Текущее время:

Часовой пояс: UTC + 3 часа




 Страница 1 из 7 [ Сообщений: 205 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Tau_0 писал(а):
SuperZveruga писал(а):
Тогда мы сможем экономно курсировать между Марсом и Луной.

Что бы "экономно курсировать" лучше озаботится другими вещами - плазменным двигателем и ЯЭУ. Если по VASIMR что-то делается то с ЯЭУ туго. У нас хоть пытаются а исключительные вообще никак.

С помощью ЯЭДУ пока не планируется доставлять людей. Электроракетные двигатели пока не имеют достаточной тяги. По этому ЯЭДУ предполагается использовать для доставки аппаратуры, модулей станций, баз, техники, спускаемых аппаратов. То есть то, что может долго находиться в космосе. А людей предполагается доставлять быстро и дорого, с помощью химических двигателей. Чтобы сэкономить на доставке людей предлагается использовать водяной лёд на спутниках и планетах нашей солнечной системы. По этому открыты НИР по созданию реактивных двигателей использующих продукты разложения льда, космические электролизные станции и тому подобное.

Сейчас Центр Келдыша идёт по пути ионных двигателей. При этом двигатели на основе законов Холла отвергли по неизвестной мне причине, возможно из-за их меньшей надёжности.

Центр Келдыша заплатил деньги немцам, чтобы они передали нам технологию создания "сеточных" ионников как у американцев. Суть этой технологии в методе создания самой сетки, которая должна быть очень надёжной, она должна не прогорать годами. Также она должна быть очень точно изготовлена, ведь она представляет собой ионно-оптическую систему (ИОС) и если отверстия будут выполнены не соосно и не на точном расстоянии, то электростатические силы ионов будут на это сильно реагировать, скапливаться в определённых местах и прожигать сетку. Также сетка обладает слабой проницаемостью.

Как оказалось сетка эта делается путём сложения углеродного волокна в матрицу из штырей. То есть сверлить отверстия не нужно, а именно эта процедура влияла на качество изготовления анодной сетки для ионного двигателя.

Но сетка это тоже не годное решение, слишком малая мощность. Если повысить мощность сетка прогорает. И Центр Келдыша придумал использовать анодные пластины установленные параллельно. Какова тяга такого двигателя неизвестно, но вроде как он будет лучше "сеточного" ионника, а по стоимости изготовления и надёжности лучше чем магнитоплазмодинамические двигатели.
Статья из журнала Двигатель за 2015 год.

Цитата:
Двигатель ЭРД-50, разработанный в Центре Келдыша, предназначен для марсианского экспедиционного комплекса. Единичный модуль должен иметь мощность 30 кВт, обеспечивать удельный импульс тяги 7000 с и время огневой работы не менее 15000 ч. При этом суммарная мощность ЭРДУ у поверхности планеты должна составлять 15 МВт. Каждый электрод состоит из 170 стержней, растягиваемых пружинами для сохранения геометрических параметров при нагреве системы. Для проверки правильности принятых решений, а также в целях отработки технологии изготовления щелевых ИОС и изучения особенностей работы, разработана и изготовлена лабораторная модель ионного двигателя ИД-180П.

Сейчас также разрабатывается другой вариант.
Цитата:
Другим вариантом щелевой конструкции электродов является набор параллельных стержней или натянутых струн. Основой этих материалов в перспективе могут быть сетки из графитовых волокон.

Самым интересным представляются струны. Можно сделать простую автоматическую систему восстановления ИОС путём перемотки углеродного волокна с одной бобины на другую и таким образом значительно повысить ресурс двигателя.

Также есть мнения, что такой двигатель сможет работать в условиях атмосферы при достаточно большом потоке плазмы. То есть при таких условиях, когда между источником плазмы и ИОС фактически нет места атмосферному воздуху. Такое явление происходит, когда давление плазмы выше давления внешней атмосферы и постоянно возникает во всех обычных реактивных двигателях. То есть необходимо поставить такую ИОС в сопло обычного реактивного двигателя, подать большое напряжение и посмотреть что получится.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
VASIMR не совсем ионный двигатель (электростатический), это электроплазменный ускоритель, если очень грубо. Такое способно работать с очень высокими мощностями. Но насколько я знаю ни над чем другим кроме электростатических ионных у нас работы не велись.
Что касается ЯЭУ на мегаватт 10 то сейчас это кажется неразрешимо. Из-за циклопического холодильника. Вакуум он знаете ли очень хорошая теплоизоляция. А желательно б хоть гигаватик...

