Например, для концепции замкнутого цикла двигателя с дозвуковой струей имеем пример, где диаметр камеры - 0,56 м, и интенсивное тепловое излучение позволяет "сбросить" температуру газа с ТГ = 3000 К до 2000 К буквально на длине до 0,05 м от выходного сечения камеры. А уменьшение температуры потока в 2 раза происходит на участке излучения с длиной до 0,15 м (то есть до перехода скорости звука, по крайней мере - по оси потока), с уменьшением скорости звука до 40% и уменьшением полного импульса потока. Итак, свободно движущийся динамичный поток газа интенсивно охлаждается до 2-х раз на длине участка излучения до 0,2 м, за счет подбора параметров газового потока и микрочастиц, с возможностью дальнейшего падения температуры и охлаждения потока на участке с длиной до 1 м и более [1].
Таким образом, в конце участка излучения холодный газовый поток имеет температуру ТХ, давление рХ и импульс JХ. При этом в космос излучается 40...95% тепловой энергии, оптимально - 50...80%. Полный импульс потока:
J Х = m VХ + p Х F В t ; (3)
где VХ - скорость холодного потока с сечением FВ при расходе m за время истечения t. Здесь получаем быстрое падение рГ до рХ (соответственно падению ТГ до ТХ), которое не компенсируется ростом величины сечения потока FВ, причем падение температуры в 2 раза приводит к падению скорости критической скорости на 40%. И оценка величины импульсов дает соотношение JХ ~ (0,6-0,7) JГ. Собственно, эти оценки достаточно близко соответствуют ожидаемым параметрам "тепловых сопел".
Заметим, в реальности поток газа из камеры нагрева истекает в виде конуса, так как поток в вакууме расширяется и граница потока увеличивается. Однако расширение не может идти со скоростью, большей скорости звука. При этом быстрое охлаждение центральных областей потока уменьшает в 1,5...2 раза статическое давление и стремление потока к расширению, с уменьшением и скорости звука.
Таким образом, имеем движение свободного потока газа в вакууме с изменением полного импульса потока (применение концепции "теплового сопла" для свободного потока). Возвращаясь к примеру в пункте 4, заметим, что там речь шла о потенциальной потере импульса (JГ – JХ) за счет теплового излучения с импульсом JИ из камеры нагрева. Здесь же речь идет о потере импульса (JГ – JХ) за счет теплового излучения при движении в свободном пространстве вакуума (на участке излучения) с импульсом излучения JИ. При этом движении сгустка происходит интенсивное взаимодействие физического вакуума и потока газа с излучением тепловой энергии (ТГ – ТХ) в виде волн с импульсом JИ, в результате которого поток газа теряет импульс Δ J= JГ – JХ. Иначе - в силу каких-то процессов взаимодействия поток газа передает физическому вакууму разность импульсов Δ J, и космос "съедает " эту разницу импульсов ΔJ.
Итак, здесь физический вакуум выступает в качестве реальной внешней силы на поток газа, взаимодействующей с этим потоком, пусть и весьма специфической и непонятной теоретически.
6. Теоретическая механика и внешняя среда.
6.1. Рассмотрим зависимости движения какой-либо системы.
Согласно теоретической механике, закон сохранения количества движения гласит: "Если главный вектор всех внешних сил, действующих на систему, равен нулю, то вектор количества движения материальной системы остается постоянным по величине и направлению". Именно этот закон запрещает ускорение замкнутой механической системы при использовании только внутренних сил в этой системе.
Теорема импульсов гласит: "Изменение количества движения материальной системы за промежуток времени [t0 , t] равно главному вектору импульсов всех внешних сил, приложенных к системе, за тот же промежуток времени". Таким образом, весь вопрос в наличии внешней силы (есть центральное силовое поле, есть потенциальные силы и т. п.).
Напомним и теорему Пуансо : "Всякую пространственную систему сил в общем случае можно заменить эквивалентной системой, состоящей из одной силы, приложенной к какой-либо точке тела (центра приведения) и равной главному вектору данной системы сил..." [7]. Таковы общие теоретические основы движения любой материальной системы.
6.2.Заметим, что давно известна (и испытана в реальных условиях) концепция магнитостатической тяговой системы, представляющая собой электродинамическую тросовую систему, создающую силу тяги за счет взаимодействия тока с внешним магнитным космическим полем. Имеется целый ряд проектов таких систем и конструкций (например, обзор в [1]). Подчеркнем, что во всех этих разработках магнитное поле не является источником энергии, а энергия - в узлах двигателя, и здесь магнитное поле - это специфическая внешняя среда (в которой движется КА), воздействующая на поток рабочего тела(даже в виде электрического тока) или систему двигателя. Именно взаимодействие внешней среды и рабочего тела создает силу тяги на двигатель КА, причем здесь нет никакого истечения рабочего тела из двигателя или КА в космическое пространство.
Отметим и способ создания тяги в вакууме, и полевой двигатель для КА, в котором воздействуя на вакуум сочетанием электрического и магнитного полей двигателя КА, этот вакуум искусственно деформируют в нужном направлении, создавая тем самым неуравновешенную силу тяги [8]. Отметим и гравитационные двигатели, обеспечивающие ускорение КА за счет гравитационного воздействия на КА со стороны планет. И уже десятки лет в космонавтике такое воздействие используется на практике, например, при полете к Меркурию было использовано гравитационное поле Венеры, при полете к Сатурну - поле Юпитера и т. д. [9].
Все эти примеры доказывают, что внешняя среда - космос может служить в качестве внешней силы, позволяя осуществить движение КА за счет энергии в двигателе и без какого-либо отбрасывания рабочего тела и его количества движения из системы КА.
6.3. Главный вопрос.
Возвращаясь к пункту 5.2, модели импульсного теплового двигателя со свободным сгустком газа в космосе, задаем главный вопрос: взаимодействует ли внешняя среда - космос с потоком излучающего газа, выполняя функцию внешней силы? Ответ очевиден - ДА! Здесь 2 взаимодействующих физических объекта - струя газа и внешняя среда (физический вакуум). Да, безусловно, для газа идет процесс сброса тепловой энергии, причем в виде потока электромагнитных волн с импульсом JИ, который попадает на другой объект - внешнюю среду, а это и есть передача внешней среде потока волн от струи газа. Главное - внешняя среда (космос) взаимодействует с потоком газа, принимая излучение в виде потока волн с энергией, равной сброшенной тепловой энергии (ТГ - ТХ) и импульсом JИ. Более того, внешняя среда (физический вакуум) отнимает у потока газа (берет себе) разницу импульсов ΔJ =JГ - JХ, причем ΔJ>> JИ. Тем самым, внешняя среда (физический вакуум) полностью выполняет функцию внешней силы на движущийся излучающий свободный поток газа, воздействуя на поток газа с изменением параметров потока газа!
Таким образом, модель импульсного теплового двигателя со свободным сгустком газа в космосе, с активным излучением тепловой энергии этим сгустком, с физической точки зрения не является идеальной замкнутой системой, на которую распространяется запрет на ускорение внутренними силами. В реальности имеем модель двигателя, взаимодействующего специфическим образом с внешней средой (космосом, физическим вакуумом), которая выполняет функцию внешней силы для изменения параметров сгустка газа при движении во внешней среде.
7. Модель импульсного двигателя с замкнутым циклом рабочего тела.
7.1. Рассмотрим физическую модель импульсного двигателя, использующего взаимодействие с внешней средой (физическим вакуумом), схема которого приведена на рис.3. К модели по вышеизложенному варианту в пункте 5 добавляется светопрозрачный баллон и система сбора холодного газа. Заметим, что параметры такого двигателя достаточно подробно описаны (автором)[1], здесь же рассмотрим именно физическую модель такого двигателя.
Подчеркнем, во избежание путаницы понятий, что в баллоне осуществлен технический вакуум, то есть вакуум для обычного вещества - молекул газа и микрочастиц.
Одновременно в баллоне находится и физический вакуум, который в силу свойств абсолютно идентичен по обе стороны оболочки - вне и внутри оболочки (а также в самой стенке). Для физического вакуума просто нет такого понятия, как "закон Архимеда"и нет вытеснения этого вакуума из какого-либо объема материальным телом. Оболочка баллона из обычного вещества и физический вакуум - разные типы материи и энергии, никак не взаимодействующие между собой (они просто "не видят" друг друга). Внутри оболочки (стенки) баллона - технический вакуум для молекул и атомов газа из обычного вещества. И эта оболочка (стенка) является препятствием только для таких же материальных частиц (атомов), но уж никак не для физического вакуума.
Отметим, что из камеры нагрева горячее рабочее тело истекает в технический вакуум баллона свободным газовым потоком, причем внутренний объем баллона больше объема газового потока в 10...1000 раз, а внутри баллона постоянно поддерживают вакуум. Это вводится для обеспечения свободного течения газового потока в баллоне, причем здесь исключается даже косвенное воздействие на стенки баллона.
Рис. 3. 1- источник энергии; 2 - камера нагрева; 3- запорное устройство; 4-запорное устройство; 5- светопрозрачная вакуумная камера(баллон); 6-система сбора газа; 7-вакуумный насос; 8 - емкость с рабочим телом; 9- зона излучения газового потока.
Иначе - стенки баллона находятся далеко от газового потока, никак не влияя на движение этого потока. То есть, стенки баллона не имеют никакого отношения к рабочему процессу в двигателе, и принципиально можно вообще обойтись без баллона, ограничившись истечением газа в открытый космос. Однако стенки баллона выполняют иную функцию - они не позволяют улететь в космос атомам, вылетевшим из свободного потока на участке излучения (в силу флуктуации параметров атомов). Поэтому стенки баллона все-таки нужны, а для пропускания излучения от газового потока стенки баллона выполнены из светопрозрачного материала, например, из кварцевого стекла (работоспособного при температуре более 2000 К0. А для отсоса газа из баллона установлен вакуумный насос, который обеспечивает в баллоне технический вакуум.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
