Электроракетные двигатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прибалтийский судостроительный техникум

Электроракетные двигатели

Выполнил: Домашев К.А.

Проверил: Фарафонов Ю.В

СОДЕРЖАНИЕ

1 Ионный двигатель

1.1 Создание ионного двигателя

1.2 Устройство ионно-плазменного двигателя

2 Стационарный плазменный двигатель

2.1 Суть изобретения

3 Двигатель с анодным слоем

4 Коллоидный двигатель

5 Электромагнитный двигатель

Заключение

Список используемой литературы

1 ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

1.1 Создание ионного двигателя

Проблема перемещения в космосе стоит перед человечеством с момента начала орбитальных полетов. Ракета, взлетая с земли, расходует практически все свое топливо, плюс заряды ускорителей и ступеней. И если ракету еще можно оторвать от земли, заправив её огромным количеством топлива, на космодроме, то в открытом космосе заправляться попросту негде и нечем. А ведь после выхода на орбиту нужно двигаться дальше. А топлива нет.

И в этом то и состоит основная проблема современной космонавтики. Выбросить на орбиту корабль с запасом топлива до луны еще можно, под эту теорию строятся планы создать на луне базу дозаправки «дальнобойных» космических кораблей, летящих например на Марс. Но это все слишком сложно.

А решение проблемы было создано очень давно, еще в 1955 году, когда Алексей Иванович Морозов опубликовал статью «Об ускорении плазмы магнитным полем». В ней он описывал концепцию принципиально нового космического двигателя.

1.2 Устройство ионно-плазменного двигателя

Принцип действия плазменного двигателя состоит в том, что рабочим телом выступает не сгорающее топливо, как в реактивных двигателях, а разогнанный магнитным полем до безумных скоростей поток ионов.

Источником ионов служит газ, как правило, это аргон или водород, бак с газом стоит в самом начале двигателя, оттуда газ подается в отсек ионизации, получается холодная плазма, которая разогревается в следующем отсеке посредством ионного циклотронного резонансного нагрева. После нагрева, высокоэнергетическая плазма подается в магнитное сопло, где она формируется в поток посредством магнитного поля, разгоняется и выбрасывается в окружающую среду. Таки образом достигается тяга.

С тех пор плазменные двигатели прошли большой путь и разделились на несколько основных типов, это электротермические двигатели, электростатические двигатели, сильноточные или магнитодинамические двигатели и импульсные двигатели.

В свою очередь электростатические двигатели делятся на ионные и плазменные (ускорители частиц на квазинейтральной плазме).

В данной статье мы напишем про современные ионные двигатели и их перспективные разработки, так как на наш взгляд именно за ними будущее космического флота.

Ионный двигатель использует в качестве топлива ксенон или ртуть. Первый ионный двигатель назывался сетчатый электростатический ионный двигатель.

Принцип его действия таков. В ионизатор подается ксенон, который сам по себе нейтрален, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны.

Положительные же ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из 2 или 3 сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (+1090 вольт на внутренней против - 225 на внешней). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона.

Электроны, пойманные в катодную трубку выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается по двум причинам. Во первых чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным, а во вторых чтобы ионы «нейтрализованные» таким образом не притягивались обратно к кораблю.

Чтобы ионный двигатель работал, нужны всего две вещи - газ и электричество. С первым все просто отлично, двигателю американского межпланетного аппарата Dawn, который стартовал осенью 2007-го, для полета в течении почти 6 лет потребуется всего 425 килограммов ксенона. Для сравнения для корректировки орбиты МКС с помощью обычных ракетных двигателей каждый год затрачивается 7,5 тонн горючего.

Одно плохо - ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, порядка 50-100 миллиньютонов, что абсолютно недостаточно при перемещении в атмосфере Земли. Но в космосе, где нет практически никаких сопротивлений, ионный двигатель при длительном разгоне может достигнуть значительных скоростей. Общее приращение скорости за всё время миссии Dawn составит порядка 10 километров в секунду.

Недавние испытания, проведенные американской компанией Ad Astra Rocket, проведенные в вакуумной камере показали, что их новый Магнитоплазменный двигатель с переменным удельным импульсом» (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) VASIMR VX-200 может дать тягу уже в 5 ньютонов.

Второй вопрос - электричество. Тот же VX-200 потребляет 201 кВт энергии. Солнечных батарей такому двигателю просто мало. Следовательно, необходимо изобретать новые способы получения энергии в космосе. Тут есть два пути - заправляемые батареи, например тритиевые, выводимые на орбиту вместе с кораблем, либо автономный атомный реактор, который и будет питать кораблю на протяжении всего полета.

Во втором случае, в условиях космоса и его низких температур более интересно выглядит проект корабля с термоядерным реактором на борту, но пока НАСА разрабатывает только ядерный реактор.

Эти исследования проходят в рамках проекта Prometheus. В планах НАСА запустить в солнечную систему ядерный зонд, оснащенный мощными ионными двигателями, питающимися от бортового ядерного реактора.

2. СТАЦИОНАРНЫЙ ПЛАЗМЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

2.1 Суть изобретения

Использование: космическая техника, электрореактивные двигательные установки на базе стационарных плазменных двигателей. Сущность изобретения: стационарный плазменный двигатель содержит анод, катод-компенсатор, поджигной электрод, источник разрядного напряжения, блок управления, катушки намагничивания, последовательно включенные в разрядную цепь, конденсатор, подключенный параллельно разрядному промежутку, блок-коммутатор и датчик тока, включенные последовательно в разрядную цепь на участке между минусом источника питания и началом магнитных катушек. Модулятор по сигналам датчика тока управляет блоком-коммутатором. Диод включен в обратной полярности между плюсовой цепью источника и цепью, соединяющей блок-коммутатор и датчик тока. Вспомогательная магнитная катушка магнитосвязана с катушками намагничивания и соединена одним выводом с катодом-компенсатором, а вторым - поджигным электродом. Введение блок-коммутатора, датчика тока, модулятора, диода и вспомогательной магнитной катушки с указанными связями позволяет ограничить аномальные выбросы разрядного тока в системе электропитания и регулировать тягу плазменного двигателя. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Описание изобретения. Изобретение относится к космической технике, в частности к электрореактивным двигательным установкам (ЭРДУ) на базе стационарных плазменных двигателей (СПД) для КА, и может быть использовано при создании ЭРДУ с повышенным ресурсом и надежностью.

Известны СПД, содержащие анод, катод-компенсатор, поджигной электрод, разрядную цепь с последовательно включенными в нее катушками, недостатком которых являются недостаточные ресурс и надежность работы из-за наличия непредсказуемых аномальных выбросов разрядного тока.

Известны СПД (1), в которых для улучшения характеристик и повышения надежности параллельно разрядному промежутку подключен конденсатор, а источник разрядного напряжения имеет повышенные перегрузочные возможности, но это не избавляет также СПД от вышеназванных недостатков.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является СПД (2), содержащий анод, катод-компенсатор, поджигной электрод, источник разрядного напряжения, блок управления, катушки намагничивания, последовательно включенные в разрядную цепь, конденсатор, подключенный параллельно разрядному промежутку.

Недостатком прототипа также являются недостаточные ресурс и надежность работы. Указанные недостатки следуют из того, что в прототипе не обеспечиваются режимы ограничения аномальных непредсказуемых выбросов разрядного тока, а при перегрузках выполняются аварийные отключения.

В известном СПД, содержащем анод, установленный в канале разрядной камеры, катод-компенсатор и поджигной электрод, подключенные через разрядную цепь к источнику напряжения, блок управления, магнитную систему с электромагнитными катушками намагничивания, электрически соединенными последовательно, датчик тока в разрядной цепи и конденсатор, включенный в разрядную цепь параллельно разрядному промежутку, дополнительно введены модулятор, блок-коммутатор и диод, при этом входы модулятора соединены с выходами блока управления и датчика тока, а выход - с управляющим входом блок-коммутатора, силовой вход которого подключен к отрицательному полюсу источника разрядного напряжения, причем токовый вход датчика тока соединен с силовым выходом блок-коммутатора, токовый выход датчика - с катушками намагничивания, включенными в разрядную цепь, а диод включен в разрядную цепь в обратной полярности между положительным полюсом источника разрядного напряжения и участком цепи, соединяющим блок-коммутатор и датчик тока.

Кроме того, заявленный СПД дополнительно снабжен вспомогательной электромагнитной катушкой намагничивания, магнитосвязанной с основными катушками намагничивания, при этом один вывод вспомогательной магнитной катушки соединен с катодом-компенсатором, а второй - с поджигным электродом.

Устройство содержит анод, катод-компенсатор, поджигной электрод, разрядную цепь, диод, источник разрядного напряжения, блок управления, катушки намагничивания и вспомогательную магнитную катушку, модулятор, блок-коммутатор, датчик тока, а также конденсатор, подключенный параллельно разрядному промежутку.

Работает предложенный СПД следующим образом. По внешней команде на запуск СПД блок управления подает включающий сигнал на модулятор, который через блок-коммутатор коммутирует разрядную цепь. С этого момента блок-коммутатор, магнитные катушки, диод, конденсатор, начинают работать в режиме и в качестве элементов импульсного стабилизатора напряжения источника 4, а на разрядном промежутке устанавливается требуемое разрядное напряжение. Наводимое в катушке переменное напряжение, повышенное вспомогательной катушкой за счет автотрансформаторной связи, до требуемого уровня (например, 500. . . 600 В для безнакального катода) подается на поджигной электрод . Подачей расхода осуществляется запуск двигателя. После появления сигнала определенного уровня с датчика тока, соответствующего начальному току разряда, блок управления через модулятор переводит блок-коммутатор в режим постоянного включения и в разрядной цепи устанавливается номинальный ток двигателя, определяемый расходом. В таком режиме двигатель может находиться длительное время. Одновременно с установлением номинального тока блок управления переводит модулятор в режим двухпорогового управления блок-коммутатором по сигналам с датчика тока (например, верхний порог 1,2 I_ном, в разрядной цепи аномальных выбросов тока уровнем более 1,2 I_ном, модулятор через блок-коммутатор будет размыкать цепь разряда, а при снижении тока разряда (т. е. тока в цепи катушки намагничивания 6, обеспечиваемого диодом ) ниже уровня 0,6 I_ном, ее замыкать. На протяжении времени существования аномалии блок-коммутатор, управляемый модулятором, будет коммутировать цепь разряда с частотой, определяемой величиной аномалии, параметрами элементов разрядной цепи и уровнями порогов. Пульсации тока разряда двигателя в таком режиме как показывают исследования могут не превышать 5. . . 10% при индуктивности катушки 6. . . 10 мГн и емкости 10 мкФ. После исчезновения аномалии устанавливается номинальный ток разряда, при котором блок-коммутатор 10 находится в режиме постоянного включения.

3. ДВИГАТЕЛЬ С АНОДНЫМ СЛОЕМ

Двигатель с анодным слоем (Thruster with Anode Layer (TAL)) отличается от статичного двигателя, в котором электрическое поле, произведенное сопротивлением магнитного поля устанавливается практически непосредственно перед анодом. Из-за этого в двигателе требуются изоляционные стенки. В TAL, чтобы преодолеть проблемы эрозии, анод установлен в конец сопел так, чтобы плазма, где создаются и ускоряются ионы, существовала по существу вне двигателя .Поэтому такой двигатель имеет превосходные характеристики эрозии, полученные при испытаниях в JPL. NASA.

Три ионных двигателя Холла разработаны и используются в России: SPT-100, D-55 TAL и T-100 NIITP'S. Номинальная мощность этих двигателей 1400 Вт, КПД - 50%, удельный импульс 1600 с и тяга около 83 мН. Обширное испытание на износ проведенное Fakel показало успешную работу в течении 7000 часов, исследования JPL показали 6 000 часов работы и 7000 циклов вкл. / выкл.

В основном эти двигатели используются в качестве навигационных (двигатели SPT-60 использовались в 70-х годах на «Метеорах», SPT-70 на спутниках «Космос» и «Луч» в 80-х, SPT-100 в ряде спутников в 90-х). В начале 2004 года впервые двигатель Холла был использован в качестве основного на станции SMART-1 по исследованию Луны.

Ракета-носитель «Ариан 5» вывела SMART 1 на переходную геосинхронную орбиту с апогеем 35935 км (при расчетном значении 35873 км) и перигеем 649,5 км (при расчетном значении 648,7 км). Время работы ракеты-носителя составило 27 минут. Затем был включен ионный двигатель. На первом этапе полета он должен работать практически непрерывно в течение 80 дней, за исключением периодов, когда станция будет находиться в тени Земли. При этом перигей орбиты SMART 1 будет поднят до 20 тыс. км, а затем и апогей. Когда он достигнет 200 тыс. км, станция начнет испытывать ощутимое гравитационное воздействие Луны. Гравитационные маневры будут осуществляться в конце декабря 2004 года, а затем в январе и феврале 2005 г. В конечном итоге в марте 2005 SMART 1 выйдет на орбиту вокруг Луны, а с апреля 2005 аппарат приступит к выполнению своей научной программы.

4. КОЛЛОИДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Коллоидные двигатели относятся к классу электростатических ракетных двигателей, в которых для создания тяги используется ускорение в электрическом поле тяжелых заряженных частиц, состоящих из большого числа атомов, молекул и ионов. В двигателе протекают три процесса: ионизация рабочего тела, электростатическое ускорение и нейтрализация объемного заряда в выходящей струе коллоидных заряженных частиц.

Коллоидные двигатели, как и все типы электроракетных двигателей, начали интенсивно исследоваться после открытия эры практической космонавтики, т.е. с конца 50-х и начала 60-х годов XX столетия. За этот период были исследованы физико-технические основы распыления ионопроводящих жидкостей на частицы с удельным зарядом в пределах 102…104 Кл / кг, эффективного ускорения таких частиц до скоростей 3…18 км / с. Энергетическая экономичность двигателя составляет 65 ± 5%, энергетическая цена тяги - 5…15 кВт / Н, т.е. 5…15 Вт / мН.

В связи с большими массами разрабатываемых спутников и малыми абсолютным тягами коллоидных двигателей они в прошедшем столетии не были востребованы. Современное революционное развитие информационной и радиотехники привело к разработке проектов малоразмерных космических аппаратов с массой 1…100 кг, т.е. нано- и микроспутников, с перспективой работы 10…15 лет. В этих изменившихся условиях интерес к разработке коллоидных двигателей значительно вырос, так как по своим техническим параметрам они наиболее удовлетворяют требованиям, предъявляемым к таким аппаратам.

К настоящему времени разработаны лабораторные макеты коллоидных двигателей с числом единичных ячеек от 1 до 18, что позволяет создать тягу в пределах 10-3…1 Н.В Московском авиационном институте разработан модуль коллоидного электроракетного двигателя, состоящего из 18-ти единичных ячеек с диаметром эмиссионных электродов 2 мм. Для снятия характеристик двигателя использована время-пролетная методика осциллографирования электрических параметров двигателя при замыкании напряжения распыления электронным ключом. Параметры двигателя: мощность 6…7 Вт, тяга до 0,8 мН, удельный импульс (1,2…1,7)·104 Н·с / кг, т.е. скорость истечения 12…17 км / с.

Такой двигатель, установленный на спутнике с массой 10 кг и временем активной работы 1000 часов израсходует только 0,1…0,15 кг рабочего тела и обеспечит достижение характеристической скорости 150…200 м / с, которая может быть использована для коррекции орбиты и компенсации аэродинамического сопротивления. Для пространственной ориентации могут быть использованы единичные ячейки, установленные на выдвижных штангах.

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

двигатель плазменный электромагнитный анодный

Изобретение относится к энергомашиностроению и электротехнике, а именно к устройствам, использующим энергию постоянных и электромагнитов. Оно может быть использовано в качестве привода с широким диапазоном мощности для экологически чистых двигателей, электрогенераторов.

Задачей изобретения, является создание более простой конструкции электромагнитного двигателя, который обладает лучшими тяговыми характеристиками. Предлагаемая конструкция должна обеспечить более эффективное преобразование магнитного поля постоянных и электромагнитов в энергию движения. Еще одной задачей является расширение арсенала экологически чистых технических средств.

Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержится по меньшей мере один подвижный и один неподвижный коаксиальные магнитные элементы, взаимодействующие их магнитными полями преимущественно вдоль их поверхностей с ускорением в направлении движения подвижного элемента на участке траектории.

Такой магнитный двигатель согласно изобретению отличается тем, что взаимодействующие магнитные элементы выполнены коаксиальными, что намного увеличивает площадь взаимодействия подвижных и неподвижных магнитных элементов. У коаксиальных магнитных элементов к тому же плотность взаимодействия магнитных полей больше чем у плоских пластинчатых магнитов, которые рассеяны в отличии от коаксиальных.

Магнитные элементы одной из групп установлены по окружности и связаны с осью вращения, совпадающей с осью окружности установки другой группы элементов, причем обе окружности совпадают, а одна группа магнитных элементов имеет продольные щели во внутреннем радиальном направлении, причем ширина щелей достаточна для прохождения элементов осевой связи другой группы магнитных элементов.

При этом элемент осевой связи одной из групп магнитных элементов может быть выполнен в виде диска.

Альтернативно элементы осевой связи одной из групп магнитных элементов выполнены в виде спиц или пластин.

В варианте конкретной реализации магнитный двигатель содержит подвижный элемент, например, в виде поверхности, имеющей возможность вращаться по окружности, на которой закреплено n-магнитных элементов, которые установлены с возможностью взаимодействия с m - магнитными элементами, установленными неподвижно. Если каждый из магнитных элементов, входящих в группу m, выполнен в виде постоянного магнита, то магнитные элементы группы n выполнены в виде электромагнита. Одна из групп магнитных элементов (m или n) состоит из магнитных элементов, каждый из которых выполнен со сквозным каналом, соединяющим торцы этого магнитного элемента и плоской щелью, соединяющей внешнюю поверхность магнитного элемента со сквозным каналом по всей длине. Другая группа магнитных элементов включает магнитные элементы, каждый из которых установлен таким образом, что он имеет возможность проходить через сквозной канал магнитного элемента из другой группы. Магнитные элементы одной из групп представляют собой электромагниты, витки которой(го) уложены таким образом, чтобы не перекрывать плоскую щель, соединяющую по всей длине сквозной канал с внешней поверхностью магнитного элемента.

В случае когда магнитные элементы одной из групп являются внешними элементами взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и являются электромагнитом, то их витки уложены таки образом, чтобы не перекрывать плоскую щель, соединяющую по всей длине сквозной канал с внешней поверхностью магнитного элемента. А внутренними элементами являются постоянные магниты из другой группы, взаимодействующих коаксиальных элементов и представляют собой слегка изогнутый стержень, форму которого лучше всего описывается как часть тела, имеющую тороидальную поверхность.

В другом случае когда магнитные элементы одной из групп являются внешними элементами взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и являются постоянными магнитами, то каждый из них имеют сквозной канал соединяющий торцы этого магнитного элемента и плоскую цель, соединяющий внешнюю поверхность магнитного элемента со сквозным каналом по всей длине. А внутренними магнитными элементами являются электромагниты, из другой группы взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и представляют собой слегка изогнутый стержень, форму которого лучше всего описывается как часть тела, имеющую тороидальную поверхность.

Принцип работы предлагаемого двигателя покажем в двух вариантах. В одном варианте одна из групп магнитных элементов, которые являются неподвижными электромагнитами, жестко закреплены на корпусе электродвигателя. Другая группа магнитных элементов закреплены на роторе электродвигателя с помощью держателей. Подвижные магнитные элементы представляющие собой постоянные магниты, которые могут свободно проходить через сквозные каналы неподвижных электромагнитов. В начальной стадии работы электродвигателя электрический ток подается на неподвижные электромагниты. В электромагнитах появляется электромагнитное поле, которое втягивает подвижные постоянные магниты в свою полость. Подвижные постоянные магниты, которым придано ускорение за счет взаимодействия магнитных полей на входе в каналы электромагнитов, продолжает движение по каналу и приближается к выходному отверстию электромагнита. Полярность этой части электромагнита совпадает с полярностью с приближающейся частью подвижного постоянного магнита. Однако резкого торможения подвижного постоянного магнита не происходит, так как в это время автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты подается электрический ток противоположной полярности. В следствии чего подвижный постоянный магнит продолжает движение получив дополнительное ускорение и выходит из полости электромагнита и приближается к следующему неподвижному электромагниту расположенному на окружности. По мере приближения к следующему электромагниту приближаются и их взаимодействующие магнитные поля одинаковой полярности и в это время происходит последующая смена полярности неподвижного электромагнита. И подвижный постоянный магнит продолжает свое движение. Описанный процесс может непрерывно повторяться не только для одного постоянного магнита и электромагнита но для нескольких других подвижных и неподвижных магнитов.

Магнитные элементы могут быть выполнены, как в виде постоянных магнитов, так и в виде электромагнитов или их комбинаций, закрепленных на кольце или на ином роторе.

Другой вариант конструктивного выполнения электродвигателя приводится ниже. Предлагаемое изобретение иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами:

На фиг. 1 изображен электромагнитный двигатель в варианте когда неподвижные магниты - электромагниты, а подвижные магниты - постоянные магниты.

На фиг. 2 - продольный разрез А-А электромагнитного двигателя с четырех роторной конструкцией.

На фиг. 3 - поперечный разрез В-В электромагнитного двигателя.

На фиг. 4 и фиг. 5 варианты электромагнитного двигателя с более большой площадью взаимодействия между магнитными элементами (взаимодействующие магнитные элементы вытянутой формы).

На фиг. 6 электромагнитный двигатель в варианте когда неподвижные магниты - постоянные магниты, а подвижные магниты - электромагниты.

Еще в одном варианте предлагаемый магнитный двигатель относится к одному из примеров предпочтительного осуществления изобретении. Он состоит из корпуса 1 (фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 6) и крышки корпуса 9 неподвижных постоянных магнитов 2 с плоской щелью, жестко закрепленные на корпусе 1. Подвижные электромагниты 3 жестко закрепленные на роторе 5 с помощью держателей 4. Ротор 5 жестко закреплен на вале 6 с возможностью вращения вместе с валом 6. Корпус 1, крышка корпуса 9, держатель 4 и вал 6 выполнены из материала, который не взаимодействует с магнитами. Неподвижный постоянный магнит 2 представляет собой часть тела тороидальной формы со сквозным каналом соединяющим торцы этого тела и полой щелью, соединяющей внешнюю поверхность со сквозным каналом по всей длине этого тела.

Подвижный электромагнит 3 представляет собой слегка изогнутый стержень, форма которого лучше всего описывается как часть тела, имеющего тороидальную поверхность. Концы катушек 7 электромагнитов 3 закреплены на элементах токосъема 8 и запитываются электрически током посредством скользящих пластин коммутатора (коммутатор-распределитель не показан). Коммутатор-распределитель меняет полярность подаваемого электрического тока в зависимости от места расположения электромагнита 3 относительно неподвижного постоянного магнита 2.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Как показано на фиг. 6 электромагниты 3 закрепленные в держателях 4 на вращающем роторе 5 могут проходить через каналы неподвижных постоянных магнитов 2. При подаче электрического тока на элементы токосъема 8 через коммутатор в электромагнитах 3, концы катушек 7, которые закреплены на токосъемах 8, возбуждается электромагнитное поле. Электромагнит 3 втягивается в сквозной канал постоянного магнита 2, так как полярность полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 в момент их приближения к друг другу противоположна. Электромагнит 3, которому придано ускорение взаимодействием магнитных полей на входе в канал, продолжает движение и приближается к другой части выходному отверстию канала постоянного магнита. Однако резкого торможения электромагнита 3 не происходит. Конструктивно обеспечено выполнение условия, при котором автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты 3 подается электрический ток противоположной полярности. В следствии чего постоянный магнит 2 выталкивает из своей полости электромагнит 3 так как меняется полярность электромагнита 3 на противоположную, взаимодействующие магнитные поля электромагнита 3 и постоянного магнита 2 в данном участке одноименные. Последующие перемещение электромагнита 3 вместе с ротором 5 и валом 6 обеспечивает приближение электромагнита 3 к следующему постоянному магниту 2, расположенному по окружности. По мере приближения взаимодействующих одноименных полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 происходит следующая смена полярности электромагнита 3. И электромагнит 3 продолжает свое движение. Описанный процесс непрерывно повторяется не только для описанного электромагнита 3, но и для каждого электромагнита из числа закрепленных таким же образом на роторе 5.

Так возможно исполнение предлагаемого двигателя с продолговатыми формами взаимодействующих магнитных элементов (фиг. 4), что увеличивает их площадь взаимодействия. Из чего следует увеличение мощности электродвигателя.

Следует иметь в виду, что для специалиста в данной области техники становится очевидным возможные изменения и модификации предлагаемого изобретения.

Еще одним направлением использования предлагаемого изобретения является возможность использования его в виде конструкций, каждая секция которых включает свой ротор с закрепленными магнитными элементами, взаимодействующими с неподвижными магнитными элементами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Идея использовать для ускорения рабочего тела (РТ) в реактивных двигателях электрическую энергию возникла практически в начале развития ракетной техники. Известно, что такую идею высказывал К. Э. Циолковский. В 1916-1917 годах Р. Годдард провёл первые эксперименты, а в 30-х годах XX столетия в СССР под руководствомВ. П. Глушко был создан один из первых действующих ЭРД.

С самого начала предполагалось, что разнесение источника энергии и ускоряемого вещества позволит обеспечить высокую скорость истечения РТ, а также и меньшую массукосмического аппарата (КА) за счёт снижения массы хранимого рабочего тела. Действительно, в сравнении с другими ракетными двигателями ЭРД позволяют значительно увеличить срок активного существования (САС) КА, существенно при этом снизив массу двигательной установки (ДУ), что, соответственно, позволяет увеличить полезную нагрузку, либо улучшить массо-габаритные характеристики самого КА.

Расчёты показывают, что использование ЭРД позволит сократить длительность полёта к дальним планетам (в некоторых случаях даже сделать такие полёты возможными) или, при той же длительности полёта, увеличить полезную нагрузку.

Начиная с середины 60-х годов в СССР и в США начались натурные испытания ЭРД, а в начале 70-х ЭРД стали использоваться как штатные ДУ.

В настоящее время ЭРД широко используются как в ДУ спутников Земли, так и в ДУ межпланетных КА.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://lab-37.com/futures/ion_engines.

2. http://www.sonel.ru/ru/biblio/article/electromagnetic-propulsion.

3. http://ru-patent.info/20/05-09/2009374.html.

4. http://www.ihst.ru/personal/akm/4t29.htm.

Размещено на Allbest.ru