Category: энергетика

Category was added automatically. Read all entries about "энергетика".

К 100-летию ЦАГИ: "А мы тебе не верим, траля-ляля-ляля, а мы тебя проверим, траля-ляля-ляля..."

Так как вчерась был День Энергетика, то вспомнилась старая история: в 20-30-е годы ЦАГИ участвовал в работах по ДнепроГЭСу. Работа была сложная, и периодически возникали проблемы, требовавшие участие "науки"... Например, доработка решеток, задерживающих мусор перед входом в гидроагрегат, позволила снизить их гидродинамическое сопротивление в четыре раза.
Canal1
Сооружение модели "эстуария" ДнепроГЭСа в ЦАГИ

Наиболее сложная проблема возникла с выбором гидротурбин: плотина была одной из крупнейших в мире, в котором начиналась Великая депрессия, и с предложениями о поставке турбин выстроилась целая очередь желающих. Неожиданно выяснилось, что КПД гидроагрегатов практически всеми "участниками регаты" взяты с потолка - никаких научных методик определения не было. В результате ЦАГИ и получила заказ на разруливание ситуации (слово "гидродинамика" в названии организации есть? ну и вперед и с песней!). Сначала была разработана теория, а потом методика проведения испытаний гидротурбин. Потом был построен стенд, на котором модели турбин претендентов проходили испытания. В результате оказалась забавная вещь: КПД гидротурбин восьми участников конкурса оказались одинаковыми - 88%, и лишь американцы из "Ньюпорт ньюс" показали КПД в 92% (волшебное слово, наверное, знали). Соответственно американцы и выиграли конкурс...

122-мм пушка А-19 и Саяно-Шушенская ГЭС: что общего?

Relson3.jpg
Опытная установка на носу китайского корабля, о которой речь

Текст Анатолия Сорокина

Правильный ответ от Капитана Очевидность: «родиной» этих материальных объектов был СССР. Но с точки зрения сэра И.Ньютона, а также гг. Лагранжа, Гамильтона и Максвелла, заложивших основы классической механики и электродинамики, получаются весьма интересные выводы.

Из школьного курса физики нетрудно рассчитать, каковы же должны быть параметры истинно арийского электромагнитного аналога 122-мм пушки А-19, в котором снаряд массой m = 25 кг разгоняется до скорости V0 = 800 м/с по «рельсе» длиной L = 4,6 м (ровно длина нарезной части ствола реально существующего порохового орудия) только за счёт энергии электромагнитного поля. В неплохо соответствующем физическим процессам при выстреле предположении, что движение снаряда является равноускоренным, имеем:

L = at2/2, V0 = at    =>   L = V0t/2  => t = 2L/V0

где t – время движения снаряда в канале ствола / по рельсе;
      а – ускорение снаряда.
Подставляя числовые значения, получаем: t = 0,0115 c, a = 69565 м/с2, перегрузка в 7091 «g». Несмотря на эффектное значение последней (оно еще как нужно для расчета прочности лафета, в т. ч. и электромагнитного орудия – III закон Ньютона ещё никто не отменял), нас более интересует время t, поскольку через него можно вычислить мощность P, которая требуется для разгона снаряда до указанной скорости с кинетической энергией Е:

P = E / t = mV02/2t

Все числовые значения физических величин известны и, voilá, P = 695652174 Вт ≈ 700 МВт. И это делает заряд массой всего лишь в 6,82 кг с КПД около 20–25%. А чтобы обеспечить непрерывную работу «рэйлгана» со скромными по сегодняшним меркам параметрами 122-мм пушки А-19 нужны два турбогенератора от Саяно-Шушенской ГЭС (ибо мощность каждого из них 640 МВт). Дальше можно было бы и не продолжать. Большой адронный коллайдер, занимающийся ускорением материальных объектов до кинетической энергии летящего комара, «кушает» электроэнергию от станции мощностью в несколько сотен МВт, причем его длина ствола (если развернуть круговые траектории частиц в его тоннеле) составляет десятки, если не сотни или тысячи километров.

Интересен вопрос о коммутации токов в ускорительном устройстве рэйлгана с параметрами А-19. При характерном для сегодняшнего уровня силовой энергетики напряжении U = 500 кВ (на кораблях не применяющемся!) ток будет I = P/U = 1400 А. На электростанциях и подстанциях нагрузку, потребляющую такой ток, вводят плавно в течение десятков секунд с помощью габаритных электромеханических «рубильников» в атмосфере гексафторида серы, чтобы избежать дугового разряда. Да, в последнее время достигнуты успехи и в полупроводниковых коммутирующих сильноточных устройствах, но для военной сферы они являются дорогими и недостаточно надёжными, всё также требующими тепличных условий в габаритных помещениях.

Посему на китайском военном корабле может быть всё что угодно – новое пороховое орудие, экспериментальная электротермохимическая артсистема, ракетная пусковая установка, даже лазер мощностью в десятки киловатт или излучатель для создания электромагнитного импульса, но никак не классический электромагнитный «рэйлган». Заметим, что реально достижимых параметров для него можно добиться на судне длиной около 200 м («рельса» вдоль всего борта) с ядерной энергетической установкой. Но оно кому-нибудь нужно?

Китайский БПЛА на солнечных батареях

Оригинал взят у dambiev в Китайский БПЛА на солнечных батареях


На китайских форумах появились фотографии испытательного полета  беспилотного летательного аппарата с питанием от солнечных батарей. Утверждается, что этот БПЛА разработан корпорацией CASIC (China Aerospace Science and Industry Corporation). Ранее телеканал CCTV русский сообщал о том, что в Китае разрабатывают первый беспилотник на солнечных батареях. Вес аппарата составляет 30 килограммов, размах крыльев около 30 метров.
Collapse )

Как авиастроители покоряли термояд

Уважаемый 122_mm разместил такой пост о "современном взгляде" на проблему "реакции синтеза" Они это сделают?


Управляемый термоядерный синтез (УТС) в природе - дело самое что ни на есть обычное. Ближайший пример - "звезда по имени Солнце". Хомо сапиенсы сциентикусы со всего мира тщетно, с момента провозглашения Бородой в Харуэлле идеи УТС 25 апреля 1956 года, дружно пытаются что-то подобное склепать на Земле. Но между УТС на небесах и продвигаемой идеей на Земле есть "малюсенькая" разница:

Небо: p + p = D + e+ + ve; D + p = He-3 + γ; He-3 + He-3 = He-4 + 2p
Земля: D + T = He-4 + n





Дело даже не в энергетическом выходе, а в наличии в цепи реакций на Солнце электронного нейтрино - т. е. первая и задающая остальные реакция идёт за счёт слабого фундаментального взаимодействия, которое технически на Земле реализовать для производства энергии в реакторе невозможно - нужны условия как в солнечном ядре и много-много вещества, т. к. её скорость невысока. Кроме того, Солнце является истинно безопасным реактором на УТС: если где-то чуть-чуть скорость реакции увеличится, то вследствие избыточного нагрева плотность вещества уменьшится, число вступающих во взаимодействие протонов снизится и энерговыделение вернётся к стабильному уровню. И наоборот, если где-то скорость реакции снизится, вещество охладится, станет более плотным и создадутся условия для увеличения энерговыделения - налицо идеальная отрицательная обратная связь.

На Земле в токамаке алфизики уже полсотни лет страшными ухищрениями пытаются сделать всё только на сильном взаимодействии (вместо нейтрино на выходе имеем нейтрон - кто в теме, тот знает, чем это плохо, а для безопасной в этом плане альтернативы D + He-3 кишка ещё тонка, плюс крайняя редкость гелия-3) . Для обеспечения стабильности плазменного шнура (а он принципиально неустойчив по своей природе) применяются жуткие ухищрения, которые пока ещё не привели к желаемому результату. А что это значит - в случае отказа системы управления этим шнуром он во мгновение распадётся с катастрофическими последствиями для стенок реакторной установки (поверим обещаниям, что дальше них дело не пойдёт) и резким вырубанием ТЯЭС из энергосети. Обесточивание ближайших потребителей, перераспределение и увеличение нагрузки на оставшиеся генерирующие мощности, блэкаут по целому региону... Жить в такой энергосистеме, все равно, что делать из аэродинамически неустойчивого F-117 пассажирский самолёт: отказ движка или быстродействующих элементов системы управления и всё, "нас извлекут из-под обломков...". А для аэродинамически устойчивого самолёта даже полный отказ двигателей в принципе не фатален - "планёр Гимли" Б-767 тому пример. Закладываться в энергетике на неустойчивую конфигурацию - разумно ли это?

Посему, зная талант и гениальность Физиков начала-середины XX века плюс личный юмор Бороды, поневоле задумаешься - уж не подарил ли он в Харуэлле (с согласия Смотрящих того времени, конечно) вероятному противнику заведомо нереализуемую идейку а-ля теперешний боевой лазер?! Если так, то шутка удалась - с апреля месяца её будут грызть уже седьмой десяток лет пока с не особо значительными результатами, зато сколько денег было потрачено, тратится в настоящий момент и будет тратиться в будущем.

P.S. Советская школа подготовки физиков всегда опиралась на умение, исходя из общих законов природы дать количественную оценку происходящим явлениям и процессам с точностью до порядка задействованных величин (привет из моего студенческого прошлого на РФФ ННГУ - не умеешь это делать - иди куда-нибудь ещё!). И без помощи намбер-кранчеров (а может быть и благодаря этому) плеяда наших корифеев тех лет ну не могла пройти мимо количественной оценки параметров УТС и прикидок того, что для него действительно требуется по результатам первых экспериментов. Был бы тот доклад в Харуэлле, если бы источник неисчерпаемой электроэнергии был РЕАЛЬНО досягаем, скажем, в ближайшие 10 лет?



Мне этот пост напомнил об одной годичной давности статьи на ту же тему, или как авиастроители известного подразделения "Локхид" занялись термоядом :-) Что само по себе весело :-)

Collapse )

На самом деле, кому лень читать всю статью, вся суть ее в последнем абзаце: "Мы нуждаемся в помощи и хотим увеличить свои штаты. Перед нами стоит задача общемирового характера, и мы будем счастливы возглавить работу над ней!"

Такие статьи об "очередном научном прорыве" обычно появляются на рубеже года и все они сводятся потом к фразе: "Дай денег!" :-) Но оцените "красоту игры": авиастроители, термояд, быстро, на столе!