gans2 (gans2) wrote,
gans2
gans2

Categories:

Закрывающее тему "Ориона".

Разгоняемыый ядерными боеприпасами фонтастический звиздалет
не нужен, бо не дает никаких преимуществ перед ортоджоксальными плазменными и вивиерн-джетами.

Жидкометаллический многослойный преобразователь импульса как решение проблемы амортизаторов для ядерных импульсных реактивных систем.

К.т.н. Пономаренко А.В.

Список сокращений

КК-космический корабль

ЖМПИ- жидкометаллический многослойный преобразователь импульса

ЖМ- жидкий металл

ЯЗ-ядерный заряд

ЯВ-ядерный взрыв

РИ-рентгеновское излучение

ИИ-ионизирующие излучения

УВ-ударная волна


Рассматривается концепция импульсного ядерного реактивного движителя с жидкометаллическим многослойным преобразователем импульса (ЖМПИ) для заатмосферного запуска космических кораблей (КК) большой массы. Реактивная тяга обеспечивается периодическим подрывом на удалении от ЖМПИ ядерных зарядов (ЯЗ) сверхмалой мощности или на основе лазерной или кумулятивной имплозии малых плутониевых мишеней. При подрыве ЯЗ в вакууме формируется комплекс проникающих излучений ядерного взрыва (ЯВ)– рентгеновское, гамма и нейтронное излучение, световое излучение области взрыва. Так же образуется разлетающаяся область плазмы вещества конструкции боеприпаса. Основная энергия ЯВ в космосе (около 67%) выделяется в виде рентгеновского излучения (РИ) со средней энергией спектра 1-10 кэВ, около 25% выделяется в виде кинетической энергии вещества ЯЗ со средней энергией частиц до 50 кэВ /1-3/. Перед подрывом ЯЗ, между КК и ЯЗ создается система слоев или струй жидкого металла, например, лития, ориентированных в направлении, перпендикулярном оси КК-ЯЗ. При этом, воздействие РИ на слой ЖМ, ближайший к ЯЗ, приводит к формированию в нем экспоненциально спадающего профиля поглощенной дозы РИ в течение длительности воздействия порядка единиц-десятков наносекунд. При относительно небольшом расстоянии от ЯВ, в зависимости от толщины слоя, он или полностью превращается в высокоэнергетическую плазму или внешняя часть слоя взрывообразно переходит в состояние плазмы. В последнем случае, на оставшуюся в жидкометаллическом состоянии часть слоя , действует так называемый термомеханический удар или реактивная сила при взрывном расширении плазмы с температурой 10-40 тысяч градусов в вакуум, оставшийся жидкометаллическим слой приобретает реактивный импульс. Дополнительный импульс он приобретает при последующем воздействии плазмы вещества ЯЗ. В процессе последовательной передачи импульса следующим слоям или струям , вся область ЖМ с импульсом, близким к исходному импульсу первого слоя и относительно небольшой собственной скоростью взаимодействует с приемным устройством КК, безударно передавая ему свой импульс в течение секунд. Благодаря геометрии формирования слоев или струй и оптимальному выбору конфигурации приемного узла для течения ЖМ, может быть обеспечено практически постоянное ускорение КК от подрыва к подрыву ЯЗ без ударных воздействий на конструкцию КК.

Импульсные движители для космических кораблей на основе ядерных зарядов разрабатывались с 70-х годов 20 века /4-6/. Особенностью этих разработок является наличие так называемой «тяговой плиты» со слоем аблирующего покрытия между КК и ЯЗ. При этом, тяговая плита прикреплена к корпусу КК через механические амортизаторы, с помощью которых предполагалось уменьшить ударные нагрузки на собственно КК и обеспечить передачу импульса системе в целом. В работе /5/ проводились эксперименты с малыми моделями КК с тяговыми плитами и амортизаторами при использовании небольших количеств взрывчатки. Работоспособность таких систем возможна, однако не корректен прямой перенос результатов на случай воздействия факторов ЯВ с термомеханическим воздействием РИ и плазмы вещества конструкции боеприпаса на покрытие тяговой плиты. При этом будут сформированы ударные волны высокой интенсивности, эффективно проходящие по веществу плиты, амортизаторов и собственно конструкционным материалам КК, при определенных условиях воздействия, приводящие к разрушению конструкции. Давление расширяющихся продуктов при взрыве в космосе по порядку величины составляет /7/:

P=7e-4*q/R3, (1)

где P-избыточное давление, МПа, q – мощность боеприпаса, кт тротилового эквивалента по ударной волне, R – расстояние от ЯВ, км. Для ЯЗ мощностью 1 кт на расстоянии 50м от тяговой плиты это дает 5,6 МПа. При этом поток энергии РИ в вакууме в первом приближении составляет

F=7.96 n*q/R2, (2)

где F – поток энергии РИ в вакууме, кал/см2 , n- доля РИ в полной энергии ЯВ. Последняя величина для оценок может быть принята равной 0,689. При этом для ЯЗ мощностью 1 кт на расстоянии 50м от тяговой плиты Фr составит 2184 кал/см2 . Принимая для углерода (аблятор) средний массовый коэффициент ослабления для РИ спектра ЯВ на уровне 20 см2/г, длительность импульса РИ 10 нс, можно получить, что давление в ударной волне, распространяющейся по аблятору, составит порядка 1,7*106 МПа (термомеханический удар при воздействии РИ ЯВ ). Реальное поведение плазмы при таких воздействиях описывается ударной адиабатой и будет несколько отличаться от этой оценки. Учитывая, что сильное разрушение «станочного оборудования» по терминологии и данным /7/ происходит при воздействии избыточного давления в 60-70 кПа, а «контрольно-измерительной аппаратуры» при 20 кПа, и даже «трубопроводы диаметром менее 350 мм» разрушаются при 1МПа, дальнейшие комментарии по использованию тяговых плит и механических амортизаторов не требуются. Все оценки имеют точность по порядку величины, т.к. используют оценочные открытые данные по параметрам ИИ ЯВ из /1-3,7/.

Разработка механических традиционных пружинных или газовых амортизаторов, способных преобразовывать ударные волны с наносекундными фронтами и на уровне 106 МПа в импульсы давления на уровне десятков-сотен Па с характерными длительностями порядка секунд, представляется технически невозможной задачей. Такой преобразователь необходим для безударного квазиускоренного движения КК при использовании импульсного движителя.

В связи с этим, в /8/ авторами разработан жидкометаллический многослойный преобразователь импульса (ЖМПИ), исключающий воздействие ударных волн на материалы конструкции КК и эффективно обеспечивающий такое преобразование. В /8/ рассмотрен ЖМПИ в приложении к использованию инерциального термоядерного синтеза на основе кумулятивной или лазерной имплозии малых мишеней, окруженных асимметричным рабочим телом, например, из металлического лития или гидрида лития. Основным результатом работы стало заключение о возможности получения реального удельного импульса (УИ) такой реактивной системы на уровне 1500-2500 с, ограниченного сверху потерями вещества жидкометаллической системы на испарение. Показана оптимальность использования в качестве вещества ЖМПИ лития как рабочего тела исходя из его малой атомной массы, широкого температурного диапазона жидкометаллического состояния, относительно высокой удельной теплоемкости и низкой температуры плавления.
......
Литература.
1. «Действие ядерного взрыва», сборник статей, М.Мир,1971
2. «Действие ядерного оружия», пер.с англ., М.,Воениздат,1965
3. Хаффнер Дж., «Ядерное оружие и защита в космосе», М.,Атомиздат,1971
4. "Nuclear Power Space Propulsion Systems", отчет LA-4541-MS, Los Alamos, 1970
5. "Experiments with Bomb-Propelled Spaceship Models", p. 320 in Adventures in Experimental Physics b, edited by Bogdan Maglich, World Science Education 1972.
6. "Мирные ядерные взрывы" С.А.Новиков, Соросовский образовательный журнал, №11,1999
7. “Оценка устойчивости работы объектов и систем народного хозяйства”, Величко К.Ф. и др.,М.,МИФИ,1984
8. “Оценка возможности создания Термоядерной Инерциальной Космической Реактивной импульсной Системы "ТИКРИС". Пономаренко А.В. , Пономаренко В.Г., 2003 РОЛ: Ошибка 404
9. "Литий в термоядерной и космической энергетике 21 века" В.Н. Михайлов и др., М.,Энергоатомиздат,1999

Данной работой закрывается вопрос об ядерном взрыве в вакууме. Разбор этого явления был на том же форуме. Общее впечатление - броней в условиях вакуумного сражения будут первые десятки метров вспененного реголита километровых астроидов. Только такие специально сформированные многослойные, с вакуумными промежутками, слои будут защищать от одиночных подрывов в пределах десятков километров и разерных ударов с расстояния первых десятков тысяч километров.
Замечание для Роберта - лазерный пистолет - идеальное оружие для боев вакууме и невесомости. Спроектирован и изготовлен в металле для вооружения советских космонавтов. В 1984 году
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=5717&postdays=0&postorder=asc&highlight=%EB%E0%E7%E5%F0%ED%FB%E9+%EF%E8%F1%F2%EE%EB%E5%F2&start=15
Тащите с фоткой на первой странице.
Сейчас в музее академии хранятся лазерные револьвер и пистолет. В первом кристалл иттриево-алюминиевого граната или волоконно-оптический активный элемент находятся в стволе, а барабан заряжается шестью "патронами" - пиротехническими лампами-вспышками. После "выстрела" он проворачивается, подавая в осветительную камору очередную лампу, а для поджига смеси в ней (получения электроискры) служит вставленная в рукоятку батарейка типа "Крона".
Что касается пистолета, то в нем лампы-вспышки размещаются в обойме. После каждого "выстрела" израсходованная выбрасывается, как гильза, а следующая подается в осветительную камору.
Был подготовлен и третий вариант - комбинированный пистолет. В центре полостной лампы - кристалл, на нее навит жгут активного волокна, и все это упаковано в осветителе с селективным покрытием. Оптический затвор обеспечивает раздельную либо одновременную "стрельбу" из кристалла и волокна. Для повышения эффективности накачки и снижения порога генерации - на осветитель, лампу и волокно нанесено покрытие, переводящее часть излучения накачки в полосы поглощения ионов неодима и "отсекающее" вредный для стекла ультрафиолет....
удельная энергоемкость пар металл-кислород может достигать 10-20 МДж/кг. Значит 10 граммовый пирозаряд может дать 100 кДж, из них процент-два можно преобразовать в лазерное излучение = 1-2 кДж в импульсе, практически как у пистолетной пули. Дырку в человеке не сделает, но ожоги будуть - мама не горюй
Tags: Война в космосе.
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment