ТЯРД, как основной двигатель внутрисистемных кораблей

1192 posts in this topic

Posted

Предлагаю обсудить основные характеристики ТЯРД на основе термоядерного реактора с магнитным удержанием плазмы, для внутресистемных кораблей будущего.

Сразу оговорюсь, экономическая составляющая и "для чего вообще нужны межпланетные перелеты", тут не берутся во внимание. Речь идет только о технических аспектах.

Так же тут не обсуждаются всяческие взрыволеты, "Орионы", межзвездные прямоточники Бассарда . Речь только о сабже. Нужены достаточно реалистичные внутрисистемные космолеты транспортного, пассажирского и военного назначения.

Собственно, что можно обсудить:

- какое ускорение может дать такой двигатель,

- какую максимальную скорость придать кораблю,

- количество необходимого рабочего тела для полетах в пределах солнечной системы (вплоть до Койпера)

- предположительные размеры, масса и конструкционные особенности корабля с таким двигателем

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Предлагаю обсудить основные характеристики ТЯРД на основе термоядерного реактора с магнитным удержанием плазмы
Слишком общее определение. Удержание в ТОКАМАКе или пробкотроне? Топливо дейтерий-тритий или дейтерий-гелий3. Про пробкотрон на дейтерие-гелии3 темы со ссылками на труд Вайверна на этой странице раздела есть.

- какое ускорение может дать такой двигатель, - какую максимальную скорость придать кораблю, - количество необходимого рабочего тела для полетах в пределах солнечной системы (вплоть до Койпера) - предположительные размеры, масса и конструкционные особенности корабля с таким двигателем
1) У двигателя Вайверна максимальное ускорение было порядка 0,1-0,01 м/с2. Теоретически можно до 10-20 м/с2 пожертвовав УИ.

2) До 30-40 тыс км/с. При разумном количестве топлива.

3) Нечеткое определение. Для полетов "вплоть до Койпера" хватает 3й космической 16,7 км/с а для нее затраты рабочего тела в районе нуля. Но это если ни куда не торопимся.

4) Ну вот тут двигатель Вайверна.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Удержание в ТОКАМАКе или пробкотроне? Топливо дейтерий-тритий или дейтерий-гелий3.

Собственно именно это и хочу обсудить. Что будет лучше.

Думаю, дейтерий -гелий-3 выгоднее, поскольку нет нейтронного выхода и мощность не уходит впустую.

2) До 30-40 тыс км/с. При разумном количестве топлива.

Тысячи километров в секунду? Не многовато ли? Хорошо. А скольку нужно тогда робочего тела, что бы долететь например дро Юпитера и обратно?

Нечеткое определение. Для полетов "вплоть до Койпера" хватает 3й космической 16,7 км/с а для нее затраты рабочего тела в районе нуля. Но это если ни куда не торопимся.

Мы торопимся :) Имеется в виду долететь за приемлемое время - месяцы.

Ну вот тут двигатель Вайверна.

Спасибо за сылку.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Нужены достаточно реалистичные внутрисистемные космолеты транспортного, пассажирского

Конкретнее: куда возить, и сколько?

и военного назначения.

Конкретнее: с кем воевать?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Конкретнее: куда возить, и сколько?

Куда - в пределах системы. В основном перевозки Земля - спутники гигантов (и обратно), Земля - Койпер (и обратно).

Сколько - сотни или тысячи тонн полезной нагузки за рейс.

Конкретнее: с кем воевать?

Что касается боевого применения, то тут имеются в виду возможность подвегрнуть бомбардировке любое поселение на спутниках гигантов и в Койпере, переброска в пределах системы сил быстрого реагирования, дежурство на орбитах над заселенными планетами/спутниками в качестве фактора военного присутствия. Очень важна возможность быстрой передислокации космических сил.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Куда - в пределах системы. В основном перевозки Земля - спутники гигантов (и обратно), Земля - Койпер (и обратно). Сколько - сотни или тысячи тонн полезной нагузки за рейс.

А с какой максимальной скоростью? Имхо меньше ста и больше чем тысяча км/с не имеет смысла для грузов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

А с какой максимальной скоростью? Имхо меньше ста и больше чем тысяча км/с не имеет смысла для грузов.

Колллега Че Бурашка написал что скорость может быть до 30-40 тыс км/с. Мне это кажется фантастическим, но я не специалист.

Берем 1000 км/с. Если ускорение 0,1 м/с2 то до 1000 км/с будем разгонятся примерно четыре месяца и пролетим за время разгона 5,8 миллиардов (!) км, то есть вылетим за пределы Койпера. А еще торозить надо столько же. Получается, за 8 месяцев можно пролететь 11 миллиардов километров при ускорении 0,1 м/с2. Потом еще возвращатся.

То есть так и получается от 100 до 1000 км/с.

Меня занимает вопрос:  сколько нужно рабочего тела что бы в течении нескольких месецев поддерживать нужное ускорение? Скажем, при массе корабля и полезного груза в 1000 тонн, сколько нужно рабочего тела для такого полета?

Edited by Рок

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

не совсем хорошо разбираюсь в физике процесса, но: можно ли сделать движок, у которого начальный импульс будет достаточно большим, чтобы сразу разогнать корабль(или серия меньших импульсов) до желаемой скорости в 30-40 тыс. кмс? разумеется для грузов ускорение пофиг, а вот для людей нужно будет что-то придумать, ванны с баллистическим гелем+анабиоз или что-то подобное, а то потом со стенок блинчики соскребать придется.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Физика - 8-й класс - V=a*t, S=a*t*t/2, если a=g=10 м/с^2 (ускорение силы тяжести на Земле) и V=3*10^7 м/с, t=3*10^6 c около 35 суток, S= 45 млрд. км - раз в 10 дальше Плутона.

В прынцыпе мона построить на орбите лазырь питаемый орбитальными солнечными батареями, тока при массе разгоняемого корабля 100 т его мощность будет сопоставима с мощностью ВСЕГО человечества.

Как тормозить - не знаю - магнитным парусом? В общем нет пока технологий.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Что касается боевого применения, то тут имеются в виду возможность подвегрнуть бомбардировке любое поселение на спутниках гигантов и в Койпере, переброска в пределах системы сил быстрого реагирования, дежурство на орбитах над заселенными планетами/спутниками в качестве фактора военного присутствия. Очень важна возможность быстрой передислокации космических сил.

Ну первостепенный вопрос тут таков - воюем по теперишним обычаям (без ядреных бомб) или в полную силу? Если без батонов - имхо сколько нибудь масштабную бомбардировку можно устроить лишь набрав булыжников уже на месте. И напротив, если воевать без ограничений, тогда от наземных войск толку мало и возить их незачем.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Ну первостепенный вопрос тут таков - воюем по теперишним обычаям (без ядреных бомб) или в полную силу? Если без батонов - имхо сколько нибудь масштабную бомбардировку можно устроить лишь набрав булыжников уже на месте. И напротив, если воевать без ограничений, тогда от наземных войск толку мало и возить их незачем.

Ядреные батоны не применяются, так как жаль разрушать поселения. Самим нужны, как говорится. Бомбардировки нужны лишь для подавления ПКО сепаратистов. Потом идет десант и захватывает поселение.

Да, безатмосферные миры можно в принципе бомбить булыжниками, но для Титана уже потребуются специально разработанные бомбы, так как мелкие булыжники сгорят в атмосфере, а крупные причинят такие разрушения, каких нам не ненадо.

Так что войны - скорее полицейские операции по наведению порядка. А в большинстве случаев, просто демонстрация силы - не очень хочется бузить, когда на орбите весит хорошо вооруженный боевой корабль, да еще с силами быстрого реагирования на борту.

Edited by Рок

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Думаю, дейтерий -гелий-3 выгоднее, поскольку нет нейтронного выхода и мощность не уходит впустую.
Все так думают. Дейтерий-тритий есть смысл использовать только для гибридного термояда - деления урана-238 быстрыми нейтронами.

А скольку нужно тогда робочего тела, что бы долететь например дро Юпитера и обратно?
Формула Циолковского же.

То есть так и получается от 100 до 1000 км/с.
Берем 1000 км/с. Если ускорение 0,1 м/с2 то до 1000 км/с будем разгонятся примерно четыре месяца
У Вайверна ускорение 0,1 м/с2 дает способ 3 у которого удельный импульс равен 50 км/с. Формула Циолковского говорит нам что до 1000 км/с корабль не разгонится без подсоса межпланетного водорода. По способу 2 УИ=5000 км/с, но ускорение будет 10 мм/с2 = 0,01 м/с2. Кажется лететь в десять раз дольше? А вот и нет

Корабль должен разогнаться и затем затормозиться. Причем на разгон и торможение тратится равное время при равном ускорении. Полета по инерции нет. Пройденное им расстояние:

S=at2/2+vt-at2/2

Время разгона/торможения

t=v/a

подставив получим

S=v2/a

или

S=at2

тогда

t=корень(S/a).

Итого время полета на 6 миллиардов км составляет 283 дня. Характеристическая скорость 500 км/с. Запасы рабочего тела 10 % от общей массы. Это двигатель Вайверна который пишет "Всё дальнейшее изложение делается исходя из предположения, что не будет никаких принципиальных прорывов в освоении ТЯР и вообще в энергетике".

Ядреные батоны не применяются, так как жаль разрушать поселения.
Космическое поселение по определению имеет почти абсолютную защиту от поражающих факторов ядерного взрыва - иначе это плохое и негодное космическое поселение. Боязнь ядрен-батонов - следствие жизни на планете с естественной защитой от радиации и мелких астероидов. Другое дело что кому нужны ядрен-батоны если можно загрузить пусть даже специально-разработанные кинетические болванки в любой мирный межпланетный трактор (так же защищенный от радиации с метеоритами, хотя и по-хуже космического поселения) и выгрузить их по противнику на пролетной траектории? Подавить ПКО на поверхности хватит и 100 тонн ТНТ, а поражение жилых бункеров потребует минимум Царь Бомбы. Так что можете не стесняться.

Особенности космической войны (в том числе в заданных условиях):

1) Эффективны вооруженные транспорты. Причем минимально-достаточные мероприятия по их вооружению - загрузка бомб вместо бананов или что они там у вас обычно возят. Это ставит крест на межпланетных баллистических ракетах (МПБР) специальной постройки, которые тут предлагались рядом несознательных товарищей как якобы дешевая и эффективная замена флота. Про эффективность МПБР можно еще пофлудить, но дешевле транспортника с бомбами она точно не будет.

2) Размеры корабля ограниченны разве что размером орбитальных доков и прочей инфраструктуры. А размеры доков ограничены исключительно нашей жадностью. А размер имеет значение поскольку позволяет защитить больший объем меньшей площадью брони.

3) Стелс в космосе есть! Во-первых обнаружить цель мало - надо еще опознать. И если в нашей системе этому мешают только кометы, астероиды (до сихпор открывают новые, что намекает) и звезды, то в системе с активным судоходством - грузовики и техногенный мусор. Во-вторых, технология сочетающая теплый внутренний объем с холодной внешней стенкой уже давно существует и называется термосом. В-третьих излучение от Солнца и двигателей направлять в сенсоры противника совсем не обязательно (это даже на атомных ракетах признали, но тупо замяли).

4) Истребители эффективны. Под истребителями понимаются малые корабли с двигателями низкого УИ, но большой тяги (вплоть до ЖРД). Да они уступают километровому термоядерному кэпиталу в защищенности и максимальной скорости, но на порядки превосходят в ускорении. Корабль Вайверна даже форсировав двигатель по способу 3 будет иметь ускорение 0,1 м/с2. Старый добрый ЖРД или твердофазный ЯРД легко выдаст 10 м/с2 и более.

И так пусть есть термоядерный кэпитал и химический (!) истребитель покоящиеся относительно друг-друга. Первый может выдать 0,1 м/с на форсаже, последний - 50 м/с2. Истребитель разгоняется до 1000 м/с за 20 секунд (и вполне нормальный расход топлива даже на химии) и дальше летит по инерции. Кэпитал будет набирать ту же скорость 10000 секунд. За это время истребитель преодолеет 10000 км, не считая пути на разгон (им пренебрегаем). Путь кэпитала во время разгона - 5000 км. Т.е. на расстоянии до 5000 км при условии нулевого относительного движения в начальный момент времени химический истребитель не напрягаясь догоняет термоядерный звездолет и унижает его в ближке. Химические ракеты со скоростью 3 км/с догонят кэпитал на расстоянии 45000 км. В чем тогда профит истребителя? А в том что +1 км/с от него увеличит дальнобойность до 80000 км - почти в два раза. Кроме того, очевидно что комплексы наведения и РЭП выгоднее делать многоразовыми.

5) "Эффект Хольцмана" для кинетического оружия. Чем выше скорость сближения снаряда с целью тем выше эффективность заградительного огня, газо-пылевых завес и выносных экранов. Все это конечно можно пробить тупым массированием атаки, но живучесть корабля и тем более базы будет очень высока.

6) Энергетическое оружие. Всевозможные лазеры включая ядерные бомбы нагревают в основном поверхность брони. Которая при правильном проектировании просто испаряется послойно унося энергию в космос. Перспективней выглядят пучки заряженных частиц - они тормодятся уже в глубине материалла. Однако очевидно что заряженные частицы хорошо отклоняются магнитными полями (которые создает как минимум ТЯРД).

Edited by Че Бурашка

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Короче, читайте: Роза и Червь

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Корабли.

1) Легкий грузопассажирский челнок марсианского класса. Он же истребитель. Двигатель - ЖРД на метан-кислороде с УИ=3,5 км/с. Для гигантов и койпера этого более чем достаточно а в обслуживании проще чем ЯРД или ТЯРД. Сухая масса 8 тонн, максимальная взлетная 50 тонн, нормальная взлетная 40 тонн, запас топлива 30 тонн. Дельтавэ при максимальной взлетной 3,2 км/с с нормальной 4,85 км/с.

2) Тяжелый челнок, он же тяжелый истребитель. Двигатель ТфЯРД либо гибридный термоядерный на дейтерий-тритий-уран238. Рабочее тело водород. Сухая масса - 200 тонн (что-бы влезла круговая защита реактора) взлетная масса 900 тонн, запас рабочего тела 600 тонн. Дельтавэ 9,9 км/с.

Оба челнока выглядят как цилиндр либо конус на ножках.

3) Мирный советский трактор транспортник. Возит грузы в съемных модулях-контейнерах. Это удобно для мирного использования: прилетел, оставил контейнер на орбите, прицепил другой и улетел обратно. И позволяет легко и быстро перепрофилировать корабль в боевой. Двигательная установка системы Вайверна 2-го типа при крейсерском ускорении 0,01 м/с и запасе хода порядка 500 км/с будет занимать менее 39 % массы вместе с запасом топлива. Но пусть 40 %. Пусть полная масса корабля 10 килотонн итого выделив на экипаж и управление целую килотонну получим 5 килотонн на контейнеры с грузом либо оружием.

Короче, читайте: Роза и Червь
Там только астероиды какие-то хлипкие. Edited by Че Бурашка

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Коллега Че Бурашка, прекрасный обзор, спасибо!:good:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Че Бурашка, а как насчет МГД-разгона истекающих газов?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

А энергия на разгон от куда? От термоядерного реактора - уже разогнала. Все прочие значительно слабее либо аннигиляция с микроколапсаром.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Тяжелый челнок, он же тяжелый истребитель. Двигатель ТфЯРД либо гибридный термоядерный на дейтерий-тритий-уран238. Рабочее тело водород. Сухая масса - 200 тонн (что-бы влезла круговая защита реактора) взлетная масса 900 тонн, запас рабочего тела 600 тонн. Дельтавэ 9,9 км/с.

А такой истребитель не слишком ли быстро сожжет рабочее тело? Учитывая тягу ТфЯРД до сотен и тысяч тонн и удельный импульс до 1000 с?

Еще такой момент: возможны ли термоядерные носители (авианосцы, да простится мне использование морской терминологии), которые доставляют истребители к театру военных действий? Если масса истребителя 200 тонн, то 10 истребителей на носителе будут 2000 тонн плюс запас рабочего тела для них 6000 тонн. Пот янет ли такое носитель? А если нет носителя, то истребителям своим ходом от Земли до, скажем, Плутона ковылять?

Edited by Рок

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

А такой истребитель не слишком ли быстро сожжет рабочее тело?
А нечего с включенным двигателем летать.

Еще такой момент: возможны ли термоядерные носители (авианосцы, да простится мне использование морской терминологии), которые доставляют истребители к театру военных действий?
Да вроде ни одна религия не запрещает.

Если масса истребителя 200 тонн, то 10 истребителей на носителе будут 2000 тонн плюс запас рабочего тела для них 6000 тонн. Пот янет ли такое носитель?
Потянет. Размеры и тяга ни чем не ограничены.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Размеры и тяга ни чем не ограничены.

С размерами-то понятно. Но термоядерники вроде большой тягой, в отличие от химических и твердофазных ядерных, не отличаютсся. Хотя, можно, конечно, повысить тягу впрыском холодного вещества в факел.

Или я чего-то тут недопонял?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Но термоядерники вроде большой тягой, в отличие от химических и твердофазных ядерных, не отличаютсся. Хотя, можно, конечно, повысить тягу впрыском холодного вещества в факел.
Большой удельной тягой то есть на килограмм массы. Сделать большой пробкотрон либо пучок маленьких ни кто не запрещает.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Кстати, какие могут быит минимальные габариты самой установки ТЯРД по размерам и массе?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

ТЯРД от 100 тонн вроде(газофазные ЯРД от 50 тонн, твёрдофазные от единиц тонн).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

ТЯРД от 100 тонн вроде(газофазные ЯРД от 50 тонн
Вайверн насчитал 50-70 тонн. Но не принципиально.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Наша песня хороша, начинай сначала..

1) Для начала, на всяческих безатмосферных спутниках весьма низкая гравитация. А следовательно, горные работы куда дешевле и есть смысл строить поселения на весьма солидной глубине, в сотне метров и километры. Достать их можно либо ядерным зарядом, либо булыжником совсем уж эпических размеров.

2) Кэпиталы не нужны. Защиты от лазера с ядерной накачкой нет. То есть совсем нет. Что бы не утверждали некоторые несознательные личности, лазер прожжет сотни метров брони.

3) Истребители совершенно бессмысленны. В космосе истребитель проигрывает ракете по всем статьям. Попытка же слегка сэкономить подобным образом закончится весьма печально для жмота :grin: .

4) У лазерной ПКО огромный перевес над кораблем. Единственный способ прорвать ее - пулять издалека.

Итого задача корабля - доставить ракеты из точки А в точку Б и выпустить. Учитывая что первое же попадание станет и последним - строить эпические линкоры бессмысленно, несколько сот тонн вполне хватит.

Edited by Лаларту

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now