Читайте также:
|
Принцип действия преобразователя достаточно прост. Сначала на вход в МГД – канал поступает порция топлива из нагнетателя. Топливо взрывается в результате деления ядер урана при попадании в специальную камеру, стенки которой покрыты материалом – отражателем нейтронов (бериллием). В результате, по каналу распространяется ударная волна, обладающая весьма низким электрическим сопротивлением. Так как в стенки канала вмонтированы электроды, находящиеся под напряжением ядерной установки, то по волне течёт ток. В совокупности весь процесс приводит к изменению магнитного потока через стенку канала, выходящую наружу. При наличии снаружи проводящей среды, в неё наводятся индукционные токи, которые стремятся компенсировать внешнее воздействие со стороны корабля; возникает сила, направленная на удаление аппарата из среды, именно она и создаёт тягу.
По конструкции преобразователь очень близок к взрывному МГД-генератору. Различие состоит в отсутствии магнитных цепей в составе преобразователя. Это объясняется тем, что он не является самостоятельным устройством, вырабатывающим электроэнергию. Его задача сводится к усилению энергии ядерного реактора за счёт взрыва для её дальнейшего преобразования в кинетическую энергию корабля.
Однако магнитное поле в МГД-канале присутствует; оно создаётся индукционными токами, наведёнными в среду, и может считаться внешним. Поэтому как и в случае с генератором, преобразователь совершает работу против пондеромоторных сил, действующих непосредственно на электропроводный сгусток плазмы (ударной волны). Значит движение плазмы в канале в обоих случаях должна описывать одна математическая модель.
Использование в качестве источника взрыва ядерной реакции, с одной стороны, даёт максимум энерговыделения при минимуме расходуемой массы топлива, с другой, снимает проблему недостаточной электропроводности плазмы за счёт всякого рода радиоактивности.
В результате осуществления цикла экспериментальных исследований на моделях взрывных МГД-генераторов стало ясно, что взрывной генератор обладает вполне удовлетворительными с точки зрения конкурентоспособности энергетическими характеристиками. В зависимости от конкретных условий продолжительность импульса может быть выбрана в диапазоне от 
до 
с. Устройство обладает таким важным качеством как сохраняемость, что делает возможным не только его многократное использование, но и работу устройства в периодическом режиме с определённой частотой повторения импульсов. Частота перезарядки таблеток взрывчатого вещества весом около 100 г может достигать 
Гц.
|
 | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
Рис.4. Изображение МГД-преобразователя.
Что касается системы подрыва порции топлива, то она заимствована из существующего проекта ядерного ракетного двигателя с газообразной активной зоной. На рис. 5 представлена схема реактора с газовой активной зоной и прямым потоком. Делящееся вещество и рабочее тело впрыскиваются внутрь отражателя нейтронов с одного конца камеры. В результате деления смесь нагревается и, истекая из сопла, создаёт тягу.
В принципе при применении газовой активной зоны можно использовать произвольно большие температуры. Однако на практике это не так.
Главнейшей проблемой, связанной с освоением газовых реакторов, является уменьшение потерь непрореагировавшего делящегося вещества, ввиду его высокой стоимости (примерно 15000 долл. за 1 кг).
Рис.5. Реактор ядерного двигателя с газовой активной зоной и прямым потоком.
Наш МГД-преобразователь выгодно отличается от описанного выше двигателя замкнутостью системы, что позволяет избежать потерь делящегося вещества.
Маховики
Так как в составе корабля есть элементы периодически создающие ударные волны, то для его нормальной работы неизбежно нужны стабилизаторы. Ими являются два одинаковых маховика, оси вращения которых совпадает с осью корабля и имеющие противоположно направленные векторы скорости. Создавая различие в скоростях вращения, можно поворачивать корабль вокруг своей оси. Маховики также могут использоваться как аккумуляторы энергии.
Для снижения массы маховика при неизменной степени его устойчивости необходимо увеличить скорость его вращения. Максимальные скорости вращения развивают кольцевые супермаховики.
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
Рис.6. Кольцевой супермаховик
1 – вакуумированный тороидальный корпус;
2 – узлы подвески и статора линейного двигателя.
Большой интерес представляют конструкции кольцевых супермаховиков (рис.6), разработанных американской фирмой «Radio corporation of America». В этих супермаховиках витой обод из высокопрочных материалов помещён в тороидальную камеру вращения, в которой поддерживается глубокий вакуум. Обод удерживается в камере с помощью магнитных опор в нескольких точках по периметру. В этих же точках размещены статоры линейного двигателя-генератора, сообщающие движение ротору, вмонтированному в обод супермаховика. Электромашина позволяет осуществлять как разгон обода, так и отбор мощности от него. Поскольку обод такого супермаховика лишён центра, в нём в наибольшей мере используются прочностные свойства анизотропного материала, из которого он изготовлен. В таблице 2 приведены характеристики кольцевого супермаховика из кевлара. Его линейная скорость достигает 975 м/с. При такой огромной относительной скорости отбор даже очень высокой мощности потребует весьма небольших масс электромашин.
Тороидальный корпус супермаховика лёгок, занимает минимальный объём, не требует рёбер жёсткости. Величина удельной энергоёмкости очень большая и соизмерима с таковой у лучших перспективных электрохимических накопителей. Поэтому, помимо стабилизирующей функции, маховик может быть использован как мощный накопитель энергии, причём эта энергия будет являться избыточной над энергией необходимой для стабилизации машины. А значит, её можно использовать без всякого ущерба стабильности. Она может быть использована для быстрого разгона корабля путем передачи её в виде электрического импульса на МГД-преобразователи. Этот электрический импульс также можно использовать для накачки мощной лазерной системы, которая может входить в состав машины.
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 61 | Нарушение авторских прав
