Ознакомьтесь с нашей политикой обработки персональных данных
  • ↓
  • ↑
  • ⇑
 
16:54 

Прямая речь президента

Цитата по http://echo.msk.ru/news/1537998-echo.html (гуглятся и другие источники, если этот не устраивает):

„Я мог бы сказать, что в целом как бы удалось, и все это вместе может вызывать какое-то более-менее удовлетворение, когда понимаешь, где мы были и что мы сделали. Начнем со страны, все-таки мы страну сохранили, ВВП вырастили в два раза. У нас расходы федерального бюджета по сравнению с 1999 годом, к 2014 если посмотреть, выросли в 22 раза. Реальных доходы населения выросли в три раза. Количество людей, живущих за чертой бедности, было почти 42 миллиона человек, а сейчас у нас почти в три раза, в 2,8 раза меньше людей, живущих за чертой бедности“.

Почему он так говорит, зачем столько лишних слов и повторяющихся оборотов? Явно же у него есть спич-райтер, а у фильма есть редактор, или кто там проверяет прямую речь?


16:54 

утраченные технологии

во "Вратах судьбы" Агаты Кристи упоминается вот такая игрушка:
Матильда выглядела великолепно, несмотря даже на то, что время ее не пощадило. По размеру она не уступала любым нынешним аналогам. Она была серого цвета. От ее некогда пышной гривы осталось всего несколько волосков. Одно ухо отломилось. Передние ноги подогнулись вперед, задние — назад; хвост сделался коротким и жидким.

— Она совсем не похожа на обычную лошадь-качалку, — сказала Таппенс, с интересом разглядывая лошадь.

— Верно, не похожа, — согласился Айзек. — Понимаете, они обычно просто качаются, двигаются вперед и назад, вверх и вниз. А вот эта вроде как прыгает вперед. Сначала передние ноги — р-раз! — а потом задние. Очень интересно скачет. Вот если бы забраться на нее и показать вам…

— Будьте осторожны, — сказала Таппенс. — Там могут быть… могут быть какие-нибудь гвозди, о которые легко пораниться, да и свалиться с нее недолго.

— Знаете, я ездил на этой Матильде лет пятьдесят, а то и шестьдесят тому назад, но все помню. Она еще достаточно крепкая, не совсем развалилась.

Неожиданно ловко, как акробат, он вскочил на Матильду . Лошадь прыгнула вперед, потом — назад.


В других местах романа упоминается также, что Матильда
1) имела дыру в животе
2) имела полозья
3) была заводной (хотя качалась и без этого - см. выше)
4) была достаточно большой по размеру (как показало вскрытие, в ней умещались резиновый мяч, вязаный шарф, колесо от тележки, игольник с иголками, учебник французского и толстенное портмоне, которое при этом свободно висело на гвоздике внутри)

Меня не оставляет интерес - как же выглядела и как действовала эта игрушка? в интернетике ничего, кроме вот такой подозрительной картинки не нашлось...

но и из этой картинки мне схема работы все же не ясна :)



P.S. выбрала юзлесс, т.к. пессимистично предполагаю, что таких больше не производят :) а потому теоретически интересуюсь технологией :)


16:53 

Панцирь носим, как рубашки

Черепашки ниндзя умеют втягивать голову и конечности в панцирь, как нормальные черепахи? А снять панцирь они могут?


16:53 

Angel Heart

в фильме А. Паркера "Сердце Ангела" в сцене первой встречи Гарри с Луи Сайфером на стенах комнаты висят портреты неких мужчин.
Вот
AH001
И вот

AH002




Случайны ли они? Если нет, то кто эти люди?


16:52 

а чем прославился на военном поприще полковник Чесней?

иконостас рассмотреть можно тут http://www.youtube.com/watch?v=3GQdFPJtHZI на 0-43


16:50 

Сохранение мяса

Вопрос не из приятных, но что ж поделаешь. Как долго может храниться мясо в человеческой моче? Дольше, чем просто лёжа на столе или в кипячёной воде? Для ясности возьмём свежее, порезанное мелкими кусочками куриное мясо.
Приятного аппетита!


16:49 

найдут ли по записи с камеры наблюдения?

вот шла я недавно поздно вечером по улице и мой внимание привлекала хреновина на дороге (погуглив выяснила, что это "Водоналивной барьер", как на картинке ниже). на ней еще была наклейка "собственность консульства Германии" или что-то типа того, т.е. стояла она рядом с консульством и, естественно, на улицу было направленно несколько камер видеонаблюдения. и, судя по наклейкам, этими барьерами хоть сколько-то, но дорожат.
Допустим, что мне взбрело в голову, эту штуковину украсть и унести домой (не знаю зачем она может кому-то понадобиться, но такая вот фантазия. может в интерьере ее как-то использовать...). и, допустим, я это свое желание реализую и меня никто не останавливает. что дальше произойдет? тот факт, что меня зафиксируют камеры наблюдения, как-то поможет меня найти? как это может помочь?




12:35 

Физика токамаков на пальцах

Оригинал взят у tnenergy в Физика токамаков на пальцах

Похоже, пора сделать некий ликбез по физике токамаков и по физикам, видимо, тоже. Идее проведения управляемого термоядерного горения с магнитным удержанием стукнуло 60 лет, и многие задаются вопросом “и где возврат потраченного на исследования?”, “где обещанный источник чистой и дешевой энергии?”. Пришло время посмотреть, какие отмазки у физиков есть сегодня. Я не буду в этой статье затрагивать другие установки, кроме токамаков, но мы взглянем на проблемы нагрева, удержания плазмы, ее нестабильности, проблему бридинга трития, перспективы и даже где-то историю вопроса.

Ликбез

Если взять 2 нейтрона и 2 протона и слепить из них атом гелия мы получим очень много энергии. Просто очень много энергии - с каждого килограмма налепленного гелия - эквивалент сжиганию 10 000 000 килограмм бензина. При такой смене масштаба энергосодержания наша интуиция пасует, и об этом надо помнить, когда придумываешь свой вариант термоядерной установки.

Кстати, на Солнце идет другая термоядерная реакция, невоспроизводимая на Земле.

Наиболее простым путем получить эту энергию является проведение ядерной реакции слияния (или синтеза) D + T -> He4 + n + 17,6 Мэв. К сожалению - в отличии от химических реакций, в пробирке она не идет. Зато неплохо идет, если смесь трития и дейтерия нагреть до 100 млн градусов. При этом атомы начинают летать настолько быстро, что при столкновении по инерции проскакивают зону кулоновского отталкивания и сливаюся в заветный гелий. Энергия выделяется в виде, так сказать, осколков - очень быстрого нейтрона, уносящего 80% энергии, и чуть менее быстрого ядра гелия (альфа-частицы). Разумеется при “рабочей” температуре все вещество - плазма, т.е. атомы существуют отдельно от электронов. Любой осевший электрон будет потерян при первом же столкновении столь энергично движущегося вещества.

На этом месте каждый уважающий себя популяризатор вставляет эту картинку.

Скорость реакции (и соответственно энерговыделение) зависит от двух параметров - температуры, она должна быть не меньше ~50 млн С, а лучше 100-150, и плотности плазмы. Понятно, что в плотной плазме вероятность столкновения атомов дейтерия и трития выше, чем в разряженной.

Основная проблема с такой “реакционной смесью” - она остывает зверским темпом. Настолько зверским, что одной из первых проблем было просто нагреть ее хотя бы на 1 микросекунду до заветных 100 млн. Т.е. вы берете 10 миллиграмм водородной плазмы, прикладываете к ней греющую мощность в 10 мегаватт… а она не нагревается.

Нагрев и чистота плазмы


Закон Вина гласит, что мощность теплового излучения зависит в 4 степени от температуры. К счастью, механизм такого излучения не работает в полностью ионизированной плазме, но до нее еще надо добраться. В ранних экспериментах в какой-то момент подводимая энергия сравнивались с излучаемой, и температура упиралась в т.н. “радиационный барьер”. Прорвавшись сквозь него, исследователи обнаружили, что теперь мешают любые примеси атомов тяжелее углерода - они не ионизируются полностью даже при температуре термоядерного горения, и излучают “за двоих”, а скорее за десятерых. А примеси плазма набирает из всего материального вокруг - нежное прикосновение 10000000 градусного газа - и стенки просто испаряются. Пришлось научится  постоянно отводить часть плазмы (на специальное устройство - дивертор) и чистить ее путем просто охлаждения от откачки. Ну и постоянного добавления исходных трития и дейтерия. Это оказалось энергетически дешевле, чем терпеть сотни мегаватт паразитного излучения.

Корейский токамак KSTAR в работе. Светятся самые холодные и грязные части плазмы.

В чистой плазме, путем нагрева с помощью нагрева радиочастотным излучением, инжекцией быстрых нейтральных частиц к концу 70х удалось достичь заветных 100 млн градусов. Но если мы хотим получить установку, дающую электроэнергию, а не жрущую ее в три горла, нам нужно, что бы термоядерная реакция выделяла достаточно энергии, что бы греть саму себя. Вообще говоря, термоядерное горение, может работать отличной грелкой, даже внешний подогрев не понадобится Такой режим называется зажиганием плазмы. Проблема в том, что стоит только утечь чуть большему количеству тепла, чем мы ожидали, наша термоядерная реакция тут же выключается, и все опять мгновенно остывает. Но для контроля мы можем использовать очень небольшую долю притекающего от систем нагрева тепла - в перспективных реакторах хотят добиться режима с 1/50 общей мощности, а в ИТЭР - 1/10. Коэффициент отношения тепловыделения от термоядерной реакции к вкладываемому теплу обозначается буквой Q.

Еще из жизни плазмы: при срыве стабилизации мы видим как касаясь стенок и охлаждаясь плазма быстро теряет тепло.

Что нужно, что бы плазма давала много термоядерного тепла? Как я говорил выше - достаточная плотность, а именно 10^20-10^21 частиц на кубический сантиметр. При этом мощность энерговыделения получится несколько (до 10) мегаватт на кубометр плазмы. Но если мы наращиваем плотность плазмы, то у нас растет ее давление - для нашей цели по плотности и температуры оно составит ~5 атмосфер. Задача удержать такую плазму от разлета и расплавления установки (и заодно прямого теплопереноса на стенки - мы же боремся за каждый джоуль!) - третяя и главная проблема.

Мощность энерговыделения (мегаватт на кубометр) при разных плотностях и температурах.


Магнитное удержание (конфаймент).


На наше счастье плазма взаимодействует с магнитным полем - вдоль его силовых линий двигается, а поперек - практически нет. Если создать такое магнитное поле, в котором нет дырок, то плазма будет кружить в нем вечно. Ну да, пока не остынет, но 100 миллисекунд-то у нас есть!

Самая простая конфигурация такого поля - тор с нанизанными на него катушками, в котором плазма движется по кругу. Именно такая конфигурация была придумана Сахаровым и Таммом в 1951 году и названа ими “токамак”, т.е. тороидальная камера с магнитными катушками. Для создания т.н. вращательного преобразования (при движении по кругу плазма должна вращаться вокруг оси движения, это нужно для того, что бы не происходило разделения зарядов) в плазме надо навести кольцевой ток, благо это сделать несложно, т.к. плазменый тор можно считать витком на трансформаторе, и достаточно изменять ток в “первичной” обмотке, что бы искомый ток появился. Так к тороидальным катушкам добавляется индуктор или центральный соленоид. Полоидальные катушки отвечают за дополнительное подкручивание тороидального поля и управление и таким образом мы получаем итоговый вариант магнитного поля, которое держит плазму. Кроме того, магнитное поле не дает перемещатся плазме поперек тора, что создает сильный перепад температуры от центра к краям. Такое состояние называется магнитный конфаймент.

Примерно так видят ИТЭР теоретики.

Можно строить термоядерную электростанцию? Не совсем….

Как мы помним, давление плазмы составляет 5 атмосфер. Понятно, что давление магнитного поля должно быть не меньше. Однако оказывается, что при сравнимых величинах плазма крайне неустойчива - начинает резко менять форму, завязываться в узлы и выбрасываться на стенки. Есть такое соотношение давления плазмы к давлению магнитного поля, обозначаемое буквой β. Оказывается, что более менее рабочие режимы начинаются с β = 0.05-0.07, т.е. давление магнитного поля должно быть в 15-20 раз выше давления плазмы. Когда в конце 70х годов стало понятно, что это соотношение никак не преодолеть, думаю не один физик-термоядерщик произнес что-то вроде “плазма, бессердечная ты сука”. Именно вот эта необходимость повышать поля в 15-20 раз и поставила крест на идеи “термоядерный реактор в каждый дом”. Дорогая, приглуши термоядерный реактор, медведям жарко.

Модель движения плазмы в токамаке. Плазма сильно турбулентная (возмущенная), и это помогает ей быстрее остывать и нестабильнее себя вести.


Нестабильности


Что означает эта необходимость повысить в 15-20 раз поле по сравнению с мечтами 50х? Ну во-первых это просто невозможно. Изначально токамак виделся с полем 1,5-2 Тесла (и соответствующим давлением плазмы в 10-15 атмосфер) и β=1, а в реальности для удержания такой плазмы нужно было бы поле 30-40 Тесла . Такие поля были не достижимы в 60х, да и сегодня рекорд стационарного поля - 33 тесла в объеме со стакан. Технический предел заложен в ИТЭР: в плазменном объеме - 5-6 Т а на краю - 8-9 Т. Соответственно давление и плотность плазмы в реальной установке меньше, чем в той, что задумывалась в 50х. А раз меньше, то и с подогревом все гораздо хуже. А раз с подогревом хуже, то плазма остывает быстрее и … ну вы поняли.


Однако с утечкой тепла можно бороться очень примитивным методом - увеличивать размер реактора. При этом объем плазмы растет как куб, а площадь поверхности плазмы, через которую утекает энергия - как квадрат. Получается линейное улучшение теплоизоляции. Поэтому если первый токамак в мире имел диаметр в 80 см, а ИТЭР имеет диаметр в ~16 метров и объем в 10000 раз больше. И этого еще маловато для промышленного реактора.

Токомакостроители согласны насчет "мало".

Вообще говоря, термоядерная плазма оказалась на редкость противной субстанцией, в которой постоянно возникала какая-то “жизнь”, какие-то вибрации и колебания, которые обычно не вели ни к чему хорошему. Однако в 82 году были случайно обнаружены нестабильности, которые приводили к резкому (в 2 раза!) уменьшению утечки тепла из тора. Такой режим был назван H-mode и теперь поголовно используется всеми токамаками. Кстати, тот самый кольцевой ток, который создается в плазме для удержания ее в тороидальном поле является источником множества этих самых нестабильностей, в т.ч. очень неприятными бросками плазмы вверх или вниз на стенки. Борьба за устойчивое управление плазмой затянулась где-то лет на 30, и сейчас в ИТЭР, например планируется, что только 5 запусков из 1000 будут заканчиваться срывами управления.


Кстати, в процессе борьбы за стабильность токамаки стали в сечении из круглых вытянутыми вертикально. Оказалось что D-образное сечении плазмы улучшает ее поведение и позволяет повысить бету. Сейчас известно, что самые большие рабочие беты и самые устойчивые плазмы - у сферических токамаков (у них вертикальная вытянутость максимальна к диаметру), относительно нового направления токамакостроения. Возможно их быстрый прогресс приведет к тому, что первая термоядерная электростанция будет снабжена именно такой машиной, а не классическим тором.

Сферический токамак - это новый повод попросить еще денег.

Нейтроны и тритий


Последняя тема, о которой надо рассказать для понимания клубка проблем физики токамака - это нейтроны. Как я говорил, в самой легко достижимой реакции D + T -> He4 + n нейтроны уносят 80% энергии, выделившейся в ходе рождения ядра гелия. Нейтронам плевать на магнитное поле и они разлетаются во всех направлениях. При этом они забирают ту энергию, которую мы расчитывали пустить на нагрев плазмы. Поэтому, кстати, отцы-основатели направления думали больше про реакцию D +D -> p(n) + T(He3), в которой нейтроны уносили бы 15% энергии. Но, к сожалению, для D + D нужна в 10 раз большая температура, в 10 раз большее поле или в 3 раза больший реактор. Так вот, нейтронный поток от термоядерного реактора чудовищен. Он превосходит поток быстрых реакторов в ~сто раз при том же энерговыделении, а главное - нейтроны с энергией 14,6 МэВ на много разрушительнее нейтронов быстрых реакторов с энергией 0,5-1 МэВ.

Это сечение камеры ИТЭР после годовой работы. Циферки - наведенная нейтронами радиация, Зивертов в час. Т.е. в центре 45700 Р/ч. К счастью, довольно быстро спадает.

С другой стороны - нейтроны довольно энергично тормозятся в воде и поглощаются многими материалами, т.е. мы сможем снимать тепловую энергию термоядерного горения не плоской поверхностью, обращенной к плазме, а водяной оболочкой вокруг. Кроме того, энергичные нейтроны легко превратить в большее количество нейтронов с меньшей энергией (пролетая сквозь атом, скажем, бериллия они выбивают из него еще один нейтрон, теряя энергию Be9 + n -> Be8 + 2n. А эти нейтроны поглотить литием с превращением его в тритий. Таким образом снимается вопрос “а где наш реактор возьмем тритий”. В ИТЭР, кстати, будет испытываться аж 6 опытных вариантов бланкета, в котором будет происходить наработка трития из лития. На самообеспечение он, увы, не выйдет, но в перспективе даже эти опытные бланкетные блоки могут закрыть до 10% потребностей ИТЭР.


Проектное изображение опытного бланкета с бридингом (TBM). Не похоже, что такой бланкет сделат термоядерную станцию проще.

Подводя итог


Мораль всего этого - законы природы часто заранее не известны и могут быть довольно коварны. Всего несколько нюансов в поведении плазмы привели к раздутию реактора для получения энергии от настольного прибора к монструозному комплексу стоимостью в 16 миллиардов долларов. Самое интересное, что понимание, как сделать токамак с зажиганием появилось уже в конце 80х, т.е. через 30 лет исследований плазмы. Например, первый проект ИТЭР, созданный в 1996 году был реактором с зажиганием на мощности 1,5 гигаватта тепловых. Однако термоядерная электростанция получалась настолько запредельно сложной, что нужен был очень большой масштаб блока, что бы она окупалась. Ну например 10 гигаватт. И стройка хотя бы 10 таких электростанций, что бы снизить расходы на создание токамакостроительной промышленности. Такие масштабы не вписывались ни в одну энергетику мира, поэтому технология была отложена до лучших времен. Что бы не терять наработки, технологии, людей, политики согласились на минимальное возможное финансирование тематики в виде строительства дорогого международного ИТЭР и десятка исследовательских установок сильно поменьше. Задача этих расходов - иметь возможность быстро (ну хотя бы за 15 лет) вытащить такую энергетическую альтернативу из чулана, если вдруг она когда-то понадобится...

Светлое будущее

Кстати, о готовности технологии. На сегодня максимальный экспериментально достигнутый Q = 0.7 в 1997 на установке JET, а пересчетный (машина работала на дейтерии, а не на дейтерий тритии) на токамаке JT-60U Q = 1.2.  В ИТЭР планируется Q=10, а для промышленного реактора 50-100. Чем выше Q, тем экономичнее получается электростанция, но как мы теперь знаем, тем более грандиозны размеры ее реакторной установки, тем более монструозны ее магниты, и тем большей цена отказа любого из 10 миллионов деталей, из которых собирается современный токамак...

P.S. Заходите в мой блог, у меня там некоторые новости по строительству ИТЭР.


P.P.S. Если кому нужен учебник по физике токамаков без упрощений, то вот хороший.


Проектное изображение опытного бланкета с бридингом (TBM). Не похоже, что такой бланкет сделат термоядерную станцию проще.

Подводя итог

Мораль всего этого - законы природы часто заранее не известны и могут быть довольно коварны. Всего несколько нюансов в поведении плазмы привели к раздутию реактора для получения энергии от настольного прибора к монструозному комплексу стоимостью в 16 миллиардов долларов. Самое интересное, что понимание, как сделать токамак с зажиганием появилось уже в конце 80х, т.е. через 30 лет исследований плазмы. Например, первый проект ИТЭР, созданный в 1996 году был реактором с зажиганием на мощности 1,5 гигаватта тепловых. Однако термоядерная электростанция получалась настолько запредельно сложной, что нужен был очень большой масштаб блока, что бы она окупалась. Ну например 10 гигаватт. И стройка хотя бы 10 таких электростанций, что бы снизить расходы на создание токамакостроительной промышленности. Такие масштабы не вписывались ни в одну энергетику мира, поэтому технология была отложена до лучших времен. Что бы не терять наработки, технологии, людей, политики согласились на минимальное возможное финансирование тематики в виде строительства дорогого международного ИТЭР и десятка исследовательских установок сильно поменьше. Задача этих расходов - иметь возможность быстро (ну хотя бы за 15 лет) вытащить такую энергетическую альтернативу из чулана, если вдруг она когда-то понадобится...

Светлое будущее

Кстати, о готовности технологии. На сегодня максимальный экспериментально достигнутый Q = 0.7 в 1997 на установке JET, а пересчетный (машина работала на дейтерии, а не на дейтерий тритии) на токамаке JT-60U Q = 1.2.  В ИТЭР планируется Q=10, а для промышленного реактора 50-100. Чем выше Q, тем экономичнее получается электростанция, но как мы теперь знаем, тем более грандиозны размеры ее реакторной установки, тем более монструозны ее магниты, и тем большей цена отказа любого из 10 миллионов деталей, из которых собирается современный токамак...

P.S. Если кому нужен учебник по физике токамаков без упрощений, то вот хороший.





@темы: энергетика

10:56 

Размер не имеет значения.

Многие наверняка видели это видео. Полагаю,медвежонок,построенный котом мечтал- "Вот вырасту и покажу этой рыжей морде!"



Медвежонок вырос. Ничего не изменилось.







09:50 

* * *

На днях купили пуделёнку переноску: не полноценную громоздкую сумку для путешествий, а ту, в которой можно до парка его довезти (или в магазин зайти). Дома поставили на пол и стали потихоньку, издалека приучать к сумке щенка, чтобы не боялся.

Подошел кот Матвей, лениво распихивая лапами замешкавшихся щенков, забрался в сумку, в которую, по нашим прикидкам, должен был влезть только его хвост, и сидел там весь вечер, смотрел внимательно и недобро, как дракон Смог на гномов из своей горы: "Ну попробуй, вытащи".

Фотографии с сумкой не будет, но вот здесь, например, хорошо видно, как кот пытается залезть в корзинку, которая даже для щенка мала (и просто отдана ему на разгрызание и поругание):



IMG_8756



За это маленький пёс оккупировал кошачий домик.


IMG_8904


Кот Матвей после появления пса временами становится похож на швабру с манией преследования. Та же всклокоченность, тот же дикий взгляд.



IMG_8951



* * *

В "Мстителях. Эра Альтрона" нет Локи, зато нет и Натали Портман. В этом месте я ликую, потому что несмотря на всю мою симпатию к Портман, в фильмах я ее выношу с трудом, за исключением "Леона". Совершенно непонятно, отчего явно талантливая актриса раз за разом выглядит бревном. Очень красивым, но бревном.

С визуальной точки зрения фильм сделан прекрасно, как по мне. Сильно просели диалоги, кое-где монтаж вводит в изумление - например, в сцене, где Тор лезет купаться в канализацию (милый, милый). Зато чудный и харизматичный главгад, а также стремительно носящийся туда-сюда Вронский (Аарон Тейлор-Джонсон), похудевший и похорошевший без Карениной.

Капитан Америка по-прежнему пресный, Дауни-младший по-прежнему буйный, Одноглазый Негр по-прежнему одноглазый - тут ничего не изменилось. Разве что Руффало в половине сцен выглядит идиотом, что дается ему с трудом (причем это не та половина, где он бегает в облике зеленого пластилинового человечка).

В рекламе перед сеансом пообещали к зиме очередные "Звездные войны". Все бы ничего, но у того, который "Люк, я твой отец!", вся моська покорёжена (. Ну что за люди! Ничего святого.


@темы: синема-синема-синема, и другие звери, болтовня

23:02 

Зазвездил.

Ну реально стал требовать денег от телевизионщиков.Заебали реально. Склепал за пол часа от нехуй делать на работе, из того что успел найти из съёмок.По моему получилось смешно.


19:12 

Фантазия о специализированных ступенях

01.jpg
Современные ракеты-носители рождены для космоса. Земная атмосфера им только мешает. Она требует ставить тяжелые обтекатели на полезную нагрузку, добавлять топливо на преодоление сопротивления воздуха и парирование порывов ветра. Но земная атмосфера не обязательно должна быть помехой. Крылья могут опираться на воздух, создавая подъемную силу, а кислород для двигателей можно получать вместе с воздухом, а не везти его с собой в тяжёлых баках. Что если пофантазировать и создать концепт для выведения полезных грузов на орбиту, используя специализированные ступени?

Исток проблемы


Выход на орбиту - это, главным образом, скорость. Эксперименты по пуску вертикально вверх геофизических ракет в 40-х и 50-х не привлекали особого внимания. Ракета могла подняться на сотни километров, но через несколько десятков минут всё равно падала обратно на Землю. Информационный фурор первого спутника заключался в том, что впервые в истории человечества удалось разогнать рукотворный объект до восьми километров в секунду. Если мы говорим о скорости, то у двигателей должна быть некоторая характеристика, показывающая, насколько хорошо этот двигатель разгоняет наш аппарат. Такая характеристика называется удельным импульсом.
Удельный импульс - это количество секунд, на которое хватит одного килограмма топлива для создания двигателем тяги в 1 Ньютон. Удельный импульс измеряется в секундах или метрах в секунду.

Посмотрим диаграмму значений удельного импульса для разных типов двигателей и разных скоростей полёта:

02.png

На дозвуковых скоростях энергию топлива лучше направить в работу турбин или винтов, чем сжигать для создания реактивной тяги. Поэтому сейчас на гражданских самолётах стоят турбореактивные двигатели с высокой степенью двухконтурности и винтовентиляторные двигатели. Максимальное значение удельного импульса делает такие двигатели экономичными, но на них принципиально не получится разогнаться до больших скоростей.
В более широком диапазоне работают турбореактивные двигатели. На них можно стартовать с аэродрома и разогнаться до 2-3 М. Но за это придётся заплатить уменьшением удельного импульса, поэтому такие двигатели сейчас ставятся в основном на военные аппараты, которым не так важна топливная экономичность.
ПВРД - это прямоточный воздушно-реактивный двигатель. ПВРД очень просто устроен и позволяет летать на сверхзвуковых скоростях. Одна беда - нуждается в разгонной ступени или носителе, потому что не работает при дозвуковых скоростях. ПВРД из-за своей простоты широко используется в боевых ракетах.
ГПВРД - это гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель. ГПВРД отличается от ПВРД тем, что в камеру сгорания воздух попадает со сверхзвуковой скоростью. Он просто устроен на картинке, но за этой простотой стоят очень сложные расчёты. ГПВРД испытываются в разных странах последние лет двадцать, но серийных аппаратов с ними пока не делали.
Ну и, наконец, ракетные двигатели на этой диаграмме показывают свою независимость от атмосферы и скорости движения.

Искушение универсальностью


А можно ли сделать универсальный аппарат, который бы смог летать в диапазоне 0-10 М? Самым близким к такому диапазону был SR-71 Blackbird, и он очень наглядно показывает сложность задачи. Для диапазона "всего лишь" 0-3,2 М понадобилось делать гибрид турбореактивного и прямоточного двигателей и создавать новое топливо. Посмотрите схему работы двигателя или видео:



Наш несовершенный мир устроен так, что универсальное устройство будет дороже, сложнее, менее надежным или функционально хуже специализированных, если совмещаемые в устройстве функции не будут родственными. Легко добавить будильник в мобильный телефон - там уже есть часы, экран, клавиатура, батарея и динамик. Но создать гибрид самолёта и автомобиля, или двигатель, способный работать на стоянке, сверхзвуке и гиперзвуке гораздо сложнее.

Постановка задачи


Каких показателей мы хотим добиться, и что будет нас ограничивать?

  • Полезная нагрузка предполагается в районе 10 тонн. Почему такая цифра? Этого хватит для того, чтобы вывести тяжелый спутник на околоземную орбиту или отправить стандартный спутник на геопереходную орбиту. Слишком маленькая полезная нагрузка очень облегчит нам задачу, но в этом случае возникнет вопрос осмысленности всей системы. Слишком большая полезная нагрузка потребует циклопических и космически дорогих конструкций.

  • Технические решения выбираются с максимальным уровнем технической готовности, в идеале, имеющие историю серийного производства. Во-первых, это гарантирует принципиальную реализуемость решения. Во-вторых, освоенные технологии должны быть дешевле.

  • При выборе технических решений также будем избегать гигантизма. Конструкции планетарного масштаба, самолёты-носители с десятками двигателей - всё это может красиво выглядеть, но нереализуемо в ближайшие десятилетия.



При создании нашего концепта будем двигаться "сверху вниз", это должно облегчить процесс принятия решений.

Верхняя ступень


Верхняя ступень будет отвечать за разгон до первой космической скорости. Очевидно, это должна быть ракетная ступень. В качестве топливной пары выберем жидкий кислород и жидкий водород. Они освоены уже давно и достаточно хорошо. Почему именно они? Для верхней ступени крайне важен удельный импульс, а из привычных нам топливных пар только кислород-водород способны дать нам удельный импульс порядка 450 с.
Забегая вперед, скажем, что начальная скорость верхней ступени будет в районе 5 М на высоте ~30 км, т.е. 1500 м/с. Примерный расчёт даёт начальную массу в районе 60-80 тонн в зависимости от массы пустой верхней ступени.

Вторая ступень


Вторая ступень выполняет функцию разгона полезной нагрузки в атмосфере. Для этого ей пригодятся небольшие крылья - они будут создавать подъёмную силу. Но какой двигатель поставить на этот аппарат? Вариант с ракетным двигателем отметаем - он не использует кислород из атмосферы и поэтому имеет слишком низкий удельный импульс. ТРД теряет эффективность после 2 М. Остаётся один вариант - ПВРД. Кроме того, что он способен работать до скоростей в районе 5 М, его простота означает сравнительно небольшую массу, что крайне положительно скажется на характеристиках нашего аппарата.
Массу аппарата на уровне концепта определить можно только очень приблизительно, потому что нет прямых образцов для сравнения. Навскидку, если сравнивать с массовым совершенством грузовых самолётов, то начальная масса двух ступеней и полезной нагрузки попадёт в диапазон 250-350 тонн. Аппарат будет, очевидно, многоразовым.

Первая ступень


Двигатель второй ступени не может работать на дозвуковых скоростях. Поэтому нужно добавить ещё одну ступень, которая разгонит наш аппарат от нуля до 1,2-1,5 М. Каким образом мы можем это сделать? Идея самолёта-носителя отметается сразу - грузовые самолёты дозвуковые, и 300 тонн не может поднять никакой серийный грузовой самолёт. Теоретически можно поставить твердотопливные ускорители размером поменьше тех, которые были на Спейс Шаттле. Но можно возродить систему, которую предполагали использовать первые теоретики ракетного движения и фантасты - старт с рампы. Построив практически обычные рельсы, можно просто и дёшево разгонять вторую ступень на ракетных санях. Можно предположить следующие плюсы:

  • Крепление ускорителей к саням должно снизить прочностные требования к второй ступени.

  • После запуска ускорители вместе с санями тормозятся и могут без проблем использоваться повторно (что сложнее обеспечить для сбрасываемых в воздухе ускорителей).

  • Небольшое и переносимое людьми ускорение в 4 g потребует всего 3 км для достижения скорости 1,2 М и 3,2 км - для 1,5 М.

  • Горизонтальный разгон не требует преодолевать притяжение земли, стартовые ускорители становятся меньше.

  • Не нужно строить дорогие и циклопические конструкции.


Самым известным полигоном, использующим ракетные сани, является полигон на базе Холломан, где длина рельсов уже перевалила за 15 км, а максимальная достигнутая скорость - 8,5 М:

03.jpg
Четырёхступенчатые ракетные сани, достигшие скорости 8,5 М в 2003 году

Аналоги


Человечество отличается хитростью и изобретательностью, поэтому стоит поискать уже придуманные подобные схемы. В 2010 году NASA проводило исследования этой же идеи на более продвинутых технологиях. Вместо ракетных саней предлагалось использовать электромагнитную или газовую катапульту, а вместо ПВРД поставить ГПВРД, которые бы смогли разогнать вторую ступень до вдвое большей скорости - 10 М. Была даже сооружена модель системы:

04.jpg

Команда разработчиков предложила десятилетний план осуществления проекта. Жаль, новостей позже 2010 года найти не удалось. Вряд ли проект активно разрабатывается.

Также, родственными будут концепции:
StarTram, предполагающий разгон полезной нагрузки на маглеве до скоростей в районе первой космической.
Maglifter, идея 1994 года, также предлагающая использовать маглев для замены обычной первой ступени ракеты-носителя.

Заключение


Предложенная схема может иметь следующие достоинства:

  • Высокий уровень технической готовности компонентов, технологии освоены и недороги.

  • Простота обеспечения многоразовости первой и второй ступеней.

  • Удельный импульс второй ступени выше, чем у ракетных ступеней.

  • Реализация новых технологий может повысить общую эффективность системы. Например, если удастся создать гибрид ПВРД/ГПВРД, то скорость отделения третьей ступени и зону повышенного удельного импульса можно серьезно увеличить.

  • Стартовое сооружение универсально - по одним и тем же рельсам можно запускать стандартные и облегченные ступени.



Идей облегчения доступа в космос много, кто знает, может быть, в будущем космолёты будут стартовать с рамп, как это придумывали век назад?

05.jpg
Фильм "Космический рейс", 1935 г. Если не смотрели - рекомендую, как-никак К.Э. Циолковский - научный консультант

По тегу "Облегчение доступа в космос" другие публикации этой тематики - грустная история экономической неудачи Спейс Шаттла, идеи воздушного старта, "одной ступенью на орбиту", "большого глупого носителя".




@темы: космос

18:54 

Объект Укрытие-2

Ровно 29 лет прошло с тех пор как произошла авария на Чернобыльской АЭС.

