Roket motorları hakkında konuşmalar. Elektrikli roket motoru Elektrikli roket motoru çalışma prensibi ve cihazı

"Roket motorları" denilince aklınıza gelen ilk şey nedir? Tabii ki, gizemli uzay, gezegenler arası uçuşlar, yeni galaksilerin keşfi ve uzak yıldızların çekici parıltısı. Gökyüzü, çözülmemiş bir gizem olarak kalırken, her zaman insanları kendine çekmiştir, ancak ilk uzay roketinin yaratılması ve fırlatılması, insanlık için yeni araştırma ufukları açmıştır.

Roket motorları temelde sıradan jet motorlarıdır ve önemli bir özelliği vardır: Jet itişi oluşturmak için atmosferik oksijeni yakıt oksitleyici olarak kullanmazlar. Çalışması için gereken her şey ya doğrudan gövdesinde ya da oksitleyici ve yakıt besleme sistemlerinde bulunur. Roket motorlarını uzayda kullanmayı mümkün kılan bu özelliktir.

Pek çok roket motoru türü vardır ve hepsi yalnızca tasarım özelliklerinde değil, aynı zamanda çalışma prensibinde de birbirinden çarpıcı biçimde farklıdır. Bu nedenle her tür ayrı ayrı ele alınmalıdır.

Roket motorlarının ana performans özellikleri arasında, belirli dürtüye - jet itişinin birim zamanda tüketilen çalışma sıvısının kütlesine oranı - özel dikkat gösterilir. Spesifik dürtü değeri, motorun verimliliğini ve ekonomisini yansıtır.

Kimyasal roket motorları (CRD)

Bu motor türü şu anda uzay aracını uzaya fırlatmak için yaygın olarak kullanılan tek motordur; ayrıca askeri endüstride de uygulama bulmuştur. Kimyasal motorlar, roket yakıtının toplanma durumuna göre katı ve sıvı yakıt olarak ikiye ayrılır.

Yaratılış tarihi

İlk roket motorları katı yakıtlıydı ve birkaç yüzyıl önce Çin'de ortaya çıktılar. O zamanlar uzayla çok az ilgileri vardı, ancak onların yardımıyla askeri roketler fırlatmak mümkün oldu. Yakıt olarak, bileşimde baruta benzeyen bir toz kullanıldı, sadece bileşenlerinin yüzdesi değiştirildi. Sonuç olarak, oksidasyon sırasında, toz patlamadı, ancak yavaş yavaş yandı, ısıyı serbest bıraktı ve jet itişi yarattı. Bu tür motorlar rafine edildi, geliştirildi ve değişen derecelerde başarı ile geliştirildi, ancak özel dürtüleri hala küçük kaldı, yani tasarım verimsiz ve ekonomik değildi. Yakında, daha büyük bir özel dürtü elde etmeyi ve daha fazla çekiş geliştirmeyi mümkün kılan yeni katı yakıt türleri ortaya çıktı. SSCB, ABD ve Avrupa'dan bilim adamları, 20. yüzyılın ilk yarısında yaratılması üzerinde çalıştılar. 1940'ların ikinci yarısında, bugün hala kullanılan modern yakıtın bir prototipi geliştirildi.

Roket motoru RD - 170, sıvı yakıt ve oksitleyici ile çalışır.

Sıvı roket motorları, K.E.'nin bir icadıdır. Onları 1903'te bir uzay roketi için bir güç ünitesi olarak öneren Tsiolkovsky. 1920'lerde, ABD'de, 1930'larda - SSCB'de bir roket motoru oluşturma çalışmaları yapılmaya başlandı. Zaten II. Dünya Savaşı'nın başlangıcında, ilk deneysel örnekler oluşturuldu ve bitiminden sonra LRE seri üretilmeye başlandı. Askeri endüstride balistik füzeleri donatmak için kullanıldılar. 1957'de insanlık tarihinde ilk kez bir Sovyet yapay uydusu fırlatıldı. Fırlatmak için Rus Demiryolları ile donatılmış bir roket kullanıldı.

Kimyasal roket motorlarının cihazı ve çalışma prensibi

Katı yakıtlı bir motor, gövdesinde yakıt ve katı bir toplanma halinde bir oksitleyici içerir ve yakıt kabı aynı zamanda bir yanma odasıdır. Yakıt genellikle merkezi bir deliği olan bir çubuk şeklindedir. Oksidasyon işlemi sırasında, çubuk merkezden çevreye doğru yanmaya başlar ve yanma sonucu elde edilen gazlar memeden çıkarak itme oluşturur. Bu, tüm roket motorları arasında en basit tasarımdır.

Sıvı yakıtlı motorlarda, yakıt ve oksitleyici iki ayrı tankta sıvı halde agregasyon halindedir. Besleme kanalları aracılığıyla, karıştırıldıkları ve yanma işleminin gerçekleştiği yanma odasına girerler. Yanma ürünleri memeden çıkarak itme oluşturur. Sıvı oksijen genellikle oksitleyici olarak kullanılır ve yakıt farklı olabilir: gazyağı, sıvı hidrojen vb.

Kimyasal RD'nin artıları ve eksileri, kapsamları

Katı yakıtlı RD'nin avantajları şunlardır:

tasarımın sadeliği;
ekoloji açısından karşılaştırmalı güvenlik;
Düşük fiyat;
güvenilirlik.

RDTT'nin Dezavantajları:

çalışma süresi sınırlaması: yakıt çok çabuk tükenir;
motoru yeniden çalıştırmanın, durdurmanın ve çekişi düzenlemenin imkansızlığı;
2000-3000 m/s içinde küçük özgül ağırlık.

Katı yakıtlı roket motorlarının artılarını ve eksilerini analiz ederek, kullanımlarının yalnızca oldukça ucuz ve uygulanması kolay orta güçte bir güç ünitesine ihtiyaç duyulduğu durumlarda haklı olduğu sonucuna varabiliriz. Kullanımlarının kapsamı balistik, meteorolojik füzeler, MANPADS ve uzay roketlerinin yan güçlendiricileridir (Amerikan füzeleri ile donatılmıştır, Sovyet ve Rus füzelerinde kullanılmamışlardır).

Sıvı RD'nin avantajları:

yüksek özgül dürtü (yaklaşık 4500 m/s ve üzeri);
çekişi kontrol etme, motoru durdurma ve yeniden çalıştırma yeteneği;
daha hafif ağırlık ve kompaktlık, çok tonlu büyük yükleri bile yörüngeye fırlatmayı mümkün kılar.

LRE dezavantajları:

karmaşık tasarım ve devreye alma;
ağırlıksız koşullarda, tanklardaki sıvılar rastgele hareket edebilir. Birikmeleri için ek enerji kaynakları kullanmak gerekir.

Bu motorlar askeri amaçlar için çok pahalı olduğundan, LRE'nin kapsamı esas olarak astronottur.

Şimdiye kadar, roketlerin uzaya fırlatılmasını sağlayabilen tek kişi kimyasal roket motorları olmasına rağmen, daha fazla geliştirilmesi pratik olarak imkansızdır. Bilim adamları ve tasarımcılar, yeteneklerinin sınırına zaten ulaşıldığına ve yüksek özgül dürtüye sahip daha güçlü birimler elde etmek için başka enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulduğuna ikna oldular.

Nükleer roket motorları (NRE)

Bu tür RD, kimyasal olanlardan farklı olarak, yakıtı yakarak değil, çalışma sıvısını nükleer reaksiyonların enerjisiyle ısıtarak enerji üretir. NRE izotopik, termonükleer ve nükleerdir.

Yaratılış tarihi

NRE'nin tasarımı ve çalışma prensibi 50'li yıllarda geliştirildi. Zaten 70'lerde, başarıyla test edilen SSCB ve ABD'de deneysel örnekler hazırdı. 3,6 ton itme gücüne sahip katı fazlı Sovyet RD-0410 motoru bir tezgah bazında test edildi ve ay programının sponsorluğu durdurulmadan önce Amerikan NERVA reaktörü Satürn V roketine kurulacaktı. Paralel olarak, gaz fazlı NRE'lerin oluşturulması konusunda da çalışmalar yapılmıştır. Şimdi nükleer roket motorlarının geliştirilmesi için bilimsel programlar var, uzay istasyonlarında deneyler yapılıyor.

Bu nedenle, halihazırda çalışan nükleer roket motorları modelleri var, ancak şimdiye kadar hiçbiri laboratuvarların veya bilimsel temellerin dışında kullanılmadı. Bu tür motorların potansiyeli oldukça yüksektir, ancak kullanımlarıyla ilişkili riskler de dikkate değerdir, bu nedenle şimdilik sadece projelerde bulunmaktadırlar.

Cihaz ve çalışma prensibi

Nükleer roket motorları, nükleer yakıtın kümelenme durumuna bağlı olarak gaz, sıvı ve katı fazdadır. Katı fazlı NRE'lerdeki yakıt, nükleer reaktörlerde olduğu gibi yakıt çubuklarıdır. Motor gövdesinde bulunurlar ve bölünebilir malzemenin çürüme sürecinde termal enerjiyi serbest bırakırlar. Çalışma sıvısı - gaz halindeki hidrojen veya amonyak - yakıt elemanı ile temas halinde, enerjiyi emer ve ısınır, hacmi artar ve büzülür, ardından yüksek basınç altında memeden çıkar.

Sıvı fazlı bir NRE'nin çalışma prensibi ve tasarımı katı fazlı olanlara benzer, sadece yakıt sıvı haldedir, bu da sıcaklığın ve dolayısıyla itme gücünün artırılmasını mümkün kılar.

Gaz fazlı NRE'ler, gaz halindeki yakıtla çalışır. Genellikle uranyum kullanırlar. Gaz halindeki yakıt, vücutta bir elektrik alanı ile tutulabilir veya sızdırmaz şeffaf bir şişede - bir nükleer lambada olabilir. İlk durumda, çalışma sıvısının yakıtla teması ve ikincisinin kısmi sızıntısı vardır, bu nedenle, yakıtın hacmine ek olarak, motorun periyodik ikmal için rezervine sahip olması gerekir. Bir nükleer lamba durumunda, sızıntı yoktur ve yakıt, çalışma sıvısının akışından tamamen izole edilmiştir.

YARD'ın avantajları ve dezavantajları

Nükleer roket motorlarının kimyasal olanlara göre büyük bir avantajı vardır - bu yüksek bir özgül dürtüdür. Katı fazlı modeller için değeri 8000-9000 m/s, sıvı fazlı modeller için 14000 m/s, gaz fazlı modeller için 30000 m/s'dir. Bununla birlikte, kullanımları atmosferin radyoaktif emisyonlarla kirlenmesini gerektirir. Şimdi güvenli, çevre dostu ve verimli bir nükleer motor oluşturmak için çalışmalar devam ediyor ve bu rol için ana "aday", radyoaktif maddenin kapalı bir şişede olduğu ve dışarı çıkmadığı nükleer lambalı gaz fazlı bir NRE'dir. bir jet alevi ile.

Elektrikli roket motorları (EP)

Kimyasal roket motorlarının bir diğer potansiyel rakibi, elektrik enerjisiyle çalışan bir elektrikli roket motorudur. ERD elektrotermal, elektrostatik, elektromanyetik veya darbeli olabilir.

Yaratılış tarihi

İlk EJE, 30'lu yıllarda Sovyet tasarımcı V.P. Glushko, böyle bir motor yaratma fikri yirminci yüzyılın başlarında ortaya çıkmasına rağmen. 60'larda, SSCB ve ABD'den bilim adamları, bir elektrikli tahrik sisteminin oluşturulması üzerinde aktif olarak çalışıyorlardı ve zaten 70'lerde, ilk örnekler uzay gemilerinde kontrol motorları olarak kullanılmaya başlandı.

Cihaz ve çalışma prensibi

Bir elektrikli roket tahrik sistemi, yapısı türüne, çalışma sıvısı besleme sistemlerine, kontrol ve güç kaynağına bağlı olan ERE'nin kendisinden oluşur. Elektrotermal RD, ısıtma elemanı tarafından veya bir elektrik arkında üretilen ısı nedeniyle çalışma sıvısının akışını ısıtır. Çalışma sıvısı olarak helyum, amonyak, hidrazin, nitrojen ve diğer inert gazlar, daha az sıklıkla hidrojen kullanılır.

Elektrostatik RD kolloidal, iyonik ve plazmaya ayrılır. İçlerinde, çalışma sıvısının yüklü parçacıkları elektrik alanı tarafından hızlandırılır. Kolloidal veya iyonik RD'lerde gaz iyonizasyonu, bir iyonlaştırıcı, yüksek frekanslı bir elektrik alanı veya bir gaz boşaltma odası tarafından sağlanır. Plazma RD'lerinde, çalışma sıvısı, bir soy gaz olan ksenon, halka şeklindeki bir anottan geçer ve dengeleyici bir katot ile bir gaz boşaltma odasına girer. Yüksek voltajda, anot ve katot arasında bir kıvılcım ateşleyerek gazı iyonize ederek bir plazma oluşturur. Pozitif yüklü iyonlar, bir elektrik alanının hızlanması nedeniyle elde edilen yüksek bir hızda memeden çıkar ve elektronlar bir dengeleyici katot tarafından dışarı çıkarılır.

Elektromanyetik RD'nin kendi manyetik alanı vardır - çalışma sıvısının yüklü parçacıklarını hızlandıran harici veya dahili.

Elektriksel deşarjların etkisi altında katı yakıtın buharlaşması nedeniyle dürtü RD çalışması.

ERD'nin avantajları ve dezavantajları, kullanım kapsamı

ERD'nin avantajları arasında:

üst sınırı pratik olarak sınırsız olan yüksek özgül dürtü;
düşük yakıt tüketimi (çalışma sıvısı).

Dezavantajları:

yüksek düzeyde elektrik tüketimi;
tasarım karmaşıklığı;
küçük çekiş.

Bugüne kadar, ERE'lerin kullanımı uzay uydularına kurulumları ile sınırlıdır ve güneş pilleri onlar için elektrik kaynağı olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, uzayı keşfetmeyi mümkün kılacak enerji santralleri haline gelebilecek bu motorlar, bu nedenle birçok ülkede yeni modellerinin oluşturulması için çalışmalar aktif olarak yürütülüyor. Bilim kurgu yazarlarının uzayın fethine adanmış eserlerinde en çok bahsettiği bu santrallerdi, bilim kurgu filmlerinde de bulunabilirler. Şimdiye kadar, insanların hala yıldızlara seyahat edebileceklerine dair umut ERD'dir.

ELEKTRİKLİ ROKET MOTORLARI(elektrojet motorları, ERD) - uzay. jet akımının yönlendirilmiş hareketinin elektrikle oluşturulduğu jet motorları. enerji. Elektrikli roket tahrik sistemi (EPP), gerçek EP'yi, çalışma maddesini tedarik etmek ve depolamak için bir sistemi ve elektriği dönüştüren bir sistemi içerir. güç kaynağının parametrelerinin EJE için nominal değerlere ve EJE'nin çalışmasını kontrol etmesine. ERD - uzun süre çalışan küçük itme motorları. uzay gemisinde geçen süre (yıl). uçak (SCV) sıfır yerçekiminde veya çok düşük yerçekiminde. alanlar. EJE'nin yardımıyla, uzay aracının uçuş yolunun parametreleri ve uzaydaki oryantasyonu, yüksek bir doğruluk derecesi ile korunabilir veya belirli bir aralık içinde değiştirilebilir. E-mag ile. veya e-statik. hızlanma, ERE'deki jet akışının hızı, sıvı veya katı yakıtlı roket motorlarından çok daha yüksektir; bu, uzay aracının yükünde bir kazanç sağlar. Bununla birlikte, elektrikli tahrik bir elektrik kaynağı gerektirirken, geleneksel roket motorlarında enerji taşıyıcısı yakıt bileşenleridir (yakıt ve oksitleyici). ERD ailesi şunları içerir: plazma iticiler(PD), el-kimya. iticiler (ECD) ve iyon iticiler (ID).

elektrokimyasal motorlar. ECD'de elektrik, ısıtma ve kimyasal için kullanılır. çalışma maddesinin ayrışması. EHD, elektrikli ısıtma (END), termal katalitik (TKD) ve hibrit (GD) motorlara bölünmüştür. END'de, çalışan madde (hidrojen, amonyak) bir elektrikli ısıtıcı tarafından ısıtılır ve daha sonra bir memeden süpersonik hızda dışarı akar (Şekil 1). TKD'de katalizör, çalışma maddesini (amonyak, hidrazin) kimyasal olarak ayrıştıran elektrikle (~500 o C sıcaklığa kadar) ısıtılır; daha fazla bozunma ürünleri memeden akar. GD'de, çalışma maddesi önce ayrıştırılır, ardından bozunma ürünleri ısıtılır ve bunların son kullanma tarihi gerçekleşir. ECD'nin tasarımı ve kullanılan yapılar. Malzemeler, 105'e kadar fırlatma sayısı, sürekli çalışma süresi ~ 10-100 saat ve itme özelliklerinin nominal değerden sapması ile 7-10 yıl boyunca uzay aracında çalıştırılmak üzere tasarlanmıştır. %5-10'dan fazla. Tüketilen EHD elektrik seviyesi. güç - onlarca W, itme aralığı - 0,01 -10 N. ECD, elektrikli bir tahrik için çok düşük bir enerjiye sahiptir. itme fiyatı ~3 kW/N, çalışma maddesinin düşük moleküler ağırlığı ve bozunma ürünleri nedeniyle yüksek jet akış hızı (3 km/s). 0,44 N itiş gücüne sahip bir hidrazin ana motoru, Intel-sat-5 iletişim uydusunda başarıyla çalıştırıldı; 0.15 N itişli amonyak END, Meteor serisinin uydularının normal EPS'sinin bir parçasıdır ve uydunun yörüngesini ve yönünü düzeltir.

Pirinç. 1. Elektrikli ısıtma motorunun şeması: 1 - gözenekli elektrikli ısıtıcı; 2-termal kalkan; 3 - kasa; 4- meme.

iyon iticiler. Kimliği girin. e-statikte çalışan maddenin iyonları hızlandırılır. tarla. ID (Şekil 2) bir iyon yayıcı 4, içinden hızlandırılmış iyonların geçtiği delikler (yarıklar) olan bir hızlandırıcı elektrot 5 ve bir harici oluşur. elektrot 6 (ekran), rolünde genellikle kimlik kasası kullanılır. Hızlandırıcı elektrot negatif altındadır. yayıcıya göre potansiyel (~10 3 -10 4 V). Elektrik akım ve boşluklar. elektrik jet akımı sıfır olmalıdır, bu nedenle giden iyon ışını elektronlar tarafından nötralize edilir, to-çavdar nötrleştirici 7 yayar. Ext. elektrot, emitöre göre potansiyel olarak negatif ve hızlanan elektrota göre pozitiftir; pozitif potansiyel kayması, nötrleştiriciden nispeten düşük enerjili elektronların elektriksel olarak bloke edilmesi için seçilir. alan ve emitör ile hızlanan elektrot arasındaki hızlanan boşluğa düşmedi. Hızlandırılmış iyonların enerjisi, emitör ve harici arasındaki potansiyel fark tarafından belirlenir. elektrot. varlığı olumludur. boşluklar. hızlanma boşluğundaki yük, emitörden gelen iyon akımını sınırlar. Ana Kimlik parametreleri: egzoz hızı, çekiş verimliliği, enerji. itme fiyatı (W/N), enerjik. iyon fiyatı (eV/ion) - bir iyon oluşumu için harcanan enerji miktarı. ID'deki çalışma maddesinin derecesi mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır (>0.90.95).

Pirinç. 2. Toplu iyonizasyonlu bir iyon motorunun şeması G. Kaufman'ın tasarımları: 1 - katot gaz boşaltma odasıry; 2- anot; 3 - manyetik bobin; 4-yayan elektrot; 5 - hızlandırıcı elektrot; 6 - harici elektrot; 7 - nötrleştirici.

Yayıcı tipine bağlı olarak, SM'ler yüzey iyonizasyon iticileri (SPID), koloidal iticiler (CD) ve toplu iyonizasyon iticileri (SPID) olarak alt bölümlere ayrılır. IDPI'de, çalışan maddenin buharı gözenekli bir emitörden geçtiğinde iyonlaşma meydana gelir; çalışma maddesi, yayıcı malzemenin çalışma işlevinden daha az olmalıdır. Genellikle bir çift sezyum (çalışma maddesi) - tungsten (yayıcı) seçilir. Yayıcı, çalışma maddesinin yoğunlaşmasını önlemek için 1500 o K sıcaklığa kadar ısıtılır. CD'de (yalnızca laboratuvar prototipleri mevcuttur), çalışma maddesi (gliserol içinde %20'lik bir potasyum iyodür çözeltisi), hızlanan boşluğa pozitif yüklü mikrodamlacıklar biçiminde kılcal damarlardan püskürtülür; elektrik mikrodamlacıkların yükü, güçlü bir elektrikte kılcal damarlardan jetlerin çıkarılması sürecinde ortaya çıkar. alan ve müteakip damlalar halinde parçalanması. IDOI'deki iyonların kaynağı, çalışma maddesinin (metal buharları, soy gazlar) atomlarının düşük basınçlı bir gaz deşarjında [elektrot 1 ve 2 arasındaki deşarj] elektron etkisiyle iyonize edildiği bir gaz deşarj odasıdır (GDC). (Şekil 2) veya elektrotsuz mikrodalga deşarjı ]; GDC'den gelen iyonlar, hızlandırıcı elektrot ile birlikte bir iyon optik oluşturan GDC'nin yayan elektrot duvarının deliklerinden hızlanan boşluğa çekilir. iyonların hızlanması ve odaklanması için sistem (IOS). GDC'nin duvarları, yayan elektrot hariç, plazmadan manyetik olarak izole edilmiştir. IDOY - naib. mühendislikle tasarlanmış ve fiziksel PD açısından, çekiş verimleri ~%70'dir, zemin testlerinde onaylanan çalışma ömrü 2 10 4 saatlik çalışma maddesine yükseltilir. Enerji ID'deki itme ve iyon fiyatları (CH'ler hariç) oldukça önemlidir (2·10 4 W/N, 250 eV/ion). Bu nedenle, kimlikler, uzay gemisinde defalarca test edilmiş olmalarına rağmen, henüz çalışan EJE'ler (ECD'ler, PD'ler) olarak uzayda kullanılmamaktadır. Naib. SERT-2 programı kapsamında önemli test (1970, ABD); EPS, G. Kaufman tarafından tasarlanan (çalışma akışkanı cıva, güç tüketimi 860 W, verim %68, itme 0,03 H) 3800 saat ve 2011 saat kesintisiz çalışan iki IDP'den oluşuyordu, sırasıyla ve uzun bir süre sonra çalışmaya devam etti. kırmak.

Kapalı bir elektron sürüklenmesi ve genişletilmiş bir hızlanma bölgesi olan plazma hızlandırıcıların şemasına göre PD, uzay gemilerinde, özellikle jeostatik iletişim uydularında sistematik olarak kullanılır.

Aydınlatılmış.: Gilzin K.A., Elektrikli gezegenler arası gemiler, 2. baskı, M., 1970; Morozov A.I., Shubin A.P., Uzay elektrikli tahrik motorları, M., 1975; Grishin S.D., Leskov L.V., Kozlov H.P., Elektrikli roket motorları, M., 1975.

Buluş, elektrikli jet motorları ile ilgilidir. Buluş, katı bir çalışma gövdesi üzerinde, bir anot, bir katot ve bunların arasına yerleştirilmiş bir çalışma gövdesi denetleyicisinden oluşan uç tip bir motordur. Denetleyici, baryum titanat gibi yüksek dielektrik sabiti olan bir malzemeden yapılır ve bir tarafına bir anot ve bir katot, diğer tarafına bir iletken takılır. Denetleyici, katot ve anotun eş eksenli veya çapsal olarak zıt olarak monte edildiği bir disk şeklinde olabilir. ETKİ: buluş, basit bir tasarıma ve yüksek spesifik parametrelere sahip bir darbeli elektrikli jet motoru yaratmayı mümkün kılar. 4 wp f-ly, 2 hasta.

Buluş, katı fazlı bir çalışma sıvısı üzerinde elektrikli jet motorlarının (EP) darbe hareketi alanı ile ilgilidir. Gazlı bir çalışma sıvısı besleme sistemine (örneğin, ksenon, argon, hidrojen) sahip darbeli plazma motorları ve katı hal çalışma sıvısı politetrafloroetilen (PTFE) ile darbeli erozyon tipi motorlar bilinmektedir. Birinci tip motorların ana dezavantajı, deşarj voltajı darbeleri ile senkronize edilmesinin zorluğu ve sonuç olarak çalışma sıvısının düşük kullanımı nedeniyle, çalışma sıvısının kesin olarak ölçülmüş darbeli beslemesinin karmaşık bir sistemidir. İkinci durumda (erozyon tipi, çalışma ortamı - PTFE), spesifik parametreler düşüktür, elektrik deşarj plazmasını oluşturmak ve hızlandırmak için baskın termal mekanizma nedeniyle maksimum verim %15'i geçmez. Bu sınıfın daha gelişmiş bir motor tipi, baskın bir elektron patlaması tipi bozulma (çalışma sıvısının yüzeyinden elektronların patlayıcı enjeksiyonu) olan katı bir çalışma sıvısı (PTFE dahil) üzerinde uç tip darbeli bir elektrikli plazma jet motorudur. anot). Bu tip motor, plazma kaynağı deşarjının ark fazındaki önemli bir azalma nedeniyle PTFE'nin çalışma gövdesi üzerinde daha yüksek spesifik parametreler elde etmeyi mümkün kılar. Boşalmanın ark aşamasının varlığı ayrıca, çalışma gövdesinin yüzeyinde artan iletkenliğe sahip kanalların oluşumu ile plazma demetleri gibi çalışma gövdesinin yüzeyinde plazma üretim sürecinin kararsızlığına yol açar ve Sonuç olarak, bahsedilen kanallar boyunca elektrotlar arası boşluğun kısaltılması. Literatür, dielektrik sabiti yüksek bir dielektrik içeren bir kondansatörün şarj edilmesi anında gerçekleşen akımlarda dielektrik yüzey boyunca eksik tipteki bozulma üzerine yapılan çalışmaların sonuçlarını açıklamaktadır. Bu tür bozulma temelinde, darbeli tipte etkili bir parçacık kaynağı (iyonlar veya elektronlar) yaratılmıştır. Bununla birlikte, anahtarlama frekansı onlarca ila yüzlerce hertz olan iyonik bir bileşene dayalı darbeli bir elektrikli tahrik motorunun bir parçası olarak kullanma olasılığını değerlendirirken, çalışma sıvısı olarak kullanılan dielektrikin deşarjında (depolarizasyon) sorunlar ortaya çıkar, ve ayrıca partikül çıkarıcı olarak işlev gören ızgara elektrotunun kararlılığı ve iyon nötralizasyonu sorunları. Buluşun amacı, jeneratörün tek bir deşarjı için düşük itme gücü elde etmek için 100 hertz veya daha fazla darbeli elektrikli tahrik motorunun anahtarlama frekansına sahip, ancak yüksek spesifik parametrelere sahip basit bir tasarım yaratmaktır. Anahtarlama frekansı ayarlanarak istenilen seviyede çekiş ikinci darbesi sağlanır. Bu amaca, bir anot, bir katot ve aralarında bulunan çalışma gövdesinin bir denetleyicisinden oluşan katı bir çalışma gövdesi üzerindeki uç tipteki bir darbeli elektrikli jet motorunda, denetleyicinin yapılması önerildiği gerçeğiyle elde edilir. yüksek dielektrik sabiti olan bir dielektrikten çalışma gövdesi ve denetleyici anot ve katodun bir tarafına ve denetleyicinin diğer tarafına bir iletken takın veya uygulayın. Çalışan akışkan kartuşu için tercih edilen malzeme baryum titanattır ve en yapıcı şekil disk şeklidir. Anot ve katot, eş eksenli veya taban tabana zıt olarak monte edilebilir. Önerilen çözüm çizimlerle gösterilmiştir. Şekil 1, eş eksenli olarak yerleştirilmiş anot ve katot ile darbe ERD'nin bir varyantını göstermektedir; şekil 2 - anot ve katodun taban tabana zıt olarak monte edildiği varyant. Önerilen motor, bir anot, bir katot ve baryum titanat c 1000 gibi yüksek bir dielektrik sabiti olan bir dielektrikten yapılmış bir çalışma sıvı bloğundan oluşur. Birikme veya dielektrik yüzeyine sıkıca bastırılmış bir metal plaka şeklinde . Kontrol cihazının diğer tarafında, eş eksenli (Şekil 1) veya taban tabana zıt (Şekil 2) bulunan anot 3 ve katot 4 bulunur. Böyle bir cihazda, anoda ve katoda voltaj uygulandığında, dielektrikin elektrotlar arası örtüşmesi, dielektrik yüzeyi üzerinde meydana gelir ve "anot - dielektrik" tarafından oluşturulan iki seri bağlı kapasitörün şarj edilmesi sonucunda her iki elektrottan başlar. - iletken" ve "iletken - dielektrik - katot" sistemleri. Sonuç olarak, dielektrik yüzeyin üzerinde birbirine doğru hareket eden iki plazma torcu (anot ve katot) varken, cihazın iletkeni 2 (iletken plaka), içinden akan yer değiştirme akımlarının doğası gereği yüzer bir potansiyele sahip olacaktır. dielektrik. Anot ve katot torçlarının füzyonu anında, aşırı pozitif iyon yükü nötralize edilir, oluşum mekanizması anot torcu için elektron patlaması tipi bozulmadan kaynaklanır. İki torcun birleştirilmesinden sonra elde edilen plazma, boşaltma (depolarizasyon) ve lineer bir hızlandırıcı gibi bir kapasitörde depolanan enerjiyi serbest bırakma modunda ek ivme kazanır. Ek hızlanma etkisini uygulamak için, plazma akışı boyunca elektrotların (anot ve katot) yüksekliği, ERE tasarımının kapasitansını boşaltmak için gereken gerçek zamana dayalı olarak oluşturulur. Cihazın bu tasarımı ve çalışma modu, yüksek parametrelere ve yüksek bir anahtarlama frekansına sahip bir darbeli elektrikli tahrik motoru oluşturmayı mümkün kılar (modifiye edilmiş standart yüksek voltaja (10'dan az) dayanan belirtilen tipte elektrikli tahrik motorunun bir prototipi kV) KVI-3 tipi kapasitörler, 50 Hz'ye kadar bir anahtarlama frekansıyla NIIMASH'da çalışır) . Böyle bir ERE'nin çalışması için, nanosaniye süreli yüksek voltajlı darbeler üreteci gereklidir. Elektrotlara uygulanan darbelerin süresi, ERE tasarımının kapasitansının şarj süresi ile belirlenir. Plazma demetleri gibi kararsızlıkları ortadan kaldırmak için, jeneratörden gelen yüksek voltaj darbesinin süresi, ERE tasarımının kapasitansını şarj etme süresini aşmamalıdır. EJE'yi açmanın maksimum frekansı, EJE tasarımının kapasitansını tam bir şarj etme ve boşaltma döngüsü için gereken süre ile belirlenir. Birbirine doğru hareket eden katot ve anot plazma torçlarının boyutları, voltaj genliğine, yapının kapasitansına ve ayrıca plazma torcu üretim sürecinin başlaması için gecikme süresine bağlı olan dielektrik örtüşme oranı ile belirlenir. Bu gecikme süresi, sırayla, anot-dielektrik bölgesinin, katot-dielektrik bölgesinin, dielektrik tipinin ve iletken alanının geometrik parametrelerine bağlıdır. Böyle bir ERD aşağıdaki gibi çalışır. ERE tasarımının kapasitansının şarj süresine karşılık gelen bir süre ile anot 3 ve katot 4'e yüksek voltajlı bir voltaj darbesi uygulandığında, birbirine doğru hareket eden iki plazma torcu üretilir (anottan anot ve katottan katot). katot). Anot torcu, çalışma sıvısının iyonlarının aşırı pozitif yüküne sahiptir (baryum titanat seramikler gibi bir dielektrikle ilgili olarak, bunlar en kolay iyonize element olarak esas olarak baryum iyonlarıdır). Katot bulutunun plazması, katottan elektronların üretilmesinden ve bunların dielektrik yüzeyinin bombardımanından kaynaklanır. Buluşma anında, katot torcu anot torcunu nötralize eder ve plazma demeti, ERE yapısının kapasitansını plazmadan boşaltma aşamasında lineer bir hızlandırıcı gibi hızlandırılır. Alev torçları birbirine yaklaştığında ortaya çıkan torçlar arası bozulma bölgelerinin kesin olarak lokalize edilmediğine, yani çok sayıda darbe üretme sürecinde dielektrik yüzey üzerindeki belirli yerlere “bağlanmadıklarına” dikkat edilmelidir. Böyle bir ERE'nin belirtilen çalışma modu, yüksek verimlilik değerlerinin ve plazma çıkış hızlarının elde edilmesine katkıda bulunacaktır. Önerilen EJE'nin önemli bir özelliği, neredeyse anlık itme kazancı ve kaybı olasılığı ile frekans-darbe çalışma modudur (100 Hz veya daha fazla frekansla). Bu özellik sayesinde ve uzay aracında (SC) fiilen mevcut olan elektrik gücü dikkate alınarak, önerilen darbeli EJE'ye dayalı tahrik sisteminin (PS) etkin kullanım alanı genişletilebilir, yani:

Kuzey - güney, doğu - batı yönünde jeostatik uzay aracının bakımı;

Uzay aracı aerodinamik sürtünme telafisi;

Yörüngelerin değiştirilmesi ve harcanan veya başarısız olan uzay aracının belirli bir alana çıkarılması. Bilgi kaynakları

1. Grishin S.D., Leskov L.V., Kozlov N.P. Elektrikli roket motorları. - M.: Mashinostroenie, 1975, s. 198-223. 2. Favorsky O.N., Fishgoyt V.V., Yantovsky E.I. Uzay elektrik tahrik sistemleri teorisinin temelleri. - M.: Mashinostroenie, Yüksek Okul, 1978, s. 170-173. 3. L. Caveney (İngilizce'den A.S. Koroteev'in editörlüğünde çevrilmiştir). Uzay motorları - durum ve beklentiler. - M., 1988, s. 186-193. 4. Buluş için 14 Mayıs 1998 tarihli 2146776 patenti. Katı bir çalışma gövdesi üzerinde uç tipte darbeli plazma jet motoru. 5. Verşinin Yu.N. Katı dielektriklerin elektriksel parçalanması sırasında elektron-termal ve patlama süreçleri. Rusya Bilimler Akademisi Ural Şubesi, Yekaterinburg, 2000. 6. Bugaev S.P., Mesyats G.A. Bir vakumda bir dielektrik yoluyla tamamlanmamış bir boşalmanın plazmasından elektron emisyonu. DAN SSSR, 1971, v. 196, 2. 7. G.A. ektonlar. Bölüm 1 - Rusya Bilimler Akademisi Ural Şubesi, 1993, s. 68-73, bölüm 3, s. 53-56. 8. Bugaev S.P., Kovalchuk B.M., Mesyats G.A. Plazma darbeli yüklü parçacık kaynağı. Telif hakkı sertifikası 248091.

İDDİA

1. Bir anot, bir katot ve yüksek dielektrik sabiti olan bir dielektrikten yapılmış ve aralarında bulunan bir çalışma gövdesi denetleyicisinden oluşan katı bir çalışma gövdesi üzerinde uç tipte darbeli elektrikli jet motoru, özelliği, katod ve anotun pulun aynı tarafında bulunur ve birbirinden çıkarılır ve diğer tarafına bir iletken uygulanır. 2. İstem l'e göre bir darbeli elektrikli jet motoru olup, özelliği, çalışma sıvısı bloğunun baryum titanattan yapılmasıdır. 3. İstem l'e göre darbeli elektrikli jet motoru olup, özelliği, çalışma sıvısı denetleyicisinin bir disk şeklinde olmasıdır. 4. İstem 3'e göre darbeli elektrikli jet motoru olup, özelliği, katod ve anotun eş eksenli olarak kurulmasıdır. 5. İstem 3'e göre darbeli elektrikli jet motoru olup, özelliği, katod ve anotun taban tabana zıt olarak yerleştirilmesidir.

Aynı zamanda, tüketiciye hizmet verirken tam gücün maliyetlerini yansıtan iki gösterge ayırt edilir. Bu göstergelere aktif ve reaktif enerji denir. Brüt güç bu iki rakamın toplamıdır. Aktif ve reaktif elektriğin ne olduğu ve tahakkuk eden ödemelerin miktarının nasıl kontrol edileceği hakkında bu yazıda anlatmaya çalışacağız.

Tam güç

Yerleşik uygulamaya göre, tüketiciler doğrudan ekonomide kullanılan faydalı kapasite için değil, tedarikçi işletme tarafından serbest bırakılan tam kapasite için ödeme yapar. Bu göstergeler, ölçüm birimleri ile ayırt edilir - toplam güç, volt-amper (VA) cinsinden ölçülür ve faydalı güç, kilovat cinsinden ölçülür. Aktif ve reaktif elektrik, şebekeden beslenen tüm elektrikli cihazlarda kullanılır.

aktif elektrik

Toplam gücün aktif bileşeni faydalı işler yapar ve tüketicinin ihtiyaç duyduğu enerji türlerine dönüştürülür. Bazı ev ve endüstriyel elektrikli cihazlar için hesaplamalardaki aktif ve görünen güç aynıdır. Bu tür cihazlar arasında elektrikli sobalar, akkor lambalar, elektrikli fırınlar, ısıtıcılar, ütüler vb.

Pasaportta 1 kW'lık aktif güç belirtilmişse, böyle bir cihazın toplam gücü 1 kVA olacaktır.

Reaktif elektrik kavramı

Bu, reaktif elemanlar içeren devrelerde doğaldır. Reaktif elektrik, toplam güç girişinin faydalı işler için kullanılmayan kısmıdır.

DC elektrik devrelerinde reaktif güç kavramı yoktur. Devrelerde, reaktif bileşen yalnızca endüktif veya kapasitif bir yük olduğunda oluşur. Bu durumda, akımın fazı ile voltajın fazı arasında bir uyumsuzluk vardır. Gerilim ve akım arasındaki bu faz kayması "φ" sembolü ile gösterilir.

Devrede endüktif bir yük ile, bir kapasitif yük ile bir faz gecikmesi gözlenir, onun önündedir. Bu nedenle, tam gücün sadece bir kısmı tüketiciye gelir ve ana kayıplar, çalışma sırasında cihazların ve cihazların gereksiz ısınması nedeniyle oluşur.

Elektrikli cihazlarda endüktif bobinlerin ve kapasitörlerin bulunması nedeniyle güç kayıpları meydana gelir. Onlar yüzünden devrede bir süre elektrik birikir. Depolanan enerji daha sonra devreye geri beslenir. Elektriğin reaktif bir bileşenini içeren cihazlar arasında taşınabilir elektrikli aletler, elektrik motorları ve çeşitli ev aletleri bulunur. Bu değer, cos φ olarak adlandırılan özel bir güç faktörü dikkate alınarak hesaplanır.

Reaktif elektriğin hesaplanması

Güç faktörü 0,5 ila 0,9 aralığındadır; Bu parametrenin tam değeri elektrikli cihazın pasaportunda bulunabilir. Görünen güç, aktif gücün bir faktöre bölümü olarak tanımlanmalıdır.

Örneğin, bir elektrikli matkabın pasaportu 600 W gücü ve 0,6 değerini gösteriyorsa, cihaz tarafından tüketilen toplam güç 600/06, yani 1000 VA olacaktır. Cihazın toplam gücünü hesaplamak için pasaportların yokluğunda, katsayı 0,7'ye eşit alınabilir.

Mevcut güç kaynağı sistemlerinin ana görevlerinden biri, son tüketiciye faydalı güç sağlamak olduğundan, reaktif güç kayıpları olumsuz bir faktör olarak kabul edilir ve bu göstergedeki bir artış, bir bütün olarak elektrik devresinin verimliliği hakkında şüphe uyandırır. Bir devredeki aktif ve reaktif güç dengesi, bu komik resim şeklinde görselleştirilebilir:

Kayıplar dikkate alındığında katsayının değeri

Güç faktörünün değeri ne kadar yüksek olursa, aktif elektrik kaybı o kadar az olur - bu, tüketilen elektrik enerjisinin nihai tüketicisinin biraz daha az maliyetli olacağı anlamına gelir. Bu katsayının değerini artırmak için, elektrik mühendisliğinde hedef dışı elektrik kayıplarını telafi etmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Dengeleme cihazları, akım ve voltaj arasındaki faz açısını düzelten önde gelen akım jeneratörleridir. Kondansatör bankaları bazen aynı amaç için kullanılır. Çalışma devresine paralel bağlanırlar ve senkron kompansatör olarak kullanılırlar.

Özel müşteriler için elektrik maliyetinin hesaplanması

Bireysel kullanım için, faturalarda aktif ve reaktif elektrik ayrılmaz - tüketim açısından reaktif enerjinin payı küçüktür. Bu nedenle, 63 A'ya kadar elektrik tüketen özel müşteriler, tüketilen tüm elektriğin aktif sayıldığı bir fatura öderler. Reaktif elektrik için devredeki ek kayıplar ayrıca tahsis edilmez ve ödenmez.

İşletmeler için reaktif elektrik ölçümü

Başka bir şey - işletmeler ve kuruluşlar. Endüstriyel tesislere ve endüstriyel atölyelere çok sayıda elektrikli ekipman kurulur ve toplam gelen elektrikte, güç kaynaklarının ve elektrik motorlarının çalışması için gerekli olan reaktif enerjinin önemli bir kısmı vardır. İşletmelere ve kuruluşlara sağlanan aktif ve reaktif elektrik, net bir ayrım ve bunun için farklı bir ödeme yöntemi gerektirir. Bu durumda, standart sözleşme, elektrik tedarikçisi ile nihai tüketiciler arasındaki ilişkilerin düzenlenmesi için temel teşkil eder. Bu belgede belirlenen kurallara göre, 63 A üzerinde elektrik tüketen kuruluşlar, ölçüm ve ödeme için reaktif enerji okumaları sağlayan özel bir cihaza ihtiyaç duyar.
Şebeke şirketi reaktif bir elektrik sayacı kurar ve okumalarına göre ücretlendirir.

reaktif enerji faktörü

Daha önce de belirtildiği gibi, ödeme faturalarında aktif ve reaktif elektrik ayrı hatlarda tahsis edilir. Reaktif ve tüketilen elektrik hacimlerinin oranı belirlenen normu aşmazsa, reaktif enerji için ödeme yapılmaz. Oran katsayısı farklı şekillerde yazılabilir, ortalama değeri 0.15'tir. Bu eşik değeri aşılırsa, tüketici kuruluşunun telafi edici cihazlar kurması önerilir.

Apartman binalarında reaktif enerji

Tipik bir elektrik tüketicisi, ana sigortası 63 A'den fazla elektrik tüketen bir apartman binasıdır. Böyle bir binada yalnızca konutlar varsa, reaktif elektrik için ücret alınmaz. Bu nedenle, apartman sakinleri ücretlerde yalnızca tedarikçi tarafından eve sağlanan tam elektriğin ödemesini görürler. Aynı kural konut kooperatifleri için de geçerlidir.

Reaktif güç muhasebesinin özel durumları

Çok katlı bir binada hem ticari kuruluşların hem de dairelerin olduğu durumlar vardır. Bu tür evlere elektrik temini ayrı Kanunlarla düzenlenir. Örneğin, bölme kullanılabilir alanın boyutu olabilir. Ticari kuruluşlar bir apartmanda kullanılabilir alanın yarısından daha azını işgal ederse, reaktif enerji için ödeme yapılmaz. Eşik yüzdesi aşılmışsa, reaktif elektrik için ödeme yapma yükümlülüğü vardır.

Bazı durumlarda, konut binaları reaktif enerji için ödeme yapmaktan muaf değildir. Örneğin binada daireler için asansör bağlantı noktaları varsa, reaktif elektrik kullanım ücreti sadece bu ekipman için ayrı olarak gerçekleşir. Daire sahipleri hala sadece aktif elektrik ödüyor.

Aktif ve reaktif enerjinin özünü anlamak, reaktif yükten kaynaklanan kayıpları azaltan çeşitli kompanzasyon cihazlarının kurulmasının ekonomik etkisini doğru bir şekilde hesaplamayı mümkün kılar. İstatistiklere göre, bu tür cihazlar cos φ değerini 0,6'dan 0,97'ye yükseltmenize izin verir. Böylece otomatik kompanzasyon cihazları, tüketiciye sağlanan elektriğin üçte birine kadar tasarruf edilmesine yardımcı olur. Isı kayıplarında önemli bir azalma, üretim alanlarındaki cihazların ve mekanizmaların hizmet ömrünü uzatır ve bitmiş ürünlerin maliyetini düşürür.

Buluş, elektrikli roket motorları alanı ile ilgilidir. Tek tip sabit plazma deşarjlı (sabit plazma motorları - SPT) iyi bilinen motor tipi gibi, süpersonik nozullar içeren bir elektrikli roket motoru cihazı önerilmiştir, kutuplar arasında silindirik bir boşlukta bulunan bir manyetohidrodinamik hızlandırıcı kanalı. koaksiyel manyetik devre, EMF kaynağına bağlı bir manyetik alan uyarma bobini. SPT'nin aksine, önerilen motor, çalışma sıvısının düzgün olmayan bir gaz-plazma akışını kullanır. Plazma halkaları şeklinde plazma homojensizlikleri oluşturmak için motor, hızlandırıcı kanalının girişine takılan ek bir bobine bağlı darbeli yüksek frekanslı bir voltaj kaynağı içerir. Manyetik alan uyarma bobinine endüktif olarak bağlanan plazma halkalarındaki deşarjın korunması, bobine bağlı değişken bir EMF kaynağı tarafından gerçekleştirilir. Manyetodinamik hızlandırıcının kanalından çıktıkları anda plazma halkalarındaki akımı açmak için, motor difüzörünün girişine radyal dielektrik kaburgalar monte edilir. ETKİ: Buluş, motorun itiş gücünü ve çalışma süresini artırmayı mümkün kılar. 1 hasta.

Buluş, elektrikli roket motorları alanına ilişkindir, bir elektrikli roket motorunun itişini artıran, sabit homojen bir plazma deşarjını homojen olmayan bir gaz-plazma akışıyla değiştirmeyi öneren bir yöntem [I] vardır. Plazma demetleri (T-katmanları), aşırı ısınma kararsızlığının gelişmesine karşı dayanıklıdır, bu da motor kanalından geçen çalışma sıvısının yoğunluğunu tekrar tekrar arttırmayı ve böylece itme kuvvetini orantılı olarak artırmayı mümkün kılar. Bu yöntemi uygulayan cihaz, gaz-dinamik bir memeden, elektrot duvarlı dikdörtgen kesitli bir manyetohidrodinamik hızlandırıcının bir kanalından, hızlandırıcı kanalında çalışma sıvısının akışına çapraz bir manyetik alan oluşturan bir manyetik sistemden, bir manyetik sistemden oluşur. Akışta T-katmanları oluşturan darbeli elektrot yüksek akım deşarj sistemi, hızlandırıcı kanalının elektrotlarına bağlı bir kaynak sabit EMF. Cihaz, gaz akışını hızlandıran plazma pistonları olarak etki eden T-tabakalarının hacmine etki eden elektrodinamik kuvvet nedeniyle akışın hızlanmasını sağlamalıdır. Bu cihazın kanalındaki çalışma modunun sayısal simülasyonu, MHD kanalında hızlanma modunu sağlayan 1000 N'ye kadar bir itme seviyesinde 50.000 m/s'ye kadar bir çıkış hızının elde edilebileceğini göstermiştir. T-katmanlarında akım akışının modu arktır. Elektrotların kaçınılmaz ark erozyonu, motorun ömrünü önemli ölçüde azaltır (plazma torçlarının deneyiminden, elektrotların 100 saatten fazla sürekli çalışma sağlamaması beklenmelidir). Yeniden kullanılabilir uzay aracı için, motor kaynağı en az bir yıllık sürekli çalışma olmalıdır.Elektriksel olarak iletken ortam üzerindeki elektrodinamik etki nedeniyle plazma akışını hızlandırmak için kullanılan bir elektrikli roket motoru (sabit plazma motoru - SPT) bilinmektedir. Bu cihaz, süpersonik nozullar, bir koaksiyel manyetik devrenin kutupları arasındaki silindirik bir boşlukta bulunan bir manyetohidrodinamik (MHD) hızlandırıcı kanalı, sabit bir EMF kaynağına bağlı bir manyetik alan uyarma bobini ve sabit bir plazma deşarj güç kaynağı sisteminden oluşur. Cihaz aşağıdaki şemaya göre çalışır. Gazlı bir çalışma sıvısı, MHD hızlandırıcısının kanalına girdikten sonra, güç kaynağı sistemi tarafından desteklenen sabit bir plazma deşarj bölgesine giren, iyonlaşan ve plazma durumuna geçen gaz dinamik memesinden beslenir. Deşarjdaki akım kanal boyunca akar, güç kaynağı sisteminin anotu ise gaz dinamik bir memedir ve katot kanalın çıkışında bulunur. Kararlı bir hızlanma rejimi, yalnızca Hall parametresinin 100 mertebesindeki değerlere ulaşabildiği çok düşük bir plazma yoğunluğunda gerçekleştirilir. Bu koşullar altında, kanal boyunca küçük bir deşarj akımı, kendine kapalı önemli bir azimut akımı üretir. . Azimut akımının, manyetik devrenin koaksiyel kutupları arasında uyarma bobini tarafından oluşturulan radyal manyetik alanla etkileşimi, plazma hacminde hızlanan bir elektrodinamik kuvvet oluşturur. Bunun için elektrotlar kullanılmadan ana akımın kapatılması, motorun ömrünü pratik olarak sınırsız hale getirmeyi mümkün kılar Bilinen cihazın bir dezavantajı, çalışma sıvısının düşük yoğunluğudur, bu da motorun stabil çalışmasını sağlamak için gereklidir. motor. Buna göre, böyle bir motorun itme gücü 0.1 N'yi geçmez. Buluş, bir yıl mertebesinde sürekli çalışma süresi olan bir yüksek itme elektrikli roket motoru yaratma görevine dayanmaktadır. Bu buluşa göre EMF kaynağına bağlı manyetik alan uyarma bobini olan manyetik devre, hızlandırıcı kanalın girişine monte edilmiş ek bir bobine bağlı darbeli yüksek frekanslı bir voltaj kaynağı ve radyal dielektrik nervürlü bir difüzör ile donatılmıştır. , manyetik alan uyarma bobini değişken EMF kaynağına bağlıyken Buluş, cihazın enine kesitini gösteren bir çizim ile gösterilmektedir Elektrikli roket motoru, manyetohidrodinamik hızlandırmanın süpersonik nozülleri 1, kanal 2'yi içerir. Şekil 1, koaksiyel manyetik devrenin 3 kutupları arasında silindirik bir boşlukta yer alır, değişken bir EMF kaynağına 5 bağlı bir manyetik alan uyarma bobini 4, girişte kurulu ek bir bobine 7 bağlı bir darbeli yüksek frekanslı voltaj kaynağı 6 hızlandırıcının 2. kanalı. Motor ayrıca radyal dielektrik kirişleri 9 olan bir difüzör 8 içerir. Bir elektrikli roket motoru aşağıdaki gibi çalışır. Darbeli yüksek frekanslı boşaltma sistemi 6 belirli bir zaman görev döngüsü ile periyodik olarak açılır ve her açılma, MHD hızlandırıcısının kanal 2 girişindeki gaz akışında bir plazma demeti oluşturur. Değişken EMF'nin harici bir kaynağı, koaksiyel manyetik devrenin 3 kutupları arasında zamanla değişen bir radyal manyetik alan oluşturan uyarma bobininde (4) bir alternatif akım yaratır. Bu, bir azimut girdap elektrik alanı oluşturur. Azimut elektrik ve radyal manyetik alanların etkisi altında, kendi kendine devam eden azimut plazma akım bobinleri (T-katmanları) plazma demetlerinden oluşur ve bunlar da gaz akışı üzerinde hızlandırıcı pistonlar olarak hareket eder. MHD hızlandırıcısının kanalından sonra, hızlandırılmış akış, radyal dielektrik kanatçıkların 9 takıldığı genişleyen kanal-difüzör 8'e girer. Kanatlar gaz akışı tarafından etrafa akıtılır, ancak T-katmanlarının elektrik devreleri bozulur. bunlar, akış hızlanmasının elektrodinamik aşamasını kesintiye uğratmayı mümkün kılar. MHD hızlandırıcısının kanalının devamı olan difüzör 8'de, T katmanlarından akışa aktarılan termal enerji nedeniyle gaz akışı daha da hızlandırılır. Önerilen cihazın verimli bir elektrikli roket motoru (EPM) oluşturma görevine karşılık gelen aşağıdaki parametrelerle uygulanabileceği gösterilmiştir: - Elektriği çalışma sıvısının kinetik enerjisine dönüştürme işleminin verimliliği %95'tir. ; - Motor çıkışındaki ortalama akış hızı 40 km/s; - MHD hızlandırıcı kanalının uzunluğu 0,3 m; - MHD hızlandırıcı kanalının ortalama çapı 11 cm; - kanal yüksekliği (kutuplar arası mesafe) 1 cm ; - EJE girişindeki hidrojen basıncı 10 4 Pa; - EJE güç kaynağının EMF ortalama değeri 5 kV; - Uyarma sargısındaki akımın ortalama değeri 2 kA; - Elektrik güç tüketimi 10 MW; - Motor itme gücü 500 N uzay taşımacılığı sistemi, Dünya'ya yakın yörüngelerden durağan, ay ve güneş sisteminin gezegenlerine kargo taşımak için tasarlanmıştır. 1. M.Ö. Slavin, V.V. Danilov, M.V. Kraev. Bir roket motorunun kanalındaki çalışma sıvısının akışını hızlandırma yöntemi, RF patent No. 2162958, F 02 K 11/00, F 03 H 1/00, 2001. 2. SD Grishin, L.V. Leskov. Uzay araçlarının elektrikli roket motorları. - M.: Mashinostroenie, 1989, s. 163.

İddia

Süpersonik nozullar içeren bir elektrikli roket motoru, bir koaksiyel manyetik devrenin kutupları arasında silindirik bir boşlukta bulunan bir manyetohidrodinamik hızlandırıcı kanalı, bir EMF kaynağına bağlı bir manyetik alan uyarma bobini, özelliği, cihazın darbeli bir yüksek frekans ile donatılmasıdır. giriş hızlandırıcı kanalına monte edilmiş ek bir bobine bağlı voltaj kaynağı ve radyal dielektrik nervürlü bir difüzör, manyetik alan uyarma bobini ise değişken bir emf kaynağına bağlanır.

Benzer patentler:

Buluş plazma teknolojisi ile ilgilidir ve kapalı elektron sürüklenmesine sahip bir plazma hızlandırıcıya dayalı elektrikli roket motorlarında ve ayrıca vakumlu plazma teknolojisi işlemlerinde kullanılan teknolojik hızlandırıcılarda kullanılabilir.