RU2509228C2 - Модель стационарного плазменного двигателя - Google Patents
Модель стационарного плазменного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509228C2 RU2509228C2 RU2012112736/07A RU2012112736A RU2509228C2 RU 2509228 C2 RU2509228 C2 RU 2509228C2 RU 2012112736/07 A RU2012112736/07 A RU 2012112736/07A RU 2012112736 A RU2012112736 A RU 2012112736A RU 2509228 C2 RU2509228 C2 RU 2509228C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge chamber
- gas distributor
- anode
- iodine
- gas distribution
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
- F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
- F03H1/0062—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
- F03H1/0075—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field with an annular channel; Hall-effect thrusters with closed electron drift
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроракетных двигателей. В модели стационарного плазменного двигателя (СПД), содержащей кольцевую диэлектрическую разрядную камеру, с расположенным внутри нее кольцевым анодом-газораспределителем, магнитную систему и катод, внутри его разрядной камеры установлен дополнительный газораспределитель, выполненный в виде кольца, пристыкованного через изолятор к аноду-газораспределителю. В указанном кольце выполнены соосные глухие отверстия, равномерно расположенные по азимуту, каждое из которых закрыто крышкой, имеющей сквозное калиброванное отверстие. Каждое из глухих отверстий с крышкой образует емкость, наполненную кристаллическим йодом, причем дополнительный газораспределитель установлен внутри разрядной камеры так, что его калиброванные отверстия обращены к аноду-газораспределителю. Технический результат - возможность определения принципиальной возможности работы СПД на рабочем теле - йод - при минимальных доработках самого двигателя и исключении специальной системы подачи йода и нагревателей тракта подачи, что значительно сокращает средства и время, необходимые для первого этапа исследования работоспособности и характеристик стационарного плазменного двигателя на кристаллическом йоде. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД).
Известен стационарный плазменный двигатель (СПД) [1], содержащий катод, электромагнит, магнитопровод с полюсами, жестко связанную с магнитопроводом и расположенную внутри него кольцевую разрядную камеру, имеющую внутреннее и наружное кольца из диэлектрика, с расположенным внутри камеры кольцевым анодом-газораспределителем.
Такие двигатели, в настоящее время работающие, как правило, на рабочем теле ксеноне, нашли широкое применение в космических аппаратах в качестве маршевых двигателей и двигателей коррекции и ориентации.
К недостаткам СПД, использующих ксенон в качестве рабочего тела, относятся: большая стоимость ресурсной отработки двигателя и самого ксенона, малое производство ксенона, сравнительно небольшая плотность ксенона при достаточно большом давлении его в блоке хранения.
Этих недостатков в значительной степени должен быть лишен СПД, работающий на йоде [2] при предполагаемых близких рабочих характеристиках двигателей, работающих на указанных рабочих телах, из-за почти одинаковых атомных весов и потенциалов ионизации. Однако для проведения демонстрационных испытаний СПД на йоде требуется разработать и изготовить: систему хранения и подачи йода, двигатель с узлом предварительного разогрева анода-газораспределителя и постоянно нагреваемые тракты подачи йода в анод.
Известна принятая за прототип модель СПД [3], в которой исследуемое металлическое рабочее тело (магний, цинк) подается в двигатель не от специальной системы подачи металла в анод. При этом используется дополнительный анод, выполненный из исследуемого металла в виде колец, расположенных в разрывах разрядной камеры, выполненной из диэлектрика.
Однако в случае использования неэлектропроводящего кристаллического йода такой двигатель создать невозможно.
Целью предлагаемого изобретения является создание с минимальными материальными и временными затратами модели СПД, способной подтвердить работоспособность и характеристики двигателя при его работе на йоде.
Для достижения указанной цели в модели стационарного плазменного двигателя, содержащей кольцевую диэлектрическую разрядную камеру, с расположенным внутри нее кольцевым анодом-газораспределителем, магнитную систему и катод, внутри его разрядной камеры установлен дополнительный газораспределитель, выполненный в виде кольца, пристыкованного через изолятор к аноду-газораспределителю, причем в указанном кольце выполнены соосные глухие отверстия, равномерно расположенные по азимуту, каждое из которых герметично закрыто крышкой, имеющей сквозное калиброванное отверстие, при этом каждое из глухих отверстий с крышкой образует емкость, наполненную кристаллическим йодом, причем дополнительный газораспределитель установлен внутри разрядной камеры так, что его калиброванные отверстия обращены к аноду-газораспределителю.
На фиг.1 представлен общий вид модели стационарного плазменного двигателя. Внутри кольцевой разрядной камеры 1, выполненной из диэлектрика, смонтирован кольцевой анод-газораспределитель 2, герметично соединенный с системой хранения и подачи ксенона. Магнитная система 3 двигателя предназначена для создания радиального магнитного поля на выходе из разрядной камеры 1. Внутри разрядной камеры 1 установлен дополнительный газораспределитель 4, электроизолированный от анода-газораспределителя 2 с помощью изолятора 5. Дополнительный газораспределитель 4 выполнен в виде кольца 6 (фиг.2), в котором образованы соосные глухие отверстия 7, равномерно расположенные по азимуту кольца 6, каждое из которых герметично закрыто крышкой 8, имеющей сквозное калиброванное отверстие 9. Каждое из глухих отверстий 7 с крышкой 8 образуют емкость, наполненную кристаллическим йодом 10. Дополнительный газораспределитель 4 установлен внутри разрядной камеры 1 так, что его калиброванные отверстия 9 обращены к аноду-газораспределителю 2. В катод 11, предназначенный для нейтрализации истекающего из разрядной камеры 1 потока ионов, подается до 10% расхода ксенона.
Предлагаемая модель стационарного плазменного двигателя работает следующим образом.
Разогревают катод 11, подают ксенон в катод 11 и в анод-газораспределитель 2 и подают поджигное и разрядное напряжение. На номинальном режиме работы двигателя анод-газораспределитель 2 и внутренняя поверхность разрядной камеры 1 разогреваются до температуры примерно 450…500°С. При этом нагревается дополнительный газораспределитель 4, и йод начнет испаряться и через калиброванные отверстия 9 поступать в район анода-газораспределителя 2. Внутри разрядной камеры 1 происходит диссоциация и ионизация паров йода. Затем в радиальном магнитном, созданном магнитной системой 3 двигателя, и в продольном электрическом полях образуется азимутальный дрейф электронов и ускорение ионов йода в продольном электрическом поле. После чего отключают подачу ксенона в анод-газораспределитель 2, при этом подача ксенона в катод 11 сохраняется.
Равномерно распределенные по окружности кольцевого дополнительного газораспределителя 4 глухие отверстия 7, образующие емкости для йода 10, обеспечивают равномерную по азимуту подачу йода в разрядную камеру. Расход йода можно изменять как изменением диаметра калиброванного отверстия 9 в крышках 8, так и изменением количества заправленных йодом емкостей, например, заправляя не все емкости.
Положительный эффект от использования данной модели стационарного плазменного двигателя заключается в определении принципиальной возможности работы СПД на рабочем теле йод при минимальных доработках самого двигателя и исключении специальной системы подачи йода и нагревателей тракта подачи. Следует отметить, что кристаллический йод невозможно использовать в качестве дополнительного анода, как это сделано в модели двигателя - прототипе. Использование предлагаемой модели СПД значительно сокращает средства и время, необходимые для первого этапа исследования работоспособности и характеристик стационарного плазменного двигателя на кристаллическом йоде.
В принципе, такая модель двигателя может применяться для исследования возможности использования и других рабочих тел, например ртути.
Использованная литература.
1. Таюрский Г.И., Мурашко В.М. и др. «Анализ работы электроракетных двигателей в составе телекоммуникационного космического аппарата «Ямал-200». М.: Наука, Известия Академии наук. Энергетика. 2009 г., №3, с.124-130.
2. Островский В.Г. Патент RU №2351800, бюллетень №10, 2009 г. «Электроракетная двигательная установка и способ ее эксплуатации».
3. Jason M. Makela and other. Development of Magnesium and Zinc Hall-effect Thruster. IESC-2009-107, University of Michigan, USA September 20-24, 2009.
Claims (1)
- Модель стационарного плазменного двигателя, содержащая кольцевую диэлектрическую разрядную камеру с расположенным внутри нее кольцевым анодом-газораспределителем, магнитную систему и катод, отличающаяся тем, что внутри разрядной камеры установлен дополнительный газораспределитель, выполненный в виде кольца, пристыкованного через изолятор к аноду-газораспределителю, причем в указанном кольце выполнены соосные глухие отверстия, равномерно расположенные по азимуту, каждое из которых закрыто крышкой, имеющей сквозное калиброванное отверстие, при этом каждое из глухих отверстий с крышкой образует емкость, наполненную кристаллическим йодом, причем дополнительный газораспределитель установлен внутри разрядной камеры так, что его калиброванные отверстия обращены к аноду-газораспределителю.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112736/07A RU2509228C2 (ru) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | Модель стационарного плазменного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112736/07A RU2509228C2 (ru) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | Модель стационарного плазменного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012112736A RU2012112736A (ru) | 2013-10-10 |
RU2509228C2 true RU2509228C2 (ru) | 2014-03-10 |
Family
ID=49302641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012112736/07A RU2509228C2 (ru) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | Модель стационарного плазменного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2509228C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000164580A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-06-16 | Canon Inc | プラズマ処理装置及びそれを用いた処理方法 |
US6609363B1 (en) * | 1999-08-19 | 2003-08-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Iodine electric propulsion thrusters |
RU2308610C2 (ru) * | 2005-02-01 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Электроракетная двигательная установка и способ ее эксплуатации |
US20080271430A1 (en) * | 2005-12-07 | 2008-11-06 | Ecole Polytechnique | Electronegative Plasma Motor |
RU2351800C1 (ru) * | 2007-08-02 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Магнитоплазмодинамический двигатель и способ его работы |
RU2412373C2 (ru) * | 2008-09-18 | 2011-02-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Стенд для испытания электроракетного двигателя на йоде и способ испытания на стенде электроракетного двигателя, работающего на рабочем теле йоде |
-
2012
- 2012-04-02 RU RU2012112736/07A patent/RU2509228C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000164580A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-06-16 | Canon Inc | プラズマ処理装置及びそれを用いた処理方法 |
US6609363B1 (en) * | 1999-08-19 | 2003-08-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Iodine electric propulsion thrusters |
RU2308610C2 (ru) * | 2005-02-01 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Электроракетная двигательная установка и способ ее эксплуатации |
US20080271430A1 (en) * | 2005-12-07 | 2008-11-06 | Ecole Polytechnique | Electronegative Plasma Motor |
RU2351800C1 (ru) * | 2007-08-02 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Магнитоплазмодинамический двигатель и способ его работы |
RU2412373C2 (ru) * | 2008-09-18 | 2011-02-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Стенд для испытания электроракетного двигателя на йоде и способ испытания на стенде электроракетного двигателя, работающего на рабочем теле йоде |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012112736A (ru) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Levchenko et al. | Space micropropulsion systems for Cubesats and small satellites: From proximate targets to furthermost frontiers | |
KR102635775B1 (ko) | 통합된 고체 추진제를 갖는 그리드 이온 스러스터 | |
US20130292363A1 (en) | Non-transferred and hollow type plasma torch | |
CN105407621B (zh) | 一种紧凑型d‑d中子发生器 | |
US11219117B2 (en) | Plasma confinement system with outer electrode having liquifiable material and methods for use | |
US10020524B2 (en) | Pressure density differential device | |
EP2864633B1 (en) | Ion accelerators | |
US4800281A (en) | Compact penning-discharge plasma source | |
US10256067B1 (en) | Low voltage drop, cross-field, gas switch and method of operation | |
Bugrova et al. | Experimental investigations of a krypton stationary plasma thruster | |
Schwertheim et al. | The water electrolysis hall effect thruster (wet-het): Paving the way to dual mode chemical-electric water propulsion | |
RU2509228C2 (ru) | Модель стационарного плазменного двигателя | |
Bretti | Progress and developments of ultra-compact 10 watt class adamantane fueled hall thrusters for picosatellites | |
CN102769989A (zh) | 等离子体放电腔体内置冷却电极的绝缘密封装置 | |
RU2348832C2 (ru) | Электрореактивный двигатель | |
Wirz et al. | Development and testing of a 3cm electron bombardment micro-ion thruster | |
RU139030U1 (ru) | Ионно-плазменный двигатель | |
Abdrashitov et al. | Operation of RF driven negative ion source in a pure-hydrogen mode | |
US4093858A (en) | Cesium injection system for negative ion duoplasmatrons | |
US9728382B2 (en) | Evaporation source | |
RU2351800C1 (ru) | Магнитоплазмодинамический двигатель и способ его работы | |
RU167315U1 (ru) | Стационарный плазменный двигатель малой мощности | |
Diamant et al. | Segmented electrode Hall thruster | |
Voronovsky et al. | Hall-effect thruster ST-25 with permanent magnet | |
RU2549370C1 (ru) | Катод плазменного ускорителя (варианты) |