Плазменный двигатель на транспортное средство

Изобретение относится к области двигателестроения. Сущность изобретения: плазменный двигатель на транспортное средство содержит высокочастотный источник ионов для получения внутри корпуса ионного источника плазменного сгустка, полученного на основе смеси топлива с окислителем, и ускорения ионного потока. Он дополнительно содержит, по меньшей мере, один высокочастотный источник ионов, электрическую схему для передачи высокочастотной энергии через индукторы, закрепленные на вращающейся части ротора, и нейтрализатор ионных потоков в виде защитного кольцевого кожуха. При этом высокочастотные источники ионов установлены на подвижном роторе для получения вращающего момента. Преимущества изобретения заключаются в повышении КПД и уменьшении шумового загрязнения окружающей среды. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям, применяемым на транспортных устройствах.

Из уровня техники известны ионные двигатели, в которых используются источники ионов различного типа, в том числе источники ионов с индукционным высокочастотным разрядом (см. АЙЛЕНБЕРГ С.Л. и ХЮБНЕР А.Л. «Технические и научные проблемы движения при помощи ионов» в сб. «Ионные плазменные и дуговые ракетные двигатели», Москва, Госатомиздат, 1961, с.36).

Недостатками этих двигателей является низкая энергетическая или газовая экономичность.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является ионный двигатель, содержащий высокочастотный источник ионов для получения внутри корпуса ионного источника плазменного сгустка и ускорения ионного потока, включающей в себя диэлектрическую камеру и установленную на камере обмотку возбуждения поля. Кроме того, он содержит газораспределитель системы подачи рабочего тела, ионооптическую систему, образованную ускоряющим и замедляющим электродами (см. А.С. СССР №682150, Кл. F 03 Н 5/00, опубл. 25.08.1979).

Недостатками прототипа являются его низкая газовая экономичность и невозможность использования в других областях, кроме космического двигателестроения.

Задачей настоящего изобретения является создание плазменного двигателя для различных областей двигателестроения, в том числе и на автотранспортные средства.

Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что заявленный двигатель работает с высоким КПД, достигающим до 60-70%, имеет высокую скорость истечения реактивной струи, а также низкое шумовое загрязнение окружающей среды при использовании на автомобильном транспорте.

Технический результат достигается тем, что плазменный двигатель на транспортное средство, содержащий высокочастотный источник ионов для получения внутри корпуса ионного источника плазменного сгустка, полученного на основе смеси топлива с окислителем (воздухом), и ускорения ионного потока. Двигатель дополнительно содержит, по меньшей мере, один высокочастотный источник ионов, электрическую схему для передачи высокочастотной энергии через индукторы, закрепленные на вращающейся части ротора и нейтрализатор ионных потоков в виде защитного кольцевого кожуха. При этом высокочастотные источники ионов установлены на подвижном роторе для получения вращающего момента.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1 - схема высокочастотного ионного источника с раздельной подачей топлива и воздуха;

фиг.2 - электрическая схема получения высокой частоты тока;

фиг.3 - общая схема механического устройства бесшумного двигателя.

Двигатель содержит в соответствии с фиг.1: 1 - корпусы ионных источников, 2 - индуктор, 3 - анодная сетка, 4 - катодная сетка. Воздух для плазмоида поступает через промежуток 5 между корпусом и воронкой подачи топлива. При размещении двух высокочастотных ионных источников на роторе для получения вращающего момента в принципе нет особых проблем, здесь нейтрализатором служит кольцевой защитный металлический кожух, охватывающий ротор. Для лучшего восприятия возможности передачи высокочастотной энергии на ротор применяют электрическую схему получения высокой частоты с мощностью примерно в 10 кВт. В последние годы появились полупроводниковые преобразователи (инверторы) постоянного тока в высокочастотный переменный. В заявленном устройстве используют радиоламповую схему на фиг.2 получения тока высокой частоты. В правой стороне схемы находятся индукторы 2 корпусов ионных источников. Энергия на них передается от радиолампы через обмотки 6 и 7 трансформатора Тр₂ с выходного контура L₃ и C₁. Радиолампа (ГУ 10 Б) питается через выпрямительный блок и Tp₁ от генератора 8 переменного тока частотой 400 Гц приводимого в движение через клиноременную передачу от ротора подобно генератору постоянного тока на двигателе обычного автомобиля. Конденсатор C₁ автоматически возникает между параллельно идущими проводами на индукторы 2, поскольку необходимая расчетная емкость его достаточно мала. Для общей пожарной безопасности и избавления окружающей среды от высокочастотных радиопомех ротор заключается в металлический кожух с заземлением, одновременно служащий нейтрализатором для обоих ионных потоков и отводом отработанного газа в атмосферу по обычной трубе.

На фиг.3 приведена механическая компоновка основных агрегатов плазменного автодвигателя: 1 - корпусы ионных источников, 2 - индукторы, 4 - катодная сетка, 5 - воздушный зазор подачи воздуха, 6 - обмотка выходного трансформатора, закрепленная на роторе (L₃), 7 - неподвижная обмотка выходного трансформатора (L₄), 8 - генератор тока 400 Гц, 9 - трубки поступления топлива на плазмоид, 10 - электрощеточное устройство передачи разгонного напряжения, 11 - подшипники, 12 - трубчатый вал с устройством подачи топлива.

Основой принципа создания вращающего момента является реактивное истечение из сопел двух плазмотронов ускоренных ионов атомов с большими скоростями с последующей их нейтрализацией.

Работает заявленное устройство следующим образом.

Через трубчатый вал турбины, установленный на подшипниках, подается топливо и через пустотелые стойки пропускается до ионных источников. Воздух в корпуса ионных источников на плазмоид поступает через зазоры 5 из атмосферы, поток его одновременно служит охладителем стенок корпусов источников ионов. Высокочастотная энергия с электрической схемы (фиг.2) выходит на обмотку 7 (L₄), закрепленную на неподвижном корпусе, а с нее трансформируется на вращающуюся вместе с ротором обмотку 6 (L₃), которая укреплена на ферритовом цилиндре оси ротора. Далее высокочастотный ток распределяется на индукторы 2 (L₁, L₂). Сетка 4 является соплом истечения скоростного реактивного потока ионов в объем защитного кожуха (на чертеже не показан). Высоковольтное напряжение на сетки поступает на ротор через электрощеточное устройство. С вала ротора через ременную передачу приводится во вращение генератор (400 Гц) для питания электрической ламповой схемы. Вся конструкция роторного устройства укреплена на подшипниках.

Применение роторного вращения двух плазменных источников ионов в качестве двигателя позволяет очень рационально и с большим КПД (в пределах 40-60%) использовать топливо автомобиля за счет высокой скорости истечения реактивных струй.

Плазменный двигатель на транспортное средство, содержащий высокочастотный источник ионов для получения внутри корпуса ионного источника плазменного сгустка, полученного на основе смеси топлива с окислителем, и ускорения ионного потока, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один высокочастотный источник ионов, электрическую схему для передачи высокочастотной энергии через индукторы, закрепленные на вращающейся части ротора, и нейтрализатор ионных потоков в виде защитного кольцевого кожуха, при этом высокочастотные источники ионов установлены на подвижном роторе для получения вращающего момента.