RU2602468C1 - Electric propulsion engine (versions) - Google Patents
Electric propulsion engine (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602468C1 RU2602468C1 RU2015119871/06A RU2015119871A RU2602468C1 RU 2602468 C1 RU2602468 C1 RU 2602468C1 RU 2015119871/06 A RU2015119871/06 A RU 2015119871/06A RU 2015119871 A RU2015119871 A RU 2015119871A RU 2602468 C1 RU2602468 C1 RU 2602468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge chamber
- converters
- electric propulsion
- thermoelectric converters
- photoelectric
- 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
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)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД).The invention relates to the field of electric rocket engines (ERE).
Особенностью функционирования ЭРД является то, что плазма, получаемая в процессе его работы, высокими тепловыми потоками ионизирующего излучения воздействует на внутренние элементы конструкции, тем самым сокращает срок эксплуатации ЭРД. С учетом специфики работы ЭРД в условиях сверхвысокого вакуума и особенностей конструкции создание надежной защиты внутренних элементов ЭРД от воздействия плазмы является проблематичным.A feature of the operation of the electric propulsion system is that the plasma obtained during its operation, by the high heat fluxes of ionizing radiation, acts on the internal structural elements, thereby shortening the life of the electric propulsion system. Given the specifics of the operation of the electric propulsion in ultra-high vacuum and design features, the creation of reliable protection of the internal elements of the electric propulsion against the effects of plasma is problematic.
Известен ЭРД, состоящий из анода, нейтральной вставки, изоляторов, управляющего соленоида, монтажного фланца, многополостного катода, испарителя лития, нагревателя емкости активирующего вещества, пористых вкладышей (см. патент РФ №2351800, МПК F03H 1/00 по заявке №2007129605/06 от 02.08.2007).Known ERD, consisting of an anode, neutral insert, insulators, control solenoid, mounting flange, multi-cavity cathode, lithium evaporator, activator tank heater, porous inserts (see RF patent No. 2351800, IPC
Недостатком известного ЭРД является недостаточная система защиты его элементов от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы.A disadvantage of the known electric propulsion is an insufficient system for protecting its elements from the effects of ionizing radiation of high-temperature plasma.
Известен ЭРД, состоящий из герметичной керамической трубки, помещенной в неоднородное магнитное поле, разрядной камеры, анода, катода прямого накала, системы вспомогательных элементов (см. патент СССР А.С. №166974, МПК H01J по заявке №818030/26-25 от 04.11.1963).Known ERD, consisting of a sealed ceramic tube placed in an inhomogeneous magnetic field, a discharge chamber, anode, direct glow cathode, a system of auxiliary elements (see USSR patent AS No. 166974, IPC H01J by application No. 818030 / 26-25 from 11/04/1963).
Недостатком известного ЭРД является недостаточная система защиты его элементов от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы.A disadvantage of the known electric propulsion is an insufficient system for protecting its elements from the effects of ionizing radiation of high-temperature plasma.
Известен ЭРД, состоящий из разрядной камеры, кольцевого анода, трубопровода анодного, токоподводов, магнитной системы, клапана, изоляторов, катода, корпуса двигателя, термоэмиссионного элемента катода, экранов, спирального нагревателя (см. патент РФ №2309293, МПК F03H 5/00 по заявке №2005106778/06 от 09.03.2006 - прототип).Known ERD, consisting of a discharge chamber, a ring anode, anode pipe, current leads, magnetic system, valve, insulators, cathode, motor housing, thermionic element of the cathode, screens, spiral heater (see RF patent No. 2309293, IPC
Недостатком известного ЭРД является недостаточная система защиты его элементов от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы.A disadvantage of the known electric propulsion is an insufficient system for protecting its elements from the effects of ionizing radiation of high-temperature plasma.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является:The technical problem solved by the invention is:
- повышение защиты стенок разрядной камеры и обмотки электромагнитов от воздействия тепловых потоков ионизирующего излучения;- improving the protection of the walls of the discharge chamber and the windings of electromagnets from the effects of heat fluxes of ionizing radiation;
- увеличение ресурса работы ЭРД;- increase the resource of work of electric propulsion;
- повышение эффективности работы ЭРД.- increasing the efficiency of the electric propulsion.
Данная техническая задача решается тем, что в известном ЭРД, содержащем разрядную камеру с соплом-анодом, трубопровод подачи рабочего тела, катод, обмотку электромагнитов, согласно изобретению на всей внутренней поверхности разрядной камеры в качестве зашиты от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы установлены фотоэлектрические и термоэлектрические преобразователи, вырабатывающие электродвижущую силу (ЭДС), причем термоэлектрические преобразователи расположены между корпусом разрядной камеры и фотоэлектрическими преобразователями.This technical problem is solved by the fact that in the known electric propulsion device containing a discharge chamber with an anode nozzle, a working fluid supply pipe, a cathode, an electromagnet winding, according to the invention, photoelectric and thermoelectric are installed on the entire inner surface of the discharge chamber as a protection against the effects of ionizing radiation of high-temperature plasma converters generating electromotive force (EMF), and thermoelectric converters are located between the body of the discharge chamber and the photoelectric matic converters.
Помимо того согласно изобретению внутренняя часть разрядной камеры выполнена из прозрачного диэлектрического материала, снаружи которого расположена зеркальная поверхность с отражающим эффектом внутрь разрядной камеры, а поверх зеркальной поверхности установлены термоэлектрические преобразователи, вырабатывающие ЭДС.In addition, according to the invention, the interior of the discharge chamber is made of a transparent dielectric material, on the outside of which there is a mirror surface with a reflecting effect inside the discharge chamber, and thermoelectric converters generating emf are installed on top of the mirror surface.
Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря ей появляется возможность повысить защиту стенок разрядной камеры и обмотки электромагнитов от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы и, следовательно, увеличить ресурс работы ЭРД, а также использовать электрическую энергию от фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей для питания вспомогательного оборудования и/или зарядки источников питания ЭРД, что повышает эффективность его работы.The indicated set of features exhibits new properties, which make it possible to increase the protection of the walls of the discharge chamber and the windings of electromagnets from the effects of ionizing radiation of high-temperature plasma and, therefore, to increase the operating life of the electric propulsion and to use electric energy from photoelectric and thermoelectric converters for power auxiliary equipment and / or charging power sources of electric propulsion, which increases its efficiency.
Схема ЭРД показана на фиг. 1, 2.The ERE circuit is shown in FIG. 12.
Фиг. 1 - ЭРД с фото- и термоэлектрическими преобразователями, фиг. 2 - ЭРД с кварцевым стеклом и термоэлектрическими преобразователями где;FIG. 1 - electric propulsion with photo- and thermoelectric converters, FIG. 2 - electric propulsion with quartz glass and thermoelectric converters where;
1 - разрядная камера;1 - discharge chamber;
2 - трубопровод подачи рабочего тела;2 - pipeline supply of the working fluid;
3 - катод;3 - cathode;
4 -источник питания;4 - power supply;
5 - обмотка электромагнитов;5 - winding of electromagnets;
6 - сопло-анод;6 - nozzle-anode;
7 - фотоэлектрические преобразователи;7 - photoelectric converters;
8 - термоэлектрические преобразователи;8 - thermoelectric converters;
9 - контроллер;9 - controller;
10 - аккумулятор;10 - battery;
11 - нагрузочное устройство;11 - load device;
12 - вставка;12 - insert;
13 - зеркальная поверхность.13 - a mirror surface.
ЭРД с фото- и термоэлектрическими преобразователями состоит из разрядной камеры 1, трубопровода подачи рабочего тела 2, катода 3, источников питания 4, обмотки электромагнитов 5, сопла-анода 6, фотоэлектрических преобразователей 7, термоэлектрических преобразователей 8, контроллера 9, аккумулятора 10, нагрузочного устройства 11.Electric propulsion with photoelectric and thermoelectric converters consists of a
ЭРД с диэлектрической прозрачной вставкой, представленный на фиг. 2, отличается тем, что внутренняя поверхность разрядной камеры 1 выполнена из прозрачного диэлектрического материала (вставка 12), снаружи которого расположена зеркальная поверхность 13 с отражающим эффектом внутрь разрядной камеры, а поверх зеркальной поверхности установлены термоэлектрические преобразователи 8, фотоэлектрические преобразователи 7 в данном случае не устанавливаются.The dielectric transparent insert ERE shown in FIG. 2, characterized in that the inner surface of the
ЭРД с фото- и термоэлектрическими преобразователями, представленном на фиг 1, работает следующим образом. В разрядную камеру 1 по трубопроводу 2 поступает рабочее тело, при прохождении рабочим телом катода 3, на который от источника питания 4 подается высокоамперный ток, происходит ионизация рабочего тела и образуется плазма. На разрядную камеру 1 навита обмотка электромагнитов 5, которая при пропускании через нее электрического тока от источников питания 4 внутри камеры создает сильное аксиальное (направленное вдоль оси) магнитное поле. Под воздействием этого магнитного поля (моделируемой конфигурации) плазма отжимается от стенок разрядной камеры 1, ускоряется и истекает через сопло-анод 6, создавая тем самым реактивную тягу. Для защиты корпуса разрядной камеры 1 и обмотки электромагнитов 5 от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы в разрядной камере 1 установлены фотоэлектрические преобразователи 7 и термоэлектрические преобразователи 8, которые, в свою очередь, вырабатывают ЭДС. Электрический ток от фотоэлектрических преобразователей 7 и термоэлектрических преобразователей 8 через контроллер 9 поступает на аккумулятор 10, от которого запитывается нагрузочное устройство 11. В качестве нагрузочного устройства 11 может выступать, например, как вспомогательное оборудование, так и источники питания 4 ЭРД.ERE with photo- and thermoelectric converters, shown in Fig 1, operates as follows. A working fluid enters the
Помимо того в ЭРД с диэлектрической прозрачной вставкой, представленный на фиг 2, с целью защиты корпуса разрядной камеры 1 и обмотки электромагнитов 5 от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы используется вставка 12, выполненная из диэлектрического прозрачного материала, снаружи которого расположена зеркальная поверхность 13 с отражающим эффектом внутрь разрядной камеры для отражения тепловых потоков ионизирующего излучения. С целью отвода тепла с зеркальной поверхности на ней установлены термоэлектрические преобразователи 8, вырабатывающие ЭДС.In addition, in an electric propulsion electric diffuser with a dielectric transparent insert, shown in Fig. 2, in order to protect the housing of the
Таким образом, благодаря использованию изобретения, за счет преобразования ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы в электрическую энергию, происходит защита стенки разрядной камеры и обмотки электромагнитов от перегрева, увеличивается срок эксплуатации ЭРД, а также при использовании этой энергии в качестве дополнительного источника питания ЭРД повышается эффективность его работы.Thus, through the use of the invention, by converting the ionizing radiation of a high-temperature plasma into electrical energy, the wall of the discharge chamber and the windings of the electromagnets are protected from overheating, the operating life of the electric propulsion system is increased, and when this energy is used as an additional power source for electric propulsion, its efficiency is increased .
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119871/06A RU2602468C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Electric propulsion engine (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119871/06A RU2602468C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Electric propulsion engine (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2602468C1 true RU2602468C1 (en) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119871/06A RU2602468C1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Electric propulsion engine (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2602468C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685597C1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-04-22 | Акционерное общество "Пространственные системы информации" (АО "ПСИ") | Method of intercepting aircraft by self-guided electric propellers |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6507142B1 (en) * | 2000-07-26 | 2003-01-14 | Aerojet-General Corporation | Plume shield for ion accelerators |
RU2309293C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Electric rocket engine (versions) and method of operation of such engine |
US8581483B2 (en) * | 2007-09-14 | 2013-11-12 | Thales Electronic Systems Gmbh | Device for conducting away lost heat, as well as ion accelerator arrangement having such a device |
RU2517004C2 (en) * | 2012-06-19 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Cyclotron plasma engine |
RU2523658C2 (en) * | 2007-09-14 | 2014-07-20 | Таль Электроник Системз Гмбх | Electrostatic ion accelerator system |
-
2015
- 2015-05-26 RU RU2015119871/06A patent/RU2602468C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6507142B1 (en) * | 2000-07-26 | 2003-01-14 | Aerojet-General Corporation | Plume shield for ion accelerators |
RU2309293C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Electric rocket engine (versions) and method of operation of such engine |
US8581483B2 (en) * | 2007-09-14 | 2013-11-12 | Thales Electronic Systems Gmbh | Device for conducting away lost heat, as well as ion accelerator arrangement having such a device |
RU2523658C2 (en) * | 2007-09-14 | 2014-07-20 | Таль Электроник Системз Гмбх | Electrostatic ion accelerator system |
RU2517004C2 (en) * | 2012-06-19 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Cyclotron plasma engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685597C1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-04-22 | Акционерное общество "Пространственные системы информации" (АО "ПСИ") | Method of intercepting aircraft by self-guided electric propellers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110439770B (en) | Anode layer Hall thruster of deep integrated hollow cathode | |
AR109472A1 (en) | AEROSOL GENERATOR DEVICE WITH INDUCTOR | |
RU2732865C2 (en) | Mesh ion engine with solid working medium in it | |
CN104247575B (en) | Equipment for handling exhaust gas in foreline | |
US20060273732A1 (en) | Arrangement for the generation of intensive short-wavelength radiation based on a gas discharge plasma | |
RU2471261C2 (en) | Gas discharge lamp with dielectric barrier | |
US11572182B2 (en) | Preventing electrical breakdown | |
CN105788998A (en) | Small-size and miniwatt hollow barium-tungsten cathode | |
RU2602468C1 (en) | Electric propulsion engine (versions) | |
CN104244560A (en) | Small high-yield deuterium-deuterium neutron generator | |
TWI497555B (en) | Microwave ion source and its starting method | |
JP5425081B2 (en) | Electrostatic ion accelerator | |
US3569861A (en) | Xenon flash lamp for laser pumping in liquid nitrogen | |
RU2663241C1 (en) | Hollow cathode | |
RU90932U1 (en) | HIGH FREQUENCY GENERATOR BASED ON A HOLLOW CATHODE DISCHARGE | |
KR101718515B1 (en) | Fire chamber, plasma generator, plasma generating method | |
Ivanov et al. | Recent progress in studies of plasma heating and stabilization in axisymmetric magnetic mirrors in Novosibirsk | |
RU2561801C1 (en) | Method for testing electric propulsion motor (epm) and bench for its performance | |
KR20180056171A (en) | Underwater plasma torch | |
RU152775U1 (en) | STATIONARY PLASMA ENGINE WITH MODIFIED CHANNEL | |
RU2568825C2 (en) | Electric jet engine plant | |
RU2549370C1 (en) | Cathode of plasma accelerator (versions) | |
US2359144A (en) | Vapor-electric device | |
CN105590830A (en) | Electromagnetic induction ultraviolet lamp capable of realizing ultralow-temperature instant starting | |
Mishra et al. | Development of a 1.5 KW high specific impulse magnetic shielded Hall thruster |