Russian JIMO

Автор Shin, 04.01.2005 13:22:30

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Андрей Суворов

ЦитироватьКсенона и мало и производится мало. Цена конечно определяется как всегда соотношением потребности и предложения, с учетом затрат. Но летать можно не только на ксеноне, в принципе на любом веществе - вопрос в удобстве ионизации. Но выбор конкретной атомной массы зависит в первую очередь от задач самого аппарата. Задачи определяют оптимальный по затратам требуемый удельный импульс. Вблизи Земли это около 1000 -2000 сек, а для края системы нужны 10000-100000сек и ксенон для этого уже не подойдет и нужена вода или водород.

К сожалению, все инертные газы, кроме аргона, дороги. Аргон дёшев, ибо его почти целый процент в атмосфере. Но он уже не так легко сжижается и ионизируется...

X

ЦитироватьК сожалению, все инертные газы, кроме аргона, дороги. Аргон дёшев, ибо его почти целый процент в атмосфере. Но он уже не так легко сжижается и ионизируется...
Дело не в инертных газах, а в массе.
Удельный импульс  I = 1417(V/A)*1/2 , где V -скорость истечения, А- атомная масса. Поскольку для любой полетной  задачи существует оптимальная величина УИ , то соотношение V/A задано и для низких ускоряющих напряжений нужна большая  масса и наоборот.  А однократная ионизация любого вещества производится без особых проблем, вопрос в балансе затрат на это.

hcube

Я и говорю - водород. А если жаба давит его добывать - то в ЭРД в принципе можно и метан залить, и аммиак, и воду - после ионизации все равно тот же водород получится - только УИ упадет раза в три ;-).
Звездной России - Быть!

X

ЦитироватьЯ и говорю - водород. А если жаба давит его добывать - то в ЭРД в принципе можно и метан залить, и аммиак, и воду - после ионизации все равно тот же водород получится - только УИ упадет раза в три ;-).
Если это надо, то можно и подобрав способ  и режим ионизации разбить молекулы на отдельно ионизованные частицы, но можно и ускорять молекулы СН4+ и Н2О+, смотря какой УИ нужен.

Agent

А это кто может прокомментировать? 100 киловат прям под прометея :)
МАИ делает нечто?


1.3 NASA-sponsored research on the
Lithium LFA
NASA-JPL's research program on Li LFA's is concentrated
primarily on demonstrating engine performance
in a 100 kW-class thruster and proving the
feasibility of long-lived, high current cathodes. The
program includes the following complementary activities:
1. The fabrication and testing of a 100 kW Li LFA
at the Moscow Aviation Institute[7] with the goal
of demonstrating an efficiency of 40-45% at an
Isp of 3500-4000 s.
2. In-house work at JPL aimed at the development
of a cathode thermal code incorporating models
of the heat fluxes from the near-cathode plasma
and testing at high current levels to validate
the code[8]. The experiments include number
density measurements using the Pulsed Electron
Beam diagnostic developed at USC.
3. Development and testing of a 30 kW class Li
LFA through a collaboration between Thermacore
Inc. and Princeton University's EPPDyL
4. Experimental and theoretical studies of the fundamental
aspects of multi-channel cathodes for
Li LFA's at Princeton University.
While previous work with lithium plasma thrusters
at EPPDyL[9, 10, 11] concentrated on a "proof of
concept" studies of the benefits of lithium and barium
dispenser cathodes, the new thruster described in this
paper is intended for more extensive and fundamental
studies under realistic LFA conditions.
Among the advanced diagnostics especially developed
for these experiments, is a high resolution six
color video pyrometer (SCVP) (described in ref. [12])
for measuring the high surface temperature of LFA
components without knowing their emmisivities.

Agent

Вот еще девайсы. Первый тот же литиевый, но у же за 200 киловатт

Princeton University
Project ALFA^2: Advanced Lithium-fed Applied-field Lorentz Force Accelerator

Our team of leading experts on magnetoplasmadynamic thruster (MPDT) technology, from university, government and industry, proposes to leverage the experience gained over more than two decades of MPDT research to develop the next-generation lithium-fed MPDT, also known as "Lithium Lorentz Force Accelerator", and optimize its performance and lifetime at 240~kWe to meet or exceed all NRA requirements. The proposed project will advance the thruster from TRL-4 to 5, and associated technologies from TRL-3 to 5. The high-performance, long-lifetime lithium MPDT we propose to develop is the advanced lithium-fed applied-field Lorentz force accelerator (referred to simply as "Alfa square") and incorporates, for the first time, a number of improvements and ideas developed and tested over the past 2 decades at the Moscow Aviation Institute (MAI), Princeton University, and NASA-JPL, into a single extremely compact design that is optimized for operation at 240~kWe, with an efficiency between 60 and 63%, an Isp of 6213~s, representing significant (30-46%) performance ) gains over the state of the art of applied-field MPDTs
 
Northrop Grumman Space Technology
The Nuclear-Electric Pulsed Inductive Thruster System

Pulsed Inductive Thruster (PIT) DevelopmentThe Pulsed Inductive Thruster is an electromagnetic plasma accelerator that has demonstrated efficiency of greater than 50%, and a specific impulse (Isp) range of 2000 to 9000 seconds at nearly constant efficiency. It uses plentiful and cheap propellants (e.g., NH3), and is subject to less erosion than other thrusters due to its electrode-less nature. The central objective of this proposal is to extend its development to a model capable of sustained operation at power level of 200 kW, and at efficiency of 70% or higher while retaining Isp between 3000 and 10000 sec.

Igor

В последнем номере НК писали, что преобразователь тепла термоэмисионный у него КПД ниже чем у паровоза. Есть ли какие нибудь проработки преобразователя на других принципах, хотя бы на старом добром цикле Карно. КПД взлетит на порядок и мощность будет уже в мегаваттах. А это совсем другое время перелета.

Alexey K.

ЦитироватьВ последнем номере НК писали, что преобразователь тепла термоэмисионный у него КПД ниже чем у паровоза. Есть ли какие нибудь проработки преобразователя на других принципах, хотя бы на старом добром цикле Карно.

В JIMO преобразование энергии основано на цикле Брайтона.

ЦитироватьКПД взлетит на порядок и мощность будет уже в мегаваттах.

А фиг там - нужен будет очень большой холодильник, который в ракету может не влезть. :)

Igor

Тепловая мощность не изменится, холодильник нужен даже меньше, насколько а помню физику.

Pavel

ЦитироватьТепловая мощность не изменится, холодильник нужен даже меньше, насколько а помню физику.
Считается что именно ттермоэмисионный способ позволит достигнуть макимума в соотошении КВт/кг

Alexey K.

ЦитироватьТепловая мощность не изменится, холодильник нужен даже меньше, насколько а помню физику.

Термоэмиссионный способ преобразования энергии - это та же тепловая машина, кпд которой зависит от температуры нагревателя и холодильника. Но есть ограничение из-за конструктивных особенностей эмиттерно-коллекторного пакета. То есть достигнув определённого кпд, дальнейшее увеличение температуры нагревателя и уменьшение температуры холодильника к росту кпд не приведёт.
В машинном преобразовании такого ограничения нет, поэтому потолок кпд там выше. Но тем не менее здесь тоже есть зависимость от температуры нагревателя и холодильника. :)

X

У литиевых двигателей те же проблемы, что и у цезиевых, только удельный импульс выше , что позволяет при одинаковом иимпульсе иметь меньшее напряжение ускорения ионов . 100% ионизации достичь не удается, а значит нейтрали лития рано или позно сядут на изоляторы , в отличие от газов, так что за надежды на "долговременную работу"придется не мало поработать.

Shin

:!:  :!:
Тема Russian JIMO получила продолжение на страницах "Новостей космонавтики". Авторы (Альберт Гафаров и Олег Горшков) внимательно читали данный топик и постарались ответить на заданные вопросы.

Читайте:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/267/02.shtml

hcube

Вообще, для оценки КПД надо просто его посчитать ;-))

Сколько я помню, рассеиваемая мощность зависит от 4й степени температуры, так? А КПД - от соотношения абсолютных температур активной зоны и холодильника? Активную зону можно прогреть... ну, скажем, до 2000К.

M = Mрад + Mреакт

Mрад = Pрасс * Kрад/Tрад^4 (Ну, на самом деле при больших темературах будет все не совсем так, бе масса прогоняемого теплоносителя вырастет, но как прикидка пойдет). Крад зависит от конструктивного совершенства радиатора, и измеряется в граммах на градус в четвертой, отнесенных к ватту.

Pрасс = Pвых * Трад / Tреакт

Mреакт = Креакт * Pвых / (1 - Трад/Треакт)- Креакт - мощностное совершенство реактора.

Итого мы получаем следующее соотношение :

M = Pрасс * Kрад/Tрад^4 + Креакт * Pвых / (1 - Трад/Треакт), отсюда

M = Pвых * ( Крад / Tреакт * Tрад^3 + Креакт / (1-Трад/Треакт))

Итого мы видим, что с ростом температуры масса реактора РАСТЕТ пропорционально падению КПД, а масса радиатора ПАДАЕТ пропорционально росту температуры радиатора.

Если Треакт у нас фиксированно, коэфициенты фиксированны, диференциируем уравнение по Трад, для оптимизации по массе при фиксированной мощности :

- 3 * Крад /Треакт * Трад ^4 + Креакт * (-1/Треакт)/ (1-Трад/Треакт)^2

Итого получаем :

(1-Трад/Треакт) ^2 * 3 * Крад / Треакт + Креакт * Трад^4/Треакт = 0

переменной тут является Трад. Ну... честно говоря мне слабО решать уравнение 4-го порядка... можно приблизительно прикинуть...

Допустим Трад << Треакт :

3 * Крад / Треакт  - 6 * Крад * Трад/Треакт^2 + Креакт * Трад ^ 4/Треакт =0

6 * Трад / Треакт = (3 + Креакт * Трад ^4 / Крад)

Уфф... все, я выдохся ;-) Можно загнать в маткад, задаться весом радиатора на 1 МВт при 300С в 5 тонн, реакторогенератора на 1 МВт при Трад=300K, Треакт = 2000K в 5 тонн, и посчитать, что получится... уфф... ;-) Но там где-то есть точка оптимизации, притом только одна. Или ни одной ;-))
Звездной России - Быть!

frost_ii

А если учесть, что радиаторы бывают разных конструкций....

Bell

Цитировать:!:  :!:
Тема Russian JIMO получила продолжение на страницах "Новостей космонавтики". Авторы (Альберт Гафаров и Олег Горшков) внимательно читали данный топик и постарались ответить на заданные вопросы.

Читайте:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/267/02.shtml
Журнал – читатель:
обратная связь[/size]
Вот ради этого мы тут и стучим по кнопкам...  :roll:

ЦитироватьИ в заключение – цитата из высказываний болгарского участника форума: «Проект очень амбициозный и позволяет развивать практически весь набор технологий для следующей ступени освоения космоса. Как раз такой амбициозный проект необходим России, чтобы восстановить позиции в исследовании космоса. Надо просто начинать его осуществлять...»
Именно так... Трудно еще что-либо добавить...

В1 - респект.
Иногда мне кажется что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун

Васил Жеков

Сам по себе факт, что обратная связь существует - ето очень здорово. Будем надеятся, что етот замечательной проект будет воплощен в железом ! (Первьим :) )
Nula dies sine linea.

Bell

Пардон, исправил ;)
Иногда мне кажется что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун

V.B.

ЦитироватьАвторы (Альберт Гафаров и Олег Горшков) внимательно читали данный топик
Правда? Значит, они могут и ответить прямо здесь?

Меня вот какой вопрос интересует. Известно, что "Энергия" заложила в свой проект марсианской экспедиции такие параметры ЭРДУ: удельный импульс 70 км/с, КПД 70%. Через сколько лет, по оценке О.А. Горшкова, возможно появление таких двигателей?

pkl

Вот так новость:
20.04.2005 / 00:03    NASA познакомит общественность с ядерным проектом

     Национальное агентство по аэронавтике и космическим исследованиям начало 19 апреля цикл публичных дискуссий по поводу ядерного космического проекта Prometheus. Менее чем через год в NASA должны подготовить отчет о возможных экологических последствиях (Environmental Impact Statement), и разработчики решили познакомить общественность с проектом заранее, сообщает Lenta.ru.
     Prometheus предполагает использование атомных источников энергии во время длительных космических экспедиций. Первым ядерным реактором намеревались снабдить корабль, который - в рамках проекта JIMO - должен был отправиться к спутникам Юпитера Европе, Ганимеду и Каллисто, но разработку JIMO прекратили после того, как Конгресс США решил сократить его финансирование. Несмотря на это, NASA уже заключило договор с Департаментом энергетики о разработке самого реактора, которой займется завод по производству двигателей для атомных субмарин.
     Теперь NASA намерено выслушать мнение общественности, и только после этого будут определены конкретные цели проекта. По мнению экспертов, Prometheus сделает возможными пилотируемые экспедиции на другие планеты и откроет новую эру космических исследований.

     - А.Ж.
  :(
Мы остались одни?
Неужто Старый прав?
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан