Газоэлектрическая развязка системы подачи рабочего тела ускорителя плазмы

 

Использование: космическая техника, в системах подачи газообразного рабочего тела ускорителя плазмы. Сущность изобретения: газоэлектрическая развязка содержит магистраль подвода 1 рабочего тела, два фланца 2, на которых установлены магниты 3, магистраль отвода 4 рабочего тела. Между фланцами расположен изолятор 5 со сквозным спиральным каналом прохода рабочего тела 6. По магистрали подвода 1 рабочего тела подается газ, который проходит через изолятор 5 и отводится по магистрали отвода 4 рабочего тела. При проходе газа через изолятор, свободные электроны захватываются магнитными силовыми линиями и вращаются вокруг них по круговой орбите. Кроме того, электроны осуществляют движение вдоль силовой линии в направлении стенки канала, где они рекомбинируют, не вызывая ионизации материала стенки из-за низкой энергии. В результате обеспечивается надежная электрическая изоляция между участками газового тракта системы подачи рабочего тела, имеющими высокую разность потенциалов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно, к системе подачи газообразного рабочего тела ускорителя плазмы.

Известна газоэлектрическая развязка, установленная в системе подачи рабочего тела стационарного плазменного двигателя [1] Она выполнена в виде двух изоляторов, имеющих на плоских торцевых поверхностях коаксиальные кольцевые каналы прохода рабочего тела, соединенные радиальными каналами и одним сквозным отверстием через материал изолятора. Изоляторы заключены в металлический корпус с диэлектрической проставкой и магистралями подачи и отвода рабочего тела. К плоским поверхностям изоляторов присоединены прокладки из диэлектрического материала, которые препятствуют перетеканию рабочего тела по торцевой поверхности. В каналах прохода рабочего тела установлены металлические стержни которые разбивают весь канал на несколько участков и ограничивают зону возможного пробоя по рабочему телу одним участком, но не препятствуют свободному прохождению рабочего тела по каналу.

Известен изолятор, установленный в системе подачи рабочего тела ионного двигателя [2] Он выполнен в виде изоляторов цилиндрической формы, образующих лабиринт из коаксиальных цилиндрических каналов прохода рабочего тела. В местах соединения соседних цилиндрических каналов имеется набивка из металлической проволоки. Цилиндрические изоляторы заключены между фланцами, к которым присоединены магистрали подвода и отвода рабочего тела. Выполнение канала прохода рабочего тела в виде лабиринта увеличивает длину пути, проходимого телом через изолятор без значительного увеличения геометрических размеров изолятора. Набивка из металлической проволоки разбивает канал прохода рабочего тела на короткие участки, и в случае возникновения пробоя по рабочему телу, разряд ограничивается одним участком в то время как в целом изолятор выполняет свои рабочие функции.

Однако, в случае наличия высокой разности потенциалов между фланцами изолятора или при других условиях, пробой по газообразному рабочему телу может не ограничиваться одним участком и наступит развитие разряда по всему каналу прохода рабочего тела. Кроме того, конструкция не исключает пробой по поверхности изолятора, так как возможно развитие разряда через стыки элементов конструкции изолятора. К недостаткам данной конструкции можно отнести сложность изготовления.

При создании изобретения решалась задача обеспечения надежной электрической изоляции между участками газового тракта системы подачи рабочего тела, имеющими высокую разность потенциалов.

Поставленная задача решена за счет того, что в газоэлектрической развязке ускорителя плазмы, содержащей изолятор с каналом для прохода рабочего тела, установленный между фланцами и магистралями подвода и отвода рабочего тела, согласно изобретения, канал для прохода рабочего тела выполнен в форме спирали, а на торцевых частях изолятора со стороны входа и выхода газов установлены магниты, создающие магнитное поле, силовые линии которого образуют с направлением движения газа в канале угол, отличный от нуля.

Выполнение канала в форме спирали в сплошном изоляторе позволяет избежать возможности пробоя по поверхности изолятора.

Установленные на торцевых частях изолятора магниты создают магнитное поле, силовые линии которого образуют с направлением движения рабочего тела угол, отличный от нулевого. Имеющиеся в газе свободные электроны, способствующие возникновению и развитию разряда, в магнитном поле начинают двигаться вдоль силовых по круговой орбите. Таким образом, ликвидировав свободные носители заряда, конструкция позволяет электрически развязать поверхности с большой разностью потенциалов. Для улучшения электрической изоляции, на наружной цилиндрической поверхности изолятора могут быть выполнены кольцевые выступы и канавки.

Изобретение иллюстрируется чертежом. Газоэлектрическая развязка содержит магистраль подвода рабочего тела 1, два фланца 2, на которых установлены магниты 3, магистраль отвода рабочего тела 4. Между фланцами расположен изолятор 5 со сквозным спиральным каналом прохода рабочего тела 6.

Газоэлектрическая развязка работает следующим образом. По магистрали подвода рабочего тела подается газ, который проходит через изолятор и отводится по магистрали отвода рабочего тела. При проходе газа через изолятор, свободные электроны захватывают магнитными силовыми линиями и вращаются вокруг них по круговой орбите. Кроме того, электроны совершают движение вдоль силовой линии в направлении стенки канала, где они рекомбенируют, не вызывая ионизации материала стенки из-за низкой энергии. Газ, лишенный свободных носителей заряда проходит в магистраль отвода рабочего тела.

Формула изобретения

1. Газоэлектрическая развязка газового тракта системы подачи рабочего тела ускорителя плазмы, содержащая изолятор с каналом для прохода газа, размещенный на участке газового тракта, отличающаяся тем, что канал для прохода рабочего тела выполнен в форме спирали, а на торцевых частях изолятора со стороны входа и выхода газа установлены магниты, создающие магнитное поле, силовые линии которого образуют с направлением движения газа в канале угол, отличный от нуля.

2. Развязка по п.1, отличающаяся тем, что канал для прохода газа выполнен в виде плоской спирали, причем радиус канала в поперечном сечении меньше или равен ларморовскому радиусу электрона для магнитного поля, создаваемого магнитами.

РИСУНКИ

Рисунок 1