0

Экраноплан беспилотник на ядерных реакторах, доработанный проект


Проект атомного экраноплана-беспилотника

Аннотация

В статье представлен проект перспективного атомного экраноплана-беспилотника, предназначенного для перевозки крупногабаритных грузов на дальние расстояния с высокой скоростью и минимальными эксплуатационными затратами. В качестве энергетической установки используются два ядерных реактора типа РИТМ-200, обеспечивающие полную автономность и длительное время работы без дозаправки. Конструкция сочетает в себе принципы аэродинамики экранопланов и энергоэффективные решения, характерные для кораблей нового поколения.


1. Концепция проекта

Разрабатываемый экраноплан является полностью автономным беспилотным аппаратом, предназначенным для транспортировки грузов по маршрутам, пролегающим над морями и океанами. Основная цель проекта — создание энергоэффективного транспортного средства с ядерной установкой, способного выполнять длительные межконтинентальные рейсы без дозаправки и зависеть только от периодического технического обслуживания.

Экраноплан сочетает принципы динамической воздушной подушки и высокоэффективной аэродинамической схемы для достижения оптимального соотношения между скоростью и грузоподъёмностью. Конструкция обеспечивает безопасный полёт в диапазоне скоростей от 300 до 350 км/ч.


2. Энергетическая установка

Основой энергетической системы являются два реактора РИТМ-200, каждый из которых имеет тепловую мощность 175 МВт и электрическую мощность 55 МВт. Общая электрическая мощность экраноплана составляет 110 МВт, что обеспечивает питание всех систем, включая маршевые импеллеры, поддувные нагнетатели и бортовые системы управления.

Для компенсации кратковременных пиковых нагрузок используются суперконденсаторы мощностью 10 МВт, масса которых составляет 2–3 тонны. Они обеспечивают мгновенную отдачу энергии во время взлёта или резкого маневрирования.


3. Система охлаждения

Система охлаждения реакторов выполнена двухконтурной и независимой для каждого реактора:

  • Воздушные радиаторы используются во время полёта, обеспечивая эффективное рассеивание тепла за счёт набегающего потока воздуха.

  • Водный контур применяется во время стоянки экраноплана на воде (при приводнении), когда циркуляция воздуха недостаточна для охлаждения. В этом режиме в качестве теплоносителя используется забортная вода, циркулирующая через теплообменники.

Такое решение позволяет сохранять эффективность охлаждения при любых условиях эксплуатации, обеспечивая надёжность и безопасность реакторных установок.


4. Двигательная установка

Экраноплан оснащён двумя крупными импеллерами, расположенными в корневой части крыла. Общая тяга составляет 2420 кН, что обеспечивает взлёт при полной загрузке и стабильный полёт в диапазоне крейсерских скоростей.

Для обеспечения взлётного режима используется система поддува, основанная на осевых компрессорах вертикального потока, создающих воздушную подушку под корпусом. Это снижает мощность, требуемую на отрыв, и повышает устойчивость при низких скоростях.


5. Конструкция и материалы

Конструкция экраноплана выполнена из комбинированных материалов:

  • крыло — углепластик для снижения массы и повышения жёсткости;

  • корпус — алюминиевый сплав с усилением судовой сталью в нижней части;

  • узлы крепления реакторов и импеллеров — из титана и композитов, устойчивых к вибрации и теплу.


6. Автономность и управление

Экраноплан функционирует в полностью беспилотном режиме, управляемый системой искусственного интеллекта и спутниковой навигацией.
Встроенные системы диагностики контролируют состояние реакторов, электродвигателей, систем охлаждения и аэродинамических параметров полёта.
Связь с наземным центром осуществляется через защищённые квантовые каналы.


7. Экономическая эффективность

Показатель Значение Электрическая мощность 110 МВт Годовые энергозатраты ~52.6 млн $ Эксплуатационные расходы ~60 млн $ Доход от перевозок ~500 млн $ Чистая прибыль ~387 млн $/год

Экраноплан демонстрирует высокую рентабельность и быструю окупаемость при промышленной эксплуатации.


8. Краткие технические характеристики

Тип аппарата Атомный экраноплан-беспилотник

Назначение Грузоперевозки

Полная масса 11 000 т

Полезная нагрузка 5 000 т

Длина фюзеляжа 130 м

Размах крыла 100 м

Скорость отрыва 300 км/ч

Крейсерская скорость 350 км/ч

Высота полёта (экран) 6–10 м

Двигатели (импеллеры) 2 × 1210 кН

Система поддува 2 осевых компрессора (по 25 МВт)

Энергетическая установка 2 × РИТМ-200 (по 175 МВт тепловой)

Система охлаждения Воздушно-водяная (автоматическое переключение режимов) Автономность До 2 лет без дозаправки

Экипаж Отсутствует (беспилотное управление)

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
0
Автор поста оценил этот комментарий

А какой принцип передачи энергии от реактора к импеллерам?

раскрыть ветку (9)
0
Автор поста оценил этот комментарий

я не просчитывал если честно, сами ритм 200 это реактор с парогенераторами вместе, сразу выдает ток, плюс балластная система с суперконденсаторами для сглаживания пиков нагрузки, ипеллеры приводятся во вращение электродвигателями

раскрыть ветку (8)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Парогенераторы?
Градирня прицепом?
раскрыть ветку (5)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Воздушные радиаторы(охлаждение при движении): Площадь около 1000–1500 м², длина — 10–15 м, ширина — 1–1.5 м.

Водные радиаторы(охлаждение при стоянке на воде): Площадь около 500–800 м², длина — 10 м, ширина — 5 м, толщина — 1–2 м.

раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Воздушные радиаторы(охлаждение при движении): Площадь около 1000–1500 м², длина — 10–15 м, ширина — 1–1.5 м.

Это ни о чем, не охладит, или расчет в студию.

раскрыть ветку (3)
0
Автор поста оценил этот комментарий

подбил расчет и перепроверил, вполне реальные размеры(расчет для одного реактора)

1. Охлаждение в движении (воздушное охлаждение)

Для воздушного охлаждения системы реакторов экраноплана учитываем:

Мощность одного реактора: 175 МВт

Мощность, передаваемая воздушным контуром охлаждения: 175 кВт на реактор

Скорость полёта: 350 км/ч = 97.2 м/с

Плотность воздуха: ρ = 1.225 кг/м³

Удельная теплоёмкость воздуха: cp = 1005 Дж/кг·К

Допустимый перепад температур: ΔT = 40°C

Коэффициент теплоотдачи: h = 250 Вт/м²·К

🔹 Шаг 1. Определим, сколько тепла нужно отвести:

Q = 175 000 Вт

🔹 Шаг 2. Определим требуемый массовый расход воздуха:

Q = m˙ * cp * ΔT m˙ = Q / (cp * ΔT) m˙ = 175 000 / (1005 * 40) ≈ 4.35 кг/с

🔹 Шаг 3. Найдём объёмный расход воздуха:

V̇ = m˙ / ρ = 4.35 / 1.225 ≈ 3.55 м³/с

🔹 Шаг 4. Определим площадь радиатора по расходу воздуха:

A = V̇ / v = 3.55 / 97.2 ≈ 0.0365 м²

Это минимальная площадь, если весь воздух проходил бы через радиатор напрямую — в реальности эффективность ниже, поэтому умножим на поправочный коэффициент 10–15 (учёт турбулентности, частичного обтекания и ограничения геометрии).

Aэфф = 0.0365 * 15 ≈ 0.55 м²

🔹 Шаг 5. Проверим по коэффициенту теплоотдачи:

Для конвективного теплообмена:

Q = h * A * ΔT A = Q / (h * ΔT) A = 175 000 / (250 * 40) = 17.5 м²

👉 Это значение ближе к реальности для мощного радиатора с хорошим потоком воздуха.

🔹 Шаг 6. Определим толщину радиатора

Предположим, что радиатор будет представлять собой параллелепипед с размерами:

Длина: 10 м

Ширина: 2 м

Площадь одного радиатора: 17.5 м²

Итак, для определения толщины радиатора, исходя из площади и длины, можем использовать следующую формулу для объема:

Объем радиатора = Длина × Ширина × Толщина

Задаем площадь для одного радиатора:

17.5 = 10 × 2 × Толщина = 17.5 / (10 × 2) = 0.875 м

Итак, толщина одного радиатора для воздушного охлаждения составит:

0.875 м (или 87.5 см)

Итог для одного реактора:

Площадь воздушных радиаторов: ≈ 17.5 м²

Для двух реакторов — 35 м²

Радиаторы можно разместить в виде двух блоков (по одному на каждый реактор), каждый площадью 8.5–9 м² и толщиной 0.875 м.

Объем одного блока4–5 м³ (с учетом каналов и оребрения).


2. Охлаждение при стоянке (жидкостное с забортной водой)

Когда экраноплан стоит на воде, он использует забортную воду для охлаждения реакторов через радиаторы с жидкостным контуром.

Температура воды: ~15°C

ΔT воды: 20°C

Теплоёмкость воды: cp = 4186 Дж/кг·К

Плотность воды: ρ = 1000 кг/м³

Коэффициент теплоотдачи: h = 3000 Вт/м²·К

🔹 Шаг 1. Массовый расход воды:

m˙ = Q / (cp * ΔT) m˙ = 175 000 / (4186 * 20) ≈ 2.09 кг/с

🔹 Шаг 2. Площадь радиатора для жидкостного контура:

A = Q / (h * ΔT) A = 175 000 / (3000 * 20) ≈ 2.9 м²

🔹 Шаг 3. Определим толщину радиатора

Предположим, что радиатор для жидкостного охлаждения будет также параллелепипедного типа, с размерами:

Длина: 5 м

Ширина: 0.5 м (для удобства и компактности)

Площадь радиатора для одного реактора:

2.9 м² = 5 м × 0.5 м × Толщина Толщина = 2.9 / (5 × 0.5) = 1.16 м

Итак, толщина радиатора для жидкостного охлаждения составит:

1.16 м

Итог для одного реактора:

Воздушное охлаждение (в движении):

Мощность отвода: 175 кВт

Перепад температур (ΔT): 40°C

Коэффициент теплоотдачи: 250 Вт/м²·К

Площадь радиатора: ≈ 17.5 м²

Объем блока: 4–5 м³

Толщина радиатора: 0.875 м

Размеры: 10 м x 2 м x 0.225 м

Жидкостное охлаждение (при стоянке):

Мощность отвода: 175 кВт

Перепад температур (ΔT): 20°C

Коэффициент теплоотдачи: 3000 Вт/м²·К

Площадь радиатора: ≈ 3 м²

Объем блока: 0.5–1 м³

Толщина радиатора: 1.16 м

Размеры: 5 м x 0.5 м x 0.3 м


Получились весьма компактно, даже по сравнению с приближенным расчетом

0
Автор поста оценил этот комментарий

Расчет площади радиаторов

1. Охлаждение в движении (воздушное охлаждение)

Для воздушного охлаждения системы реакторов экраноплана нужно учитывать несколько факторов:

Мощность одного реактора: 175 МВт (тепловая мощность).

Мощность, передаваемая воздушным контуром охлаждения: 175 кВт на реактор.

Площадь радиаторов для воздушного охлаждения зависит от теплоотдачи воздуха при определенной скорости потока. Рассчитаем это с помощью формулы:

Q = m˙ * cp * ΔT

где:

Q — теплотворная мощность,

— масса воздуха, проходящего через радиатор,

cp — удельная теплоемкость воздуха (около 1005 Дж/кг·К при 20°C),

ΔT — разница температур между нагреваемым воздухом и воздухом на входе.

При полете экраноплана с крейсерской скоростью 350 км/ч (или 97.2 м/с) поток воздуха через радиаторы будет довольно сильным, что позволит эффективно охлаждать реакторы.

Допустим, площадь охлаждающих радиаторов составляет 1000 м² (в реальности площадь может быть больше или меньше в зависимости от эффективности радиаторов).

Таким образом, воздушное охлаждение будет работать эффективно на крейсерской скорости, поддерживая нужную температуру реакторов.

2. Охлаждение при стоянке (жидкостное охлаждение с забортной водой)

Когда экраноплан стоит на воде, он будет использовать забортную воду для охлаждения реакторов через радиаторы с жидкостным контуром.

Температура забортной воды: ~10–15°C (в прибрежных водах).

Площадь радиаторов: 50–70 м² для одного реактора.

Жидкостный контур будет работать с более высокой эффективностью, чем воздушный, благодаря высокой теплоемкости воды. Для воды cp составляет 4186 Дж/кг·К.

Рассчитаем это с помощью формулы:

Q = m˙ * cp * ΔT

где:

— масса воды через радиатор (зависит от потока воды),

cp — удельная теплоемкость воды (4186 Дж/кг·К),

ΔT — разница температур воды на входе и выходе из радиатора.

В условиях забортной воды охлаждение будет гораздо более эффективным. Например, при температуре забортной воды 15°C и разнице температур 20°C между входом и выходом из радиатора, система будет работать на гораздо более высокой мощности, чем при воздушном охлаждении.

3. Баланс мощностей охлаждения

Для реакторов с тепловой мощностью 175 МВт каждый, система воздушного охлаждения в движении будет работать с мощностью около 175 кВт на реактор, если тепловая мощность равномерно распределена по системе охлаждения.

Во время стоянки с использованием забортной воды, система жидкостного охлаждения будет иметь мощность в 5–10 раз больше, что позволяет эффективно поддерживать нормальную температуру реакторов.

Итог

Воздушное охлаждение: Площадь радиаторов в движении — примерно 1000 м², эффективная работа при скорости около 350 км/ч.

Жидкостное охлаждение: Использование забортной воды с площадью радиаторов 50–70 м², эффективное охлаждение при стоянке на воде.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Расчет размеров радиаторов


1. Воздушные радиаторы (для охлаждения в движении)

Мощность охлаждения (на один реактор): 175 кВт

Тип радиатора: Трубчатые радиаторы для воздушного охлаждения.

Площадь радиаторов для одного реактора: 1000 м² (для двух реакторов — 2000 м²).

Плотность теплообмена: 25 м²/м³ (площадь на объем).

Объем радиаторов:

Для одного реактора:

V = 1000 м² / 25 м²/м³ = 40 м³

Объем одного радиатора для воздушного охлаждения — 40 м³.

Размеры радиатора:

Предположим, что радиатор имеет форму параллелепипеда. При длине 10 м:

Ширина = 40 м³ / (10 м × 2 м) = 2 м

Таким образом, размеры одного радиатора для воздушного охлаждения составляют:

Длина: 10 м

Ширина: 2 м

Высота: 2 м

2. Жидкостные радиаторы (для охлаждения с забортной водой)

Мощность охлаждения (на один реактор): 175 кВт

Тип радиатора: Пластинчатые радиаторы для жидкостного охлаждения.

Площадь радиаторов для одного реактора: 60 м² (для двух реакторов — 120 м²).

Плотность теплообмена: 35 м²/м³ (площадь на объем).

Объем радиаторов:

Для одного реактора:

V = 60 м² / 35 м²/м³ = 1.71 м³

Объем одного радиатора для жидкостного охлаждения — 1.71 м³.

Размеры радиатора:

Предположим, что радиатор имеет форму параллелепипеда. При длине 5 м:

Ширина = 1.71 м³ / (5 м × 0.5 м) = 0.171 м

Таким образом, размеры одного радиатора для жидкостного охлаждения составляют:

Длина: 5 м

Ширина: 0.5 м

Высота: 0.5 м

Итоговые параметры радиаторов

Воздушные радиаторы (для охлаждения в движении):

Площадь одного радиатора: 1000 м²

Объем одного радиатора: 40 м³

Размеры одного радиатора: 10 м (длина) × 2 м (ширина) × 2 м (высота)

Жидкостные радиаторы (для охлаждения с забортной водой):

Площадь одного радиатора: 60 м²

Объем одного радиатора: 1.71 м³

Размеры одного радиатора: 5 м (длина) × 0.5 м (ширина) × 0.5 м (высота)

Эти расчеты обеспечивают необходимое охлаждение для реакторов экраноплана в обоих режимах — в движении и при стоянке на воде. Радиаторы спроектированы с учетом оптимальных размеров, чтобы эффективно распределять тепло и обеспечивать надежную работу реакторов.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Как я понимаю, Ритм 200 предполагает внешнее охлаждение вторичного контура в градирне или забор и выброс нагретой воды в море ну или хотя бы как в паровозе вода в баке и выброс пара. В летающем объекте это невозможно, значит нужны теплообменники непонятных размеров и массы.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Воздушные радиаторы(охлаждение при движении): Площадь около 1000–1500 м², длина — 10–15 м, ширина — 1–1.5 м.

Водные радиаторы(охлаждение при стоянке на воде): Площадь около 500–800 м², длина — 10 м, ширина — 5 м, толщина — 1–2 м.

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку