec ISP», Journal of the British Interplanetary Society 44, 371—376 (1991)

принцип выноса зоны реакции из корпуса двигателя позволяет снять ограничение температурных режимов реактора, и достигать значительно больших температур и давлений. Так, по некоторым расчетам, при эффективности выгорания ядерного топлива 0.8, скорость истечения рабочего тела для такого ЯРД составит 66000 м/с, удельный импульс 6730 секунд, мощность двигателя — 427 ГВт, тяга 12,7 меганьютон, тяговооруженность = 40, масса двигателя 33 тонны.
Уникальной характеристикой ЯРД Зубрина является также сочетание высокого значения удельного импульса и большой общей тяги (развиваемое ускорение может составить несколько g). Никакая другая схема ракетного двигателя, известная на настоящее время, не обладает такой характеристикой.
К недостаткам конструкции можно отнести расточительный расход ядерного топлива, высокие требования к конструкционным материалам сопла, высокорадиоактивный факел двигателя и сложность управления реактором.

Что смущает в предложении Зубрина по его ЯРД.

1) Почему выбор воды в качестве растворителя-основы рабочего тела ЯРД?
Очевидно, что требуется рабочее тело, которое в виде плазмы имеет наименьшую среднюю молекулярную массу. Критмасса делящегося материала для водяных растворов мала, что большой плюс. Однако случае воды-растворителя реакция деления будет проходить на медленных нейтронах и разгон мощности энерговыделения от смеси в критическом состоянии будет низким, т.е. о прогнозируемом выгорании в 80% говорить бессмысленно. В реале выгорание будет гораздо меньше процента.
Более логично выбрать в виде растворителя-рабочего тела или жидкий металл (например, Li-Ga-In эвтектика, которая неплоха растворяет металлический уран и позволит работать с промежуточным спектром нейтронов, близким к 600-700 КэВ) или жидкосолевая эвтектика типа LiF-NaF или LiF-Na-KF (топливо в виде UF4 или PuF3, позволит осуществить разгон мощности на быстрых нейтронах).
В случае использования жидкометаллического топлива, выбрасываемую активную массу в состоянии цепного деления урана/плутония можно будет в течении некоторого короткого времени профилировать по форме и удерживать от преждевременного высокотемпературного разбегания электрическим/магнитным полем.
Использование жидкосолевого топлива с высокой электропроводностью позволяет регулировать форму и профиль активной массы с помощью электрических полей и магнитных зеркал.

2) Предложенный вариант использования в качестве делящегося материала UBr4 не самый оптимальный, поскольку получается, что от 20 до 25% активной смеси и виде плазмы будут составлять ионы брома с соответствующей атомной массой 79,9 гр/моль, что будет заметно снижать удельный импульс двигателя.
Судя по всему, наиболее оптимальным для ЯРД с жидкой активной зоной в факеле будет жидкосолевое топливо типа LiF-NaF-PuF3, возможно c небольшими добавками 241AmF3 или 237NpF3, для утилизации части нейтронов деления и поднятия общего выгорания активной смеси за счет добавочного деления в расчете на кг первично делящегося материала (Pu).

3) Отмечается заметный расход делящихся материалов при длительной работе двигателя Зубрина.
По видимому, такого типа ЯРД имеет смысл делать импульсным. Дал продолжительный импульс длиной пара-тройка секунд, потом некоторое время остывание конструкционных материалов дюз. Далее снова импульс и т.д.

4) Относительно массы непонятно откуда берется величина в 33 тонны. Видимо цифра связана с необходимыми сверхвысокими характеристиками.
Есть ощущение, что комбинация мегаватного уровня быстрого жидкосолевика c системой вывода и профилирования жидкосолевой смеси в факел будет иметь массу в районе 18-19 тонн.

Вообще складывается впечатление, что схема Зубрина вполне жизнеспособна, однако ее натурные испытания на Земле уж очень проблематичны. А испытыния этой схемы в космосе должны сопрягаться с какой-то дополнительной целью, типа запуска недорогого исследовательского зонда к тем же спутникам планет гигантов.

Сообщение отредактировал VBVB - 16.7.2013, 18:19


--------------------
"чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Denis_Hliustin
сообщение 26.7.2013, 22:52
Сообщение #10


Опытный
**

Группа: Haunters
Сообщений: 120
Регистрация: 31.10.2012
Из: Moscow
Пользователь №: 33 701



Классический труд начала 1970-х:
"Перспективы создания ракетных двигателей, работающих на микровзрывах лазерного синтеза".
Г.Хайд, Л.Вуд, Дж.Наккольс
Ливерморская лаборатория имени Лоуренса, США.


https://hotfile.com/dl/236152873/71e8c70/ve...age207.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153034/a5c2a29/ve...age209.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153136/1f2b431/ve...age211.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153230/841b032/ve...age213.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153297/f15b8a9/ve...age215.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153365/38c5245/ve...age217.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153430/69f4b92/ve...age219.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153511/3a14cd5/ve...age221.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153579/bf76702/ve...age223.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153648/b53de2f/ve...age225.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153720/34670ba/ve...age227.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153770/58e8611/ve...age229.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153848/aac5fa2/ve...age231.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153919/7dfa310/ve...age233.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236153978/de77bfb/ve...age235.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236154049/397b6e3/ve...age237.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236154107/9b3a905/ve...age239.jpg.html
https://hotfile.com/dl/236154169/9271902/ve...age241.jpg.html

Сообщение отредактировал Denis_Hliustin - 26.7.2013, 22:58
Go to the top of the page
 
+Quote Post
KTN
сообщение 9.8.2013, 21:22
Сообщение #11


Завсегдатай
****

Группа: Haunters
Сообщений: 759
Регистрация: 28.9.2012
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 33 685



В космическом аппарате на микровзрывах УТС, нужно накапливать энергию на каждом импульсе порядка 10 - 100 МДж, при частоте 20 Гц полезная мощность заряда конденсаторов должна быть 200 МВт - 2 ГВт.

Если не утка, похоже на основе графена достигнут прогресс в создании лёгких и энергоёмких электрических конденсаторов:
http://pronedra.ru/energy/2013/08/06/novie.../#axzz2jQ69Pe00


Ученые из университета Монаша (Monash University, Мельбурн, Австралия) заявили об изобретении нового поколения источников электропитания. Разработанное устройство представляет собой конденсатор большой емкости на основе графена.

Предполагается, что количество энергии, которое могут хранить новые конденсаторы, сопоставимо с запасом заряда аккумуляторов. Основной отраслью применения конденсаторов может быть электротранспорт. Благодаря своим характеристикам, новые источники питания способны в короткое время обеспечить подачу максимальной мощности, при этом быстро подзаряжаясь. Зарядка конденсаторов производится в течение нескольких секунд.

Сообщается, что новые источники питания могут обеспечить запас хода электромобиля в пределах 200 километров. После истощения заряда конденсаторы заряжаются за несколько секунд и автомобиль может продолжать путь.



Сообщение отредактировал KTN - 9.8.2013, 21:23
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dozik
сообщение 9.8.2013, 22:13
Сообщение #12


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 121
Регистрация: 13.3.2011
Пользователь №: 32 111



QUOTE(KTN @ 9.8.2013, 22:22) *
Предполагается, что количество энергии, которое могут хранить новые конденсаторы, сопоставимо с запасом заряда аккумуляторов.

Долго думал, особенно, в связи с пятницей... Но так и не понял - как "количество энергии", сопоставить с "запасом заряда аккумулятора"?
Хочется задать вопрос: тот, кто постит сюда такое - в "своем уме или в уме Мэри N"?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
KTN
сообщение 9.8.2013, 22:47
Сообщение #13


Завсегдатай
****

Группа: Haunters
Сообщений: 759
Регистрация: 28.9.2012
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 33 685



QUOTE(Dozik @ 9.8.2013, 23:13) *
Долго думал, особенно, в связи с пятницей... Но так и не понял - как "количество энергии", сопоставить с "запасом заряда аккумулятора"?
Хочется задать вопрос: тот, кто постит сюда такое - в "своем уме или в уме Мэри N"?


Запасу энергии в аккумуляторе соответствует несколько электрон-вольт энергии на пару атомов, определённое число джоулей на килограмм. Численно это меньше чем в бензине и на порядки больше чем в конденсаторах.

Когда запасаем энергию в электроконденсаторе, объёмная плотность энергии будет /в системе СИ/
Energy_Volume1 = eps*eps0*(E*E)/2.
В этом выражении слева объёмная плотность энергии, в джоулях на кубометр. Справа
eps - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (вакуум = 1, трансформаторное масло 2,3);
eps0 - диэлектрическая постоянная вакуума = 8.82e-12 в системе СИ;
E - пробивная напряжённость электрического поля в плоскопараллельном конденсаторе (для воздуха 30 кВ/см, трансформаторное масло 250 кВ/см).

Можно вывести уравнение, беря разные расстояния между пластинами, и удостовериться, что от выбранного напряжения на которое сделан кондер, его удельная энергоёмкость не зависит. Ради интереса посчитаем, энергетический эквивалент скольки грамм тротилового эквивалента можно запасти в масляном конденсаторе объёмом с железнодорожную цистерну 62 тонны? Считаем, полагая объём 80 кубометров:

Energy = 80*2,3*(8,82е-12)*(1/2)*(2.5e7)^2 = 507150 Джоулей = 120 грамм ТЭ.

Выше говорилось, что для лазерного УТС для критерия зажигания реакции, с учётом КПД лазеров или иных драйверов, надо запасать 10 - 100 МДж.
Значит масса трансформаторного масла в "летающей тарелке" будет требоваться 1600 - 16000 тонн. Многовато, хотя океанские корабли в десятки раз больше.

Если же графен действительно позволит снизить массу конденсатора на один-два порядка, вопрос запасения энергии, полученной МГД-генератором с каждого предыдущего импульса, переходит в плоскость практических НИОКР.

С точки зрения физики с ходу не ясно, возможно ли такое. Как известно, аналогичные опыты по конденсаторам, оказавшиеся ошибочными, вёл в 1930-е сам Курчатов. Как говорилось выше, энергоёмкость конденсатора не зависит от расстояния между пластинами. Однако если расстояние становится столь мало, что при обычной предпробойной напряжённости эл.поля разность потенциалов на обкладках меньше потенциала ионизации атома, т.е. единицы вольт?
Будет идти туннелирование электронов. Может ли допустимая объёмная плотность энергии повыситься?
Практический ответ на данный вопрос может дать только эксперимент.
В случае "ДА", имеем ещё один шаг к пилотируемым межпланетным полётам на ядерном или термоядерном ракетном двигателе.


P.S. не расчитываю на благодарность за ликбез.


Сообщение отредактировал KTN - 9.8.2013, 22:51
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asv363
сообщение 10.8.2013, 3:45
Сообщение #14


Участник-писатель
*******

Группа: Patrons
Сообщений: 5 315
Регистрация: 20.8.2012
Из: Россия, Москва
Пользователь №: 33 670



QUOTE(KTN @ 9.8.2013, 23:47) *
...

На вопрос уважаемого Dozik, Вы так и не ответили.
1. Спасибо за ликбез.
2. Не надо мусорить на основном сайте Рунета по атомной энергетике, ....... темами.

С уважением,
asv363-Сергей.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
KTN
сообщение 10.8.2013, 20:41
Сообщение #15


Завсегдатай
****

Группа: Haunters
Сообщений: 759
Регистрация: 28.9.2012
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 33 685



QUOTE(asv363 @ 10.8.2013, 4:45) *
Не надо мусорить на основном сайте Рунета по атомной энергетике, ....... темами.


Задачей создать ракетный двигатель, использующий делящиеся материалы и/или термоядерную взрывчатку как транспортный энергоноситель, увлекался сам Эдвард Теллер. Выше авторитета просто не может быть. По его инициативе с начала 1960-х Ливермор и другие национальные лаборатории вели расчётные работы. Перечитывая эту классику, видно: какие компоненты должны иметь прогресс по материаловедению, чтобы перевести весь проект в практическую плоскость.
Когда страны - мировые лидеры сделают первую "летающую тарелку", ракету на ядерном или термоядерном инерциальном делении/синтезе, все отстающие бросятся догонять. Как всегда в таких случаях, на свободном доступе материалов уже не будет.

Go to the top of the page
 
+Quote Post
alpha
сообщение 10.8.2013, 21:03
Сообщение #16


Частый гость
***

Группа: Haunters
Сообщений: 446
Регистрация: 13.4.2011
Из: Маськва
Пользователь №: 33 182



(Пишу со смарта, ужасно неудобно...)
<запас хода - 200 км>
Пусть при этом скорость будет 100км/ч, тогда время хода составит 2 часа или около 7000 сек.

<конд-ры заряжаются за неск-ко секунд ...>
Допустим что за семь.
Определим соотношение:
7000/7=1000 .

Пусть разрядный ток составляет 50 - 100 А, тогда зарядный ток будет 50000 - 100000 А .
Спасибо, смешно.

Про графен вообще высший восторг.
smile.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
KTN
сообщение 10.8.2013, 21:42
Сообщение #17


Завсегдатай
****

Группа: Haunters
Сообщений: 759
Регистрация: 28.9.2012
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 33 685



QUOTE(alpha @ 10.8.2013, 22:03) *
Пусть разрядный ток составляет 50 - 100 А, тогда зарядный ток будет 50000 - 100000 А .


Видно было сразу, что потребовалась бы огромная мощность зарядного устройства.
В связи с чем в автомобиле возможности быстрой зарядки нового энергоносителя не могут быть использованы.

В космическом аппарате они нужны, причём аккумуляторы принципиально не способны обеспечить такую функциональность.
Поэтому любой прогресс по конденсаторам очень важен. Обратите внимание, что в выложенной выше работе Наккольса пробивное напряжение диэлектрика взято нереально высоким, что позволило снизить массу конденсатора раз в 10. Американские авторы исходили из того, что через десятилетия более умные потомки найдут способ, как это сделать. И похоже, их надежды оправдываются.

QUOTE(alpha @ 10.8.2013, 22:03) *
Про графен вообще высший восторг.


Графен это и есть одно из проявлений тех самых "нанотехнологий", стремящихся привнести в технику явления квантовой механики, перспективность которых признана всеми мировыми лидерами.

Go to the top of the page
 
+Quote Post
asv363
сообщение 10.8.2013, 22:49
Сообщение #18


Участник-писатель
*******

Группа: Patrons
Сообщений: 5 315
Регистрация: 20.8.2012
Из: Россия, Москва
Пользователь №: 33 670



QUOTE(KTN @ 10.8.2013, 21:41) *
Задачей создать ракетный двигатель, использующий делящиеся материалы и/или термоядерную взрывчатку как транспортный энергоноситель, увлекался сам Эдвард Теллер. Выше авторитета просто не может быть. По его инициативе с начала 1960-х Ливермор и другие национальные лаборатории вели расчётные работы. Перечитывая эту классику, видно: какие компоненты должны иметь прогресс по материаловедению, чтобы перевести весь проект в практическую плоскость.
Когда страны - мировые лидеры сделают первую "летающую тарелку", ракету на ядерном или термоядерном инерциальном делении/синтезе, все отстающие бросятся догонять. Как всегда в таких случаях, на свободном доступе материалов уже не будет.

Добро. Имелась ввиду не тема, а конкретное сообщение о конденсаторах, графене, электоромобилях. Мое мнение таково, открывая новую тему, надо учитывать уже опубликованное на сайте. А не заново "открывать америку". Было достаточно публикаций об отечественных разработках в области ЯРД, даже про самолетные двигатели статья есть. По-моему, одна из первых публикаций на сайте:

Владимир Сметанников: вера есть, но нет уверенности
AtomInfo.Ru

Есть и были отечественные разработки на тему, пусть люди ознакомятся со словами ветеранов отрасли. Как-то так.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alpha
сообщение 11.8.2013, 10:57
Сообщение #19


Частый гость
***

Группа: Haunters
Сообщений: 446
Регистрация: 13.4.2011
Из: Маськва
Пользователь №: 33 182



Цитата(KTN @ 10.8.2013, 22:42) *
Видно было сразу, что потребовалась бы огромная мощность зарядного устройства.
А какие вам "видны" провода для передачи тока в сотню тысяч Ампер?

Цитата
перспективность которых признана всеми мировыми лидерами.
С каких пор "все мировые лидеры" стали научными аторитетами?
У "всех мировых лидеров" принято на камеру молоть всякую чушь, на которую никто внимания не обращает. На пример про ОМП в Ираке или про необходимость повсеместной демократии ...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
KTN
сообщение 11.8.2013, 22:48
Сообщение #20


Завсегдатай
****

Группа: Haunters
Сообщений: 759
Регистрация: 28.9.2012
Из: Russia, Moscow
Пользователь №: 33 685



QUOTE(alpha @ 11.8.2013, 11:57) *
провода для передачи тока в сотню тысяч Ампер?

На самых больших генераторных СВЧ триодах, производившихся в СССР (5 МВт импульсной мощности и 500 кВт средней) для разогрева катода применяется ток 4700 Ампер. Провода медные: на практике используется плотность тока либо 2, либо 3 Ампера на квадратный миллиметр сечения неохлаждаемых проводов. Первый случай когда хотим экономить мощность, чтобы КПД не снижался от нагрева проводов. Второй случай - когда нужно сделать лёгкий и мощный агрегат.

Если проводом является пустая медная трубка, в центре которой течёт обессоленная вода для охлаждения, плотность тока ещё можно увеличить.
При 3 А/mm^2 для передачи 100000 Ампер нужен провод диаметром 20 сантиметров. Поэтому представляется, в будущем такие токи будут передаваться по сверхпроводящему кабелю. Там плотность тока допускается многократно выше, чем в меди.

QUOTE(alpha @ 11.8.2013, 11:57) *
С каких пор "все мировые лидеры" стали научными аторитетами?
У "всех мировых лидеров" принято на камеру молоть всякую чушь, на которую никто внимания не обращает. На пример про ОМП в Ираке или про необходимость повсеместной демократии


Давайте честно признаемся, что научные инновации копируем у Запада мы /и другие "догоняющие" страны, считающие себя великими цивилизациями прошлого/. А не Запад у нас.
Более того, в большинстве "догоняющих" стран наука и промышленный прогресс по большинству направлений происходит исключительно благодаря тому, что Запад не "держится" за свои открытия. Позволяет их вывозить за пределы собственной территории в виде покупки образцов военной техники, и своим бизнесменам для развёртывания производств в странах с дешёвой рабочей силой. И на промышленный шпионаж смотрит сквозь пальцы.

А в принципе, если бы Запад был истинно империалистическим, NATO могло бы относиться к сохранению технологических секретов как императорская Япония. Которая принципиально иностранцев не подпускала к своим технологиям. В таком случае за считанные два-три поколения Запад ушёл бы в такой технологический отрыв /от "развивающегося" мира, общества которого методически искореняют свободомыслие в своих рядах/ что никто и не подумал бы отрицать его научное лидерство.

В нынешней ситуации Вы можете с компьютера, изобретённого на Западе, набирать текст с отрицанием его интеллектуального лидерства smile.gif


Сообщение отредактировал KTN - 11.8.2013, 22:53
Go to the top of the page
 
+Quote Post

5 страниц V   1 2 3 > » 
Reply to this topicStart new topic
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 14.12.2018, 23:13
Rambler's Top100