Jaka jest pierwsza rzecz, która przychodzi ci na myśl, gdy słyszysz wyrażenie „silniki rakietowe”? Oczywiście tajemniczy kosmos, loty międzyplanetarne, odkrywanie nowych galaktyk i kuszący blask odległych gwiazd. Niebo przez cały czas przyciągało do siebie ludzi, pozostając jednocześnie nierozwiązaną tajemnicą, ale stworzenie pierwszej rakiety kosmicznej i jej wystrzelenie otworzyło przed ludzkością nowe horyzonty badań.
Silniki rakietowe są zasadniczo zwykłymi silnikami odrzutowymi z jedną ważną cechą: nie wykorzystują tlenu atmosferycznego jako utleniacza paliwa do wytwarzania ciągu odrzutowego. Wszystko, co jest potrzebne do jego działania, znajduje się albo bezpośrednio w jego korpusie, albo w utleniaczu i układach zasilania paliwem. To właśnie ta cecha umożliwia wykorzystanie silników rakietowych w przestrzeni kosmicznej.
Istnieje wiele rodzajów silników rakietowych i wszystkie różnią się uderzająco od siebie nie tylko cechami konstrukcyjnymi, ale także zasadą działania. Dlatego każdy typ należy rozpatrywać osobno.
Wśród głównych cech wydajności silników rakietowych szczególną uwagę zwraca się na impuls właściwy - stosunek ciągu odrzutowego do masy płynu roboczego zużywanego w jednostce czasu. Wartość impulsu właściwego odzwierciedla sprawność i ekonomiczność silnika.
Chemiczne silniki rakietowe (CRD)
Ten typ silnika jest obecnie jedynym szeroko stosowanym do wystrzeliwania statków kosmicznych w kosmos, ponadto znalazł również zastosowanie w przemyśle wojskowym. Silniki chemiczne dzielą się na paliwa stałe i płynne w zależności od stanu skupienia paliwa rakietowego.
Historia stworzenia
Pierwsze silniki rakietowe były na paliwo stałe i pojawiły się kilka wieków temu w Chinach. W tamtym czasie niewiele miały wspólnego z kosmosem, ale z ich pomocą można było wystrzelić rakiety wojskowe. Jako paliwo zastosowano proszek, przypominający składem proch strzelniczy, zmieniono jedynie procent jego składników. W rezultacie podczas utleniania proszek nie eksplodował, ale stopniowo wypalał się, uwalniając ciepło i tworząc ciąg strumienia. Takie silniki były udoskonalane, ulepszane i ulepszane z różnym powodzeniem, ale ich impuls właściwy nadal pozostawał niewielki, to znaczy konstrukcja była nieefektywna i nieekonomiczna. Wkrótce pojawiły się nowe rodzaje paliw stałych, które umożliwiły uzyskanie większego impulsu właściwego i rozwinięcie większej trakcji. Nad jego powstaniem pracowali naukowcy z ZSRR, USA i Europy w pierwszej połowie XX wieku. Już w drugiej połowie lat 40. opracowano prototyp nowoczesnego paliwa, które stosuje się do dziś.
Silnik rakietowy RD-170 jest zasilany paliwem płynnym i utleniaczem.
Silniki rakietowe na paliwo ciekłe są wynalazkiem K.E. Ciołkowskiego, który zaproponował je jako jednostkę napędową rakiety kosmicznej w 1903 roku. W latach dwudziestych XX wieku prace nad stworzeniem silnika rakietowego zaczęto prowadzić w USA, w latach trzydziestych - w ZSRR. Już na początku II wojny światowej powstały pierwsze próbki eksperymentalne, a po jej zakończeniu LRE zaczęto produkować masowo. Były używane w przemyśle wojskowym do wyposażenia pocisków balistycznych. W 1957 roku po raz pierwszy w historii ludzkości wystrzelono radzieckiego sztucznego satelitę. Do jej wystrzelenia użyto rakiety wyposażonej w Koleje Rosyjskie.
Urządzenie i zasada działania chemicznych silników rakietowych
Silnik na paliwo stałe zawiera w swoim korpusie paliwo i utleniacz w stałym stanie skupienia, a zbiornik paliwa jest jednocześnie komorą spalania. Paliwo ma zwykle postać pręta z centralnym otworem. Podczas procesu utleniania pręt zaczyna palić się od środka do obwodu, a gazy powstałe w wyniku spalania wychodzą przez dyszę, tworząc ciąg. To najprostsza konstrukcja spośród wszystkich silników rakietowych.
W silnikach na paliwo ciekłe paliwo i utleniacz znajdują się w stanie skupienia cieczy w dwóch oddzielnych zbiornikach. Poprzez kanały zasilające wchodzą do komory spalania, gdzie są mieszane i następuje proces spalania. Produkty spalania wychodzą przez dyszę, tworząc ciąg. Ciekły tlen jest zwykle używany jako utleniacz, a paliwo może być różne: nafta, ciekły wodór itp.
Plusy i minusy chemicznego RD, ich zakres
Zalety paliwa stałego RD to:
- prostota konstrukcji;
- bezpieczeństwo porównawcze z punktu widzenia ekologii;
- niska cena;
- niezawodność.
Wady RDTT:
- ograniczenie czasu pracy: paliwo wypala się bardzo szybko;
- niemożność ponownego uruchomienia silnika, zatrzymania go i regulacji trakcji;
- mały ciężar właściwy w granicach 2000-3000 m/s.
Analizując wady i zalety silników rakietowych na paliwo stałe, możemy stwierdzić, że ich stosowanie jest uzasadnione tylko w przypadkach, gdy potrzebny jest zespół napędowy średniej mocy, który jest dość tani i łatwy do wdrożenia. Zakres ich zastosowania to pociski balistyczne, meteorologiczne, MANPADY, a także boczne dopalacze rakiet kosmicznych (są one wyposażone w pociski amerykańskie, nie były stosowane w pociskach radzieckich i rosyjskich).
Zalety płynnego RD:
- wysoki impuls właściwy (około 4500 m/s i więcej);
- możliwość kontrolowania trakcji, zatrzymywania i ponownego uruchamiania silnika;
- mniejsza waga i zwartość, co umożliwia wystrzelenie na orbitę nawet dużych, wielotonowych ładunków.
Wady LRE:
- kompleksowy projekt i uruchomienie;
- w stanie nieważkości ciecze w zbiornikach mogą poruszać się losowo. Do ich osadzania konieczne jest wykorzystanie dodatkowych źródeł energii.
Zakres LRE to głównie astronautyka, ponieważ te silniki są zbyt drogie do celów wojskowych.
Pomimo tego, że jak dotąd chemiczne silniki rakietowe jako jedyne są w stanie zapewnić wystrzelenie rakiet w kosmos, ich dalsze doskonalenie jest praktycznie niemożliwe. Naukowcy i projektanci są przekonani, że granica ich możliwości została już wyczerpana i potrzebne są inne źródła energii, aby uzyskać mocniejsze jednostki o wysokim impulsie właściwym.