После достижения 200 МВт тепловой мощности были включены дополнительные главные циркуляционные насосы, и количество работающих насосов было доведено до восьми. Согласно программе испытаний, четыре из них, совместно с двумя дополнительно работающими насосами ПЭН, должны были служить нагрузкой для генератора «выбегающей» турбины во время эксперимента. Дополнительное увеличение расхода теплоносителя через реактор привело к уменьшению парообразования. Кроме этого, расход относительно холодной питательной воды оставался небольшим, соответствующим мощности 200 МВт, что вызвало повышение температуры теплоносителя на входе в активную зону, и она приблизилась к температуре кипения.

В 1:23:04 начался эксперимент. Из-за снижения оборотов насосов, подключённых к «выбегающему» генератору, и положительного парового коэффициента реактивности (см. ниже) реактор испытывал тенденцию к увеличению мощности (вводилась положительная реактивность), однако в течение почти всего времени эксперимента поведение мощности не внушало опасений.

В 1:23:38 зарегистрирован сигнал аварийной защиты АЗ-5 от нажатия кнопки на пульте оператора. Поглощающие стержни начали движение в активную зону, однако вследствие их неудачной конструкции и заниженного (не регламентного) оперативного запаса реактивности реактор не был заглушён. Через 1—2 с был записан фрагмент сообщения, похожий на повторный сигнал АЗ-5. В следующие несколько секунд зарегистрированы различные сигналы, свидетельствующие о быстром росте мощности, затем регистрирующие системы вышли из строя.

По различным свидетельствам произошло от одного до нескольких мощных ударов (большинство свидетелей указали на два мощных взрыва), и к 1:23:47—1:23:50 реактор был полностью разрушен


После аварии в кратчайшие сроки было построено укрытие вокруг разрушенного реакторного блока, однако, со временем оно обветшало и несколько лет назад началось строительство нового, более совершенного и надежного укрытия, получившего название "Арка".

На видео ниже представлена последовательность возведения уникального сооружения:



Более подробно обо всем проекте можно посмотреть в этом небольшом видео:




Сейчас Арка находится уже в существенной степени готовности.


Окончание строительства намечено на конец 2017 года.

Основные характеристики уникального сооружения:
Ширина: 257 метров; Высота: 108 метров; Длина: 150 метров; Вес конструкций: 29 000 тонн; Количество рабочих: около 3000 человек; Время эксплуатации: около ста лет; Стоимость проекта: 2,15 млрд евро.
По сути сооружение накрывает целый блок атомной станции, самой по себе очень не маленькой.

Задачей Арки является изолировать окружающую среду от аварийного блока и наоборот. Это позволит в дальнейшем безопасно проводить работы по разборке блока, а также защитит его от осадков.


@темы: сооружения, экология, строительство, энергетика

11:02 

Сахар и сахарозаменитель

А насекомым, всяким мухам и муравьям, сахарозаменитель кажется сладким?


11:02 

про заграничные паспорта в американских фильмах

ни для кого не секрет, что, если в американском фильме появляется в кадре заграничный паспорт, то он обязательно будет с ошибками. но почему? ладно, если такое случалось в каких-нибудь старых фильмах, но сейчас почему так? если я бы снимала фильм, и мне нужен был в кадре какой-нибудь, скажем, китайский паспорт, я бы хотя бы погуглила, как он выглядит и как на обложке правильно написать слово "паспорт".

так в чем дело? просто тупо лень? ненужные детали? но он у них с ошибками бывает по несколько раз мелькает. чего бы не сделать нормальный, если он нужен по сюжету?




11:01 

Как взвесить весы при помощи самих весов?

Есть весы из кетая для взешивания всяких батареек и других гаджетов из кетая.

Как взвесить гаджет «весы» при помощи этих весов? То есть самих себя.


Внутри тензометрический датчик.


11:01 

Кто такая Чулида?

Моя мама, которая, если это важно, имеет литовские корни, с детства зовет меня болотной чулИдой, когда я делаю что-нибудь неловко. Ее так звала моя бабушка, а бабушку - ее мать. Из-за определения "болотная" это слово всегда ассоциировалось у меня со словом "кикимора". Сейчас решила посмотреть, кто такая чулида, но в интернете нет объяснений. Не знают ли сообщники значения этого слова?


11:00 

Почему запрещен ЛСД?

Почему запрещен ЛСД?

Привыкания нет.
Токсичность очень низкая.
Побочки почти нет (в сравнении с многими лекарствами, находящимися в свободной продаже, можно сказать, что вообще нет).


11:00 

Твердая жидкость

"Жидкостно-жидкостная хроматография проводится в среде силикогелевых гранул, к поверхности которых химическим путем пришиты те или иные прикрепленные фазы, в качестве которых выступают, в частности, октадецил (CH2)17CH3, октил (CH2)7CH3 и др." То есть это такой ёжик из твёрдого силикогелевого ядра и прикреплённого жидкого монослоя.

Вот мне покоя не дает, какая эта насыпка на ощупь? Никто в руках не держал?


10:59 

Если Земля остановится

Если Земля остановится, то люди попадают на нее или улетят с нее? Или те, кто будет в момент остановки находиться так сказать "в головном вагоне", попадают, а те, кто в хвосте - улетят? Или наоборот?


RSS

главная