JPS6017952B2 - プラズマエンジン - Google Patents
プラズマエンジンInfo
- Publication number
- JPS6017952B2 JPS6017952B2 JP55189265A JP18926580A JPS6017952B2 JP S6017952 B2 JPS6017952 B2 JP S6017952B2 JP 55189265 A JP55189265 A JP 55189265A JP 18926580 A JP18926580 A JP 18926580A JP S6017952 B2 JPS6017952 B2 JP S6017952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid cathode
- cathode
- solid
- anode
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ロケットの推進、実用衛星(通信、放送、気
象、資源探査、軍事等)の姿勢制御や軌道遷移、大規模
宇宙構造物の建造や運搬等を行うためのプラズマエンジ
ンに関する。
象、資源探査、軍事等)の姿勢制御や軌道遷移、大規模
宇宙構造物の建造や運搬等を行うためのプラズマエンジ
ンに関する。
プラズマエンジンは、化学ロケット等の推進装置と比較
して高速噴射が可能であり、従って宇宙空間における推
進移動のような長距離の進行に適した推進装置として注
目されつつある。
して高速噴射が可能であり、従って宇宙空間における推
進移動のような長距離の進行に適した推進装置として注
目されつつある。
また近年は大規模宇宙構造物の建設や実用衛星の大形化
に伴って推進装置の大出力化が要求されている。第1図
は中実陰極を装備した従来考えられているプラズマエン
ジンの一例を示すもので、中陰極aを適宜の間隔で包囲
する如く陽極bを設け、前記中実陰極aと陽極bの間を
絶縁物cで絶縁すると共に、前記中実陰極aと陽極bの
間から気化した推進剤dを供給するようにして。図中e
は放電電源、fは放電電流を示す。しかしこの装置にお
いては、放電電流fの密度が中実陰極aの先端部a′と
付け根部a″において高くなり、その部分のプラズマが
強く加速されるために、その部分にホットスポットがで
きて熱電子放出が起り、第2図に示す如く中実電極aの
先端静め′と付け根部a″が著しく損耗することが知ら
れている。この現象は大出力を得ようとして放電電流を
大きくした湯合に更に顕著となる。また、このように損
耗を受けた部分は凹凸形状を有しているために、放電電
流fが集中することになって増々損耗が拡大される問題
があると共に、放電に乱れが生じてプラズマエンジン自
体の性能を悪化させてしまう問題がある。また先端前ね
′のみの損耗であれば、中実陰極aを損耗に応じて送り
出すようにすることにより、長期間使用が可能であるが
、付け根剤2″が損耗したのでは前記したように放電に
乱れを生じるばかりでなく、中実陰極aが付け根部a″
から切れて脱落しプラズマエンジン自体が作動されなく
なる重大な危険があり、長期間使用が不可能になる問題
がある。また、このため、第3図に示す如く中空陰極を
装備したプラズマエンジンが考えられている。
に伴って推進装置の大出力化が要求されている。第1図
は中実陰極を装備した従来考えられているプラズマエン
ジンの一例を示すもので、中陰極aを適宜の間隔で包囲
する如く陽極bを設け、前記中実陰極aと陽極bの間を
絶縁物cで絶縁すると共に、前記中実陰極aと陽極bの
間から気化した推進剤dを供給するようにして。図中e
は放電電源、fは放電電流を示す。しかしこの装置にお
いては、放電電流fの密度が中実陰極aの先端部a′と
付け根部a″において高くなり、その部分のプラズマが
強く加速されるために、その部分にホットスポットがで
きて熱電子放出が起り、第2図に示す如く中実電極aの
先端静め′と付け根部a″が著しく損耗することが知ら
れている。この現象は大出力を得ようとして放電電流を
大きくした湯合に更に顕著となる。また、このように損
耗を受けた部分は凹凸形状を有しているために、放電電
流fが集中することになって増々損耗が拡大される問題
があると共に、放電に乱れが生じてプラズマエンジン自
体の性能を悪化させてしまう問題がある。また先端前ね
′のみの損耗であれば、中実陰極aを損耗に応じて送り
出すようにすることにより、長期間使用が可能であるが
、付け根剤2″が損耗したのでは前記したように放電に
乱れを生じるばかりでなく、中実陰極aが付け根部a″
から切れて脱落しプラズマエンジン自体が作動されなく
なる重大な危険があり、長期間使用が不可能になる問題
がある。また、このため、第3図に示す如く中空陰極を
装備したプラズマエンジンが考えられている。
即ち、中空内部を通して推進剤dを送給するようにした
中空陰極gを陽極bの内側中央部に絶縁物cを介して設
け、且つ前記中空陰極gの外周及び先端部gを絶縁物c
で包囲するようにしている。この装置において、放電電
流が小さいときには、第3図に示す如く放電電流fが中
空陰極g内部に広がるために損耗も少ないと共に、中空
陰極g内面温度の上昇も少なく良好に作動し得る。しか
し、プラズマエンジンの出力を上げるべく放電電流を大
きくした場合には、第4図に示す如く放電電流fが中空
陰極gの内側先端部gに集中して密度が高くなるために
この部分にホットスポットができて熱電子放出が起り、
損耗が著しくなると共に、放電に乱れが生じることにな
り、大きな放電電流の場合には寿命が短か〈長期間使用
が実際上不可能である等の問題点を有していた。本発明
は上記従来装置のもつ問題点を解決すべくなしたもので
、陽極の内側中央部において、該陽極の中心軸線方向に
位置調整可能な中実陰極を設け、且つ該中実陰極の先端
側所定長さを除く後部外周に、推進剤を送給可能な所定
の間隔を有して前記中実陰極を包囲するスリーブを設け
たことを特徴とするプラズマエンジンに係るものである
。
中空陰極gを陽極bの内側中央部に絶縁物cを介して設
け、且つ前記中空陰極gの外周及び先端部gを絶縁物c
で包囲するようにしている。この装置において、放電電
流が小さいときには、第3図に示す如く放電電流fが中
空陰極g内部に広がるために損耗も少ないと共に、中空
陰極g内面温度の上昇も少なく良好に作動し得る。しか
し、プラズマエンジンの出力を上げるべく放電電流を大
きくした場合には、第4図に示す如く放電電流fが中空
陰極gの内側先端部gに集中して密度が高くなるために
この部分にホットスポットができて熱電子放出が起り、
損耗が著しくなると共に、放電に乱れが生じることにな
り、大きな放電電流の場合には寿命が短か〈長期間使用
が実際上不可能である等の問題点を有していた。本発明
は上記従来装置のもつ問題点を解決すべくなしたもので
、陽極の内側中央部において、該陽極の中心軸線方向に
位置調整可能な中実陰極を設け、且つ該中実陰極の先端
側所定長さを除く後部外周に、推進剤を送給可能な所定
の間隔を有して前記中実陰極を包囲するスリーブを設け
たことを特徴とするプラズマエンジンに係るものである
。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第5図は本発明の一例を示すもので、中実陰極1の先端
側の所定長さだけを除きその外周を適宜の環状の間隔2
を有して包囲するスリーブ3を設け、更に前記中実陰極
1及びスリーブ3を所定の間隔を有して包囲する陽極4
を絶縁物5を介して設ける。
側の所定長さだけを除きその外周を適宜の環状の間隔2
を有して包囲するスリーブ3を設け、更に前記中実陰極
1及びスリーブ3を所定の間隔を有して包囲する陽極4
を絶縁物5を介して設ける。
前記スリーブ3は電気的絶縁物或いは高融点金属(ただ
し放電回路より絶縁されていること)等にて構成する。
前記絶縁物5には推進剤送給路6を設けて推進剤7を送
給するようにしていると共に、前記中実陰極1とスリー
ブ3との間隔2にも推進剤7を送給するようにしている
。また前記中実陰極1は充分な長さを有して矢印8方向
に送り出すことができるようにしている。図中9は中実
陰極1と陽極4との間に設けた放電電源を示す。次に作
用を説明する。
し放電回路より絶縁されていること)等にて構成する。
前記絶縁物5には推進剤送給路6を設けて推進剤7を送
給するようにしていると共に、前記中実陰極1とスリー
ブ3との間隔2にも推進剤7を送給するようにしている
。また前記中実陰極1は充分な長さを有して矢印8方向
に送り出すことができるようにしている。図中9は中実
陰極1と陽極4との間に設けた放電電源を示す。次に作
用を説明する。
プラズマエンジンの作動においては、推進剤送給路6及
び中実陰極1とスリーブ3との間の間隔2より推進剤7
を送給すると共に、中実陰極1と陽極4との間で放電さ
せる。
び中実陰極1とスリーブ3との間の間隔2より推進剤7
を送給すると共に、中実陰極1と陽極4との間で放電さ
せる。
すると、気化した推進剤7が電離してプラズマ状態のま
まで電磁的に加速排出され、推力が発生する。前記放電
による放電電流は、中実電極1の先端部においてその密
度が高いが、中実電極1の後方外周がスリーブ3にて包
囲されているために、中実電極1とスリーブ3の間隙へ
、放電々流を引き込むと同時に適当な距離で放電を消弧
させるので、中実電極1の長さ方向に放電電流が分散し
、中実電極1の長さ方向中間部外周に放電電流密度の高
い部分が生じるようなことがなくなる。
まで電磁的に加速排出され、推力が発生する。前記放電
による放電電流は、中実電極1の先端部においてその密
度が高いが、中実電極1の後方外周がスリーブ3にて包
囲されているために、中実電極1とスリーブ3の間隙へ
、放電々流を引き込むと同時に適当な距離で放電を消弧
させるので、中実電極1の長さ方向に放電電流が分散し
、中実電極1の長さ方向中間部外周に放電電流密度の高
い部分が生じるようなことがなくなる。
従って長さ方向中間部において部分的に著しい損耗を来
すようなことがない。上記について直径肌舷の中実陰極
1を用いて実験を行った結果、先端部の損耗は従釆の中
実陰極1の場合と略同程度であったが、スリーブ3先端
から間隔2内へ略1仇舷程度入り込んだ位置から先端部
にかけての中実陰極1の外周は、一様に僅かに損耗して
いたのみであり、部分的に集中して損耗した個所は存在
しなかった。
すようなことがない。上記について直径肌舷の中実陰極
1を用いて実験を行った結果、先端部の損耗は従釆の中
実陰極1の場合と略同程度であったが、スリーブ3先端
から間隔2内へ略1仇舷程度入り込んだ位置から先端部
にかけての中実陰極1の外周は、一様に僅かに損耗して
いたのみであり、部分的に集中して損耗した個所は存在
しなかった。
更に、本発明の装置によると、放電時のスタートが良好
になることが確認された。また上記において、中実電極
1とスリーブ3との間の間隔2に送給する推進剤7の送
給量を制御することにより、間隔2内に流入する放電電
流の流入を制御して、放電電流の分散状態を変化させる
ことができる。
になることが確認された。また上記において、中実電極
1とスリーブ3との間の間隔2に送給する推進剤7の送
給量を制御することにより、間隔2内に流入する放電電
流の流入を制御して、放電電流の分散状態を変化させる
ことができる。
前記したように、先端部を除く中実陰極1の外周に対す
る放電電流を分散させることができるために、大出力を
得るために放電電流を大きくした場合にも外周が一様に
損耗することにより長期間使用が可能であると共に、長
期間使用しても放電状態の変化が少なく安定した出力が
得られる。
る放電電流を分散させることができるために、大出力を
得るために放電電流を大きくした場合にも外周が一様に
損耗することにより長期間使用が可能であると共に、長
期間使用しても放電状態の変化が少なく安定した出力が
得られる。
また、中実陰極1の先端部の損耗に応じて中実陰極1を
矢印8方向に送り出すことにより、極めて長期間の使用
が可能になる。尚、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、スリーブは中実陰極に対して平行或い
は傾斜(円錐状)としても良いこと。
矢印8方向に送り出すことにより、極めて長期間の使用
が可能になる。尚、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、スリーブは中実陰極に対して平行或い
は傾斜(円錐状)としても良いこと。
スリーブが中実陰極の軸万向に移動できる構造としても
良いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ること、等は勿論である。前述し
た本発明のプラズマエンジンによれば下記の如き優れた
効果を奏し得る。
良いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ること、等は勿論である。前述し
た本発明のプラズマエンジンによれば下記の如き優れた
効果を奏し得る。
(i)スリーブを備えたことにより「中実陰極の長手方
向中間部外周に対する放電電流の分散を可能とし、極部
的な損耗を妨止することができる。
向中間部外周に対する放電電流の分散を可能とし、極部
的な損耗を妨止することができる。
(ii} 放電電流を増大しても中実陰極の長手方向中
間部外周が一様に損耗を受けるために、中実陰極の寿命
を延長することができると共に、放電状態に大きな変化
を生じることがないので長期間にわたって安定したエン
ジン出力を得ることができる。
間部外周が一様に損耗を受けるために、中実陰極の寿命
を延長することができると共に、放電状態に大きな変化
を生じることがないので長期間にわたって安定したエン
ジン出力を得ることができる。
側 中実陰極が軸線方向に位置調整可能であるので、先
端部の損耗に応じて中実陰極を送り出すことにより、極
めて長期間にわたる使用が可能となる。
端部の損耗に応じて中実陰極を送り出すことにより、極
めて長期間にわたる使用が可能となる。
第1図は中実陰極を装備した従来のプラズマエンジンの
一例を示す切断側面図、第2図は第1図の中実陰極の損
耗状態を示す説明図、第3図は中空陰極を装備した従来
のプラズマエンジンの切断側面図、第4図は第3図の放
電状態の説明図、第5図は本発明のプラズマエンジンの
一実施例を示す切断側面図である。 1は中実陰極、2は間隔、3はスリーブ、4は陽極、5
は絶縁物、6は推進剤供給路、7は推進剤を示す。 第1図 節2図 漆3図 鎌ム図 節5図
一例を示す切断側面図、第2図は第1図の中実陰極の損
耗状態を示す説明図、第3図は中空陰極を装備した従来
のプラズマエンジンの切断側面図、第4図は第3図の放
電状態の説明図、第5図は本発明のプラズマエンジンの
一実施例を示す切断側面図である。 1は中実陰極、2は間隔、3はスリーブ、4は陽極、5
は絶縁物、6は推進剤供給路、7は推進剤を示す。 第1図 節2図 漆3図 鎌ム図 節5図
Claims (1)
- 1 陽極の内側中央部において、該陽極の中心軸線方向
に位置調整可能な中実陰極を設け、且つ該中実陰極の先
端側所定長さを除く後部外周に、推進剤を送給可能な所
定の間隔を有して前記中実陰極を包囲するスリーブを設
けたことを特徴とするプラズマエンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55189265A JPS6017952B2 (ja) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | プラズマエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55189265A JPS6017952B2 (ja) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | プラズマエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57110781A JPS57110781A (en) | 1982-07-09 |
JPS6017952B2 true JPS6017952B2 (ja) | 1985-05-08 |
Family
ID=16238411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55189265A Expired JPS6017952B2 (ja) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | プラズマエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6017952B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5425231A (en) * | 1993-07-02 | 1995-06-20 | Burton; Rodney L. | Gas fed pulsed electric thruster |
US5973447A (en) * | 1997-07-25 | 1999-10-26 | Monsanto Company | Gridless ion source for the vacuum processing of materials |
JP5979350B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-08-24 | 国立大学法人名古屋大学 | プラズマ発生装置 |
-
1980
- 1980-12-27 JP JP55189265A patent/JPS6017952B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57110781A (en) | 1982-07-09 |
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