#SF考察 ボルトもがっつり書き込んでみたの図。M48はやめてM30を二列で表現。ボルト穴は円筒だと作図は楽だがポリゴン数が膨れ上がるので、12角形に置き換えることで描画を軽くしてみたが、いまいち。それでも内部に埋まってて表からは見えない配管がポリゴン数を食い潰している。配管材はSch160、配管フランジはclass600規格準拠の寸法になっている。class600用のボルトは本来インチネジだが、そこは流石にミリに置き換え想定。しかしやっぱりワーク量が凄いな。円筒や円錐面などはサイズの大小に関わらず同量のメッシュを消費するってのがなー。そこはパラメトリックモデラーCAD故の欠点だが。

発電タービンの構造を調べると動翼に関してはよく見つかるが静翼はほとんど語られてない。結局いくつかの現場記録写真から半割一体型になってるのを見出した。最大級の最終段では半割でも4000kgにもなるってどんだけ大物なんですかそりゃ。ジェットエンジンではタービン静翼のベーン角度を可変させて出力調整できるものが多いが、こちらの場合、到底気密を保てないので採用不可。タービン群の途中でブリード抜きするとか、逆にブースト吹き込みするとかの方法を取る。

#SF考察 この位のサイズ感になると、しかも低重力整備が可能な宇宙用では水平上下分割より、ジェットエンジンのような輪切り分割のが整備性良さげかも。シャフトも全通一体ではなく、陽圧浮上軸受とシャフト自体の太さを活かして、突き合い嵌合分割ができる。現状は発電機と主機の分割がそうなってるだけだから、そこからデザインを広げてけば。あと内部構造と周辺配管を含む外観は、挿絵用途が別だからデータを分けて軽量化できるよな。

#SF考察 そういや超臨界CO2の21MPa、208気圧の音速ってどんなもんだとAIに聞いてみると「わからない」ってｗ 概ね100m/sかそこらじゃないかという推定。元々のタービン翼直径1.6mは蒸気式で翼端速度が3000rpmで音速を超えない数値だったので…超臨界CO2だと1000rpmに下げないと衝撃波を抑制できなくてダメじゃないかと思い至った。それでも失速剥離おこすと急減圧過冷却で気泡が潰れたりドライアイス粒子が生じてエロージョン起こすよな。考慮要件がまた増えたか。

補機系統は、運転中は主機からの高温抽気を動力源に、低温高圧抽気と補助電力を得る。つまり熱を圧に変換する。割と小型かつ運転温度も低いのでサマコバ磁石が使用可能。DCモーターはどのみちチョッパ制御だから直流発電機にもなる。発電能力は電圧より電流容量を重視。運転開始は貯留タンクの蓄圧が主な動力源。停止時は逆に貯留タンクへ全量を押し込むが、主機圧力を限界まで抜くには蓄電池か外部電力で補機圧縮機を回して抜気回収する。この時貯留タンクは最終的に固化したドライアイスを貯めるわけなので、必要全量の1/500〜1/750程度の容量で良く補機ラジエーターも相応に小さくて良い。

後になって気付いたが、タービン出力-発電機側に太陽炉があったほうが熱経路が短い。集光塔-反射鏡-発電機はそんなに壊れる要素がないし溶融塩での配管腐食対策が念入りなら、タービン出力＋発電機回転子／発電コイル間(のシュラウド部分)で機関室モジュールを分割引き抜きできる方がメンテコスト割引けるやん。

翼厚1段100mm(材料工学次第)で全長2.4m、150mmでも3.6mって結構コンパクト。2組の圧縮部は各6段としたら実質4.8〜7.2m、気室で50%増になってもシャフト長7.2〜10.8mでイケる。太陽光発電パネルで50MW絞り出すには地球上で100ha(15万坪)、宇宙空間での変換効率2倍でも面積半分にしかならんし、例え年1回の分解整備が必要でも太陽炉気力発電は(集光加熱塔と反射鏡パラボラがあるものの)大幅にちっこいのが魅力。以前にも書いたが機関室整備なぞ予備モジュールと丸ごと入れ替えれば済む話だかんな。

抽気系を追加したアップデート。流石に図面が五月蝿くなるのでメンテナンス時用のCO2高圧注入／抜気回収系は描いてないが、そういうのもある。その手の補助動力源は運転中こそ主機から取れるけど、コールドスタートは外部動力(太陽電池パネル＋バッテリー位)に依るので直流電力系。そして機関室内は運転中真空とは言え600Kを超える高熱輻射に晒されるから弁制御サーボモーター等に超伝導磁石は無論、ネオジム磁石も安易に使えない。

タービン翼のモデリング試験…べらぼうにメモリ足りねえ！orz

ステーターとローター4段ずつ3組、各組膨張率1.45で合計3.05倍の想定、最終段直径1.6m、内周側は衝動式、外周側は揚力式、ステーターは1段89翼、ローター90翼、さらに各段1度ずつずらして共振を抑制…ってことをやったら仮の翼型でも作業メモリ軽く20GiB超えたｗ 真面目に翼型計算せんでも現在の環境じゃ手に負えんというまさかの高負荷。最終的には見栄えだけの説明図が欲しかっただけなのに、どう手抜きしよう…

そうそれ。そのうえ超臨界水は空恐ろしく腐食性が高いっていう。宇宙利用だと周辺技術は出来るだけローテクで固めたいので、核燃料使わないのなら無理して使うこともないなと判断した。

タービン模式図。模式なのでブレード組は各3段しか描いていない。軸受は液体浮上式なので右端の発電機固定子を含め摺動シールなしで全てが赤で示したシュラウド(圧力隔壁)内に納まる完全キャニング型。シュラウドはラビリンスシールで隔てられた計4室。回転体は互いに逆回転することで反力を軽減した中空3軸式。中心軸からの抽気で軸受浮上、ブレードのフィルム冷却、運転開始時の初期駆動を行う。発電機固定子は両端軸受と補機から直流を得て三相発電用の回転磁界を生起する。浮上軸受は静止して動圧が抜けると焼き付くため補助の軸受支持手段が必要だが、運転中は遠心力と熱膨張で隙間が拡大・失効するような構造を考えている。

島3号の農業プラント群、実はこれといった説明がなく構造もサイズも謎。シリンダー本体が詳細に検討されてるとの比較すると、プラントや両端ハブはとってつけたように雑。コネクションロッドの強度計算も端折られてるし。とりまプラント群は1000m立方の円柱で描画。それで単体の印象はそう不自然でもないが、スタンフォード・トーラス(1万規模)は外径1600mなので横に並べて見ると、ものすごくナンダコレになる。正投影描画では圧縮効果もあって脳がバグる。

【ステーションの建造順序】1番機の構成物の最初は月面工場で建造され、月周回軌道に打ち上げ、組み立てることで始まる。最初にスターボード、一部の中央シャフトとホイール、最小構成の電力プラントが用意される。まだ短いクレーンモジュールが出来、自転が始まり、工業プラントを組みあげて運用可能になると自身の部材を自己製造できるようになる。この段階まではストレージ(2段目迄)とクレーンの位置は最終状態と逆。居住区トーラスのガワが組み上がるとストレージは一旦分解され、ホイール順序を入れ替える。居住区の整備と入植、クレーンブームの延長が並行で行われ、完成となる。2番機以降は1番機により最初から建造できる。