Jądrowe silniki rakietowe (NRE)
Ten rodzaj RD, w przeciwieństwie do chemicznych, generuje energię nie poprzez spalanie paliwa, ale poprzez ogrzewanie płynu roboczego energią reakcji jądrowych. NRE są izotopowe, termojądrowe i jądrowe.
Historia stworzenia
Konstrukcja i zasada działania NRE zostały opracowane jeszcze w latach 50-tych. Już w latach 70. eksperymentalne próbki były gotowe w ZSRR i USA, które pomyślnie przeszły testy. Radziecki silnik RD-0410 na fazie stałej o ciągu 3,6 tony został przetestowany na podstawie laboratoryjnej, a amerykański reaktor NERVA miał zostać zainstalowany na rakiecie Saturn V, zanim sponsoring programu księżycowego został wstrzymany. Równolegle prowadzono również prace nad tworzeniem NRE w fazie gazowej. Teraz istnieją programy naukowe dotyczące rozwoju jądrowych silników rakietowych, przeprowadzane są eksperymenty na stacjach kosmicznych.
Istnieją więc już działające modele jądrowych silników rakietowych, ale jak dotąd żaden z nich nie był używany poza laboratoriami lub bazami naukowymi. Potencjał takich silników jest dość duży, ale ryzyko związane z ich użytkowaniem też spore, dlatego na razie istnieją tylko w projektach.
Urządzenie i zasada działania
Jądrowe silniki rakietowe są w fazie gazowej, ciekłej i stałej, w zależności od stanu skupienia paliwa jądrowego. Paliwem w NRE na fazie stałej są pręty paliwowe, takie same jak w reaktorach jądrowych. Znajdują się one w obudowie silnika iw procesie rozpadu materiału rozszczepialnego uwalniają energię cieplną. Czynnik roboczy - gazowy wodór lub amoniak - w kontakcie z elementem paliwowym pochłania energię i nagrzewa się, zwiększając swoją objętość i kurcząc się, po czym wydostaje się przez dyszę pod wysokim ciśnieniem.
Zasada działania ciekłego NRE i jego konstrukcja są podobne do stałych, tylko paliwo jest w stanie ciekłym, co umożliwia zwiększenie temperatury, a co za tym idzie ciągu.
NRE w fazie gazowej działają na paliwie w stanie gazowym. Zwykle używają uranu. Paliwo gazowe może być utrzymywane w ciele przez pole elektryczne lub może znajdować się w szczelnej przezroczystej kolbie - lampie jądrowej. W pierwszym przypadku dochodzi do kontaktu płynu roboczego z paliwem, a także częściowego wycieku tego drugiego, dlatego oprócz większości paliwa silnik musi mieć rezerwę na okresowe uzupełnianie. W przypadku lampy jądrowej nie ma wycieków, a paliwo jest całkowicie odizolowane od przepływu płynu roboczego.
Zalety i wady YARD
Jądrowe silniki rakietowe mają ogromną przewagę nad chemicznymi - to wysoki impuls właściwy. Dla modeli na fazę stałą jego wartość wynosi 8000-9000 m/s, dla modeli na fazę ciekłą 14000 m/s, dla modeli na fazę gazową 30000 m/s. Jednak ich stosowanie wiąże się ze skażeniem atmosfery emisjami promieniotwórczymi. Obecnie trwają prace nad stworzeniem bezpiecznego, przyjaznego dla środowiska i wydajnego silnika jądrowego, a głównym „kandydatem” do tej roli jest NRE w fazie gazowej z lampą jądrową, w której substancja radioaktywna znajduje się w szczelnie zamkniętej kolbie i nie wydostaje się na zewnątrz z płomieniem strumieniowym.
Elektryczne silniki rakietowe (EP)
Innym potencjalnym konkurentem chemicznych silników rakietowych jest elektryczny silnik rakietowy zasilany energią elektryczną. ERD może być elektrotermiczny, elektrostatyczny, elektromagnetyczny lub impulsowy.
Historia stworzenia
Pierwszy EJE został zaprojektowany w latach 30. przez radzieckiego projektanta V.P. Głuszko, choć pomysł stworzenia takiego silnika pojawił się na początku XX wieku. W latach 60. naukowcy z ZSRR i USA aktywnie pracowali nad stworzeniem elektrycznego układu napędowego, a już w latach 70. pierwsze próbki zaczęto wykorzystywać w statkach kosmicznych jako silniki sterujące.
Urządzenie i zasada działania
Elektryczny układ napędowy składa się z samego EJE, którego budowa zależy od jego typu, układów zasilania płynem roboczym, sterowania i zasilania. Elektrotermiczny RD podgrzewa przepływ płynu roboczego w wyniku ciepła wytwarzanego przez element grzejny lub w łuku elektrycznym. Jako płyn roboczy stosuje się hel, amoniak, hydrazynę, azot i inne gazy obojętne, rzadziej wodór.
Elektrostatyczne RD dzielą się na koloidalne, jonowe i plazmowe. W nich naładowane cząstki płynu roboczego są przyspieszane przez pole elektryczne. W koloidalnych lub jonowych RD jonizację gazu zapewnia jonizator, pole elektryczne o wysokiej częstotliwości lub komora wyładowcza. W plazmowych RD płyn roboczy, ksenon, gaz obojętny, przechodzi przez pierścieniową anodę i wchodzi do komory wyładowczej z katodą kompensacyjną. Przy wysokim napięciu iskra zapala się między anodą i katodą, jonizując gaz, w wyniku czego powstaje plazma. Dodatnio naładowane jony wychodzą przez dyszę z dużą prędkością, uzyskaną w wyniku przyspieszenia przez pole elektryczne, a elektrony są wyprowadzane przez katodę kompensacyjną.
Elektromagnetyczne RD mają własne pole magnetyczne - zewnętrzne lub wewnętrzne, które przyspiesza naładowane cząstki płynu roboczego.
Impuls RD praca z powodu odparowania paliwa stałego pod działaniem wyładowań elektrycznych.
Zalety i wady ERD, zakres zastosowania
Wśród zalet ERD:
- wysoki impuls właściwy, którego górna granica jest praktycznie nieograniczona;
- niskie zużycie paliwa (płyn roboczy).
Wady:
- wysoki poziom zużycia energii elektrycznej;
- złożoność projektu;
- mała trakcja.
Do tej pory zastosowanie ERE ogranicza się do ich instalacji na satelitach kosmicznych, a jako źródło energii elektrycznej dla nich wykorzystywane są baterie słoneczne. Jednocześnie to właśnie te silniki mogą stać się tymi elektrowniami, które umożliwią eksplorację kosmosu, dlatego w wielu krajach aktywnie prowadzone są prace nad stworzeniem ich nowych modeli. To właśnie o tych elektrowniach najczęściej wspominali pisarze science fiction w swoich dziełach poświęconych podbojowi kosmosu, można je również spotkać w filmach science fiction. Na razie to ERD jest nadzieją, że ludzie nadal będą mogli podróżować do gwiazd.
ELEKTRYCZNE SILNIKI RAKIETOWE(silniki elektroodrzutowe, ERD) - kosmos. silniki odrzutowe, w których ukierunkowany ruch strumienia strumieniowego jest tworzony przez elektryczność. energia. Elektryczny system napędowy rakiety (EPP) obejmuje właściwy EP, system dostarczania i magazynowania substancji roboczej oraz system przetwarzający energię elektryczną. parametry źródła zasilania do wartości nominalnych dla EJE oraz sterowanie pracą EJE. ERD - małe silniki oporowe pracujące przez długi czas. czas (lata) na pokładzie statku kosmicznego. statku powietrznego (SCV) w stanie zerowej lub bardzo niskiej grawitacji. pola. Za pomocą EJE parametry toru lotu statku kosmicznego i jego orientacji w przestrzeni mogą być utrzymywane z dużą dokładnością lub zmieniane w zadanym zakresie. Z e-mag. lub e-statyczny. przyspieszenie, prędkość przepływu strumienia w ERE jest znacznie wyższa niż w silnikach rakietowych na paliwo ciekłe lub stałe; daje to wzrost ładowności statku kosmicznego. Jednak napęd elektryczny wymaga źródła energii elektrycznej, podczas gdy w konwencjonalnych silnikach rakietowych nośnikiem energii są składniki paliwa (paliwo i utleniacz). Rodzina ERD obejmuje silniki plazmowe(PD), el-chem. pędniki (ECD) i pędniki jonowe (ID).
Silniki elektrochemiczne. W ECD energia elektryczna jest wykorzystywana do ogrzewania i chemikaliów. rozkład substancji roboczej. EHD dzieli się na silniki z ogrzewaniem elektrycznym (END), termokatalityczne (TKD) i hybrydowe (GD). W END substancja robocza (wodór, amoniak) jest podgrzewana przez grzałkę elektryczną, a następnie wypływa z prędkością ponaddźwiękową przez dyszę (rys. 1). W TKD katalizator jest podgrzewany elektrycznie (do temperatury ~500 o C), co powoduje rozkład chemiczny substancji roboczej (amoniak, hydrazyna); dalsze produkty rozkładu przepływają przez dyszę. W GD substancja robocza jest najpierw rozkładana, następnie produkty rozkładu są podgrzewane i następuje ich wygaśnięcie. Projekt ECD i zastosowane konstrukcje. Materiały są przeznaczone do włączania na pokładzie statku kosmicznego przez 7-10 lat przy liczbie startów do 10 5 , czasie ciągłej pracy ~ 10-100 h i odchyleniu charakterystyk ciągu od wartości nominalnej nie więcej niż 5-10%. Poziom zużytego EHD elektrycznego. moc - dziesiątki W, zakres ciągu - 0,01 -10 N. ECD mają bardzo niską energię jak na napęd elektryczny. cena ciągu ~3 kW/N, duża prędkość przepływu strumienia (3 km/s) ze względu na małą masę cząsteczkową substancji roboczej i produktów jej rozkładu. Główny silnik hydrazynowy o ciągu 0,44 N z powodzeniem działał na satelicie komunikacyjnym Intel-sat-5; amoniak END o ciągu 0,15 N jest częścią zwykłego EPS satelitów z serii Meteor, który koryguje orbitę i orientację satelity.
Ryż. 1. Schemat elektrycznego silnika grzewczego: 1 - porowaty grzejnik elektryczny; 2-ekran termiczny; 3 - obudowa; 4- dysza.
Silniki jonowe. Wpisz identyfikator. jony substancji roboczej są przyspieszane w e-statyce. pole. ID (ryc. 2) składa się z emitera jonów 4, elektrody przyspieszającej 5 z otworami (szczelinami), przez które przechodzą przyspieszone jony, oraz zewnętrznej. elektroda 6 (ekran), w roli której zwykle stosuje się etui na identyfikator. Elektroda przyspieszająca jest pod ujemnym. potencjał (~10 3 -10 4 V) względem emitera. Elektryczny prąd i spacje. elektryczny Strumień strumieniowy powinien być zerowy, więc wychodząca wiązka jonów jest neutralizowana przez elektrony, to-żyto emituje neutralizator 7. Zew. elektroda ma potencjał ujemny w stosunku do emitera i dodatni w stosunku do elektrody przyspieszającej; pozytywny przesunięcie potencjału jest tak dobrane, że stosunkowo niskoenergetyczne elektrony z neutralizatora są elektrycznie blokowane. polu i nie wpadł w szczelinę przyspieszającą między emiterem a elektrodą przyspieszającą. Energia przyspieszanych jonów jest określona przez różnicę potencjałów między emiterem a ekst. elektroda. Obecność jest pozytywna. spacje. ładunek w szczelinie przyspieszającej ogranicza prąd jonowy z emitera. Główny Parametry ID: prędkość spalin, sprawność trakcyjna, energia. cena ciągu (W/N), energetyczna. cena jonu (eV/jon) - ilość energii zużytej na utworzenie jonu. Stopień zawartości substancji roboczej w ID powinien być jak najwyższy (>0,90,95).
Ryż. 2. Schemat silnika jonowego z masową jonizacją projekty G. Kaufmana: 1 - katodowa komora wyładowczaRyt; 2- anoda; 3 - cewka magnetyczna; 4-emitujące elektroda; 5 - elektroda przyspieszająca; 6 - elektroda zewnętrzna; 7 - neutralizator.
W zależności od rodzaju emitera, SM dzielą się na pędniki jonizacyjne powierzchniowe (SPID), pędniki koloidalne (CD) i pędniki jonizacyjne masowe (SPID). W IDPI jonizacja zachodzi, gdy para substancji roboczej przechodzi przez porowaty emiter; substancja robocza musi być mniejsza niż funkcja robocza materiału emitera. Zwykle wybiera się parę cez (substancja robocza) - wolfram (emiter). Emiter jest podgrzewany do temperatury 1500 o K, aby uniknąć kondensacji substancji roboczej. W CD (istnieją tylko prototypy laboratoryjne) substancja robocza (20% roztwór jodku potasu w glicerolu) jest rozpylana przez kapilary w postaci dodatnio naładowanych mikrokropelek do szczeliny akceleracyjnej; elektryczny ładunek mikrokropelek powstaje w procesie ekstrakcji dżetów z kapilar w silnym elektryczności. pole i ich późniejszy rozpad na krople. Źródłem jonów w IDOI jest gazowa komora wyładowcza (GDC), w której atomy substancji roboczej (opary metali, gazy obojętne) są jonizowane przez zderzenie elektronów w niskociśnieniowym wyładowaniu gazowym [wyładowanie pomiędzy elektrodami 1 i 2 (Rys. 2) lub bezelektrodowe wyładowanie mikrofalowe]; jony z GDC są wciągane do szczeliny przyspieszającej przez otwory w ścianie elektrody emitującej GDC, które razem z elektrodą przyspieszającą tworzą jono-optykę. system (IOS) do przyspieszania i skupiania jonów. Ściany GDC, z wyjątkiem elektrody emitującej, są odizolowane magnetycznie od plazmy. IDOY - naib. zaprojektowany z inżynierią i fizyczne z punktu widzenia ID ich sprawność trakcyjna wynosi ~70%, potwierdzona w badaniach naziemnych, żywotność zwiększa się do 2 10 4 h. substancji roboczej. Energia ceny ciągu i jonów w ID (z wyjątkiem CHs) są dość znaczne (2·10 4 W/N, 250 eV/jon). Z tego powodu identyfikatory nie są jeszcze używane w kosmosie jako działające EJE (ECD, PD), chociaż były wielokrotnie testowane na pokładzie statku kosmicznego. Naib. znaczący test w ramach programu SERT-2 (1970, USA); W skład ERPS wchodziły dwa IDP zaprojektowane przez G. Kaufmana (czynnikiem roboczym jest rtęć, pobór mocy 860 W, sprawność 68%, ciąg 0,03 H), które pracowały bezawaryjnie nieprzerwanie odpowiednio przez 3800 godzin i 2011 godzin i wznowił działalność po dłuższym czasie. przerwa.
PD według schematu akceleratorów plazmowych z zamkniętym dryfem elektronów i rozszerzoną strefą przyspieszenia jest systematycznie stosowany na statkach kosmicznych, zwłaszcza na geostacjonarnych satelitach komunikacyjnych.
Oświetlony.: Gilzin KA, Elektryczne statki międzyplanetarne, wyd. 2, M., 1970; Morozov A. I., Shubin AP, Space electric propulsion motors, M., 1975; Grishin SD, Leskov LV, Kozlov HP, Elektryczne silniki rakietowe, M., 1975.
Wynalazek dotyczy elektrycznych silników odrzutowych. Wynalazek jest silnikiem końcowym na stałym korpusie roboczym, składającym się z anody, katody i umieszczonego pomiędzy nimi kontrolera korpusu roboczego. Sprawdzanie jest wykonane z materiału o wysokiej stałej dielektrycznej, takiego jak tytanian baru, a anoda i katoda są zainstalowane po jednej stronie, a przewodnik jest przymocowany po drugiej stronie. Sprawdzarka może mieć postać dysku z katodą i anodą zamontowanymi współosiowo lub diametralnie naprzeciw. EFEKT: wynalazek umożliwia stworzenie pulsacyjnego elektrycznego silnika odrzutowego o prostej konstrukcji i wysokich parametrach. 4 wp. f-ly, 2 chore.
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrycznych silników odrzutowych (EP) impulsowego działania na płyn roboczy w fazie stałej. Znane są pulsacyjne silniki plazmowe z układem zasilania gazowym płynem roboczym (na przykład ksenonem, argonem, wodorem) oraz pulsacyjne silniki erozyjne z płynem roboczym w stanie stałym z politetrafluoroetylenu (PTFE). Główną wadą silników pierwszego typu jest skomplikowany system pulsacyjnego, ściśle odmierzanego zasilania cieczą roboczą ze względu na trudność synchronizacji z impulsami napięcia rozładowania, a co za tym idzie, niskie wykorzystanie cieczy roboczej. W drugim przypadku (rodzaj erozji, czynnik roboczy - PTFE) parametry właściwe są niskie, maksymalna wydajność nie przekracza 15% ze względu na dominujący mechanizm termiczny uzyskiwania i przyspieszania plazmy wyładowań elektrycznych. Bardziej zaawansowanym typem silnika tej klasy jest elektryczny, pulsacyjny silnik odrzutowy plazmowy typu końcowego na stałym płynie roboczym (w tym PTFE) z dominującym typem przebicia przez detonację elektronów (wybuchowe wstrzyknięcie elektronów z powierzchni płynu roboczego w kierunku anoda). Ten typ silnika umożliwia uzyskanie wyższych parametrów właściwych na korpusie roboczym PTFE dzięki znacznemu zmniejszeniu fazy łuku wyładowania źródła plazmy. Obecność fazy łukowej wyładowania prowadzi również do niestabilności procesu generowania plazmy na powierzchni korpusu roboczego w postaci wiązek plazmy z tworzeniem się kanałów o zwiększonej przewodności na powierzchni korpusu roboczego i w efekcie , do zwarcia przerwy międzyelektrodowej wzdłuż wspomnianych kanałów. W literaturze opisano wyniki badań niepełnego typu przebicia wzdłuż powierzchni dielektryka przy prądach realizowanych w momencie ładowania kondensatora zawierającego dielektryk o dużej stałej dielektrycznej. Na bazie tego typu rozpadu stworzono efektywne źródło cząstek (jonów lub elektronów) typu pulsacyjnego. Jednak przy ocenie możliwości wykorzystania go jako części pulsacyjnego ERE opartego na składniku jonowym o częstotliwości przełączania od dziesiątek do setek herców pojawiają się problemy związane z wyładowaniem (depolaryzacją) dielektryka stosowanego jako płyn roboczy, a także jak stabilność elektrody siatkowej, która działa jako ekstraktor cząstek i problemy z neutralizacją jonów. Celem wynalazku jest stworzenie prostej konstrukcji impulsowego elektrycznego silnika napędowego o częstotliwości przełączania do 100 Hz lub większej, pozwalającej na uzyskanie niskiego ciągu dla pojedynczego wyładowania generatora, ale o wysokich parametrach właściwych. Pożądany poziom drugiego impulsu trakcyjnego jest zapewniony poprzez regulację częstotliwości przełączania. Cel ten osiąga się przez to, że w impulsowym elektrycznym silniku odrzutowym typu końcowego na stałym korpusie roboczym, składającym się z anody, katody i znajdującego się między nimi kontrolera korpusu roboczego, proponuje się wykonanie kontrolera korpus roboczy z dielektryka o wysokiej stałej dielektrycznej i zainstaluj go po jednej stronie anody i katody kontrolera, a