Кроме того что бы собирать такое на орбите нужен носитель тонн на 200 хотя бы. Энергия - Вулкан 85 года хотя бы. Который просрали за "ценности демократии" и состояние Абрамовичей и Чубайсов...


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Tau_0 писал(а):
VASIMR не совсем ионный двигатель (электростатический), это электроплазменный ускоритель

Я в курсе чем магнитоплазмодинамический двигатель отличается от тех, которые называют "простыми" ионниками.

У нас проводятся исследования по таким двигателям, в других институтах, но центр Келдыша упорно не идёт в этом направлении.

Самые интересные исследования ведутся физиками на ускорителях, ведь ускоритель частиц это по сути прообразы плазменных двигателей. Отсюда нужно смотреть какие интересные ускорители создаются в нашей стране.

Например есть интересные результаты в Новосибирске. Там получили рекордную температуру на ускорителе, который во всём мире считали неперспективным. Просто потому, что очень долго исследовали свойства плазмы на нём. Их результаты я выкладывал на этом форуме в других темах.

Вкратце, получены интересные результаты со следующими физическими методами:
1. Плазму эффективно закручивать в спираль.
2. Оказывается, если соударять потоки плазмы можно получить ещё более горячий поток плазмы. (законы детонационного горения тут очень близки)
3. Плазмой можно управлять применяя резонансные колебания. Это позволяет создавать магнитные пробки для плазмы, что помогает накопить энергию до её выхода в реактивную струю.

Но всё это не имеет отношение к Центру Келдыша, который разрабатывает ТЭМ. Я не раз поднимал тему магнитоплазмодинамических двигателей на сайте новости-космонавтики, но это был диалог толи с глухими, толи с немыми.

Единственный разумный ответ звучал так. Представьте, что у вас есть константная мощность. И вы эту мощность можете выделить в виде высокого УИ или в виде высокой тяги. При росте УИ падает тяга и наоборот.

То есть зависимость выглядит так, мощность = тяга*УИ.

Отсюда магнитоплазматические двигатели будут иметь меньший УИ по сравнению с ионными при той же мощности, но большую тягу.

Тогда я подал идею и тут и там, что нам нужен промежуточный двигатель между двигателями с высокой тягой, коими являются химические двигатели и двигателями с высоким УИ, коими являются ионные двигатели. Но меня не услышали.

Также есть один важный момент, который требует расчёта. Ионные двигатели по массогабаритным параметрам сильно круче плазменных. Их простота не требует применения сильных магнитных полей, а значит и сверхпроводников, которые обязывают использовать криожидкости, расходующиеся со временем. С такими двигателями в дальние путешествия пришлось бы брать с собой запас криожидкостей и их нехватка может стать критической для миссии.

Но я видел у новосибирцев один очень интересный двигатель на основе соударения плазменных потоков. Там не требуются магниты на сверхпроводниках. Также двигатель может работать на очень больших мощностях.

Но большие мощности рано или поздно прожигают любые производимые у нас материалы. По этой причине без магнитных полей наверное всё же в будущем не обойтись.

Я сам разработал один из магнитоплазматических двигателей. :) Его особенность в том, что он генерирует энергию для самого себя из горячей хаотичной плазмы и использует её для ускорения этой же плазмы.

Откуда берётся энергия? Из энтропии. 8-) И тут нет ничего фантастического. Всё в рамках имеющейся у нас физики, которую я никоим образом не дорабатывал.
Tau_0 писал(а):
Из-за циклопического холодильника. Вакуум он знаете ли очень хорошая теплоизоляция.

Чтобы не перегревать холодильник циклопических размеров нужно выпускать тепло в реактивной струе. Тот двигатель который я придумал как раз это и делает.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 5256
SuperZveruga писал(а):
То есть зависимость выглядит так, мощность = тяга*УИ.


Кпд забыл


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
SuperZveruga писал(а):
Tau_0 писал(а):
Из-за циклопического холодильника. Вакуум он знаете ли очень хорошая теплоизоляция.

Чтобы не перегревать холодильник циклопических размеров нужно выпускать тепло в реактивной струе. Тот двигатель который я придумал как раз это и делает.
Не могли бы рассказать или датьс сылку?


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Вечером опишу.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
SuperZveruga писал(а):
Вечером опишу.
Вот много уж вечеров минуло, а как перекачивать в выхлоп то что должно было идти в холодильник не обсказано...


