Плазменный двигатель с закрытым смещением электронов с управляемым вектором тяги

 

Изобретение относится к плазменным двигателям с закрытым смещением электронов с управляемым вектором тяги. Двигатель содержит на одной опорной плите несколько основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (124А, 124В), имеющих непараллельные оси (241А, 241В), которые сходятся со стороны выхода каналов (124А, 124В). Магнитная цепь (131, 134, 136, 311) обеспечивает создание магнитного поля в кольцевых каналах (124А, 124В). Двигатель содержит полый катод (140), средства для регулирования расхода питания ионизированным газом каждого кольцевого канала (124А, 124В) и средства управления тока разряда и ускорения ионов в каналах (124А, 124В). Изобретение позволяет осуществить управление ионизацией вектора тяги двигателя без увеличения значительным образом массы двигателя. 23 з.п. ф-лы, 18 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Плазменный двигатель с закрытым смещением электронов с управляемым вектором тяги, содержащий по меньшей мере один основной кольцевой канал ионизации и ускорения, снабженный анодом и средствами питания ионизированным газом, магнитную цепь создания магнитного поля в основном кольцевом канале и полый катод (140), присоединенный к средствам питания ионизированным газом, отличающийся тем, что содержит множество основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (от 124А до 124D), имеющих непараллельные оси (от 241А до 241D), которые сходятся со стороны выхода электроприемника вышеуказанных основных кольцевых каналов (от 124А до 124D), при этом магнитная цепь для создания магнитного поля содержит один первый внешний полюсный башмак со стороны электроприемника, общий со всеми кольцевыми каналами (от 124А до 124D), один второй внешний полюсный башмак (311), общий со всеми кольцевыми каналами (от 124А до 124D), и расположенный выше первого внешнего полюсного башмака со стороны электроприемника (134), множество внутренних полюсных башмаков (от 135А до 135D) в количестве, равном количеству основных кольцевых каналов (от 124А до 124D), и закрепленных на первых сердечниках (от 138А до 138D), расположенных вокруг осей (от 241А до 241D) основных кольцевых каналов (от 124А до 124D), множество первых катушек (от 133А до 133D), расположенных соответственно вокруг множества первых сердечников (от 138А до 138D), множество вторых катушек (131), закрепленных на вторых сердечниках (137), расположенных в свободном пространстве между основными кольцевыми каналами (от 124А до 124D), причем вторые сердечники (137) вторых катушек (131) соединены между собой со стороны источника питания посредством ферромагнитных стержней (136) и соединены с первым внешним полюсным башмаком со стороны электроприемника (134), причем двигатель содержит также средства (192) для регулирования расхода питания ионизированным газом каждого основного кольцевого канала (от 124А до 124D) и средства (191) контроля тока разряда и ускорения ионов в основных кольцевых каналах (от 124А до 124D).

2. Плазменный двигатель по п.1, отличающийся тем, что оси (от 241А до 241D) основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (от 124А до 124D) сходятся на геометрической оси (752) двигателя.

3. Плазменный двигатель по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что оси (от 241А до 241D) основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (от 124А до 124D) образуют с геометрической осью (752) двигателя углы от 5 до 20°.

4. Плазменный двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что каждый основной кольцевой канал ионизации и ускорения (от 124А до 124D) содержит анод (от 125А до 125D), присоединенный к распределителю (от 127А до 127D), питаемому ионизированным газом посредством сети каналов (от 118А до 118D), связанных посредством изолятора (от 300А до 300D) с регулятором расхода (от 185А до 185D).

5. Плазменный двигатель по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что полый катод (140) запитывается посредством сети каналов, связанной посредством изолятора (300) с устройством потери заряда (186).

6. Плазменный двигатель по п.4 или 5, отличающийся тем, что регуляторы расхода (от 185А до 185D) и устройство потери заряда (186) запитываются посредством общего канала (126), управляемого посредством электроклапана (187).

7. Плазменный двигатель по п.4 или 5, отличающийся тем, что содержит цепь электрического питания (191) для образования разряда между полым катодом (140) и анодами (от 125А до 125D), и тем, что основные кольцевые каналы (от 124А до 124D) разъединены посредством фильтров (от 911А до 911D), размещенных между катодом (140) и анодами (от 125А до 125D).

8. Плазменный двигатель по п.7, отличающийся тем, что для управления токами разряда анодов (от 125А до 125D) он содержит цепи обратной связи, содержащие токоприемники (от 193А до 193D) и регулятор тока (192), взаимодействующий с регуляторами расхода (от 185А до 185D) и получающий заданную величину (921) общего тока разряда и по меньшей мере заданную величину (922) отклонения вектора тяги для управления по меньшей мере по одной оси, при этом ток разряда и ускорения ионов контролируется посредством распределения магнитного поля, определенного посредством магнитной цепи, в которой множество первых катушек (от 133А до 133D) и множество вторых катушек (131) последовательно соединены между катодом (140) и негативным полюсом цепи электрического питания (191).

9. Плазменный двигатель по п.8, отличающийся тем, что регуляторы расхода (от 185А до 185D) образованы термокапиллярами, управляемыми посредством цепей обратной связи тока разряда.

10. Плазменный двигатель по п.8, отличающийся тем, что регуляторы расхода (от 185А до 185D) образованы посредством микроэлектроклапанов дозирования в термическом, пьезоэлектрическом или магнитострикционном актюаторе.

11. Плазменный двигатель по п.8, отличающийся тем, что токоприемники (от 193А до 193D) содержат гальваническую изоляцию для измерения тока каждого из анодов (от 125А до 125D) с потенциалом нескольких сотен вольт.

12. Плазменный двигатель по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что диапазон расхода в каждом основном кольцевом канале (от 124А до 124D) составляет от 50 до 120% номинального расхода.

13. Плазменный двигатель по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что число вторых катушек составляет от 4 до 10.

14. Плазменный двигатель по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что содержит общее основание (175), служащее радиатором и основанием для размещения электрических и газообразных соединений.

15. Плазменный двигатель по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит два основных кольцевых канала ионизации и ускорения (124А, 124В).

16. Плазменный двигатель по любому из пп.14 и 15, отличающийся тем, что содержит два основных кольцевых канала ионизации и ускорения (124А, 124В) для управления по первой оси с помощью средств (192) для регулирования расхода питания ионизированным газом, и механические средства шарнирного соединения основания (175) двигателя вокруг другой оси.

17. Плазменный двигатель по п.16, отличающийся тем, что основание (175) двигателя соединено шарнирно вокруг вышеуказанной второй оси (782) с углом (783) максимум 50°.

18. Плазменный двигатель по п.16 или 17, отличающийся тем, что основание (175) двигателя соединено шарнирно вокруг вышеуказанной второй оси (782) на двух подшипниках качения (178), предварительно напряженных посредством по меньшей мере одной гибкой перегородки (781), закрепленной на неподвижной платформе и непосредственно закрепленной в основании (175), при этом центр тяжести (751) подвижного блока расположен рядом с осью вращения (782), а угол вращения (783) управляется электрическим мотором (177) и редуктором (179), обеспечивающим угловую блокировку.

19. Плазменный двигатель по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит три основных кольцевых канала ионизации и ускорения (от 124А до 124С), распределенные в виде треугольника вокруг оси (752) двигателя.

20. Плазменный двигатель по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит четыре основных кольцевых канала ионизации и ускорения (от 124А до 124D), распределенные в виде четырехугольника вокруг оси (752) двигателя.

21. Плазменный двигатель по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что число вторых катушек (131) кратно числу основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (от 124А до 124D), при этом катушки каждого подблока вторых катушек (131), предназначенных для каждого канала (от 124А до 124D), соединены последовательно, а различные подблоки вторых катушек (131) соединены параллельно, при этом полные электрические сопротивления катушек, соединенных последовательно, равны.

22. Плазменный двигатель по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что число вторых катушек (131) кратно количеству основных кольцевых каналов ионизации и ускорения (от 124А до 124D), при этом катушки каждого из подблоков вторых катушек (131), предназначенных различным каналам (от 124А до 124D), питаются посредством верньера тока.

23. Плазменный двигатель по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что содержит цифровую цепь обратной связи ориентации вектора тяги, при этом заданные величины общей тяги и отклонения вектора тяги задаются в цифровой форме, а заданная величина отклонения вектора тяги имеет первенство над заданной величиной общей тяги в случае несоответствия между обеими заданными величинами.

24. Плазменный двигатель по любому из пп.1-15, 19 и 20, отличающийся тем, что средства (192) для регулирования расхода питания ионизированным газом принимают две заданные величины отклонения вектора тяги для управления по двум осям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35