Этапы совершенствования взрыволётов?

[Serg Ivanov]

Я думаю, главным вопросом взрыволётов было и остаётся радиоактивное и акустическое загрязнение. И непонятно, как его решить.

..Гордимся и тем, что в институте
проведены эксперименты, которые по-
зволили зажечь чистый дейтерий. У нас
есть термоядерные устройства, чистота
которых — 99,85 процента.
— Так называемые «чистые заряды», ко-
торые, по сути, не заражают местность?
— Да, их можно использовать для про-
ведения промышленных ядерных взры-
вов.
...
— Чем вы особенно гордитесь?
— Обычно называют термоядерный
сверхчистый заряд. Это хорошая работа, но,
честно признаюсь, моих идей там немного
— я был интегратором, активно поддер-
живал проект. Основная идея — как очень
малым количеством делящегося вещества
зажечь термоядерный узел — принадле-
жит Юрию Сергеевичу Вахрамееву. Очень
интересная идея! Из тех, о которых Нильс
Бор говорил, что «хорошая идея должна
быть достаточно сумасшедшей». Вторая,
столь же необычная, идея относится к иной
проблеме: она позволила перейти к зажига-
нию большого количества термоядерного
горючего. Это Владислав Николаевич Мо-
хов из Сарова, под его руководством она
была реализована. И третье: зажигание
газообразного дейтерия. Не в жидком со-
стоянии, как у американцев, а именно в
газообразном. Эта идея принадлежит Льву
Петровичу Феоктистову. Всё это вместе
мы собрали с Вахрамеевым и Моховым, и
в результате получалась хорошая работа.
Невостребованная, но хорошая!
— Что такое «чистый заряд»?
— Основная энергия выделяется за счёт
термоядерной реакции, при сгорании дей-
терия ничего, кроме гелия и нейтронов, не
возникает. Тритий, который образуется,
сгорает полностью, практически его не
остаётся. «Чистая» — конечно, условно.
Нейтроны есть, и их много. Нужны такие
материалы, которые нейтральны к их воз-
действию. Вот это была уже моя задача: мне
пришлось этим заниматься. В результате
были подобраны материалы, которые слабо
активируются под действием нейтронов.
— Вам удалось опробовать «чистый за-
ряд» на Кольском полуострове?
— В институте «Промниипроект» был
разработан проект по дроблению горных
пород. Одним небольшим ядерным зарядом,
мощностью всего около килотонны, можно
раздробить куб породы размером 50 метров,
огромное количество руды. И это проде-
монстрировали, очень аккуратно проведя
взрыв. Руда оказалась достаточно хорошо
раздроблена. Некоторое количество руды вы-
пустили, убедились, что она чиста, пригодна к
использованию, и на этом эксперимент был
завершён. Дальнейшего развития эти работы
не получили, как и вся программа промыш-
ленного использования ядерных зарядов.(с)

А ведь зажечь чистый дейтерий труднее чем смесь дейтерия с гелием-3 - почти безнейтронную реакцию.  Т.е. получается, что чистый заряд вполне реален давно. Возможно в те времена из-за дефицита гелия-3 не проверили такой заряд?

..Единственный способ получения гелия-3 – распад трития. Большая часть запасов 3He обязана своим происхождением распаду трития, произведенного во время ядерной гонки вооружений в период холодной войны. В США к 2003 году было накоплено примерно 260 000 л «сырого» (неочищенного) гелия-3, а к 2010 году осталось только 12000 л незадействованного газа. В связи с возрастанием спроса на этот дефицитный газ в 2007 году даже было восстановлено производство ограниченных количеств трития, и до 2015 года планируется дополнительно получать по 8000 л гелия-3 ежегодно. При этом годовой спрос на него уже сейчас составляет не менее 40 000 л (из них только 5% используется в медицине).(с)

http://imperus.clan.su/publ/2-1-0-7

[LG]

Так вот он какой, "Тахмасиб"... :shock:

[Alex_II]

Так вот он какой, "Тахмасиб"... :shock:

Да не... Если уж искать аналогии у Стругацких - это скорее атомно-импульсный планетолет типа "Ермак" (в "Полдне" упоминается), а "Тахмасиб" - он класса "орбита-орбита" и никуда не садится...

[Serg Ivanov]

Пишут, что для выхода на круговую орбиту высотой 480км  необходимо 800 взрывов . При заявленной выше чистоте в 99,85% заряда в 1 Кт это даёт примерно 60г продуктов деления всего (как от одного взрыва в 1,2Кт) - остальное чистый без нейтронный синтез De+ лёгкий He.

[Иван57]

А вот для индустриализации космоса он бы очень даже пригодился. Транспортная космическая система на основе взрыволётов могла бы обеспечить вынос производств за пределы Земли, а затем обеспечивать необходимые грузопотоки.

Хотя, пожалуй, это не лучший вариант. Электромагнитные катапульты перспективнее.

Для катапульт много электроэнергии нужно. Так что без термояда можете и не обойтись.

Вот только если пошла такая пьянка, то почему обязательно взрыволет?
Почему тот же дейтерий с литием нельзя просто в соответствующей камере сгорания тихо-спокойно сжечь? Без взрыва. Как в ИТЭРе, но с дыркой

[Serg Ivanov]

Иван57 пишет:
 

Вот только если пошла такая пьянка, то почему обязательно взрыволет?
Почему тот же дейтерий с литием нельзя просто в соответствующей камере сгорания тихо-спокойно сжечь? Без взрыва. Как в ИТЭРе, но с дыркой

Потому, что стенки сильно ограничивают мощность. Т.е. получится либо большая тяга при невысокой скорости истечения либо высокая скорость истечения при мизерной тяге. Стенки-то охлаждать надо..
Только взрыволёт позволяет при тяге как у химических двигателей получить удельный импульс как у электроракетных. И причина именно во внешнем действии.

[pkl]

Для катапульт много электроэнергии нужно. Так что без термояда можете и не обойтись.

Зато нет геморроя с нейтронами.

[Serg Ivanov]

Конструктивные схемы и принцип действия-





http://go2starss.narod.ru/pub/E020_FDMT.html

Идеальная скорость истечения

Отношение скорость продуктов реакции к скорости истечения зависит от конструкции двигателя. Наиболее примитивным решением для разгоняемого взрывами судна будет большая полусфера с взрываемыми в ее центре сферически-симметричными бомбами и каскад амортизаторов соединяющих ее с основной структурой судна (смотри рисунок на этой странице). В случае такой идеализации проекта, суммарный импульс от отраженных назад продуктов взрыва составит mU'/4, где m общая масса продуктов взрыва, а U' их скорость. Следовательно, эффективная скорость истечения U=U'/4. Если мы будем способны так направить продукты взрыва, чтобы они разлетались строго вперед и назад, то U=U'/2.Поэтому, верхний и нижний предел для максимально возможной скорости истечения

U'/4 < V < U'/2

или
750 км/с < U < 15 000 км/с

Экономная скорость миссии V имеет примерно тот же порядок, скажем

500 км/с < V < 10 000 км/с

[ronatu]

Record Smashed: Antimatter Trapped for 16 Minutes

http://news.discovery.com/space/antimatter-trapped-world-record-110606.html

[нейромантик]

Вопрос в порядке бреда:
А почему никто не предлагает воду в качестве облицовки бомб, для движка?
При подрыве, даже в вакууме, будет генерироваться не узкий джет, а вполне шарообразный шар взрыва, который и можно "запрячь" в движке!
Только не плоском, а чашеобразном.

[Дмитрий Инфан]

Испытания модели атомно-импульсного двигателя в США, 1958-59 гг.:


Отсюда:
http://www.rulinia.ru/hi-tech/yadernye-dvigateli-v-yadernuyu-epohu-chast-tretya-proekt-orion-i-drugie.html

[Дмитрий Инфан]

Вопрос в порядке бреда:
А почему никто не предлагает воду в качестве облицовки бомб, для движка?
При подрыве, даже в вакууме, будет генерироваться не узкий джет, а вполне шарообразный шар взрыва, который и можно "запрячь" в движке!
Только не плоском, а чашеобразном.

Почему не предлагали? Где-то (к сожалению, уже не помню точно) были описаны разные варианты. Например, заряд должен был быть "упакован" в небольшой бак с водой. В другом варианте одновременно с подрывом заряда на тяговую плиту подавался жидкий водород, который испарялся, создавая дополнительную тягу.

[Serg Ivanov]

Вопрос в порядке бреда:
А почему никто не предлагает воду в качестве облицовки бомб, для движка?
При подрыве, даже в вакууме, будет генерироваться не узкий джет, а вполне шарообразный шар взрыва, который и можно "запрячь" в движке!
Только не плоском, а чашеобразном.

Предлагали вначале. Потом посчитали - порвет чашу. Плоская плита не испытывает растягивающих напряжений. Потому придумали заряд с джетами..

Aldebaran: стартовая маса - 50 - 80 тыс. т, одноступенчатый
воздушно-космический гидросамолет, при удельном импульсе 1500-3000 с
полезный груз - 30000 т или 25500 т на Луну, при удельном импульсе 1500 с - 10000 т на низкую околоземную орбиту. Для "камерного" ядерно-импульсного двигателя удельный импульс не получается более 3000сек - из-за стенок. Для импульсного двигателя "внешнего действия" при формировании струи самим зарядом до 10000сек и более, зависит от размеров.

[Serg Ivanov]

Испытания модели атомно-импульсного двигателя в США, 1958-59 гг.:
Отсюда:
http://www.rulinia.ru/hi-tech/yadernye-dvigateli-v-yadernuyu-epohu-chast-tretya-proekt-orion-i-drugie.html

Видео испытаний отсюда: http://video.mail.ru/mail/mcgregor-ne/619/2181.html
http://video.mail.ru/mail/mcgregor-ne/619/2181.html

[Дмитрий Инфан]

Спасибо за интересное видео. В связи с ним возник вопрос: та модель, что демонстрировалась на фоне вышки, была подвешена на тросах, но ещё одна модель, в конце, находилась в свободном полёте. Как же она управлялась? Предусматривалась ли у неё какая-нибудь система парирования по крену, рысканью и тангажу?
И кстати, как должна была решаться эта проблема на реальных взрыволётах - предусматривался ли у них поворот тяговой плиты (как на современных ЖРД) или смещение точки подрыва очередного заряда, или должны были применяться вспомогательные двигатели ориентации?

[Serg Ivanov]

Спасибо за интересное видео. В связи с ним возник вопрос: та модель, что демонстрировалась на фоне вышки, была подвешена на тросах, но ещё одна модель, в конце, находилась в свободном полёте. Как же она управлялась? Предусматривалась ли у неё какая-нибудь система парирования по крену, рысканью и тангажу?
И кстати, как должна была решаться эта проблема на реальных взрыволётах - предусматривался ли у них поворот тяговой плиты (как на современных ЖРД) или смещение точки подрыва очередного заряда, или должны были применяться вспомогательные двигатели ориентации?

Полёт модели не был управляемым. Только аэродинамическая устойчивость. ПисАли что модель с оживальным обтекателем была менее устойчива, чем та же модель со снятым обтекателем.
Управление вектором тяги на реальном аппарате могло бы осуществляться изменением давления в противоположных амортизаторах путём перепуска газа в процессе работы.

[pkl]

Я вот подумал: а если сделать заряды на жидком гелии-3? Там же нейтронов, вроде, никаких. Выхлоп - чистый?!

[Serg Ivanov]

Я вот подумал: а если сделать заряды на жидком гелии-3? Там же нейтронов, вроде, никаких. Выхлоп - чистый?!

Ну да - на предыдущей странице
Только зачем жидкий - можно и газообразную смесь дейтерия с гелием-3.

Основная идея — как очень
малым количеством делящегося вещества
зажечь термоядерный узел — принадле-
жит Юрию Сергеевичу Вахрамееву. Очень
интересная идея! Из тех, о которых Нильс
Бор говорил, что «хорошая идея должна
быть достаточно сумасшедшей». Вторая,
столь же необычная, идея относится к иной
проблеме: она позволила перейти к зажига-
нию большого количества термоядерного
горючего.

И третье: зажигание
газообразного дейтерия. Не в жидком со-
стоянии, как у американцев, а именно в
газообразном. Эта идея принадлежит Льву
Петровичу Феоктистову. Всё это вместе
мы собрали с Вахрамеевым и Моховым, и
в результате получалась хорошая работа.
Невостребованная, но хорошая!
— Что такое «чистый заряд»?
— Основная энергия выделяется за счёт
термоядерной реакции, при сгорании дей-
терия ничего, кроме гелия и нейтронов, не
возникает. Тритий, который образуется,
сгорает полностью, практически его не
остаётся. «Чистая» — конечно, условно.
Нейтроны есть, и их много.

Нейтроны опасны тем что  их взаимодействие с ядрами атмосферного азота приводит к образованию радиоактивного углерода-14.
При реакции с гелием-3 нейтронов будет мало.

Пишут, что для выхода на круговую орбиту высотой 480км необходимо 800 взрывов . При заявленной выше чистоте в 99,85% заряда в 1 Кт это даёт примерно 60г продуктов деления на запуск корабля в 10000т  (как от одного обычного взрыва деления в 1,2Кт), причём размазанные по всей атмосфере Земли - даже зафиксировать приборами вряд ли удастся.

Реакция дейтерий + тритий (Топливо D-T)
Самая легко осуществимая реакция — дейтерий + тритий:
2H + 3H = 4He + n при энергетическом выходе 17,6 МэВ (мегаэлектронвольт).
Такая реакция наиболее легко осуществима с точки зрения современных технологий, даёт значительный выход энергии, топливные компоненты дешевы. Недостаток — выход нежелательной нейтронной радиации.

Два ядра: дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона:

Реакция дейтерий + гелий-3
Существенно сложнее, осуществить реакцию дейтерий + гелий-3

2H + 3He = 4He + p при энергетическом выходе 18,4 МэВ.
Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3, кроме того, является редким и чрезвычайно дорогим изотопом. В промышленных масштабах в настоящее время не производится. Однако может быть получен из трития, получаемого в свою очередь на атомных электростанциях; или добыт на Луне.
Сложность проведения термоядерной реакции можно
характеризовать тройным произведением nT

[Serg Ivanov]

ТТХ с http://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginelist.php





При калорийности термоядерного топлива ~3*10^11 Дж/г и степени его выгорания при взрыве ~30%, для подъёма на высоту 38км КК стартовой массой в 10Кт потребуется примерно 5кг гелия-3.
Для корабля массой в 4000 тонн - 2кг.

..Единственный способ получения гелия-3 – распад трития. Большая часть запасов 3He обязана своим происхождением распаду трития, произведенного во время ядерной гонки вооружений в период холодной войны. В США к 2003 году было накоплено примерно 260 000 л «сырого» (неочищенного) гелия-3, а к 2010 году осталось только 12000 л незадействованного газа. В связи с возрастанием спроса на этот дефицитный газ в 2007 году даже было восстановлено производство ограниченных количеств трития, и до 2015 года планируется дополнительно получать по 8000 л гелия-3 ежегодно. При этом годовой спрос на него уже сейчас составляет не менее 40 000 л (из них только 5% используется в медицине).

2кг гелия-3 = примерно 15000л. Всё вполне реально. Выше 38км атмосферы практически нет и можно использовать дейтериевые заряды. Вдалеке от Земли - дешёвые плутониевые.

[Serg Ivanov]

Спасибо за интересное видео.

Ещё одно видео испытаний http://www.youtube.com/watch?v=uQCrPNEsQaY&feature=player_embedded

Военный Орион с  http://www.up-ship.com/eAPR/ev2n2.htm