Плазменный двигатель своими руками: Реактивный двигатель своими руками: мастер-класс

Содержание

Ионный двигатель своими руками

Двигатель на эффекте Холла — разновидность электростатического ракетного двигателя , в котором используется эффект Холла обеспечивает замкнутый дрейф электронов. При равных размерах с другим типом электростатического ракетного двигателя — ионным , холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с года [1]. Второе название данного двигателя — плазменный ракетный двигатель.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Ионный двигатель NASA доставит человека на Марс за две недели

На ионной тяге: cамодельный ионолет

Как устроен ионный двигатель зонда Dawn, который летит к Церере?

Форум самодельщиков: Самодельный простой двигатель высокого напряжения — Форум самодельщиков

Ученые доказали перспективность ионных двигателей

Простой ионный двигатель своими руками

Статья о скандальном двигателе появилась в научном журнале

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Ионный двигатель – будущее пилотируемых миссий

Ионный двигатель NASA доставит человека на Марс за две недели

Представьте себе совершенно бесшумные самолеты, не имеющие вредных выбросов, невидимые для инфракрасных детекторов систем ПВО и способные зависать таким образом, каким не могут даже самые современные вертолеты.

А теперь представьте, что технология, которая позволяет обрести эти способности уже используется в наших жилых комнатах, в качестве ионизаторов воздуха. Именно рассмотрением этот вопроса сейчас и занимается Массачусетский технологический институт MIT. Ученые провели исследование и поняли, что ионная тяга и двигатели, которые в настоящее время пользуются большим интересом, однажды позволят нам подняться в небо.

Вообще, термин ионных двигателей чаще всего встречается в сфере космических разработок и космических кораблей. Причем принцип работы двигателей, разработанных в NASA и других космических агентствах, практически одинаков.

Но если ионный двигатель предназначен для работы в вакууме космоса, то ионные ускорители скорее могут однажды заменить самолетные двигатели. Если вы хотите увидеть работу ионного ускорителя, то просто посмотрите на любой электростатический ионизатор и очиститель воздуха. Он использует электростатический заряд для собирания молекул пыли из воздуха и держит их на специальных металлических пластинках. Какое же отношение все это имеет к полетам, спросите вы?

Все очень просто. Подставьте руку под решетку сборщика пыли и вы почувствуете легкий ветерок. При учете, что обычно такие сборщики пыли не имеют двигающихся частей, все это выглядит странно, не правда ли? Что же тогда создает такой эффект? Ионный или электростатический ветер. И знают о нем еще с 18 века, когда ученые обнаружили, что электричество может создавать малое движение воздуха.

Правда, ученые и инженеры смогли дать определение ЭГД только в х годах прошлого века. Одним из пионеров в данных исследованиях был русско-американский летчик и изобретатель Александр Николаевич Прокофьев-Северский, который описал физику и запатентовал базовые принципы этой технологии.

Работает он на принципе использования отрицательно заряженного анода для зарядки частиц воздуха. Эти заряженные частицы, или ионы направляются к положительно заряженным катодам. При движении ионов в направлении катода, они сталкиваются с молекулами воздуха и отталкивают их, создавая таким образом ионный ветер. Затем их соединяют с помощью очень тонкой рамки, подключают эту конструкцию к внешнему источнику питания, и конструкция взлетает. При этом он не создает никакого шума.

Он как бы парит. Проблема заключалась в мощности. Что уж говорить, технология даже не позволяла нести на борту собственный источник питания, не говоря уже о дополнительном оборудовании. И поэтому некоторое время спустя о технологии стали забывать. Когда же ученые из MIT решили вернуться к этом вопросу, то обнаружили, что на самом деле серьезных исследований ионного ветра и возможности создания двигателей на его основе не проводилось.

Результаты оказались удивительными. Команда исследователей обнаружила, что ионная тяга оказалась более эффективной в сравнении, например, с самолетными двигателями. В то время как самолетные турбореактивные двигатели создают тягу в 2 H на киловатт мощности, ионный двигатель смог создать Н на киловатт мощности.

Более того, выяснилось, что такие двигатели наиболее эффективны для обеспечения малой тяги. Другими словами энергия не расходовалась зря. Ведь несмотря на свою эффективность, технология требует невероятно высокого количества потребляемой для питания энергии. Даже для того чтобы поднять в воздух маленький самолет, потребуется мегавольты энергии. Поэтому ученым придется еще решить вопросы о том, как запихнуть в самолет мощность вырабатываемую целой электростанцией.

Тем не менее характеристики и особенности ионного двигателя подводят нас к рассуждению о том, что при увеличении самих двигателей, увеличивается и расстояние между анодом и катодом. Да Указать позднее. Что вы хотите найти? Спецпроекты Онлайн-игра Дни рождения Покори Воробьёвы горы! Cрочная новость Тайфун «Хагибис» поспособствовал крупным остановкам в работе транспорта в Японии Трамп назвал демократов «сильно больными и спятившими людьми» Запуск NASA носителя со спутником для изучения ионосферы Земли задержался Трамп встретится в пятницу с зампредом Госсовета КНР Трое стали жертвами обрушения эстакады на востоке Китая.

Прочитать статью. Алексей Дмитриев.

На ионной тяге: cамодельный ионолет

Форум космопорта Космос и все, что с ним связано Предыдущая тема :: Следующая тема. Работать будет? Можно ли в домашних условиях собрать ионный двигатель для космического аппарата? С поверхности жидкости срываются ионы.

На кухне за 30 минут! Это вам не перпетум мобиле, нахъ.

Как устроен ионный двигатель зонда Dawn, который летит к Церере?

Технология находится в процессе разработки! Ионный двигатель создает возможность разогнать космический аппарат в условиях невесомости до скоростей, недоступных сейчас никаким другим из существующих типов космических двигателей. Сущность, строение и принцип работы ионного двигателя. Схема ионного двигателя. Преимущества ионного двигателя. Перспективы применения ионных двигателей. Достигнутые технические характеристики ионного двигателя. Применение ионных двигателей. Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя , принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле.

Форум самодельщиков: Самодельный простой двигатель высокого напряжения — Форум самодельщиков

Log in No account? Create an account. Remember me. Facebook Twitter Google. Изготовление плазменных двигателей в России zelenyikot April 15th, Гигантские звездолеты с призрачно светящимися двигателями стали одним из постоянных атрибутов космической фантастики.

Ученые доказали перспективность ионных двигателей

Спутник с электрическим двигателем, который работает на воздухе. В перспективе такие двигатели можно устанавливать на спутники, которые быстро вращаются на очень низких орбитах. Когда ксенон закончился — спутник бессильно упал и сгорел в атмосфере, а миссию пришлось завершить. С воздухом таких проблем не будет, потому что даже в верхних слоях атмосферы достаточно молекул кислорода. Фактически, речь идёт о новом классе спутников, которые могут работать очень продолжительное время на очень низкой орбите. И это ещё не всё.

Простой ионный двигатель своими руками

Разряд ионизирует газ в воздухе, и при определенном расположении «лопастей» создается достаточное усилие для вращения. Дубликаты не найдены. Все комментарии Автора. Народу нужено это устройство! Все равно, кто его даст! Народу нужно ЭТО! Но, он ведь не писал тебе, что у него стоять без этого не будет. Он писал всем нам, что у него без этого стоять не будет.

Но если вместо крыльчатки в трубе сделать ионный д. 2 позволяет создать модельный реактивный двигатель с высоким КПД . Только владелец электролета, вовремя не убравший руку от включателя, будет тихо . Я своими глазами видел действующий ионный вентилятор с КПД (по.

Статья о скандальном двигателе появилась в научном журнале

Идеи покорения космоса занимают сегодня умы людей всех возрастов. Предметом их исследований стали плазменные и ионные двигатели, используемые для ориентации космических аппаратов на орбите… правда, пока только в произведениях фантастов. Изготовить действующую модель плазменного двигателя задумали восьмиклассники Леонид Клем-Мусатов и Юрий Торшенов.

Я даже пост клепал на эту тему :. По слухам, если пара десятков тонн баков начнет одновременно взрываться вокруг кабины и прочее глобальное кровь кишки движки во все стороны, то он может на некоторое время удивиться или забеспокоиться. В одноместной у него такие же стальные нервы. Говорят, в его игровых характеристиках стоит флажок «badass». Ну, говорю же, это была изначальная причина.

Португалец Жуан Дуарте собрал в домашних условиях простую рабочую модель ионного двигателя.

Перейти к содержимому. Пройдя короткую регистрацию , вы сможете создавать и комментировать темы, зарабатывать репутацию, отправлять личные сообщения и многое другое! Отправлено 20 October — Чтобы построить игрушку, вам надо: 1. Пластмассовый стержень, такой как шариковая ручка. Алюминевая фольга. Два провода ,лучше с «крокодильчиками» на концах.

Будучи на орбите Цереры, зонд передал нам первые снимки и данные об этих удаленных объектах. Такой ионный двигатель должен будет оснащать новое поколение космических аппаратов. Электроэнергия используется для создания заряженных частиц топлива, обычно газа ксенона, и ускорения их до чрезвычайно высоких скоростей.

Ионные двигатели своими руками

Регистрация Вход Войти Забыли пароль? Небоскрёбы: самые интересные здания и проекты. Сетевой каталог предложил покупателям динозавра. Дело техники Научный подход Открытый космос cassini mars exploration rover Вселенная Луна МКС Марс Млечный Путь Сатурн Солнце Титан Фобос Юпитер астероиды вода на Марсе галактики жизнь вне Земли жизнь на Марсе звёзды карликовые планеты кольца Сатурна кометы космическая техника космические двигатели космический туризм космология космонавтика луны луны Сатурна метеориты планетные системы планеты протопланетные диски сверхновые сложные вещества в космосе солнечная активность суборбитальные аппараты телескопы транснептуновые объекты чёрные дыры шаттлы эволюция Солнечной системы экзопланеты Прошлая жизнь Секрет фирмы Личный опыт Здоровый интерес Жажда творчества.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Статья о скандальном двигателе появилась в научном журнале

Ионный двигатель своими руками

Европейцы создали миниатюрный двигатель для межпланетных миссий

Миниатюрные линейные пьезоэлектрические двигатели

Россия успешно испытала антигравитационный двигатель Леонова

Португалец собрал ионный двигатель в домашних условиях. Ионный двигатель своими руками схема

Ионный двигатель NASA доставит человека на Марс за две недели

Ионный двигатель

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ИОННЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ РАЗВИЛ 145 735 КМ/Ч ! NEWS!

Статья о скандальном двигателе появилась в научном журнале

В качестве микромоторов могут использоваться коллекторные и бесколлекторные электромагнитные микродвигатели, пьезомоторы и интегральные приводы MEMS. В статье пойдет речь о пьезоэлектрических двигателях. Взависимости от степени миниатюризации используются различные типы микромоторов. Для макроуровня, где требуется большая мощность при относительно малых размерах, применяются миниатюрные электромагнитные двигатели и соленоиды.

Для микроустройств в настоящее время широко используются интегральные приводы, созданные по MEMS-технологии. Пьезоприводы проигрывают электромагнитным двигателям по мощности, а MEMS микромоторам — по степени микроминиатюризации. Однако основное преимущество микропьезомоторов — возможность прямого позиционирования с субмикронной точностью.

Кроме того, эти приводы имеют и множество других преимуществ перед своими электромагнитными конкурентами. Электромагнитные микроэлектродвигатели коллекторные, шаговые и бесколлекторные в настоящее время достигли предела миниатюризации.

Двигатели этого типа довольно сложны и содержат сотни деталей. При дальнейшем уменьшении размеров усложняется процесс сборки, а также теряется эффективность двигателя. Для намотки катушек статора приходится использовать более тонкий провод, который имеет более высокое сопротивление. Так, при уменьшении размеров коллекторного микроэлектродвигателя до 6 мм гораздо большая часть подводимой электрической энергии преобразуется в тепло, нежели в механическую энергию.

В большинстве случаев для получения линейных приводов на базе электродвигателей необходимо применение дополнительных механических передач и редукторов, которые преобразуют вращательное движение в поступательное и обеспечивают нужную точность позиционирования. При этом возрастают размеры всего устройства в целом, а значительная часть энергии тратится на преодоление трения в механической передаче. Диаграмма, приведенная на рис. В настоящее время многими фирмами освоено серийное производство пьезомоторов.

В статье рассматривается продукция двух производителей пьезоприводов: немецкого Physik Instrumente PI и американского New Scale Technologies. Выбор фирм не случаен.

Американская фирма на данный момент производит самые маленькие в мире пьезодвигатели, а немецкая является одним из лидеров в секторе пьезоприводов для прецизионного оборудования. Производимые ею пьезомоторы имеют уникальные функциональные характеристики и пользуются заслуженной репутацией среди производителей прецизионного технологического и измерительного оборудования. Обе фирмы используют свои патентованные решения.

Принцип работы двигателей обеих фирм, а также их конструкция различны. На рис. Основа привода — муфта прямоугольного сечения с внутренней резьбой и ходовой винт червяк. На гранях металлической муфты смонтированы пьезокерамические пластины актуаторов.

При подаче двухфазных сигналов на пары пьезоэлектрических актуаторов создаются вибрационные колебания, которые передаются в массу муфты. Для более эффективного преобразования электрической энергии в механическую актуаторы работают в резонансном режиме.

Частота возбуждения зависит от размеров пьезопривода и находится в диапазоне от 40 до кГц. Механические колебания, действующие на границе двух рабочих поверхностей муфты и винта, вызывают появление сил сдавливания с поворотом типа вращения хула-хупа. Результирующая сила обеспечивает вращение червяка относительно неподвижного основания — муфты.

При движении винта и происходит преобразование вращательного движения в линейное перемещение. В зависимости от сдвига фаз управляющих сигналов можно получать вращение винта как по часовой, так и против часовой стрелки. В качестве материалов винта и муфты используются немагнитные материалы, такие как бронза, нержавеющая сталь, титан. Резьбовая пара муфта—червяк не требует смазки для работы. Пьезоприводы практически безынерционные, обеспечивают отличную приемистость движение с ускорением до 10 g , практически бесшумны в звуковом диапазоне 30 Гц — 15 кГц.

Точность позиционирования может достигаться без использования датчиков положения — благодаря тому, что движение происходит без проскальзывания при условии, что нагрузка на рабочий винт находится в рабочих пределах , и перемещение прямо пропорционально числу импульсных сигналов, приложенных к пластинам актуатора. Пьезоприводы имеют практически неограниченный срок службы, разве что со временем за счет износа винтовой передачи может быть частично потеряна точность позиционирования.

Пьезопривод может выдерживать режим блокировки движения за счет приложения сил торможения, превосходящих усилие тяги привода. В этом случае будет происходить проскальзывание без разрушения винтовой передачи. Сегодня микромоторы серии SQL признаны самыми маленькими электродвигателями в мире, которые производятся серийно. Таким образом, потребитель имеет возможность использовать набор готовых компонентов для получения своего OEM электромеханического модуля.

Микросхема драйвера привода рис. Входное напряжение 3 В. Уровни выходных напряжений формирователей — до 40 В. Один из самых больших секторов применения микроэлектроприводов — цифровые фотокамеры и видеокамеры рис. Микропривод используется в них для управления фокусировкой объектива и оптическим зумом. Привод производит смещение двух линз вдоль направляющих вверх—вниз и обеспечивает автофокусировку длина хода оптики 2 мм и зум ход перемещения линз до 8 мм.

Во всем мире насчитывается сотни миллионов людей, нуждающихся в периодических дозированных инъекциях медицинских препаратов. В этом случае следить за временем, дозами, а также проводить процедуру инъекции должен сам пациент.

Этот процесс можно значительно упростить и тем самым облегчить жизнь пациента, если создать программируемый шприц-дозатор рис. На базе пьезопривода SQL уже реализован программируемый насос-шприц для инъекций инсулина. Дозатор состоит из микроконтроллерного модуля управления, емкости с препаратом, шприца и управляемого привода. Управление дозатором осуществляется встроенным микроконтроллерным модулем с батарейным питанием. Элемент питания — литиевая батарея.

Модуль дозатора может быть встроен в одежду больного и размещен, например, в области рукава. Временные интервалы между инъекциями и дозы медикамента программируются под конкретного клиента. Активация шприцев происходит как по инициативе самого бойца, так и по команде из блока носимой электроники или же по радиоканалу из командного терминала на основании показаний датчиков при потере бойцом сознания, например, после ранения или в результате контузии.

Поскольку в пьезоприводах SQL не используются ферросплавные материалы, а также электромагнитные поля, двигатели этого типа могут использоваться для создания носимых медицинских диагностических устройств, совместимых с методом магниторезонасной томографии.

Данные приводы также не будут вносить помехи при размещении в рабочих зонах оборудования, использующего ядерный магнитный резонанс, а также вблизи электронных сканирующих микроскопов, микроскопов с фокусированием ионных потоков и т.

На базе пьезопривода могут быть созданы микронасосы для дозированной подачи жидкостей в лабораторном исследовательском оборудовании. Основные достоинства микронасоса такой конструкции — высокая точность дозирования и надежность работы. Пьезопривод подходит для создания механических устройств, работающих в условиях как высокого, так и сверхвысокого вакуума, и обеспечивающих высокую точность позиционирования рис.

Материалы привода обладают малым газовыделением в вакууме. При работе привода в режиме микроперемещений выделяется мало тепла. В частности, такие двигатели найдут широкое применение при создании новых поколений сканирующих электронных микроскопов, ионных сканирующих масс-спектрометров, а также в технологическом и тестирующем оборудовании для электронной промышленности, в оборудовании, применяемом в ускорителях частиц, таких как синхротроны. Уникальные параметры пьезопривода позволяют использовать его при очень низких температурах.

Фирмой уже выпускаются варианты исполнений приводов для коммерческих и космических применений при низких температурах. В настоящее время на базе микромоторов SQL созданы приводы для различных функциональных узлов в криогенном лабораторном оборудовании, а также механические приводы для подстройки параметров космических телескопов. Работа при низких температурах требует других частот и амплитуд сигналов для возбуждения пьезоактуаторов. Немецкая фирма Physik Instrumente PI www. Основной сектор — оборудование для нанопозиционирования и обеспечения контроля движения с высокой точностью.

Фирма является одним из ведущих производителей оборудования данного профиля. Используются уникальные запатентованные решения. За счет отсутствия смещения эти устройства обладают высокой точностью позиционирования. PILine — патентованная конструкция пьезопривода, разработанная фирмой PI. Сердцем системы является прямоугольная монолитная керамическая плата — статор, которая разделена с одной стороны на два электрода. В зависимости от направления движения, левый или правый электрод керамической платы возбуждается импульсами с частотой в десятки и сотни килогерц.

Алюминиевый фрикционный наконечник толкатель прикреплен к керамической плате. Он обеспечивает передачу движения от колеблющейся пластины статора к фрикциону каретки. Материал фрикционной полоски обеспечивает оптимальную силу трения при работе в паре с алюминиевым наконечником. Благодаря контакту с полоской фрикциона обеспечивается сдвиг подвижной части привода каретки, платформы, поворотного столика микроскопа вперед или назад.

С каждым периодом колебаний керамического статора выполняется сдвиг каретки на несколько нанометров. Движущая сила возникает из продольных колебаний пластины актуатора. Усилие привода пьезодвигателя может достигать 50 Н. Приводы PILine могут работать без обратной связи и обеспечивать разрешение 50 нм. При отсутствии сигнала наконечник толкателя прижат к полоске фрикциона и сила трения, действующая на границе между наконечником и фрикционом, обеспечивает фиксацию каретки.

Фирма PI выпускает серию линейных пьезоприводов по технологии PILine с различными функциональными параметрами. В качестве примера рассмотрим характеристики конкретной модели P рис. Модуль привода P может заменить классический привод на основе двигателя с вращающимся валом и механической передачей, а также другие линейные электромагнитные приводы.

Самофиксация каретки при останове не требует дополнительной энергии. Привод предназначен для перемещения малых объектов с высокой скоростью и точностью. При этом выдерживается высокая точность позиционирования каретки и достаточно высокий уровень силы фиксации в неподвижном состоянии.

Наличие фиксации каретки обеспечивает возможность работы привода в любых положениях и гарантирует фиксацию положения каретки после останова даже под действием нагрузки. В схеме драйвера для возбуждения пьезоактуаторов используются короткие импульсы амплитудой всего 3 В.

Схема обеспечивает автоподстройку резонансного режима под конкретные размеры керамических актуаторов. Фирма PI производит модули управления контроллеры для своих пьезоприводов. Плата управления содержит интерфейс управления, преобразователь напряжения и выходной драйвер для возбуждения пьезокерамического актуатора.

Ионный двигатель своими руками

Начальные классы. Классному руководителю. Задача освоения космоса является актуальной для всего человечества. Это необходимо для научных исследований, которые проводятся для того, чтобы узнать устройство нашего мира, изучить влияние космоса на него.

Наделавший много шума скандальный двигатель EmDrive попал на страницы научного демонстрирующих EmDrive, сделанные своими руками . Ионный двигатель не может работать постоянно, а значит.

Европейцы создали миниатюрный двигатель для межпланетных миссий

Это первая модель, для Недостатком ионного двигателя является малая тяга например разгон В американской лаборатории реактивного движения созданы ионные двигатели, Идея использования электрической энергии для получения реактивной тяги В отличие от химических реактивных двигателей, которые, сжигая Новый двигатель Ноймана является двигателем с импульсным катодом. Собирать пульсирующий реактивный двигатель особенно Синхронизирующий электромагнитный момент машины Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. Линейные шаговые двигатели преобразуют импульсную

Миниатюрные линейные пьезоэлектрические двигатели

История с получившим скандальную известность чудо-двигателем EmDrive, якобы нарушающим известные законы природы и потому способным значительно ускорить космические перелеты, получила продолжение — статья с результатами его испытаний опубликована в рецензируемом журнале. История EmDrive началась еще в году, когда британский инженер Роджер Шойер представил общественности электромагнитный двигатель необычной конструкции. Он состоял из магнетрона — устройства, генерирующего микроволновое излучение, медного конического резонатора, напоминающего ведро, запаянное с обоих краев. По словам изобретателя, двигатель способен создавать тягу без использования реактивного выброса.

Как оказалось, чтобы самостоятельно сделать электромобиль, не нужно быть ученым.

Россия успешно испытала антигравитационный двигатель Леонова

Португалец собрал ионный двигатель в домашних условиях. Ионный двигатель своими руками схема

Регистрация Вход Войти Забыли пароль? Гробы: модернизация и инновации в похоронном деле. Обнародованы детали миссии следующего марсохода NASA. Дело техники Научный подход Открытый космос cassini mars exploration rover Вселенная Луна МКС Марс Млечный Путь Сатурн Солнце Титан Фобос Юпитер астероиды вода на Марсе галактики жизнь вне Земли жизнь на Марсе звёзды карликовые планеты кольца Сатурна кометы космическая техника космические двигатели космический туризм космология космонавтика луны луны Сатурна метеориты планетные системы планеты протопланетные диски сверхновые сложные вещества в космосе солнечная активность суборбитальные аппараты телескопы транснептуновые объекты чёрные дыры шаттлы эволюция Солнечной системы экзопланеты Прошлая жизнь Секрет фирмы Личный опыт Здоровый интерес Жажда творчества. Европейцы создали миниатюрный двигатель для межпланетных миссий Леонид Попов , 2 апреля Нравится 5. Он предназначен для космических аппаратов весом от 1 до килограммов. При этом малыши остаются на тех орбитах, на которые их доставила ракета-носитель.

Новый ионный двигатель ESA работает на воздухе Сверхмощный электрический ионный двигатель X3 смог продемонстрировать солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция · Как экономить.

Ионный двигатель NASA доставит человека на Марс за две недели

Дебютный полет машины продлился всего двеннадцать секунд, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Идея создания ионного двигателя далеко не нова — первые такие мысли появлялись у советских и американских конструкторов еще в 60 годах прошлого века. Все они обладают одними и теми же преимуществами и недостатками. С одной стороны, ионные двигатели крайне экономичны, требуя мало топлива.

Ионный двигатель

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Ионный двигатель

Форум космопорта Космос и все, что с ним связано Ионный двигатель своими руками На страницу Пред. Предыдущая тема :: Следующая тема. Работать будет? Дался нафик этот блин гекан.

Области применения миниатюрных двигателей и приводов довольно обширны — это и приводы для измерительных устройств, таких как электронные и туннельные микроскопы, приводы манипуляторов различных сборочных роботов, а также исполнительные механизмы в технологическом оборудовании и бытовой технике. В качестве микромоторов могут использоваться коллекторные и бесколлекторные электромагнитные микродвигатели, пьезомоторы и интегральные приводы MEMS. В статье пойдет речь о пьезоэлектрических двигателях. Взависимости от степени миниатюризации используются различные типы микромоторов.

Плазменный двигатель

VASIMR: Земля на Марс за 39 дней?

Коллин Скочик

19 июля 2017 г.

Художественное представление космического корабля VASIMR мощностью 200 мегаватт. Изображения предоставлены: Ad Astra Rocket Company

В классических научно-фантастических романах и фильмах Артура Кларка 2001: Космическая одиссея и 2010: Одиссея 2 космические корабли Дискавери и Алексей Леонов совершают межпланетное путешествие с помощью плазмы диски. Ядерные реакторы нагревают водород или аммиак до состояния плазмы, энергии которого достаточно для обеспечения тяги.

В 1983 году семикратный астронавт космического корабля «Шаттл» Франклин Чанг Диаз воплотил предположения Кларка в реальность с помощью двигателя, известного как Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (VASIMR).

Источник электроэнергии ионизирует водород, дейтерий или гелий в плазму, отбирая электроны. Затем магнитные поля направляют заряженный газ в правильном направлении, чтобы обеспечить тягу.

«Ракетный двигатель — это канистра с газом под высоким давлением, — объяснил Чанг Диаз. «Когда вы открываете отверстие на одном конце, газ выбрасывается наружу, и ракета летит в другую сторону. Чем горячее вещество в канистре, тем выше скорость, с которой оно убегает, и тем быстрее летит ракета. Но если будет слишком жарко, канистра расплавится».

Двигатель VASIMR отличается, объяснил Чанг Диас, из-за электрического заряда топлива: «Когда газ достигает температуры выше 10 000 [кельвинов], он превращается в плазму — электрически заряженный суп из частиц. И эти частицы могут удерживаться вместе магнитным полем. Магнитное поле становится канистрой, и нет предела тому, насколько горячей вы можете сделать плазму».

Чанг Диаз указал, что водород был бы выгодным топливом для двигателя VASIMR, потому что космический корабль не должен был бы взлетать со всем топливом, необходимым для путешествия.

Система VASIMR®. Изображение предоставлено: Ad Astra Rocket Company

«Мы, скорее всего, найдем водород практически в любом месте Солнечной системы», — сказал он.

Космическому кораблю, использующему обычные химические ракеты, потребуется восемь месяцев, чтобы добраться до Марса во время противостояния. Однако двигатель VASIMR совершит путешествие всего за 39 дней.

Чанг Диаз объяснил: «Помните, первую половину пути вы ускоряете, а вторую половину замедляете, так что вы доберетесь до Марса, но не пройдете его. Максимальная скорость по отношению к Солнцу составит около 32 миль в секунду [или 51,5 км/с]. Но для этого требуется ядерный источник энергии, чтобы нагреть плазму до нужной температуры».

Использование ядерной энергии в космосе вызывает споры. В 1997 году широкое общественное беспокойство вызвало то, что зонд NASA Cassini с плутониевой батареей пролетел мимо Земли, чтобы выполнить гравитационную помощь. Хотя НАСА отрицало, что риск для населения в случае аварии не превышает ежедневного риска от других источников излучения, некоторые ученые, в том числе популярный физик-теоретик Митио Каку, не согласились с этим.

19 апреля70 года Комиссия по атомной энергии была глубоко обеспокоена возвращением Аполлона-13 на Землю. В то время как миссия «Аполлон» обычно покидала этап спуска лунного модуля на Луну, неудачный «Аполлон-13» сбросил свой лунный модуль «Водолей » с его научными экспериментами, работающими на плутонии, в океан, что вызвало опасения по поводу радиоактивного загрязнения.

Илон Маск, генеральный директор корпорации Space Exploration Technologies ( SpaceX ), скептически относится к жизнеспособности двигателя VASIMR. Одной из причин является опасение по поводу падения радиоактивных обломков на Землю в случае аварии.

Маск также скептически относится к тому, что двигатель VASIMR будет значительным улучшением по сравнению с химическими ракетами. Ионный двигатель немного поможет, но не сильно из-за отсутствия большого ядерного реактора». Маск также отмечает, что большой ядерный реактор добавит вес ракете.

Чанг Диас отвергает опасения по поводу ядерных реакторов в космосе, заявляя: «Люди боятся ядерной энергии. Чернобыль, Три-Майл-Айленд, Фукусима – это немного неправильно понято. Но если люди действительно собираются исследовать космос, нам в конечном итоге придется смириться с этой концепцией».

Еще одним активным критиком двигателя VASIMR является Роберт Зубрин, президент Марсианского общества , который разработал план Mars Direct по колонизации Марса и написал популярную книгу The Case For Mars. Он дошел до того, что назвал двигатель VASIMR «мистификацией».

Зубрин написал в SpaceNews : «Чтобы реализовать свое многократно повторяемое заявление о том, что VASIMR может обеспечить 39-дневный односторонний переход на Марс, Чанг Диас постулирует систему ядерного реактора мощностью 200 000 киловатт и мощностью отношение массы к массе 1000 ватт на килограмм. Фактически, самый большой космический ядерный реактор, когда-либо построенный, советский [эпохи] Топаз, имел мощность 10 киловатт и отношение мощности к массе 10 ватт на килограмм. Таким образом, нет никаких оснований верить в осуществимость фантастической системы власти Чанга Диаса».

Чанг Диас, однако, говорит в своей статье : « Предполагая, что передовые технологии [курсив добавлен], которые уменьшат общую удельную массу до менее 2 кг/кВт, время отключения составит менее 60 дней. с электрической мощностью 200 МВт. Полеты на Марс в один конец продолжительностью менее 39 дней возможны даже с использованием мощности 200 МВт, если технологические достижения позволят снизить удельную массу почти до или ниже 1 кг/кВт».

СЛЕВА: Художественное изображение лунного буксира с VASIMR® мощностью 200 кВт на солнечной энергии. СПРАВА: Художественное представление полета человека на Марс с помощью NEP-VASIMR® мощностью 10 МВт. Изображения предоставлены: Ad Astra Rocket Company

Другими словами, Чанг Диас допускает дальнейшие разработки, которые позволят создать такой реактор.

Зубрин, однако, заявил: «Тот факт, что администрация [Обамы] не предпринимает усилий для разработки космического ядерного реактора любого типа, не говоря уже о гигантском сверхсовременном реакторе, необходимом для гипердвигателя VASIMR, свидетельствует о том, что программа проводится на основе ложных предпосылок».

Исследовательская работа НАСА 2011 г. « МГД-ядерная космическая энергия с замкнутым циклом мощностью в несколько МВт с использованием неравновесной рабочей плазмы He/Xe » Рона Дж. Литчфорда и Нобухиро Харада указывает на то, что такие разработки осуществимы в ближайшем будущем.

Независимо от того, жизнеспособен ли двигатель VASIMR, в 2015 году НАСА заключило с фирмой Чанга Диаса — Ad Astra Rocket Company™ — трехлетний контракт на 9 миллионов долларов. До сих пор двигатель VASIMR вырабатывал пятьдесят киловатт за одну минуту, что еще далеко от цели Чанга Диаса в 200 мегаватт.

В своем нынешнем виде двигатель VASIMR использует аргон в качестве топлива. Первая ступень ракеты нагревает аргон до состояния плазмы и впрыскивает его в ракету-носитель. Там радиочастота возбуждает ионы в процессе, называемом ионно-циклотронным резонансным нагревом. Набирая энергию, они превращаются в поток перегретой плазмы и ускоряются в задней части ракеты.

Видео предоставлено компанией Ad Astra Rocket

Метки: Путешествие на Марс Диапазон

Коллин Скочик

Коллин Р. Скочик был очарован космическим полетом с момента первого полета космического корабля «Колумбия» в апреле 1981 года. Он часто посещает мероприятия, организованные Фондом стипендий астронавтов, и встречался с много астронавтов в своем опыте в Космическом центре Кеннеди. Он является плодовитым автором научной фантастики, а также статей, связанных с наукой и космосом.

В дополнение к серии «Путешествие в неизвестность» он также написал сборник рассказов «Будущие жизни!», научно-фантастический роман «Сны звезд» и роман-катастрофу «Солнечные лучи». Его первая печатная продажа была «Астероид Этерния» в журнале «Встречи». Когда он не пишет, он обеспечивает скрытые субтитры для слабослышащих. Он живет в Атлантик-Бич, Флорида.

От создания программного обеспечения до создания плазменных двигателей с помощью Miles Space

Расскажите нам о своем опыте и о Miles Space

Я получил диплом инженера по производственным системам — сочетание механического, электрического и промышленного проектирования с моделированием, программированием и навыки управления. Я также стал соучредителем компании по разработке программного обеспечения после колледжа, работая над более чем 500 проектами, от детских игр до высокоскоростных систем управления в реальном времени

Наконец, настал день, когда я решил сосредоточиться на науке. Я потратил более 20 лет на разработку программного обеспечения и инженерных знаний, чтобы реализовать свою страсть к космосу, написать быстрый симулятор плазмы и ИИ для изучения новых конструкций двигателей. Через два года появилась конструкция двигателя.

В это время НАСА объявило о CubeQuest Challenge. Друзья из Tampa Hackerspace присоединились ко мне, чтобы справиться с этой задачей. Мы создали технологии связи. Мы представили наше видение кубсата для дальнего космоса с новым двигателем и получили положительные отзывы НАСА!

После CubeQuest Challenge была основана компания Miles Space. Наше долгосрочное видение наполнено космическими кораблями, исследующими солнечную систему с помощью наших двигателей и коммуникационных технологий. Прямо сейчас мы работаем над краткосрочным видением ближе к дому с двигателями и связью для спутников на околоземной орбите.

Как родилась идея Miles Space и каково было начинать?

Возможно, разочарование — мать изобретательности. Во время мозгового штурма по плазменным двигателям каждая новая идея оказывалась старой идеей. Я начал читать цитируемые книги о существующих изобретениях и обнаружил, что все они восходят к одной книге: «Физика электрического движения» Роберта Яна. Эта книга начинается со всех дифференциальных уравнений, описывающих поведение плазмы.

Дифференциальные уравнения — это те сложные уравнения, где все зависит от всего, особенно от начальных условий. Автор указывает, что единственный способ упростить уравнения — это ускорять только ионы, а не отдельно ускорять ионы и электроны. Это превращает уравнения в алгебру, легко решаемую на компьютерах 1960-х годов. На самом деле нет необходимости ускорять только ионы, это просто математический трюк, который становится возможным, если принять это ограничение.

Вооружившись знаниями о том, что он может работать, я начал изучать навыки сборки и тестирования двигателя, его электроники и вспомогательного лабораторного оборудования.

Итак, я отбросил ограничение и вложил 20 с лишним лет разработки программного обеспечения в написание симуляции плазмы на графическом процессоре, а затем соединил ее с ИИ, чтобы изучить варианты дизайна. То, что возникло, было совершенно новым энергетическим циклом — и толчком! Вооружившись знаниями о том, что он может работать, я начал осваивать навыки создания и тестирования двигателя, его электроники и вспомогательного лабораторного оборудования.

Тут на помощь пришла компания Tampa Hackerspace. К проекту присоединились друзья, а теперь и деловые партнеры. Прототипы были построены с использованием 3D-принтеров и лазерного резака. Испытания проводились в небольших вакуумных камерах со встроенными компьютерами и датчиками с использованием аппаратных тенденций IoT. Эти тесты с йодом и пластиком продемонстрировали настойчивость и привлекли инвестиции Ангела для реальных испытаний в Технологическом институте Джорджии. Но это более длинная история с крытыми вагонами.

Как вы изначально финансировали компанию?

Деньги двигателя — это наши собственные деньги. Инвесторы-ангелы предоставили финансирование непосредственно Технологическому институту Джорджии и НАСА для использования их объектов. Тратить собственные деньги — это стресс, смотреть, как истощаются банковские счета и строятся мечты. Тем не менее, он создал навыки и прототипы, необходимые для того, чтобы показать, насколько компактной и гибкой может быть концепция.

Эти демонстрации и физический прототип привлекли внимание ангела, заинтересованного в новой линейке двигателей для их бизнеса по интеграции спутников. Это позволило нам проверить принцип работы двигателя.

Почему проблема, которую вы решаете, важна и как она помогает человеку в освоении космоса?

Чтобы по-настоящему исследовать Солнечную систему, чтобы по-настоящему использовать ресурсы Солнечной системы, нам нужны двигатели, которые являются энергоэффективными, имеют большую тягу, экономят топливо и будут работать на самых разнообразных топливах, которые будут найдены. и сделано на месте. Нецелесообразно носить с собой все топливо, необходимое для исследования, поэтому нам нужно будущее с дозаправкой в космосе, позволяющее проводить оппортунистические исследования и позволяющее развиваться экономике.

Электрические силовые установки отличаются экономичностью и тягой. Экономия топлива электрических двигателей легко в 5-10 раз больше, чем у химических двигателей. Однако тяга сильно отстает. Увеличение тяги требует значительного увеличения мощности, повышения эффективности или совершенно нового подхода к преобразованию энергии в тягу. Увеличение мощности означает более крупный космический корабль, особенно при работе вдали от Солнца, что означает более низкое ускорение и более мощный двигатель для получения того же эффекта.

Нецелесообразно носить с собой все топливо, необходимое для исследования, поэтому нам нужно будущее с дозаправкой в космосе, возможностью проведения авантюристических исследований и созданием экономики.

Конечно, химические двигатели сильно ограничены в том, какое топливо они могут использовать, требуя конкретных химических связей и скорости реакции. Удивительно, но электрические двигатели разработаны и для конкретных видов топлива, они скорее оптимизированы, чем обобщены.

Мы приносим электрическую двигательную установку, которая является энергоэффективной, имеет большую экономию топлива, работает на грязной воде, которая, как ожидается, образуется при добыче астероидов, и очень компактна. Компактность позволяет масштабировать наше решение за счет избыточности — критического фактора для исследований человека. Энергоэффективность означает, что он может работать вдали от солнца без огромных накладных расходов на солнечные панели или электростанции. Комбинация функций уникальна и является сильным конкурентным преимуществом для всех нас.

‍

Какими достижениями вы гордитесь? ‍

Работает! Честно говоря, это огромное достижение. Мы неоднократно показывали, что фундаментальные и новые принципы работы двигателя действительно реализуются, создавая тягу и потребляя очень мало энергии. Мы провели испытания в двух признанных на национальном уровне лабораториях. Конструкция двигателя была одобрена НАСА в качестве полезной нагрузки для миссии SLS Artemis-1 — сертификат безопасности для людей! Наши собственные, созданные Maker, испытательные установки генерируют значения тяги, соответствующие гораздо более сложным лабораториям, что позволяет нам ускорить темпы.

Каковы были некоторые из ваших самых больших проблем? Как вы их преодолели?

Техническим препятствием является необходимость физической итерации, потому что моделирование потоков плазмы и газа может быть только таким точным. Мы научились быстро создавать прототипы с помощью настольного ЧПУ, 3D-печати и лазерной резки. Однако доступ к сложным испытательным установкам для прямого измерения тяги остается дорогим и нечастым.

Мы сосредоточены на использовании прокси-измерений в нашей собственной лаборатории. Прокси-измерение улучшается, когда улучшается тяга. Хорошим примером является напряжение на датчике Холла в плазме. По мере того, как скорость плазмы увеличивается, растут напряжение и тяга. Это не чистое отношение один к одному, но оно позволяет нам узнать, является ли новый дизайн улучшением.

Всегда есть проблемы с маркетингом. Принцип работы новый, что омрачает маркетинговые усилия. Нам говорили, что единственный верный способ продажи — это начать с формального академического доказательства уравнений. Учитывая, что мы начали с нарушения правил, которые приводят к доказательствам на основе уравнений, это не такой уж вариант. Остальным участникам рынка важны данные или фактическое наследие полетов. Мы сосредоточены на пилотировании двигателя на борту миссии Team Miles, кубсата высотой 6U, направляющегося в дальний космос. Это создаст наследие полетов, откроет рынки для планировщиков миссий, основанных на данных, и, возможно, предоставит данные для руководства академическими исследованиями. ‍

Какие интересные вехи ждут Miles Space?

Мы заканчиваем спутник 6U для NASA CubeQuest Challenge. Это сборка, тестирование и доставка нашего двигателя, готового к полету в дальний космос. Строительство будет завершено в ближайшие несколько месяцев, а спутник будет запущен в ближайшие 1-2 года.

В ближайшие месяцы подруливающее устройство пройдет новый этап испытаний, подтверждающих его работоспособность с водой.

Ищите новый веб-сайт, который поможет разработчикам космических кораблей понять все миссии, обеспечиваемые нашей технологией!

Какой совет вы можете дать начинающим космическим предпринимателям?

Поделитесь большим видением. Делайте маленькие, громкие шаги к нему. Pivot с обучением и возможностями.

Ваше видение будущего и роль вашей компании в нем — это огромный актив. Уточняйте его бесконечно. Защищайте его без устали. Разделите это страстно.

Каждый ваш шаг будет на пути между настоящим и этим видением. Но не каждый может удержать ваше видение, не говоря уже о том, чтобы увидеть путь, по которому вы бежите. Составьте план из множества маленьких, перекрывающихся шагов. Когда вы добьетесь прогресса, громко говорите об этом и документируйте это. Эти шаги являются доказательством того, что у вас есть импульс для достижения цели.

Ваше видение будущего и роль вашей компании в нем — это огромный актив. Уточняйте его бесконечно. Защищайте его без устали. Разделите это страстно.

Чем лучше вы научитесь, тем лучше вы будете. Поворачивайтесь, как вы учитесь. Снова и снова корректируйте свои планы. Привыкайте к этой корректировке, это на самом деле прогресс. ‍

Как общественность может поддержать вас в вашей миссии?

Как общественность может помочь? Нужен отличный двигатель для кубсата? Серьезно, мы очень заинтересованы в партнерстве с миссиями cubesat, чтобы попасть на более ранний рейс. Мы также размышляем, чем может быть полезен полет на воздушном шаре в ближнем космосе, и приветствуем вклад многих энтузиастов в этой области — научите нас, давайте разберемся. Честно говоря, творческий читатель может помочь миллионом способов, пожалуйста, покажите мне.

Posted inДвигатель