Комментарии 34
Очень полезная статья. Кстати, электростатическое отталкивание/притяжение движущихся электрических зарядов всегда больше их магнитного притяжения/отталкивания — заряды не могут двигаться со скоростью света. По этой причине обеспечить стабильное удержание плазмы в магнитных ловушках принципиально невозможно — всегда будет возникать неустойчивость. Нужно использовать совсем другое решение. Заинтересованным лицам предлагаю участвовать в моем проекте: startup-tour.ru/exhibitors/143
Извините, может быть я что-то не так понял, но лучше обратиться к этому источнику: ru.wikipedia.org/wiki/EmDrive В нем четко указано, что данный двигатель работать не будет. «Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата[17][3]. Высокоточные измерения установки EmDrive проведенные Дрезденской научной группой в 2021 году повысили точность результатов предыдущих измерений более чем на три порядка, никакой «тяги» обнаружено не было[18]». Вы не могли бы раскрыть принцип, на котором будет работать Ваш экземпляр?
Не читайте бред из википедии и статьи «ученых» из Дрезденского университета. Что касается последнего вопроса — может вам дать еще ключи от квартиры, где деньги лежат?
Попробуйте как нибудь защищать свои идеи не оскорбляя других. Так обычно себя ведут фанатики. Если ваша идея действительно работает, — получите для начала патент!
патент — это, извините, фигня. Ничего не означающая, кроме того, что человек освоил соответствующий документооборот. Даже если заявка прошла формальную экспертизу, без экспертизы по существу это бумага, и только. До экспертизы по существу «никого не интересует, что конкретно в вашей заявке понаписано, хоть там межпланетный педальный звездолёт». Экспертиза по существу — как раз то самое, через что эмдрайв никогда и не продерётся :-)
На моем проекте можно получить множество патентов в самых разных отраслях науки и техники. Что касается EmDrive, то в качестве двигателя для космических аппаратов он абсолютно непригоден, однако люди просто не умеют читать и понимать прочитанное, да еще и предъявляют мне от фонаря взятые претензии. Кроме того, наиболее перспективные инновационные проекты очень часто не удовлетворяют критериям патентоспособности, что совершенно не является ограничивающим фактором в их успешной реализации и коммерциализации. Ссылка на мой проект: startup-tour.ru/exhibitors/143
У меня не идея, у меня проект. Он действительно работает. Я никого не оскорблял. Патент для начала мне не нужен.
Ключи мне не сильно нужны, а вот принцип было бы неплохо обсудить. По сути это единственная вещь из космической отрасли, за которой я следил в свое время на обывательском уровне. Если принцип секретен, тогда хотя бы результаты замеров как на видео в статье, банка там из под колы, пара деталек, ссылки на работы дрезденского университета, опровержение их опровержений. Хоть один реальный аргумент за то, чтобы вложить деньги.
Никакого секрета в принципе нет — оба эффекта классической электродинамики описаны в литературе и учебниках по классической электродинамике для технических университетов не старше 1980-1990 года издания (в зависимости от издания). Другое дело, что за 20 лет исследований EmDrive ни один ученый в мире не обратил внимание на тот факт, что в авторском варианте EmDrive Роджера Шойера используется магнетрон — все смотрят только на пустое «медное ведро». Как слепые котята. Поэтому повторить мой эксперимент без моей поддержки не сможет ни один научный центр в мире, хотя себестоимость моего эксперимента не превышает 7 тысяч рублей (прототип стоит не более 5 тысяч рублей). Миллионы долларов ученым не помогут. Следует иметь в виду, что в качестве двигателя для космических аппаратов EmDrive сам по себе непригоден, однако инновационный потенциал проекта весьма большой: planeta.ru/campaigns/emdrive-start/updates!post112567
Все очень интересно, но что намерили в итоге или пока только стадия подготовки? Тогда заголовок статьи вводит в заблуждение… Не «измеряем», а «подготавливаемся к измерению». Я уж подумал, что двигатель готов. Хотелось бы о нем более подробную статью: про данный конкретный образец, если это не тайна, конечно. Спасибо за труды.
Статья от разработчика интерферометра, т.е. про прибор для измерения параметров плазмы. И измерения уже идут. Про сам двигатель автору было сообщено только то, что в статье. Также известно из открытой печати, что на горизонте ближайших лет будут создаваться рабочие образцы:
www.militarynews.ru/story.asp?lang=RU
«институт должен к декабрю 2021 года создать макет прототипа БПРД с введением электрической мощности до 100 кВт для исследований основных характеристик (тяга до 3 Ньютонов, удельный импульс до 5000 секунд) на модернизированном стенде Е-1 в импульсном режиме.
Кроме того, будет разработан конструктивный облик прототипа лётного варианта такого двигателя и стенда для его испытания.
Также договором предусмотрена обязанность Курчатовского института сформулировать технические требования к стенду для обеспечения работ по плазменному двигателю мощностью 1 мегаватт.
По окончании работ должен быть создан и испытан лабораторный макет двигателя со сверхпроводящей магнитной системой, разработан облик его лётного варианта.»
www.militarynews.ru/story.asp?lang=RU
«институт должен к декабрю 2021 года создать макет прототипа БПРД с введением электрической мощности до 100 кВт для исследований основных характеристик (тяга до 3 Ньютонов, удельный импульс до 5000 секунд) на модернизированном стенде Е-1 в импульсном режиме.
Кроме того, будет разработан конструктивный облик прототипа лётного варианта такого двигателя и стенда для его испытания.
Также договором предусмотрена обязанность Курчатовского института сформулировать технические требования к стенду для обеспечения работ по плазменному двигателю мощностью 1 мегаватт.
По окончании работ должен быть создан и испытан лабораторный макет двигателя со сверхпроводящей магнитной системой, разработан облик его лётного варианта.»
Куча-мала, а не пост. Вроде рассказ про плазменный двигатель, но много слов про недостатки химических и перескок на проблемы термояда…
Потом оказывается, речь об измерении СВЧ-интерферометром! Но главная тема по тексту главной не является.
Теперь об отступлениях, занявших так много места:
Собственно, суть, похоже, в том, что предлагается и развивается двигатель с электромагнитным разгоном ионов в отличие от электростатического (в двигателях, называемых ионными). Иначе совершенно не понять, чем «плазменный» отличается от «ионного».
Про недостатки химических: простые термодинамические соображения говорят, что максимальная эффективность двигателя достигается при равенстве скорости струи скорости полёта. Ровно потому для полётов на скоростях выше низкоорбитальных земных — химические двигатели неэффективны. И потому же ионные на орбитах будут (сюрприз) менее эффективны, чем химические. Выигрыш получается от наличия «халявной» и неограниченной энергии.
Что же касается термояда, то никакого выигрыша в сравнении с реакцией деления он, на удивление, не даст. Потому как ограничение здесь в способах съёма энергии, а термояд, отдающий всю или большую часть энергии в заряженных частицах ещё очень долго будет недоступен. Снимать же тепло — значит не иметь особых преимуществ перед «атомным котлом».
Потом оказывается, речь об измерении СВЧ-интерферометром! Но главная тема по тексту главной не является.
Теперь об отступлениях, занявших так много места:
Собственно, суть, похоже, в том, что предлагается и развивается двигатель с электромагнитным разгоном ионов в отличие от электростатического (в двигателях, называемых ионными). Иначе совершенно не понять, чем «плазменный» отличается от «ионного».
Про недостатки химических: простые термодинамические соображения говорят, что максимальная эффективность двигателя достигается при равенстве скорости струи скорости полёта. Ровно потому для полётов на скоростях выше низкоорбитальных земных — химические двигатели неэффективны. И потому же ионные на орбитах будут (сюрприз) менее эффективны, чем химические. Выигрыш получается от наличия «халявной» и неограниченной энергии.