po drugiej stronie kontrolera zainstaluj lub zastosuj przewodnik. Preferowanym materiałem na wkład płynu roboczego jest tytanian baru, a najbardziej konstrukcyjnym kształtem jest kształt dysku. Anoda i katoda mogą być zamontowane współosiowo lub diametralnie naprzeciw siebie. Proponowane rozwiązanie zilustrowano rysunkami. Figura 1 przedstawia wariant impulsowego ERD ze współosiowo umieszczoną anodą i katodą; rysunek 2 - wariant z anodą i katodą zainstalowanymi po przekątnej. Proponowany silnik składa się z anody, katody oraz bloku płynu roboczego wykonanego z dielektryka o dużej stałej dielektrycznej, takiego jak tytanian baru c 1000. osadzony lub w postaci metalowej płytki mocno dociśniętej do powierzchni dielektryka . Po drugiej stronie sprawdzarki znajdują się anoda 3 i katoda 4, umieszczone współosiowo (ryc. 1) lub diametralnie naprzeciw (ryc. 2). W takim urządzeniu po przyłożeniu napięcia do anody i katody międzyelektrodowe nakładanie się dielektryka następuje na powierzchnię dielektryka i rozpoczyna się od obu elektrod w wyniku ładowania dwóch połączonych szeregowo kondensatorów utworzonych przez układ „anoda – dielektryk - przewodnik" i "przewodnik - dielektryk - katoda". W rezultacie mamy dwa palniki plazmowe (anoda i katoda) nad powierzchnią dielektryka poruszające się ku sobie, podczas gdy przewodnik 2 (płyta przewodząca) urządzenia będzie miał potencjał zmienny ze względu na charakter prądów przesunięcia przepływających przez dielektryk. W momencie stopienia się palnika anodowego i katodowego następuje zneutralizowanie nadmiaru dodatniego ładunku jonów, którego mechanizm powstawania wynika z rozpadu palnika anodowego typu detonacji elektronowej. Plazma uzyskana po połączeniu dwóch pochodni uzyskuje dodatkowe przyspieszenie w trybie rozładowania (depolaryzacji) i uwolnienia energii zmagazynowanej w takim kondensatorze jak akcelerator liniowy. Aby zaimplementować efekt dodatkowego przyspieszenia, wysokość elektrod (anody i katody) wzdłuż strumienia plazmy jest ustalana na podstawie rzeczywistego czasu potrzebnego do rozładowania pojemności konstrukcji ERE. Taka konstrukcja urządzenia oraz sposób jego działania umożliwia stworzenie impulsowego elektrycznego silnika napędowego o wysokich parametrach i dużej częstotliwości przełączania (prototyp wskazanego typu elektrycznego silnika napędowego oparty na zmodyfikowanym wzorcu wysokonapięciowym (poniżej 10 kV) kondensatory typu KVI-3 działają w NIIMASH z częstotliwością przełączania do 50 Hz) . Do działania takiego ERE potrzebny jest generator impulsów wysokiego napięcia o czasie trwania nanosekund. Czas trwania impulsów przykładanych do elektrod jest określony przez czas ładowania pojemności konstrukcji ERE. Aby wyeliminować niestabilności, takie jak wiązki plazmy, czas trwania impulsu wysokiego napięcia z generatora nie powinien przekraczać czasu ładowania pojemności konstrukcji ERE. Maksymalna częstotliwość włączania EJE jest określona przez czas potrzebny na pełny cykl ładowania i rozładowywania pojemności konstrukcji EJE. Wymiary katodowych i anodowych palników plazmowych, które zbliżają się do siebie, są określone przez współczynnik nakładania się dielektryków, który zależy od amplitudy napięcia, pojemności struktury, a także od czasu opóźnienia rozpoczęcia procesu generowania palnika plazmowego. Ten czas opóźnienia z kolei zależy od parametrów geometrycznych strefy anoda-dielektryk, strefy katoda-dielektryk, rodzaju dielektryka i powierzchni przewodnika. Taki ERD działa w następujący sposób. Gdy do anody 3 i katody 4 zostanie przyłożony impuls wysokiego napięcia o czasie trwania odpowiadającym czasowi ładowania pojemności konstrukcji ERE, generowane są dwa zbliżające się do siebie palniki plazmowe (anoda z anody i katoda z katoda). Palnik anodowy ma nadmiar ładunku dodatniego jonów płynu roboczego (w stosunku do takiego dielektryka jak ceramika z tytanianu baru są to głównie jony baru jako pierwiastek najłatwiej jonizujący). Plazma pióropuszu katody jest spowodowana generowaniem elektronów z katody i bombardowaniem przez nie powierzchni dielektryka. W momencie spotkania palnik katodowy neutralizuje palnik anodowy i wiązka plazmy jest przyspieszana jak akcelerator liniowy w fazie rozładowywania pojemności struktury ERE przez plazmę. Należy zauważyć, że strefy przebić międzypalnikowych, które powstają, gdy palniki płomieniowe zbliżają się do siebie, nie są ściśle zlokalizowane, to znaczy nie są „przyczepione” do określonych miejsc na powierzchni dielektryka w procesie generowania dużej liczby impulsów. Określony tryb pracy takiego ERE przyczyni się do uzyskania wysokich wartości sprawności i prędkości wypływu plazmy. Istotną cechą proponowanego EJE jest praca w trybie częstotliwościowo-impulsowym (o częstotliwości do 100 Hz lub więcej) z możliwością niemal natychmiastowego przyrostu i utraty ciągu. Dzięki tej funkcji oraz biorąc pod uwagę moc elektryczną faktycznie dostępną na pokładzie statku kosmicznego (SC) można rozszerzyć obszar efektywnego wykorzystania układu napędowego (PS) opartego na proponowanym impulsowym EJE, a mianowicie:
Konserwacja geostacjonarnych statków kosmicznych w kierunku północ - południe, wschód - zachód;
Kompensacja oporu aerodynamicznego statku kosmicznego;
Zmiana orbit i usunięcie zużytego lub uszkodzonego statku kosmicznego na dany obszar. Źródła informacji
1. Grishin SD, Leskov LV, Kozlov NP Elektryczne silniki rakietowe. - M.: Mashinostroenie, 1975, s. 198-223. 2. Favorsky O.N., Fishgoyt V.V., Yantovsky E.I. Podstawy teorii kosmicznych układów napędowych elektrycznych. - M.: Mashinostroenie, Szkoła Wyższa, 1978, s. 170-173. 3. L. Caveney (przetłumaczone z angielskiego pod redakcją A.S. Koroteev). Silniki kosmiczne – stan i perspektywy. - M., 1988, s. 186-193. 4. Patent na wynalazek 2146776 z dnia 14.05.1998. Pulsacyjny plazmowy silnik odrzutowy typu końcowego na stałym korpusie roboczym. 5. Wierszynin Yu.N. Procesy elektronowo-termiczne i detonacyjne podczas rozpadu elektrycznego stałych dielektryków. Oddział Ural Rosyjskiej Akademii Nauk, Jekaterynburg, 2000. 6. Bugaev S.P., Mesyats G.A. Emisja elektronów z plazmy niecałkowitego wyładowania przez dielektryk w próżni. DAN SSSR, 1971, w. 196, 2. 7. G.A. ektony. Część 1 - Oddział Ural Rosyjskiej Akademii Nauk, 1993, s. 68-73, cz. 3, s. 53-56. 8. Bugaev S.P., Kowalczuk BM, Mesyats GA Pulsujące źródło plazmy naładowanych cząstek. Certyfikat praw autorskich 248091.
PRAWO
1. Pulsacyjny elektryczny silnik odrzutowy typu końcowego na stałym korpusie roboczym, składającym się z anody, katody i umieszczonego pomiędzy nimi elementu roboczego sprawdzającego korpus wykonany z dielektryka o dużej stałej dielektrycznej, znamienny tym, że katoda i anoda są umieszczone po tej samej stronie kontrolera i odsunięte od siebie, a przewodnik jest przyłożony po drugiej stronie. 2. Pulsacyjny elektryczny silnik odrzutowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że blok płynu roboczego jest wykonany z tytanianu baru. 3. Pulsacyjny elektryczny silnik odrzutowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że kontrolka płynu roboczego ma kształt tarczy. 4. Pulsacyjny elektryczny silnik odrzutowy według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że katoda i anoda są zainstalowane współosiowo. 5. Pulsacyjny elektryczny silnik odrzutowy według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że katoda i anoda są zainstalowane diametralnie naprzeciw siebie.Jednocześnie wyróżnia się dwa wskaźniki, które odzwierciedlają koszty pełnej mocy przy obsłudze konsumenta. Wskaźniki te nazywane są energią czynną i bierną. Moc brutto jest sumą tych dwóch liczb. W tym artykule postaramy się porozmawiać o tym, czym jest aktywna i reaktywna energia elektryczna oraz jak sprawdzić kwotę naliczonych płatności.
Pełna moc
Zgodnie z ustaloną praktyką konsumenci płacą nie za użyteczną moc, która jest bezpośrednio wykorzystywana w gospodarce, ale za pełną, którą uwalnia przedsiębiorstwo dostawcy. Wskaźniki te są rozróżniane za pomocą jednostek miary - całkowita moc jest mierzona w woltoamperach (VA), a moc użyteczna jest mierzona w kilowatach. Aktywna i bierna energia elektryczna jest wykorzystywana przez wszystkie urządzenia elektryczne zasilane z sieci.
Aktywna energia elektryczna
Aktywny składnik całkowitej mocy wykonuje użyteczną pracę i jest przekształcany w te rodzaje energii, których potrzebuje konsument. W przypadku niektórych domowych i przemysłowych urządzeń elektrycznych moc czynna i pozorna w obliczeniach są takie same. Wśród takich urządzeń są kuchenki elektryczne, żarówki, piece elektryczne, grzejniki, żelazka i tak dalej.
Jeżeli w paszporcie wskazana jest moc czynna 1 kW, wówczas całkowita moc takiego urządzenia wyniesie 1 kVA.
Pojęcie elektryczności biernej
Jest to nieodłączne w obwodach zawierających elementy reaktywne. Energia bierna to część całkowitej mocy wejściowej, która nie jest wykorzystywana do użytecznej pracy.
W obwodach elektrycznych prądu stałego nie ma pojęcia mocy biernej. W obwodach składowa reaktywna występuje tylko wtedy, gdy występuje obciążenie indukcyjne lub pojemnościowe. W tym przypadku występuje niedopasowanie między fazą prądu a fazą napięcia. To przesunięcie fazowe między napięciem a prądem jest oznaczone symbolem „φ”.
Przy obciążeniu indukcyjnym w obwodzie obserwuje się opóźnienie fazowe, przy obciążeniu pojemnościowym wyprzedza go. Dlatego tylko część pełnej mocy dociera do konsumenta, a główne straty występują z powodu bezużytecznego nagrzewania się urządzeń i urządzeń podczas pracy.
Straty mocy występują z powodu obecności cewek indukcyjnych i kondensatorów w urządzeniach elektrycznych. Z ich powodu energia elektryczna gromadzi się w obwodzie przez pewien czas. Zmagazynowana energia jest następnie wprowadzana z powrotem do obwodu. Urządzenia, które zawierają reaktywny składnik energii elektrycznej, obejmują przenośne elektronarzędzia, silniki elektryczne i różne urządzenia gospodarstwa domowego. Wartość ta jest obliczana z uwzględnieniem specjalnego współczynnika mocy, który jest określany jako cos φ.
Obliczanie energii biernej
Współczynnik mocy mieści się w zakresie od 0,5 do 0,9; dokładną wartość tego parametru można znaleźć w paszporcie urządzenia elektrycznego. Moc pozorną należy zdefiniować jako iloraz mocy czynnej podzielony przez współczynnik.
Na przykład, jeśli paszport wiertarki elektrycznej wskazuje moc 600 W i wartość 0,6, wówczas całkowita moc pobierana przez urządzenie wyniesie 600/06, czyli 1000 VA. W przypadku braku paszportów do obliczenia całkowitej mocy urządzenia współczynnik można przyjąć równy 0,7.
Ponieważ jednym z głównych zadań istniejących systemów zasilania jest dostarczanie użytecznej mocy do odbiorcy końcowego, straty mocy biernej są uważane za czynnik negatywny, a wzrost tego wskaźnika podaje w wątpliwość sprawność całego obwodu elektrycznego. Bilans mocy czynnej i biernej w obwodzie można zobrazować w postaci tego zabawnego obrazka:
Wartość współczynnika przy uwzględnieniu strat
Im wyższa wartość współczynnika mocy, tym mniejsze będą straty energii elektrycznej czynnej – co oznacza, że końcowy odbiorca zużytej energii elektrycznej będzie kosztował nieco mniej. W celu zwiększenia wartości tego współczynnika w elektrotechnice stosuje się różne metody kompensacji niedocelowych strat energii elektrycznej. Urządzenia kompensacyjne to wiodące generatory prądu, które wygładzają kąt fazowy między prądem a napięciem. Banki kondensatorów są czasami używane do tego samego celu. Są one połączone równolegle z obwodem roboczym i służą jako kompensatory synchroniczne.
Kalkulacja kosztów energii elektrycznej dla klientów indywidualnych
W przypadku zużycia indywidualnego w rachunkach nie jest rozdzielana energia czynna i bierna – pod względem zużycia udział energii biernej jest niewielki. Dlatego klienci indywidualni o poborze prądu do 63 A płacą jeden rachunek, w którym cały pobrany prąd traktowany jest jako aktywny. Dodatkowe straty w obwodzie dla energii biernej nie są oddzielnie alokowane i nie są opłacane.
Pomiar energii biernej dla przedsiębiorstw
Kolejna rzecz - przedsiębiorstwa i organizacje. Ogromna liczba urządzeń elektrycznych jest instalowana w obiektach przemysłowych i warsztatach przemysłowych, aw całości dostarczanej energii elektrycznej występuje znaczna część energii biernej, która jest niezbędna do działania zasilaczy i silników elektrycznych. Energia elektryczna czynna i bierna dostarczana przedsiębiorstwom i organizacjom wymaga wyraźnego rozdzielenia i innego sposobu płacenia za nią. W tym przypadku wzorcowa umowa służy jako podstawa do uregulowania relacji między dostawcą energii elektrycznej a odbiorcami końcowymi. Zgodnie z zasadami określonymi w tym dokumencie organizacje, które zużywają energię elektryczną powyżej 63 A, potrzebują specjalnego urządzenia, które zapewnia odczyty energii biernej do pomiaru i płatności.
Firma sieciowa instaluje licznik energii biernej i pobiera opłaty zgodnie z jego odczytami.
Współczynnik energii biernej
Jak wspomniano wcześniej, energia elektryczna czynna i bierna na fakturach do zapłaty są alokowane w osobnych wierszach. Jeżeli stosunek ilości biernej i zużytej energii elektrycznej nie przekracza ustalonej normy, opłata za energię bierną nie jest naliczana. Współczynnik ilorazu można zapisać na różne sposoby, jego średnia wartość wynosi 0,15. Jeśli ta wartość progowa zostanie przekroczona, zaleca się, aby przedsiębiorstwo konsumenckie zainstalowało urządzenia kompensacyjne.
Energia bierna w budynkach mieszkalnych
Typowym odbiorcą energii elektrycznej jest budynek mieszkalny z głównym bezpiecznikiem, który pobiera prąd o wartości powyżej 63 A. Jeżeli w takim budynku znajdują się wyłącznie lokale mieszkalne, opłata za energię bierną nie jest pobierana. Tym samym mieszkańcy bloku widzą w opłatach tylko zapłatę za pełną energię elektryczną dostarczoną do domu przez dostawcę. Ta sama zasada dotyczy spółdzielni mieszkaniowych.
Szczególne przypadki rozliczania mocy biernej
Zdarzają się przypadki, gdy w budynku wielokondygnacyjnym znajdują się zarówno organizacje komercyjne, jak i mieszkania. Zaopatrzenie w energię elektryczną takich domów regulują odrębne ustawy. Podziałem może być np. wielkość powierzchni użytkowej. Jeżeli organizacje komercyjne zajmują mniej niż połowę powierzchni użytkowej w budynku mieszkalnym, opłata za energię bierną nie jest pobierana. Jeśli próg procentowy został przekroczony, to istnieją obowiązki zapłaty za energię bierną.
W niektórych przypadkach budynki mieszkalne nie są zwolnione z opłat za energię bierną. Na przykład, jeśli budynek ma punkty podłączenia windy dla mieszkań, energia bierna jest naliczana oddzielnie, tylko dla tego sprzętu. Właściciele mieszkań nadal płacą tylko za prąd czynny.
Zrozumienie istoty energii czynnej i biernej umożliwia prawidłowe obliczenie efektu ekonomicznego instalacji różnych urządzeń kompensacyjnych, zmniejszających straty z obciążenia biernego. Według statystyk takie urządzenia pozwalają podnieść wartość cos φ z 0,6 do 0,97. W ten sposób automatyczne urządzenia kompensujące pomagają zaoszczędzić do jednej trzeciej energii elektrycznej dostarczanej konsumentowi. Znacząca redukcja strat ciepła zwiększa żywotność urządzeń i mechanizmów na stanowiskach produkcyjnych oraz obniża koszt wyrobów gotowych.
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrycznych silników rakietowych. Zaproponowano urządzenie z elektrycznym silnikiem rakietowym, które podobnie jak znany typ silnika z jednorodnym stacjonarnym wyładowaniem plazmowym (stacjonarne silniki plazmowe - SPT), zawiera dysze naddźwiękowe, kanał akceleratora magnetohydrodynamicznego umieszczony w cylindrycznej wnęce między biegunami współosiowy obwód magnetyczny, cewka wzbudzająca pole magnetyczne podłączona do źródła pola elektromagnetycznego. W przeciwieństwie do SPT, proponowany silnik wykorzystuje nierównomierny przepływ gazowo-plazmowy płynu roboczego. Aby wytworzyć niejednorodności plazmy w postaci pierścieni plazmowych, silnik zawiera pulsacyjne źródło napięcia o wysokiej częstotliwości podłączone do dodatkowej cewki zainstalowanej na wejściu kanału akceleratora. Utrzymanie wyładowania w pierścieniach plazmowych, sprzężonych indukcyjnie z cewką wzbudzającą pole magnetyczne, jest realizowane przez zmienne źródło pola elektromagnetycznego podłączone do cewki. Aby otworzyć prąd w pierścieniach plazmy w momencie ich wyjścia z kanału akceleratora magnetodynamicznego, na wejściu do dyfuzora silnika zainstalowane są promieniowe żebra dielektryczne. EFEKT: wynalazek umożliwia zwiększenie ciągu i czasu pracy silnika. 1 chory.
Wynalazek dotyczy dziedziny tworzenia elektrycznych silników rakietowych.Istnieje sposób [I], który zwiększa ciąg elektrycznego silnika rakietowego, który proponuje zastąpienie stacjonarnego jednorodnego wyładowania plazmowego niejednorodnym przepływem gazowo-plazmowym. Pęczki plazmy (warstwy T) są odporne na rozwój niestabilności przegrzania, co umożliwia wielokrotne zwiększanie gęstości płynu roboczego przechodzącego przez kanał silnika, a tym samym proporcjonalne zwiększenie ciągu. Urządzenie realizujące tę metodę składa się z dyszy gazodynamicznej, kanału akceleratora magnetohydrodynamicznego o przekroju prostokątnym ze ściankami elektrod, układu magnetycznego wytwarzającego pole magnetyczne w kanale akceleratora poprzecznie do kierunku przepływu płynu roboczego, system wysokoprądowego wyładowania elektrody pulsacyjnej, który tworzy warstwy T w przepływie, źródło stałego pola elektromagnetycznego połączonego z elektrodami kanału akceleratora. Urządzenie musi zapewniać przyspieszenie przepływu dzięki sile elektrodynamicznej działającej w objętości warstw T, które z kolei działają na przepływ gazu jako przyspieszające tłoki plazmowe. Symulacja numeryczna trybu pracy w kanale tego urządzenia wykazała, że można osiągnąć prędkość wypływu do 50 000 m/s przy poziomie ciągu do 1000 N. Obwód źródłowy zapewniający tryb akceleracji w kanale MHD. Tryb przepływu prądu w warstwach T to łuk. Nieunikniona erozja łukowa elektrod znacznie skraca żywotność silnika (z doświadczenia palników plazmowych należy oczekiwać, że elektrody zapewnią nie więcej niż 100 godzin ciągłej pracy). W przypadku statków kosmicznych wielokrotnego użytku zasób silnika musi wynosić co najmniej rok ciągłej pracy Znany jest elektryczny silnik rakietowy (stacjonarny silnik plazmowy - SPT), który służy do przyspieszania przepływu plazmy dzięki efektowi elektrodynamicznemu na ośrodek przewodzący prąd elektryczny. Urządzenie to składa się z naddźwiękowych dysz, kanału akceleratora magnetohydrodynamicznego (MHD) umieszczonego w cylindrycznej wnęce między biegunami koncentrycznego obwodu magnetycznego, cewki wzbudzenia pola magnetycznego podłączonej do stałego źródła pola elektromagnetycznego oraz układu zasilania stacjonarnego wyładowanie w plazmie. Urządzenie działa według następującego schematu. Gazowy płyn roboczy jest podawany przez dyszę gazodynamiczną, która po wejściu do kanału akceleratora MHD wchodzi w obszar stacjonarnego wyładowania plazmowego wspomaganego przez układ zasilania, jonizuje i przechodzi w stan plazmy. Prąd w wyładowaniu płynie wzdłuż kanału, natomiast anodą układu zasilania jest dysza gazodynamiczna, a katoda znajduje się na wylocie z kanału. Stabilny reżim przyspieszenia jest realizowany tylko przy bardzo małej gęstości plazmy, przy której parametr Halla może osiągać wartości rzędu 100. W tych warunkach mały prąd wyładowania wzdłuż kanału generuje znaczny prąd azymutalny, zamknięty w sobie . Oddziaływanie prądu azymutalnego z promieniowym polem magnetycznym wytwarzanym przez cewkę wzbudzającą między współosiowymi biegunami obwodu magnetycznego generuje przyspieszającą siłę elektrodynamiczną w objętości plazmy. Zamknięcie głównego prądu bez użycia do tego elektrod umożliwia praktycznie nieograniczoną żywotność silnika.Wadą znanego urządzenia jest mała gęstość płynu roboczego, który jest niezbędny do zapewnienia stabilnej pracy silnika. silnik. W związku z tym ciąg takiego silnika nie przekracza 0,1 N. Wynalazek opiera się na zadaniu stworzenia elektrycznego silnika rakietowego o wysokim ciągu, o czasie ciągłej pracy rzędu roku. wnęka między biegunami współosiowego obwód magnetyczny, cewka wzbudzenia pola magnetycznego połączona ze źródłem PEM według niniejszego wynalazku jest wyposażona w źródło napięcia impulsowego wysokiej częstotliwości podłączone do dodatkowej cewki zainstalowanej na wejściu kanału akceleratora oraz dyfuzor z promieniowymi żebrami dielektrycznymi , podczas gdy cewka wzbudzenia pola magnetycznego jest podłączona do źródła zmiennego pola elektromagnetycznego.Wynalazek ilustruje rysunek przedstawiający przekrój poprzeczny urządzenia.Elektryczny silnik rakietowy zawiera naddźwiękowe dysze 1, kanał 2 akceleratora magnetohydrodynamicznego umieszczona w cylindrycznej wnęce między biegunami współosiowego obwodu magnetycznego 3, cewka wzbudzenia pola magnetycznego 4 podłączona do zmiennego źródła 5 EMF, impulsowego źródła napięcia wysokiej częstotliwości 6 podłączona do dodatkowej cewki 7 zainstalowanej na wejściu do kanału 2 akcelerator. Silnik zawiera również dyfuzor 8 z promieniowymi żebrami dielektrycznymi 9. Elektryczny silnik rakietowy działa w następujący sposób: dysze 1. Układ impulsowego wyładowania wysokiej częstotliwości 6 jest okresowo włączany z zadanym czasem cyklu pracy, a każde włączenie tworzy wiązkę plazmy w strumieniu gazu na wlocie kanału 2 akceleratora MHD. Zewnętrzne źródło zmiennego pola elektromagnetycznego wytwarza prąd przemienny w cewce wzbudzenia 4, który wytwarza zmienne w czasie promieniowe pole magnetyczne między biegunami współosiowego obwodu magnetycznego 3. To generuje azymutalne wirowe pole elektryczne. Pod wpływem azymutalnych pól elektrycznych i promieniowych pól magnetycznych z wiązek plazmy, które z kolei działają na przepływ gazu jak tłoki przyspieszające, formują się samopodtrzymujące się azymutalne cewki prądu plazmowego (warstwy T). Za kanałem akceleratora MHD przyspieszony przepływ wpływa do rozprężającego się dyfuzora kanałowego 8, w którym zainstalowane są promieniowe żebra dielektryczne 9. Żebra opływają przepływ gazu, ale obwody elektryczne warstw T są przerywane na co umożliwia przerwanie elektrodynamicznego etapu przyspieszania przepływu. W dyfuzorze 8, który jest kontynuacją kanału akceleratora MHD, przepływ gazu jest dodatkowo przyspieszany dzięki energii cieplnej przekazywanej z warstw T do przepływu. Pokazano, że zaproponowane urządzenie można zrealizować o następujących parametrach odpowiadających zadaniu stworzenia wydajnego elektrycznego silnika rakietowego (EPM): - Sprawność procesu zamiany energii elektrycznej na energię kinetyczną płynu roboczego wynosi 95%; - średnia prędkość przepływu na wylocie z silnika wynosi 40 km/s, - długość kanału akceleratora MHD 0,3 m, - średnia średnica kanału akceleratora MHD 11 cm, - wysokość kanału (odległość między biegunami) 1 cm; - ciśnienie wodoru na wlocie EJE 10 4 Pa; - wartość średnia EMF źródła zasilania EJE 5 kV; - wartość średnia prądu w uzwojeniu wzbudzenia 2 kA; - pobór mocy elektrycznej 10 MW; - ciąg silnika System transportu kosmicznego o sile 500 N przeznaczony do transportu ładunków z orbit okołoziemskich na geostacjonarne, księżycowe i dalej na planety Układu Słonecznego Źródła informacji1. PNE. Slavin, V.V. Daniłow, M.V. Krajew. Sposób przyspieszania przepływu płynu roboczego w kanale silnika rakietowego, patent RF nr 2162958, F 02 K 11/00, F 03 H 1/00, 2001. 2. SD Grishin, L.V. Leskow. Elektryczne silniki rakietowe pojazdów kosmicznych. - M.: Mashinostroenie, 1989, s. 163.
Prawo
Elektryczny silnik rakietowy zawierający dysze naddźwiękowe, kanał akceleratora magnetohydrodynamicznego umieszczony w cylindrycznej wnęce między biegunami współosiowego obwodu magnetycznego, cewkę wzbudzającą pole magnetyczne połączoną ze źródłem pola elektromagnetycznego, znamienny tym, że urządzenie jest wyposażone w impulsowy źródło napięcia podłączone do dodatkowej cewki zainstalowanej na wejściowym kanale akceleratora oraz dyfuzor z promieniowymi żebrami dielektrycznymi, natomiast cewka wzbudzenia pola magnetycznego jest podłączona do zmiennego źródła SEM.
Podobne patenty:
Wynalazek dotyczy technologii plazmowej i może być zastosowany w elektrycznych silnikach rakietowych opartych na akceleratorze plazmowym z zamkniętym dryfem elektronów, a także w akceleratorach technologicznych stosowanych w procesach technologii plazmy próżniowej
