Типы Защиты и Термоядерных Двигателей

Поскольку в прошлом поколении Каумберг переживал технологический бум, я заметил, что местные попытки построить муниципальные термоядерные электростанции наталкивались на проблемы со стороны защитников окружающей среды и последователей Блейка. Конечно, термоядерная промышленность наносит ответный удар своей собственной пропагандой о том, какойтермоядерный синтез чистый и замечательный источник энергии.

Да, я сказал “пропаганда.” Термоядерный синтез - замечательный источник энергии. Сегодня мы находимся на Каумберге и тысяче других систем, а не на Терре благодаря термоядерной энергии, которая даже сделала возможным двигатель Кернифучиды. Даже в кровавый Век Войны и Золотой Век старой Звездной Лиги термоядерная энергия творила чудеса, поднимая человечество от холодной, мерзкой жизни пещерного человека.Но термоядерный синтез не так совершенен, как можно было бы ожидать. Все термоядерные реакции генерируют радиацию. Термоядерные реакторы облучают свои внутренности, создавая осложнения при обслуживании или выводе реактора из эксплуатации. В результате радиационная защита составляет самую большую часть массы термоядерного двигателя масштаба меха.

В стандартных термоядерных двигателях экранирование представляет собой очень плотную керамику. Как правило, это карбид вольфрама, который армируется короткими керамическими волокнами, смешанными с карбидом. Эта защита достаточно толстая не только для того, чтобы остановить облучение, но и для того, чтобы выдержать боевые повреждения и служить теплоотводом. Под этим я подразумеваю массу, предназначенную для поглощения тепла - на тот случай, если магнитный сдерживающий пузырь выйдет из строя.

В боевых мехах вы встретите несколько вариантов типов защиты двигателей. Знаменитые сверхлегкие двигатели (XL) уменьшают стенки реактора из карбида вольфрама и укрепляют их кристаллическим пластиком, похожим на те, что используются в радиаторах двойной мощности… Не волнуйтесь, я займусь ими позже, когда мы доберемся до систем охлаждения.

Итак, попытка сделать большие блоки этого экранирования - это испытание для производителей двигателей. Уровень отходов феноменален и составляет часть отвратительной цены XL двигателей на открытом рынке. Новые так называемые легкие двигатели используют инновационную смесь слоистых экранирующих материалов и вторичных магнитных экранов…

Кстати, я вспоминаю слух в Лазерах и Пулях, который утверждает, что единственное различие между XL и стандартными двигателями - это экранирование, и что спасенные ядра стандартных двигателей могут быть легко переоборудованы в двигатели XL. Это преувеличение, но не совсем ложное. На самом деле, хотя экранирование является основным отличием между двумя типами термоядерного синтеза, двигатели XL также обычно заменяют некоторые компоненты усовершенствованными, легкими деталями.Поэтому, хотя 300 Vlar и 300 Vlar XL имеют много общего - достаточно, чтобы преобразовать стандарт в XL, - такой процесс непростой, и необходимые детали стоят почти столько же, сколько новый XL.Кроме того, некоторые производители вообще не стремятся к сходству деталей, поэтому я думаю, что мое послание здесь таково: “Техники, если вы пытаетесь превратиться в Боевого Мага и превратить старый драндулет в двигатель XL, проверьте спецификации производителя для обоих двигателей, прежде чем пытаться это сделать. Термоядерный двигатель - ужасная вещь, чтобы тратить его впустую.”

 

Системы Охлаждения Двигателя

В дополнение к регенеративной системе охлаждения и теплоотводам, термоядерные двигатели имеют базовую, интегральную систему охлаждения, отдельную от обычной сети теплоотводов. Она включает в себя набор рубашек с жидким азотом над ключевыми компонентами и позволяет двигателю работать на минимальном уровне без внешних систем охлаждения. Любые нагрузки требуют большей охлаждающей способности основной системы теплоотводов.

 

Крупногабаритные Двигатели

Небольшое отступление здесь: В течение первых двух десятилетий в разработке боевых мехов инженеры использовали негабаритные термоядерные двигатели - силовые установки, которые были больше, чем необходимо сегодня для данной скоростной категории мехов. Оставалось надеяться, что это обеспечит различные, плохо определенные улучшения в бою. К сожалению, эти двигатели просто перегревались или отключались от перегрузок. Проблема – отчасти - заключалась в том, что системы боевых роботов могли потреблятьтолько определенное количество энергии за один раз. Заталкивать им в глотки еще больше не помогало.

Итак, теперь, когда мы нашли главный источник тепла в мехах, давайте поговорим о том, как избавиться от него…

Да, вопросы? Повторите в микрофон... Нет, нет, просто остановитесь. Термоядерные реакторы совсем не похожи на термоядерные бомбы. Город Таркад - да, я знаю. Успокойтесь и позвольте мне объяснить.

 

ВЗРЫВЫ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ: ВЕЛИКИЙ МИФ

Взрывы термоядерных двигателей: городская легенда, которая не умрет. Посмотрим, смогу ли я убить ее хотя бы на этой планете. С чего начать? Хорошо. Прежде всего, когда я говорил ранее, что магнитные поля термоядерного двигателя удерживают плазму от плавления двигателя, я уже предвидел этот вопрос. В действительности, проблема на самом деле противоположна и противоречит интуиции, поэтому я не поднимал ее. Магнитные поля действительно обеспечивают некоторую защиту стенок реактора от плазмы, но в первую очередь они защищают плазму от холода, холодных стенок реакторной камеры. Термоядерные реакции в термоядерном двигателе боевого меха происходят только в очень тесных условиях температуры и давления. Как правило, чем горячее и выше давление, тем быстрее протекают реакции, и ниже определенного минимума синтез просто прекращается. Если вы помните ваши законы идеального газа из химии... Э-э... Сжатая версия состоит в том, что когда вы нагреваете газ, он хочет расширяться. Если он не может расшириться, его давление увеличивается. Когда газ расширяется, его температура падает. Запомните эти эмпирические правила, и, если у вас возникнут проблемы с их запоминанием, полазьте по сети, когда эта лекция закончится. Когда термоядерные реакции боевого меха немного ускоряются, плазма становится горячее. Чем больше термоядерных реакций, тем больше тепла, тем горячее плазма. Но удерживающие магнитные поля не являются жесткими. В самом деле, древнее описание термоядерной механики, датируемое двадцатым веком, гласит: “Пытаться удержать плазму магнитными полями - все равно что пытаться удержать рулон желе резиновыми лентами.” Когда плазма нагревается, она отталкивается от магнитных полей, потому что ее давление растет, и магнитные поля немного ослабевают. Расширение охлаждает плазму, и реакции падают. Для этой цели в реакторной камере есть небольшое пространство. Так вот, я сказал, что термоядерные реакции спадают, когда они становятся холоднее. Существуют другие способы охлаждения плазмы, кроме расширения. Один из способов - это когда плазма касается относительно холодных стенок реакторной камеры. Если она это сделает, плазма остынет так быстро, что синтез мгновенно прекратится. Это оставит вас только с облаком горячего газа, без постоянного источника, способного повредить стенки реактора. Когда изоляция разрушается настолько сильно, что плазма попадает на стены, стены обычно только царапаются. Удивительно, не правда ли? Но помните, что вся тепловая энергия исходит от термоядерных реакций. Она не хранится в виде скрытого тепла в плазме. На самом деле, масса плазмы настолько мала, что “мертвая” плазма едва способна разогреть многотонный реактор - даже если система охлаждения полностью выйдет из строя. Вы можете обжечь руку, если прикоснетесь к внешнему корпусу, но этого недостаточно, чтобы расплавить защиту или повредить основные компоненты. И нет, вы не можете просто продолжать поддерживать термоядерную реакцию, пока она прогрызает стенки реактора. Испарение оболочки реактора приведет к смешиванию килограммов холодных, тяжелых, неплавких элементов в плазму, которая намного легче. Это было бы все равно что бросить тонну мокрого песка на сварочную горелку. Короче говоря, когда термоядерный реактор выходит из-под контроля, он обычно отключается и не может сделать больше, чем немного разогреть сам себя. И вы возразите: “Но я виделв новостях, как мех взорвался в ослепительной вспышке света! Это должна быть ядерная бомба!” Или: “Ну, а как насчет того мехвоина, который похоронил кучу Клановцев в каньоне своим взорвавшимся реактором?” Или вы спросите: “А как же город Таркад?” Хорошо… Термоядерные реакторы иногда умирают впечатляющим образом. Но на самом деле, в большинстве случаев фейерверки не от взрывающегося реактора. Обычно случается так, что какому-нибудь тяжелому оружию удается пробить сам реактор. Поскольку внутри реактора вакуум, воздух будет всасываться и смешиваться с плазмой, останавливая реакцию синтеза. Килограммы холодного воздуха, смешивающегося с крошечной массой плазмы...Ну, опять аналогия с мокрым песком и горелкой. И нет, в реакторе недостаточно водорода, чтобы взорваться вместе с кислородом. Но пока плазма остывает от джиллионов градусов - да, “джиллион” - это технический термин, уверяет меня мой младший сын, - воздух нагревается до тысяч градусов и быстро вырывается обратно через дыру в потоке раскаленного добела пламени. Поскольку оружие, достаточно тяжелое, чтобы пробить реактор, также обычно разрушает каркас меха, вы получаете ослепляющий огненный шар, сопровождаемый уничтожением меха. Это похоже на ядерный огненный шар, вырвавшийся из груди меха, но это буквально просто поток горячего воздуха. И это жестокий способ убить термоядерный двигатель. Когда вы пускаете кислород в работающий реактор, сверхгорячий кислород просто ломает обшивку реактора, и чувствительные датчики и электроды внутри. Он превращается в ржавое месиво. Так вот, я уже говорил, что причина, по которой защита реактора настолько тяжелая, заключается в том, что она служит теплоотводом во время резкого отключения без функциональной системы охлаждения. Я также сказал, что в “мертвой” плазме недостаточно тепла, чтобы повредить защиту. Ну, есть обстоятельства, когда этот предел в системах пассивной безопасности может быть преодолен, и вы можете получить легендарный взрыв “ядерного реактора”... Хотя это больше похоже на лопающийся воздушный шар, чем на ядерную бомбу.Видите ли, защита реактора не является отличным теплопроводником, поэтому требуется время, чтобы тепло проникло через защиту. Это означает, что внутри реактора может быть очень жарко, пока он ждет, когда тепло просочится наружу.Конструкторы двигателей знают это и допускают это, по крайней мере, для разумного уровня тепла, оставшегося в плазме. На протяжении веков некоторые умные и глупые мехвоины выяснили, что, если они перегрузят двигатель, а затем быстро отключат магнитное защитное поле, они могут свалить столько тепла на стенки реактора, что обшивка реактора взрывообразно испарится. Это приводит к избыточному давлению в реакторе, который лопается и вызывает солидный взрыв. Однако, опять же, эффект совсем не похож на ядерную бомбу. Кстати, именно поэтому вы не найдете боевую броню с термоядерным двигателем и термоядерные двигатели меньше 250 килограммов. Меньшие термоядерные двигатели просто не имеют массы, чтобы впитать оставшееся тепло от резкого отключения, и могут гораздо легче взорваться, как описано выше. А еще есть взрыв реактора в городе Таркад, который был еще одним видом взрыва термоядерного двигателя и иллюстрирует, почему вы получаете взрывы термоядерных двигателей только после множества маловероятных отказов. Как я читал, TharkadPower&Heatpower - это... Э-э...Это был многофункциональный промышленный комплекс, включающий в себя центр обработки радиоактивных отходов TP&H.TP&H использовала эту установку для облучения радиоактивных отходов в нерадиоактивные изотопы или изотопы с коротким периодом полураспада. Это было древнее сооружение, построенное во времена старой Звездной Лиги. В то время как реактор был в хорошем состоянии, старая крыша несла тяжелый зимний снегопад.И поскольку это был термоядерный реактор, здание не было укреплено, как защитные купола тех примитивных ядерных реакторов за пределами города. Не было бы никакого реального риска взрыва, который нужно было бы сдерживать. Корпус реактора и защита справились бы с ним. Но за прошедшие десятилетия, похоже, TP&H расширила свои прибыльные объекты эпохи Звездной Лиги для производства промышленного тепла и переработки большего количества радиоактивных отходов. Это предполагало установку дополнительных резервуаров с натриевым хладагентом за пределами охраняемых зон. В то время это казалось разумным и вполне оправданным, но не позволяло в течение столетий откладывать ремонт здания.Когда Слово бомбардировало город Таркад, подземные толчки обрушили старую крышу и сбросили сотни тонн снега и обломков на сотни тонн расплавленного натрия. Произошел мощный химический взрыв, достаточно сильный, чтобы создать внушительное грибовидное облако, и пожар среди резервуаров с расплавленными солями, содержащими растворенные радиоактивные отходы. Откровенно говоря, реактор был почти сторонним наблюдателем всего этого эпизода.

 

 

ТЕПЛООТВОДЫ

Чтобы стать термоядерными аватарами богов войны, которые могут бродить по безвоздушным пустошам или сражаться под волнами, боевые мехи - это хорошо загерметизированные, хорошо изолированные машины. В то время как это предотвращает попадание тепла внутрь, это также предотвращает выход тепла наружу, и бесконечные мегаватты энергии, потребляемые боевым мехом, в конечном итоге становятся большим количеством излишнего тепла. Итак, у боевых роботов есть теплоотводы.

Итак, во-первых, среди технических журналов возникла некоторая путаница относительно того, что такое теплоотводы боевых роботов. В основном, теплоотводы боевых мехов называются неправильно. Это откровенная ошибка для более технически грамотного Каумберга пропустить неправильное название, потому что на самом деле вы, ребята, правильно использовали этот термин. Вы выросли на примитивных компьютерах, которым для охлаждения чипов требовались теплоотводы.Теплоотводы мехов следует называть тепловыми насосами. Эти чипы устарели и исчезли, но термин “теплоотвод” сохранился в лексиконе Каумберга. А что такое настоящий теплоотвод? Это масса, предназначенная для поглощения тепла. Как защита термоядерного двигателя. Это теплоотвод.

Но боевые мехи генерируют слишком много тепла, чтобы просто зависеть от куска серебра, впитывающего тепло и медленно излучающего его. По какой-то исторической причине необходимые охлаждающие устройства на мехах называются теплоотводами, и я собираюсь называть их теплоотводами в этом обсуждении, просто чтобы избежать какой-либо путаницы.

Итак, прежде чем мы продолжим говорить об устройстве теплоотвода, давайте рассмотрим основные источники тепла в боевом мехе. Знайте врага, прежде чем искать решение.

 

Источники Тепла

Прежде всего, термоядерный двигатель генерирует тепло, даже при всем его эффективном преобразовании энергии. Тонкий сбалансированный акт поддержания термоядерного синтеза часто приводит к тому, что термоядерный двигатель производит больше энергии, чем требуется. Поскольку энергии больше чем нужно, и она не вся преобразуется в электричество, избыток выделяется в виде тепла.

Во-вторых, энергетическое оружие не очень эффективно превращает электричество в лазерный луч или пучок частиц. Таким образом, тяжелое лазерное оружие или ППЧ может создавать больше тепла, чем летящей в цель энергии. В добротно изолированной конструкции боевого меха стволы и казенники баллистического оружия также нуждаются в хорошем охлаждении.

Наконец, миомеры генерируют довольно много избыточного тепла, хотя редко столько, сколько оружие. Как я уже упоминал ранее, миомеры не очень эффективны в преобразовании электричества в полезную работу, что приводит к большему выделению тепла. Кстати, миомеры также являются одним из основных ограничителей температуры, которую может выдержать боевой робот. Несмотря на многовековые исследования, только определенные материалы могут быть использованы для изготовления миомеров, и эти материалы - особенно акти-страндулярные волокна - не любят высоких температур.

 

Накопление Тепла

Первый шаг к избавлению от тепла - это его накопление. Чтобы сделать это, оборудование с горячим запуском, такое как двигатель и оружие, имеет сеть охлаждающих трубок, встроенных в их рамы, как водяная рубашка в двигателе вашего наземного автомобиля. Миомеры имеют распределенную сеть линий охлаждения, которая выглядит как компьютерная модель кровеносной системы. Эти линии охлаждения, в свою очередь, соединяют системы накопления с тепловыми насосами и радиаторами, к которым я сейчас перейду.

Охлаждающие жидкости в теплоотводах различаются в зависимости от производителя. Используются масла, хлорфторуглероды, водные растворы, жидкий азот, газообразный азот, газообразный гелий и другие хладагенты. Нет, вы не увидите расплавленных металлов, таких как в термоядерном двигателе города Таркад. Они просто слишком опасны в бою.

Затем охлаждающая жидкость циркулирует с помощью широкого ряда насосов. Многие современные теплоотводы предпочитают отказаться от традиционных механических насосов и вместо этого использовать миомерные гибкие трубки, которые пропускают охлаждающие жидкости, они гораздо более устойчивы к повреждениям, чем центральные механические насосы. Для дополнительной устойчивости к повреждениям вся сеть теплопроводов также включает в себя множество запорных клапанов для предотвращения катастрофических потерь хладагента.

 

Отвод Тепла

На другом конце радиаторов находятся радиаторы. Чтобы понять, как работают тепловые насосы, я сначала расскажу о них. Так вот, радиаторы в боевых роботах не так уж сильно отличаются от тех, что стоят в вашем автомобиле или холодильнике. Они представляют собой сети ребристых труб, несущих горячую охлаждающую жидкость, обычно с помощью вентиляторов, перекачивающих открытый воздух или воду через радиаторы, когда они доступны. Эти радиаторы всегда спрятаны под бронированными решетками.

Причина, по которой теплоотводы используют насосы, заключается в этих радиаторах и законах термодинамики. Помните, что тепло течет от горячего к холодному. Таким образом, если бы радиаторы были простыми системами охлаждения, такими как водяной насос на двигателе вашего автомобиля, и ваш боевой мех оказался бы в горячей среде, его радиаторы несли бы тепло обратно в боевой мех, а не охлаждали его. Таким образом, мы подходим к тепловым насосам.

 

Тепловые Насосы

Возможно, сердце теплоотвода, тепловой насос в основном собирает и конденсирует тепло до тех пор, пока его можно легко сбросить за борт, даже в более жаркую среду, чем мех. Вы можете найти множество описаний тепловых насосов на сайтах систем кондиционирования воздуха, поэтому я не буду описывать физику, лежащую в основе различных типов насосов. Сегодня используется множество различных тепловых насосов, основанных в зависимости от производителей, включая системы сжатия пара, такие как в вашем домашнем холодильнике, системы акустического охлаждения, магнито-калорийные системы и другие.

 

Альтернативные Материалы

Стандартные радиаторы теплоотвода используют графитовые трубки и ребра с самого рассвета боевых мехов. Структура графита тщательно подобрана для наилучшего теплового потока, и ориентированный графит может иметь теплопроводность примерно в пять раз большую, чем у царствующих металлических чемпионов, серебра и меди.Некоторые страны Периферии прибегли к использованию меди для радиаторов теплоотвода. Но хотя они действительно теряют некоторый процент производительности, такие радиаторы работают лучше, чем можно было бы ожидать, потому что они компенсируют свою более низкую проводимость более тонкой конструкцией, поскольку металлы жестче графита.

Чудо-пластик Звездной Лиги также произвел революцию в теплоотводах боевых мехов. Эти полукристаллические полимеры, которые также встречаются в защите двигателя XL, не имеют теплопроводности графита, но они значительно легче. Они позволяют создавать большие радиаторы той же массы, что и стандартные теплоотводы, и дают нам знаменитые “морозильники двойной мощи". Забавно отметить, что в отличие от многих восстановленных технологических элементов, они пришли не из HelmMemoryCore. Институт науки Нового Авалона экспериментировал с этой технологией еще до открытия Ядра. Кланы, между тем, никогда не теряли технологию, лежащую в основе этого материала, и даже улучшили ее, используя больше кристаллов, что порождает более теплопроводную - но и более хрупкую - морозилку. Необходимое укреплениеделает теплоотводы двойной мощности Кланов примерно настолько же массивными, но более компактными.

 

ПРЫЖКОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Я действительно не хотел вдаваться во все многочисленное дополнительное оборудование, такие как оружие и прыжковые двигатели, но средства массовой информации Каумберга заполняли сеть слишком большим количеством компьютерных изображений мехов, взлетающих на орбиту, чтобы защитить нас от бандитов, шаттлов и космических монстров. Поэтому я делаю исключение для прыжковых двигателей.

Прежде всего, прыжковые двигатели могут работать только в течение короткого периода времени, пока не потребуется охлаждение. Они не могут работать непрерывно и, конечно, не настолько долго, чтобы вывести боевой мех на орбиту. Но даже при работе короткими очередями они все равно имеют большую пользу. Они могут помочь боевому меху расчистить труднопроходимую местность или быстро маневрировать вокруг врагов.

Итак, прыжковые двигатели имеют много общего с термоядерными реактивными двигателями аэрокосмических истребителей. Они используют магнитную экранированную реакторную камеру, чтобы перегреть какой-то материал, реактивную массу, и выпустить ее из ракетного сопла. Подобно двигателям истребителей, для нагрева реактивной массы используется луч электронов, электрическая дуга

Однако прыжковые двигатели не добавляют плазму, выпускаемую из термоядерного двигателя, в отличие от истребителей. Аэрокосмические истребители заинтересованы в максимизации эффективности своих двигателей, потому что они должны нести всю свою реактивную массу на борту и, таким образом, хотят, чтобы выхлоп был как можно горячее. С другой стороны, прыжковые двигатели обычно имеют бесконечный запас реактивной массы и не нуждаются во всей сложности выпуска плазмы их термоядерного двигателя. Таким образом, эти двигателиобычно в качестве своей реакционной массыберут воздух через систему турбокомпрессоров.

Такое использование атмосферы также способствует недолгим ожогам прыжковых двигателей. Помните, что я говорил о внешнем воздухе, попадающем внутрь работающего термоядерного двигателя и вызывающем взрыв? Прыжковые двигатели могут быть съедены заживо горячим кислородом, если они слишком долго работают на воздухе. Это - а также возможность того, что мех может оказаться в вакууме - причина почему большинство боевых мехов, оснащенных прыжковыми двигателями, также несут небольшой запас реактивной массы, такой как водород, вода или ртуть, для прыжков. Нет, этого все равно недостаточно, чтобы вывести их на орбиту.

Стоит также отметить, что прыжковые двигатели не справляются с работой под водой. Зажигание двигателя, когда он заполнен несжимаемой водой, создает высокое давление, которое разрывает даже закаленный корпус прыжкового двигателя. Даже прыжковые двигатели, пытающиеся работать на накопленной реакционной массе, не работают правильно с водой, закупоривающей их сопла.