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Просто расписывать долго, неохота. Сейчас напишу.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
:| Я назвал его ионным выпрямителем.
Спойлер: Показать
При преобразовании разогретого до ионизированного состояния газа в реакторе в электроэнергию турбомашинным и иными способами, всегда остаётся тепло которое сложно преобразовать. Сейчас предлагается его остужать в панельных или капельных холодильниках. По имеющимся оценкам это до трёх четвертей тепловой энергии, которую мы фактически собираемся выбрасывать. Чтобы не терять данную энергию её можно выбрасывать в реактивной струе, тогда КПД резко возрастает.

Существуют проекты времён СССР с газофазными ЯРД. Их недостаток в недостаточном удельном импульсе на кг двигателя. Причина низкого удельного импульса по сравнению с ионными двигателями заключается в высокой энтропии реактивной струи.

Чтобы понять, что такое энтропия необходимо разобраться, что такое температура.

Общая энергия горячего газа складывается из скорости частиц её составляющих и излучения этих частиц. При этом в неподвижном горячем газе частицы движутся хоть и быстро, но хаотично. Для спрямления потока частиц мы используем сопло Лаваля, но даже оно не позволяет идеально выпрямить движение хаотично колеблющихся частиц. Степень хаотичного движения частиц и является энтропией.

В ионных двигателях с помощью электростатических сил ток частиц максимально выпрямляется. Степень энтропии реактивной ионной струи ЭРД ниже чем у реактивной струи горячего газа ЯРД, если оба двигателя будут иметь одинаковую мощность.

КПД реактивной струи можно представить как функцию от суммы косинусов углов между вектором направления вылетающих частиц по отношению к вектору противоположному необходимому направлению полёта аппарата. По этой причине разные двигатели имеют разный КПД реактивной струи.

Например КПД ТТРД довольно низкий. Обратите внимание на качество струи.

Она клубится. И всё из-за неравномерно прогорающих частиц топлива. У ТТРД относительно высокий уровень энтропии реактивной струи.

Идеальным КПД реактивной струи обладают лазеры, так как движение когерентных фотонов строго противоположно направлению движения гипотетического лазерного двигателя.

Энтропия лазерного излучения практически равна нулю.

То есть задачей повышения КПД реактивных двигателей является с одной стороны максимальная передача тепловой энергии частицам, а с другой максимальное спрямления потока разогретых частиц.

Особенностью ядерных реакторов является их высокая ионизационная способность. 82% энергии продуктов деления ядер урана 235 выделяется в виде осколков атомов. Остальное в виде нейтронов, гамма-излучения и потока нейтрино. Нейтроны вступают в реакцию с новыми ядрами урана и поддерживают реакцию деления. Гамма-кванты в подавляющем количестве уносятся, так как плохо взаимодействуют с веществом проникая сквозь него. Нейтрино, можно сказать вообще ни с чем не взаимодействуют.

Горячие осколки деления атомов урана являются основным источником ионизации рабочего тела в газофазных ядерных реакторах. Таким образом 82% энергии деления передаётся рабочему телу - газу. Допустим, в нашем гипотетическом реакторе используется смесь гелия и ксенона. Таким образом после прохождения газа через реактор образуется достаточно холодная ионизированная плазма, в которой основная часть энергии поглощается электронами. Это очень высокий КПД преобразования энергии деления ядра в энергию ионизированной плазмы.

Далее возникает задача по уменьшению энтропии плазмы. Мы можем пустить её через расширяющееся сопло. Это позволит нам получить УИ в соответствии с ранее созданными ЯРД. Я же задался задачей дальнейшего пропускания плазмы через магнитоплазмодинамический двигатель, который имеет очень высокий УИ.

МПДД требует электроэнергии для создания ускоряющих магнитных полей, следовательно её необходимо сначала где-то получить. Можно извлечь её с помощью МГД генератора, но недостатком такого решения является рекомбинация плазмы в генераторе. То есть после прохождения МГД она станет почти нейтральным газом, хоть и горячим. И дальнейшее её ускорение в МПДД потребует дополнительных затрат энергии на то, чтобы её снова ионизировать. При этом недостатком всех ЭРД являются высокие затраты энергии на ионизацию газа. На это уходит до 60% энергии потребляемой ускорителем.

Эта проблема заставила меня думать над возможностью объединения МПД с МПДД. Чтобы энергия необходимая для магнитного ускорения генерировалась в самом двигателе не приводя к преждевременной рекомбинации плазмы.

На самом деле все свои размышления я строил исходя из устройства ионного электростатического двигателя, постепенно развивая его конструкцию, но это уже не важно.

Суть, за которую я уцепился, была в разнице масс между электронами, протонами и нейтронами. Протоны и нейтроны весят порядка 1,7*10^-27, а электроны, равные по заряду протонам, 9,1*10^-31. Разница в 1868 раз! А если сравнивать массу электрона с массой иона ксенона (лишившегося одного электрона), то разница возрастает на два порядка, 238715 раз! При этом заряды этих частиц одинаковые, то есть они обладают одинаковыми электростатическими силами, с помощью которых ими можно управлять.

Таким образом ионы ксенона имеют большую инерцию при своём движении по сравнению с инерцией электронов. Изменить направление движения электронов гораздо легче, чем направление движения иона. Это же подтверждается экспериментами по воздействию переменного ЭМ поля на плазму. В ней электроны ускоряются и тормозятся быстрее ионов, по этому все расчёты по колебаниям в плазме ведутся на основе движения электронов.

Так как электрон лёгкий, его проще повернуть и направить в другом направлении. В электрических проводах электроны довольно свободно перемещаются, даже если мы скрутим их в узел. А вот с плазмой состоящей из положительных ионов так поступить будет уже не просто, ионы будут взаимодействовать со стенками трубки, в которую мы бы предположительно направили поток плазмы.

По этому появилась мысль забрать электроны из квазинейтральной плазмы загнав в электрический проводник, использовать их как электрический ток для создания магнитного поля ускоряющего теперь уже положительную ионную плазму, а потом вернуть эти электроны ионам в покидающую двигатель реактивную струю.

В общем идея заключается в следующем. Необходимо разнести анод и катод МПД в пространстве разместив их не поперёк течения плазмы, а вдоль. Причём сначала должен стоять анод поглощающий электроны, в виде цилиндра, чтобы не мешать току ионов. Вокруг этого анода, с текущей плазмой внутри него, необходимо разместить отклоняющую электромагнитную систему. В ней заключается первая сложность изделия. Электромагнит должен быть запитан от анода. Конфигурация магнитного поля должна быть такой, чтобы электроны в плазменном потоке отклонялись к стенкам цилиндрического анода, а положительные ионы следовали вдоль оси анода ускоряясь. Далее, после электромагнита, электроны могут быть направлены в двухконтурную индукционную катушку, для передачи части энергии второму электрическому контуру, от которого может быть запитано любое электронное оборудование, датчики и автоматика космического аппарата. После индукционной катушки электроны должны достигнуть излучающего их катода.

Всё это время положительно заряженная плазма должна следовать в магнитном тракте строго в одном направлении. Это та самая задача, которую мы добиваемся для повышения КПД реактивной струи. В конце тракта плазма должна покидать космический аппарат в виде реактивной струи.

Чтобы положительные ионы не вернулись назад, к аппарату, необходимо их нейтрализовать. Для этого на выходе из тракта должен быть установлен катод излучающий электроны. Этот катод может быть реализован различными способами:
а) электропроводная сетка под напряжением,
б) гиротрон генерирующий стримерные разряды в положительной плазме,
в) сетка из диэлектрика с наведённым внешним СВЧ генератором излучением,
г) электронная пушка.

Катоды на основе сеток не любят горячую плазму, быстро прогорают. С другой стороны сетку можно заменить щелями из перематываемых с бобин на бобины волокон. Гиротрон же и электронная пушка вообще не имеют контакта с положительной плазмой. Сложность задачи в этом месте заключается в по возможности наименьшем внесении энтропии в вылетающий поток ионов. То есть электроны лучше всего выпускать по потоку нейтронов, параллельно им.

У катодных сеток или щелей есть преимущество, они могут создавать электростатическое поле между анодом и катодом для дополнительного ускорения положительной плазмы с одной стороны и для ускорения движения потока электронов в проводнике с другой стороны.
Изображение
Так как направление ионов выпрямится в магнитном тракте, энтропия плазмы после устройства будет ниже, чем до него. Таким образом мы решим задачу увеличения КПД двигателя спрямлением потока частиц реактивной струи.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
А если конфигурацию магнитного поля дополнительно сделать гофрированной на протяжении тракта, то можно получить когерентный поток положительно заряженных ионов. И таким образом устройство превращается в генератор когерентных атомов.

То есть это будет не фотонный, а атомный "лазер". При этом атомы при своём разгоне и торможении в гофрированном магнитном поле должны будут излучать когерентные фотоны. То есть параллельно с выходом когерентных атомов должен выходить обычный лазерный луч.

Каковы свойства когерентной плазмы нам ещё неизвестно. Может быть там есть много интересного. Когерентные пучки протонов обнаружены в плазменном хвосте магнитосферы Земли, а также в эффекте Окорокова.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 221
SuperZveruga, а что вы в КБ какое нибудь не устроитесь?)


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 57
Да он бы с удовольствием , да вот проблема , паспорт ещё не выдали :D


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
BOND писал(а):
SuperZveruga, а что вы в КБ какое нибудь не устроитесь?)

Если бы я жил в Новосибирске я бы нашёл с кем там поговорить на эту тему, хотя бы чтобы проверить реальность такого устройства. У нас в Барнауле КБ занимающихся чем-то подобным по моему нет.

На размышления над энтропией для получения образа такого устройство у меня ушло где-то пять лет.

В принципе, я не против, если какое-либо КБ в России попробует заняться таким двигателем. Если это будет сделано для России, то мне не жалко.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: элетроракетные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Кстати, этот двигатель можно сделать двухрежимным. То есть в конце тракта, после катода, где плазма уже рекомбинированная, можно её повернуть и закольцевать с входом ядерного реактора. В режиме малой мощности двигатель будет работать как МПД для генерации только электрической энергии космического аппарата. В режиме большой мощности устройство возвращающее плазму в закольцованный тракт должно отсоединяться, чтобы этот магнитоплазмодинамический генератор-двигатель (МПДГД) стал работать не только как генератор энергии, но и как двигатель.

Также в качестве источника плазмы можно рассмотреть плазменные горелки, в том числе и детонационные. В таком случае двигатель можно проверить на работоспособность в условиях атмосферы Земли.

В некоторых вариантах катода я позаимствовал идею Центра Келдыша в виде натянутых струн. Я предложил их перематывать с бобины на бобину, для оперативной автоматической замены катода, чтобы повысить ресурс катода. Также, вместо струн можно применить и перематывающуюся ленту.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: элетроракетные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Ах да, идея вот этого катода принадлежит Павлу Булату.
Цитата:
в) сетка из диэлектрика с наведённым внешним СВЧ генератором излучением,



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: элетроракетные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 392
Откуда: Выборг
SuperZveruga,

поправьте название темы, в первом слове ошибка, буквы К не хватает...



_________________
Легко к вратам спускаться ада, но подниматься снова к свету - вот это труд, вот это подвиг...
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 864
Зверюга, скок твой ионный выпрямлятель электричества в ед. времени жеват будет?



_________________
Спойлер: Показать
phpBB [video]

https://youtu.be/-mi3sQ6IfCk
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
SuperZveruga писал(а):
А если конфигурацию магнитного поля дополнительно сделать гофрированной на протяжении тракта, то можно получить когерентный поток положительно заряженных ионов. И таким образом устройство превращается в генератор когерентных атомов.
Поток фотонов когерентен от того что излучение атомов строго упорядечнено(это если грубо так сказать). А вот как атомы-ионы в ондлуляторе упорядовачиваются это не для среднего ума видимо. Может обьясните? Ионы излучать могут, как всякий заряд с ускорением. Но куда-куда-как хуже чем электроны.


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 3061
SuperZveruga писал(а):
:| Я назвал его ионным выпрямителем.
Спойлер: Показать
При преобразовании разогретого до ионизированного состояния газа в реакторе в электроэнергию турбомашинным и иными способами, всегда остаётся тепло которое сложно преобразовать. Сейчас предлагается его остужать в панельных или капельных холодильниках. По имеющимся оценкам это до трёх четвертей тепловой энергии, которую мы фактически собираемся выбрасывать. Чтобы не терять данную энергию её можно выбрасывать в реактивной струе, тогда КПД резко возрастает.

Существуют проекты времён СССР с газофазными ЯРД. Их недостаток в недостаточном удельном импульсе на кг двигателя. Причина низкого удельного импульса по сравнению с ионными двигателями заключается в высокой энтропии реактивной струи.

Чтобы понять, что такое энтропия необходимо разобраться, что такое температура.

Общая энергия горячего газа складывается из скорости частиц её составляющих и излучения этих частиц. При этом в неподвижном горячем газе частицы движутся хоть и быстро, но хаотично. Для спрямления потока частиц мы используем сопло Лаваля, но даже оно не позволяет идеально выпрямить движение хаотично колеблющихся частиц. Степень хаотичного движения частиц и является энтропией.

В ионных двигателях с помощью электростатических сил ток частиц максимально выпрямляется. Степень энтропии реактивной ионной струи ЭРД ниже чем у реактивной струи горячего газа ЯРД, если оба двигателя будут иметь одинаковую мощность.

КПД реактивной струи можно представить как функцию от суммы косинусов углов между вектором направления вылетающих частиц по отношению к вектору противоположному необходимому направлению полёта аппарата. По этой причине разные двигатели имеют разный КПД реактивной струи.

Например КПД ТТРД довольно низкий. Обратите внимание на качество струи.

Она клубится. И всё из-за неравномерно прогорающих частиц топлива. У ТТРД относительно высокий уровень энтропии реактивной струи.

Идеальным КПД реактивной струи обладают лазеры, так как движение когерентных фотонов строго противоположно направлению движения гипотетического лазерного двигателя.

Энтропия лазерного излучения практически равна нулю.

То есть задачей повышения КПД реактивных двигателей является с одной стороны максимальная передача тепловой энергии частицам, а с другой максимальное спрямления потока разогретых частиц.

Особенностью ядерных реакторов является их высокая ионизационная способность. 82% энергии продуктов деления ядер урана 235 выделяется в виде осколков атомов. Остальное в виде нейтронов, гамма-излучения и потока нейтрино. Нейтроны вступают в реакцию с новыми ядрами урана и поддерживают реакцию деления. Гамма-кванты в подавляющем количестве уносятся, так как плохо взаимодействуют с веществом проникая сквозь него. Нейтрино, можно сказать вообще ни с чем не взаимодействуют.

Горячие осколки деления атомов урана являются основным источником ионизации рабочего тела в газофазных ядерных реакторах. Таким образом 82% энергии деления передаётся рабочему телу - газу. Допустим, в нашем гипотетическом реакторе используется смесь гелия и ксенона. Таким образом после прохождения газа через реактор образуется достаточно холодная ионизированная плазма, в которой основная часть энергии поглощается электронами. Это очень высокий КПД преобразования энергии деления ядра в энергию ионизированной плазмы.

Далее возникает задача по уменьшению энтропии плазмы. Мы можем пустить её через расширяющееся сопло. Это позволит нам получить УИ в соответствии с ранее созданными ЯРД. Я же задался задачей дальнейшего пропускания плазмы через магнитоплазмодинамический двигатель, который имеет очень высокий УИ.

МПДД требует электроэнергии для создания ускоряющих магнитных полей, следовательно её необходимо сначала где-то получить. Можно извлечь её с помощью МГД генератора, но недостатком такого решения является рекомбинация плазмы в генераторе. То есть после прохождения МГД она станет почти нейтральным газом, хоть и горячим. И дальнейшее её ускорение в МПДД потребует дополнительных затрат энергии на то, чтобы её снова ионизировать. При этом недостатком всех ЭРД являются высокие затраты энергии на ионизацию газа. На это уходит до 60% энергии потребляемой ускорителем.

Эта проблема заставила меня думать над возможностью объединения МПД с МПДД. Чтобы энергия необходимая для магнитного ускорения генерировалась в самом двигателе не приводя к преждевременной рекомбинации плазмы.

На самом деле все свои размышления я строил исходя из устройства ионного электростатического двигателя, постепенно развивая его конструкцию, но это уже не важно.

Суть, за которую я уцепился, была в разнице масс между электронами, протонами и нейтронами. Протоны и нейтроны весят порядка 1,7*10^-27, а электроны, равные по заряду протонам, 9,1*10^-31. Разница в 1868 раз! А если сравнивать массу электрона с массой иона ксенона (лишившегося одного электрона), то разница возрастает на два порядка, 238715 раз! При этом заряды этих частиц одинаковые, то есть они обладают одинаковыми электростатическими силами, с помощью которых ими можно управлять.

Таким образом ионы ксенона имеют большую инерцию при своём движении по сравнению с инерцией электронов. Изменить направление движения электронов гораздо легче, чем направление движения иона. Это же подтверждается экспериментами по воздействию переменного ЭМ поля на плазму. В ней электроны ускоряются и тормозятся быстрее ионов, по этому все расчёты по колебаниям в плазме ведутся на основе движения электронов.

Так как электрон лёгкий, его проще повернуть и направить в другом направлении. В электрических проводах электроны довольно свободно перемещаются, даже если мы скрутим их в узел. А вот с плазмой состоящей из положительных ионов так поступить будет уже не просто, ионы будут взаимодействовать со стенками трубки, в которую мы бы предположительно направили поток плазмы.

По этому появилась мысль забрать электроны из квазинейтральной плазмы загнав в электрический проводник, использовать их как электрический ток для создания магнитного поля ускоряющего теперь уже положительную ионную плазму, а потом вернуть эти электроны ионам в покидающую двигатель реактивную струю.

