RU2692594C2 - Ионный ракетный двигатель - Google Patents
Ионный ракетный двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692594C2 RU2692594C2 RU2017128270A RU2017128270A RU2692594C2 RU 2692594 C2 RU2692594 C2 RU 2692594C2 RU 2017128270 A RU2017128270 A RU 2017128270A RU 2017128270 A RU2017128270 A RU 2017128270A RU 2692594 C2 RU2692594 C2 RU 2692594C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rocket engine
- working fluid
- carbon fibers
- neutralizer
- ionic
- 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)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электростатических ракетных двигателей. Двигатель состоит из ионизатора с каналом подачи рабочего тела, ускоряющего электрода и нейтрализатора, подключенных к источнику высокого напряжения. Ионизатор выполнен в виде пучка углеродных волокон, закрепленного одной стороной в выходной части канала подачи рабочего тела. Пучок углеродных волокон, предпочтительно, должен состоять из волокон толщиной менее 1 мкм. Нейтрализатор может быть выполнен из пучков углеродных волокон. Гидросопротивление можно регулировать изменением глубины заделки углеродных волокон в выходной части канала рабочего тела и степенью их обжатия. и 4 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электростатических ракетных двигателей.
Известны электростатические двигатели, в которых ионизация рабочего тела производится на пористых контактных ионных источниках (ионизаторах), где атомы щелочных металлов, соприкасаясь с нагретой поверхностью ионизатора, отдают ему электроны и в виде положительных ионов отрываются от поверхности ионизатора (О.Н. Фаворский, В.В. Фишгойт, Е.И. Литовский. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок: Учеб. пособие для втузов. 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1978. Стр. 141, и 122 рис. 3.23).
Недостатком таких устройств являются большие затраты энергии на нагрев ионного источника и испарение рабочего тела (вещества).
Известен ионный двигатель, состоящий из ионизатора с каналом подачи рабочего тела, ускоряющего электрода и нейтрализатора, причем между ускоряющим электродом и нейтрализатором может быть установлен замедляющий электрод, а на выходе из ионизатора - фокусирующий электрод. Электроны от ионизатора по системе проводов поступают к нейтрализатору (О.Н. Фаворский, В.В. Фишгойт, Е.И. Литовский. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок: Учеб. пособие для втузов. 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1978. Стр. 141, и 122 рис. 3.23).
Известная конструкция имеет развитую поверхность ионизатора и значительную массу, причем рассчитана в основном на работу с расплавленными рабочими телами (щелочными металлами).
Задачей изобретения является повышение КПД двигателя, уменьшение габаритов и массы.
Задача решается в ионном двигателе, который состоит из ионизатора с каналом подачи рабочего тела, ускоряющего электрода и нейтрализатора, подключенных к источнику высокого напряжения, путем выполнения ионизатора в виде пучка углеродных волокон, закрепленного одной стороной в выходной части канала подачи рабочего тела.
Пучок углеродных волокон предпочтительно выполняется из волокон толщиной менее 1 мкм.
Нейтрализатор может быть также выполнен из пучков углеродных волокон.
Изменением глубины заделки углеродных волокон в выходную часть канала рабочего тела и степенью их обжатия можно настраивать расход рабочего тела.
Использование известного явления стекания заряда с острия электрода, подключенного к источнику высокого напряжения, позволит существенно повысить эффективность работы двигателя за счет того, что в этом случае процесс ионизации и ускорения ионов не требует нагрева рабочего тела и создаваемое электрическое поле имеет преимущественное направление, совпадающее с направлением острия (Л.И. Прокопович. Механический импульс при коронном разряде в азоте и кислороде. Журнал технической физики. Издание Академии наук СССР. Том 46, выпуск 4, апрель 1976, стр. 848).
На приведенной фигуре показана схема предлагаемого ионного электроракетного двигателя.
Двигатель имеет канал подачи рабочего тела 1, выход из которого выполнен в виде обоймы, в которой обжат пучок 2 углеродных волокон толщиной, предпочтительно, менее 1 мкм, являющийся ионизатором. В направлении движения заряженных атомов и молекул рабочего тела установлен ускоряющий электрод 3, следом за ним - замедляющий электрод 4, за которым установлен нейтрализатор 5, выполненный в виде пучка (нескольких пучков) углеродных волокон.
Двигатель работает следующим образом. Рабочее тело подается через канал 1 и поры между углеродными волокнами пучка 2. При этом на пучок 2 подается высокий положительный потенциал, на ускоряющий 3, замедляющий 4 и нейтрализующий 5 электроды подается отрицательный потенциал. На остриях пучка рабочее тело ионизируется и в виде положительно заряженных ионов ускоряется в поле ускоряющего электрода 3. Необходимая скорость ионов обеспечивается потенциалом замедляющего электрода 4. Компенсация заряда струи рабочего тела осуществляется электронами, стекающими с кончиков волокон пучка компенсирующего электрода.
Следует отметить, что окружающие кончики волокна атомы (молекулы) рабочего тела поляризуются, притягиваются к острию, на котором оставляют электрон в проводнике и в виде ионов отлетают от острия в направлении наибольшего градиента напряженности электрического поля, который ориентирован по направлению острия, при этом процесс ионизации происходит при нормальной температуре. При подаче отрицательного потенциала на острие - с него слетают электроны.
Точная настройка расхода рабочего тела может проводиться тонкой регулировкой давления его подачи, и, дополнительно, подбором длины обоймы с пучком углеволокна и степенью ее обжатия.
Claims (5)
1. Ионный ракетный двигатель, состоящий из ионизатора с каналом подачи рабочего тела, ускоряющего электрода и нейтрализатора, подключенных к источнику высокого напряжения, отличающийся тем, что ионизатор выполнен в виде пучка углеродных волокон, закрепленного одной стороной в выходной части канала подачи рабочего тела.
2. Ионный ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что пучок углеродных волокон состоит из волокон толщиной менее 1 мкм.
3. Ионный ракетный двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нейтрализатор выполнен из пучков углеродных волокон.
4. Ионный ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что изменением глубины заделки углеродных волокон в выходной части канала рабочего тела изменяют гидросопротивление.
5. Ионный ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что степенью обжатия углеродных волокон в выходной части канала подачи рабочего тела изменяют гидросопротивление.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128270A RU2692594C2 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Ионный ракетный двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128270A RU2692594C2 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Ионный ракетный двигатель |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017128270A RU2017128270A (ru) | 2019-02-07 |
RU2017128270A3 RU2017128270A3 (ru) | 2019-04-11 |
RU2692594C2 true RU2692594C2 (ru) | 2019-06-25 |
Family
ID=65270794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017128270A RU2692594C2 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Ионный ракетный двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2692594C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1382297A1 (ru) * | 1986-07-11 | 1995-07-09 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Взрывоэмиссионный источник ионов |
RU2159478C2 (ru) * | 1995-02-15 | 2000-11-20 | Лайтлаб АБ | Способ изготовления катода с автоэлектронной эмиссией, катод с автоэлектронной эмиссией и устройство автоэлектронной эмиссии |
US6378290B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-04-30 | Astrium Gmbh | High-frequency ion source |
RU2533378C2 (ru) * | 2008-11-19 | 2014-11-20 | Астриум Гмбх | Ионный двигатель для космического аппарата |
-
2017
- 2017-08-07 RU RU2017128270A patent/RU2692594C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1382297A1 (ru) * | 1986-07-11 | 1995-07-09 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Взрывоэмиссионный источник ионов |
RU2159478C2 (ru) * | 1995-02-15 | 2000-11-20 | Лайтлаб АБ | Способ изготовления катода с автоэлектронной эмиссией, катод с автоэлектронной эмиссией и устройство автоэлектронной эмиссии |
US6378290B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-04-30 | Astrium Gmbh | High-frequency ion source |
RU2533378C2 (ru) * | 2008-11-19 | 2014-11-20 | Астриум Гмбх | Ионный двигатель для космического аппарата |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
О.Н. Фаворский, В.В. Фишгойт, Е.И. Литовский. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок: Учеб. пособие для втузов. 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1978. Стр. 141, и 122 рис. 3.23. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017128270A (ru) | 2019-02-07 |
RU2017128270A3 (ru) | 2019-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10172227B2 (en) | Plasma accelerator with modulated thrust | |
KR101090212B1 (ko) | 와이어 전극식 이오나이저 | |
JP2017025407A5 (ru) | ||
RU2692594C2 (ru) | Ионный ракетный двигатель | |
CN105916282A (zh) | 飞秒激光成丝加载高压后诱导产生离子风的装置及方法 | |
Korotaev et al. | Formation of wear resistant nanostructural topocomposite coatings on metal materials by ionic-plasma processing | |
US20150314317A1 (en) | Method and apparatus for generating monodisperse aerosols | |
RU2567896C2 (ru) | Способ создания электрореактивной тяги | |
DE1225311B (de) | Plasmabrenner | |
RU2617689C1 (ru) | Рекуператор энергии положительно заряженных ионов | |
Fomichev et al. | Experimental investigation of the magnetohydrodynamic parachute effect in a hypersonic air flow | |
CN109896050B (zh) | 一种电控矢量推力电推进器 | |
KR102532262B1 (ko) | 이온풍 발생 장치 | |
CN113643950A (zh) | 一种产生掺杂碱金属或卤素的耦合气体团簇离子束的装置和方法 | |
US3174678A (en) | Vacuum pumps | |
RU2532629C1 (ru) | Способ работы капельного холодильника-излучателя (варианты) | |
JP2017002851A (ja) | 真空アーク推進機 | |
Goretskii et al. | Space charge lens for focusing negative-ion beams | |
ES2596721B1 (es) | Tobera eléctrica pulsante para aumentar el empuje en motores espaciales de plasma | |
SU1385900A1 (ru) | Способ получени ионного пучка и устройство дл его осуществлени | |
US3417318A (en) | Method and apparatus for regulating high voltage in electrostatic generators | |
Brikner et al. | Physical Limitations on the Lifetime of Ionic Liquid Ion Sources | |
JP5422346B2 (ja) | 多重電極を使用したビーム生成装置及び輸送装置 | |
DE902530C (de) | Ionenstrahlerzeuger | |
Tian et al. | Numerical Investigation on Isolated Moving Charged Droplet Evaporation in Electrostatic Field with Highly Volatile R134a |