Что же касается термояда, то никакого выигрыша в сравнении с реакцией деления он, на удивление, не даст. Потому как ограничение здесь в способах съёма энергии, а термояд, отдающий всю или большую часть энергии в заряженных частицах ещё очень долго будет недоступен. Снимать же тепло — значит не иметь особых преимуществ перед «атомным котлом».
Измерять "эффективность" двигателя таким образом довольно бессмыслено. Даже если у КА фиксированный запас энергии и есть возможность менять как угодно скорость струи - ограничивающим фактором может быть не запас энергиии а запас рабочего тела.
Измерять «эффективность» двигателя таким образом довольно бессмыслено.Более, чем осмысленно, так как это задаёт физические границы. Например, почему для взлёта с Земли очень красивые фантазии про ионную, фотонную и прочие «экологичные» тяги в этом режиме придётся забыть. Пока антигравы не появятся, придётся использовать «химию».
Дальше можно обсуждать другие факторы.
Про недостатки химических: простые термодинамические соображения говорят, что максимальная эффективность двигателя достигается при равенстве скорости струи скорости полёта
Понимаете ли какое дело, ракета - это не автомобиль, который движется относительно дороги, и не самолёт, который движется относительно воздуха. Ракета движется относительно... ничего. Для ракеты есть только ускорение, но не абсолютная скорость. Вы, конечно, при желании можете измерить скорость ракеты относительно чего-нибудь. Но вы же понимаете, что если ракета летит с Земли на Марс, меняя свою орбиту относительно Солнца, то мы можем измерять её скорость и относительно Земли, и относительно Марса, и относительно Солнца с равным успехом. Скорости при этом будут сильно разные... Но эффективность двигателя будет оставаться строго одинаковой, независимо от того, относительно чего мы там скорость ракеты намеряли.
Не так. Ракета совершает перелёт в некоторой системе координат, задаваемой, например, начальной и конечной точкой. И наиболее эффективным будет такая работа реактивного двигателя, при которой в этой системе координат кинетическая энергия оставленного за собой рабочего тела равна нулю. Почему, надеюсь, поймёте сами.
Ракета совершает перелёт в некоторой системе координат, задаваемой, например, начальной и конечной точкой.
Отлично! «задаваемой, например, начальной и конечной точкой». Мы летим с Земли на Марс. Как будем измерять скорость ракеты?
И наиболее эффективным будет такая работа реактивного двигателя, при которой в этой системе координат кинетическая энергия оставленного за собой рабочего тела равна нулю. Почему, надеюсь, поймёте сами.
Я прекрасно понимаю, что КПД ракетного двигателя — это тяга, умноженная на удельный импульс и делённая на две потребляемые мощности. Именно так определяется эффективность ракетных двигателей. Скорость ракеты относительно чего бы то ни было никак на это отношение не влияет.
Мы летим с Земли на Марс. Как будем измерять скорость ракеты?По времени, требуемому для перемещения по единице длины траектории. Конечно, сама траектория зависит от того, с какой скоростью её преодолеваем — но мы же не строим здесь полную модель? Если ракета не изменяет своего положения на этой траектории, то её скорость можно считать нулевой. Даже если при этом всё вместе летит вокруг центра Галактики на 230 км/с.
Если выхлоп остаётся неподвижным — значит, вся энергия перешла в энергию ракеты, что и есть наибольшая эффективность. Если он полетел назад (относительно точки выхлопа), значит, часть энергии потеряна на это. Если летит вперёд, значит, рабочее тела выброшено недостаточно эффективно, можно было больше энергии вложить при том же расходе массы.
КПД ракетного двигателя — это тяга...
Впрягаем ракетный двигатель в плуг. Формально КПД может быть предельным. А фактически бездарно сожгли топливо.
Летим к Бетельгейзе, скорость хотелось бы хотя бы 0.1С. На том же химическом движке. Формально он работает с предельным КПД. А фактически бездарно жжём топливо на то, чтобы тащить уйму этого же топлива.
КПД — это про технические подробности, я же писал.
Опять земной пример
ТРД, вне зависимости от отработанности и КПД, крайне неэффективен при вертикальном взлёте. Для этого нужно уменьшить скорость струи до предела (вертикальная скорость почти нулевая), а тягу добрать за счёт сечения струи. Получаем — вертолёт.
Вот так и бабочки.
Вот так и бабочки.
По времени, требуемому для перемещения по единице длины траектории. Конечно, сама траектория зависит от того, с какой скоростью её преодолеваем — но мы же не строим здесь полную модель?
Нет, мы строим! Ибо только когда вы построите полную модель — именно тогда вы осознаете бессмысленность попытки привязать эффективность двигателя к скорости ракеты относительно чего бы то ни было.
Если ракета не изменяет своего положения на этой траектории, то её скорость можно считать нулевой.
В нашем примере ракета не имеет нулевой скорости никогда. Даже лёжа в ангаре она всё равно движется, т.к. непрерывно меняется взаимное расположение Земли и Марса,.
Если выхлоп остаётся неподвижным — значит, вся энергия перешла в энергию ракеты, что и есть наибольшая эффективность. Если он полетел назад (относительно точки выхлопа), значит, часть энергии потеряна на это. Если летит вперёд, значит, рабочее тела выброшено недостаточно эффективно, можно было больше энергии вложить при том же расходе массы.
Нам плевать на энергию ракеты. Все космические манёвры определяются изменением скорости ракеты, delta-V, а не изменением её энергии.
Выйти с поверхности Земли на низкую орбиту — 9,5 км/с delta-V. Улететь с низкой околоземной орбиты к Марсу — 4,3 км/с (в среднем, бывают более и менее удачные окна запуска). Перейти с межпланетной траектории на низкую орбиту вокруг Марса — 2,7 км/с. И т.д. Как при этом меняется энергия ракеты — это никого не волнует.
Так, для справки, чтобы перейти с низкой экваториальной орбиты на геостационарную нужно совершить манёвр с delta-V 1,6 км/с. При этом скорость движения ракеты снизится с 7,8 до 3,1 км/с. Т.е. ракета уменьшит свою удельную кинетическую энергию более чем в шесть раз! По вашему выходит, что эффективность двигателя якобы отрицательная… Причём независимо от скорости его струи она всё равно будет отрицательной!
Только вот в реальности она всегда положительная, т.к., ещё раз, всем плевать на кинетическую энергию ракеты или её скорость в какой-либо системе отсчёта, значение имеет только изменение скорости, которое во всех инерциальных системах отсчёта будет одинаковым.
КПД — это про технические подробности, я же писал.
КПД — это и есть эффективность!
ТРД, вне зависимости от отработанности и КПД, крайне неэффективен при вертикальном взлёте. Для этого нужно уменьшить скорость струи до предела (вертикальная скорость почти нулевая), а тягу добрать за счёт сечения струи. Получаем — вертолёт.
ТРД, равно как и вертолёт, имеют бесконечный запас рабочего тела, а потому этот пример абсолютно недействителен при обсуждении ракеты.
Мда… такое называется «заклёпочник»? С точки зрения двигателиста Вы правы, выдал КПД, и с плеч долой. А вот с точки зрения «выполнить задание» — правота на моей стороне.
ТРД, равно как и вертолёт, имеют бесконечный запас рабочего тела, а потому этот пример абсолютно недействителен при обсуждении ракеты.не так, но это скучно уже становится.
А вот с точки зрения «выполнить задание» — правота на моей стороне.
Задание — это выполнить орбитальный манёвр. Перевести спутник с одной орбиты на другую, отправить его на траекторию к Луне/планете/астероиду, перевести с пролётной траектории на орбиту и т.д. Все эти манёвры определяются такой величиной, как delta-V, т.е. изменением скорости. Задача двигателиста — именно обеспечить заданную баллистиками величину delta-V.
не так, но это скучно уже становится.
Именно так.
На ракете есть два ограниченных ресурса — масса рабочего тела и средняя электрическая мощность. Обращаю внимание: именно мощность, а не энергия. Запасы энергии постоянно восстанавливаются солнечными батареями космического аппарата, но вот средняя мощность, которую аппарат может выдавать на двигательную установку, ограничена.
Соответственно, двигатель имеет две характеристики эффективности: удельный импульс и энергетическая цена тяги.
В случае химических ракетных двигателей потребляемая мощность пренебрежимо мала, т.к. энергия берётся из рабочего тела, а не из энергосистемы космического аппарата. Соответственно, эффективность какого-нибудь ЖРД полностью определяется его удельным импульсом. Чем выше удельный импульс — тем эффективнее двигатель. Даже если ракета имеет околонулевую скорость, всё равно эффективней тот двигатель, который выбрасывает рабочее тело быстрее, имеет более высокий удельный импульс. Т.к. он тратит меньше рабочего тела на создание той же тяги в течении того же времени.
В случае электрических ракетных двигателей потребляемая мощность уже очень значительна, т.к. именно из энергосистемы космического аппарата берётся энергия для разгона рабочего тела. Но, ещё раз, энергии у нас потенциально бесконечно много, так что никому нет дела до того, сколько энергии уйдёт на манёвр. А вот мощность — важна… Теперь эффективность двигателя в равной степени определяется как удельным импульсом, так и энергетической ценой тяги. Последняя определяется удельным импульсом (чем он больше — тем «дороже» тяга) и КПД двигателя (тут, ясное дело, чем выше — тем «дешевле»).
В случае ЭРД появляется точка наилучшего баланса между удельным импульсом и ценой тяги, существует оптимальная скорость истечения рабочего тела, при которой и расход массы не слишком велик, и мощности двигатель у аппарата отбирает не слишком много. Но эта точна никак не связана со скоростью движения космического аппарата. Так, например, спутники на геостационарной орбите движутся со скоростью 3,07 км/с. По вашим убеждениям при такой скорости наиболее эффективны классические ЖРД, у которых скорость струи обычно где-то 3,0-3,2 км/с, как раз близко к скорости спутника. Но от ЖРД на них «почему-то» отказываются, всё чаще создавая all-electric satellite… ЖРД заменяются на стационарные плазменные двигатели со скоростью струи примерно 15-16 км/с — пятикратно выше скорости спутника! Причём нет проблем сделать СПД со скоростью струи вдвое ниже, но нет, ставят двигатели, где 15-16 км/с. Именно на таком удельном импульсе получается оптимальный баланс для геостационарных спутников.
Вы так замечательно выделили изменение скорости… значимость которого в предыдущем комменте так яро отрицали.
Думаю, Вы просто запутались в собственном полемическом задоре — и не вижу смысла продолжать.
Спасибо за общение, до свидания.
Думаю, Вы просто запутались в собственном полемическом задоре — и не вижу смысла продолжать.
Спасибо за общение, до свидания.
Вы так замечательно выделили изменение скорости… значимость которого в предыдущем комменте так яро отрицали.
В прошлом комментарии я точно также выделял «изменение скорости»… Или вы его не читали?.. Ну ладно, повторю:
«всем плевать на кинетическую энергию ракеты или её скорость в какой-либо системе отсчёта, значение имеет только изменение скорости, которое во всех инерциальных системах отсчёта будет одинаковым».
Тег "фантастика" выглядит забавно. Поддерживаю предыдущих ораторов в плане того, что врезка про токомаки слишком пространная, а про сам двигатель маловато.
про сам двигатель маловатоЛегко могу ошибиться, но вроде как двигатели на заряженных частицах принципиально бывают двух типов:
— «Ионные». Заряженные частицы разгоняются статическим электричеством. Достоинства: разгон идёт строго прямолинейно в сторону электродов, КПД велик. Недостатки: сверхвысокие напряжения (изоляция в вакууме неплоха, но проблемы это всё равно порождает), износ электродов (потому что ионы контактируют с их поверхностью), скорость струи ограничивается электрическим потенциалом, который удастся создать на электродах.
— «Плазменные». Заряженные частицы разгоняются электромагнитым способом. Достоинства: бесконтактно, нет износа (по крайней мере, теоретически). Не требуется сверхвысоких напряжений, Напряженность магнитного определяется силой тока и формой проводника, так что ограничений «сверху» меньше. Недостатки: траектории заряженных частиц не прямолинейны, отсюда «геликоны» и средства противодействия замыканию струи ионов на стенки двигателя.
Стеллараторы пытаются бороться с проблемой, повторяя траекторию частиц
У них там, конечно, всё плохо с неймингом и я тоже могу ошибаться, но...
1) Плазменные-ионные - и те и другие переводят вещество в плазму и ускоряют ионы. Типичный "ионный", например - СПД = стационарный плазменный двигатель.
2) статическим электричеством - там ток течет между катодом и анодом, это уже электродинамика, ионизация опять же омическая. Притом магнитное поле тоже используется, только не для ускорения, а для "фокусировки".
3) Заряженные частицы разгоняются электромагнитым способом - так про любой двигатель можно сказать. По всей видимости, в геликоне ускоряет магнитное поле, но там много деталей, что за волна вообще.
Вообще же два основных класса электродвигателей - импульсные и стационарные. Но про импульсные я не знаю совсем ничего - вот относится ли геликон к импульсным?
и те и другие переводят вещество в плазму и ускоряют ионы.Ессно! Именно потому я поставил названия в кавычки.
это уже электродинамика,я пытался показать базовое: движение заряженной частицы инициируется электрическим потенциалом.
в геликоне ускоряет магнитное полеименно так. И не «в геликоне», а в любом «плазменном двигателе». Геликон — это то, что получается из пучка заряженных частиц при движении в магнитном поле. Иллюстрацию стелларатора специально привёл. Соответственно, геликонный двигатель — такой, в котором в явном виде делается противодействие этому процессу (хотя бы и за счёт хитровывернутой формы, как в стеллараторе).
Вообще-то есть ещё двигатели на эффекте Холла и т.п., я попытался предельно упростить, до уровня «чтобы самому было понятно».
Вообще-то есть ещё двигатели на эффекте Холла и т.п - в книжке "Стационарные плазменные двигатели Морозова" написано, что то, что на западе называют двигателем на эффекте Холла - это наш же СПД (впрочем, в вики то же самое написано). И в процессе изучения выяснилось, что эффект Холла там не является основным, т.е. зря они его так называют.
Оффтоп, а как в этом новом дизайне цитаты делать? Никак не могу кнопку найти.
про сам двигатель маловато
Про сам двигатель, как намекнули, информация не для публичного использования, от института ничего к сказанному в статье добавлять не стали.
Поэтому в статье довольно большие отступления на соседние темы, в частности про токамаки.
Основное преимущество предлагаемого двигателя перед обычными ионными и плазменными двигателями заключается в возможности значительно увеличить время ускорения ионов/плазмы при небольшой длине ускорительной системы — ионы/плазма могут двигаться по криволинейному пути! Именно так работают кольцевые ускорители элементарных частиц, например бетатроны. Мое решение еще более интересно и перспективно, причем проект им не ограничивается: startup-tour.ru/exhibitors/143
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Измеряем плотность плазмы в проекте геликонного двигателя