Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что сделать из ионного двигателя

Что сделать из ионного двигателя

Судьбы научных проектов: электрореактивные двигатели

Отличительной особенностью электрических реактивных двигателей состоит в том, что

источник энергии и рабочее вещество разделены, а передача энергии от источника к рабочему

веществу осуществляется с помощью электромагнитных взаимодействий.

Это позволяет получить высокие скорости истечения рабочего вещества. Это, в свою очередь,

делает такой класс двигателей наиболее экономичным при выполнении транспортных работ

в космосе. Вниманию посетителей сайта предлагается краткое описание некоторых

двигателей этого класса.

Область применения электрореактивных

1. Управление движением космических

2. Корректировка орбиты, компенсация

торможения аппаратов в верхних слоях

атмосферы, перевод с одной орбиты на

3. Транспортные операции, связанные

с осуществлением полётов к Луне и

другим планетам Системы

Основные рабочие характеристики

— для управления космическими

тяга – от 0,01 Н до 0,001 Н

скорость истечения — от 0,1 км/ с до

ресурс работы – от 1000 ч до 10000 ч

источник энергии – штатные солнечные

— для корректировки орбиты,

компенсации торможения, перевода с

одной орбиты на другую :

тяга – от 0,1 Н до 100 Н

скорость истечения – от 10 км/с до 30 км/ с

ресурс работы – от 100 ч до 1000 ч

источник энергии – штатные солнечные

— для полётов к объектам Солнечной

тяга – от 10 Н до 1000 Н

скорость истечения – от 20 км/ с

ресурс работы — 10000 ч до 5 x 10 5 ч

источник энергии – солнечные батареи

повышенной мощности или ядерные

1. Электрическая потребляемая

мощность – 1 кВт

2. Создаваемая тяга – 27 мН

3. Скорость истечения – 42 км/ с

4. Тяговый КПД – 67%

5. Напряжение – 2800 В

6. Рабочее вещество – ртуть

Двигатели космических кораблей

на сайте «Вселенная и мы :……»

Среди класса электрореактивных двигателей основное внимание уделяется т.н. плазменно-ионному двигателю.

Отличительная его особенность в том, что в нём используется разряд с осциллирующими электронами. Двигаясь в

продольном магнитном поле сравнительно небольшой величины, электроны не могут сразу попасть на наружный

кольцевой электрод – анод и участвуют в неоднократных ионизирующих столкновениях. Ускорен ие ио нов

происходит в продольном электрическом поле, а для компенсации на выходе ускорителя их объёмного заряда используется

Схема плазменно –ионного двигателя:

2 – цилиндрический анод

3 – разрядная камера

4 – магнитная катушка

5 – передняя катушка разрядной камеры

6 – продольное магнитное поле

7 – подача рабочего вещества

Плазменно-ионные двигатели обладают высоким КПД в широком диапазоне удельных импульсов. Они характеризуются,

к тому же, низкими значениями плотности тяги. Т.е. удельная масса двигателя выше.

Плазменно-ионные двигатели прошли модельные испытания, однако полномасштабные испытания до сих пор не

Для решения задач управления и ориентации космических аппаратов наиболее удобными оказываются импульсные

плазменные двигатели. И наиболее перспективные в этом классе электрореактивных двигателей являются

эрозионные плазменные двигатели.

В этих двигателях плазменный сгусток создаётся при пропускании большого тока, возникающего при разряде

электрического конденсатора вдоль поверхности находящегося между электродами диэлектрика, материал которого

испаряется, ионизуется и ускоряется под действием электромагнитных сил или газодинамических сил.

Импульсный плазменный двигатель обладает тем преимуществом, что возможно большое число включений (до 10 9 );

малым значением одного импульса (около 100 мкН*с ); отсутствием импульса последействия.

Схема импульсного плазменного двигателя:

2 – подача рабочего вещества

3 – накопитель энергии

4 – система инициирования разряда

Электронагревные реактивные двигатели отличаются тем, что электрическая энергия в них расходуется на нагрев и

ускорение рабочего вещества при прохождении его через теплообменник. У двигателей этого типа минимальные

энергетические затраты на создание тяги. В результате экспериментальных исследований было установлено, что

оптимальным рабочим веществом для них является гидразин ( H 2 N )2.

Гидразин представляет собой однокомпонентное эндотермическое топливо, поэтому при его химическом разложении

на водород и азот в присутствии катализатора выделяется энергия. Это позволило создать целый особый класс

электрореактивных двигателей – каталитические двигатели. Существуют и термокаталитические двигатели, в которых

более простые катализаторы, выполненные в форме опресованных проволочных спиралей, обладают большим ресурсом.

Наименьшие полученные значения тяги для таких двигателей составляют порядка 10 мН.

Читать еще:  Двигатель 421 какой бензин заливать

Форум самодельщиков: Самодельный простой двигатель высокого напряжения — Форум самодельщиков

  • Обсуждения
  • Пользователи
  • Чат
  • More
    • Follow Us on Twitter
    • Like Us on Facebook
    • Subscribe on Youtube
  • Электрические самоделки
  • Высокое напряжение
  • Правила форума
  • Просмотр новых публикаций

Пройдя короткую регистрацию , вы сможете создавать и комментировать темы, зарабатывать репутацию, отправлять личные сообщения и многое другое!

  • All Categories
  • Всеобщий хелп форум
    • Хелп по самоделкам
    • Хелп по компьютеру
    • Хелп по радиоэлектронике
    • Хелп по моделям
    • Веб-программирование
  • Самоделки
    • Самоделки из мусора
    • Проекты самоделок
    • Самоделки из бумаги
    • Самодельные приколы и забавные поделки
    • Эксперименты
    • Самодельные бумеранги
    • Самоделки для компьютеров и телефонов
    • Полезные самоделки в хозяйстве
    • Самоделки из дерева
  • Электрические самоделки
    • Радиоэлектроника
    • Радиоэлектроника для начинающих
    • Аудио
    • Высокое напряжение
    • Блоки питания
    • Кибернетика
    • Разное
  • Хобби
    • PenSpinning
    • Фингербординг
    • Рыбалка
    • Фокусы
    • Жонглирование
    • Спорт
    • Нумизматика
  • Различные модельки
    • Плавающие модели
    • Летающие модельки
    • Ездиющие модели
    • Реактивные модели
    • Другое
  • Кулинария
    • Закуски
    • Супы
    • Десерты
    • Напитки
    • Соусы
    • Выпечка
  • Флудильня
    • Домашние задания
    • Словесные игры
    • Юмор
    • Компьютерные игры
    • Разное
  • Жизнь форума
    • Форум поддержки по функциям сайта
    • Баги, недоработки, ошибки.
    • Идеи по улучшению сайта
  • Аукцион — барахолка
    • Куплю
    • Продам
  • Архив
    • Плагиат
    • Музей

Самодельный простой двигатель высокого напряжения работает от телевизора))

#1 MacGyver

  • Верховный Админ

  • Группа: Администраторы
  • Сообщений: 1480
  • Регистрация: 06 February 09

Чтобы построить игрушку, вам надо:
1. 2 пустые алюминевые банки(кока-кола,севенап,спрайт. )
2. Пластмассовый стержень, такой как шариковая ручка.
3. 12.5 см швейной нити.
4. Алюминевая фольга.
5. Скотч.
6. Два провода ,лучше с «крокодильчиками» на концах.

Это и есть мегодевайс)))
Приклеиваем скотчем к банкам крокодильчики с проводами(можно шкуркой зачистить банку). Поставьте банки на расстоянии 8 см друг от друга. Положите ручку на банки. К ручке привяжите нитку(по центру) а к нитке-одну из петель от банок(колечка за которое открывать).
Конец одного из проводов надо заземлить-прикрепить к водопроводной трубе,батарее,к заземлённой розетке и тд.
Другой конец в источник высокого напряжения-телевизору или компьютеру с монитором ЭЛТ(электронно лучевая трубка,обычный большой толстый экран). Итак,залепляем экран телика(или монитор компа) листом фольги. Он прекрасно держится сам,не беспокойтесь(но если что юзайте скотч))к фольге прикрепляем второй конец провода от банок.

Включаем телевизор, колечко начинает бешено стучаться)))фан.
Как это работает?
В экране телевизора используется высокое напряжение, чтобы послать электроны в экран на высокой скорости, чтобы создать картинку. Размещая большой проводник на экране, мы можем сделать конденсатор, чтобы собрать это напряжение и пользоваться им за пределами самого телевизора))Напряжение высоко, но сила тока является очень маленькой, так, чтобы касание фольги или игрушки было не более вредным чем касание ручки двери после потирания Ваших ботинок на ковре.
Банки поочереди меняются полярностью(было плюс стало минус) за счёт того,что петелька болтается в середине и приносит заряд,который уходит в землю по другому проводу, процесс повторяется.
Более причудливая версия

Устройство, которое мы только что построили, называют «Звонками Франклина», после описания устройства, данного Бенджамином Франклином. Он соединил один конец своему молниеотводу сверху дома, и другой конец железному водному насосу, хорошо связанному с заземлением.

Конечно, Бен не использовал банки от газировки. Он использовал звонки)))
Анимашка
Я построил симпатичную версию со звонками и настроил это сверху телевизора точно так же как наша первая версия.

Я оставил трещотки на звонках, даже при том, что они больше не удовлетворяют никакой цели. Звонки связаны с алюминиевой фольгой и основанием тонкими медными проводами, которые Вы можете только только видеть в фотографии.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЗАПУСКА И ВРАЩЕНИЯ МОДЕЛИ ИОННОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСРЕДСТВОМ ГЕНЕРАТОРА ВАН ДЕ ГРААФА

  • Авторы
  • Файлы работы
  • Сертификаты

Введение

Ионные реактивные двигатели нашли широкое применение в космических аппаратах для разгона их в открытом космосе. Этому типу двигателя в настоящее время принадлежит рекорд негравитационного ускорения космического аппарата в космосе — космический аппарат «Deep Space 1» смог увеличить скорость на 4,3 км/с, израсходовав 74 кг ксенона. Однако механизм работы таких двигателей крайне мало изучен. Они обладают бо́льшим КПД по сравнению с химическими и ядерными ракетными двигателями, поэтому можно считать, что ионный двигатель – двигатель будущего. В связи с этим, исследование данной темы является актуальным и позволит сделать шаг в развитии потенциала ионных двигателей.

Читать еще:  Временами троит дизельный двигатель

Постановка целей

Исследование модели ионного двигателя;

Выбор оптимальной формы ионной вертушки по критерию КПД.

Исследование

Разработка генератора Ван де Граафа

Для запуска ионной вертушки требуется высоковольтный источник постоянного или переменного напряжения. Было решено использовать генератор Ван де Граафа. Его преимущество заключается в том, что он способен создавать достаточно большие значения электростатических потенциалов при относительно простой конструкции.

Генератор Ван де Граафа — генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Впервые был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году.

Лабораторная модель генератора Ван де Граафа, схема которого представлена на рисунке 1, состоит из диэлектрической ленты (4), вращающейся на роликах (3) и (6), верхний ролик диэлектрический, а нижний металлический и заземлен. Верхний ролик вместе с лентой заключён в металлическую сферу (1). Два электрода (2) и (5), в виде щеток, находятся на небольшом расстоянии от ленты сверху и снизу, причём электрод (2) соединён с внутренней поверхностью сферы (1). Через щетку (5) воздух ионизируется от источника напряжения (7). Образующиеся положительные ионы под действием силы Кулона перемещаются к заземлённому (6) ролику и оседают на ленте. Движущаяся лента переносит заряд внутрь сферы (1), где он снимается щёткой (2). Под действием силы Кулона заряды выталкиваются на поверхность сферы, в результате чего происходит накапливание электрического заряда. Возможность получения высокого напряжения ограничена коронным разрядом, возникающим при ионизации воздуха вокруг сферы. Лабораторная модель генератора Ван де Граафа, собранная автором, представлена на рисунке 2.

В ходе проведения исследования был измерен максимальный потенциал проводящей сферы генератора Ван де Граафа. Его величина равна 300 кВ.

Исследование модели ионного двигателя

В качестве модели ионного двигателя в исследовании использовалась ионная вертушка. Ионная вертушка – это лабораторное устройство, ставшее предметом споров на протяжении двух столетий. В учебной физической лаборатории иногда демонстрируют вертушку, которая приводится в движение подключением ее к высоковольтному источнику напряжения. Вращение вертушки обуславливается тем, что воздух вблизи ее острия ионизируется. В сильном электрическом поле образовавшиеся ионы и острие оказываются заряженными одинаково и отталкиваются. Ионная вертушка представляет собой изогнутую тонкую проволоку, одетую на ось из более толстой медной проволоки, подключенную к высоковольтному источнику питания. Вертушка, использованная в исследовании, представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Экспериментальная трехлопастная ионная вертушка

Для проведения эксперимента было сконструировано 3 типа вертушек: Р-, Г- и S-образная. 3 исследуемых типа вертушек представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Исследуемые формы вертушек: Р-образная форма (а), Г-образная форма (б), S-образная форма (в).

Для Р-образной формы: R – радиус кривизны [мм].

Для Г-образной формы: Lr – рабочая длина вертушки [% от общей длины]; Lp – длина плеча вертушки [% от общей длины]; Lr+Lp – общая длина вертушки [мм].

Для S-образной формы: Ls – длина вертушки до изгиба [% от общей длины]; Lsr – рабочая длина вертушки [% от общей длины]; Ls+Lsr – общая длина вертушки [мм].

Выбор оптимальной формы вертушки осуществлялся по критерию КПД вертушки, то есть по максимальному количеству оборотов (N), которое способна совершить вертушка при подаче на нее напряжения от генератора Ван де Граафа U = 300 кВ в течение 20 секунд. Результаты экспериментов Р -, Г- и S — образных вертушек представлены в таблицах 1, 2, 3, соответственно.

Таблица 1 – Результаты эксперимента Р — образной ионной вертушки.

Сайт о нанотехнологиях #1 в России

Создан ионный двигатель нового типа, выигрывающий по эффективности у двигателя HiPEP НАСА

Доктор Патрик Нойман из университета Сиднея в рамках своей докторской диссертации произвел разработку и изготовил экспериментальный ионный двигатель, который, согласно имеющейся информации, выигрывает по эффективности у лучшей разработки специалистов НАСА, у ионного двигателя High Power Electric Propulsion (HiPEP). И высокая эффективность этого нового двигателя позволит в недалеком будущем реализовать концепцию, которая определяется фразой «на Марс и обратно на одной заправке топлива».

Читать еще:  Двигатели постоянного напряжения характеристики

Ионные двигатели производят тягу, ускоряя ионы газообразного топлива при помощи электрического или магнитного поля.

В отличие от химических реактивных двигателей, которые, сжигая топливо, могут вырабатывать сотни тонн силы тяги, ионные двигатели вырабатывают тягу, силой, эквивалентной массе небольшой монеты.

Однако, химические двигатели способны проработать лишь несколько минут, в то время, как ионные двигатели способны работать непрерывно в течение многих тысяч часов. И это означает, что космические корабли с ионными двигателями могут развивать в космосе скорости, недостижимые для ракетных двигателей.

В настоящее время существует несколько типов ионных двигателей. И у каждого из этих типов имеется свой ряд преимуществ и недостатков. Некоторые из них чрезвычайно просты, но обладают низкой эффективностью, другие, наоборот, способны произвести большую тягу, но они весьма тяжелы и имеют сложную конструкцию. И различные группы ученых и инженеров постоянно находятся в поисках оптимальной конструкции ионных двигателей, которые основаны на новых принципах, способных обеспечить им максимальную эффективность.

Рис. 1.

Самыми эффективными в нынешнее время являются электростатические или электромагнитные ионные двигатели, которые используют инертные газы, к примеру, ксенон, в качестве топлива.

Ионизация этого газа осуществляется за счет электронной бомбардировки или радиочастотного возбуждения, ионизированный газ, плазма, ускоряется при помощи электростатической сетки или магнитного поля. Из этого типа двигателей максимальную эффективность демонстрируют двигатели на эффекте Холла, в которых используется осевое электрическое поле и радиальное магнитное поле. Магнитное поле удерживает инжектируемые свободные электроны, которые сталкиваются с атомами газа и ионизируют их. Сила магнитного поля подобрана таким образом, что оно может удерживать электроны, а ионы газа свободно проходят через него и попадают в область ускорения.

В нынешнее время рекордсменом по эффективности среди всех ионных двигателей является двигатель HiPEP НАСА.

В нем используется полый катод, работающий в камере типа электронного циклотрона, что обеспечивает его мощность в 40 кВт при скорости вылетающего из сопла потока газа в 90 тысяч метров в секунду. Новый двигатель Ноймана является двигателем с импульсным катодом. Процессы, работающие в этом двигателе достаточно сложны, но конструкция такого двигателя максимально проста. Первый подобный двигатель был установлен на неудавшемся советском Зонде-2, который был запущен в 1964 году.

В недрах этого двигателя производился нагрев пластмассовой «таблетки», которая вскипала, выделяя ионизированный газ. Однако, к конструкции тех времен было множество недочетов, что привело к низкой эффективности такого двигателя, большая часть выделяющегося газа не ионизировалась и попросту мешала разгону плазменного потока.

Двигатель Ноймана также работает на схожем принципе. Только внутри него высоковольтный электрический разряд пропускается через «топливную таблетку», выступающую в качестве катода, испаряя с ее поверхности некоторое количество материала. Этот газообразный материал ионизируется, ускоряется и фокусируется при помощи магнитного поля, направляясь в выходное сопло двигателя.

Рис. 2.

Этот двигатель имеет преимущества перед двигателями на эффекте Холла.

  • Во-первых, такой двигатель намного проще, и во-вторых, он сможет работать непрерывно гораздо дольше. В качестве топлива двигатель Ноймана может использовать «таблетки» из магния, титана, ванадия, молибдена и даже из углерода.

Во время испытаний экспериментального двигателя было выяснено, что он уступает некоторым ионным двигателям по количеству вырабатываемой тяги. Двигатели на эффекте Холла способны вырабатывать 30–40 мкН/Вт, в то время, как двигатель Ноймана вырабатывает 20 мкН/Вт, однако, с точки зрения вырабатываемого импульса силы, этот двигатель более эффективен.

В качестве мерила количества импульса берется время, которое требуется двигателю на выброс топлива, эквивалентного по массе импульсу. В случае системы HiPEP это время равно 9 600 (+/-200) секунд, а двигатель Ноймана делает это за 14 690 (+/-2000) секунд в зависимости от вида используемого топлива.

Доктору Нойману потребуется еще некоторое время на преодоление различных проблем технического плана, что должно привести к увеличению тяги его двигателя и к еще большему упрощению конструкции. И после этого новый двигатель можно будет рассматривать в качестве средства достижения любой точки Солнечной системы с отправной точкой в районе низкой околоземной орбиты.

Рис. 3.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector