Список форумов Форум космопорта Форум космопорта
Космос и все, что с ним связано...
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Плазменный солнечный двигатель

 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Прогер
Старожил


Зарегистрирован: 29.07.2009
Сообщения: 136
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 08 Фев 2010 [10:33]    Заголовок сообщения: Плазменный солнечный двигатель Ответить с цитатой

Есть ионные двигатели, в которых ионизированный газ разгоняется электрическим или магнитным полем.
Есть плазменные двигатели, в которых рабочее тело доводится разогревом до плазматического состояния, удерживается магнитным полем, и сверхбыстрые атомы вылетают из сопла.
Есть ядерные двигатели, в которых для разогрева рабочего тела используется ядерная топливная сборка.

Но всех их объединяет одно - энергия для разгона ионов/плазмы/газа должна быть запасена на борту корабля.

А почему бы не черпать эту энергию прямо из космоса? К примеру вместо топливной ядерной сборки использовать солнечный лучи, фокусировка которых как известно испаряет вольфрам.

рисунок

Нужно позабититься о том, как доставить энергию через стенку камеры разогрева, возможно она вместе с охлаждающим материалом должна быть прозрачна, а начально подаваемый в камеру газ непрозрачным. Можно к примеру подать свет через камеру сгорания, или может даже через сопло.
А если в качестве рабочаго тела использовать например особый вид металлопластмассы, разогрев которой приводит к её испарению, и этот пар создает тягу. Как к примеру в лазерных разгонных системах, в которых кстати используется опять же энергия лазера, суть много кратно преобразованная энергия солнца. А что если напрямую?

Такая схема может работать на орбитах близких к солнцу, например для курсирования между землей и луной, полетов вокруг Меркурия и Венеры, поддержания спутников на орбите.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Кулибин
Старожил


Зарегистрирован: 09.12.2006
Сообщения: 217
Откуда: Сургут.

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2010 [05:47]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Солнечнотермические двигатели считаются одними из самых песпективных, в планах на космический транспорт будущего.
Солнечная энергия даровая, повсеместно доступная, экологически безопасная, солнечные концентраторы устройства сравнительно легкие и простые, к тому же дешевые.
Но планов разработки солнечнотермического двигателя с прямым дествием солнечного света на рабочее тело, насколько я знаю сечас нет.
Мысль позитивная, среди солнечно реактивных двигателей солнечно термический имеет самый высокий КПД использования солнечной энергии. К тому же при прямом разогреве рабочего тела не нужны обсорберы, теплообменники трубы и тому подобная механника, следовательно массовое совершенство выше, потенциальная мощность скорее всего тоже будет намного выше.
У таких двигателей есть некоторые недостатки, если рабочее тело греть концентрированным солнечным светом то он будет в значительной степени просвечивать насквозь высокотемпературный пар который создает. От этого может сильно снижаться КПД. Высокотемпературный пар и рассеивающийся свер будет сильно нагревать стенки двигателей, а охлаждать их нечем, расход топлива низкий, проточным методом не получится, охлаждать поверхностным током холодного газа, как в плазматронах, а как потом газ удержать от рассеивания в вакууме? Можно охлаждать слоем испаряющегося жидкого топлива, рабочего тела, просачивающегося в слой термостойкого минерального волокна выстелающего стенки, но ненадежно. Небольшой сбой в подачи топлива и теплоизолятор прогорит.
Один из недостатков в том что солнечные концентраторы и двигатели нужно очень точно ориентировать на солнце. Если луч солнечного света из за неверной ориентации не попадет на твердый обсорбер, ничего страшного, только потеря мощности, а если попадет в двигатель под неправильным углом может его прожеч там где не надо.
Видимо из за этих пакостных нюансов NASA, приняло вариант перспективного солнечнотермического двигателя с твердым солнечным обсорбером, на водороде.
Русские вообще от концентраторов отказались, собираются греть графитовый обсорбер электрическим током от фотоэлементов. КПД ниже, зато точная ориентация на солнце не нужна.
Я думаю будущее за гибридниками, химические - солнечнотермические - электрореактивные.
Устройство таких двигателей на базе модернизированного жидкостного химического. У которго после сопла длинный раструб имеющий электромагниты в стенках наподобие плазматрона. Чтобы плазма была изолирована от стенок магнитным полем. Струя реактивных газов от химического двигателя на органическом горючем или НДМГ, с недостатком окислителя, чтобы было много сажи, выходя из сопла, ионизируется рассеянным электронным лучем и попадает в раструб. В раструбе греется или солнечным светом или электрическим током в зависимости от режима. В солнечно термическом режиме греется солнцем до температуры испарения сажи, чуть больше 4 тысяч, в этом режиме можно поднять скорость истечения до 4,5 6, километров в секунду, в зависимости от состава рабочего тела. Что очень неплохо для двигателей на плотном долгохранимом топливе. При этом сохраняется неплохая тяга, от сотен грамм, до десятков килограмм, это не доли грамма от ионных двигателй, для космических буксиров хватит. Если использовать водородное топливо то скорость истечения можно поднять до 10, 12 километров в секунду, но это сложное топливо, плотность мизерная, испаряется быстро.
В электрореактивном режиме двигатель работает как плазменный. Солнечные концентраторы светят вместо двигателя на термоэмиссионные элементы, а ток от них греет плазму. С электроподогревом температуру плазмы можно поднять до десятков тысяч градусов, скорость истечения может возрасти до 15, 30, километров. В электрореактивном режиме мощность и КПД меньше, но меньше и расход топлива. Он может использоваться как экономичный режим в длительных дальних перелетах.
При отказе систем дополнительного подогрева реактивной струи и в экстренных случаях, когда срочно нужна тяга, двигатель может работать и как обычный химический, с характеристиками на уровне стандартного гептильного, только мощность будет по меньше.
Если такой многорежимный гибридник подсвечивать лазером, то на нем в перспективе можно будет и с луны взлетать.
Официальных сообщений в СМИ о разработках многорежимных гибридников я не видел, но этот двигатель очень удобный двигатель.
Возможно что нибуть подобное появистя на космическом буксире - "Паром", который планируется в русском лунном проекте. Хотя его собираются сделать на химическом топливе. Но скорее всего будут модернизировать чтобы снизить расход топлива, по проекту, на втором поколении двигателей парома скорее всего будет использованна какая то новация, скорее всего гибридник.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Прогер
Старожил


Зарегистрирован: 29.07.2009
Сообщения: 136
Откуда: Солнечная система

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2010 [10:31]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Думаю, что прозрачность газа - не проблема. Внеся доп. примеси, уверен, что можно её уменьшить. А вот фокус зеркала будет расположен по центру камеры разогрева, то есть самая высокая температура будет не на стенках, противоположная сторона камеры может быть зеркальной, и весь свет прошедший сквозь газ, отражать обратно на плазму в фокусе.

И пучек света, при поворотах, также рассеивается зеркальным покрытием. Все рабочие механизмы покрываются специальным кварцевым рассеивателем, типа как катафоты, только мелкодисперсные.

По краю зеркала стоят защитный рассеивающий кожух, этим можно сузить доступную область для пучка света. Под нежелательными углами свет на зеркало - просто не попадает.
На счет ориентации, согласен, для курсирования по орбите, и для коррекции ориентации, этот способ не подходит. Но вот для поддержания спутников, думаю само оно. Поставил зеркало в одном положении, и когда спутник проходит с подсолнечной стороны, включается двигатель. В этом случае лазером греть куда дороже, а если лазер светит с земли, то еще и ко всему тоже можно по рабочей камере промазать. Wink
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Кулибин
Старожил


Зарегистрирован: 09.12.2006
Сообщения: 217
Откуда: Сургут.

СообщениеДобавлено: 15 Фев 2010 [16:52]    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Я сначала написал потом рисунок посмотрел, поэтому думал что луч светит не на прозрачную нагревательную камру с боку а с того торца с которого струя рабочего тела идет. Обычто для сверхмощных потоков света этот вариант предполагается, луч меньше влияет на стенки, но там что упало то пропало, если свет сразу не сработал на рабочем теле, назад уже не повернешь. А по описанию сразу показалось что работает на каком то гранулированном топливе, с низким поглощением и высоким рассеиванием. Вольфрам, композиции металл - пластик.
Фотонно реактивные двигатели предполагаются очень мощные, для космических буксиров в первую очередь, а на спутник для поддержания орбиты можно какой ни будь киловатный плазматрон поставить и пусть себе работает от солнечных батарей когда солнца много, в этом нет проблемы.
Еще на счет буксиров, я для своего проекта лунной базы хотел предложить солнечно реактивный двигатель для многоразового челнока поверхность - орбита, на криогенном кислороде подкрашенном мелкодисперсной пылью из грунта с высоким содержанием оксислов железа. Но потом посчиталь получше и отказался, будет работать на пределе своих потенциальных возможностей, еле будет в воздухе дежаться, нужно что ни будь по мощнее. Но сама идея полностью автономного лунного челнока подкупает, не хочется отказываться, может просчитать варианты с гибридником солнечный - лазерный с подсветкой по необходимости.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Форум космопорта -> Обсуждение идей Часовой пояс: GMT + 2
Страница 1 из 1

 
Перейти:  
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 голосовать в опросах