В общем идея заключается в следующем. Необходимо разнести анод и катод МПД в пространстве разместив их не поперёк течения плазмы, а вдоль. Причём сначала должен стоять анод поглощающий электроны, в виде цилиндра, чтобы не мешать току ионов. Вокруг этого анода, с текущей плазмой внутри него, необходимо разместить отклоняющую электромагнитную систему. В ней заключается первая сложность изделия. Электромагнит должен быть запитан от анода. Конфигурация магнитного поля должна быть такой, чтобы электроны в плазменном потоке отклонялись к стенкам цилиндрического анода, а положительные ионы следовали вдоль оси анода ускоряясь. Далее, после электромагнита, электроны могут быть направлены в двухконтурную индукционную катушку, для передачи части энергии второму электрическому контуру, от которого может быть запитано любое электронное оборудование, датчики и автоматика космического аппарата. После индукционной катушки электроны должны достигнуть излучающего их катода.

Всё это время положительно заряженная плазма должна следовать в магнитном тракте строго в одном направлении. Это та самая задача, которую мы добиваемся для повышения КПД реактивной струи. В конце тракта плазма должна покидать космический аппарат в виде реактивной струи.

Чтобы положительные ионы не вернулись назад, к аппарату, необходимо их нейтрализовать. Для этого на выходе из тракта должен быть установлен катод излучающий электроны. Этот катод может быть реализован различными способами:
а) электропроводная сетка под напряжением,
б) гиротрон генерирующий стримерные разряды в положительной плазме,
в) сетка из диэлектрика с наведённым внешним СВЧ генератором излучением,
г) электронная пушка.

Катоды на основе сеток не любят горячую плазму, быстро прогорают. С другой стороны сетку можно заменить щелями из перематываемых с бобин на бобины волокон. Гиротрон же и электронная пушка вообще не имеют контакта с положительной плазмой. Сложность задачи в этом месте заключается в по возможности наименьшем внесении энтропии в вылетающий поток ионов. То есть электроны лучше всего выпускать по потоку нейтронов, параллельно им.

У катодных сеток или щелей есть преимущество, они могут создавать электростатическое поле между анодом и катодом для дополнительного ускорения положительной плазмы с одной стороны и для ускорения движения потока электронов в проводнике с другой стороны.
Изображение
Так как направление ионов выпрямится в магнитном тракте, энтропия плазмы после устройства будет ниже, чем до него. Таким образом мы решим задачу увеличения КПД двигателя спрямлением потока частиц реактивной струи.

У меня вот один вопрос, - а чем вы, собственно, собираетесь охлаждать реактор? Рабочим телом? А представление есть, какое давление имеет место быть в корпусе у него? И, следовательно, каков расход РТ? Не напасешься...
У вас получился трердофазный ЯРДУ, с какой-то системой электродов вместо сопла Лаваля.

Далее.
Для того, чтобы это работало (допустим, геометрия электромагнитных полей корректная), степень ионизации (СИ) плазмы должна быть близка к 100%.
В противном случае то, что не ионизировано, полетит в свободном направлении, бо электромагнитное поле на неионизированные атомы не действует никак.
Каким образом вы предполагаете СИ 100% обеспечить?
Температура в реакторе для этого недостаточна, по понятным причинам (иначе АЗ распалавится).

Далее.
Откуда предполагается брать мощность на ионизацию РТ? Понятно, что из реактора... Но в реакторе у нас тепловая энергия, а нам электрическая нужна. Где тут у нас преобразователь? Я его не вижу.

Далее, электрическая энергия с преобразователя должна быть использована для 100% ионизации РТ. А ионизатора я тоже не вижу (((.

Повторяю, сам по себя ЯР источником плазмы с высокой (тем более стопроцентной) СИ являться не может, в силу недостаточной температуры АЗ.

Далее, не рассматривая природы преобразователя и генератора плазмы (ионизатора), можно с уверенностью в законах природы считать, что КПД их совсем не 100%, особенно относится это к преобразователю. Каким образом охлаждать будем? В космосе, - только излучением возможно что-то охлаждать.
Значит, как всегда, радиаторы потребуются...
.
Ответьте самому себе на эти вопросы.

А потом переходите к конструированию конфигурации электромагнитных полей.
Бо в текущем исполнении, что есть эти поля, что нет. Потому как никакой плазмы с 100% СИ у вас в этом изделии не наблюдается. А наблюдается просто горячий газ из реактора, который бесполезно расходуется на охлаждение реактора, не создавая тяги (сопла-то Лаваля-то нету у нас в конструкции).
.
Не обижайтесь, Суперзверюга. Лиха беда начало.
Все не так просто, как кажется...



_________________
"Нам нужен мир!" - сказали русские.
_____________________________
Мир напрягся...
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 5256
Vaal писал(а):
В противном случае то, что не ионизировано, полетит в свободном направлении, бо электромагнитное поле на неионизированные атомы не действует никак.


Думается надо сопло лаваля перед элетродами электромагнитно прозрачным сделать, допустим из керамики


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 5256
а вообще бы от зверюги принципиальную схемку- картинку заиметь


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
Leonar писал(а):
Vaal писал(а):
...сопло лаваля перед элетродами...
Если "упорядочиваеие" движения атомов, молекул или ионов достигается какими-то другими способами то такого штампа головах ЖРДистов как "сопло лаваля" не нужно совершенно. А в случае ионов это достижимо.


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 864
Знач так:
1.Сопло - незаменимая часть конструкции двигателя, если между камерой и внешней средой имеется разность давлений.
2.Из равенства Ek=(m*V^2)/2 следует, что при Ek=const увеличение УИ возможно лишь за счёт снижения тяги. В противном случае, необходимо увеличить полную мощность, а т.к. скорость у нас в квадрате, то увеличение УИ в два раза, потребует увеличить мощность в четыре раза.
3.Всё это верно для любых реактивных двигателей.

Вывод:
"Super выпрямлятель" или выполняет функции преобразования и является аналогом сопла или к нему нужна розетка.



_________________
Спойлер: Показать
phpBB [video]

https://youtu.be/-mi3sQ6IfCk
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 5256
Tau_0 писал(а):
Если "упорядочиваеие" движения атомов, молекул или ионов достигается какими-то другими способам


В том то и дело, что "упорядочивание" имеет нектй кпд... Остальное хаотично и с механикой будет биться об электроды и жрать их
Tau_0 писал(а):
А в случае ионов это достижимо.


Недостижимо 100% ионов в потоке
Об чем и речь была


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
Leonar писал(а):
Недостижимо 100% ионов в потоке
Достижимо. Беда в том что мощность для ускорения и фокусировки ионов (протонов в простейшем случае и электронов ессно для компенсации заряда) надо где-то брать и много. А то что пишет Зверюга это МГД генератор собсно и его недостаточно. Содержащейся там энергии хватит только для характерно химических или ЯРД скоростей истечения.


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 3061
Tau_0 писал(а):
Leonar писал(а):
Vaal писал(а):
...сопло лаваля перед элетродами...
Если "упорядочиваеие" движения атомов, молекул или ионов достигается какими-то другими способами то такого штампа головах ЖРДистов как "сопло лаваля" не нужно совершенно. А в случае ионов это достижимо.

Откуда там ионы возьмуться? В товарных количествах? Данной конструкцией наличия ионов не предусмотрено. )))



_________________
"Нам нужен мир!" - сказали русские.
_____________________________
Мир напрягся...
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
Vaal писал(а):
Tau_0 писал(а):
Leonar писал(а):
Vaal писал(а):
...сопло лаваля перед элетродами...
Если "упорядочиваеие" движения атомов, молекул или ионов достигается какими-то другими способами то такого штампа головах ЖРДистов как "сопло лаваля" не нужно совершенно. А в случае ионов это достижимо.

Откуда там ионы возьмуться? В товарных количествах? Данной конструкцией наличия ионов не предусмотрено. )))

Ионы? Да хоть "жж"... В ярд сильное таки ионизирующие излучение.


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Многоразовые космические корабли
СообщениеДобавлено:  

Сообщений: 459
SuperZveruga писал(а):
Я не раз поднимал тему магнитоплазмодинамических двигателей на сайте новости-космонавтики, но это был диалог толи с глухими, толи с немыми.
Там пенсионеры чешут свои гондурасы. Так что там безнадёжно... :mrgreen:


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 5256
Leonar писал(а):
а вообще бы от зверюги принципиальную схемку- картинку заиметь

Зверюга! даешь картинку!


Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Электрореактивные двигатели
СообщениеДобавлено:  
Аватара пользователя

Сообщений: 7276
Откуда: из дремучего леса
Alexandr писал(а):
Зверюга, скок твой ионный выпрямлятель электричества в ед. времени жеват будет?

Это значение лежит в диапазоне между столько сколько выработает и столько сколько останется от выработки после потребления энергосистемой корабля.

Это двигатель-генератор в одном.



_________________
Данко разорвал руками себе грудь и вырвал из неё сердце и высоко поднял его над головой. Оно пылало ярче солнца, и люди, очарованные, снова пошли за ним. (C) Максим Горький, "Старуха Изергиль" - 1894 г.
Не в сети
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
 Страница 1 из 7 [ Сообщений: 205 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
phpBB skin developed by: John Olson
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group

Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB