Massdomain.ru

Хостинг и домены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Безракетный запуск в космос: орбитальный магнитный трамплин

Безракетный запуск в космос: орбитальный магнитный трамплин

Продолжаем цикл статей об орбитальной инфраструктуре, в прошлой статье мы разбирались с орбитальным ускорителем, а в этой статье мы разберёмся с орбитальным аккумулятором импульса, примерно посчитаем необходимую массу магнитов, сколько нужно сжечь нефти чтобы вывести такую дорогу на орбиту и оценим возможности такого аккумулятора.

Принцип работы достаточно прост. Подбрасываем поезд на магнитной подушке вверх на высоту 400 км, для подъёма на такую высоту понадобится кинуть поезд вверх со скоростью

1,7 км/с, если это делать с помощью обычной ракеты, то при удельном импульсе 3 500 м/с понадобится сжечь 650 кг топлива на каждую тонну полезной нагрузки, для сравнения: многоразовый Falcon 9 для вывода 1 тонны на орбиту сжигает 33 тонны топлива = в 50 раз больше.

Итак, подбрасываем поезд на высоту 400 км где он встречается с трамплином находящемся на орбите и двигающимся со скоростью 7,9 км/с. Трамплин геометрически является частью окружности (четверть в данном примере). При заезде под поезд, магниты поезда начинают отталкиваться от магнитов трамплина с ускорением 9,8 м/с, но из-за кривизны трамплина, поезд не может отлететь от трамплина, потому что, когда поезд ускоряется «вверх» на 10 м/с и поднимается на 5 метров выше — дорога тоже поднимается на 5 метров и, таким образом, поезд постоянно находится рядом с дорогой и постоянно ускоряется. При этом скорость самого поезда относительно трамплина всегда будет одинаковая, постоянные магниты по сути создают абсолютное скольжение с почти нулевым трением.

Математически, всё считается по формулам центробежной силы, как если бы мы привязали поезд верёвкой к центру и раскрутили до 7,9 км/с — центростремительную силу тут создают магниты, а центробежная сила создаётся кривизной трамплина. Кстати, это бы работало и с обычной машиной на колёсах.

Движение по такой дороге на обычной машине ничем бы не отличалось от движения по Земле, кривизна дороги будет создавать искусственную гравитацию, если для удобства восприятия не учитывать естественную гравитацию, то вы бы ощущали всё тоже самое что и при езде по Земле с гравитацией 9,8 м/с — вы бы заехали на дорогу со скоростью 7,9 км/с и выехали с дороги 7,9 км/с, с той лишь разницей, что это не вы ехали по дороге — это дорога ехала под вами.

Разумеется, речь идёт о передачи импульса (постоянные магниты создают почти абсолютно упругое столкновение, КПД больше 99,99%) — вы ускоряетесь = дорога тормозит, если вы отправляетесь только в один конец, и не собираетесь возвращаться — то вам придётся оплачивать импульс, который потеряла дорога, но… если вы просто собрались слетать на Луну на пару месяцев — то по возвращении обратно вам нужно будет тормозить и проделав всё то же самое, что и при ускорении, только в обратном порядке — вы вернёте импульс трамплину — и по сути, цена такой поездки будет около нуля.

Трамплин геометрически является четвертью круга, а если увеличить его до полукруга — то скорость вылета составит 16 км/с — это уже больше третьей космической и с такой скоростью можно лететь хоть на Юпитер, хоть на Альфа Центавру.

Вы только представьте… Вы едете на мотоцикле и обращаете свой взгляд в небеса, а вверху не просто небо — там Земля, но вы не чувствуете её притяжение — вы чувствуете силу толкающую вас в другую сторону — от Земли… И вы понимаете, что вы покидаете Землю… Может быть на пару месяцев… А может и навсегда.

Читайте так же:
Можно ли сменить имя в фейсбук

Самый эффективный угол поворота — это 90 градусов, и если вы летите не на Луну, а на Марс, то вам нужен еще один трамплин — на орбите Солнца. Сначала вылетаете с орбиты Земли (11,2 км/с), и переходите на орбиту Солнца — где вас встретит второй трамплин, находящийся на точно такой же высоте как и вы (150 млн.км от Солнца) и двигающийся ровно с такой же скоростью как и вы (30 км/с) — но его орбита ретроградна — вы двигаетесь по 30 км/с лоб в лоб.

