VASIMR

Primary tabs

nie som inžinier takže sa v tom strácam..
na ko¾ko je toto video http://www.youtube.com/watch?v=VjFv5V77E1A realistické?
teda s oh¾adom na možnosti súčasnej fotovoltaiky..
počítali pri návrhu toho konceptu zo súčastnými možnosami, alebo rátali s nejakými budúcimi výkonnejšími článkami?
na stránkach ad astra som to nenašiel
http://www.adastrarocket.com/aarc/LunarCargo

pre paneli ISS sa udáva priemerný trvalí výkon 20 kW
http://mek.kosmo.cz/pil_lety/mezinar/iss/moduly/pvm/index.htm
takže 4x = 80 kW
wiki udáva celkoví výkon 110 kW
http://cs.wikipedia.org/wiki/Integrated_Truss_Structure

jediná zmienka je na tomto videu "pover 200 kw" pre lunárny ahač
http://www.youtube.com/watch?v=I2618qoEbmQ

Dobrý den.Rád bych se zeptal zda někdo nemá
konkrétnější info a stavu příprav zkoušek
VASIMRu na orbitě(zřejmě na ISS),případně
nějaký výhled ohledně termínu.Také je jistě
zajímavá otázka jakým cargem VASIMR nahoru
dostanou po ukončení STS.Našel jsem pouze
obecné info ale mělo by asi jít o verzi
2 x 100 kW příkonu napájení ze solárních
zdrojů stanice + aku na překlenutí špičky
na plném výkonu..
(nenašel jsem vhodnější vlákno pro dotaz,
VASIMR samozřejmě jako takový je možno
napájet obecně z jaderného i nejaderného
zdroje elektrické energie ..)
dík.

[quote]Dobrý den.Rád bych se zeptal zda někdo nemá
konkrétnější info a stavu příprav zkoušek
VASIMRu na orbitě(zřejmě na ISS),případně
nějaký výhled ohledně termínu.[/quote] Včera jsem do Souvislostí kosmonautika napsal překlad článku o VASIMIRu, který obsahoval větu:

Co se týče toho, jak dostat VASIMIR do vesmíru, Ad Astra projednává možnost volby vynesení s komerčními poskytovateli kosmických letů.
„Kdokoliv, kdo chce vyslat cokoliv na ISS po odstavení raketoplánu jedná se SpeceX a s Orbital Science,“ říká Glover.

http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=XForum&file=viewthread&f...

tu je plánovaný skúšobný modul vasimr pre iss
http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/2010/02/audio-ad-astra-presi...
[img] http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/assets_c/2010/02/VASIMR%20on...
tu je video s konceptom automatického ahača leo llo
http://www.youtube.com/watch?v=VjFv5V77E1A
http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/2010/01/nasa-to-investgiate-...
na tom videu "ho dostali hore" niečím čo sa podobalo na falcon 9 základnú verziu..
tu je animácia 101 dòovej dráhy zem - mesiac.
http://www.youtube.com/watch?v=I2618qoEbmQ

zabudol som.. stánky AD ASTRA http://www.adastrarocket.com/aarc/ [Upraveno 10.3.2010 alamo]

fotovoltaniku musis preratat instalovany kw/kg

"fotovoltaniku musis preratat instalovany kw/kg"

http://cs.wikipedia.org/wiki/Integrated_Truss_Structure

tam sa váha jedného segmentu udáva ako 15 824 kg
takže 4x = 63 296 lenže je to vrátane nosníkov a pod systémov..

hrubý prepočet by nedával zmysel..
a neviem ako s toho vyseparova "màtvu" hmotnos konštrukcie

http://www.shuttlepresskit.com/STS-97/payload81.htm
[quote]Each Solar Array Wing is the largest ever deployed in space, weighing over 2,400 pounds and using nearly 33,000 solar arrays, each measuring 8-cm square with 4,100 diodes.[/quote]
Takže každé "krídlo" solárnych panelov váži viac ako 1088kg (zrejme bez stredového nosníku).

Ďalej už počítam s ve¾mi nepresnými číslami
- celková hmotnos dvoch krídiel, príslušných nosníkov, pohonov, rozvodov a ďalších pomocných systémov je 15824kg
- Krídla sú dva - počítam teda spolu 2200-2300kg,
- Segmenty S5/P5 majú rozmer 3,37x4,55 metra a váhu 1864kg - nosník patriaci k solárnym panelom má dåžku cca 10,7 metru, takže hmotnos jeho konštrukcie by mohla by okolo 4500-5000 kg
- stredový nosník "krídla" je zrete¾ne tenší ako centrálny nosník, ale zároveò značne dlhý - rozpätie je 73,2 metru - nech teda váži podobne ako centrálny nosník 4500-5000kg
- pohony a ostatné systémy -> 3500-4600kg

[quote]Každý solární panel je 34 m dlouhý a 12 m široký a je schopen generovat skoro 32,8 kW elektrické energie[/quote] Takže zostava dvoch krídiel produkuje až 65kW a má hmotnos okolo 18 ton - segmenty S5/P5 treba započíta do hmotnosti zostavy.

Pre požadovaných 200kW treba najmenej 4 takéto zostavy, skôr ale 5-6, takže pre napájanie 200kW VASIMIR treba počíta s hmotnosou solárnych panelov a ich podporných subsystémov aspoò 75-110 ton.

Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a spä.
[Upraveno 11.3.2010 Alchymista]

Díky všem za odpověď i na vláknu "atomový motor".
Tedy pokud to správně chápu VASIMR je(bude) velmi
efektivní motor s vysokým spec. imp. a navíc schopný
(zřejmě) plynule přecházet do módu vyššího tahu při
nižším Isp. viz zde:
http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/support/researching/aspl/images/prop...

Vím že fyzika plasmatu je velmi velmi složitá a já nejsem fyzik
ale zajímalo by mne co znamená onen "wave driven thruster",
pokud tedy nabité částice neurychluje ani elektrický potenciál
a ani Lorentz. síly co je to tedy? Mohlo by urychlení být způsobeno
nehomogenitou pole při "rozkmitání" částic na dané frekvenci??

je možné že by tam byl tento princip :
http://en.wikipedia.org/wiki/Ponderomotive_force
ale ten je uváděn pro jiné verze plasmových motorů tak nevím ..

jee teď koukám že tady jsou zajímavá PDF ..:

http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/support/researching/aspl/reference.html

až bude čas z toho se asi něco málo nechá vyčíst ..

;)

"Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a spä."

takže tá animácia je len ideoví návrh (príliš zminiaturizované), a solárne paneli čo sú na nej sú mimo možnosti dnešnej technológie
reálnejší projekt by obsahoval montáž na LEO

http://rocket.itsc.uah.edu/u/cassibj/VASIMR
na tejto stránke je nejaká kalkulačka na výpočet výkonu

mrf "zajímalo by mne co znamená onen "wave driven thruster"

nejak mi to pripomína "TOKAMAK", mohol by tento koncept vies do budúcnosti (keby sa v prúde vodíkovej plazmy podarilo dosiahnu fúziu) k funkčnému termonukleárnemu motoru?

[quote]jediná zmienka je na tomto videu "pover 200 kw" pre lunárny ahač
http://www.youtube.com/watch?v=I2618qoEbmQ
...
Pre požadovaných 200kW treba najmenej 4 takéto zostavy, skôr ale 5-6, takže pre napájanie 200kW VASIMIR treba počíta s hmotnosou solárnych panelov a ich podporných subsystémov aspoò 75-110 ton.
Pri Isp 50000Ns/kg a hmotnosti celej konštrukcie ahaču okolo 100 ton a 20 ton nákladu je potrebných asi 21-22 ton "paliva" na cestu k Mesiacu a spä.
...
tu je animácia 101 dòovej dráhy zem - mesiac.
http://www.youtube.com/watch?v=I2618qoEbmQ [/quote]
Aby tahač stihnul za cca 100 dní dopravit náklad z LEO k Měsíci, musí mít stálé zrychlení cca 1 mm/s2 (0.001 m/s2). Na stránce http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket je uvedeno, že 200 kW VASIMR má mít tah kolem 5 N (při Isp cca 50000 Ns/kg). Z těchto údajů plyne, že při 200 kW příkonu, by musel mít celý tahač i s nákladem hmotnost cca 5 tun (včetně fotovoltaických panelů). Však také na tom videu s animací dráhy je uvedeno IMLEO=4.0mT, což zřejmě znamená 4 tuny. Pro půlroční přelet by snad stačilo zrychlení cca 0.5 mm/s2, takže hmotnost tahače (i s nákladem) by mohla být až 10 tun pro příkon 200 kW. Jednotková hmotnost solárních panelů by přiom musela být menší než cca 10 kg/kW (to je sice náročné, ale mělo by to jít už dnes postavit [přepočty z ISS nejsou vhodné, protože tam je třeba s tím moc hýbat a v nosnících jsou navíc akumulátory pro pokrytí spotřeby ve stínu Země]).

Pro tahač o hmotnosti cca 100 tun by byl příkon 200 kW moc malý. S příkonem 200 kW a Isp cca 50000 Ns/kg se prostě nedá v rozumné době hmotnost 100 tun rozpohybovat na dostatečnou rychlost (byly by třeba roky zrychlování).

Myslím, že pro VASIMR (ale třeba i pro iontové motory) je hlavním problémem dostatečně silný a lehký zdroj elektrické energie (měl by mít jednotkovou hmotnost hodně pod 10 kg/kW [včetně chlazení pro odvod odpadního tepla z elektroniky a motoru]).

"Myslím, že pro VASIMR (ale třeba i pro iontové motory) je hlavním problémem dostatečně silný a lehký zdroj elektrické energie"

je to ako kvadratúra kruhu..
buďto zo sebou vliec kvantum chemického paliva, alebo ažký výkonný zdroj energie..
"trolejové vedenie".. bolo by riešením nevliec zo sebou ten zdroj energie?
nejaký jej dia¾kový transport.. stacionárna elektráreò čo by na dopravný prostriedok energiu posielala laserom alebo mikrovlnami

Jadrový reaktor je asi najlepšie a dokoncana vykúšané riešenie. Rusi v 80-tych rokoch testovali reaktor TOPAZ na dvoch družiciach KOSMOS . jeden pracoval asi rok. Samozrejme tie reaktory nemali výkon dostatočný pre VASIMR.Ale to bolo pred 20-timirokmi.

[quote]"trolejové vedenie".. bolo by riešením nevliec zo sebou ten zdroj energie?
nejaký jej dia¾kový transport .. stacionárna elektráreò čo by na dopravný prostriedok energiu posielala laserom alebo mikrovlnami[/quote] Přesně o to se přece snaží solární články. Primárním zdrojem energie je v tomto případě Slunce (které nevlečeme sebou) a solární články jsou vlastně jen přijímačem/převodníkem té "dálkově dodávané energie". Obávám se, že lasery nebo mikrovlny ten "přijímač/převodník" moc nezmenší ani nezlehčí. Snad by mohl pomoci nějaký jiný způsob přeměny slunečního záření na elektřinu (např. lehká fóliová zrcadla a následná tepelná konverze v klasické turbíně/generátoru nebo něco podobného [možná to ale i tak nakonec vyjde moc těžké a neohrabané]).

Je zřejmé, že jaderné zdroje vypadají pro potřeby elektrických pohonů vhodněji, ale i ty mají pořád dost problémů a omezení (např. i Martinem výše zmiòovaný reaktor/generátor SAFE-400 dává 100 kW elektřiny při vlastní hmotnosti 1200 kg, takže pořád má jednotkovou hmotnost 12 kg/kW, což je na hranici použitelnosti [ale určitě to už použitelné je ... pro dlouhodobější lety, trvající desítky měsíců až několik roků]).

Všetky jadrové reaktory majú jeden spoločný problém - ako to rozumne uchladi. Nikde som nenašiel, aký tepelný výkon dokážeme pri súčasnej technologii vyžiari z 1m2 plochy chladičov.
¼ahko sa totiž môže sta, že potrebná plocha chladičov napokon výjde obdobná ako plocha slnečných panelov s rovnakým výkonom - a chladiace krídla budú najmenej 2 krát, ale skôr až 5 krát ažšie, ako slnečné panely s rovnakou plochou.

[quote]solární články jsou vlastně jen přijímačem/převodníkem té "dálkově dodávané energie"[/quote]

Jde ovsem o konkretni parametry. Slunecni energie je docela "ridka", jen 1.3kW/m2 u Zeme coz znamena velke sberne plochy a tedy vaha clanku, podpurne konstrukce, tenzor setrvacnosti takoveho velkeho kramu, rusive momenty blizko planety apod.

Rizeny laserovy nebo mikrovlnny svazek muze dat (mozna) vetsi hustotu. Asi by k tomu bylo treba zarizeni rozmerove vetsi nez radar v Brdech (cca 1MW vykon, 63 dB zisk).

Nejsem si uplne jisty, ale myslim, ze prijem mikrovln muze mit podstatne vyssi ucinnost nez "prijem" v pasmu 500nm.

[quote]Jaderné zdroje vypadají pro potřeby elektrických pohonů vhodněji, ale i ty mají pořád dost problémů a omezení (např. i Martinem výše zmiòovaný reaktor/generátor SAFE-400 dává 100 kW elektřiny při vlastní hmotnosti 1200 kg, takže pořád má jednotkovou hmotnost 12 kg/kW, což je na hranici použitelnosti [ale určitě to už použitelné je ... pro dlouhodobější lety, trvající desítky měsíců až několik roků]).[/quote]

Problem takovych koncentrovanych zdroju je TEPLO, strasne kilowatty odpadniho tepla, ktere neni kam davat a vyzaduje rozmerne radiatory. U spionazni radarove druzice se to asi snese, ale tam, kde jde o vahu?

RTG ma malou ucinnost a topit reaktorem pod nejakym kotlem a vyuzivat tepelny cyklus znamena take nutnost co nejlepsiho chlazeni...

http://web.archive.org/web/20050321055406/http://www.spacetransportation...

Vřele doporučuji. Hlavně kvůli fotkám z experimentů. Reaktor krásně žhne... :D

BTW, ještě že tu máme archív... :(

"Dobry reaktor" by mohol vediet lietat.
Miesto spalovania ohrievat cramjet elektricky by mohlo dat jednostupnovy stroj. (samozrejme plus motor na rozbeh) :D

[quote]...Nikde som nenašiel, aký tepelný výkon dokážeme pri súčasnej technologii vyžiari z 1m2 plochy chladičov. ... [/quote]
Vo vakuu takmer ciernu plochu spocitas lahko a v tom okamihu uz zalezi len na zvolenom tepelnom spade na akom ma reaktor pracovat.
Efektivna plocha radioatora na pomer vykon/hmotnost bude zavisiet od pomoru stvrtej mocniny teplot a ln hmotnosti.
Nepochybujem, ze s tym nemas problem :D

A neznamou je prave vystupna Teplota z reaktora a konstrukcne cislo chladica. A tam stoji a pada otazka efektivneho chladica.

[quote]http://web.archive.org/web/20050321055406/http://www.spacetransportation...
[/quote]

Moooc pekna prezentace. Zda se, ze technologie radiatoru a heatpipes celkem pokrocila :)

Chlazení reaktoru musí jít dvěma směry. Ten první je účinnost. Při účinnosti 20-25% je takový reaktor opravdu neefektivní. účinnost se nejlépe zvedá teplotou média a technologií přeměny. To že s takovou efektivitou nemají USA zkušenosti, neznamená, že je nemá nikdo. Francouzi, Kanaďané a hlavně Rusové mají rozsáhlé zkušenosti s chlazením pomocí tekutého kovu (vysoké teploty). Rusové mají dokonce rozsáhlé zkušenosti s plazmovými MHD jako pulzními zdroji energie (rakeotvý motor+MHD). Takže technologie zvyšování účinnosti jsou a vcelku bez vyšších nákladů by jsme se mohli dostat k 60%, s podstatně vyššími náklady i k 80% (přeměny Wt -> We).

Druhým směrem je teplota chladičů. To co potřebujeme je v podstatě plyn, který by umožòoval k horkému primárnímu okruhu (800-1200K) ještě zvýšit teplotu chladiče až k 2000K. Pak Vám na uchlazení 1MW postačí necelé 4 metry čtvereční wolframového radiátoru.
Zatím o jediný mně známý "plyn", který by byl použitelný je "studená" plazma. Ovšem lidé znalí by vám vysvětlili, proč zrovna plazma se jako chladič nehodí. A jiné plyny, např vodík (má docela solidní měrnou tepelnou kapacitu) - při těchle teplotách dělá psí kusy (je korozivní a málo hustý).

Předpokládám, že díky rozjezdu FBR reaktorů se během následujících 10ti let notně pokročí v efektivitě a chlazení vpřed. Ovšem to stále neřeší situaci. Jaderný reaktor vyniká spíše vytrvalostí než výkony. Pro špičkové výkony nutně potřebujeme vysoký výstupní výkon, takže bez pokroku v supravodičích a SMES se projekty jako VASIMR moc nehnou.

nemal si v umysle chladit medium v chladici o vyssej teplote ako je vystupna teplota z primaru?

btw. vzhladom k velkosti chladicu som predpokladal nutnost obetovat TD ucinnost. Aj pri nizkej ucinnosti by bolo realne dostat sa pod 10kg/kWe

[quote]
Předpokládám, že díky rozjezdu FBR reaktorů se během následujících 10ti let notně pokročí v efektivitě a chlazení vpřed. Ovšem to stále neřeší situaci. Jaderný reaktor vyniká spíše vytrvalostí než výkony. Pro špičkové výkony nutně potřebujeme vysoký výstupní výkon, takže bez pokroku v supravodičích a SMES se projekty jako VASIMR moc nehnou. [/quote]

Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie?

[quote]Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie? [/quote]

Co mi uvízlo v paměti je info, že záleží na velikosti - čím větší naakumulováná energie, tím větší průměr. A jukl jsem rychle na
[url]http://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_magnetic_energy_storage [/url]

[i]To achieve commercially useful levels of storage, around 1 GW·h (3.6 TJ), a SMES installation would need a loop of around 100 miles (160 km). [/i]

[quote][quote]Ked uz spominame SMES, toto by mohla byt zaujimava technologia pre kozmonautiku, nakolko ta so superchladnymi palivami bezne pracuje. Ake su teoreticke obmedzenia SMES co sa tyma maximalnej kapacity uskladnenej energie? [/quote]

Co mi uvízlo v paměti je info, že záleží na velikosti - čím větší naakumulováná energie, tím větší průměr. A jukl jsem rychle na
[url]http://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_magnetic_energy_storage [/url]

[i]To achieve commercially useful levels of storage, around 1 GW·h (3.6 TJ), a SMES installation would need a loop of around 100 miles (160 km). [/i] [/quote]

neviete ci je to dane fyzikalne alebo technologickym obmedzenim?

Je to dáno především dvěma parametry, proudem(resp. hustotou proudu v supravodičích, což je obecný problém) a poloměrem zařízení. Jde to vidět i přímo ve vzorci:
[img]http://upload.wikimedia.org/math/9/6/1/9612f0607cf03fcf47aa460dc40941bf.png [/img]

M:

Ano měl jsem a mám v úmyslu chladit vyšší teplotou, než je teplota primáru a než mě osočíš, že vymýšlím perpetum mobile 2 řádu, pak věz že, takový "obcházeč" termodynamické zákonosti máš na 99% doma, je to lednička :-)

SMES a supravodiče.

Nutná velikost SMES nesouvisí s hustotou proudu v něm. Supravodič dokáže pojmout až obskurní proudové hustoty. Problém je generované magnetické pole (které je na proudové hustotě nezávislé). Zhruba někde kolem pouhých 7-10 Tesla klasické supravodiče ztrácejí svou supravodivou schopnost. Reší se to právě nutnou velikostí, jinými typy supravodičů (zejména keramické jsou odolnější) a nebo geometrickým rozvrstvením polí tak, aby se pole superponovala do nulové magnetické intenzity v místě vedení supravodičů.

To poslední řešení je nejefektivnější, ale v pozemských podmínkách nejnáročnější. V podstatě každý materiál použitelný pro obalovou a nosnou (ta je ve vesmíru v podstatě zbytečná) část supravodičů v SMES ovlivòuje (zesiluje či zeslabuje) magnetické pole jak svým tvarem, tak svým složením. Aby se dala superpozice vůbec spočítat, je nutné vyžadovat nejen mimořádnou materiálovou a konstrukční přesnost u samotných supravodičů, ale bohužel i u nosné a obalové části, protože jen tak se dá snížít počet potřebných numerických výpočtů na spočitatelnou mez (analytické řešení takového pole neexistuje).

To je důvod, proč zatím váš elektromobil s dojezedm 10000 km na 10 minutové "natankování" ještě stále nestojí ve vaší garáži. To je důvod, proč nelze jet podmořským vlakem z Lisabonu do Newyorku za 3 hodiny. A to je důvod, proč supravodiče neovlivòují náš denodení život. To a ještě cena těch vzácných prvků, které vysokoteplotní supravodiče 3. řádu tvoři :-)

V každém případě, pro kosmické využití by se SMES dal vyrobit snáze, protože ultra nízké teploty (do 20 K) nejsou zas takový problém, obalová část a zejména nosná konstrukce v podstatě nemusí existovat. Ovšem vyžadovalo by to geometricky uspořádat danou "cívku" až na orbitě a taktéž ji tam nabít.

Jinak abych navnadil na hlavní parametr, tedy kapacitu takového zařízení. Při svém studiu na ZČU jsem se setkal s docela podrobným návrhem vyrovnávací "elektrárny" pro vyrovnávání výpadků a špiček v ČEPSu. Při rozměrech 20x15x3 metry a hmotnosti necelých 200 tun byla kapacita vyrovnávače něco málo přes 4000 MWh (=2 hodiny provozu Temelína). Samozřejmě nejdůležitější část oné práce, tj. potřebných výpočtů pro potřebné superpozice polí je nedodělaná a ještě pár let (možná desítek) zůstane, anýbrž tehdejší superpočítač na ZČU, Kerberos tuším, na to potřeboval hooodně moc miliónů let :-)

Martin Kostera:
1GWH na smyčku o délce 160 km je přesně ten problém s oním kritickým magnetickým polem. Samořejmě pro kosmické použití by se to paradoxně dalo řešit i takto rozměrnými smyčkami. Pokud budou tvořeny např. milimetrovým drátem (mělo by to stačit), pak hmotnost takové smyčky by byla řádově v tunách.

Yamato:
Je to fyzikální omezení.

Mimochodem, SMES s geometricky orientovým polem by se dal použít zároveò jako pohon. Pakliže si pro zjednodušení představíte cívku, jejíž celkové geometrické uspořádání bude válcové, tak aby podlé rotační osy daného válce bylo pole netlumené a směrem k jednotlivým smyčkám cívky by se vzájemnou superpozicí tlumilo, pak by v ose nyblo nic jiného než silná elektromagnetická tryska. Stačilo by pak do tohoto prostotu nahnat např. ionizovaný plyn, plazmu či jinou feromagnetickou látku (např, tekuté lithium, sodík apod), fungoval by tento smes zároveò jako motor.

Nabíjení takového motoru by pak bylo možné pomocí jaderných reaktorů, či slunečních elektráren přímo na orbitě. A nebyla by tedy nutnost tahat s sebou jaderný reaktor či fotovoltaické články. A pakliže by se taková "elektrárna" umístila i na orbitu cílové planety (Marsu), mohla by se rychlost už tak rychlé lodi ještě zvednout o cca 40%. Doba nabíjení by přitom zejména u Země nebyla na překážku.

Zaujímavé veci.

Ale bude tam nieko¾ko "ale"
- smyčka milimetrového drôtu o priemere 160km (je to len 0,4m3!) by sa asi dala vyrobi a možno aj stabilizova (rotáciou? - čo na to odstredivá sila a pnutie?) - lenže supravodiče je treba nejak chladi :( (aspoò nateraz), takže hmotnos systému celkom významne vystrelí hore

- čo bude s takouto smyčkou robi zemské a medziplanetárne/slnečné magnetické pole?

[quote]Ano měl jsem a mám v úmyslu chladit vyšší teplotou, než je teplota primáru a než mě osočíš, že vymýšlím perpetum mobile 2 řádu, pak věz že, takový "obcházeč" termodynamické zákonosti máš na 99% doma, je to lednička :-) ... [/quote]

(mam dve :D)
Zrejme mas na to pripravenu nejaku fintu, ale ja zatial neviem prist na to, kde vezmes dalsi zdroj na prevod energie...

[quote]Martin Kostera:
1GWH na smyčku o délce 160 km je přesně ten problém s oním kritickým magnetickým polem. Samořejmě pro kosmické použití by se to paradoxně dalo řešit i takto rozměrnými smyčkami. Pokud budou tvořeny např. milimetrovým drátem (mělo by to stačit), pak hmotnost takové smyčky by byla řádově v tunách.[/quote]

Pořád žiju v domnění, že vysokoteplotní supravodiče ten problém s hustotou mají... :o
Ale jinak dík za upřesnění. Intenzitu mg. pole a rozpad supravodivosti jsem zapomněl...

[quote]...- čo bude s takouto smyčkou robi zemské a medziplanetárne/slnečné magnetické pole? [/quote]
Naco vam je Vasimir s takym tetherom ?

[quote][quote]Ano měl jsem a mám v úmyslu chladit vyšší teplotou, než je teplota primáru a než mě osočíš, že vymýšlím perpetum mobile 2 řádu, pak věz že, takový "obcházeč" termodynamické zákonosti máš na 99% doma, je to lednička :-) ... [/quote]

(mam dve :D)
Zrejme mas na to pripravenu nejaku fintu, ale ja zatial neviem prist na to, kde vezmes dalsi zdroj na prevod energie...

[/quote]

Presne tak - lednicka vytvari rozdil teplot a je nutne proto do toho invetsovat energii - je proto v ni kompresor.
Proste 2 termodynamicky zakon se neda osidit.

A jeste uciinost reaktoru jako tepleneho stroje je presne dana dle Carnotův cyklus.
Odkaz na nej:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Carnot%C5%AFv_stroj
Pak jeste neco navic MHD generator - ale neni to zase tolik.

A chladnickou si nepomuzete - co ziskate vyssi uciinosti ztratite a to jeste o neco vic v kompresoru te chladnicky.
Jinak by to jiz davno bylo soucasti kazde jaderne elektrarny - ta ma proste mnohem mensi teplto vystupni vody nez klasicka tepelna elektrarna !!!

[quote][quote]...- čo bude s takouto smyčkou robi zemské a medziplanetárne/slnečné magnetické pole? [/quote]
Naco vam je Vasimir s takym tetherom ? [/quote] Chcel so upozorni skôr na problém s manévrovaním - obrovská smyčka má prakticky zanedbate¾nú tuhos, takže magnetické polia by s òou mohli nepekne zacviči.
Ale napísal si slovo... Tether... Ko¾ko energie by sa dalo získa z takejto smyčky alebo vlákna?

[quote]Zaujímavé veci.

Ale bude tam nieko¾ko "ale"
- smyčka milimetrového drôtu o priemere 160km (je to len 0,4m3!) by sa asi dala vyrobi a možno aj stabilizova (rotáciou? - čo na to odstredivá sila a pnutie?) - lenže supravodiče je treba nejak chladi :( (aspoò nateraz), takže hmotnos systému celkom významne vystrelí hore

- čo bude s takouto smyčkou robi zemské a medziplanetárne/slnečné magnetické pole? [/quote]

Velmi vhodný dotaz. Rozdíl magnetických potenciálů Zemského pole na takové ploše, (tvořené smyčkou o průměru 160 km) je nezanedbatelné a asi si to spočítám. Ale můj předběžný odhad je, že magnetické přitažlivé síly mezi jednotlivými protilehlými úseky smyčky by měly dostatečně Zemské pole kompenzovat, aby magnetické pole Země (má velmi malou intenzitu, pakliže si to správně pamatuji několik desítek uT) překonalo mechanickou případně rotační stabilizaci takové smyčky. Na samotné supravodivé vlastnosti materiálu smyčky pak bude mít zcela určitě zanedbatelný vliv.

Co se týče tepelné ochrany - pokud použijeme jednostrané sínění (tenkou zlatou fólii) po celém obvodu smyčky, pak by to snad na udržení teploty pod 100 K (zvládají ještě nekeramické supravodiče) mohlo být reálné i bez aktivního chlazení?

Napadla mne však ještě jedna dost nepřijemná vlastnost - sluneční vítr by na takovou smyčku indukčně působil. asi jako na sluneční plachtu. Osa smyčky by teda nezbytně nutně musela být kolmo na směr slunečního větru. Teda za předpokladu, že bysme to jako plachtu nechtěli využít (než začnou místní plachtaři jásat, upozoròuji, že tah by odpovídal odhadem procentům tahu plachty např. ze zlata).

Co se týče chlazení, jde o princip tepelného čerpadla (tepelný výkon na vstupu je podstatně nižší než na výstupu).

Musíte si uvědomit, co přesně chcete. Samořejmě, že energeticky efektivnější je mít obří chladiče jako jsou na jederných elektrárnách. Navíc teplota vody je striktně omezena. Od určité teploty (nechce se m ihledat, ale je to možná 370 stupòů) už ji neudržíte v kapalném stavu za žádného použitelného tlaku. To tekutým kovům horzí až při velkých teplotách.

Nicméně, nutnost použití ledničky v kosmu na chlazení reaktoru vychází z toho, že musíte sledovat celkovou energetickou bilanci lodi. Ta je dána E=1/2mv2. A pro nás je klíčové co nejnižší m, protože ze zákona hybnosti víme, že čím blíže si jsou hmotnosti lodi a paliva, tím vyšší vchar dosáhneme.

Tedy zejména na kosmické lodi, je třeba mít radiátory co nejlehčí a tím automaticky nejmenší (polymery které by trumfly wolfram, titan v koefecientu sálavosti a zejména Tmax zatím neexistují). Naštěstí to není tak velký problém, protože vyzářený výkon roste se 4 mocninou teploty povrchu radiátoru, takže zvýšený povrchové teploty o 10% má za následek zvýšení radiačního výkonu na jednotkovou plochu o téměř 50%.

Tedy ano - u jaderných elektráren takové řešení nemá smysl, protože vysoce účinného chladiva je všude dost a dost. Ale ve vesmíru tomu tak už není. A účinnost MHD roste s rozdílem teplot ohřívač-chladič trochu jinak než u klasického vodního cyklu, protože MHD s použitím supravodivých cívek (docela oříšek vedle sebe 1000K a 10K) je sám o sobě solidní chladič a nikoliv jen stroj přeměny energií jako např. turbína.

Jsem se do toho trochu zamotal, tak snad mně pochopíte.
Mimochodem, Carnotův cyklus - neplatí jen pro práci plynu? [Upraveno 13.3.2010 cernakus]

Prostě se vyplatí médium "předehřát", aby radiátor více svítil, než táhnout s sebou tak velké radiátory o menší teplotě...
Ostatně o tom se v souvislosti se SAFE-400 taky mluvilo. Malý radiátor o vysoké teplotě, který by doslova žhnul.

[quote]Prostě se vyplatí médium "předehřát", aby radiátor více svítil, než táhnout s sebou tak velké radiátory o menší teplotě...
Ostatně o tom se v souvislosti se SAFE-400 taky mluvilo. Malý radiátor o vysoké teplotě, který by doslova žhnul. [/quote]

Čím je médium a radiátor teplejší, tím je nižší účinnost termodynamického cyklu a větší potřebný chladící výkon. Kdybychom dokonce pracovní látku termodynamického cyklu následně přihřívali chladícím čerpadlem, potřebujeme k tomu ještě daleko více energie než jen tu energii tepelného rozdílu - tedy ještě dramatičtější snížení účinnosti. Tady se toho moc vychytračit nedá.

Nejprůchodnější se mi jeví zvyšování poměru vyzařovací plocha chladiče ku hmotnosti chladiče.

Jo, to jsem si taky myslel. Ale pokud o tom uvažovali hlavy pomazané v případě těchto reaktorů...? :)

Jen mě brain stormingově napadá zlepšováček u chladičů, optimální je velká plocha s maličkou hmotností, tedy chlaboučká horká fólie či dokonce vlákno. Když tím ale ženeme kapalné chladivo, znamená to prudký vzrůst odporu potrubí. Tak proč to nedělat opačně?

Tekuté médium by se chladilo tím, že se jím protahují fólie, které z něj odnáší teplo, a pak se protahují venkem, kde teplo vyzáří, než se vrátí do fóliového chladiče kapaliny. Normální pásový dopravník na teplo. :P

[quote]Jo, to jsem si taky myslel. Ale pokud o tom uvažovali hlavy pomazané v případě těchto reaktorů...? :) [/quote]

Radiator nahriaty do tmaveho ziaru moze byt cca 850°K na vystupe.
Takze reaktor by pracoval na teplotnom spade napr. 850/1300.
Co s pohladu TD ucinnosti je bieda, ale napriek tomu z pohladu kW/kg moze byt celkovy system efektivny.

btw. ce, pokial chces trvat na chladnicke, tak navrhni teplotu vstup/vystup pre reaktor a chladic. absurditu navrhu uvidis sam.

"Mimochodem, Carnotův cyklus - neplatí jen pro práci plynu?"
Myslim ze plati naprosto vzdy - jsem presvedcen, ze to s pracovni latkou nema nic spolecneho a pracuje to takto vzdy.

Radeji jeste doplnim jednu poucku:

Žádný tepelný stroj pracující mezi dvěma teplotami nemůže mít vyšší účinnost než Carnotův stroj pracující mezi stejnými teplotami.

A i pokud pouzijete kov misto plynu je to tedy totez.

Jde pouze o to, ze se muzete co nejvic priblizit teto teoreticke ucinnosti dane fyzikou - a tedy vhoudnou pracovni latkou se ji snazite co nejvice priblizit.
I spalovaci motor jak jsem by sam nedavnou poucen je rovnez tepelny stroj a tudiz i jeho ucinnost muze se tedy maximalne prblizit teto ucinnosti.

[quote]Tekuté médium by se chladilo tím, že se jím protahují fólie, které z něj odnáší teplo, a pak se protahují venkem, kde teplo vyzáří, než se vrátí do fóliového chladiče kapaliny. Normální pásový dopravník na teplo. :P [/quote]

Nejdriv jsem to nepochopil.. proc ale protahovat folii kdyz lze protahovat chladici kapalinu? Kapalina absorbuje teplo ktere se nekde vyzari nez se zase vrati k dalsimu absorbovani tepla.

[quote]Radeji jeste doplnim jednu poucku:

Žádný tepelný stroj pracující mezi dvěma teplotami nemůže mít vyšší účinnost než Carnotův stroj pracující mezi stejnými teplotami.

A i pokud pouzijete kov misto plynu je to tedy totez.

Jde pouze o to, ze se muzete co nejvic priblizit teto teoreticke ucinnosti dane fyzikou - a tedy vhoudnou pracovni latkou se ji snazite co nejvice priblizit.
I spalovaci motor jak jsem by sam nedavnou poucen je rovnez tepelny stroj a tudiz i jeho ucinnost muze se tedy maximalne prblizit teto ucinnosti.
[/quote]

Otázkou zůstává, je MHD tepelný stroj v Carnotově definici? Co třebas hypotetický termonukleární reaktor uzavřený v elmag poli. Teplo generované reakcí roztahuje magnetické pole, které samo umístěné v jiném magnetickém poli koná práci. účinnost přeměny teplo-elektřina v připadě hypotetického elmag pole (či grav. pole) schopného zachytit vešekeré částice (vč. neutronů) se pak nekonečně blíží k 1, tedy nesrovnatelně účinější než nějaký parní stroj myšlený Carnotem.

Domnívám se (by jsem jeho dílo nečetl), s ohledem na období jeho života, že Carnot tepelným strojem myslel jen a jedině stroj s plynem (nikoliv obecnou tekutinou či dokonce kapalinou). Ostatně kapalina (tekutý kov), jako prakticky nestlačitelné skupenství, v samotném cyklu přeskakuje 2 děje ze 4, už to je relativně zajímavé.

[quote]...Otázkou zůstává, je MHD tepelný stroj v Carnotově definici? Co třebas ... [/quote]
Hrubo povedane
Akymkolvek krokom energiu stracas.
Od cias velkeho tresku (ak bol :D )
cely vesmir hlada svoju energeticky najvyhodnejsiu / najstabilnejsiu polohu.
Cokolvek vykonas, stracas, stracas, stracas.

Je jedno, aku cestu zisku energie zvolis, ale zisk je rozdiel, medzi zaciatkom a koncom. Len cestu musis zvolit, co najefektivnejsiu, lebo pri kazdom kroku stracas, stracas, stracas.

OT, pouze pro úplné začátečníky v přírodních vědách:
To, co tu tak hezky výstižně a bez jediného vzorce Martin Jediný napsal, je základním principem všech jevů ve vesmíru: Při každém procesu či souhrnu procesů vzroste hodnota veličiny zvané entropie. Entropie je nazývána jako míra neuspořádanosti systému. Pokud by její hodnota neměla pro nějaký soubor jevů vzrůst, tyto děje neproběhnou. Celý vesmír směřuje k homogennímu, všude stejně studenému popelu. ;) Cesty jsou různé, jedna z nich dokonce vede obskurní oklikou přes živé organismy, nikdy ale proti tomuto směru. ;) [Upraveno 17.4.2010 MIZ]

konečne aj nejaká dobrá správa
http://teckacz.cz/index.php?clanekid=1017
"Podle některých zdrojů by mohly solární články na bázi nanosloupků až 10x levnější, než solární články z krystalického křemíku. Princip je známý už minimálně rok - ale za tu dobu došlo ke zvýšení efektivity pohlcení světla z 85 na 99%. Zní to neuvěřitelně, ale Univerzita v Berkeley se mi jeví jako docela seriózní zdroj informací."
"starší" článok
http://www.osel.cz/index.php?clanek=4887
[img] http://www.osel.cz/popisek.php?popisek=14030&img=1266336596.jpg[/img]

nová technológia by už umožnila, skríži cenu a skladovate¾nos tzv tenkovrstvých článkov (možnos ich zrolova), s vysokým výkonom, čo by nemalo význam len v bežnom živote, ale konečne by spravilo vasimr realizovate¾ným a vhodným na bežné využitie v praxi

Pages