Электростатический реактивный двигатель
Полезная модель относится к особым устройствам для создания реактивной тяги и может быть использована при разработке электрореактивных двигателей. Двигатель содержит цилиндрический корпус (1) с выходным устройством (2) и установленные в корпусе источник электрической энергии постоянного тока, емкость (3) с газообразным рабочим телом и газоразрядную камеру (4). Двигатель снабжен постоянными магнитами (5), топливным каналом (6), соединяющим емкость с газоразрядной камерой, и воздушным каналом (7), подсоединенным с возможностью его перекрытия к топливному каналу. Газоразрядная камера состоит из заключенных в кожух (8), источника электронов (9) и приемника заряженных частиц (10), которые выполнены в форме дисков, разнесенных один относительно другого по центральной оси корпуса на расстояние много кратно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Источник электронов подключен к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии, приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии. Постоянные магниты установлены снаружи кожуха коаксиально относительно центральной оси корпуса с ориентацией магнитного потока, направленного поперек потока электронов. В диске приемника электронов выполнены отверстия (11) с образованием сетчатой или сотовой структуры. Полезная модель позволяет расширить арсенал электростатических реактивных двигателей, а также упростить конструкцию и повысить экономичность двигателя. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к особым устройствам для создания реактивной тяги и может быть использована при разработке электрореактивных двигателей, используемых как в космическом пространстве, так и в плотных слоях атмосферы.
Известны электрореактивные двигатели (RU 2166667 С1, 10.05.2001; RU 2172865 С2, 10.04.2001; Корлисс У.Р. Ракетные двигатели для космических полетов. М.: Издательство иностранной литературы, 1962, с.349-353, 365-375; Фаворский О.Н., Фишгойт В.В., Янтовский Е.И. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок. М.: Высшая школа, 1970, с.139-141).
Однако известные электрореактивные двигатели имеют сложную конструкцию и высокое потребление энергии.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является техническое решение того же назначения по патенту RU 2243408 С2, 06.08.98, МПК 7 - F 03 Н 5/00. Из RU 2243408 известен электростатический реактивный двигатель, включающий, как и заявленный, источник электрической энергии постоянного тока, источник электронов и приемник электронов.
Известный электростатический реактивный двигатель имеет сложную конструкцию вследствие большого количества взаимосвязанных рабочих элементов, имеет большой расход энергии, высокие рабочие температуры (1200-1400 К). Кроме того, известный двигатель предназначен для работы только в космическом пространстве.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в расширении арсенала технических средств определенного назначения, а именно электростатических реактивных двигателей, предназначенных как для космических летательных аппаратов, так и для других транспортных средств (например, самолетов), работающих в плотных слоях атмосферы. Кроме того, попутно, решалась задача в упрощении конструкции и повышении экономичности двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что электростатический реактивный двигатель, содержащий, цилиндрический корпус с выходным устройством и установленные в корпусе источник электрической энергии постоянного тока, емкость с газообразным рабочим телом и газоразрядную камеру, согласно полезной модели, снабжен постоянными магнитами, топливным каналом, соединяющим емкость с газоразрядной камерой, и воздушным каналом, подсоединенным с возможностью его перекрытия к топливному каналу. Газоразрядная камера состоит из заключенных в кожух, выполненный из немагнитного и непроводящего электрический ток материала, источника электронов и приемника заряженных частиц, выполненных в форме дисков, разнесенных один относительно другого по центральной оси корпуса на расстояние много кратно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Источник электронов подключен к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии, приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии. Постоянные магниты установлены снаружи кожуха коаксиально относительно центральной оси корпуса с ориентацией магнитного потока, направленного поперек потока электронов. В диске приемника электронов выполнены отверстия с образованием сетчатой или сотовой структуры.
Кроме того, для повышения экономичности при применении двигателя в плотных слоях атмосферы, в качестве газообразного рабочего тела может быть использован воздух.
Целесообразно, при применении двигателя в космическом пространстве, в качестве газообразного рабочего тела использовать ксенон.
Наряду с этим рекомендуется, для повышения экономичности двигателя, в качестве газообразного рабочего тела использовать криптон.
На чертеже приведена принципиальная схема электростатического реактивного двигателя.
Электростатический реактивный двигатель содержит цилиндрический корпус (1) с выходным устройством (2) и установленные в корпусе источник электрической энергии постоянного тока, емкость (3) с газообразным рабочим телом и газоразрядную камеру (4). Двигатель снабжен постоянными магнитами (5), топливным каналом (6), соединяющим емкость с газоразрядной камерой, и воздушным каналом (7), подсоединенным с возможностью его перекрытия к топливному каналу. Газоразрядная камера состоит из заключенных в кожух (8), выполненный из немагнитного и непроводящего электрический ток материала, источника электронов (9) и приемника заряженных частиц (10), выполненных в форме дисков, разнесенных один относительно другого по центральной оси корпуса на расстояние много кратно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Такое расположение электродов обеспечивает режим работы двигателя без возникновения лавинного пробоя между ними, а, следовательно, экономичный режим. Источник электронов подключен к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии, приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической
потенциалу положительной полярности источника электрической энергии. Постоянные магниты установлены снаружи кожуха коаксиально относительно центральной оси корпуса с ориентацией магнитного потока, направленного поперек потока электронов. Такое расположение магнитов уменьшает рассеяние потока заряженных частиц в межэлектродном промежутке газоразрядной камеры. В диске приемника электронов выполнены отверстия (11) с образованием сетчатой или сотовой структуры для входа и выхода реактивного потока молекул. Для повышения экономичности, при применении двигателя в плотных слоях атмосферы, в качестве газообразного рабочего тела используется воздух. Целесообразно, при применении двигателя в космическом пространстве, в качестве газообразного рабочего тела использовать ксенон. Наряду с этим рекомендуется, для повышения экономичности двигателя, в качестве газообразного рабочего тела использовать криптон. Использование в качестве газообразного рабочего тела ксенона, обусловлено его высоким атомным весом, равным 130,2. Однако ксенон имеет высокую стоимость, поэтому в качестве рабочего тела рекомендуется использовать более дешевый криптон с относительно высоким атомным весом, равным 82,9.
Электростатический реактивный двигатель работает следующим образом.
Величина напряжения между источником электронов (9) и приемником заряженных частиц выбирается достаточной для создания напряженности электрического поля, при которой электроны инжектируются на молекулы газообразного рабочего тела, находящиеся в межэлектродном пространстве в газоразрядной камере (4), при этом молекулы газа заряжаются отрицательно. Под воздействием электрического поля в межэлектродном пространстве на отрицательно заряженные молекулы газа
действует сила электростатического взаимодействия (сила Кулона). Под воздействием силы Кулона отрицательно заряженные молекулы начинают двигаться к приемнику заряженных частиц (10). Постоянные магниты (5) создают радиальное магнитное поле, которое пересекает электрическое поле в перпендикулярном направлении и таким образом уменьшает рассеяние потока электронов и отрицательно заряженных молекул. В процессе направленного движения молекулы ускоряются и рассеиваются на нейтральных молекулах газа, сообщая им импульс движения. В результате в межэлектродном пространстве возникает поток заряженных и нейтральных молекул газа, направленный к приемнику заряженных частиц (10), в котором имеются отверстия для прохода газового потока. Отрицательно заряженные молекулы, подойдя к приемнику электронов, отдают электроны и становятся электронейтральными. Далее уже нейтральные молекулы, имеющие скорость, направленную по нормали к поверхности приемнику заряженных частиц, и находящиеся в области отверстий, проходят через отверстия (11) в окружающее пространство, создавая при этом реактивную тягу.
При работе электростатического реактивного двигателя в плотных слоях атмосферы в качестве газообразного рабочего тела используется воздух, который по воздухозаборному (7) и топливному каналу (6) поступает из окружающей среды в газоразрядную камеру (4). При работе двигателя в космическом пространстве (или когда в качестве рабочего тела используется иной газ, например, ксенон или криптон) газообразное рабочее тело поступает в газоразрядную камеру из емкости (3) по топливному каналу (6) при этом воздушный канал (7) перекрывается.
1. Электростатический реактивный двигатель, содержащий цилиндрический корпус с выходным устройством и установленные в корпусе источник электрической энергии постоянного тока, емкость с газообразным рабочим телом и газоразрядную камеру, отличающийся тем, что двигатель снабжен постоянными магнитами, топливным каналом, соединяющим емкость с газоразрядной камерой, и воздушным каналом, подсоединенным с возможностью его перекрытия к топливному каналу, газоразрядная камера состоит из заключенных в кожух, выполненный из немагнитного и непроводящего электрический ток материала, источника электронов и приемника заряженных частиц, выполненных в форме дисков, разнесенных один относительно другого по центральной оси корпуса на расстояние, многократно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле, источник электронов подключен к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии, приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии, постоянные магниты установлены снаружи кожуха коаксиально относительно центральной оси корпуса с ориентацией магнитного потока, направленного поперек потока электронов, в диске приемника электронов выполнены отверстия с образованием сетчатой или сотовой структуры.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего тела используется воздух.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего тела используется ксенон.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего тела используется криптон.
