Неожиданные вопросы организации роботовладельческого общества. Том 2. Примеры техники в роботовладельческом обществе - Салмин Алексей Игоревич

3, 4). В атмосферу планеты погружается всасывающая разветвлённая труба (рис. 3). Он присоединён к станции 12, держащей трубу (рис. 4). К станции 12 пристыкованы не менее 4 станций с ядерными реакторами 13 (по типу космического модуля с ЯЭДУ [9, 29]), ионные двигатели которых корректируют положение станции 12 на орбите. Станции 1 и 3 локомотива 3D-поезда пристыковываются к станции 1. В стыковочные устройства вмонтированы стыковочные узлы трубопроводов, которые протянуты внутри станций 12, 1 и 3 от заборной трубы 14 до газопроводов 5. Внутри станции 3 имеются автоматические задвижки от газопроводов 5, открывая которые по очереди заполняют шары 4 каждой цепочки.

Всасывающая разветвлённая труба состоит из чередующихся элементарных труб 8 с одним входным и одним выходным отверстием и элементарных труб 9 с четырьмя входными и одним выходным отверстием (рис. 3, на рисунке показано только 2 отверстия из четырёх в трубах с четырьмя входными отверстиями). Возле каждого входного отверстия установлен вентилятор 11. Выходное отверстие нижестоящей трубы совмещается с входным отверстием вышестоящей трубы. Постепенно снизу вверх всасывающей разветвлённой трубы диаметр элементарных труб уменьшается, а длина элементарных труб увеличивается. Чтобы трубы не падали на планету, они имеют сопла 10, по 4 сопла 10 у каждой элементарной трубы, часть атмосферного газа планеты через эти сопла выбрасывается наружу вниз, что компенсирует вес трубы. Количество изначально забранного газа от низа к верху всасывающей разветвлённой трубы постепенно уменьшается, поэтому возникает потребность объединять по 4 трубы с одним входным отверстием в трубу с четырьмя входными отверстиями. В верхней части всасывающей разветвлённой трубы длина более узких труб с одним входным отверстием может достигать более 100 м, чтобы держать их вес в таких трубах устанавливаются последовательно несколько вентиляторов так, что вес таких труб будет приближаться к весу труб с четырьмя входными отверстиями и четырьмя вентиляторами.

Рис. 1 3D-поезд, вид сбоку. Обозначения:

1 – энергетическая космическая станция с ядерным реактором и солнечными батареями 2, 3 – насосная космическая станция, 4 – многооболочечные шары, 5 – трубы газопроводов, 6 – сопла ионных двигателей, 7 – сопла циклотронных двигателей

Рис. 2 3D-поезд, вид сзади. Обозначения те же.

Рис. 3 Всасывающая разветвлённая труба. Обозначения:

8 – элементарные трубы с одним входным и одним выходным отверстием, 9 – элементарные трубы с четырьмя входными и одним выходным отверстием, 10 – сопла труб, 11 – вентиляторы

Рис. 4 Подсоединение 3D-поезда к всасывающей разветвлённой трубе через станцию, держащую трубу. Обозначения:

12 – станция, держащая трубу, 13 – пристыкованные к станции 12 боковые станции с ядерными энергоблоками, 14 – место выхода начальной заборной трубы.

Современные промышленные мощные радиальные вентиляторы высокого давления, выпускаемые отечественной промышленностью и имеющиеся в продаже, непригодны для использования в описанной конструкции из-за большой массы. Например, вентилятор высокого давления ВР-132–30 № 9 [16] создаёт давление 15300–15200 Па, имеет частоту вращения 2960 оборотов в минуту, мощность 132 кВт, но его масса составляет 1190 кг. Американским инженерам удалось создать коптер для разреженной атмосферы Марса, частота вращения винтов которого до 3000 оборотов в минуту, что в 10 раз чаще, чем у наземных вертолётов, при этом масса аппарата вместе с аккумуляторами составляет 1,8 кг при мощности электродвигателя 220 Вт [8]. Если использовать электродвигатель такого коптера в качестве вентилятора для насоса, то он по числу оборотов в минуту будет примерно равен вышеописанному вентилятору высокого давления, но осевой вентилятор непригоден для создания высокого давления, поскольку винты коптера расположены под меньшим углом к плоскости вращения, чем у радиального вентилятора, который захватывает больше атмосферного газа, поэтому сопротивление вращению у радиальных вентиляторов будет больше, соответственно и масса больше. Масса коптера раз в пять меньше, чем масса осевого вентилятора низкого давления с таким же числом оборотов. То есть применение новых материалов и технологий позволяет снижать вес вентилятора, возможно их применить и для снижения веса радиального вентилятора. Рассчитаем, сможет ли держать элементарную трубу на весу давление из сопел труб 9 в 15200 Па, например, над Венерой и Юпитером для трубы с одним вентилятором, и в 60800 Па для трубы с четырьмя вентиляторами, если применить вентиляторы со сниженной по новым технологиям массой.

Я рассчитал, что вес элементарной трубы с одним входным отверстием на Венере равен 43068,11 Н, на Юпитере – 120415,904 Н, вес элементарной трубы с четырьмя входными отверстиями на Венере равен 84407,109 Н, на Юпитере – 244385,152 Н. Если сделать сопла труб 9 с площадью выходного отверстия 0,25 м2, тогда общая площадь выходных отверстий четырёх таких труб будет 1 м2. Тогда при давлении 15200 Па тяга составит 15200 Н, а при давлении 60800 Па тяга составит 60800 Па. Это меньше веса труб с одним входным отверстием и одним вентилятором на Венере в 2,83 раз, на Юпитере в 7,9 раз, а в трубах с четырьмя входными отверстиями и четырьмя вентиляторами на Венере в 1,39 раза и на Юпитере в 4,02 раза. Давление можно увеличить в трубах, если использовать сверхпроводники с большим током в электродвигателе вентилятора для снижения веса вентиляторов. Тогда при той же площади поперечного сечения проводника в составе обмотки электродвигателя через электродвигатель будет идти больший ток, и он будет выдавать большее число оборотов винта. Тысячи вентиляторов будут потреблять слишком высокую мощность, чтобы создать её на орбите планеты, поэтому электроснабжение вентиляторов должно быть индивидуальным от солнечных батарей снаружи трубы [26]. Высота всасывающей разветвлённой трубы порядка 100 км на Венере и порядка 200 км на Юпитере и Сатурне, она будет состоять из порядка 1000–2000 этажей, каждый высотой порядка 100 метров, что равно высоте двух составленных труб по 50 метров каждая. Общее количество вентиляторов n можно посчитать из прогрессии

n = 8 × (1 + 4 + 42 + 43 + 44 + … + 41000)

Самым оптимальным вариантом было бы собрать всасывающую разветвлённую трубу на орбите Земли, доставив её секции на орбиту космическим лифтом, а затем транспортировать её к планете, из атмосферы которой будет добываться газ. Но пока что не создано двигателей, которые смогли бы такую трубу сдвинуть в космосе. Поэтому элементарные трубы придётся доставлять на орбиту Земли космическим лифтом, оттуда по одной или небольшими партиями – на орбиту планеты, где с помощью автоматических космических кораблей с манипуляторами осуществить сборку трубы. То есть придётся