«Метеор-10», выведенный 29 декабря 1971 года на условно-синхронную орбиту (что позволяло проходить над одними и теми же точками земной поверхности через определенные интервалы времени) был самым обычным метеоспутником. Но только на первый взгляд: на его борту кроме обычной системы ориентации стояли еще два экспериментальных двигателя.
Один из них, носящий имя греческого бога западного ветра – «Зефир», проработал всего около часа и дальнейшего развития не получил. А вот второй, названный в честь повелителя ветров – «Эол-1», разработанный группой сотрудников ИАЭ (Института атомной энергии) под руководством Алексея Ивановича Морозова и изготовленный калининградским ОКБ «Факел», положил начало целому космическому направлению – плазменным двигателям.
История плазменных двигателей началась в 1950 году, когда выпускника физфака МГУ Алексея Морозова партком распределил преподавать механику и электротехнику в техникуме заводского поселка Людиново на юго-востоке Калужской области. Причина проста: отец Морозова был репрессирован и никто не принимал во внимание ни его специализацию (квантовая теория поля), ни неоднократные просьбы его научного руководителя – декана физфака Арсения Александровича Соколова – оставить его на кафедре.
Преподавателей физики в те годы довольно часто просили выступать с лекциями об атомной энергии, и Морозов не стал исключением. В один из дней 1953 года он возвращался в Людиново с подобной лекции в деревне Черный поток. «Незадолго до этого я прочитал книжку Гудмана об основах ядерной энергетики. Там была схема ядерной ракеты – газ проходил сквозь активную зону и разогревался. Меня поразило, насколько неэффективна эта конструкция – с одной стороны, атомная энергия, а с другой – это ведь просто тепловая машина! – вспоминает Алексей Иванович. – И пока я шел 12 км по шпалам до Людиново, я вспомнил эксперименты с силой Ампера и катушкой Томсона, которые я показывал студентам в училище, и мне пришла в голову идея – почему бы не разгонять рабочее тело магнитным полем?»
Теоретические выкладки показывали, что это вполне возможно, и Морозов решил провести эксперимент. Изготовив из асбоцемента «кирпичик», он просверлил в нем крест-накрест два отверстия. В одно он с разных сторон вставил два угольных стержня от батареек, а сверху и снизу бруска расположил два полюса мощного электромагнита. В обычном состоянии плазма, образующаяся в процессе горения дуги, с легким шипением вылетала с обеих сторон второго отверстия, но стоило включить электромагнит – и поток стал бить в одну сторону со страшным ревом.
СПД – это кольцевой электромагнит, в зазор которого помещена камера из керамики. В торце камеры расположен анод. Снаружи, возле среза канала двигателя, – два катода-нейтрализатора. Рабочий ксенон подается в камеру и вблизи анода ионизуется. Ионы ускоряются в эл. поле и вылетают из двигателя, создавая реактивную тягу. Их объемный заряд нейтрализуется электронами, подаваемыми с катода-нейтрализатора.
В 1955 году Морозов написал статью «О возможности создания плазменных электрореактивных двигателей», но его научный руководитель, прочитав ее, дал хороший совет: «Такую статью сразу же засекретят. Лучше изменить название на что-нибудь более нейтральное». В результате в ЖЭТФ (Журнал экспериментальной и теоретической физики) статья вышла под названием «Об ускорении плазмы магнитным полем». Рецензировал ее глава отдела плазменных исследований ИАЭ Лев Арцимович. Теория, изложенная в статье Морозова, позднее нашла свое отражение в статье самого Арцимовича о рельсотроне (только у Морозова магнитное поле было постоянное, а у Арцимовича – электродинамическое).
Публикация вызвала среди специалистов большой резонанс, ее даже дважды обсуждали на заседании Американского физического общества.
В 1955 году Морозов защитил диссертацию, а в 1957-м его пригласили на работу в ИАЭ. К концу 1950-х успехи СССР в космосе вдохновили конструкторов замахнуться на несколько крупномасштабных космических проектов. Планировался даже полет к Марсу, и поэтому 2 июля 1959 года Лев Арцимович созвал сотрудников на совещание. Темой обсуждения была возможность построения двигателей для марсианского корабля. Арцимович предложил для такой системы следующие характеристики: тяга около 10 кгс, скорость истечения 100 км/с при мощности двигателя 10 МВт.
Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов: плазменный импульсный двигатель (А.М. Андрианов), магнитно-плазменный аналог сопла Лаваля (А.И. Морозов) и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов (Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича).
Кстати, все эти проекты в том или ином виде позднее были реализованы. Плазменно-эрозионный (вариант импульсного) двигатель Андрианова значительно меньшей мощности был установлен на один из спутников и выведен в космос в 1964 году, а ионный двигатель П.М. Морозова под именем «Зефир» (тоже маломощный) стоял на том самом спутнике «Метеор-10». Эксперименты с магнитным аналогом сопла Лаваля с центральным телом (сами разработчики называли его «коаксиал») велись с 1960 года, но схема оказалась сложной, и построен он был лишь в 1980 году совместными усилиями ИАЭ, Харьковского физико-технического института, ТРИНИТИ и Института физики Белоруссии. Мощность этого монстра составила 10 ГВт!
Однако эти проекты не подходили для марсианской программы по одной простой причине: у конструкторов тогда не было источников питания подходящей мощности. Эта проблема актуальна и сейчас: максимум, на который можно рассчитывать, это десятки киловатт. Нужно было переходить к мелкому масштабу.
Георгий Гродзовский (ЦАГИ) одним из первых стал конструировать маломощные электроракетные двигатели у нас в стране. Начиная с 1959 года его ионные двигатели испытывались в космосе (правда, не на спутниках, а на баллистических ракетах). В 1957 году М.С. Иоффе и Е.Е. Юшманов начали исследования магнитной (так называемой пробочной) ловушки для плазмы. Для заполнения ее горячей плазмой (10 млн. градусов) они использовали ускорение ионов в скрещенных электрических и магнитных полях. Эта работа послужила фундаментом для создания ряда плазменных двигателей.
В 1962 году Алексей Морозов предложил свою конструкцию плазменного двигателя малой мощности, названного СПД (стационарный плазменный двигатель). Принципиально важной особенностью СПД было то, что величина магнитного поля нарастала к срезу канала двигателя – это обеспечивало создание в плазме объемного электрического поля. Вся идея двигателя была построена именно на существовании такого поля.
Простейшие электроракетные двигатели разогревают газ перед истечением электрической дугой (аркджеты) или раскаленной током проволокой – резистоджеты. Встречаются они и в наше время – их конструкция проста, дешева и надежна. Правда, КПД, скорость истечения и тяга невелики. Пионером ионных двигателей считается американец Г. Кауфман. В его схеме используется ионизация дуговым разрядом, а ионы затем разгоняются электростатическим полем в ионно-оптической системе.
«Впервые на возможность существования объемных электрических полей в плазме указал в 1910 году Таунсенд, однако на протяжении 50 лет попытки создать такое поле были неудачны. В то время считали, что, поскольку плазма является проводником – поле в ней создать нельзя. На самом деле создать объемное электрическое поле в плазме без магнитного поля действительно нельзя – за счет свободных электронов происходит ее экранирование. Но в присутствии магнитного поля, которое влияет на движение электронов, объемные электрические поля в плазме могут существовать.
Группа А.И. Морозова начала заниматься СПД в 1962 году. Почти пять лет двигатель существовал в лабораторном варианте – в 1967-м модель еще была оснащена водяным охлаждением. Пора было приступать к летно-космическим испытаниям, но на этом этапе разработчики столкнулись с неожиданной проблемой. Конструкторы космических аппаратов категорически отказывались ставить на борт что-либо электрическое! Директор ИАЭ академик Александров несколько раз встречался с конструкторами различных космических аппаратов, и ему удалось наконец договориться с Иосифьяном, главным конструктором спутников серии «Метеор».
Однако проблемы на этом не закончились. В 1969 году Иосифьян выдал группе разработчиков техническое задание, согласно которому они должны были сделать не сам двигатель, а всю установку, включая систему питания, подачи ксенона и т.п. При этом надо было уложиться в очень жесткие рамки: тяга 2 гс, КПД 30–40%, потребляемая мощность 400 Вт, масса 15 кг, ресурс 100 часов. И все это нужно было сделать за 5 месяцев! Группа Морозова работала буквально днем и ночью, но успела. Изготовление же двигательной установки было поручено калининградскому ОКБ «Факел», директором которого был в то время талантливый конструктор Роальд Снарский. Через несколько дней после запуска «Метеора» начались эксперименты с двигателями. «Эол-1» был установлен на спутник таким образом, что ось его тяги не проходила через центр масс аппарата. При включении двигателя возникал некоторый крутящий момент, который можно было компенсировать системой ориентации, при этом она служила еще и измерителем тяги «Эола».
За экспериментом внимательно следили не только создатели двигателя, но и скептики, коих было достаточно. «Эол-1» должен был проработать всего несколько минут, потом автоматически выключиться (конструкторы боялись, что струя плазмы заблокирует радиосигнал). Двигатель отработал свое и выключился. После проведения радиоконтроля орбиты оказалось, что результаты в точности соответствуют лабораторным данным. Правда, скептики не угомонились и выдвинули гипотезу, что изменение орбиты вызвано обычным истечением газа через открытый клапан. Но это предположение не подтвердилось: после второго включения по команде с Земли двигатель проработал еще 170 часов, подняв орбиту «Метеора-10» на 15 км. ОКБ «Факел» отлично справилось со своей задачей: ресурс был превышен почти вдвое.
В этом году Американское общество по электроракетным двигателям (Electric Rocket Propulsion Society, ERPS) решило отметить столетие исследований в данной области (1906–2006) и учредило специальную награду – медаль «За выдающиеся достижения в области электроракетных двигателей». Алексей Иванович Морозов оказался среди первых шести награжденных. Остальные пять – это Е. Стулингер, Г. Кауфман и Р. Ян (США), Г. Лёб (Германия) и К. Курики (Япония).
В начале 1980-х «Факел» начинает серийно производить двигатели СПД-70 – потомки «Эолов». Первый спутник с этим двигателем, «Гейзер №1», был запущен в 1982-м, а в 1994-м новой моделью СПД-100 оснастили спутник связи «Галс-1». Однако, хотя сообщение об успешном испытании плазменного двигателя «Эол» в 1974 году было совершенно открыто опубликовано в журнале «Космические исследования», зарубежные конструкторы считали СПД лишь интересной теоретической разработкой. Поэтому демонстрация представителям NASA и JPL в 1991 году работающих двигателей «Факела» и сообщение, что подобными оснащены серийные спутники, вызвала у них настоящий шок (американцы в основном пошли по пути разработки ионных двигателей).
Неудивительно, что «Факел» сейчас считается в мире ведущим производителем электроракетных плазменных двигателей. «На каждом третьем российском спутнике стоит наш двигатель, а три из пяти крупнейших западных производителей космических аппаратов покупают у нас СПД, – рассказал директор и генеральный конструктор ОКБ «Факел» Вячеслав Михайлович Мурашко. – Ими, например, оснащены спутники MBSat-1, Intelsat-X-02, Inmarsat-4F1». Посылая свой спутник SMART-1 к Луне, Европейское космическое агентство выбрало для него в качестве двигателей плазменные PPS-1350, совместную разработку французской компании Snecma Moteurs, ОКБ «Факел» и МИРЭА.
Что же ожидает нас в ближайшем будущем? В 1980-х годах группа в МИРЭА разработала двигатель следующего поколения, СПД Атон. Расходимость плазменного пучка в СПД-100 составляет +/– 45 градусов, КПД – 50%, а соответствующие характеристики СПД Атон +/–15 градусов и 65%! Он пока не востребован, как и другой наш двигатель, двухступенчатый СПД Мах с измененной геометрией поля – конструкторы пока обходятся более простыми СПД-100. Дальний космос требует двигателей с масштабами 10-100 кВт или даже МВт. Подобные разработки уже есть – в 1976 году в ИАЭ сделали двигатель мощностью в 30 кВт, да и «Факел» в конце 1980-х разработал СПД-290 мощностью 25 кВт для космического буксира «Геркулес». В любом случае теория таких двигателей построена, поэтому в рамках классической схемы СПД вполне реально довести мощность до 300 кВт. А вот дальше, возможно, придется перейти к другим конструкциям. Например, к двухлинзовому ускорителю на водороде, разработанному в ИАЭ в конце 1970-х. Эта машина имела мощность 5 МВт и скорость истечения 1000 км/с. В любом случае на межпланетных кораблях будут стоять плазменные двигатели.
Обзор подготовлен по материалам: Популярная механика
Проект "Исследование Солнечной системы"
Оригинал взят у 
vladimir_krm в Плазменные двигатели для России
nemez-06.livejournal.com
Оглавление:
Любители рыбалки зимой смогут оценить достоинство нового агрегата, которое поможет сэкономить их время и силы. Исходя из пожеланий рыбаков, была разработана складная гусеничная приставка к мотоблоку снегоход. Её основная особенность — компактные размеры и небольшой вес.
В сложенном состоянии она способна поместиться в багажник легкового автомобиля. Снегоход способен передвигаться по снежному покрову, толщиной 20 см, и перевозить одного седока с грузом (40 кг). Также способен буксировать сани, весом до 70 кг.
Совсем недавно на рынке мототехники появились снегоходные приставки к культиваторам и мотоблокам. Их конструкция представляет собой несущую раму, с возможностью крепления мотоблока, элементы подвески и две цельнолитые гусеницы. Такая конструкция гусеницы дает возможность передвигаться на снегоприставке по болотистым и засоренным камнями и ветками местам, при этом избегая налипание грязи.
Буксировщиком управляют стоя или сидя в санях-волокушах. Для того, чтобы начать движение, затормозить, остановиться или изменить скорость движения, нужно использовать рычаг сцепления и газа, которые являются элементами управления мотокультиватора или мотоблока. Находятся они на руле. Буксировщик совершает поворот тогда, когда руль отводится в сторону, противоположную направлению поворота.
Если снегоходную приставку разобрать, то она легко поместится в багажник любого легкового автомобиля. Для того, чтобы собрать снегоходный мотобуксировщик, понадобится около 10 минут. Он очень прост в обслуживании и довольно надежен в эксплуатации. При использовании снегоходной приставки, для мотокультиватора или мотоблока не нужно доработок. Чтобы использовать буксировщик, не нужна регистрация. Также для управления не надо прав. Чтобы максимально использовать возможности снегоходной приставки, эксплуатацию нужно проводить используя сани-волокуши.
На примере рассмотрим технические характеристики снегоходной приставки СП-МБ-2, которую можно подключить к мотоблоку «Нева». Подвеска изготовлена катково-склизового, комбинированного типа. Способна буксировать сани, весом 200 кг. Способна перевозить два человека. Вес мотоприставки, вместе с двумя гусеницами составляет 37 кг. В собранном состоянии, учитывая гусеницы, габариты приставки составляют : 1000Х600Х340 мм.
Эту приставку можно использовать не только зимой, но также в межсезонье. Мотоблоком с гусеничной приставкой можно пользоваться осенью, чтобы передвигаться по бездорожью. Также допустимо пересекать водные преграды, глубина которых составляет 30 см (на такой высоте расположен двигатель на мотоблоке).
Всю зиму ездил на данной приставке. Использовал для этого мотоблок Нева МБ-2, с установленным двигателем Субару 7,5. Единственное, что изменил на мотоблоке — ремень и шкивы на меньший размер. В результате выросла скорость до 20 км/час. Довольно таки бодро тащит двоих человек и некоторое барахло, хотя немного медленнее. Поэтому на рыбалку пешком уже не хожу. Минус конструкции — при резком повороте гусеницы слетают.
К этому легко приноровился, поэтому сейчас не тревожит. Еще один минус — использование болтов М6 на ведомом валу, для передачи усилия.
Поэтому они периодически срезаются. Не получилось найти в Саратове каленные болты. Хотел рассверлить до 8 мм, но побоялся, что станет более ломким вал. Сани-волокушки, довольно хорошего качества. Но все-таки поменял все болты на более длинные, чтобы применить контргайки. Конструкция очень интересная, и на рыбалку зимой добираться стало намного удобнее.
motoblok-kultivator.com
Обращаем Ваше внимание, что с 2014 года все приставки выпускаются универсальными, зима-лето, и имеют три пары роликов вместо двух, так же в процессе модернизации были сделаны и другие улучшения!
Cнегоходная приставка САМ к мотоблокам МБ-1, Ока, Угра, НМБ-1, Нева, Нева-2, Нева-3, Каскад, Салют, Агат, Луч, Форза, Фаворит, Целина, Патриот Дакота, Патриот Невада а так же мотокультиватору Нева МК-100.
Используя данную приставку вы получите достойную замену мотобуксировщику, что позволит многочисленным любителям зимнего активного отдыха, охотникам, рыбакам не взирая на глубину снега без проблем добираться до, порой недосягаемых зимой мест, а также вывозить добытое на охоте, или рыбалке. Снегоходная приставка используемая сельскими жителями может являться как просто средством передвижения для двух человек по заснеженной пересеченной местности, так и средством транспортировки грузов, дров, сена, или самого снега при уборке придомовой территории.
Легкость управления снегоходной приставкой САМ обеспечивается штатными рычагами газа, сцепления вашего мотоблока находящимися на руле, также с помощью которого осуществляется поворот либо разворот Вы сможете самостоятельно установить мотоблок на приставку что отнимет у вас не более десяти минут.
Снегоходная приставка полностью готова к использованию и не требует никаких доработок ни со стороны мотоблока ни со стороны самой приставки.
Для использования приставки в качестве транспортного средства рекомендуется приобретать складные сани-волокуши с сиденьем, а для перевозки грузов сани-волокуши в виде плоского корытца.
На данный момент снегоходная приставка адаптирована к следующим моделям мотоблоков:
| Модель снегоходной приставки | Модель мотоблока |
| СП-МК-80 | Мотокультиватор Нева МК-80 |
| СП-МК-100 | Мотокультиватор Нева МК-100 |
| СП-МК-200 | Мотокультиватор Нева МК-200 |
| СП-МБ-2 | Нева |
| СП-МБ-23 | Нева-2 |
| СП-МБ-3 | Нева-23 |
| СП-МБ-1 | МБ-1 Ока, Каскад, Луч, Форза |
| СП-МБ-Ц | Целина |
| СП-МБ-Ф | Фаворит, Скиф |
| СП-МБ-С | Салют, Агат |
| СП-МБ-У | Угра, НМБ-1 |
| СП-МБ-ПД | Патриот Дакота |
| СП-МБ-ПН | Патриот Невада |
| СП-МБ-К | Кайман |
| СП-МБ-СА | Набор самостоятельной адаптации |
При заказе приставки-набора самостоятельной адаптации, пожалуйста указывайте диаметр выходного вала Вашего мотоблока либо мотокультиватора, или, если выходной вал шестигранный, соответственно размер шестигранника.
Производителем постоянно ведутся работы по адаптации приставки к мотоблокам и мотокультиватрам других производителей.
1 - рама приставки2 - передний элемент с рычагом для натяжения гусениц3 - задний мост4 - приводная цепь5 - ведущая звездочка6 - компенсирующая вставка7 - полуось с ведомой звездочкой и срезным болтом
Время сборки 10 минут.
Скорость 15-18 км./ч.
Грузоподъемность буксируемых саней 200 кг.
Радиус разворота 2 метра.
Ширина гусеницы 220 мм.
Вес 37 кг.
Габаритные размеры:
длина 1000 мм.ширина 600 мм.высота 340 мм.
Габариты в упакованном, транспортном состоянии:
длина 750 мм.ширина 400 мм.высота 200 мм.
Снегоходная приставка в разобранном виде, две гусеницы, комплект документов, картонная упаковка.
Ниже можно посмотреть видео снегоходной приставки в реальных условиях:
motoblokov.net