Если ускоряться без перегрузок, то радиус Солнечного трамплина составит 360 000 километров (от Земли до Луны 400 000 км), длина 565 200 км, а время поворота составит

2,5 часа. Масса магнитов на таком трамплине будет около миллиона тонн (мировые запасы неодима около 100 миллионов тонн) — в принципе, ресурсов всей Земли хватит на постройку таких дорог около каждой планеты. А главная фишка таких дорог заключается даже не в том, что они позволяют добраться до Марса за неделю, а в просто фантастической пропускной способности — транспорт двигается по дороге со скоростью 216 000 км/ч, если мы возьмём массу транспорта 1 тонну (обычная легковушка 1,2-1,5 тонны) и представим плотный поток (на каждые 20 метров 1 машина), то за секунду дорога будет запускать по 3 000 машин, а за месяц грузовой поток составит 7,8 миллиарда тонн. Как дорога массой около миллиона тонн может ускорить за месяц 7,8 миллиарда тонн? — односторонняя никак — нужен поток в 2 стороны — либо одновременный, либо по очереди. Всего одна такая дорога сможет отправить на Марс всё население Земли за 1 месяц. Да и вообще, сегодня во всём мире на кораблях перевозят 11 миллиардов тонн грузов ЗА ГОД. а дорога может поменять 7,8 млрд тонн грузов за месяц.

Из-за постоянного движения планет, круглый год такая дорога работать не сможет, стартовые окна возникают не каждый месяц, на Марс каждые 780 дней (2,16 лет), на Юпитер раз в 1,2 года (чем дальше, тем чаще). Съехать с дороги можно в любой точке, поэтому доступен огромный набор траекторий полёта и стартовые окна будут длиться по несколько месяцев.

Масса магнитов

Теперь давайте примерно прикинем массу магнитов и представим сколько нужно магнитов чтобы подвешать стоячий поезд над Землёй. Общую массу поезда возьмём 1 тонну (масса магнитов + масса всего остального = 1 тонна)

Неодимовый магнит массой 2,25 грамма может держать 1,93 килограмма при ускорении 9,8 м/с — в 857 раз больше своей массы (сила притяжения к «железу» = сила притяжения 2-х одинаковых магнитов = сила отталкивания магнитов), но это при полном соприкосновении и с нулевым зазором, при отдалении сила взаимодействия уменьшается, закон кулона говорит нам, что при увеличении расстояния в 2 раза сила уменьшается в 4 раза, хотя это для точечных зарядов и в случае с диполями по формулам всё сильно усложняется, но по результату разница небольшая.


Онлайн-калькулятор магнитов

Масса дороги

Сколько будет весить 1 метр дороги? — Зависит от длины поезда, если длина поезда будет 5 метров — то и 6 кг магнитов под поездом нужно расположить на 5 метров длины, а в каждом метре дороги будет 1,2 килограмма магнитов, но если длина поезда будет 10 метров, то эти же 6 кг магнитов нужно распределить уже на 10 метров, а в каждом метре будет уже 0,6 кг магнитов, т.е. при увеличении длины поезда (или магнитной платформы поезда) в 2 раза, масса каждого метра дороги уменьшается в 2 раза.

Читайте так же:
Можно ли дробить камни в желчном пузыре

Если выложить вышеупомянутые магниты (10 мм каждый) в 1 линию то её длина составит 26,38 метров и каждый метр такой дороги весил бы 230 грамм, но «ехать» по одному рельсу не удобно и давайте возьмем более реалистичный вариант и разложим магниты в 5 линий и округлим длину до 5 метров. Т.е. 5 рельс на дороге и у поезда магниты тоже выстроены в 5 рядов. Итак, при длине поезда 5 метров масса дороги составит 1,2 кг на метр. Какая нагрузка будет на дорогу массой 1,2 кг на метр по которой «едет» поезд массой тонну?- Зависит от скорости с которой «едет» этот поезд, и в случае с орбитальной околоземной дорогой, скорость поезда будет составлять

7 900 метров в секунду, если масса дороги 1,2 кг*метр, то масса 7 900 метров составит 9,5 тонн и поезд будет отталкивать от этих 9,5 тонн, ускоряясь на 9,8 м/с за секунду, т.е. при увеличении скорости — нагрузка на дорогу уменьшается, вернее общая нагрузка сохраняется — суммарно на всю дорогу действует нагрузка, как будто по ней едет поезд с ускорением 9,8 м/с, но локальная нагрузка уменьшается — поезд за секунду проходит 7 900 метров и каждый отдельный метр дороги ускоряет его на 0,0012 м/с.

Общая масса околоземной дороги составит

12 000 тонн — как 29 МКС (по 417 тонн), при этом масса дороги от её длины никак не зависит, если уменьшить длину дороги в 2 раза (уменьшить радиус), то увеличится и её кривизна = ускорение поезда увеличится в 2 раза = понадобится в 2 раза больше магнитов на каждый метр и масса дороги составит те же 12 000 тонн (длина уменьшается в 2 раза=плотность магнитов увеличивается в 2 раза), но при этом поезду тоже понадобится в 2 раза больше магнитов, а он в отличии от дороги короче не стал и масса магнитов у поезда увеличится в 2 раза (до 1,2% при прошлых параметрах). Т.е. от общей длины дороги — зависит масса магнитов у поезда, а от длины поезда — зависит общая масса магнитов у дороги. Поэтому с точки зрения эффективности, укорачивать дорогу смысла нет, но с точки зрения строительства — одно дело строить на орбите дорогу длиной 10 000 километров и другое дело строить дорогу длиной 2 000 км (перегрузки 5G +1G сама гравитация, о ней чуть позже, пока представим что гравитации нет).

Уменьшить массу дороги можно увеличив силу магнитов (я брал не самый сильный, да и зазор 3 мм достаточно большой), либо увеличив длину «поезда» в 2 раза до 10 метров = масса дороги 6 000 тонн и ещё уменьшить массу самого поезда в 10 раз до 100 килограмм и тогда масса дороги составит уже 600 тонн как 1,5 МКС — для грузового варианта очень не плохо, особенно с учётом максимального грузопотока, при 60 км/с было 7,8 миллиардов тонн в месяц, а при 8 км/с будет 1,04 миллиарда тонн, ещё мы уменьшили массу грузов в 10 раз — тогда 104 миллиона тонн, но в случае с Луной не нужно будет ждать стартовые окна и дорога сможет работать круглые сутки, значит 1,25 миллиарда тонн в год— по моему ни плохо для дороги массой 600 тонн (или 1200 тонн для 2-х направлений). А если строить дорогу только для грузов, то тогда и перегрузки можно увеличить хоть до 20G (масса магнитов в поезде 12%), тогда общая длина дороги составит 500 километров (

Читайте так же:
Можно ли удалить app store

320 км радиус). Что такое 20G? — ну возьмите помидорку и поставьте на неё сверху еще 20 таких же помидорок, если за 40 секунд помидорка не деформируется — значит помидорка выдерживает 20G – очень много чего выдержит 20G на протяжении 40 секунд.

Ёмкость аккумулятора и режим ускорителя

1 500 000 Дж на каждый килограмм её массы, чтобы отправить 1 кг на Луну нужно 64 000 000 Дж = в 42,7 раза больше = дорога может отправить 2,3% своей массы в 1 сторону и аккумулятор как бы «разрядится», самый эффективный способ «зарядки» — это принять ровно такую же массу грузов с Луны, но это подразумевает что на Луне уже есть заводы, отели, фермы и т.п., и для начала колонизации Луны такой способ не очень подходит. (отправлять грузы с Земли на Марс и другие планеты аккумулятор тоже может, но очень сильно падает грузопоток и придётся достраивать аккумулятор до полукруга, гораздо эффективней будет сначала отправить всё что нужно на орбиту Луны, и оттуда лететь на Марс на большой ракете (от Луны до Марса

Чтобы превратить аккумулятор в ускоритель с нуля, для начальной колонизации Луны с нуля, когда там ничего нет — понадобится источник импульса.

Один из наилучших способов накачки аккумулятора импульсом — это ускорять его с помощью солнечного паруса. У света есть импульс и при падении+отражении света на зеркало — зеркало будет получать ускорение.


Японский солнечный парус IKAROS запущенный 3 июня 2010 года

Сегодня, главным недостатком солнечных парусов является то, что они дают очень мало импульса и ускоряют очень долго (спутник на солнечном парусе будет «ускорятся» до Луны несколько месяцев), и наличие аккумулятора импульса частично решает эту проблему, потому что с точки зрения груза — полёт до Луны будет длится 5 дней, при этом с таким аккумулятором, получается, что солнечный парус сможет ускорять грузы с 0 км/с до 11,2 км/с (обычный солнечный парус может работать только уже находясь на орбите = двигается 8 км/с), а разгон до 8 км/с — это 97% топлива. К тому же при наличии аккумулятора срок службы солнечного паруса становится почти бесконечным.

  • Версия для печати
  • Страница 1 из 9
  • Перейти на страницу:

Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение Вадим Зыков » 15 апр 2014, 08:05

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение DJTreeno » 26 авг 2014, 15:29

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Имеется в виду длина поезда? От его длины зависит, сколько времени источник работает в каждой конкретной точке («эквивалентный шум»).

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение DJTreeno » 27 авг 2014, 16:29

Читайте так же:
Можно ли получить скидку

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

= l / Vпоезда). Однако уровень звука является характеристикой конкретной точки рядом с дорогой (на расстоянии 25м). То есть, если объединить два участка в один, то получится, что шум в точке увеличился (так как время прохождения по суммарному участку больше), причём явно непропорционально добавке, которая может быть довольно далеко от расчётной точки, и шум поезда на том участке пути вносит очень маленький вклад.

Мы обратимся за разъяснениями к разработчикам ГОСТа. Сделаем это по возможности быстро, но в любом случае какое-то время понадобится.

Пока могу предложить поразмышлять самостоятельно. Схема расчёта, предложенная в ГОСТе, такова: для начала определяется уровень звука в расчётной точке, после чего он корректируется на время действия. На расчетную точку действует линейный источник, который может быть представлен совокупностью точечных. Время действия каждого такого точечного источника одинаково, и вычисляется исходя из скорости и длины поезда (t = Lпоезда / Vпоезда). Это, по идее, и есть то самое tji, которое подставляется в формулу (5) ГОСТ 54933-2012 (и вводится вручную в нашей методике расчёта шума от железнодорожного транспорта).

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение DJTreeno » 28 авг 2014, 08:36

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

В ГОСТ 54933-2012 расчет снижения шума с расстоянием («из-за геометрической дивергенции») соответствует ГОСТ 31295.2-2005, в этом плане там никаких открытий нет: вы разбиваете линейный источник на серию точечных, считаете от них шум в точке. Если получаются разные результаты, в зависимости от длины, это странно, так как по мере удаления очередного элементарного источника от расчётной точки, его вклад уменьшается, а начиная с некоторого места (снижение становится более 10дБ) становится ничтожным. Можете поэкспериментировать с Эколог-Шум — от увеличения длины линейного источника уровни [практически] не меняются. В вашем случае я бы для начала обратил внимание на алгоритм получения мощности элементарного участка.

Нет, не должно быть разницы. Но надо правильно учесть непостоянность источника — он из каждой точки шумит не всё время. То есть это не источник должен быть равным поезду, а просто поправка на время действия каждой точки считается через длину поезда. При этом длина пути нигде не учитывается.

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение DJTreeno » 01 сен 2014, 16:08

это относится к формуле (7) — в методике прописано, что tl = 1 ( вот тут и скрывается что-то — возможно надо подставлять сюда другое значение).
В старом СНиП 23-03-2003 фигурирует формула (20) 10lg1/T(t10 0.1L ), учитывающая непостоянный шум — то есть по ГОСТ 54933-2012 это формула (5).
Но зависимость неверная — чем больше источник, тем выше шум. Получается если мы увеличиваем длину участка более чем длина поезда, то надо вносить поправку. Я понимаю, что разницы нет между длиной источника 10 км и десятью такими источниками по 1 км. Но вот Вам пример:
-открываем Эколог-Шум Стандарт 1
-задаем линейный источник 1 км
-выполняем расчет шума от транспортных потоков и получаем например 80дБА на 25м.
-получаем на расстоянии 1,5 км норму по шуму
-теперь берем и увеличиваем длину линейного источника до 10 км (или просто рядом поставим 10 источников по 1 км).
-пересчитываем шум от транспортных потоков (не меняем исходные) и получаем все те же 80дБА на 25м.
-теперь наша норма по шуму уже на расстоянии 3 км.
Ведь результат должен быть практически одинаковый — явно видно, что не учитывается поправка и программа воспринимает весь путь как совокупность одновременно работающих линейных источников. Вносить поправку это вариант хороший, но как это правильно сделать в методике не прописано (по сути увеличивая длину источника или группы источников необходимо уменьшать их мощность). Все таки склоняюсь к тому, что ж.д. шум надо разбивать на линейные источники, которые считаются независимо друг от друга.

Читайте так же:
Можно ли качать воду бензонасосом

Спасибо за ответы!

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Да, это действительно одна и та же формула. Она же есть (естественно) и в ГОСТ 31295.2-2005.

Сюда нужно подставить соизмеримые времена. Если поезд проезжает по отрезку два раза за три часа, и находится на этом отрезке по 20мин, то T должно быть 3 * 60, а t = 2 * 20. Вопрос только в том, что считать отрезком. Мне кажется, что это каждая точка линейного источника (в каждой из них поезд находится одинаковое время). Это выглядит логично с учётом алгоритма расчёта шума от линейного источника — он ведь разбивается на серию точечных.

Re: Расчёт внешнего шума от железнодорожного транспорта

Сообщение DJTreeno » 02 сен 2014, 08:59

Это утверждение верно для автотранспортных потоков.

Вот Вам еще пример: по ГОСТ 54933-2012 (формулы 1-4) мы можем посчитать эквивалентный уровень шума от отдельного поезда — в данном случае учитывается только скорость, т.е. источник — это поезд, а не весь ж.д. путь. Получаем 90 дБА и далее вводим поправку на непостоянный шум по СНиП 23-03-2003 формула (20) применяем 10lg1/T(t10 0.1L ) и получаем уже 77 дБА. В данном случае можно с уверенностью говорить об поезде как о источнике и никакие точки за пределами длины поезда не влияют на результат. Можно также представить поезд совокупностью точечных источников, но не весь ж.д. путь. Вы правильно говорите, что методика расчета получена эмпирическим путем — что это означает, что на расстоянии 25 м измеряется шум именно от поезда как источника и весь ж.д. путь не влияет на измерения, т.к. за наблюдаемым поездом даже на расстоянии 10 км не идет другой поезд (и методика придумана для учета именно непостоянства во времени и разбавления потока разными поездами + разные поправки). Ну не может сан разрыв в степи (ночь) от ж.д. пути равняться 3 км.

Вот еще пример: допустим у нас есть 10 проектных института и они выполняют проект ж.д. пути длиной 10 км и у каждого проект на 1 км дороги. Так вот получается, что сан.разрыв. -1,5 км у них будет неправильным? В то время как один проектный институт выполняющий проект на 10 км получит сан. разрыв 3км (это мой случай). Где логика?

Примечание: В жилых и других помещениях, а также на территориях, где нормы установлены отдельно для дня и ночи, — продолжительность дня 7.00 — 23.00 и ночи 23.00 — 7.00 ч. СНиП 23-03-2003 п.7.10
Допускается в последнем случае принимать за время воздействия T днем — четырехчасовой период с наибольшими уровнями, ночью — одночасовой период с наибольшими уровнями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector