[image]

Вопросы проектирования звездолетов

 
1 11 12 13 14 15 20
+
+1
-
edit
 

PSS

литератор
★★
S.I.>>> https://docviewer.yandex.ru/view/0/?
Wyvern-2>> :F
Полл> "Водородные ракеты", на которые должен был перейти "Хиус-2" на высоте 60 км, это ядерно-импульсные силовые установки... То есть микро-"Орионы".

Сомневаюсь. Судя по описанию, там скорее ЯРД. Видите упоминание, что их реакторы питают магнитные ловушки для плазмы? Ну а топливо водород. Что совершенно логично.

Впрочем видно, что авторы плохо себе представляли отчего в водородных бомбах будет заражение.

Хиус» – комбинированный планетолет: пять обычных атомно-импульсных ракет несут параболическое зеркало из «абсолютного отражателя». В фокус зеркала с определенной частотой впрыскиваются порции водородно-тритиевой плазмы. Назначение атомных ракет двоякое: во-первых, они дают «Хиусу» возможность стартовать и финишировать на Земле. Фотонный реактор для этого не годился – он заражал бы атмосферу, как одновременный взрыв десятков водородных бомб. Во-вторых, реакторы ракет питают мощные электромагниты, в поле которых происходит торможение плазмы и возникает термоядерный синтез.
 


Вот термоядерный двигатель как раз назван фотонным. Как раз тот вариант, что может быть предложен вместо Ориона при развитии термоядерной энергетики

– Здесь рубка, – сказал Краюхин. – А там, – он указал на стену напротив входа, – за титановым кожухом находится сердце «Хиуса» – фотореактор. Специальное устройство создает поток плазмы, поток голых тритонов, ядер сверхтяжелого водорода, который крошечными порциями, по нескольку тысяч порций в секунду, выбрасывается вниз. Мощное электромагнитное поле, образуемое пятью соленоидами над реакторными кольцами, резко тормозит комочек плазмы, в результате чего в нем начинается термоядерная реакция. Точка торможения находится в фокусе параболического зеркала – нижней поверхности корпуса «Хиуса». Плотный поток фотонов, нейтронов, ядер гелия и непрореагировавших тритонов бьет в зеркало и создает огромную тягу... Конечно, – добавил Краюхин, помолчав, – не будь слоя «абсолютного отражателя», корпус корабля мгновенно, так сказать, прогорел бы насквозь. Первый «Хиус» сгорел потому, что где-то был нарушен этот защитный слой.
 
   44

PSS

литератор
★★
Кстати. У меня что-то подозрение что удельный импульс Хиуса был бы не запределен. Для межзвездного полета не достаточен. :)
   44
?? Alex_semenov #03.11.2017 11:52  @Полл#03.11.2017 08:07
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Полл> Добро пожаловать в команду.
Спасибо
Полл> Но с УИ у взрыволета получается не радостно.
Ничего подобного.
Никто тут ничего по-настоящему умного, чего бы я не знал, против УИ взрыволета не сказал.
Напротив. Подтолкнул меня к пониманию как все же работает импульсный модуль.
Полл> Для управления по двум осям можно использовать смещение отсека ПН, это сократит требования к реактивной системе управления и расход топлива для нее, но не избавит от необходимости иметь ее. Да и сама система смещения отсека массой в тысячу тонн малой не будет.
Вот тут вы меня проняли.
Раньше я считал что управление вектором тяги - третий вопрос. Но вы достучались и теперь я понял что им надо заниматься отдельно и основательно. Действительно для надежности старта нужно иметь порядка 10% от тяги маршевого двигателя. Можно, наверное обойтись и 1%. Но это опасно.
Ясно что отдельные ЖРД двигатели - это не самое лучшее решение.
Именно потому что мощность двигателя взрыволета слишком влика. И 10% от его мощности на ЖРД это будет слишком. Значит надо как-то управлять тягой самого маршевого двигателя. То есть плитой взрыволета.
Одна из наиболее обещающих идей - дефферентный амортизатор. Но пока эта идея смутна.
Амортизатор и так настолько нагруженный элемент, что возможно снабжать его и такой функцией будет уж слишком.
Совсем идеально было бы уметь точно направлять импульс взрыва. Тогда не то что нам бы не понадобилось компенсировать ошибки, но напротив, мы могли бы балансировать с помощью тягового модуля, если импульс плазмы можно направлять очень точно, то чуть смещая его можно было бы управлять направлением тяги, компенсируя взрывами все прочие ошибки (например ложить корабль на траекторию выхода на межпланетную трассу). В паре с дефферентным амортизатором система вообще могла бы получиться сверхнадежной и гибкой.
Есть только одно "но". При прохождении первые 30 км в атмосфере взрывы маломощные и ненаправленные. Работает воздушно-атомная тяга. А ведь участок самый критичный. Скорость подъема, высота небольшая, если возникла осечка или появился нехороший диферент... В общем тут наверное действительно придется использовать двигатели. При этом видимно все же на носу. ЛОгично создавать специальную многофункциональную ССАС. За одно эта же двигательная система будет форсироваться при аварийном отстреле. Систему Стабилизации и Аварийного Спасения (при старте с земли экипаж, все 30-50 человек однозначно должен находиться в специальной спасательной капсуле-командном модуле, готовом отстрелиться и вернуться на землю в первые минуты подъема. Эта же при необходимости автономная капсула должна служить и радиационным убежищем и спасательной капсулой да и спускаемым аппаратом, если придется покидать корабль без вывода его на орбиту Земли, скажем, при возвращении назад из дальней экспедиции).
   
Это сообщение редактировалось 03.11.2017 в 12:01
+
-
edit
 

PSS

литератор
★★
A.s.> Раньше я считал что управление вектором тяги - третий вопрос. Но вы достучались и теперь я понял что им надо заниматься отдельно и основательно. Действительно для надежности старта нужно иметь порядка 10% от тяги маршевого двигателя. Можно, наверное обойтись и 1%. Но это опасно.

На самом деле у вас там в конструкции уже есть ответ на этот вопрос ;)

Хотя это скорей на межпланетном участке, чем в атмосфере.
   44

Полл

литератор
★★★★★
PSS> А можно в какой нибудь старой xlsке.
Только не уверен, что расчет будет идти корректно.
Прикреплённые файлы:
 
   56.056.0
UA Alex_semenov #03.11.2017 13:17  @Wyvern-2#03.11.2017 09:28
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

A.s.>> Все уходит в свет, проникающую радиацию и (опять таки) излучение радиоактивных изотопов?
Wyvern-2> Угу.
A.s.>> со скоростью менее 100 км/с?
Wyvern-2> Всё еще хуже.
"НЕ ВЕРЮ! © Станиславский.
Тупо не верю!
Факты?
Вы, кстати господа термоядерщики (на пару в Факиром) часом не путаете ядерный взрыв в космосе со своими вшивыми пелеттами-капсулами в ICF?
Да, там ведь масштабы иные и все очень быстро сливается во вспышке. Могу поверить что и 0.01% плазме не достается.
Но по бобме же в космосе есть данные тестов и наблюдений начала 1960-х годов!
Если эксперимент не вписывается в теорию, тем хуже для эксперимента?

A.s.>> Никаких 1000 км/с (ибо для этого плазма просто обязана впитать порядка 10% выделявшейся энергии)?
Wyvern-2> Ну, что значит "впитать"? Мы же про физику, а не про гастрономию...
Не ерничай.
Все ты прекрасно понял.
1 кг материи со скоростью в 1000 км/с это 10000002/2 = 5E+11 Джоулей/кг кинетической энергии.
Пускай у вас заряд классический 1 кт/кг. То есть 4.2E+12 Джоулей/кг
Значит, если у вас в космическом взрыве разлетается плазма со скоростью 1000 км/с (а это видимо фиксируют наблюдением с земли массой методов), то у вас в этот разлет ушло 11,9 % энергии взрыва.
Вынь да положь! Будете спорить?
Нет, можно оспорить. Сказать что на 1000 км/с разлетается только небольшая часть заряда (ее и фиксируют), а остальное остается в центре со скоростью в ~10 км/с. Ради бога!
Упираться можно долго и по более простым вещам.
Но приведите тогда источники где эта ваша БЛАЖЬ официально зафиксирована в эксперимете.
Нету же!
У вас - ГОЛАЯ теормодель. Крайне примитивная.
Ибо (и тут сядь Ник на попу ровно) я разозлюсь и достану очень древнюю заначку.
Модель разлета облака плазмы от AlexAV, которую он мне подарил на Новостях еще в году 2005-м.
Тогда я тебе совсем прижму к стене.
Ибо и эта модель очень тупая (Алекс предупредил сразу). То есть строит самый худший для меня вариант. Облако плазмы с гаусовм распределением плотности, изначально нагрето до миллионов (1-2 кэВ кажется) и оно разлетается, светя рентгеном...
И вот там получается для энергии плазмы очень красивый график в зависимости от УДЕЛЬНОЙ мощности заряда. Кривая типа логистической кривой, показывающий, что 10% (асимптотически!) у нас будет все равно для мощных зарядов (от 1 кт/кг и выше), а для маломощных (0.1 кт/кг и ниже) без всяких ухищрений в плазму уходит и 25 и даже 90 - ЛЕГКО.
Кстати, как он эту модель выстроил?
Ловите очередную поучительную байку.
Он тоже изначально сказал, то же что и вы тут толдычите, что вся энергия уйдет в свет. Вернее это я сказал, высказал опасения (даже продемонстрировал свою примитивную модель), а он подтвердил. И даже сразу же накидал очень простую свою модель (в маткаде) это показывающую. Вывел график. Но я увидев график заподозрил неладное на нем и выдвинул ему аргумент, который выдвигаю вам. Что ЭКСПЕРИМЕНТЫ дают для мощных бомб 10% в плазме. А у него выходило меньше 1.
В отличии от самодовольных и упрямы балоболов местных гуру он (хотя ведь тоже не человек-сахар, надо сказать!) тогда задумался. И через время выдал уточненную, более сложную модель в которой эти 10% таки появлялись как некое ПЛАТО, асимптота! Облако плазмы разлетается и светится. Но 10% все же остается в кинетическом движении заряженных частиц.
Я тогда выпросил у него описание, как он это получил.
Он подарил.
Хочешь посмотреть модель? Поискать знакомые буквы?
Я сегодня дома могу поискать.
Главное. 10% - без вариантов есть даже для мощных зарядов (не говоря о слабых). Откуда вы набрались пошлятины что все уходит в свет?
Да, уходит много. Но не так много как вы утверждаете!
   
?? Полл #03.11.2017 13:30  @Alex_semenov#03.11.2017 11:52
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★★
A.s.> Никто тут ничего по-настоящему умного, чего бы я не знал, против УИ взрыволета не сказал.
Никто и не скажет. :)
Даже мои перестраховочные 1500 с - в разы лучше любого химического двигателя. И даже мои перестраховочные "около 4" тяговооруженности импульсной ДУ - намного лучше двигателей малой тяги, вроде ТЯРДа Факира.
Вот только у того же ТЯРДа Факира удельный импульс, как помню, от 4500 с. То есть в забеге уже к Марсу он идеальный взрыволет обставляет.

A.s.> Значит надо как-то управлять тягой самого маршевого двигателя. То есть плитой взрыволета. Одна из наиболее обещающих идей - дефферентный амортизатор. Но пока эта идея смутна.
Это идея неправильная.
Опорная плита взрыволета это "железяка тОжолая, 1 штука", которая после взрыва очень быстро, со скоростью из хорошего лука пущенной стрелы, летит в модуль ПН.
Все, что делает амортизатор, он же "пружина опорной плиты" - принимает уже имеющийся импульс летящей железяки.
Ты никак с помощью "приемника" импульса изменить его не сможешь - импульс надо менять или раньше, на этапе взаимодействия взрыва и плиты, или позже - на этапе взаимодействия импульса и ЦМ взрыволета.

A.s.> Совсем идеально было бы уметь точно направлять импульс взрыва.
Теоретически - возможно.
   56.056.0
Это сообщение редактировалось 03.11.2017 в 13:39

Полл

литератор
★★★★★
PSS> Кстати. У меня что-то подозрение что удельный импульс Хиуса был бы не запределен. Для межзвездного полета не достаточен. :)

Для межзвездного полета хватит и 11,2 км/с с поверхности Земли - поймать гравитационный резонанс в точке Лангража, крутанутся вокруг Луны, затем гравитационное ускорение от Земли и еще пары планет, одна из которых Юпитер, и дело в шляпе!! :D

Интересно, никто не считал потребную ХС для полета "Хиуса-2" на Венеру в "В стране багровых туч"?
   56.056.0
?? Wyvern-2 #03.11.2017 13:46  @Alex_semenov#03.11.2017 13:17
+
+1
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Всё еще хуже.
A.s.> "НЕ ВЕРЮ! © Станиславский.
A.s.> Тупо не верю!
A.s.> Факты?

С вопросами веры - не сюда. Мой "расчет" - волюнтаристская фигня, с многократно завышенным результатом. Но даже по нему выходит, что в современной ЯБЧ массой 200-300 кг и мощностью в 300кт, энергия газодинамического расширения продуктов испарения вещества самого устройства просто невозможно учесть из за их ничтожности (100-200 т.т.э. на фоне 300 ТЫСЯЧ т.т.э. :per: - на твоей диаграммке тоньше толщины линии... Как правильно отметил Факир)

Т.е. если Орион и может летать - то только и исключительно на очень тяжелых и очень маломощных зарядах Т.е. порядка >1кт на тонну массы. Последствия для эффективности ты себе хорошо представляешь...
   33
?? Wyvern-2 #03.11.2017 13:50  @Alex_semenov#03.11.2017 13:17
+
+1
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
A.s.> Он тоже изначально сказал, то же что и вы тут толдычите, что вся энергия уйдет в свет. Вернее это я сказал, высказал опасения (даже продемонстрировал свою примитивную модель), а он подтвердил. И даже сразу же накидал очень простую свою модель (в маткаде) это показывающую. Вывел график. Но я увидев график заподозрил неладное на нем и выдвинул ему аргумент, который выдвигаю вам. Что ЭКСПЕРИМЕНТЫ дают для мощных бомб 10% в плазме.

Ну, что за глупость! Нельзя просто тупо работать только с энергиями -надо учитывать ВИД энергии и способы её взаимодействия с в-вом!! Сделай боНбу массой в 100 тонн и 1кт мощностью, но пусть 99,95 тонны будут...бериллием.И ты вообще ничего не получишь!!! Никакой нахрен горячей плазмы - бериллий просто пропустит через себя рентген и останется холодным...
   33

PSS

литератор
★★
Полл> Для межзвездного полета хватит и 11,2 км/с с поверхности Земли - поймать гравитационный резонанс в точке Лангража, крутанутся вокруг Луны, затем гравитационное ускорение от Земли и еще пары планет, одна из которых Юпитер, и дело в шляпе!! :D

Неа. Не хватит. Нужно еще хотя бы еще пару километров чтобы выйти к Венере или Марсу.

Полл> Интересно, никто не считал потребную ХС для полета "Хиуса-2" на Венеру в "В стране багровых туч"?

Там они как-то странно летали. Но учитывая, что на Венеру садились на Венеру очень долго, четыре часа, достаточно велик. Нука. Если снижались с постоянной скоростью и полностью компенсировали ускорения свободного падения то получиться. 4*3600*8.9 м/с2=128 160 м/с. 128 км/с. С учетом старта как с Земли, так с Венеры и перелета можно умножить раза в три. То есть 384 км/с. Очень не плохо. Жаль массу топлива не известна, как и сухая масса. Можно было в первом приближении оценить удельный импульс. :)
   44
?? Полл #03.11.2017 14:01  @Wyvern-2#03.11.2017 13:46
+
+1
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★★
Wyvern-2> С вопросами веры - не сюда. Мой "расчет" - волюнтаристская фигня, с многократно завышенным результатом. Но даже по нему выходит, что в современной ЯБЧ массой 200-300 кг и мощностью в 300кт, энергия газодинамического расширения продуктов испарения вещества самого устройства просто невозможно учесть из за их ничтожности
Ник, этой "ничтожности" хватает для обжатия топлива в "классическом супере".
Сколько там должно быть в пересчете на импульс для запуска термоядерной реакции?
Причем эта энергия снимается с инициатора, который как раз очень малую мощность имеет.
Ты на принцип пошел, мне кажется. :)
   56.056.0

Полл

литератор
★★★★★
PSS> Неа. Не хватит. Нужно еще хотя бы еще пару километров чтобы выйти к Венере или Марсу.
Чуть больше километра к Марсу, чуть более полукилометра - к Венере. Гравитационными маневрами набрать можно.


Полл>> Интересно, никто не считал потребную ХС для полета "Хиуса-2" на Венеру в "В стране багровых туч"?
PSS> То есть 384 км/с. Очень не плохо. Жаль массу топлива не известна, как и сухая масса. Можно было в первом приближении оценить удельный импульс. :)
С учетом того, что их там не плющило при старте Венеры в тонкий блин, а фотонный привод глубоким дросселированием не обладал, уже можно сказать, что масса КА за время полета изменилась менее, чем на порядок. :)
   56.056.0

PSS

литератор
★★
Полл> Чуть больше километра к Марсу, чуть более полукилометра - к Венере. Гравитационными маневрами набрать можно.

А у меня тоже есть картинка. Лично рисовал пару лет назад. Во вложении. Это для старта ЛЕО.

Проблема грав маневров в том, что это не возможность летать как вздумается и набирать скорости. Это хитро...ый мневры для осуществления которых учет очень многих факторов. Просто они не реализуются.

Полл> Полл>> Интересно, никто не считал потребную ХС для полета "Хиуса-2" на Венеру в "В стране багровых туч"?
PSS>> То есть 384 км/с. Очень не плохо. Жаль массу топлива не известна, как и сухая масса. Можно было в первом приближении оценить удельный импульс. :)
Полл> С учетом того, что их там не плющило при старте Венеры в тонкий блин, а фотонный привод глубоким дросселированием не обладал, уже можно сказать, что масса КА за время полета изменилась менее, чем на порядок. :)

Я взял импульс в 1000 км/с. Какой "Красная энциклопедия" дает как максимальный импульс для ТЯРД. И вышло, что топлива там было 30 процентов от массы. Нормально. :)
Прикреплённые файлы:
 
   44
UA Alex_semenov #03.11.2017 15:29  @Wyvern-2#03.11.2017 13:50
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Wyvern-2> Ну, что за глупость! Нельзя просто тупо работать только с энергиями -надо учитывать ВИД энергии и способы её взаимодействия с в-вом!! Сделай боНбу массой в 100 тонн и 1кт мощностью, но пусть 99,95 тонны будут...бериллием.И ты вообще ничего не получишь!!! Никакой нахрен горячей плазмы - бериллий просто пропустит через себя рентген и останется холодным...
Поэтому в модели рассматривалось облако непрозрачной плазмы из материала с большим Z.
Блин. Придется все же копаться и искать модель AlexAV.
Но пока ключевой вопрос.
Всегда ли энергия света преобладает?
При низких температурах свет почти никак не влияет.
Ник, а какая ГРАНИЧНАЯ температура у плазмы в высоким Z, при которой энергия в виде света уже больше чем в кинетике ионов и электронов?
   
MD Serg Ivanov #03.11.2017 16:35  @Полл#03.11.2017 13:30
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.>> Совсем идеально было бы уметь точно направлять импульс взрыва.
Полл> Теоретически - возможно.
Гм.. Можно много раз говорить об этом игнорируя ответы.
Практически же - летала модель. Вообще без системы управления - чисто аэродинамическая стабилизация. Летала устойчиво. Неточности направления отдельных импульсов взрывов просто усреднялись. Каждый взрыв добавляет не более 30м/с к скорости аппарата. Скорректировать отклонения - не великая проблема.

Project Orion - Nuclear Propulsion
Welcome to FootageArchive! On this channel you'll find historic and educational videos from the 1900s. Watch, learn, and take a trip back in time as we gain insight into a previous time. (Note: this video is being shown strictly for educational and historical purposes)

см. с 9-12
   52.052.0
?? Alex_semenov #03.11.2017 17:06  @Alex_semenov#03.11.2017 15:29
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

A.s.> Ник, а какая ГРАНИЧНАЯ температура у плазмы в высоким Z, при которой энергия в виде света уже больше чем в кинетике ионов и электронов?
Прикинул в первом приближении сам. У меня получилось порядка 100 000 К, если не нахамутал.
Из этого у тебя получается, что если температура миллион, в 10 раз больше равновесия, то доля энергии света стала в куб больше (энергия ионов растет пропорционально, а света в 4-й степени), в 1000 раз?
Поэтому ионы имеют 0.1% от всей энергии? Ну а при 10 миллионах (100 раз от равновесия) вообще "волосина", в 1 000 000 раз меньше чем свет?
И вся термодинамика?
:)
   
Это сообщение редактировалось 03.11.2017 в 17:42

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
PSS> Сомневаюсь. Судя по описанию, там скорее ЯРД. Видите упоминание, что их реакторы питают магнитные ловушки для плазмы? Ну а топливо водород. Что совершенно логично.
PSS> Впрочем видно, что авторы плохо себе представляли отчего в водородных бомбах будет заражение.

Косяков там полно, но с заражением всё корректно. Такая дикая моща даже в чисто фотонной ракете - не говоря о их де-факто импульсной термоядерной - "Дедал" (прости господи), а не "Орион" (дважды прости господи) - приведёт к туче фотоядерных, нейтронно-ядерных реакций в атмосферных газах, вполне себе заражение будет.

PSS> Вот термоядерный двигатель как раз назван фотонным.

Он действительно может быть частично фотонным. Из области импульсного синтеза отн. много рентгена ~100-1000 эВ может попереть - в зав. от плотности и многого другого. Но всё же нейтронный он даже более чем фотонный.
Впрочем, там всё вполне фентезийно.

PSS> Кстати. У меня что-то подозрение что удельный импульс Хиуса был бы не запределен. Для межзвездного полета не достаточен. :)

1. Для мезжзвёздного и не декларировался.
2. В принципе приличный. Для зонда бы сгодился.
   51.051.0
?? Alex_semenov #03.11.2017 22:44
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Для альтернативно одаренных "спецов" по ядерным взрывам о том сколько же энергии ядерного и термоядерного взрыва в космосе достается плазем заряда. Пару длинных цитат из специально отрытой мною работы (первоисточник прилагается ибо в сети сейчас я его найти не могу)

О. Прилуцкий, С. Родионов
ДАЛЬНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ЯДЕРНОМ ВЗРЫВЕ В КОСМОСЕ


С одной стороны, рассмотрим чистый термоядерный взрыв, когда практически вся выделившаяся энергия определяется (d,t)-реакцией, в результате которой образуются быстрые нейтроны с энергией около 14 МэВ и альфа-частицы с энергией 3.6 Мэв. Таким образом, нейтроны уносят 80% всей энергии, а остальная часть энергии делится между тепловым рентгеновским излучением (16%) и кинетической энергией быстрых атомов материала конструкции боеголовки (4%). Энергетический эквивалент взрыва мощностью в одну мегатонну соответствует 4.2⋅1015 Дж, а при единичной (d,t)- реакции выделится 17.6 МэВ (2.8⋅10-12 Дж). Отсюда следует, что при термоядерном взрыве c мощностью W (Мт) выделяется примерно N0 = 1.5⋅1027 W быстрых нейтронов.
С другой стороны, рассмотрим взрыв, где вся выделившаяся энергия определяется исключительно процессом деления. На долю нейтронов при этом приходится около 7 МэВ, что составляет 4% от используемой во взрыве энергии деления (170 МэВ). На долю теплового рентгена уходит 80% энергии взрыва и остаток (16%) падает на кинетическую энергию потока атомов (скорее, ионов) материала боеголовки.

ПОТОК ПЛАЗМЫ ОТ ОСТАТКОВ КОНСТРУКЦИИ

Третий компонент продуктов ядерного взрыва помимо нейтронов и рентгена – это поток плазмы материалов, из которых изготовлена бомба. Как уже упоминалась, такой поток несет от 5% до 15% всей энергии взрыва, так что его вклад должен быть оценен. Проведем оценки основных параметров этого компонента. Масса типичной боеголовки мегатонного диапазона лежит в пределах от нескольких сотен кг до нескольких тонн (в зависимости от времени разработки, главным образом).
Для определенности примем ее равной 500 кг. В эту массу входят атомы большинства известных химических элементов, начиная от водорода и кончая ураном. Принято считать, что средняя атомная масса составляет 4.5⋅10-23 г, что соответствует атому алюминия.
Тогда полное количество частиц в плазме взрыва будет равняться 1028
Примем для простоты, что энергия взрыва распределяется равномерно (до известной степени) между всеми частицами. Это значит, что для мегатонного взрыва, при котором в поток плазмы уходит в среднем 4⋅1014 Дж, на отдельную частицу приходится 4⋅10-14 Дж, или 250 кэВ. Интересно сравнить этот результат с параметрами мегатонного ядерного взрыва в космосе 17:
«Вещество ядерного боеприпаса расширяется со скоростью около 108 см⋅с-1 ; поверхностные слои движутся несколько быстрее и для атомов железа кинетическая энергия на поверхности может достигать 2 МэВ».

Проведенные нами грубые оценки можно считать достаточно близкими к представленным цифрам.
Разлет плазмы ядерного взрыва приводит к образованию искусственных радиационных поясов в земной магнитосфере. Мы не касаемся этого явления, так как нас интересует начальная фаза разлета на расстояния порядка сотни км, где влияние магнитного поля Земли еще не успевает проявиться.
Особенности потока плазмы ядерного взрыва по сравнению с рентгеновским импульсом связаны прежде всего с тем, что в рентгене заключено в несколько раз больше энергии, чем в плазме. Правда, в ряде случаев, как было показано выше, эффективность поглощения энергии рентгеновского излучения понижается, а поток плазмы поглощается практически полностью любой преградой. Но плазменный поток распространяется достаточно медленно и, кроме того, он сильно растянут во времени. Действительно, в соответствии с принятой нами моделью равнораспределения энергии скорость протона с энергией 250 кэВ составит около 6⋅108 см⋅c-1 , а скорость атома урана – примерно в 15 раз меньше (около 4⋅107 см⋅c-1 ).
Поэтому, например, расстояние 10 км (106 см) протон пройдет за 1.6 мс, а атом урана – за 25 мс. На расстоянии 100 км длительность потока частиц составит почти четверть секунды.

КОНЕЦ ЦИТАТЫ
Товарищи гонят беса? Выдумывают глупости? Они там между прочим цитируют иностранные источники по поводу реальных экспериментальных данных в тестах США. Деза?
Прикреплённые файлы:
 
   44
?? Alex_semenov #03.11.2017 23:19
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Отыскал ту самую модель AlexAV о которой говорил сегодня днем.
Вот наша переписка тогда:

Aex_Semenov:Они обещают 85% энергии взрыва вложить в кинетическую энергию плазмы из вольфрама. Но насколько я понимаю, их не интересуют БОЛЬШИЕ скорости истечения.
~100 Км/с. В "Орионе" это всех устриавает. Но не нас.
То есть они могут иметь маленькой мощности бомбу в очень тяжелом футляре.
Улавливает?

AlexAV: Интересный вопрос. Набросал здесь простенькую модель разлёта чёрнотельного сгустка (при этом предполагал профиль плотности гауссовым, газ идеально теплопроводным (в каждый момент времени температура всех точек в среде одинакова), эффективный радиус излучающей сферы 2s, где s-дисперсия профиля плотности). В такой модели конечная скорость разлёта и доля энергии, уходящая в излёчение, будет зависеть только от начальной плотности и удельной плотности энергии мишени.
Вот что получилось для облака урана с нормальной начальной плотностью.


По оси абсцисс начальная плотность энергии в килотоннах т.э. на кг. По оси ординат на первом графике средняя конечная скорость разлёта в км/c. На втором – доля энергии, которая уйдёт в излучение.

Какие можно сделать выводы.

1) Получить скорости разлёта большие 160 км/c невозможно для такой системы ни при каком энерговкладе.

2) Оптимальный энерговклад находится где-то в области2.5 тонн т.э. на кг, при этом скорость разлёта составит около 130 км/c, а потери на излучении – 20%.

3) Поскольку любое термоядерное устройство по схеме Теллера-Улама имеет непрозрачную оболочку, то, по всей видимости, для системы типа “Орион” величина удельного импульса более 100-200 км/c принципиально недостижима.

4) Практически вне зависимости от материала греть сгусток выше температуры 1-4 кэВ бессмысленно, т.к. практически вся энергия сверх этой уйдёт в излёчение.

5) Поскольку разлёт чёрнотельного облака в первом приближении не слишком сильно зависит от материала, то материалы для которых критерий Лоуренца в системах прозрачных для излучения не может быть достигнут (например B-11 + p или Li-7 + p) для создания высокоимпульсного ТЯРД с инерционным удержанием непригодны. Т.е. выбор топлива для таких систем ограничен T+D, He-3 + D, D+D, и, быть может трёхкомпонентной системой Li-6+D+T. Если отбросить варианты со скоропортящимся тритием, то вообще остается только два.

Aex_Semenov: Интересно...
А как это согласуется с реальными экспериментами? То есть ядерными взрывами в космосе

AlexAV: Кажется, разобрался. Температура излучающей поверхности будет ниже, чем средняя температура среды из-за ограниченной теплопроводности. Очевидно, что для достаточно мощного устройства отношение температур внутри объёма и поверхности T/T0~1/R~1/E^(1/3), E – мощность устройства.

Но интереснее другое. Даже если мы устремим мощность устройства к бесконечности, а значит сделаем излучение через поверхность относительно малым, это всё равно нам поможет весьма ограниченно. Дело в том, что среда будет находится в равновесии с фотонным газом, причём энергия последнего существенно превышает энергию массивных частиц. При расширении такой системы охлаждении происходит не столько за счёт ускорения вещества, сколько в результате расширения фотонного газа. В итоге перекачка энергии среды в кинетическую энергию расширяющегося газа происходит медленно и на начальных стадиях расширения перекачивается менее 20% (при плотности энергии более 1 килотонны т.э. /кг). На поздних стадиях ускорение массы вещества становится совсем неэффективным, завися от приращения объёма системы по закону медленнее логарифмического, и даже незначительного излучения через внешнею поверхность оказывает достаточно, чтобы полностью остановить его.

В итоге получаем следующую зависимость конечной скорости вещества и доли энергии перешедшей в излучение от энерговклада (обозначения такие же, как и на предыдущем графике):



Какие можно сделать выводы.
1) Как видно, даже если предположить, что температура излучающей поверхности много ниже, чем средняя, то не смотря на это для зарядов с высокой плотностью энергии (более 1 кт.т.э) потери энергии через излучения оказываются очень значительны и превышают величину 80% всей энергии взрыва.
2) Величина конечной кинетической энергии вещества оказываются намного больше, чем в предыдущем случае, и оно может достигать скорости до 1600 км/c (что согласуется с приведенными вами данными).
3) По всей видимости, для схем типа Орион поднимать энергетику устройства выше 0.1 кт т.э./кг не имеет особого смысла. При этом достигается удельный импульс до около 850 км/c, что вполне соизмеримо с величиной 1600 км/c для устройства с энергетикой 6 кт т.э./кг, зато мощность рентгеновского излучения окажется почти в 500 раз ниже, чем в последнем случае.
4) По мере снижения мощности устройства (при заданной удельной энергетике), по всей видимости, относительные потери на излучение будут увеличиваться, что делает оправданным использование устройств мегатонного класса.

Картина уже не такая печальная, как в предыдущем случае, однако всё равно максимальный УИ 800 - 1500 км/c (реально меньше, ведь импульс разлетающейся плазмы ещё надо преобразовать в импульс направленной струи) для МП кажется несколько маловатым, позволяющим в лучшим случае развивать скорости 0.005с – 0.01с.
Да и даже 14% (для удельной энергии 0.1 кт т.э./кг), не говоря уже о 80%-95% (для 1-6 кт т.э./кг) мощности взрыва мегатонного класса в виде рентгеновского излучения – серьёзная проблема.

Aex_Semenov: Алекс, пожалуйста. Расжуйте мне вашу модель (последние кривули) подробней. Это очень важно!

AlexAV: Хорошо. Берём гауссов профиль начальной плотности. При этом предположим, что излучение сосредоточено в центральной области радиусом 2s, где s – дисперсия распределения. Также предположим, что градиенты температур в центральной области малы и сосредоточены в разреженной “короне”. Кроме того, положим, что температура области, с которой фотоны излучаются во внешнее пространство низка, и этим излучением можно пренебречь. Плазма рассматривалась как идеальный газ. В этом случае при расширении сгустка форма профиля его плотности будет сохраняться, в профиль скорости будет иметь вид V(r,t) = r F(t), где F(t) – некоторая функция, зависящая только от времени. Это позволяет свести задачу Коши для уравнения в частных производных к задаче Коши для системы из 3-х дифференциальных уравнений:
Уравнение для дисперсии:
ds/dt = s F
Уравнение для функции скоростей F:
dF/dt = 2RT/(mu s2) – F2 (R – универсальная газовая постоянная, mu – средняя молекулярная масса частиц плазмы с учётом электронов)
Уравнение для температуры:
dT/dt = - (Wad(F,T) + Wr(s,F,T))/C(s,T)
где
С(s,T) = 3/2 (M/ mu)R + (512/3)pi (st/c) s3 T3 (M – масса сгустка, st – постоянная Стефана – Больцмана, с – скорость света) – теплоёмкость системы с учётом вклада фотонного газа.

Wad(F,T) = 3 (M/mu) R F T – функция охлаждения в результата адиабатического расширения плазма.
Wr(s,F,T) = 128 pi (st/c) s3 F T4 – функция охлаждения в следствии расширения фотонного газа.

Начальные условия
s0 = (M/(pi^(3/2) ro))1/3 (ro – начальная плотность)
F0 = 0
U(s0, T0) = M H (H – начальная плотность энергии)
U(s0, T0) = 3/2 (M/mu)RT + (128/3)pi(st/c) s3 T4 – энергия сгустка.

Модель конечно приближённая, по-хорошему надо правильно учитывать теплопроводность и профиль температур, да и уравнение состояние лучше брать как минимум в форме Томаса-Ферми, а не идеальный газ. Но не думаю, что учёт этих факторов изменит картину качественно.

P.S. Попробую сделать одномерную гидродинамику разлёта чёрнотельного облака с учётом вышеперечисленного, но в ближайшие дни не обещаю.
Прикреплённые файлы:
AlexAV_model_01.png (скачать) [1119x419, 16,3 кБ]
 
AlexAV_model_02.png (скачать) [800x270, 14,8 кБ]
 
 
   44
Это сообщение редактировалось 03.11.2017 в 23:25
?? Fakir #03.11.2017 23:25  @Alex_semenov#02.11.2017 19:26
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
A.s.> Да, можно этот график интерпретировать и так.

Да как угодно можно интерпретировать. Он вообще ни о чём. Даже мощность взрыва не указана, даже тип, не говоря о туче прочего, от чего доли зависят.
Так, какая-то качественная картинка для ориентира/иллюстрации.


A.s.> Получается, что плазма ядерного или термоядерного заряда подорванного в космосе не получает в виде своей кинетической энергии и 1% энергии взрыва?

Зависит от. Чем мощнее взрыв - тем меньше получает. Сколько именно - сильно зависит.
Обляпать всё тонной свинца со всем сторон - будет одно, минимальный заряд - другое.

A.s.> А облако плазмы, оставшееся после взрыва быстро остывает (теряя энергию через излучение и радиацию) и в итоге относительно холодным расширяется со скоростью менее 100 км/с?
A.s.> Никаких 1000 км/с (ибо для этого плазма просто обязана впитать порядка 10% выделявшейся энергии)?

Может быть и от 100 до 1000. Что-то. Кое-где. У нас порой. В зависимости от конструкции, типа и силы взрыва, на начальном этапе, и для каких-то участков бывшей конструкции.
Но что будет потом, при расширении - отдельный большой вопрос, еще сильнее зависящий от. Ну будет и расширяться и высвечиваться и остывать. Какие-то внешние слои улетят с начальной скоростью.
   51.051.0
RU Fakir #03.11.2017 23:25  @Alex_semenov#03.11.2017 17:06
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
A.s.> Из этого у тебя получается, что если температура миллион, в 10 раз больше равновесия, то доля энергии света стала в куб больше (энергия ионов растет пропорционально, а света в 4-й степени), в 1000 раз?
A.s.> Поэтому ионы имеют 0.1% от всей энергии? Ну а при 10 миллионах (100 раз от равновесия) вообще "волосина", в 1 000 000 раз меньше чем свет?

Качественно где-то в таком ключе. Чем выше T (если о ней вообще можно говорить) - тем больше доля энергии в излучении.
   51.051.0
?? Alex_semenov #03.11.2017 23:46  @Fakir#03.11.2017 23:25
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Fakir> Но что будет потом, при расширении - отдельный большой вопрос, еще сильнее зависящий от. Ну будет и расширяться и высвечиваться и остывать. Какие-то внешние слои улетят с начальной скоростью.

В вышеприведенной работе есть ссылка на американские данные по космически взрывом где зафиксированы "внешнии слои" железа улетевшие с энергией 2 МэВ!
:p
Разумеется тут есть масса тонкостей.
Но вы признаете что "здесь в Крыму не все так однозначно" © как это пытается выставить Ник?
Мол вся (до копейки буквально) энергия превратилась в свет и в таком виде стройными рядам чезез чернотельное излучение по Стефану-Больцману покинула материю испарившейся бомбы навсега, оставив ту МЕРЗНУТ в холоде космического вакуума с несчасными метрами в секунду.
Хрена! Не так все просто.
На самом деле энергия ВСЕ-ТАКИ перетекает от света к материи в процессе расширения (внешняя балистика взрыва в космосе). Там наверняка сложная гидродинамика и световой перенос энергии наружу. Там ряд конкурирующих процессов. Думаю без серьезного компьютерного моделирования не разобраться. Поэтому не смотря на то что в начале вся энергия бомбы в свете (почти без остатка) в итоге 10% (и даже больше) все же оказывается в виде кинетической энергии разлетающейся плазмы (да, график я привел идиотский, от полковников по ЗОМП, чего с них взять?). Другое дело что от света к материи энергия перетекает неохотно, поэтому и получается порядка 1/10, остальное таки убегает излучением.
Про нейтроны и прочие "мелочи" мы, естественно, не говорим. Они сейчас не интересны в контексте взаимодейстия свет-материя. Виверня явно закусил удела и пытаетя натянуть сову (своего убогого представления о физике процесса) на физическую реальность которая "несколько" сложней.
   44
?? Alex_semenov #03.11.2017 23:56  @Fakir#03.11.2017 23:25
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Fakir> Качественно где-то в таком ключе. Чем выше T (если о ней вообще можно говорить) - тем больше доля энергии в излучении.
Да кто же спорит? Но вопрос в другом. Когда жирное черное тело бомбы начинает расширяться, происходит масса процессов. Не только улет света с поверхности по Стэфону-Больцману. В самой бомбе в конце концов происходит расширение фотонного газа (вместе с расширяющейся плазмой) с очень быстрым его охлаждением. Куда уходит эта энергия? Она частично (на те самые 10%) таки перетекает к материи. Да, хреново (с поверхности в виде света энергия убегает быстрей!) но таки перетекает тоже. Отсюда 1000 и больше км/с ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО фиксируемого разлета плазмы.

Граждане-мазуники! Если вы правы, то ткните меня носом в распальцовку энергии взрыва в космосе хоть в каком-нибудь зазхудалом источнике, где указано, скажем 90% рентген, 3% гамма, 6% нейтронов, 1%-прочая радиация. И плазма бомбы как получатель доли энергии хрен указана (ибо у нее 0.000.. %).
Я такого нигде не видел.
Напротив. Я вам уже привел два источника которые утверждают обратное. С забракованным графиком три.
Ну ведь утверждение что буквально вся энергия в излучении и радиации - ГОЛЫЕ фантазии Ника!
Из упрощенных теоретических соображений.
Да, в начале так и есть. Но когда это разлетаться, то все становится сложней.
   44
Это сообщение редактировалось 04.11.2017 в 00:16
?? Fakir #04.11.2017 00:50  @Alex_semenov#03.11.2017 23:56
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
A.s.> В самой бомбе в конце концов происходит расширение фотонного газа (вместе с расширяющейся плазмой) с очень быстрым его охлаждением.

:facepalm:

A.s.> Отсюда 1000 и больше км/с ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО фиксируемого разлета плазмы.

Что-то где-то кое-где у нас порой. Ессно самым внешним слоям, если они получили соотв. энергию, в пустоте уже ничто не помешает быстро-быстро улететь.
Если где-то много нейтронов, особенно злых термоядерных - они легко могут дать пинка какому-то ядру на повехности бывшего изделия. И т.п.

Хотя не знаю, кто уж что и как там фиксировал экспериментально.

A.s.> Граждане-мазуники! Если вы правы, то ткните меня носом в распальцовку энергии взрыва в космосе хоть в каком-нибудь зазхудалом источнике, где указано, скажем 90% рентген, 3% гамма, 6% нейтронов, 1%-прочая радиация. И плазма бомбы как получатель доли энергии хрен указана (ибо у нее 0.000.. %).

Да нет таких, потому что всё сильно зависит.
Но в принципе типично что от 80-90% для маломощных до 95-99% у особо мощных в излучение.

A.s.> Напротив. Я вам уже привел два источника которые утверждают обратное. С забракованным графиком три.

Там оценки грубые с точностью до порядка, из самых упрощённых (практически примитивных) соображений.
Как и вся работа по построению - с точностью до порядка (в лучшем случае).
   51.051.0
1 11 12 13 14 15 20

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru